用于喷墨印刷机正面的热稳定的疏油低附着涂层

摘要

用于喷墨印刷头正面的涂层，其中所述涂层包括疏油低附着涂层。当所述疏油低附着涂层配置在喷墨印刷头正面表面时，紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴呈现出大于45°的接触角和小于约30°的低滑移角。在实施方式中，所述疏油低附着涂层是热稳定的，其中在印刷头装配和制造中，涂层在经受180°和320°之间的范围内或者大约该范围的高温以及100psi和400psi之间的范围内或者大约该范围的高压之后，表面接触角和滑移角几乎极少出现退化。

说明书

技术领域

本发明总体上涉及喷墨印刷技术，特别地，涉及用于喷 墨印刷机正面的热稳定的疏油低附着涂层。

背景技术

喷墨印刷机通过将来自于喷墨印刷头的液体墨的液滴 喷射(jetting)或喷出(ejecting)到记录的衬底(例如，纸)上来 生成图像。印刷头典型地具有其中限定有喷嘴开口的正面，通过喷 嘴开口液体墨作为液滴喷射到记录的衬底上。

喷墨印刷头的正面可能因墨的润湿或者流淌(drooling) 而被污染。这种污染能够导致或者促进喷墨印刷头的正面内的喷嘴 开口的局部或完全阻塞。这种阻塞能够阻止墨滴从喷墨印刷头喷射 出，导致尺寸不足或尺寸过大的墨滴从喷墨印刷头喷射出，改变射 出的墨滴到记录的衬底的预期轨迹以及诸如此类，所有这些降低了 喷墨印刷机的印刷质量。

喷墨印刷机的正面典型地涂有例如聚四氟乙烯(PTFE) (例如，)或者聚四氟乙烯烷氧基树脂(PFA)的材料，以 保护它。象Maverick的当前的印刷头使用Xerox的固体墨而具有良 好的初始性能。然而超过了使用寿命，性能降低且在标准喷墨温度 时墨不能容易地滑过印刷头正面涂层。相反，墨趋向于附着印刷头 正面涂层并沿印刷头正面涂层流动，留下残留的墨薄膜，从而部分 或完全阻塞喷墨印刷头的正面内的喷嘴开口。此问题对UV中性墨 更严重，由于初始阶段本身的流淌而导致印刷头故障。图1为印刷 行程后在环绕喷嘴开口的正面的大部分区域上显示出UV-可固化墨 湿化和污染的喷墨印刷头的正面的图片。因此防止流淌故障的疏油 低附着涂层对提高稳健性和可靠性是重要的，且能够使未来UV中 性墨的新的市场渗透成为可能。

通过采取清除和/或擦拭程序能将喷墨印刷头正面的污 染最大限度减少一些。然而，这些程序可能不合意地消耗时间和/ 或使用过多数量的墨，从而缩减了喷墨印刷头的使用寿命。喷墨印 刷头正面的污染也能够通过提供疏油低附着印刷头正面涂层来最 大限度减少一些，疏油低附着印刷头正面涂层不会因为从印刷头的 喷嘴开口喷出的墨而显著湿化。当被加热到在印刷头制作工艺中典 型地遇到的温度时，公知的疏油低附着印刷头正面涂层的表面性质 特征降至这样的程度，即不能依靠它们来使喷墨印刷头正面的污染 最小化。

