專(zhuān)利名稱(chēng)：包含輻射硬化樹(shù)脂層的噴墨打印頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含改進(jìn)的輻射固化樹(shù)脂層的噴墨打印頭。
通常，噴墨打印機(jī)的噴墨打印頭包括一在基體上的帶有孔或噴射部件的孔板，用于噴射記錄用的墨；將孔板上的孔與一供墨裝置及一能量傳遞裝置聯(lián)系起來(lái)的墨通道，用于經(jīng)過(guò)孔從打印頭噴墨。大多數(shù)情況下，記錄期間用于噴墨的能量由阻抗元件或壓電元件產(chǎn)生。
制造噴墨打印頭的墨通道的方法包括，例如，通過(guò)切割或蝕刻在玻璃、金屬、或塑料的薄層中形成細(xì)槽，然后將另一材料的薄層粘結(jié)到上面形成有這樣的槽的薄層上，形成液體通道。另一種方法涉及通過(guò)照相平版印刷技術(shù)在被涂敷在載有能量傳遞裝置的基體上的光敏樹(shù)脂中形成槽。當(dāng)在光敏樹(shù)脂中形成槽時(shí)，把另一薄層材料固定在有槽的樹(shù)脂上，以形成(例如)噴嘴板。
在制備噴墨打印頭的這些方法中，由于能夠高精度和大批量地制造液體通道并能高質(zhì)量和低成本地獲得噴液打印頭，所以使用光敏樹(shù)脂提供至少一部分墨通道層的方法優(yōu)于其它方法。需要的光敏樹(shù)脂具有(1)作為固化薄膜對(duì)于基體的極好的粘結(jié)性；(2)固化后極好的機(jī)械強(qiáng)度和壽命；(3)用輻射源成圖案時(shí)，極好的感光度和分辨率。
已知的照相固化樹(shù)脂中，美國(guó)專(zhuān)利No.4,623,676介紹了一種用作照相元件保護(hù)層的輻射固化組合物，其包括一可聚合的丙烯酸系化合物，一可聚合的環(huán)氧-官能團(tuán)硅烷，一能引發(fā)所述丙烯酸系化合物的聚合作用的自由基芳族配鹽光引發(fā)劑，和一能引發(fā)所述環(huán)氧官能團(tuán)硅烷的聚合作用的陽(yáng)離子芳族配鹽光引發(fā)劑。
美國(guó)專(zhuān)利No.4,688,053介紹了一種具有輻射固化樹(shù)脂組合物的噴液打印頭，所述樹(shù)脂組合物包含一玻璃轉(zhuǎn)變溫度至少為50℃、平均分子量至少為3.0×104的線形高聚物，一具有不飽合烯鍵的單體，一具有一個(gè)或更多環(huán)氧基的環(huán)氧樹(shù)脂，和一通過(guò)激活能源輻射能產(chǎn)生路易斯酸的聚合作用引發(fā)劑。
美國(guó)專(zhuān)利No.4,090,936介紹了一種可光照固化的組合物，該組合物包含一平均環(huán)氧化物功能度在約1～1.3范圍內(nèi)的有機(jī)化合物；一從由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體的聚合物、苯乙烯和烯丙醇共聚物和聚乙烯醇縮丁醛聚合物中選擇的有機(jī)聚合物；和一芳族配鹽芳族配鹽光引發(fā)劑。
然而，已知的光敏樹(shù)脂中沒(méi)有一種能提供噴墨打印頭應(yīng)用時(shí)所需的所有性能。例如，用于打印板、打印線等中形成圖案的光敏樹(shù)脂當(dāng)固化后盡管它們可能具有良好的感光度和分辨率，但對(duì)玻璃、金屬、陶瓷和塑料的粘結(jié)性差，并且機(jī)械強(qiáng)度和壽命不足。由于這些原因，當(dāng)在打印頭中使用光敏樹(shù)脂時(shí)，在使用過(guò)程中易于發(fā)生光敏樹(shù)脂層的變形或從基體層離或降解，由于在墨通道中阻止了墨流或使墨滴噴射明顯地不穩(wěn)定，這會(huì)降低噴墨打印頭的可靠性。
另一方面，能粘結(jié)在玻璃、金屬、陶瓷和塑料上并能提供滿意的機(jī)械強(qiáng)度和壽命的光照固化樹(shù)脂在固化后感光度和分辨率較差。光照固化樹(shù)脂的內(nèi)在特征使得它們不適合用來(lái)提供墨通道，因?yàn)樗鼈儾荒馨凑展﹪娔蛴☆^里使用所需要的精確圖案固化。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在噴墨打印頭中使用的改進(jìn)的輻射固化樹(shù)脂。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種包括由滿足上述所有要求的樹(shù)脂制成的墨通道層的噴墨打印頭，該打印頭價(jià)格低、精度高、具有高的可靠性和極好的壽命。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有精密制造的墨通道的噴墨打印頭。
