JPH1086372A - 耐インク性ヒートシンク被覆を備えたサーマルインクジェット印刷ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクの腐食作用からヒートシンクを保護
するために印刷ヘッドヒートシンクの上に耐インク被覆
を形成するインクジェット印刷装置を提供すること。 【解決手段】印刷ヘッド１０を、重合体被覆３４で被覆
された基板３２を有するヒートシンク３５に付着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギを使用し
て、印刷ヘッドの内部に形成されるチャンネルの中に含
まれたインク小滴をオリフィスから記録材料の上に吐出
させるインクジェット印刷装置に関する。特に、本発明
は、印刷ヘッドのヒートシンク部分における高ｐＨイン
クの腐食作用を防護する機能を改良したインクジェット
印刷ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット印刷技術において、印刷
ヘッドは、インク供給チャンバと連通する、インクが満
たされたチャンネルを一つ以上備えており、このチャン
ネルはノズルオリフィスとして形成された一端部を有す
る。インクは、吐出される前にノズルにおいてメニスカ
スを形成する。エネルギは、加熱抵抗器をパルス的に駆
動するか、チャンネルの壁へ圧電的に印加された力によ
って生成された熱の形態でインクチャンネルに印加さ
れ、ノズルから記録材料の上にインク小滴を吐出され
る。小滴が吐出された後、インクがチャンネルに補充さ
れ、メニスカスを再形成する。

【０００３】インクは、サーマルインクジェットプリン
タにおける抵抗器ヒータ素子、或いは、圧電プリンタに
おける圧電板のいずれの場合でも、エネルギ発生器がエ
ネルギをインクへ移送できるように十分に接触して流れ
なければならない。使用されるインク（典型的にｐＨ８
以上を有する）の腐食性のために、印刷ヘッドのインク
に敏感な部分は保護被覆で保護しなければならない。

【０００４】高ｐＨインクの腐食作用を受けやすい印刷
ヘッドの他の領域は、サーマルインクジェットプリンタ
のダイを取り付けるために使用されるヒートシンクであ
る。ヒートシンクは、典型的には、印刷ヘッドのダイに
容易に付着する他の金属で被覆された亜鉛のような熱伝
導性の良い金属で作られ、ニッケルが典型的なヒートシ
ンク被覆である。被覆金属に関する問題は、自由電子対
を有するあらゆる物質と錯体が形成されることである。
水、アンモニア、アミノ基、イミノ基、水酸基、或い
は、チオール基は、自由電子対との錯化剤の例である。
従って、そのような基を含む一つ以上の成分を有するイ
ンクは、ヒートシンクと接触しているニッケル層を容易
に侵しうる。これは、通常の印刷動作中に常に起こる。
その結果、ヒートシンクは時間が経過すると腐食する。
ヒートシンクの外観が損われることとは別に、そのよう
な腐食の一層重大な局面は、基板からダイが離脱する恐
れがあることである。

【０００５】他に腐食の原因となりそうなものとして
は、湿気の存在の下におけるニッケルと亜鉛の間の電解
反応がある。

【０００６】米国特許第４，３９１，９３３号（スカラ
他）は、約８から約２０パーセントの溶媒と、不連続相
を形成するために溶媒に溶かされる約０．５から５パー
セントのエポキシ樹脂と、連続相としての約７５から約
９０％の沈殿剤と、化学量論的に過剰に約９００％まで
エポキシ樹脂上でエポキシ及び水酸基と化学量論的に反
応するのに十分な量の乳化剤を含む乳濁液を開示してい
る。導電性の作用片を、乳濁液に浸された電極から、約
１／２から２インチ離して乳濁液内に置く。直流電流電
位を、作用片と電極の間に作用片を陽極として印加す
る。所望の厚さの被覆が作用片の上に堆積されるまで、
約５０から約４００ボルトで、約２から約５０ミリアン
ペアが使用される。溶媒及び沈殿剤は、それぞれ、シク
ロヘキサノン、及び、メチルエチルケトン或いはイソブ
チルケトンのようなケトンが好ましい。エポキシ樹脂
は、平均分子量が約２０００から約１５，０００のビス
フェノールＡエポキシ樹脂が好ましい。乳化剤はアミン
であるのが好ましい。

【０００７】米国特許第４，６４２，１７０号は、導電
性の基板上にポリスルホン或いはポリエーテルスルホン
の被覆を電気泳動的に堆積する方法を開示している。ア
ミンを含まない溶液をポリスルホン或いはポリエーテル
スルホンの有機溶媒内で形成する。その溶液を、同重量
部の重合体当たり約０．６重量部までの有機窒素を含む
重合体に対して非溶性の有機体と結合することによって
乳濁液を形成する。導電性基板と、基板の上で重合体の
堆積となる乳濁液の間に直流を印加する。この特許の開
示は、参照することにより本明細書に組み込まれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イン
クの腐食作用からヒートシンクを保護するために印刷ヘ
ッドヒートシンクの上に耐インク被覆を形成するインク
ジェット印刷装置を提供することである。