附图说明

图1为印刷行程后在具有聚四氟乙烯涂层的印刷头正 面的喷嘴面积上方的UV中性墨的污染物的图片。

图2为依据本发明的一些实施方式的喷墨印刷头的剖 视图。

图3-5依据本发明的一种实施方式阐释了形成图2所示 的喷墨印刷头的过程。

图6阐释了疏油低附着涂层的重量损失百分比与温度 的关系曲线。

具体实施方式

描述了一种用于喷墨印刷头正面的疏油低附着表面涂 层，其中表面涂层包括疏油低附着聚合材料。当表面涂层配置于喷 墨印刷头正面表面时，紫外线(UV)中性墨(本文也称作“UV墨”) 的喷射滴或者固体墨的喷射滴对于表面涂层呈现低附着(low  adhesion)。墨滴对于表面的附着性可以通过测量墨滴的滑移角来决 定(即当墨滴开始滑过表面而不留下残渣或污点时，表面相对于水 平位置倾斜的角度)。滑移角越减小，墨滴和表面之间的附着性越 低。如此处所使用的，术语“低附着”意味着当用紫外线固化中性 墨或者固体墨测量时，相对于印刷头正面表面的小于30°的低的滑 移角。在一些实施方式中，当用紫外线固化中性墨或者固体墨测量 时低的滑移角为相对于印刷头正面表面约小于25°。在一些实施方 式中，当用紫外线可固化中性墨或者固体墨测量时，低的滑移角为 相对于印刷头正面表面约小于20°。在一些实施方式中，当用紫外 线可固化中性墨或者固体墨测量时低的滑移角为相对于印刷头正 面表面约大于1°(或大于约1°)。如此处所使用的，在疏油低附 着表面涂层已暴露于高温(例如温度在180℃和325℃之间的范围 内，或者在约180℃和约325℃之间的范围内)和高压(例如压强 在100psi(磅/平方英寸)和400psi之间的范围内，或者在约100psi 和约400psi之间的范围内)并持续一段时间持续期(例如范围在 10分钟至2小时之间或者范围在约10分钟至约2小时之间的时段) 后，紫外线中性墨或固体墨的滴对于表面涂层呈现低附着，此时疏 油低附着表面涂层为“热稳定的”。在一种实施方式中，在表面涂 层已暴露于290℃(或约290℃)的温度、300psi(或约300psi)的 压强并持续30分钟(或约30分钟)以后，表面涂层是热稳定的。 因此，表面涂层能够在高温和高压下粘合到不锈钢孔支撑上，而没 有任何退化。因此得到的印刷头能够预防墨污染，因为墨滴能够从 印刷头正面滚落，而不留下残余物。

在一些实施方式中，印刷装置包括具有正面和施加在该 正面的表面上的疏油低附着表面涂层的喷墨印刷头。该疏油低附着 表面涂层包括配置的疏油低附着聚合材料，以便紫外线中性墨的喷 射滴或者固体墨的喷射滴呈现大于45°(或者约大于45°)的接 触角。在一种实施方式中，紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷 射滴呈现大于55°(或者大于约55°)的接触角。在另一种实施 方式中，紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴呈现大于65 °(或者约大于65°)的接触角。在一种实施方式中，呈现于紫外 线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴与表面涂层之间的接触角 没有上限。在另一种实施方式中，紫外线中性墨的喷射滴或者固体 墨的喷射滴呈现小于150°(或者小于约150°)的接触角。在又 一种实施方式中，紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴呈现 小于90°(或者小于约90°)的接触角。当墨被填充进印刷头， 需要将墨保持在喷嘴之内直至到了喷射该墨的时候。通常，墨接触 角度越大流淌压强就越好(高)。流淌压强涉及当墨水罐(容器)的 压强增大时孔板避免墨从喷嘴开口流出的能力。在一些实施方式 中，涂层是热稳定的，且甚至在暴露于高温(例如温度在180℃和 325℃之间的范围内，或者在约180℃和约325℃之间的范围内)和 高压(例如压强在100psi和400psi之间的范围内，或者在约100psi 和约400psi之间的范围内)并持续一段时间持续期(例如范围在 10分钟至2小时之间或者范围在约10分钟至约2小时之间的时段) 之后，也提供此性能，从而维持高的流淌压强。在一种实施方式中， 涂层是热稳定的，且甚至在暴露于290℃(或者约290℃)的温度、 300psi(或约300psi)的压强并持续30分钟(或者约30分钟)后， 也提供此性能，从而维持高的流淌压强。有利地，此处所描述的疏 油低附着表面涂层相对于紫外线可固化中性墨和固体墨结合提供 低附着和高接触角，进一步提供改进了的流淌压强或者减少或消除 墨从喷嘴流出的有益效果。

在一些实施方式中，疏油低附着表面涂层为反应混合物 的反应产物，该反应混合物包括至少一种异氰酸酯和羟基(例如乙 醇)官能化氟交联材料。在一种实施方式中，羟基官能化氟交联材 料存在于范围在约30％重量比(或约30％重量比)到90％重量比(或 约90％重量比)之间的反应混合物之内。乙醇和异氰酸酯的反应产 物可以包括氨基甲酸乙酯(例如，聚氨基甲酸乙酯聚合物)。在一 种实施方式中，羟基官能化氟交联材料包括至少一种聚全氟醚化合 物。

合适的异氰酸酯包括单体的、低聚物的和聚合的异氰酸 酯，包括(但不限于)那些通式R₁-(NCO)_n的，其中R₁为烷基、亚 烷基、芳基、亚芳基、芳烷基、亚芳烷基、烷芳基或者亚烷芳基。