本發(fā)明提供了一種包含墨通道的噴墨打印頭，墨通道形成在粘著在基體上的輻射固化樹(shù)脂中，基體上載有用于從打印頭噴墨的能量傳遞裝置。通過(guò)使輻射固化樹(shù)脂層受到預(yù)定輻射圖案處理從而形成樹(shù)脂的固化區(qū)域，在樹(shù)脂中形成通道。然后除去樹(shù)脂未固化的區(qū)域。關(guān)于上述和其它目的，本發(fā)明提供了一種輻射固化樹(shù)脂組合物，包括約5-50％wt、優(yōu)選為約10-20％wt的第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物；約0.05-20％wt、優(yōu)選為約0.1-5.0％wt的第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物；約1.0-10％wt、優(yōu)選為約1.5-5％wt的能產(chǎn)生陽(yáng)離子的光引發(fā)劑，象芳族配鹽光引發(fā)劑；約20-90％wt、優(yōu)選為約45-75％wt的非光反應(yīng)性溶劑，其中，重量百分比是相對(duì)于樹(shù)脂組合物的全部重量而言的，可以包括包含在這里的全部子范圍。
樹(shù)脂組合物使用了環(huán)境可接受的非光反應(yīng)性溶劑系統(tǒng)(可是含水的或非水的)。本發(fā)明的輻射固化樹(shù)脂層展現(xiàn)出較大的分辨率，較高的圖象寬高比和增強(qiáng)的對(duì)金屬表面如金或金/鉭的粘著性，從而擴(kuò)展了它對(duì)于現(xiàn)有和預(yù)計(jì)的產(chǎn)品需求的應(yīng)用。另外，固化樹(shù)脂提供了一永久確定的、高pH值墨的阻擋層，它能夠控制噴墨打印頭中的墨滴尺寸，并抗腐蝕或墨本身的化學(xué)侵蝕。
當(dāng)噴嘴盤(pán)是涂敷醇的聚合物時(shí)，如涂敷有酚縮丁醛的聚酰亞胺噴嘴盤(pán)，在噴嘴盤(pán)和基體之間，輻射固化樹(shù)脂也產(chǎn)生了意想不到的優(yōu)良的粘結(jié)性。
在下面的詳細(xì)說(shuō)明中，參照附圖，將進(jìn)一步介紹本發(fā)明的上述和其它特征，其中

圖1是具有本發(fā)明的輻射固化樹(shù)脂組合物的噴墨打印頭的橫截面圖。
本發(fā)明涉及一種具有墨通道的噴黑打印頭，所述墨通道形成在附著在基體上的放射固化樹(shù)脂層上。通道以液流傳送的方式與孔板提供的排墨口連接。為了在樹(shù)脂層中形成通道，樹(shù)脂組合物按預(yù)定的圖象暴露于輻射源中，以固化樹(shù)脂層的某些區(qū)域，而構(gòu)成通道的其它區(qū)域仍未固化。從樹(shù)脂層除去未固化的區(qū)域，留下所預(yù)期的通道。所使用的用于形成放射固化層的樹(shù)脂組合物包括一第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物，一第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物，一能產(chǎn)生陽(yáng)離子的光引發(fā)劑，和一非光反應(yīng)的溶劑。在優(yōu)選實(shí)施例中，樹(shù)脂組合物還包括一薄膜增強(qiáng)劑，如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物，以及具有能與第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物、第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物和光引發(fā)劑中的至少之一反應(yīng)的官能團(tuán)的硅烷。這種硅烷優(yōu)選是具有環(huán)氧官能團(tuán)的硅烷，如類(lèi)似γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基-硅烷的縮水甘油氧基烷基三烷氧基-硅烷。硅烷的數(shù)量占樹(shù)脂組合物總重量的約0.05-10％wt，優(yōu)選為0.1-2.0％wt，包括包含在其中的所有子范圍。這里所使用的薄膜增強(qiáng)劑是一種可溶于樹(shù)脂組合物的有機(jī)材料，它有助于樹(shù)脂組合物的成膜性能。
在這里，還要注意到，當(dāng)固化樹(shù)脂組合物中沒(méi)有使用硅烷時(shí)，所使用的第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物的數(shù)量少于約4.5％，優(yōu)選少于約4.0％。
