JPH11300968A - インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法

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JPH11300968A
JPH11300968A JP10116718A JP11671898A JPH11300968A JP H11300968 A JPH11300968 A JP H11300968A JP 10116718 A JP10116718 A JP 10116718A JP 11671898 A JP11671898 A JP 11671898A JP H11300968 A JPH11300968 A JP H11300968A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録ヘッドのインク流路内の
親水性を恒久的に維持することにより、インク流路内に
おける様々な気泡によるトラブルを未然に防ぐことので
きるインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提
供する。 【解決手段】 インクジェット記録装置に用いるインク
ジェット記録ヘッドにおいて、インクに接する部分が樹
脂からなっており、該樹脂表面にカチオン性の高い樹脂
を反応させて付け、さらにその上に親水性有機物を反応
させていることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ド。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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および
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録ヘッドはインク流路
を含むほとんどの部分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出来るという点からガラ
ス、金属に比べて有利である。
【０００３】しかし、樹脂を用いたインクジェット記録
ヘッドに水性インクを用いる場合、通常樹脂表面は撥水
性が高いため、樹脂部が水性インクに触れる部分で濡れ
が悪くなるため、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が困難であり、斜め射
出を起こしたりひどいときにはドット抜けを起こす。
【０００４】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特開昭６０−２４９５７号
公報では酸処理・プラズマ処理等により樹脂表面に極性
基を生成させて親水化処理をすることが提案されてい
る。また、特公平２−５４７８４号公報では染料水溶液
をインク流路面と接触させた状態で加湿し、あらかじめ
流路面に染料を吸着または浸透させることにより濡れを
良くする方法も提案されている。またインクと接する樹
脂表面であるインク流路に親水性高分子を表面グラフト
することにより濡れを良くする方法も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
で前述前半の２つの樹脂表面の親水化処理はいずれも一
時的なものであり持続性に乏しいためインクジェット記
録ヘッドにインクが充填されていない状態で放置すると
インク流路内の親水化処理の効果が失われる。
【０００６】後半の１つは表面の極性基を大きくし埋没
を防止しているため親水化処理の効果に持続性は期待で
きるが、組み立て後にグラフト処理をすると複雑なイン
ク流路すべてを処理することは非常に困難であり、また
ノズル面の濡れ性に影響を与え出射特性に影響がでるこ
ともある。また、組立前にグラフト処理をしても組立時
に接着剤等を使用すればその接着剤の撥水性の影響を受
けてしまう。
【０００７】本発明は前記課題を解決するためのもので
あり、インクジェット記録ヘッドのインク流路内の親水
性を恒久的に維持することにより、インク流路内におけ
る様々な気泡によるトラブルを未然に防ぐことのできる
インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提供す
ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記構
成を採ることにより達成される。
【０００９】〔１〕 インクジェット記録装置に用いる
