JPH04357040A - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に用いる樹脂製インクジェット記録ヘッドの製造方法
にかかわる。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録ヘッドに樹脂を用い
ることは、加工組立が容易で製造の低コスト化ができる
という点からガラス、金属に比べ有利である。しかし、
樹脂製インクジェットヘッドにおいて水性インクを用い
る場合、樹脂表面は撥水性が高く、水性インクの濡れが
悪いため、インク充填の際、インク流路内に気泡を取り
残してしまったり、流路内に発生した気泡に対して排出
操作を行っても排出することは困難であり、ドット抜け
や印字乱れ等のトラブルによって記録不能になることが
あった。

【０００３】そこで、インク流路内の樹脂表面を、水性
インクの濡れを良くするために親水化処理することが特
開昭６０−２４９５７号公報に示され、コロナ放電処理
、火炎処理、プラズマ処理（物理的処理）、スルホン化
処理（化学的処理）などにより樹脂表面に極性基を生成
させて親水化するという方法が提供されている。

【０００４】また、樹脂表面に染料を吸着又は、浸透さ
せる方法が特公平２−５４７８４号公報に示され、染料
水溶液を樹脂表面に高温下で接触させることにより親水
化するという方法も提供されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術による樹脂表面に極性基を生成あるいは、吸着
させた親水化処理の問題点をあげると、火炎処理は部材
を溶かさないように流路寸法を保持する制御が難しく、
コロナ放電処理、プラズマ処理は工程が複雑で、かつ処
理装置が高価であるという課題がある。また、スルホン
化処理は発煙硫酸等の強酸を作業工程中に使用するので
危険が伴い、さらに、廃水処理施設に多大な出費が必要
である。また、染料を吸着または、浸透させる方法は、
その効果が発揮されるまでに加温、加圧、および処理時
間が長いといった課題があり、製造工程に組み込むと生
産能力の低下を余儀なくされる。また、濡れの悪い樹脂
表面に均等にインクを接触させることは難しく、処理む
らが生じ易く、インク流路内の気泡停滞の要因となり易
い。本発明は前記課題を解決するためのものであり、そ
の目的は樹脂製インクジェット記録ヘッドのインク流路
内に発生した気泡を簡単な操作で容易に排出することが
可能なインクジェット記録ヘッドを提供するところにあ
る。また、本発明のもう一つの目的は、前記インクジェ
ット記録ヘッドを短時間で効率よくかつ、簡便な方法で
製造する方法を提供するところにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクジェッ
ト記録装置に用いる樹脂製インクジェット記録ヘッドに
おいて、インクと接する前記樹脂表面に酸化物層を形成
し、その上に染料を吸着させることを特徴とする。

【０００７】上記酸化物層の種類は、アルミニウム、チ
タン、ジルコニウム等の金属酸化物やケイ素などの非金
属酸化物またはその複合化合物、の微粒子を用いること
ができる。酸化物微粒子は液相法や気相法で、均一な微
粒子が得られている。

【０００８】酸化物微粒子の表面は、比表面積が大きく
活性で、多くの水酸基を有している。通常は水、特に塩
基性水溶液に分散させ安定なゾルとすることができる。 樹脂表面に塗布するためには、樹脂に対する濡れ性が高
く、しかも樹脂を溶解しない有機溶媒を主分散溶媒とす
るオルガノゾルであることが必要である。酸化物層はオ
ルガノゾルを樹脂表面に塗布した後、乾燥させることに
より得られる。酸化物層の表面は水酸基が多く、染料の
吸着が非常に良好である。

【０００９】この酸化物層に染料を含ませた処理液を充
填することによって、インク接触面に染料を吸着させ、
むらなく親水化処理を行うことができるようになる。処
理液に使用できる染料としては、一般に使用されている
染料のほとんどが適用できるが、水溶性染料である直接
染料、酸性染料、塩基性染料が好適である。具体的には
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１９、Ｃ．Ｉ．ダイレクト
ブラック３８、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１５４、Ｃ
．Ｉ．ダイレクトイエロー８６、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブ
ルー８６、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９、Ｃ．Ｉ．
アッシドイエロー２３、Ｃ．Ｉ．アッシドレッド２５４
、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド９等がある。処理液の染料
濃度は０．１ｗｔ％以上好ましくは１ｗｔ％以上である
ことが望ましい。