在一种实施方式中，R₁为烷基或者亚烷基(包括直链的 和支链的，饱合的和不饱合的，环状的和非环状的，以及取代的和 未被取代的烷基和亚烷基，且其中例如氧、氮、硫、硅、磷或诸如 此类的杂原子或者可能或者不可能存在于烷基或亚烷基中)。在一 种实施方式中，烷基或亚烷基具有至少约8个碳原子。在另一种实 施方式中，烷基或亚烷基具有至少约10个碳原子。在另一种实施 方式中，烷基或亚烷基具有至少约12个碳原子。在一种实施方式 中，烷基或亚烷基具有不超过约60个碳原子。在另一种实施方式 中，烷基或亚烷基具有不超过约50个碳原子。在又一种实施方式 中，烷基或亚烷基具有不超过约40个碳原子。然而，可以理解的 是碳原子的数量可以超出这些范围。

在一种实施方式中，R₁为芳基或者亚芳基(包括取代的 和未被取代的芳基和亚芳基，且其中例如氧、氮、硫、硅、磷或诸 如此类的杂原子或者可能或者不可能存在于芳基或亚芳基中)。在 一种实施方式中，芳基或亚芳基具有至少约5个碳原子。在另一种 实施方式中，芳基或亚芳基具有至少约6个碳原子。在一种实施方 式中，芳基或亚芳基具有不超过约50个碳原子。在另一种实施方 式中，芳基或亚芳基具有不超过约25个碳原子。在又一种实施方 式中，芳基或亚芳基具有不超过约12个碳原子。然而，可以理解 的是碳原子的数量可以超出这些范围。

在一种实施方式中，R₁为芳烷基或者亚芳烷基(包括取 代的和未被取代的芳烷基和亚芳烷基，其中芳烷基或者亚芳烷基的 烷基部分可以是直链的或支链的，饱和的或不饱和的，环状的或非 环状的，以及取代的或未被取代的，且其中例如氧、氮、硫、硅、 磷或诸如此类的杂原子或者可能或者不可能存在于芳烷基或亚芳 烷基的芳基或者烷基部分)。在一种实施方式中，芳烷基或亚芳烷 基具有至少约6个碳原子。在另一种实施方式中，芳烷基或亚芳烷 基具有至少约7个碳原子。在一种实施方式中，芳烷基或亚芳烷基 具有不超过约60个碳原子。在另一种实施方式中，芳烷基或亚芳 烷基具有不超过约40个碳原子。在又一种实施方式中，芳烷基或 亚芳烷基具有不超过约30个碳原子。然而，可以理解的是碳原子 的数量可以超出这些范围。

在取代的烷基、亚烷基、芳基、亚芳基、芳烷基、亚芳 烷基，烷芳基，和亚烷芳基上的取代基可以为(但不限于)卤素原 子、亚胺基、铵基、氰基、吡啶基、吡啶盐基、醚基、醛基、酮基、 酯基、酰胺基、羰基、硫代羰基、硫酸基、磺酸基、硫醚基、亚砜 基、磷化氢基、磷基、磷酸基、腈基、氢硫基、硝基、亚硝基、磺 基、酰基、酸性酸酐基、叠氮基、偶氮基、氰氧基、异氰酸基、硫 代氰酸基、异硫氰酸基、羧酸盐基，前述物质的混合物，或者诸如 此类，其中两个或者两个以上的取代基可以结合在一起以形成环 (ring)，且n为整数，代表异氰酸酯基的数目，例如在单体的异氰 酸酯实例中为1、2、3或者等等，并且在聚合的异氰酸酯的实例中 没有必要的上限。

二异氰酸酯的例子包括异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)， 其式为

2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)；二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯 (MDI)；氢化二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯(H12MDI)；四-甲基苯 二甲基二异氰酸酯(TMXDI)；环己烷-1，6-二异氰酸酯(HDI)，其 式为

OCN-(CH₂)₆-NCO

萘-1，5-二异氰酸酯；3，3’-二甲氧-4，4’-联苯基二异氰酸酯；3，3’- 二甲基-4，4’-二甲基-4，4’-联苯基二异氰酸酯；亚苯基二异氰酸酯； 4，4’-联苯基二异氰酸酯；2，2，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯和2，4，4- 三甲基六亚甲基二异氰酸酯，其式为