インクジェット記録ヘッドにおいて、インクに接する部
分が樹脂からなっており、該樹脂表面にカチオン性の高
い樹脂を反応させて付け、さらにその上に親水性有機物
を反応させてなることを特徴とするインクジェット記録
ヘッド。
【００１０】〔２〕 前記親水性有機物が構造内に酸無
水物を含む樹脂であることを特徴とする〔１〕記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
【００１１】〔３〕 前記親水性有機物が構造内にカル
ボキシル基を含む樹脂であることを特徴とする〔１〕記
載のインクジェット記録ヘッド。
【００１２】〔４〕 前記親水性有機物が構造内にカル
ボキシル基を含むアクリル系モノマーであることを特徴
とする〔３〕記載のインクジェット記録ヘッド。
【００１３】〔５〕 インクジェット記録装置に用いる
インクジェット記録ヘッドの製造方法において、樹脂か
らなっているインクに接する部分の表面にカチオン性の
高い樹脂を反応させて付け、さらにその上に親水性有機
物を反応させて造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。
【００１４】〔６〕 前記親水性有機物を反応させて洗
浄後、アルカリ金属を含む液に漬け、純水で洗浄するこ
とを特徴とする〔５〕記載のインクジェット記録ヘッド
の製造方法。
【００１５】この樹脂の表面処理は本インクジェット記
録ヘッドの主たる構成要素の部材を組み立てる前に行っ
ても良いし、処理できる範囲で組み立ててから行っても
良い。
【００１６】本発明のインクジェット記録ヘッドのイン
ク射出原理は、図１の模式図に示す如く、駆動部分１の
変位により加圧されたインク２がノズルプレート３のノ
ズル４より射出されてインク滴５を形成するものであ
る。尚、本発明のインクジェットヘッドはインク流路、
インク流路にインクを供給するインク導入路、インク流
路に対応した位置にノズルを有するノズルプレートを有
し、その駆動部分は圧電性セラミック基体上に電極膜及
び樹脂皮膜をこの順に設けたものである。
【００１７】以下、本発明について更に述べる。
【００１８】本発明において、インクジェット記録ヘッ
ドの材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリサルホン、ポリアミド、ポリアセタール、
ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレート、ポリ
イミド、ポリアリレート、フッ素系ポリマー、ユリア樹
脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
【００１９】本発明におけるインクに接する部分が樹脂
からなるとは、ヘッドの材料自体が上記の樹脂の場合、
他の材質の材料の上に上記のごとき樹脂をコーティング
したもの、あるいは樹脂を含む構成部材からなるもの即
ち構成部材の一部に上記のごとき疎水性樹脂が用いられ
ているもので、その部分がインクに接するならいずれも
含まれる。
【００２０】これら樹脂の表面は、該ヘッドのインクと
接する面の少なくとも一部が、カチオン性の高い樹脂を
反応させる前に、プラズマ、オゾン、コロナ放電等の処
理により活性化することが望ましい。
【００２１】その代表的なものとしてプラズマ処理によ
るものは、例えば次の処理を具体例として挙げることが
できる。
【００２２】（処理条件） 装 置：平行平板型反応装置 原料ガス：酸素 ガス流量：５０ｓｃｃｍ 圧 力：１０Ｐａ 放電方法：高周波（１３．５６ＭＨｚ、出力２００Ｗ） 処理時間：２分間 他に有効なプラズマ処理として、マイクロ波を用いた方
法等が挙げられ、採用するガスも酸素に限らず、窒素、
アルゴン、炭酸ガス、アンモニアや他のガス又は酸素と
不活性ガスの混合ガス等が挙げられる。
【００２３】本発明におけるカチオン性の高い樹脂とは
水に溶解するとプラスに荷電するもので、特にこれに限
定されるものではないが、例えばポリエチレンイミン、
ポリアリルアミン、ポリビニルアミン等が挙げられる。
分子量としてはＭｎで１００以上が好ましく、更に好ま
しくはＭｎで１０００〜１００，０００である。
【００２４】カチオン性の高い樹脂はプラズマ処理、オ
ゾン処理、コロナ放電処理等を行ったインクジェット記
録ヘッドの樹脂部の表面に存在する官能基（−ＣＯＯ
Ｈ、−ＯＨ、−ＯＯＨなど）と反応して樹脂表面に固定
される。
【００２５】カチオン性の高い樹脂を反応させるには、
代表的にはポリエチレンイミン、ポリアリルアミンの水
溶液を塗布・乾燥し、４０℃以上で加熱処理した後、純
水で洗浄する。もしくは４０℃以上にした上記水溶液に