樹(shù)脂組合物的第一組分是第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物，它包括任何優(yōu)選具有至少兩個(gè)通過(guò)開(kāi)環(huán)作用可聚合的環(huán)氧乙烷環(huán)的有機(jī)化合物。因此，多官能團(tuán)表示具有大于1.0和優(yōu)選大于或等于2的平均環(huán)氧官能團(tuán)。還注意到第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物和/或第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物可以聚合和/或交聯(lián)。第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物優(yōu)選是初級(jí)交聯(lián)劑。第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物優(yōu)選是雙官能團(tuán)環(huán)氧化合物，包括主鏈和取代基的性質(zhì)可以不同的單體雙官能團(tuán)環(huán)氧化合物和聚合型雙官能團(tuán)環(huán)氧化合物。進(jìn)一步說(shuō)，第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物優(yōu)選具有羥基作為取代基。除了優(yōu)選的羥基取代基外，其它可用的取代基包括，例如，鹵素、酯基、醚、磺基、硅氧烷基、硝基和磷酸基。第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物的分子量(Mn)可以從約75～100,000不等。
雙官能團(tuán)環(huán)氧化合物或雙官能團(tuán)環(huán)氧化合物的混合物優(yōu)選是液體，然而，只要最終的混合物是液相，混合物中可以包括一種或多種固體雙官能團(tuán)環(huán)氧化合物。
可以使用的雙官能團(tuán)環(huán)氧化合物包括雙酚A二縮水甘油醚(如，Shell化學(xué)公司提供的下列商名的產(chǎn)品“Epon828”，“Epon1004”，“Epon1001F”，“Epon SU-8”，和“Epon1010”，Dow化學(xué)公司提供的下列商名的產(chǎn)品“DER-331”，“DER-332”和“DER-334”)，3，4-環(huán)氧基環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧基環(huán)己烯羧酸酯(如聯(lián)合碳化物公司的“ERL-4221”)，3，4-環(huán)氧基-6-甲基環(huán)己基甲基-3，4環(huán)氧基-6-甲基環(huán)己烯羧酸酯(如聯(lián)合碳化物公司的“ERL-4201”)，雙(3，4-環(huán)氧基-6-甲基環(huán)乙基甲基)已二酸酯(如聯(lián)合碳化物公司的“ERL-4289”)，雙(2，3-環(huán)氧基環(huán)戊基)醚(如聯(lián)合碳化物公司的“ERL-0400”)。雙官能團(tuán)環(huán)氧化合物在組合物中的數(shù)量為約5-50％wt，優(yōu)選為10-20％wt。
樹(shù)脂組合物的第二組分是第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物。第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物優(yōu)選增加了交聯(lián)密度，從而增加了分辨率并改善了抗溶劑膨脹性能。第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物的種類(lèi)一般不受限制，只要它能產(chǎn)生預(yù)期的樹(shù)脂即可。這樣的第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物的例子包括，例如，酚的反應(yīng)產(chǎn)物；醛和環(huán)氧化物，如DEN-431，DEN-438，DEN-439(可從Dow Plastics買(mǎi)到的)的。
第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物在組合物中的數(shù)量為樹(shù)脂組合物總重量的約0.5-20％wt，較好為約1-10％wt，優(yōu)選為約1-5％wt。當(dāng)介紹本發(fā)明的第一和第二多官能團(tuán)化合物時(shí)，化合物意味著包括單體和聚合物。