【０００９】発明の他の目的は、インク内のイオン及び
分子成分による化学的侵食に対して不活性である保護層
を提供することである。

【００１０】更なる目的は、良好な付着特性を有する耐
インク被覆を金属ヒートシンク上に形成することであ
る。

【００１１】他の目的は、サーマルインクジェット印刷
ヘッドに使用可能なｐＨ範囲を拡大することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】これら及び他の目的は、
金属ヒートシンクの上に、電気泳動的に堆積された有機
体の層を形成することによって実現される。一つの例に
おいては、ポリエーテルスルホンを含むコロイド状の乳
濁液を形成した。亜鉛ヒートシンク表面を溶液に浸し、
電界が印加された状態で、ポリエーテルスルホンの薄い
層を亜鉛表面上に電着させ、高インク耐性の付着被覆を
形成する。他の例においては、エポキシ樹脂のコロイド
状の乳濁液を形成し、エポキシ樹脂の薄い層を、亜鉛ヒ
ートシンク表面上に電気泳動的に被覆させ、高インク耐
性の付着被覆を形成する。別の実施態様においては、コ
ロイド状の乳濁液に熱伝導性の充填剤を添加して、熱伝
導性を増した被覆を形成する。

【００１３】更なる実施態様においては、ポリアリーレ
ンエーテルケトンの被覆が形成される。

【００１４】更なる実施態様においては、架橋結合のポ
リアリーレンエーテルケトン及び架槍結合のポリエーテ
ルスルホンの被覆が形成され、装置により強いインク耐
性を持たせる。

【００１５】詳細には、本発明は、記録媒体上に記録液
体を放出するためのサーマルインクジェットプリンタに
関するものであって、前記記録液体を保持するための少
なくとも一つのチャンネルを含む印刷ヘッドと、記録媒
体上に前記記録液体を放出するための少なくとも一つの
ノズルと、前記チャンネル内のインクを選択的に加熱し
て前記チャンネル内のインクを前記ノズルから放出させ
るためのヒータ手段とを含み、前記印刷ヘッドが、その
上に重合体材料の被覆が電気泳動的に堆積された少なく
とも部分的に導電性である金属基板を含むヒートシンク
の上に取り付けられている。

【００１６】また本発明は、サーマルインクジェット印
刷ヘッドが記録媒体上に記録液体を放出する印刷システ
ムに関するものであって、その印刷ヘッドは、前記記録
液体を保持するための少なくとも一つのチャンバと、記
録媒体上に液体を放出するための少なくとも一つのノズ
ルと、前記チャンバと前記ノズルとの間に液体流路を提
供するチャンネル手段と、前記チャンネル内に含まれる
液体にエネルギを導入するためのエネルギ発生手段と、
前記記録媒体上に前記ノズルを通して前記液体を定期的
に放出させるために前記エネルギ発生手段を選択的に付
勢するための手段とを含む内部構造を有し、印刷システ
ムは、前記印刷ヘッドが前記印刷ヘッドから熱を運び去
るための少なくとも部分的に導電性のヒートシンク基板
の表面に付着され、基板が付着表面上に被覆された薄い
重合体材料を有することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、ホーキンス他への米国
再発行特許第３２，５７２号、ホーキンス他への米国特
許第５，０１０，３５５号、フィッシャー他への米国特
許第４，８５１，３７１号及び、バローラへの米国特許
第５，２９７，３３６号に開示された形式のサーマルイ
ンクジェットプリンタと共に説明され、これらの特許の
開示は参照することにより全て本明細書に組み込まれ
る。以下に示されるように、本発明は他のタイプの印刷
ヘッド構造においても有用であることは言うまでもな
い。これらの特許に開示されているように、サーマルイ
ンクジェット印刷ヘッドは、異方的にエッチングされた
チャンネルウエハをヒーターウェハに一括して整合させ
て接着した後、付着されたウエハを個々の印刷ヘッドに
分離するダイシング工程を経て製造する。次いで、印刷
ヘッドはヒートシンクに接着され、そのヒートシンクは
印刷ヘッドへ電気的接続を行うドーターボードに同様に
接着される。図１は、本発明の原理による耐インク被覆
によって保護されたヒートシンクを有する印刷ヘッドの
断面図を示す。印刷ヘッド１０は、ヒータプレート１２
に整列されて付着された異方的にエッチングされたチャ
ンネルプレート１１を含む。印刷ヘッドを、以下の例で
説明する方法で両表面上に堆積された重合体被覆３４で
被覆された亜鉛基板３２を有するヒートシンク３５に付
着する。さらに、駆動回路及び電源（図示せず）へ接続
する電極ワイヤボンド１３を有するドーターボード２０
をヒートシンク３５上に、取り付ける。チャンネルプレ
ート１１は、入口１５として作用する開口端部と異方的
にエッチングされた複数のチャンネル１６を備えた、貫
通してエッチングされたリザーバ１４を有する。チャン
ネル１６の端部は、ノズル面２９を通って開口し、傾斜
端部２１で終わる。チャンネルの開口端部は、ノズル８
として作用する。ヒータプレートは、加熱素子２５のア
レイと、チャンネルプレートに面したヒータプレート１
２の表面上に形成されたアドレス電極２２を有する。加
熱素子と電極は、絶縁層２７の上に形成され、他の絶縁
層２８によって不動態処理される。好適な実施態様にお
いては、厚いフィルム絶縁層１８は、ヒータプレートと
チャンネルプレートの間に挿入された１０ミクロン厚の
感光性のポリイミドである。層１８は、加熱素子を露出
させるためにパターン化され硬化され、これによりそれ
らを分離したピット２６内に配置し、リザーバ１４とイ
ンクチャンネル１６との間にインク流バイパスピット２
４を形成する。層１８は電極付着端子３１を露出させる
ためにもパターン化される。パターン化ステップに続い
て、層１８は硬化される。したがって、インクは、矢印
２３によって示されるように、チャンネル２１の閉塞端
部の回りをリザーバ１４からチャンネル１６に向かって
流れる。端子３１は、ドーターボード電極１３にワイヤ
ボンド３０によって接続される。異方的にエッチングさ
れたチャンネル１６は、三角形断面の領域を有し、ノズ
ル面２９においてノズルを囲む材料は、三角形状のノズ
ルの二つの側面上のシリコンと第３の側面上の厚いフィ
ルム層の材料層である。