四亚甲基二甲苯二异氰酸酯；4，4’-亚甲基双(2，6-二乙苯基异氰酸 酯)；1，12-二异氰酸十二烷；1，5-二异氰酸基-2-甲基戊烷；1，4-二 异氰酸丁烷；二聚物二异氰酸酯和亚环己基二异氰酸酯及其同分异 构体；HDI的脲二酮二聚物；或者诸如此类，以及其混合物。三异 氰酸酯或者它们的等价物的例子包括三苯基甲烷-4，4’，4”-三异氰酸 酯；三(p-异氰酸基苯基)硫代磷酸盐；TDI的三羟甲基丙烷三聚 物，或者诸如此类，TDI、HDI、IPDI的异氰尿酸盐三聚物，或者 诸如此类，TDI、HDI、IPDI的缩二脲三聚物，或者诸如此类，以 及其混合物。更高的异氰酸酯官能度的例子包括TDI/HDI的共聚 物，或者诸如此类，和MDI低聚物，以及其混合物。在一些实施 方式中，异氰酸酯部分可以为脲基甲酸盐改性MDI或者脲基甲酸 盐改性MDI的聚合物。在一些实施方式中，异氰酸酯部分也可以 为具有聚异氰酸官能度的全氟聚酯预聚物，如现有技术(美国专利 No.4,863,986；美国专利No.4,704,420；美国专利No.6,071,564) 中所描述并且作为Fluorobase-Z在商业上预先可获得。在一些实施 方式中，可以获得名称为或的 合适的异氰酸酯，例如从Bayer Materials Science(Bayer材料科学) 可获得的DesmodurDesmodur N或者诸如此类 或者其混合物。

适当的全氟聚醚化合物包括单-或二-羟基官能化单体的、低 聚的和聚合的全氟聚醚化合物。合适的二羟官能化全氟聚醚化合物 包括(但不限于)那些通式：

HO-(CH₂CH₂O)_a-CH₂-CF₂O-(CF₂CF₂O)_b-(CF₂O)_c-CF₂-CH₂-(OCH₂CH₂)_a-OH

其中a为在0和20之间的范围内的整数，且b和c为在0-50之间 的范围内的整数，但是b和c中的至少一个不为零。在一种实施方 式中，合适的二-官能化全氟聚醚化合物可以用化学式表示：

HOCH₂CF₂O(CF₂CF₂O)_b(CF₂O)_cCF₂CH₂OH

在一些实施方式中，可以获得名称为的合适的二 羟官能化全氟聚醚化合物，例如从Solvay Solexis可获得的 或者诸如此类或者其混合物。

通过一个或者一个以上的异氰酸酯与一个或者一个以上的 全氟聚醚化合物缩合，制备尿烷化合物、或者诸如此类或者其混合 物的任何合适的反应条件可以用于制备疏油低附着印刷头正面涂 层的聚合物。示例性地(尽管不是必要地)，在存在可选择的反应 催化剂(例如二丁基二锡、新癸酸铋(III)、苯甲酸钴、醋酸锂、 辛酸亚锡、三乙胺或者诸如此类)的情况下，反应可以在各种温度 (例如，从约25℃到约160℃)条件下进行。其它典型的催化剂包 括来自于Rheine Chemie的RC催化剂。

可以调整反应物的摩尔比，以便在反应中用摩尔数少许 过量的乙醇完全消耗掉异氰酸酯官能度。反应物可以以任何顺序添 加在一起和/或作为物理混合物添加到反应中。如果需要，反应条件 和反应物添加的顺序由于数个原因可以被控制，例如提供可控的放 热反应，当用酒精或类似混合物与二异氰酸酯起反应时使分子的分 布合适。

当进行这些调整时，可以使用乙醇与(versus)胺类对 异氰酸酯的不同反应，同样可以使用例如异佛尔酮二异氰酸酯的二 异氰酸酯上的两个独立的异氰酸酯基团的不同反应。例如参考由 Interscience of New York(纽约电子期刊)出版于1962年的J.H.桑 德斯和K.C.弗里希的“化学，第一部分聚氨酯”和奥林化学制品的 异佛尔酮二异氰酸酯科技产品信息表，此两者中的每 一个的公开都于此整体并入以作参考，以提供对化学品的进一步解 释。通过使分子的分布如此合适化，能够控制制成品使其具有设计 为专用的可控的粘度，具有玻璃态转变温度和/或熔点，具有从批到 批的一致性能，或者诸如此类。