【００１０】処理液の溶媒は、水溶性有機溶剤、水、及
び両者の混合物が使用できる。有機溶剤としては、メチ
ルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコ
ール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、
プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエ
チレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、
エーテル等が挙げられる。

【００１１】本発明のインク吐出装置の材料に用いるプ
ラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリサルフ
ォン（ＰＳ）、ポリアミド、ポリアセタール、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、ポリ
アリルエーテル、ポリアリルサルフォン、ポリイミド、
ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエ
ーテルエーテルケトン、ジアリルフタレート樹脂、液晶
ポリマー、ふっ素系ポリマー、ユリア樹脂、メラミン樹
脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂などのプラスチック
や、フォトレジストなどの感光性樹脂等が挙げられる。

【００１２】

【実施例】本発明を実施例に基いてさらに、詳細に説明
する。

【００１３】図１はインク吐出装置の例である。１は圧
力室であり、ＰＺＴ素子または発熱体等によってインク
吐出の為の圧力を得る部分である。２はインク流路、３
はインク吐出ノズルである。４はインク供給準備室、５
はインク流入口である。図２は図１のＡ−Ａ部分での断
面の拡大図である。６は第１基板でありインク流路用の
パターン溝７が形成されている。８は第２基板であり、
両者の張り合わせによってインク流路は形成される。

【００１４】ポリサルホン樹脂製の第１基板と第２基板
を洗浄乾燥後、同じポリサルホン樹脂を溶媒に溶かした
溶媒セメントを介して、８０℃の条件下で接着を行い、
図１に示すような記録ヘッドを組み立てた。　洗浄乾燥
後、残留応力除去のため１００℃で３０分間加熱した。

【００１５】（実施例１）上記インクジェット記録ヘッ
ドの流路内に以下に示される組成の酸化物微粒子が分散
したゾルをポンプで注入充填する。このゾルはシリカ微
粒子がエタノールを主成分とする溶媒に分散したシリカ
ゾル、アルミナ微粒子がイソプロパノールを主成分とす
る溶媒に分散したアルミナゾル、チタニア微粒子がエタ
ノールを主成分とする溶媒に分散したチタニアゾルの３
種類をそれぞれ用いた。酸化物微粒子の大きさや濃度は
、ここでは微粒子の平均粒径０．０２μｍ、濃度１ｗｔ
％のゾルを用いた。充填した液を排出するために排出動
作を行うとき、０．８ｔｏｒｒの吸引動作により、流路
内の液体をすべて排出した後も、常温でそのまま外気を
５分間流し続け、流路内を完全に乾燥させることにより
酸化物層を形成した。

【００１６】次に、ヘッド流路内に以下の組成の親水処
理液を充填し、１分間放置後、処理液を排出し、流路内
の親水処理を完了した。

【００１７】 親水処理液：エチレングリコール　　　　　　　　　　
　　　　　　　　９９ｗｔ％　　　　　　　　　　　　
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１５４　　　　　　１ｗｔ
％図３はインク流路２の断面の処理層形成概略図である
。 電子顕微鏡で処理層を観察したところ処理層厚は０．１
μｍであり、最表面には、染料の吸着層１０が形成され
ていた。

【００１８】（比較例１）流路内に酸化物層を形成する
工程を除いて、実施例と同様にヘッドのインク流路内の
親水処理を行なった。

【００１９】（比較例２）図１のインク吐出装置に、以
下の組成となるように染料を、水とＮ−メチル−２−ピ
ロリドンからなる溶媒に溶解させて調製した親インク化
処理用溶液に、６０℃の温度条件下で２４時間浸漬した
。