【００１８】通常の印刷モードにあるとき、インクはヒ
ートシンク３２に接触するが、保護がないとヒートシン
ク３２はインクの腐食作用を受けることになる。しかし
ながら、本発明にしたがい、層１８は耐インク被覆３４
で保護されている。被覆３４は、個々の印刷ヘッドを分
離するダイシングステップの後に形成される。インク
は、いくつかの方法でヒートシンクと接触する。すなわ
ち、（１）ヒートシンクと印刷ヘッドの前面は非常に接
近しているので、印刷中、インクは毛細管現象によって
ヒートシンク上に連続的に流れる。（２）維持モードの
ときワイパーブレードが印刷ヘッドの正面を通過して過
剰インクを取り除くので、除去されたインクがヒートシ
ンクの前面に広がり、親水性の液体溜りになる。（３）
チャンネルインク補給のために使用されるヒートシンク
を通るインク通路経由でヒートシンクと接触する。

【００１９】ここで、本発明の特定の実施態様について
詳細に説明する。これらの例は例示のためのものであ
り、本発明は、これらの例に述べられた材料、条件、或
いは、処理パラメータに限定されるものではない。

【００２０】

【実施例】

例Ｉ 付着したチャンネルとヒータウエハを個々の印刷ヘッド
にダイスした後、印刷ヘッドを、発明のインク保護被覆
を有するヒートシンクに付着させる。第１の実施態様に
おいては、０．２５インチ厚の亜鉛基板３２の上に、電
気泳動的に堆積された８ミクロン厚のポリエーテルスル
ホン被覆３４が形成された。この特定の実施態様につい
ては、ポリエーテルスルホン（ニュージャージー州バウ
ンドブルック、Ａｍｏｃｏ社製、Ｖｉｃｔｒｅｘ ３０
０Ｐ、５．６８グラム）を１２０ｍＬのＮ−メチルピロ
リドン（ＮＭＰ）中に溶解させた。次いでこの非導電性
溶液を、陰極として作用するステンレス鋼製のビーカー
内の約７０６ｍＬのアセトンに急速に添加し、磁気攪拌
した。ＮＭＰを含むＶｉｃｔｒｅｘ ３００Ｐは、アセ
トンに僅かしか溶けない。その結果、負に帯電されたミ
セルから成る混濁したコロイド状の乳濁液が形成され
た。コロイド状の粒子は、直径が約１２７０Åで、各粒
子は約３９ｅｓｕの電荷を帯びていた。これらの粒子の
平均的な電気泳動的移動度は、８．２ｘ１０−５cｍ／
ボルト・秒であると判定され、粒子のゼータ電位は−２
１．３ｍＶのオーダーであった。これらの乳濁液は、７
日間程度安定していた。上記のコロイド状の分散物中の
ミセルは、構造の一部として非常に大きな割合［しばし
ば５０％も］のＮＭＰを含んでいた。