樹(shù)脂組合物的第三組分是能產(chǎn)生陽(yáng)離子的光引發(fā)劑，如芳族配鹽光引發(fā)劑，可以從VA族元素鎓鹽、VIA族元素鎓鹽和芳族鹵鹽中選擇。當(dāng)這些配鹽暴露于紫外線照射或電子束照射中時(shí)，能夠產(chǎn)生引發(fā)與環(huán)氧化物反應(yīng)的部分。芳族配鹽芳族配鹽光引發(fā)劑在組合物中的數(shù)量為樹(shù)脂組合物總重量的約1.0-10％wt，優(yōu)選為約1.5-5％wt。
優(yōu)選的芳族配鹽光引發(fā)劑包括芳族碘鎓配鹽和芳族锍配鹽。芳族碘鎓配鹽芳族配鹽光引發(fā)劑的例子包括四氟硼酸二苯基碘鎓四氟硼酸二(4-甲基苯基)碘鎓四氟硼酸苯基-4-甲基苯基碘鎓四氟硼酸二(4-庚基苯基)碘鎓六氟磷酸二(3-硝基苯基)碘鎓六氟磷酸二(4-氯代苯基)碘鎓四氟硼酸二(萘基)碘鎓四氟硼酸二(4-三氟代甲基苯基)碘鎓六氟磷酸二苯基碘鎓六氟磷酸二(4-甲基苯基)碘鎓六氟砷酸二苯基碘鎓四氟硼酸二(4-苯氧基苯基)碘鎓六氟磷酸苯基-2-噻吩基碘鎓六氟磷酸3，5-二甲基吡唑基-4-苯基碘鎓六氟銻酸二苯基碘鎓四氟硼酸2，2’-二苯碘鎓六氟磷酸二(2，4-二氯代苯基)碘鎓六氟磷酸二(4-溴代苯基)碘鎓六氟磷酸二(4-甲氧苯基)碘鎓六氟磷酸二(3-羧基苯基)碘鎓六氟磷酸二(3-甲氧羰基苯基)碘鎓六氟磷酸二(3-甲氧磺?；交?碘鎓六氟磷酸二(4-乙酰氨基苯基)碘鎓六氟磷酸二(2-苯并ethienyl)碘鎓適用于本發(fā)明的組合物的優(yōu)選的芳族碘鎓配鹽是六氟磷酸雙芳基碘鎓和六氟銻酸雙芳基碘鎓。這些鹽被優(yōu)選是因?yàn)樵谝话闱闆r下，它們比配離子的其它芳族碘鎓配鹽具有更好的熱穩(wěn)定性，有利于更快的進(jìn)行反應(yīng)，并且在惰性有機(jī)溶劑中的溶解度更大。
芳族锍配鹽芳族配鹽光引發(fā)劑的例子包括四氟硼酸三苯基锍四氟硼酸甲基二苯基锍六氟磷酸二甲基苯基锍六氟磷酸三苯基锍六氟銻酸三苯基锍六氟砷酸二苯基萘基锍六氟磷酸三甲苯基锍六氟銻酸甲氧苯基二苯基锍四氟硼酸4-丁氧基二苯基锍六氟銻酸4-氯代苯基二苯基锍六氟磷酸三(4-苯氧基苯基)锍六氟砷酸二(4-乙氧基苯基)甲基锍四氟硼酸4-乙酸基-苯基二苯基锍六氟磷酸三(4-硫代甲氧苯基)锍六氟銻酸二(甲氧基磺酰基苯基)甲基锍四氟硼酸二(甲氧基萘基)甲基锍六氟磷酸二(羰基甲氧基苯基)甲基锍四氟硼酸4-乙酰氨基苯基二苯基锍六氟磷酸二甲基萘基锍四氟硼酸三氟代甲基二苯基锍六氟銻酸甲基(n-甲基吩噻嗪基)锍六氟磷酸苯基甲基芐基锍適用于本發(fā)明的組合物的優(yōu)選的芳族锍配鹽是三芳基取代的鹽，如六氟磷酸三苯基锍。三芳基取代鹽被優(yōu)選是因?yàn)樗鼈儽葐畏蓟碗p芳基取代鹽具有更好的熱穩(wěn)定性，從而使單部分的系統(tǒng)具有長(zhǎng)的貯存壽命。三芳基取代配鹽也更適合于染色敏化。因此，使用這種配鹽產(chǎn)生的組合物更多地應(yīng)用于用近紫外線和可視光進(jìn)行曝光的場(chǎng)合。如果需要的話，該組合物可以制成儲(chǔ)藏穩(wěn)定的濃縮形式(如，具有高含量的配鹽)，適于以后稀釋成商業(yè)上實(shí)際使用的涂層組合物。
最優(yōu)選的能產(chǎn)生陽(yáng)離子的光引發(fā)劑是一種混合的六氟銻酸三芳基锍鹽，可從聯(lián)合碳化物公司買(mǎi)到(UV 1-6975)。
樹(shù)脂組合物的第四個(gè)組分是非光反應(yīng)溶劑。這種溶劑僅限于這樣的范圍，即，所需要的組分在固化前可溶于其中。優(yōu)選的非光反應(yīng)溶劑包括γ-丁內(nèi)脂，C1-6乙酸酯，四氫呋喃低分子量酮，以及它們的混合物和類(lèi)似物。
非光反應(yīng)性溶劑在組合物中的數(shù)量為樹(shù)脂組合物總重量的約20-90％wt，優(yōu)選是約45-75％wt。
優(yōu)選的，本發(fā)明的樹(shù)脂組合物可以包括最多到約35％wt且優(yōu)選為約10-20％wt的從至少一種丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體產(chǎn)生的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物。該聚合物可以是均聚物、共聚物或摻和物。這里使用的術(shù)語(yǔ)“聚合物”既包括低聚物(如，平均分子量低至約1000的材料)，也包括高聚物(它們的平均分子量范圍最高達(dá)約1,000,000)。丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物的平均分子量?jī)?yōu)選為約10,000-60,000，更優(yōu)選為約20,000-30,000。