【００２０】 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　９４ｗｔ％Ｎ−メチル−２−ピロリドン　　　　４
ｗｔ％染料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　２ｗｔ％処理用液の染料成分として、Ｃ．
Ｉ．アッシドレッド３５、Ｇ．Ｉ．ダイレクトブルー２
、Ｇ．Ｉ．ダイレクトブルー８６の３種を単独で用いた
。それぞれの染料を含んだ処理用溶液を順に、処理用溶
液Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３とする。

【００２１】インク吐出装置がプリンタ本体に装着され
ている状態、あるいは、単体で送品および、保管される
場合、製造時から２〜５年間を保証期間としなければな
らないが、その加速試験として、加速係数を割だした結
果、８０℃の環境下に７〜１５日間放置するという条件
で代用できる。

【００２２】実施例および比較例１、２の方法によって
得られたインク吐出装置を記録装置に装着し、前記、実
施例と比較例１、２で処理を施したインクジェット記録
ヘッドに以下に示すインクＢを充填し、下記の試験Ｉお
よびＩＩを行なった。

【００２３】そのときの印字品質評価結果を表１に示す
。

【００２４】 インクＢの組成： フードブラック２　　　　　　　　　　　　２ｗｔ％グ
リセリン　　　　　　　　　　　　　　　　　　５ｗｔ
％エタノール　　　　　　　　　　　　　　　　　　５
ｗｔ％水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　８８ｗｔ％試験Ｉ インク吐出装置にインクを充填し連続印字を行い、流路
内に入り込んだ気泡によるドット抜けや印字乱れ等のト
ラブルが発生したインク吐出装置を８０℃の恒温槽に１
０日間放置した後、下記の方法によって復帰性を評価し
た。

【００２５】試験ＩＩ さらに、インク吐出装置からインクを抜き取り、８０℃
の恒温槽に１０日間放置した後、再びインクを充填して
連続印字を行い、流路内に入り込んだ気泡によるドット
抜けや印字乱れ等のトラブルが発生した時に下記の方法
によって復帰性を評価した。

【００２６】復帰性評価方法：復帰動作は、ヘッドノズ
ル側からポンプにより毎分５ｍｌのインクを吸引する方
法で復帰時間を測定し、復帰時間により復帰性を以下の
基準にしたがって判断する。

【００２７】 ５秒以下で復帰する　　・・・・・・・・○５秒以上１
０秒以内で復帰する　　・・・△１０秒以上で復帰しな
い　　・・・・・・×試験ＩおよびＩＩの結果を表１に
示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１の結果より明らかなように、比較例１
のインク流路内に親水処理液を通しただけのものは、親
水化処理が不完全であるため、流路内に発生した気泡を
簡単な操作で短時間に排出することが不可能であった。 また、比較例２の処理は、初期的には親水処理が完全に
されているが、インク流路内が乾燥することにより親水
効果が失われ、流路内に発生した気泡を簡単な操作で短
時間に排出することが不可能となってしまった。

【００３０】これに対し、酸化物層９を形成した後にイ
ンク流路内面に親水処理液を通したものは、親水化処理
が完全にされているために、流路内に発生した気泡を簡
単な操作で短時間に排出することが可能であり、かつ、
その効果の持続性も極めて高いものであった。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プラスチ
ック製インク吐出装置においてインク流路内を親水処理
する方法を、常温でしかも処理時間を従来より短縮でき
、確実な処理面を簡単に形成することが可能となる。

【００３２】また、インク流路内に酸化物微粒子吸着層
に染料を吸着させることにより、親水効果の持続性の高
いインクジェット記録ヘッドが提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】プラスチック製インク吐出装置の概略図である
。

【図２】図１のＡ−Ａ部分での断面の拡大図である。

【図３】流路断面の処理層形成部概略図である。

【符号の説明】

１　　圧力室 ２　　インク流路 ３　　インク吐出ノズル ４　　インク供給室 ５　　インク流入口 ６　　第１基板 ７　　流路溝 ８　　第２基板 ９　　酸化物微粒子吸着層 １０　　染料が吸着された層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　インクジェット記録装置に用いる樹脂
   製インクジェット記録ヘッドにおいて、インクと接する
   前記樹脂表面に酸化物層を形成し、さらにその上に染料
   を吸着させることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ドの製造方法。