浸漬した後、純水で洗浄することにより行うことが出来
る。この場合水溶液の濃度は、０．０１〜５％程度のも
のが良く用いられる。
【００２６】次に親水性有機物とは、請求項２〜４に記
載したごとき酸無水物を含む樹脂、カルボキシル基を含
む樹脂もしくはカルボキシル基を含むアクリル系モノマ
ー等である。酸無水物を含む樹脂としては、メチルビニ
ルエーテル／無水マレイン酸交互共重合体等の無水マレ
イン酸を含む共重合体、カルボキシル基を含む樹脂とし
てはポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のアクリル
酸、メタクリル酸等のカルボキシル基を含むモノマーと
他のアクリル酸系モノマーの共重合体、アクリル酸系モ
ノマーとしてはアクリル酸、メタアクリル酸等が挙げら
れるがこれに限定されるものではない。共重合体に関し
ては、共重合比が（酸無水物を含む構成単位）：（その
他の構成単位）もしくは（カルボキシル基を含む構成単
位）：（その他の構成単位）が、１：９９〜１００：０
が好ましく、更に好ましくは１０：９０〜１００：０で
ある。
【００２７】親水性有機物の分子量としてはＭｎで１０
００〜１０，０００，０００であり、更に好ましくは１
０，０００〜１，０００，０００である。
【００２８】親水性有機物としてアクリル酸系モノマー
を用いる場合は、カチオン性の高い樹脂をＭｎ１０，０
００以上にするのが好ましい。親水性有機物はその中に
含む酸無水物やカルボキシル基、もしくはアクリル系モ
ノマーの活性二重結合と、インクジェット記録ヘッドの
樹脂部表面に存在するカチオン性の高い樹脂とが反応し
て樹脂表面に固定される。
【００２９】親水性有機物を反応させるには、例えばメ
チルビニルエーテル−無水マレイン酸交互共重合体、カ
ルボキシビニルポリマー、メタクリル酸の水溶液を塗布
・乾燥し、４０℃以上で加熱処理した後、純水で洗浄す
る。もしくは４０℃以上にした上記水溶液に浸漬した
後、純水で洗浄することにより行うことが出来る。
【００３０】樹脂に親水性有機物を反応させた後は、ア
ルカリ金属を含む液で洗浄し乾燥させると親水化処理が
より確かなものとなり、その効果が長持ちするので好ま
しい。この時アルカリ金属を含む液は、アルカリ性であ
ることがより好ましい。
【００３１】本発明のインクジェット記録ヘッドに適用
できるインクとして好ましくは、着色剤として色素染
料、分散染料又は分散顔料を３〜２０重量％；多くの場
合アニオン系、ノニオン系又はカチオン系の界面活性剤
を０．０５〜５重量％（分散系の場合、分散助剤を着色
剤に対して２０〜１２０重量％）；保湿剤として尿素又
はアミン類を０．０１〜５重量％；溶媒として多価アル
コール又はそれらのエーテル誘導体を５〜７０重量％含
有する水系のものである。これらのうち界面活性剤とし
てアニオン系又はノニオン系のものを用い、溶媒として
多価アルコール又はそれらのエーテル誘導体を用いるこ
とが、本発明のインクジェット記録ヘッドの射出性能を
補完するのに有利である。
【００３２】着色剤としては、特に限定無く公知のもの
を用いることが出来る。
【００３３】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明の態様はこれに限定されない。
【００３４】インク流路およびノズルのポリマー修飾処
理は以下のように行った。この処理は駆動部とノズルプ
レートを張り合わせた状態で行った。
【００３５】実施例１ ポリマー修飾処理したくない部分にマスキングテープを
貼って保護し、プラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉｎ）を
行い、ポリエチレンイミン（商品名：エポミンＰ−１０
００ 日本触媒）１％水溶液を塗布・乾燥した。６０℃
で５時間ベークした後１００℃の０．１Ｎ塩酸水溶液で
洗浄し、純水で十分すすいだあと乾燥させた。
【００３６】続いてメチルビニルエーテル−無水マレイ
ン酸交互共重合体（商品名：ＧＡＮＴＲＥＺ ＡＮ−１
６９ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｉａｌｔ
ｙＰｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．製）０．５％水溶液を塗
布・乾燥した。６０℃で８時間ベークした後１００℃の
純水で洗浄し乾燥させた。
【００３７】実施例２ ポリマー修飾処理したくない部分にマスキングテープを
貼って保護した部材にプラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉ
ｎ）を行い、ポリアリルアミン（商品名：ＰＡＡ−Ｈ
日東紡績）１％水溶液を塗布・乾燥した。
【００３８】６０℃で５時間ベークした後１００℃の
０．１Ｎ塩酸水溶液で洗浄し、純水で十分すすいだあと
乾燥させる。続いてメチルビニルエーテル−無水マレイ
ン酸交互共重合体（商品名：ＧＡＮＴＲＥＺ ＡＮ−１
６９ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｉａｌｔ
ｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．製）０．５％水溶液を
塗布・乾燥させた。続いて６０℃で８時間ベークした後
１００℃の純水で洗浄し乾燥させた。
【００３９】実施例３ ポリマー修飾処理したくない部分にマスキングテープを
貼って保護した部材にプラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉ
ｎ）を行い、８０℃のポリエチレンイミン（商品名：エ
ポミン Ｐ−１０００ 日本触媒）１％水溶液に３０ｍ
ｉｎ漬けた。取り出し純水で十分すすぎ洗浄をした後、
６０℃のメチルビニルエーテル−無水マレイン酸交互共
重合体（商品名：ＧＡＮＴＲＥＺ ＡＮ−１６９ Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｒｏ
ｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．製）０．５％水溶液に３０ｍｉｎ
漬けた。部材を十分純水で洗浄し乾燥させた。
【００４０】実施例４ ポリマー修飾処理したくない部分にマスキングテープを
貼って保護した部材にプラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉ
ｎ）を行い、８０℃のポリアリルアミン（商品名：ＰＡ
Ａ−Ｈ 日東紡績）１％水溶液に３０ｍｉｎ漬けた。
【００４１】取り出し純水で十分すすぎ洗浄をした後、
６０℃のメチルビニルエーテル−無水マレイン酸交互共
重合体（商品名：ＧＡＮＴＲＥＺ ＡＮ−１６９ Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｒｏ
ｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．製）０．５％水溶液に３０ｍｉｎ
漬けた。次に部材を十分純水で洗浄し乾燥させた。
【００４２】実施例５ ポリマー修飾処理したくない部分にマスキングテープを
貼って保護した部材にプラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉ
ｎ）を行い、８０℃のポリエチレンイミン（商品名：エ
ポミン Ｐ−１０００ 日本触媒）１％水溶液に３０ｍ
ｉｎ漬けた。
【００４３】取り出し純水で十分すすぎ洗浄をした後、
６０℃のカルボキシビニルポリマー（和光純薬）０．５
％水溶液に３０ｍｉｎ漬けた。次に部材を十分純水で洗
浄し乾燥させた。
【００４４】実施例６ ポリマー修飾処理したくない部分にマスキングテープを
貼って保護した部材にプラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉ
ｎ）を行い、８０℃のポリエチレンイミン（商品名：エ
ポミン Ｐ−１０００ 日本触媒）１％水溶液に３０ｍ
ｉｎ漬けた。
【００４５】取り出し純水で十分すすぎ洗浄をした後、
６０℃のメタクリル酸１０％水溶液に３０ｍｉｎ漬け
た。次に部材を十分純水で洗浄し乾燥させた。
【００４６】実施例７〜１２ 実施例１〜６のそれぞれについて親水性有機物を反応さ
せ洗浄したあとに、０．１Ｎ ＮａＯＨ水溶液に２ｍｉ
ｎ漬け、十分純水で洗浄し乾燥させた。
【００４７】比較例１ ポリマー修飾処理したくない部分にマスキングテープを
貼って保護した部材にプラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉ
ｎ）を行い、ポリエチレンイミン（商品名：エポミン
Ｐ−１０００ 日本触媒）１％水溶液を塗布・乾燥し
た。６０℃で５時間ベークした後１００℃の０．１Ｎ塩
酸水溶液で洗浄し、純水で十分すすいだあと乾燥させ
た。
【００４８】比較例２ ポリマー修飾処理したくない部分にマスキングテープを
貼って保護した部材にプラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉ
ｎ）を行い、ポリアリルアミン１％水溶液を塗布・乾燥
した。次に６０℃で５時間ベークした後１００℃の０．