優(yōu)選的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物可以從各種單體產(chǎn)生，只要這些單體中至少有一種是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體。例如，使用的典型的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體包括甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸n-丁基酯，丙烯酸羥基乙基酯，甲基丙烯酸羥基乙基酯，甲基丙烯酸n-丁基酯，丙烯酸羥基丙基酯，甲基丙烯酸羥基丙基酯，和丙烯酸乙基酯。優(yōu)選的，丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯是具有1-4個(gè)碳原子的脂族醇或2-4個(gè)碳原子的脂族二醇的丙烯酸或甲基丙烯酸的酯類(lèi)。
使用的典型的從前述單體產(chǎn)生的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物包括甲基丙烯酸甲基酯/苯乙烯/丙烯酸n-丁基酯/丙烯酸羥基乙基酯，甲基丙烯酸甲基酯/甲基丙烯酸n-丁基酯/甲基丙烯酸羥基乙基酯，和甲基丙烯酸甲基酯/甲基丙烯酸n-丁基酯。通常，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物的主鏈包含了丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯組分的大部分重量，而非丙烯酸酯組分(即使有)只占主鏈的一小部分。
使用的可購(gòu)買(mǎi)到的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物包括“Elvacite2008”，“Elvacite 2013”(可從ICI Acrylics買(mǎi)到)，它是甲基丙烯酸甲基酯(73)/甲基丙烯酸n-丁基酯(27)共聚物；“B-48N”(可從Rohm和Haas買(mǎi)到)，它是丙烯酸系聚合物；“Ionac X-208”(可從Ionac化學(xué)公司買(mǎi)到)，它是甲基丙烯酸甲基酯(44)/甲基丙烯酸n-丁基酯(45)/丙烯酸羥基乙基酯(11)共聚物；“QR-572”(可從Rohm和Haas買(mǎi)到)，它是丙烯酸n-丁基酯(80)/丙烯酸羥基乙基酯(15)/乙酸乙烯基酯(5)共聚物；和“G-Cure 868”(可從General Mills買(mǎi)到)，它是甲基丙烯酸甲基酯(30)/丙烯酸n-丁基酯(50)/丙烯酸羥基乙基酯(20)共聚物?？梢允褂帽┧狨セ蚣谆┧狨误w的組合物。
本發(fā)明的樹(shù)脂組合物也可以包含各種附加物，如常規(guī)填料(如硫酸鋇，滑石，玻璃珠)，粘度調(diào)節(jié)劑(如熱解二氧化硅)，顏料，等等。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，組合物包含約45-75％wt的γ-丁內(nèi)脂，約10-20％wt的第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物，約0.1-5.0％wt的第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物，約1.5-5％wt的芳族配鹽光引發(fā)劑，約0.1-2％wt的γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基-硅烷。在另一實(shí)施例中，該組合物包含約45-75％wt的γ-丁內(nèi)脂，約10-20％wt的聚甲基丙烯酸甲基酯-共-甲基丙烯酸，約10-20％wt的第一官能團(tuán)環(huán)氧化合物，約0.1-5.0％wt的第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物，約1.5-3.0％wt的芳族配鹽光引發(fā)劑，和約0.1-2％wt的γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基-硅烷。