【００２１】負に帯電されたミセルは、約５０ボルトの
印加された電界の影響の下で、陽極（基板３２）上に移
動し堆積する。印加された電界の下で通過するクーロン
量を測定することによって被覆の厚さを制御し、８から
９ミクロン厚さを有する、厳密に均一な被覆を得た。次
いで、基板を槽から引き出し、アセトンが蒸発するのに
足る時間だけ風乾した。その後、被覆を十分に硬化させ
るために、基板を、１５０℃の炉で１６時間に渡って徐
々に加熱した。その後、ヒートシンクを、インクに浸
し、長期間５０℃の炉内に放置した。次いで、ヒータを
インク槽から定期的に引き出し、脱イオン水の流水で洗
浄して部品からインクを取り除き、次いで、インクによ
る被覆上の侵食の証拠について顕微鏡で注意深く検査し
た。ポリエーテルスルホン被覆３４を（Ｖｉｃｔｒｅｘ
３００Ｐ）を、７．５重量パーセントのＢＡＳＦ Ｂ
ａｓａｃｉｄ Ｂｌａｃｋ Ｘ−３４染料、１０．５重
量パーセントのスルホラン、１５重量パーセントのイミ
ダゾール、１重量パーセントのイミダゾール塩酸塩、及
び、６６重量パーセントの水を含むアルカリインク内
で、５０°Ｃで１０日間試験した。この焼成期間を経て
も、被覆はインクによる影響を全く受けていなかった。
次いで、印刷ヘッド１０を、シリコーンゴムをドープし
たエポキシ樹脂でヒートシンク３０に付着させ、ドータ
ーボードを慣習的な方法でヒートシンク表面上に取り付
けた。

【００２２】例ＩＩ 別の実施態様においては、分散物は熱伝導性の充填材を
含んで生成され、特に、１から５０重量％のカーボンブ
ラックと１０重量％のＲｅｇａｌ ３３０が使用され
た。３〜１０ミクロン厚のポリエーテルスルホン層が、
層３４の上に形成された。この層は、例Ｉにおいて形成
された層よりも完璧に伝導性であり、ヒートシンクの効
率を増加させた。ダイヤモンド粉や雲母粉のような熱伝
導性充填剤をカーボンブラックの代わりに使用してもよ
い。鉄や銅の酸化物のような金属酸化物の使用は、アル
カリ性のインクで侵食されるという理由で除外した。

【００２３】ヒートシンクを耐インク被覆で覆うことの
利点は、上述した構造だけに限定されるものではなく、
インク腐食作用からヒートシンクを保護するために少な
くとも部分的に金属製であるヒートシンクを利用するあ
らゆる印刷ヘッドにおいても同様に有用である。

【００２４】例ＩＩＩ 付着したチャンネルとヒーターウエハを個々の印刷ヘッ
ドにダイシングした後、印刷ヘッドを本発明のインク保
護被覆を有するヒートシンクに付着させる。０．２５イ
ンチ厚の亜鉛基板の３２の上には、電気泳動的に堆積さ
れた。０．５ミル厚のポリアミド−イミド被覆３４が形
成された。例えば、その内容が参考としてここ組み込ま
れる米国特許第４，５３３，４４８号、第４，４２５，
４６７号、及び第４，４２５，４７４号に開示されてい
るように、導電性基板の上に重合体被覆を電気泳動的に
堆積することは、一般に知られている。この特定の実施
態様では、Ｎ−メチルピロリジノン（Ａｍｏｃｏ社製、
Ａ１−８３０、１１．２４グラム）中の３３固体％のポ
リアミド−イミド溶液を、７６．４３グラムのＮ−メチ
ルピロリジノンに溶解し、次いで、陰極として作用する
ステンレス鋼製のビーカー中のアセトニトリル（２８６
グラム）に添加して磁気攪拌した。コロイド状の乳濁液
が形成された。亜鉛ヒートシンクを、乳濁液に浸し、次
いで２５ボルトの電界を１０秒間印加して（陽極とし
て）正に荷電すると、樹脂フィルムの被覆が生じた。風
乾後、ポリアミド−イミドで被覆されたヒートシンクを
炉内で、５０℃で１５分間、１００℃で１５分間、１５
０℃で１５分間、２００℃で１５分間、２５０℃で１５
分間加熱し、０．５ミル厚のフィルムを硬化硬化させ
た。その後、ヒートシンクをインクに浸し、長期間５０
℃の炉内に放置した。次いで、ヒータをインク槽から定
期的に引き出し、脱イオン水の自由流の中で洗浄して部
品からインクを取り除き、次いで、インクによる被覆上
の侵食の証拠について顕微鏡で注意深く検査した。ポリ
アミド−イミド被覆３４を、例Ｉで述べたタイプのイン
クの中でこのようにして５０℃で１０日間試験した。こ
の期間を経た後、被覆はインクによる影響を全く受けて
いなかった。次いで印刷ヘッド１０を、シリコーンゴム
がドープされたエポキシを用いてヒートシンク３０に付
着させ、ドーターボードを慣習的な方法でヒートシンク
表面上に取り付けた。