１Ｎ塩酸水溶液で洗浄し、純水で十分すすいだあと乾燥
させた。
【００４９】比較例３ ポリマー修飾処理したくない部分にマスキングテープを
貼って保護した部材にプラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉ
ｎ）を行い、６０℃のメチルビニルエーテル−無水マレ
イン酸共重合体０．５％水溶液に３０ｍｉｎ漬けた。次
に部材を十分純水で洗浄し乾燥させた。
【００５０】比較例４ ポリマー修飾処理したくない部分にマスキングテープを
貼って保護した部材にプラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉ
ｎ）を行い、８０℃のポリエチレンイミン１％水溶液に
３０ｍｉｎ漬けた。取り出し純水で十分すすぎ洗浄をし
た後、６０℃のアクリルアミド１０％水溶液に３０ｍｉ
ｎ漬けた。部材を十分純水で洗浄し乾燥させた。
【００５１】比較例５ プラズマ処理したくない部分にマスキングテープを貼っ
て保護した部材にプラズマ処理（２００Ｗ、５ｍｉｎ）
を行った。
【００５２】実施例・比較例ともに処理後に実装しヘッ
ドにインクタンクからインクを入れ射出可能になるまで
に消費するインク量および１ヶ月間常温常圧の空気中に
保管してあったヘッドにインクタンクからインクを入れ
正常に射出可能になるまでに消費するインクの量で評価
した。当然この量は少ないほど性能がよいことになる。
【００５３】
【表１】
【００５４】表１を見れば明らかなごとく、本発明内の
実施例１〜１２のものは、本発明外の比較例１〜５に比
して、正常に射出可能になるまでの消費インク量が少な
い場合が多い。更に特記すべきは１ヶ月間保管後の特性
であり、この場合は例外なく、本発明内のものは、保存
前と特性がほとんど劣化しないのに比べ、本発明外のも
のは、保存前に特性が良いものは特性が大きく劣化して
いることがわかる。
【００５５】特に、処理後０．１ＮのＮａＯＨ水溶液に
漬け、純水で洗浄した実施例７〜１２は特性が優れてい
ることがわかる。
【００５６】
【発明の効果】本発明により、インクジェット記録ヘッ
ドのインク流路内の親水性を恒久的に維持することによ
り、インク流路内における様々な気泡によるトラブルを
未然に防ぐことのできるインクジェット記録ヘッドおよ
びその製造方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットヘッドのインク射出原
理の模式図。
【符号の説明】
１ 駆動部分 ２ インク ３ ノズルプレート ４ ノズル ５ インク滴

Claims (6)

    【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インク
    ジェット記録ヘッドにおいて、インクに接する部分が樹
    脂からなっており、該樹脂表面にカチオン性の高い樹脂
    を反応させて付け、さらにその上に親水性有機物を反応
    させてな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】 前記親水性有機物が構造内に酸無水物を
    含む樹脂であることを特徴とする請求項１記載のインク
    ジェット記録ヘッド。
  3. 【請求項３】 前記親水性有機物が構造内にカルボキシ
    ル基を含む樹脂であることを特徴とする請求項１記載の
    インクジェット記録ヘッド。
  4. 【請求項４】 前記親水性有機物が構造内にカルボキシ
    ル基を含むアクリル系モノマーであることを特徴とする
    請求項３記載のインクジェット記録ヘッド。
  5. 【請求項５】 インクジェット記録装置に用いるインク
    ジェット記録ヘッドの製造方法において、樹脂からなっ
    ているインクに接する部分の表面にカチオン性の高い樹
    脂を反応させて付け、さらにその上に親水性有機物を反
    応させて造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。
  6. 【請求項６】 前記親水性有機物を反応させて洗浄後、
    アルカリ金属を含む液に漬け、純水で洗浄することを特
    徴とする請求項５記載のインクジェット記録ヘッドの製
    造方法。
JP11671898A 1998-04-27 1998-04-27 インクジェット記録ヘッドの製造方法 Expired - Fee Related JP4092771B2 (ja)

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