一種用于把該組合物涂到基體上的方法，包括把基體對(duì)中地放在耐旋涂機(jī)或常規(guī)的耐沉積干膠片帶的尺寸適當(dāng)?shù)膴A盤(pán)上。人工地或機(jī)械地將該組合物投放在基體的中心。然后，載有基體的夾盤(pán)以一預(yù)定的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，從而均勻地將組合物從基體的中心分散到基體的邊緣。可以調(diào)整基體的轉(zhuǎn)速或改變材料的粘度，以改變所得到的薄膜的厚度。然后，人工地或機(jī)械地從盤(pán)上取下所得到的涂覆基體，并將其放在控溫?zé)岚迳匣蚩販睾嫦渲?，直到材料被“軟”烘過(guò)。從液體中除去部分溶劑的步驟使基體上產(chǎn)生部分干燥的膜。把基體從熱源移開(kāi)，并讓其冷卻到室溫。
為了在所得到的薄膜上形成圖型，必須將材料遮蔽，然后使其曝光于所對(duì)準(zhǔn)的紫外線輻射源中，在曝光和顯影后烘干，除去不需要的材料，以形成最終的圖型。這個(gè)過(guò)程與標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體平版印刷工藝很相似。遮蔽物是透明的、平的物體，通常是玻璃或石英，其上帶有不透明的用于確定要從涂層薄膜(如，負(fù)性抗光蝕劑)上去除的圖象的區(qū)域。不透明區(qū)域防止紫外線對(duì)遮蔽在它下面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)。然后，用顯影劑溶解并除去非交聯(lián)材料，把預(yù)定的圖型留在基體上。
通過(guò)將具有涂層的基體浸沒(méi)在槽狀的裝置中并進(jìn)行攪拌或通過(guò)噴灑而使顯影劑與該涂覆基體相接觸。進(jìn)行噴灑或使基體浸沒(méi)將足以去除通過(guò)光遮蔽和曝光而確定的多余的材料。顯影液的例子包括例如，二甲苯和乙二醇單丁醚乙酸酯混合物，和類(lèi)似丁基乙酸酯的C1-6乙酸酯。
當(dāng)組合物暴露于波長(zhǎng)在紫外線和可視光譜區(qū)域中的任何適合的發(fā)射光化射線的發(fā)射源中時(shí)，本發(fā)明的樹(shù)脂組合物發(fā)生固化。曝光時(shí)間可以從少于約1秒到10分鐘或更多，這取決于所使用的具體的環(huán)氧材料和芳族配鹽的數(shù)量，同時(shí)取決于發(fā)射源和距該發(fā)射源的距離及要被固化的抗蝕圖型的厚度。樹(shù)脂組合物也可以通過(guò)暴露于電子束照射中而被固化。
包含能量傳遞裝置的噴墨打印頭的基體是由玻璃、金屬、陶瓷或硅制成的介電層。
固化是觸發(fā)反應(yīng)，即，一旦通過(guò)暴露于輻射源而引發(fā)了芳族配鹽的降解反應(yīng)，固化反應(yīng)就開(kāi)始進(jìn)行，并且輻射源被移去后將繼續(xù)。在暴露于輻射源期間或之后，使用熱能通常會(huì)加速固化反應(yīng)，并且適當(dāng)?shù)卦黾訙囟葧?huì)極大地加快固化速率。
例如，在不促進(jìn)固化的條件下，通過(guò)簡(jiǎn)單地混合第一和第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物、硅烷、丙烯酸酯和非光反應(yīng)溶劑，可制取本發(fā)明的樹(shù)脂組合物。一旦制得了樹(shù)脂混合物，所制取的樹(shù)脂混合物通過(guò)如旋涂、噴涂、輥涂和類(lèi)似的現(xiàn)有工藝而涂敷在(例如)噴墨打印頭基體上。
參見(jiàn)附圖，圖1是本發(fā)明的噴墨打印頭的示意圖。該噴墨打印頭包括基體2，在該基體上的放射固化樹(shù)脂層4，噴墨室10，孔板12，和通道6。通道6以液體流動(dòng)的方式與孔板12相連通。打印頭包含一個(gè)用于從孔板12噴墨的能量傳遞裝置18。通過(guò)向能量傳遞裝置18提供電信號(hào)來(lái)產(chǎn)生用于噴墨的能量。這些能量傳遞裝置包括按預(yù)定圖型排列在基體2上的熱阻元件或壓電元件。
下列材料用于實(shí)施例。
ELVACITE 2008是一種低分子量的聚甲基丙烯酸甲基酯(包括2-3％羧酸官能度)，它是一種非光反應(yīng)、沖擊吸收粘結(jié)劑，它展現(xiàn)出極好的成膜性能，并且提供了熱壓粘結(jié)所需的良好的熱粘性和粘著性。ELVACITE2008可從ICI Acrylics買(mǎi)到。
EPON 1001F是一種雙官能團(tuán)環(huán)氧化合物，它能增加膜上旋涂物(thespun)的抗張強(qiáng)度和彈性。EPON 1001F可從Shell化學(xué)公司買(mǎi)到。