在一种实施方式中，反应条件可以在惰性气体(例如氩 气或者氮气或者其它适当的气体)中实现，以防止反应产物氧化或 者黄化，以及防止由于水分引起的不合需要的副反应。反应可以简 洁执行(即没有溶剂)或者可以任选使用任何想要的或有效的溶剂。 适当溶剂的例子包括二甲苯、甲苯、苯、氯苯、硝基苯、二氯苯、 N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、环丁砜、己烷、氧杂 环戊烷、乙酸丁酯、醋酸戊酯、HFE7200(3M)，HFE7500(3M)， Solvosol(Dow)和诸如此类，以及它们的混合物。另一种可以使 用的示例性的溶剂是FCL52溶剂，其可从Cytonix LLC获得。

其中异氰酸酯与例如酒精的化合物进行反应的反应也 公开于例如公布号为2004/0077887的美国专利申请、专利号 6,821,327的美国专利、公布号为2004/0082801的美国专利申请、 公布号为2004/0167249的美国专利申请，和美国10/918,053和 10/918,619中，其中每一个的公开于此整体并入以作参考。

此处公开的疏油低附着表面涂层可以作为用于喷墨印 刷头的抗湿化印刷头的正面涂层使用，喷墨印刷头配置为将墨喷射 到记录的衬底上。可以使用任何适宜的记录的衬底，包括例如 4024纸、Series(图像系列)纸、Courtland  4024 DP纸、划线笔记本纸、证券纸、硅涂层纸，例如Sharp公司 的硅涂层纸、JuJo纸、Hammermill Laserprint Paper(锤磨机激光印 刷纸)和诸如此类的普通纸，透明材料，纤维织物，纺织产品，塑 料，聚合物薄膜，例如金属和木材的无机衬底和诸如此类。

在一些实施方式中，印刷头包括正面，该正面具有配置 在其表面上的疏油低附着涂层，疏油低附着涂层包括疏油低附着聚 合材料，其中紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴与表面涂 层呈现出大于45°(或大于约45°)的接触角。在一些实施方式 中，该接触角大于55°(或大于约55°)。在一些实施方式中，该 接触角大于65°(或大于约65°)。在一实施方式中，呈现在紫外 线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴与表面涂层之间的接触角 没有上限。在另一实施方式中，该接触角小于150°(或小于约150 °)。在又一种实施方式中，该接触角小于90°(或小于约90°)。 该墨接触角越大，流淌压强就越高。流淌压强涉及当墨水罐(或容 器)的压强增加时，孔板避免墨从喷嘴中流出的能力。在一些实施 方式中，该涂层结合提供用于紫外线可固化中性墨和固体墨的低附 着和高接触角，从而有利地影响流淌压强。在一些实施方式中，此 处的涂层提供小于30°(或约小于30°)的滑移角(sliding  angle)。在一些实施方式中，滑移角小于25°(或小于约25°)。 在一些实施方式中，滑移角大于1°(或大于约1°)。接触角对滴 尺寸很不敏感。但是，当将5-10微升滴的紫外线墨或者固体墨放置 于表面涂层时，可以测量接触角。当将7-12微升滴的紫外线墨或者 固体墨放置于表面涂层，可以测量滑移角。

在此处所描述的实施方式中，疏油低附着涂层是热稳定 的，从而提供在1°和30°之间的范围内(或在约1°和约30°之 间的范围内)的低滑移角和在45°和150°之间的范围内(或在约 45°和约150°之间的范围内)的高接触角，即使暴露于高温(例 如，在180℃和325℃之间的范围内的温度，或者在约180°和约 325°之间的范围内的温度)和高压(例如，在100psi(psi)和400psi 之间的范围内的压强，或者在约100psi和约400psi之间的范围内的 压强)并持续时间持续期(例如，在10分钟和2小时之间的范围 内的时段，或者在约10分钟和约2小时之间的范围内的时段)也 是如此。在一种实施方式中，在暴露于290℃(或约290℃)的温 度、300psi(或约300psi)的压强且持续30分钟(或约30分钟) 后，疏油低附着涂层是热稳定的。高密度压强印刷头的制造需要高 温、高压粘着剂粘合步骤。因此，对于正面涂层而言，能承受这样 的高温和高压状况是符合需要的。此处所描述的处于高温和高压的 疏油低附着表面涂层的稳定性与现在的印刷头制造工艺相匹配。

当疏油低附着表面涂层被涂覆到喷墨印刷头的正面上， 疏油低附着表面涂层相对于从喷墨印刷头喷射的墨呈现足够的低 附着性，以便疏油低附着涂层上剩余的墨滴能够以简单的、自洁的 方式从印刷头滑落。例如灰尘、纸微粒等等的污染物，其有时在喷 墨印刷头的正面发现，这些污染物可以由滑行的墨滴从喷墨印刷头 的正面携带走。这样，疏油低附着印刷头正面涂层能够提供自洁、 无污染的喷墨印刷头。