【００２５】例ＩＶ 付着したチャンネルとヒーターウエハを個々の印刷ヘッ
ドにダイシングした後、印刷ヘッドを、本発明のインク
保護被覆を有するヒートシンクに付着させる。０．２５
インチ厚の亜鉛基板３２の上には、電気泳動的に堆積さ
れたエポキシ樹脂の１０ミクロン厚の被覆３４が形成さ
れた。この特定の実施態様では、エポキシ樹脂（テキサ
ス州ヒューストン、 Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社
製、 Ｅｐｏｎ １００９、 ２グラム）、トリエチレ
ンテトラミン（ウィスコンシン州ミルウォーキー、 Ａ
ｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製、２グラ
ム）、及び、シクロヘキサノン（４０ｍＬ）を８５℃で
４時間加熱したところ、溶液は赤くなった。さらに４０
ｍＬのシクロヘキサノンを添加し、溶液を２５℃まで冷
却させた。次いで、その結果生じた溶液を、陰極として
作用するステンレス鋼製のビーカー内のメチルイソブチ
ルケトン（２８０ｍＬ）に添加し、磁気攪拌した。この
ようにしてコロイド状の乳濁液を形成した。さらに５６
０ｍＬのシクロヘキサノンを添加した。亜鉛ヒートシン
クを、乳濁液に浸し、次いで２５ボルトの電界を１０秒
間印加して（陽極として）正に荷電すると、樹脂フィル
ムの被覆が生じた。風乾後、エポキシ樹脂で被覆された
ヒートシンクを炉内で、５０℃で１５分間、１００℃で
１５分間、１５０℃で１５分間加熱し、１０ミクロン厚
のフィルムを硬化させた。その後、ヒートシンクをイン
クに浸し、長期間５０℃の炉内に放置した。次いで、ヒ
ータをインク槽から定期的に引き出し、脱イオン水の自
由流で洗って部品からインクを取り除き、次いでインク
による被覆上の侵食の証拠について顕微鏡で注意深く検
査した。エポキシ樹脂被覆３４を、例Ｉで説明したタイ
プのインクの中でこのようにして５０℃で１０日間試験
した。この期間の後、被覆はインクによる影響を全く受
けていなかった。次いで印刷ヘッド１０を、シリコーン
ゴムがドープされたエポキシを用いてヒートシンク３０
に付着させ、ドーターボードを慣習的な方法でヒートシ
ンク表面上に取り付けた。

【００２６】例Ｖ Ｖｉｃｔｒｅｘ（登録商標）ポリ（エーテルスルホン）
（デラウェア州ウィリントン、ＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ
ｓ Ｉｎｃ．製、Ｇｒａｄｅ３００Ｐ）を、一般に承認
されたものとして使用してクロロメチル化し、４．５の
繰り返しユニット毎に一つのクロロメチル基を備えた、
以下の構造を有する重合体を生成した。

【００２７】

【化１】 コンデンサ、機械式攪拌器、及び、アルゴン取り入れ口
を備えた５００ｍＬ、３ネックの丸底フラスコを、シリ
コーン油の槽内に置いた。ジメトキシメタン（４５ｍ
Ｌ）とメタノール（１．２５ｍＬ）の混合物にアセチル
塩化物（３５．３グラム）を加えてメチルアセタート中
にクロロメチルエーテルを溶かした溶液を生成した。こ
の溶液を、１５０ｍＬの１，１，２，２−テトラクロロ
エタンで希釈し、次いでスズの四塩化物（０．３ｍＬ）
を注射器を用いて添加した。５０℃の油槽温度までこの
溶液を加熱した後、ポリ（エーテルスルホン）（１０グ
ラム）を１２５ｍＬの１，１，２，２−テトラクロロエ
タンに溶かした溶液を急速に添加した。１１０℃に設定
された油槽温度で反応混合物を、加熱して還流させた。
加熱は１６時間続けられ、次いでこの反応混合物を２５
℃まで冷却させた。次いで、反応混合物をメタノール
（１ガロン）に添加し、ワーリングブレンダを使用して
重合体を沈殿させた。次いでその重合体を濾過し、真空
乾燥した。結果として生じた重合体（１０グラム）は、
１Ｈ ＮＭＲ分光技術を使用して同定したところ、４．
５の繰り返しユニット毎に、一つのクロロメチル基を有
していた。

