JPH08108535A - インクジェット記録ヘッドおよびその親水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】インク噴出速度の大きい高速印字に適したプラ
スチック製インクジェット記録ヘッドとそれを得るため
の親水処理方法を提供する。 【構成】インク溜、インク供給路、加圧室１ｃ、噴射流
路，インクノズル１ｄなどが連通する溝が形成されてい
るプラスチック製キャビティ板１ａにプラスチック板を
接着され孔状のインク流路１ｂが形成されるとともに、
電気- 機械変換素子がプラスチック製平板の加圧室外側
に接着されてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、
インク流路の内壁面のインクの接触角が１０度以下であ
る。そのための親水処理方法は、インク流路内壁面を界
面活性剤含有のアルカリ性洗浄液で洗浄した後さらにオ
ゾンガスで所定時間処理を行うことである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、インクジェット記録
ヘッドのインク吐出特性向上のためのインク流路内壁面
の親水処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録ヘッド機構を用いた
印刷装置は構成が簡単であるという利点から、小型軽量
性が要求される卓上プリンタ、ファクス等の分野に広く
用いられている。インクジェット記録ヘッド機構の主な
方式としては、加圧室の１面をなす振動板に電気- 機械
変換素子である圧電素子を接着し、圧電素子に電界を印
加することにより圧電素子を伸縮させプラスチック板を
振動させる方式があり、ヘッド寿命が半永久的でありラ
ンニングコストが低い等の長所を有するものであり、今
後広く用いられようとしている。 この方式のインクジ
ェットヘッドの製造コストを低減する一法として、イン
クジェットヘッド部材としてプラスチック材料を用いる
ことが考えられている。

【０００３】図１はインクジェット記録ヘッドの分解斜
視図である。キャビティ板１ａにはインク流路１ｂが溝
部として形成されている。インク流路１ｂは加圧室１
ｃ、インクノズル１ｄ，および符号を付してない噴射流
路，インク供給路などから構成されている。キャビティ
板１ａとプラスチック板１ｐとは重ね合わせ、接着され
て一体化され、インク流路１ｂが形成される。そして、
加圧室１ｃに対応する、プラスチック板１ｐの加圧室１
ｃの外側面に図示してない圧電素子が接着され、インク
ジェット記録ヘッドは形成される。

【０００４】方形波電圧が印可された圧電素子の運動に
より、加圧室１ｃの容積を急速に減少させて、インクに
圧力を加えインクノズル１ｃよりインク液滴を噴出させ
て記録紙等の表面に到達させ印字がなされる。インク流
路１ｂは極めて細く、インクはインク流路１ｂの表面と
の相互作用の強い粘性流として流れるので、インク流路
１ｂの表面状態はインクの噴出速度に大きな影響を及ぼ
す。一般に、インク流路１ｂの表面状態はインクの接触
角で評価される。接触角が小さいと加圧室１ｃの圧力は
インクノズル１ｄの先端まで届き、インクは小さい圧力
でも流れて噴出速度は大きいが、接触角が大きいと加圧
室の圧力はインクノズル１ｄの先端では小さくなり、噴
出速度は小さい。

【０００５】また、インクの急激な圧力変化で起こるキ
ャビティ現象により気泡が発生することがあるが、接触
角が大きいと、インク流路１ｂの表面に気泡が付着しや
すく、この気泡はインクの流れを妨げ噴出速度を小さく
することも認められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】表面処理をしていない
プラスチック表面のインク接触角は数１０度と大き過ぎ
るので、オゾン処理を行っているが、１０数度以下には
下がらず、通常の圧電素子の駆動力では十分なインク噴
出速度は得られない。このままでは、高速の印字には適
さないため、プラスチック表面の親水処理方法をさらに
改良することが求められている。

【０００７】本発明の目的は、インク噴出速度の大きい
インクジェット記録ヘッドとそれを得るための親水処理
方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明のヘッドは、インク溜、インク供給路、
加圧室、噴射流路，インクノズル などが連通する溝が
形成されているプラスチック製キャビティ板にプラスチ
ック板が接着され孔状のインク流路が形成されるととも
に、電気- 機械変換素子がプラスチック製平板の加圧室
外側に接着されてなるインクジェット記録ヘッドにおい
て、インク流路の内壁面のインクの接触角が１０度以下
であるものとする。

【０００９】また、この発明の親水処理方法は、インク
流路内壁面を界面活性剤含有のアルカリ性洗浄液で洗浄
した後さらにオゾンガスで所定時間処理することとす
る。

【００１０】

【作用】インク流路内壁面のインク接触角を１０度以下
としたため、インクとインク流路内壁面との相互作用は
小さくなり、加圧室で加えられた圧力がインク噴出口ま
で減少することなく伝達され、インク噴出速度が向上す
る。プラスチック表面を界面活性剤含有のアルカリ性洗
浄液で洗浄すると、プラスチック表面はアルカリ性溶液
と反応し、わずかに溶解され、成形による歪んだ層ある
いは汚染層が取り除かれる。このとき、界面活性剤は反
応の一様性を促進することに寄与している。このように
して、プラスチック材本来の一様で清浄な表面が得られ
る。このような表面をオゾンに晒すと、親水基は無処理
のプラスチック表面におけるよりも高密度に生成され
る。すなわち、親水性は無処理の場合よりも高くなり、
インク接触角は１０度以下になる。

【００１１】

【実施例】キャビティ板およびプラスチック板としてポ
リエーテルイミドを用い、両者を溶剤接着しインクジェ
ット記録ヘッドを形成した。界面活性剤含有のアルカリ
性洗浄液として、日化精工（株）のデベール（商品名）
が１０％となるように純水で希釈したデベール希釈液を
使用した。