如此处所使用的，当墨和疏油低附着涂层之间的接触 角在一种实施方式中大于约45°，和在另一种实施方式中大于约55° 时，疏油低附着涂层相对于从喷墨印刷头喷射的墨能够呈现“足够 的低可沾性”。

此处所公开的疏油低附着涂层可以作为疏油低附着印 刷头正面涂层使用于任何适宜的喷墨印刷机(例如，连续的喷墨印 刷机、热按需滴墨(DOD)喷墨印刷机和压电DOD喷墨印刷机) 的喷墨印刷头。如此处所使用的，术语“印刷机”包括为任何目的 执行印刷输出功能的任何装置，例如数字复印机、编辑机、传真机， 多功能机以及诸如此类。

此处公开的疏油低附着涂层可以作为疏油低附着印刷 头正面涂层用于配置为喷射任何适当的墨的喷墨印刷头(例如，含 水的墨、可溶解的墨、UV-固化墨、热升华墨(dye sublimation ink)、 固体墨，等等)。一种适于与此处所公开的疏油低附着涂层一起使 用的示例性的喷墨印刷头依据图2进行描述。

参考图2，根据本发明的一种实施方式的喷墨印刷头20 包括支撑件22、粘合于支撑件22的喷嘴板24和疏油低附着涂层， 例如疏油低附着涂层26。

支撑件22由任何适当的材料制成(例如不锈钢)且包 括限定于其中的孔22a。孔22a可以与墨源(未示出)连通。喷嘴 板24可以由任何适当的材料制成(例如聚酰亚胺)且包括限定于 其中的喷嘴24a。喷嘴24a可以经由孔22a与墨源连通，以便来自 于墨源的墨从印刷头20通过喷嘴24a喷射到记录用的衬底上。

在所阐明的实施方式中，喷嘴板24通过介于中间的粘 性材料28粘合于支撑件22。该粘性材料28可以作为热塑性粘合剂 被提供，在粘合工艺中其能够融化以将喷嘴板24粘合到支撑件22 上。典型地，喷嘴板24和疏油低附着涂层26在粘合工艺中也被加 热。依据于形成热塑性粘合剂的材料，粘合温度可以在180℃和325 ℃之间的范围内(或者在约180℃和约325℃之间的范围内)。

当暴露于典型的粘合工艺中所遇到的温度或者其它高 温，以及喷墨印刷头的制作中所遇到的高压工艺时，常规的疏油低 附着涂层趋于退化。然而，当此处公开的疏油低附着涂层26被加 热到粘合温度后，其呈现出相对于墨的足够的低附着性(通过低的 滑移角来表明)和高接触角。因此，疏油低附着涂层26能够提供 具有高流淌压强的自洁的、无污染的喷墨印刷头20。当暴露于升高 的温度，疏油低附着涂层26在符合需要的表面性质方面(例如， 包括低滑移角和高接触角)抵制实质退化的能力能够使喷墨印刷头 在保持高流淌压强时具有自洁能力，从而可使用高温和高压工艺来 制造。形成喷墨印刷头的示例性的工艺依据图2-5进行描述。

参考图3，喷墨印刷头(例如喷墨印刷头20)可以通过 形成疏油低附着涂层(例如衬底32上的疏油低附着涂层26)的方 式制得。衬底32可以由任何适当的材料制得，例如聚酰亚胺。

在一种实施方式中，疏油低附着涂层26可以通过在衬 底32上首先涂覆如上所描述的包括至少异氰酸酯和至少全氟聚醚 的化合物的反应混合物的方式制得。当反应混合物被施加于衬底32 后，反应物在一起反应以形成疏油低附着涂层26。反应物可以通过 例如固化该反应混合物的方式在一起反应。在一种实施方式中，反 应混合物首先在约130℃的温度持续约30分钟到2小时的条件下固 化，然后在约290℃的温度持续约30分钟到2小时的条件下进行高 温后固化。

在一种实施方式中，可以使用任何适当的方法将反应混 合物施加于衬底32，例如模挤压涂层、浸涂、喷涂、旋涂、浇涂、 印记印刷和刀具技术。例如喷枪或自动化空气/液体喷射器的空气雾 化装置可以用于喷射反应混合物。空气雾化装置可以安装于以相同 模式运动的自动化往复机构以用均匀(或者实质均匀)数量的反应 混合物覆盖衬底32的表面。刮墨刀的使用是另一项能够用于涂敷 反应混合物的技术。在浇涂中，可编程的分配器用于涂敷反应混合 物。