【００２８】例ＶＩ ８６グラムのＮ−メチルピロリジノンに４グラムの重合
体を溶解した溶液を５０４ｍＬのアセトンに磁気攪拌し
ながら添加して、クロロメチル化ポリスルホン（例Ｖで
説明したように用意した）のコロイド状の乳濁液から成
る電着槽を生成する。乳濁液を、陰極になる４００ｍＬ
のステンレス鋼のビーカーへ移した。亜鉛ヒートシンク
を、被覆槽に浸し、陽極（作用片）として使用した。直
流１００ボルトを電極に荷電すると、電流は３０秒で初
期値の８ミリアンペアから１ミリアンペアへ低下した。
重合体で被覆されたヒートシンクを、槽から取り出し、
１５０℃で３０分間加熱した。ヒートシンクを再び槽に
浸し、３０秒間、直流１００ボルトで荷電したところ、
電流は１ミリアンペアから０．０１ミリアンペアまで低
下した。次いで、被覆されたヒートシンクを、１５０℃
で３０分間加熱した。被覆されたヒートシンクを再度電
気泳動槽に浸し、直流１００ボルトに３０秒間付勢し
た。被覆片を槽から取り出し、１５０℃で１６時間加熱
した。ヒートシンクは、インクジェットの設計に要求さ
れる入り込んだ形状や割れ目を覆う架橋ポリ（エーテル
スルホン）のピンホールのない１０ミクロンの被覆を有
していた。亜鉛ヒートシンクをクロロメチル基なしのポ
リ（エーテルスルホン）の電着乳濁液を用いて繰り返し
電着させると、電着膜は焼きひびが入って割れ、修復す
るのは困難であった。クロロメチル基を有する電着され
たポリ（エーテルスルホン）は、メチレン架橋の形成
と、１５０℃での加熱による塩化水素酸の損失によって
硬化した。ポリ（エーテルスルホン）フィルムの架橋に
より、ひび割れが防止され、電着を反復して行えるよう
になる。

【００２９】例ＶＩＩ バレット（Ｂａｒｒｅｔｔ）トラップ、コンデンサ、機
械式攪拌器、アルゴン取り入れ口、及び、ストッパを備
えた１リットル用、３−ネックの１リットル用丸底フラ
スコを、シリコーン油槽内に置いた。４，４’−ジクロ
ロベンゾフェノン（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、５０グラ
ム）、ビスフェノールＡ（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、４８．
９６グラム）、カリウム炭酸塩（６５．５６グラム）、
無水Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（３００ｍＬ）、及
びトルエン（５５ｍＬ）をフラスコに加え絶えず攪拌し
ながら１７５℃（油槽設定温度）まで加熱した。４８時
間後に、反応混合物を濾過し、メタノール（２ガロン）
の中へ沈殿させ、水（１ガロン）、次いでメタノール
（１ガロン）で洗浄した。重合体をろ過し、真空乾燥し
て、７７．４グラムの重合体を回収した。コンデンサ、
機械式攪拌機及びアルゴン取り入れ口を備えた５００−
ｍＬの３ネック丸底フラスコをシリコーン油槽内に置い
た。メチルアセタートとクロロメチルエーテルの溶液
を、ジメトキシメタン（４５ｍＬ）とメタノール（１．
２５ｍＬ）の混合物にアセチル塩化物（３５．３グラ
ム）を添加することによって生成した。その溶液を１５
０ｍＬの１，１，２，２−テトラクロロエタンで希釈
し、次いで、注射器でスズの四塩化物（０．３ｍＬ）を
添加した。溶液を５０℃の油槽温度まで加熱した後、１
２５ｍＬの１，１，２，２−テトラクロロエタン中にポ
リ（アリーレンエーテルケトン）（１０グラム）を含む
溶液を急速に添加した。反応混合物を、１１０℃の油槽
温度設定で加熱し、還流させた。加熱は１６時間続けら
れ、次いで、反応混合物を２５℃まで冷却させた。次い
で、ワーリング（Ｗａｒｉｎｇ）ブレンダを使用して反
応混合物を、メタノール（１ガロン）に添加して重合体
を沈殿させた後、濾過し、真空乾燥した。結果として生
じた重合体（１０グラム）は、１Ｈ ＮＭＲ分光測定法
を使用して測定したところ、繰り返しユニット毎に１．
５のクロロメチル基を有していた。ゲル浸透クロマトグ
ラフィーを使用して測定したところ重合体は、Ｍｎ １
２，０００、Ｍｐｅａｋ ２６，０００、Ｍｗ ４１，
０００、及び、Ｍｚ ９７，０００を有していた。重合
体は、次の構造を有していた。

【００３０】

【化２】 例ＶＩＩＩ クロロメチル化ポリ（アリーレンエーテルケトン）（例
ＶＩＩで説明したように用意した）のコロイド状の乳濁
液から成る電着槽は、８６グラムのＮ−メチルピロリジ
ノン中に４グラムの重合体を含む溶液を、磁気攪拌しな
がら５０４ｍＬのアセトンに添加することによって生成
した。この乳濁液を、陽極になる４００ｍＬのステンレ
ス鋼製のビーカーに移した。亜鉛ヒートシンクを、被覆
槽に浸し、陰極（作用片）として使用した。電極に直流
１００ボルトを印加すると、電流は１分間にわたって４
０ミリアンペアの初期値から１０ミリアンペアに低下し
た。重合体被覆されたヒートシンクを槽から取り出し、
１５０℃で３０分間加熱した。ヒートシンクを再び槽に
浸し、直流１００ボルトを６０秒間印加した。その間、
電流は１０ミリアンペアから１ミリアンペアに低下し
た。次いで、被覆されたヒートシンクを１５０℃で３０
分間加熱した。再度、被覆されたヒートシンクを電気泳
動槽に浸し、６０秒間直流１００ボルトに付勢した。被
覆片を槽から取り出し、１５０℃で１６時間加熱した。
ヒートシンクは、インクジェットの設計によって要求さ
れる入り込んだ形状や割れ目を覆う、ピンホールのない
架橋ポリ（アリーレンエーテルケトン）の８ミクロンの
被覆を有していた。クロロメチル基を有する電着された
ポリ（アリーレンエーテルケトン）は、メチレン架橋の
形成と、１５０℃での加熱による塩化水素酸の損失によ
って硬化した。ポリ（アリーレンエーテルケトン）フィ
ルムの架橋はひび割れを防止し、電着を反復して行うこ
とを可能にする。