【００１２】インクジェット記録ヘッドのインク流路内
壁面の洗浄工程の断面図を図２に示す。ホットプレート
６で加熱した湯せん槽４の中の湯５に、デベール希釈液
３を入れた洗浄槽２をいれ、洗浄槽２に上記のインクジ
ェット記録ヘッドをインク噴出口を下にして漬けた。デ
ベール希釈液３の温度を９０℃とし、約５分間洗浄（放
置）した。その後ヘッドを取り出して、インク流路内部
に残っているデベール希釈液を、インク流路に強制的に
純水を流すことにより洗い流した。

【００１３】上記の洗浄を終了後、乾燥炉内で水分が無
くなるまで乾燥させた後、オゾン処理を行った。図３に
インクジェット記録ヘッドのインク流路内壁面のオゾン
処理装置の要部拡大図を含む模式図を示す。窒素ガスと
酸素ガスをモル比１：１で保有するガスボンベ７からオ
ゾナイザ８へ送り込まれた混合ガスは酸素ガスの一部が
オゾンとされ、オゾンモニタ９に送られる。オゾンモニ
タ９ではボンベから直接送られた混合ガスによりオゾン
は希釈される。この希釈オゾンガスはオゾン処理槽１０
に導入される。オゾン処理槽１０内では、ガス導入管は
複数に分けられ、その各々にはフッ素樹脂製チューブ１
３とジョイント１４とを介してインクジェット記録ヘッ
ド１が１個ずつ接続され、希釈オゾンガスは漏れること
無くインク流路を通過する。インクジェット記録ヘッド
１から出た希釈オゾンガスは活性炭入り処理槽１２に送
られ、オゾンが除外されたのち大気中に放出される。

【００１４】オゾン処理条件は以下の条件とした、オゾ
ン (Ｏ₃)濃度は２０±１ｇ/m³ 、希釈オゾンガス流量は
１．０ml/min、処理時間は１ｈである。オゾン処理のみ
行った場合、および界面活性剤含有のアルカリ性洗浄液
後オゾン処理を行った場合のインクジェット記録ヘッド
に同じ圧電素子を接着し、インク供給装置を接続し、同
じ電圧波形で駆動しインク噴出速度を測定した。その結
果を表１に示す。表１には、次に記すプラスチックシー
トに同様の処理を行った場合のインク接触角の評価値も
付記してある。

【００１５】インクジェット記録ヘッドのインク流路は
細くインク接触角の評価はできないので、同じ材料の厚
さ０．３mmのシートに対し同様の処理を行いインク接触
角の評価を行った。インク接触角の測定に使用したイン
クは、大日本インキ化学工業（株）製 ＦＥＡ−１０４
８で、粘度は１．５６ cp 、表面張力は４３．８ dyne/
cmである。

【００１６】

【表１】 表１より、界面活性剤含有のアルカリ洗浄とオゾン処理
を併用することにより、より大きい親水処理効果が得ら
れた、インク接触角はオゾン処理のみの場合の１／２と
なり、また噴出速度は１．５倍となったことが判る。

【００１７】

【発明の効果】インク流路内壁面のインク接触角が１０
度以下であるため、加圧室で加えられた圧力がインク噴
出口まで減少すること無く伝達され、インク噴出速度の
大きいインクジェット記録ヘッドが提供できる。プラス
チック表面を界面活性剤含有のアルカリ性洗浄液で洗浄
し、さらにオゾン処理を行うので、親水基は無処理のプ
ラスチック表面におけるよりも高密度に生成される。す
なわち、親水性は無処理の場合よりも高くなり、インク
接触角は１０度以下と小さくなり、インク噴出速度が向
上する。従って、プラスチック材をインクジェット記録
ヘッド部材として用いることが容易となる。従って、こ
のようなインクジェット記録ヘッドは高速印字に適す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録ヘッドの分解斜視図

【図２】インクジェット記録ヘッドのインク流路内壁面
の洗浄工程の断面図

【図３】インクジェット記録ヘッドのインク流路内壁面
のオゾン処理装置の要部拡大図を含む模式図

【符号の説明】

１ インクジェット記録ヘッド １ａ キャビティ板 １ｂ インク流路 １ｃ 加圧室 １ｄ インクノズル １ｐ プラスチック板 ２ 洗浄槽 ３ 界面活性剤含有のアルカリ性洗浄液 ４ 湯せん槽 ５ 湯 ６ ホットプレート ７ 窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスボンベ ８ オゾナイザ ９ オゾンモニタ １０ オゾン処理槽 １１ 配管 １２ 活性炭入り処理槽 １３ フッ素樹脂製チューブ １４ ジョイント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク溜、インク供給路、加圧室、噴射流
   路，インクノズルなどが連通する溝が形成されているプ
   ラスチック製キャビティ板にプラスチック製平板が接着
   され孔状のインク流路が形成されるとともに、電気- 機
   械変換素子がプラスチック板の加圧室外側に接着されて
   なるインクジェット記録ヘッドにおいて、インク流路の
   内壁面のインクの接触角が１０度以下であることを特徴
   とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１に記載のインクジェット記録ヘッ
   ドの親水処理方法において、インク流路内壁面を界面活
   性剤含有のアルカリ性洗浄液で洗浄した後さらにオゾン
   ガスで所定時間処理することを特徴とするインクジェッ
   ト記録ヘッドの親水処理方法。