参考图4，衬底32经由粘性材料28粘合于孔支撑件22， 得到图5所示的结构。在一种实施方式中，粘性材料28粘合于孔 支撑件22，然后粘合于衬底32。在另一种实施方式中，粘性材料 28粘合于衬底32，然后粘合于孔支撑件22。而在又一种实施方式 中，粘性材料28同时粘合于衬底32和孔支撑件22。

在粘性材料28被提供作为热塑性粘合剂的实施方式 中，通过在粘合温度和粘合压强下使热塑性粘合剂熔化并且使疏油 低附着涂层26达到粘合温度和粘合压强，从而将粘性材料28粘合 于衬底32和孔支撑件22。在一种实施方式中，粘合温度为至少约 290℃。在一种实施方式中，粘合温度可以为至少约310℃。在另一 种实施方式中，粘合温度可以为至少约325℃。在一种实施方式中， 粘合压强为至少约100psi。在一种实施方式中，粘合压强可以为至 少约300psi。

如图2所示，将衬底32粘合于孔支撑件22后，孔支撑 件22可以在一项或一项以上的图案化工艺中用做掩膜以将孔22a 延伸进粘性材料28。孔支撑件22也可以在一项或一项以上的图案 化工艺中用做掩膜以在衬底32中形成喷嘴24a，从而形成图2所示 的喷嘴板24。用于形成喷嘴24a的一项或者一项以上图案化工艺也 可以应用到疏油低附着涂层26内以形成喷嘴开口26a，其中喷嘴开 口26a与喷嘴24a连通。在一种实施方式中，孔22a可以通过激光 消融图案化工艺或者类似方法延伸进粘性材料28。在一种实施方式 中，喷嘴24a和喷嘴开口26a可以通过激光消融图案化工艺或者类 似方法分别形成于衬底32和疏油低附着涂层26中。

现在将详细地描述特定的实施方式。这些例子的意图为 说明性的，且权利要求并不限于这些实施方式中所陈述的材料、条 件或者工艺参数。

例子

例1

将5.5克的Fluorolink-D(来自于Solvay-Solexis)、1.5 克的Desmodur 3300(聚氨基甲酸酯类粘合剂)，1.0克的Desmodur  3790(来自于Bayer)、0.05克的RC催化剂和85mL的FCL52溶 剂(来自于Cytonix)混合于烧杯中。将这些物质在25℃条件下搅 拌30分钟，然后使用拉杆涂料器将这些物质涂到聚酰亚胺衬底上。 涂层在烘箱中在130℃的温度条件下进行30分钟的第一固化处理。 随后，涂层在熔炉中进行第二固化处理，即涂层以5℃/分钟的速度 从室温倾斜升温至290℃，然后在290℃保持30分钟，从而形成涂 层1。涂层的接触角和滑移角由来自于Dataphysics的OCA20角度 计确定，该角度计由受控于计算机的自动液体施加系统、受控于计 算机的倾斜主基板(TBU90E)和基于计算机的图像处理系统组成。

在一种典型的静态接触角测量中，约5微升的十六烷或 约3微升的UV墨(在典型的80℃的墨喷射温度)和1微升的固体 墨(在典型的115℃的墨喷射温度)被轻轻地施加在涂层的表面上， 且静态角由计算机软件(SCA20)测定且每一个报告的数据为5个 以上(＞5)独立测量值的平均值。

通过使用含有十六烷、UV墨(在典型的80℃的墨喷射 温度)和固体墨(在典型的115℃的墨喷射温度)的约10微升的滴， 使用倾斜主基板TBU90E，以1°/秒的速度使主基板倾斜的方式进 行滑移角测量。滑移角被定义为涂有聚酰亚胺的衬底的倾角，在这 一角度测试滴(十六烷、UV墨或者固体墨)开始从涂有聚酰亚胺 的衬底上滑落而不留下残渣或污点。

以下表格1概述了根据例1制备的涂层的接触角和滑 移角的数据。

表格1

例2

将4.5克的Fluorolink-D(来自于Solvay-Solexis)、1.5 克的Desmodur 3300，1.0克的Desmodur 3790(来自于Bayer)、0.05 克的RC催化剂和85mL的FCL52溶剂(来自于Cytonix)混合于 烧杯中。将这些物质在25℃条件下搅拌30分钟，然后使用拉杆涂 料器将这些物质涂到聚酰亚胺衬底上。将涂层进行例1中所描述的 第一固化处理和第二固化处理，从而形成涂层2。被涂覆的薄膜的 接触角和滑移角再次使用例1中所描述的步骤来测定。以下表格2 概述了根据例2制备的涂层的接触角和滑移角的数据。