【００３１】例ＩＸ 本発明は、他のタイプの金属基板のインク腐食を防止す
るためにも使用できる。一例として、ニッケル−銅（合
金４２）基板をクロロメチル化ポリ（アリーレンエーテ
ルケトン）とクロロメチル化ポリ（エーテルスルホン）
で電気泳動的に被覆した。合金４２の部品を、０．１重
量パーセント固体で調製したＺ６０２０、Ｚ６０３０、
Ｚ６０４０、または、Ｚ６０７６（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉ
ｎｇが市販している）から成る粘着助触媒の溶液に浸
し、次いで、１００℃で１０分間加熱した。クロロメチ
ル化ポリ（アリーレンエーテルケトン）を用いて例ＶＩ
ＩＩで説明したようにして調製した電着槽内に浸した合
金４２の部品から１〜３センチメートル離れたところ
に、二つのアルミニウム電極を設置した。合金４２部品
の陰極電着の場合、５０〜１００ボルトの定電圧で十分
であった。直流８０ボルトを９０秒印加すると電着され
たフィルムが得られ、２５０℃で２時間硬化させた後の
このフィルムの厚さは１０ミクロンであった。電流は、
電着プロセスの間、６０ミリアンペアから２０ミリアン
ペアまで減少した。粘着助触媒を使用しない場合の電着
フィルムは、２６０℃で２時間の熱エージングで合金４
２を接着することができなかった。合金４２の部品を、
例ＶＩで説明したようにして調製したクロロメチル化ポ
リ（エーテルスルホン）槽で同様に電着した。合金４２
の部品の陽極電着は、作用片から１〜３センチメートル
離れた平行な電極（陰極）を用いて行なった。直流１０
０ボルトで９０秒以内に２０のミクロン厚のフィルムが
得られた。フィルムは、被覆槽から引き出された後に、
１５０℃で１時間加熱された。電着されたフィルムは、
ひびがなく、ｐＨ１０のインクに対して腐食耐性があっ
た。

【００３２】例Ｘ 繰り返しユニットにつき１．５のクロロメチル基を有す
るポリ（アリーレンエーテルケトン）（例ＶＩＩＩで説
明したようにして作られた１０グラム）を含むＮ−メチ
ルピロリドン（７１ｍＬ）をアクリル酸ナトリウム
（５．７１グラム）と１週間攪拌した。反応混合物を遠
心分離機にかけ、上澄みを、重合体を沈殿させるために
ワーリング（Ｗａｒｉｎｇ）ブレンダを使用してメタノ
ール（３リットル）に添加し、重合体を濾過し、この重
合体を水（１リットル）、次いでメタノール（１リット
ル）で洗浄した。繰り返しユニットにつき０．７５のア
クリル酸エステル基及び０．７５のクロロメチル基を有
する真空乾燥された重合体は、以下の構造を有してい
た。

【００３３】

【化３】 例ＸＩ （例Ｘで説明したようにして調製した）アクリロイル化
−クロロメチル化ポリ（アリーレンエーテルケトン）の
コロイド状の乳濁液から成る電着槽は、４グラムの重合
体を含む８６グラムのＮ−メチルピロリジノン中の溶液
を磁気攪拌しながら５０４ｍＬのアセトンに添加して生
成した。乳濁液を、陽極になる４００ｍＬのステンレス
鋼のビーカーに移した。亜鉛ヒートシンクを被覆槽に浸
し、陰極（作用片）として使用した。電極を直流１００
ボルトに荷電すると、電流は１分間にわたり約４０ミリ
アンペアの初期値から約１０ミリアンペアに低下した。
重合体被覆されたヒートシンクを槽から取り出し、１５
０℃で３０分間加熱した。ヒートシンクを再び槽に浸
し、６０秒間直流１００ボルトで荷電すると、電流は１
０ミリアンペアから１ミリアンペアに低下した。次い
で、被覆されたヒートシンクを１５０℃で３０分間加熱
した。再度、被覆されたヒートシンクを電気泳動槽に浸
し、直流１００ボルトで６０秒間付勢し、槽から取り出
し、１５０℃で３０分間加熱した。直流１００ボルトで
の電着プロセスをさらにもう一度１分間実施し、被覆さ
れた作用片を１５０℃で３０分加熱した。直流１００ボ
ルトでの第５回目の最後の電着を６０秒間実行した。被
覆された断片はを槽から取り出し、１５０℃で１６時間
加熱した。ヒートシンクは、インクジェットの設計によ
って要求される入り込んだ形状や割れ目を覆う、ピンホ
ールのない架橋ポリ（アリーレンエーテルケトン）の８
ミクロンの被覆を有していた。亜鉛基板上の被覆の全て
のピンホール欠陥を除去するために合計５つの電着が必
要であった。アクリル酸エステル基の電気的な重合化に
由来すると思われる重合体の架橋が、電着の間に発生し
た。さらに樹脂の架橋が熱硬化期間中に発生した。