DEN 431是一種多官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂，它能增加交聯(lián)密度，從而增加分辨率并提高抗溶劑膨脹性。DEN 431可從Dow化學(xué)公司買(mǎi)到。
Cyracure UVI 6974是一種芳族配鹽光引發(fā)劑，當(dāng)UV光透過(guò)一光學(xué)遮蔽物照射到下面的薄膜時(shí)，這種芳族配鹽光引發(fā)劑可用于確定薄膜中的圖型。通過(guò)沖洗掉非交聯(lián)的薄膜、將高分辨率的圖像留在環(huán)氧厚膜上，而形成最終的圖型。
下列非限制性的例子進(jìn)一步說(shuō)明了本發(fā)明的各種方案。
例1制備在γ-丁內(nèi)脂中為50g/50g的ELVACITE 2008溶液?；旌衔镌诨炝蠙C(jī)上滾動(dòng)16小時(shí)。把40克的EPON 1001F碾成粉末并加入到溶液中。該溶液在混料機(jī)上滾動(dòng)16小時(shí)。將10克DEN 431、5克苧烯氧化物(單官能團(tuán)環(huán)氧基低粘度液體)加入到溶液中并混合，直到溶液均勻。加入10克UVI 6974，并徹底混合。
利用旋涂機(jī)中的硅片，溶液以2.5K rpm轉(zhuǎn)速共30秒被旋涂到用來(lái)制作噴墨打印機(jī)的打印頭的基體上，以產(chǎn)生一30微米厚的隨后顯影的薄膜。在用常規(guī)粘結(jié)技術(shù)將噴嘴板粘結(jié)到基體上后，就制作出噴墨打印頭。將噴墨打印頭放在常規(guī)的噴墨用的墨(在60℃)中，約1個(gè)月后該噴嘴板開(kāi)始剝離。
例2制備在γ-丁內(nèi)脂中為50g/50g的ELVACITE 2008溶液?；旌衔镌诨炝蠙C(jī)上滾動(dòng)16小時(shí)。把40克的EPON 1001F碾成粉末并加入到溶液中。該溶液在混料機(jī)上滾動(dòng)16小時(shí)。將10克DEN 431加入溶液中并混合，直到溶液均勻。加入5克UVI 6974，并徹底混合。將1克縮水甘油氧基丙基三甲氧基-硅烷加入所得到的溶液中。
利用旋涂機(jī)中的硅片，溶液以2.5K rpm轉(zhuǎn)速共30秒被旋涂到用來(lái)制作噴墨打印機(jī)的打印頭的基體上，以產(chǎn)生一30微米厚的被顯影的薄膜。此后，用常規(guī)粘結(jié)技術(shù)將涂敷酚縮丁醛的聚酰亞胺噴嘴板粘結(jié)到基體上，就制作出噴墨打印頭。將噴墨打印頭放在常規(guī)的噴墨用的墨中(在60℃)，約1個(gè)月后，甚至更長(zhǎng)時(shí)間，噴嘴板沒(méi)有開(kāi)始剝離。
例3除了Elvacite 2008γ-丁內(nèi)脂的比率為50g/100g、旋涂機(jī)設(shè)定為3.0rpm共60秒、薄膜為2.5微米厚外，用與例2相同的方式制備固化樹(shù)脂和噴墨打印頭。將所得到的打印頭放置在常規(guī)的噴墨用的60℃的墨中，約一個(gè)月后，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，噴嘴板沒(méi)有開(kāi)始從基體分離。
已經(jīng)參照特定的實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但應(yīng)理解的是，在本申請(qǐng)要求保護(hù)的實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)能夠在工藝上進(jìn)行各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種輻射固化樹(shù)脂組合物，包括(A)約5-50％wt的第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物；(B)約0.5-20％wt的第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物；(C)約1.0-10％wt的能產(chǎn)生陽(yáng)離子的光引發(fā)劑；(D)具有能與A、B、C中至少之一反應(yīng)的官能團(tuán)的硅烷；(E)約20-90％wt的非光反應(yīng)性溶劑，其中，重量百分比是基于樹(shù)脂組合物的全部重量而言的。