例2

表格2

例3

将6.5克的Fluorolink-D(来自于Solvay-Solexis)、1.5 克的Desmodur 3300，1.0克的Desmodur 3790(来自于Bayer)、0.05 克的RC催化剂和85mL的FCL52溶剂(来自于Cytonix)混合于 烧杯中。将这些物质在25℃条件下搅拌30分钟，然后使用拉杆涂 料器将这些物质涂到聚酰亚胺衬底上。将涂层进行例1中所描述的 第一固化处理和第二固化处理，从而形成涂层3。涂层的接触角和 滑移角再次使用例1中所描述的步骤来确定。以下表格3概述了根 据例3制备的涂层的接触角和滑移角的数据。

例3

表格3

例4

在例4中，涂层4根据例1中描述的操作来制备，涂层 5根据例2中描述的操作来制备，以及涂层6根据例3中描述的操 作来制备。然而，涂层4、5和6仅进行例1中所描述的第一固化 处理。涂层4、5和6的表面性质由根据描述于例1中的操作的接 触角测量值来确定。以下表格4概述了根据例4制备的涂层的接触 角和滑移角的数据。

表格4

例5(比较的例子)

不锈钢印刷头使用美国专利No.5,867,189中描述的方 法制备。使用电子束溅射技术使孔板涂覆有PFA，从而形成涂层7。 涂层7的接触角和滑移角根据例1中的步骤测定，且数据概述于表 格5中。相比之下，涂层7的接触角类似于涂层1-3的接触角；然 而，涂层7的滑移角明显地大于涂层1-3的滑移角。低滑移角转化 成墨滴和涂层表面之间的低附着，反之高滑移角转化成墨滴和涂层 表面之间的高附着。

表格5

例6

通过将涂层1和涂层4在熔化的青色(cyan)、品红 (magenta)、黄色和黑色的墨的混合物中在140℃条件下浸泡2天 的方式执行墨老化实验。接触角和滑移角在墨老化之前和之后都是 确定的。接触角和滑移角的数据概述于表格6中。该数据表明使用 例1中的步骤制得的涂层更强健地抗墨老化。在例1中，涂层1在 290℃的条件下持续半小时到2小时进行后固化，然而涂层4仅在 130℃的条件下固化半小时。

表格6

例7

对于涂层1和4进行热重量分析(TGA)。将涂层1和 4在已称重的铂平底锅中称重并使用TA TGA Q500仪器在氧化(空 气)环境中对其进行测试。将样本在45℃条件下维持10分钟使其 平衡，然后在25毫升/分钟的空气流量下以每分钟10℃的速度将其 加热。重量损失对温度的剖面图被记录下来且给出于图6所阐明的 曲线图中。如图6所示，涂层1具有315℃的分解开始温度，在30 ℃-300℃之间仅有2％的重量损失。这表明涂层1具有好的热稳定性。 相比之下，涂层4具有200℃的分解开始温度，在30℃-300℃之间 有47％的重量损失，表明其具有差的热稳定性。

例8

在模拟印刷头制造的粘合剂粘合步骤的脱机测验中，涂 层1和4经受高压和高温的粘合步骤，例如，在290℃、300psi条 件下持续30分钟。接触角和滑移角在粘合步骤之前和之后都是确 定的。接触角和滑移角的数据概述于表格8中。涂层1的接触角和 滑移角被发现没有改变，然而观察到了涂层4的退化。

表格8

例9(根据此处所公开的实施方式使用疏油低附着涂层 制造印刷头)

使用激光消融技术，首先在涂覆有聚酰亚胺薄膜的低附 着涂层(例如例1中的涂层1)上制造一系列喷嘴。然后将聚酰亚 胺薄膜对齐到不锈钢孔支撑件，并使用290℃的高温粘合剂在 300psi的压强下将聚酰亚胺薄膜粘合到不锈钢孔支撑件上并保持半 小时。然后得到的包括具有低附着涂层(涂层1)的孔板的孔组件 被连接且粘合到喷射堆栈/PZT组件和歧管，得到印刷头。得到的印 刷头的正面呈现出与涂层1的正面相同的表面性质。