【００３４】ここに開示した実施態様は好適なものであ
るが、各種の代替案、修正案、その変形或いは改良を当
業者により行い得ることは、この教示から理解されるで
あろう。適当な重合体を、ポリスルホン、ポリアミド、
ポリイミド、ポリアミド−イミド、エポキシ樹脂、ポリ
テーテルイミド、ポリアリーレンエーテルケトン、クロ
ロメチル化ポリアリーレンエーテルケトン、アクリロイ
ル化ポリアリーレンエーテルケトン、及び、クロロメソ
ール化ポリエーテルスルホン、及び、アクリロイル化ポ
リエーテルスルホン、ポリスチレン、及び、これらの混
合物からなるグループから選択された他の重合体で置換
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 サーマルインクジェットプリンタの拡大断面
図であり、ヒートシンク表面上に電気泳動的に形成され
た耐インク性重合体被覆層を有するヒートシンクを示
す。

【符号の説明】

８ ノズル １０ 印刷ヘッド １１ チャンネルプレート １２ ヒータプレート １３ 電極ワイヤボンド １４ リザーバ １５ 入口 １６ チャンネル １８ 絶縁層 ２０ ドーターボード ２１ 傾斜端部 ２２ アドレス電極 ２３ 矢印 ２４ インク流バイパスピット ２５ 加熱素子 ２６ ピット ２７ 絶縁層 ２８ 絶縁層 ２９ ノズル面 ３０ ワイヤボンド ３１ 電極付着端子 ３２ 亜鉛基板 ３４ 重合体被覆 ３５ ヒートシンク

フロントページの続き (72)発明者 ティモシー・ジェイ・フュラー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14534 −4023 ピッツフォード レイルロード ミルズロード 67

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体上に記録液体を放出するための
   サーマルインクジェットプリンタであって、 前記記録液体を保持するための少なくとも一つのチャン
   ネルを含む印刷ヘッドと、 記録媒体上に前記記録液体を放出するための少なくとも
   一つのノズルと、 前記チャンネル内のインクを選択的に加熱して前記チャ
   ンネル内のインクを前記ノズルから放出させるためのヒ
   ータ手段とを含み、 前記印刷ヘッドが、その上に重合体材料の被覆が電気泳
   動的に堆積された少なくとも部分的に導電性である金属
   基板を含むヒートシンクの上に取り付けられているサー
   マルインクジェットプリンタ。
2. 【請求項２】 サーマルインクジェット印刷ヘッドが記
   録媒体上に記録液体を放出する印刷システムであって、
   印刷ヘッドが、 前記記録液体を保持するための少なくとも一つのチャン
   バと、 記録媒体上に液体を放出するための少なくとも一つのノ
   ズルと、 前記チャンバと前記ノズルとの間に液体流路を提供する
   チャンネル手段と、 前記チャンネル内に含まれる液体にエネルギを導入する
   ためのエネルギ発生手段と、 前記記録媒体上に前記ノズルを通して前記液体を定期的
   に放出させるために前記エネルギ発生手段を選択的に付
   勢するための手段とを含む内部構造を有し、印刷システ
   ムは、前記印刷ヘッドが前記印刷ヘッドから熱を運び去
   るための少なくとも部分的に導電性のヒートシンク基板
   の表面に付着され、基板が付着表面上に被覆された薄い
   重合体材料を有することを特徴とする印刷システム。
3. 【請求項３】 ヒートシンク基板にインクジェット印刷
   ヘッドを付着させる方法であって、 （ａ）少なくとも部分的に導電性のヒートシンク基板を
   用意し、 （ｂ）重合体材料の帯電されたミセルを含む電気めっき
   槽を準備し、 （ｃ）第１の電極として作用するヒートシンク基板と、
   第２の電極を槽の中に置き、 （ｄ）ヒートシンク基板の表面上に重合体の被覆が所望
   の厚さまで電気泳動的に堆積するのに十分な時間だけ電
   極を横切って電界を印加し、 （ｅ）乳濁液から基板を取り出して、被覆されたヒート
   シンク基板を乾燥し、 （ｆ）被覆された基板表面に印刷ヘッドを接着させるス
   テップを含む方法。