2.一種具有與基體上的排墨口相連的墨通道的噴墨打印頭，通過(guò)使輻射固化樹(shù)脂組合物層受到所述射線預(yù)定圖型的曝光、從而形成所述樹(shù)脂組合物的固化區(qū)域并從所述組合物層除去未固化的樹(shù)脂組合物區(qū)域，而形成所述墨通道，所述輻射固化樹(shù)脂組合物包括(A)約5-50％wt的第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物；(B)約0.5-20％wt的第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物；(C)約1.0-10％wt的能產(chǎn)生陽(yáng)離子的光引發(fā)劑；(D)具有能與A、B、C中至少之一反應(yīng)的官能團(tuán)的硅烷；(E)約20-90％wt的非光反應(yīng)性溶劑，其中，重量百分比是基于樹(shù)脂組合物的全部重量而言的。
3.一種具有與基體上的排墨口相連的墨通道的噴墨打印頭，通過(guò)使輻射固化樹(shù)脂組合物層受到所述射線預(yù)定圖型的曝光、從而形成所述樹(shù)脂組合物的固化區(qū)域并從所述組合物層除去未固化的樹(shù)脂組合物區(qū)域，而形成所述墨通道，所述輻射固化樹(shù)脂組合物包括(A)約10-20％wt的第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物；(B)少于約4.5％wt的第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物；(C)約1.0-10％wt的能產(chǎn)生陽(yáng)離子的光引發(fā)劑；(D)約20-90％wt的非光反應(yīng)性溶劑，其中，重量百分比是基于樹(shù)脂組合物的全部重量而言的。
4.如權(quán)利要求2所述的噴墨打印頭，其中第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物的分子重量為約100-100,000。
5.如權(quán)利要求2所述的噴墨打印頭，其中第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物是雙酚A的二縮水甘油醚。
6.如權(quán)利要求2所述的噴墨打印頭，其中光引發(fā)劑是從包含VA族元素的鎓鹽、VIA族元素的鎓鹽、芳族鹵鹽和它們的組合物中選擇的芳族配鹽光引發(fā)劑。
7.如權(quán)利要求2所述的噴墨打印頭，其中該樹(shù)脂組合物還包括最多約35％wt的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物。
8.如權(quán)利要求7所述的噴墨打印頭，其中丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物是從包括下列共聚物的一組中選擇的，即，甲基丙烯酸甲基酯/甲基丙烯酸n-丁基酯，甲基丙烯酸甲基酯/甲基丙烯酸n-丁基酯/甲基丙烯酸羥基乙基酯，甲基丙烯酸甲基酯/苯乙烯/丙烯酸n-丁基酯/丙烯酸羥基乙基酯，苯乙烯/丙烯酸羥基乙基酯，和丙烯酸n-丁基酯/丙烯酸羥基乙基酯/乙酸乙烯基酯。
9.一種輻射固化樹(shù)脂組合物，包括(A)約5-50％wt的第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物；(B)少于約4.5％wt的第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物；(C)約1.0-10％wt的能產(chǎn)生陽(yáng)離子的光引發(fā)劑；(D)約20-90％wt的非光反應(yīng)性溶劑，其中，重量百分比是基于樹(shù)脂組合物的全部重量而言的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有墨通道的噴墨打印頭,墨通道形成在粘著在基體上的輻射固化樹(shù)脂層中,墨通道以液體流動(dòng)的方式與孔板上的排墨口相連。為了在樹(shù)脂層中形成墨通道,把樹(shù)脂組合物曝光于按預(yù)定圖形設(shè)置的輻射源中以固化樹(shù)脂層的某些區(qū)域,而其它形成墨通道的區(qū)域未被固化。從樹(shù)脂層除去未固化的區(qū)域,留下所需要的墨通道。用于形成輻射固化層的樹(shù)脂組合物包括:第一多官能團(tuán)環(huán)氧化合物,第二多官能團(tuán)環(huán)氧化合物,光引發(fā)劑,和非光反應(yīng)溶劑。
文檔編號(hào)C08L63/00GK1197817SQ98108878
公開(kāi)日1998年11月4日 申請(qǐng)日期1998年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月28日
發(fā)明者G·S·帕提歐, P·T·斯皮威, G·R·威廉姆斯 申請(qǐng)人:萊克斯馬克國(guó)際公司