JP5568226B2 - インクジェットヘッドの処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドの処理方法に関する。

従来、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドとして、樹脂を用いて構成されたものが知られている。しかし、通常、樹脂の水性インクに対する濡れ性は十分ではなく、インクジェットヘッドの複数のノズルから水性インクを吐出する際に一部のノズルにおいてインクがうまく吐出されない（いわゆるノズル抜け）などの吐出不良が起こりやすい。

そこで、インクジェットヘッドの水性インクと接する樹脂表面の濡れ性を改善する検討がなされている。例えば、インクと接する樹脂表面を、Ｋ_２Ｃｒ_２Ｏ_７−Ｈ_２ＳＯ_４系薬液、紫外線、プラズマ、コロナ放電または電子線による処理あるいは火炎処理を行い活性化する方法（特許文献１）、染料水溶液とインク接液面とを接触させた状態で加温し、インク接液面に染料を予め吸着または浸透させる方法（特許文献２）、インクに接する樹脂表面に、アクリル酸またはメタクリル酸モノマーによってグラフト処理を施す方法（特許文献３）などが提案されている。
特開昭６０−２４９５７号公報 特公平２−５４７８４号公報 特開平１１−３３４０６７号公報

しかし、上記特許文献１に記載の方法のうち、Ｋ_２Ｃｒ_２Ｏ_７−Ｈ_２ＳＯ_４系薬液の使用は毒性や環境負荷、廃液処理の煩雑さなどの問題があり、他の方法は親水化処理による効果（特に持続性）が不十分であり、いずれも実用に供し得るものとは言い難い。また、上記特許文献２に記載の方法も親水化処理による効果（特に持続性）が不十分である。さらに、上記特許文献３に記載の方法の場合、インクのｐＨによって膜の特性が変化し得ることから、安定した吐出特性を維持する上で改善の余地がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、インクジェットヘッドのインクと接する樹脂表面を容易に親水化して水性インクに対する濡れ性を向上させることができ、親水性の持続性に優れ、安定した吐出の維持を可能とする、インクジェットヘッドの処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、インクジェットプリンタに用いるインクジェットヘッドの処理方法であって、該インクジェットヘッドを構成する樹脂の表面のうちインクに接する部分をジプロピレングリコールモノメチルエーテルによって親水化処理することを特徴とするインクジェットヘッドの処理方法を提供する。

本方法によれば、インクジェットヘッドを構成する樹脂の表面のうちインクに接する部分を一方の末端が水酸基であり他方の末端がモノアルキルエーテル基であるアルキレングリコールモノアルキルエーテルによって親水化処理することから、該樹脂表面を容易に親水化して水性インクに対する濡れ性を向上させることができ、また、親水性（すなわち濡れ性）を十分に持続させることができるようになる。そのため、ノズル抜けなどの吐出不良を十分に抑制し、安定した吐出を維持することが可能となる。

親水性およびその持続性に優れることから、アルキレングリコールモノアルキルエーテルはジプロピレングリコールモノメチルエーテルであることが好ましい。

また、本方法が適用される樹脂は特に制限されないが、樹脂が下記一般式（１）で表される構造を有するポリパラキシリレン系樹脂である場合に特に好適である。

（式中、ｎは５０００以上の整数を示す。）

以上の通り、本発明によれば、インクジェットヘッドのインクと接する樹脂表面を容易に親水化して水性インクに対する濡れ性を向上させることができ、親水性の持続性に優れ、安定した吐出の維持を可能とする、インクジェットヘッドの処理方法が提供可能となる。

本発明のインクジェットヘッドの処理方法においては、インクジェットヘッドを構成する樹脂の表面のうちインクに接する部分をアルキレングリコールモノアルキルエーテルによって親水化処理する。

インクジェットヘッドは、典型的には、インクを射出するための複数のノズルが設けられたノズルプレートと、ノズルプレートに対して変位可能な駆動部とを有し、ノズルプレートと駆動部の間の空隙によりインク流路が構成される。インク流路中のインクは、駆動部の変位により加圧されてノズルプレートのノズルから噴射されてインク滴を形成する。

インクジェットヘッドは、樹脂を含んで構成されているものであれば特に制限されず、その構成部材は、樹脂のみからなるものであってもよく、また、樹脂以外の材料からなる構成部材上に樹脂がコーティングされたものであってもよい。また、本発明において、「インクジェットヘッドを構成する樹脂の表面のうちインクに接する部分」には、樹脂表面のインクに接する部分が全て包含される。例えば、ノズルプレートが樹脂のみからなる場合には、当該ノズルプレートの内面およびノズル内の表面が「インクに接する部分」に該当する。また、インクジェットヘッドの駆動部の電極表面が樹脂で被膜されている場合には、当該被膜の表面が「インクに接する部分」に該当する。

インクジェットヘッドを構成する樹脂としては、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、ポリウレタン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エポキシ樹脂、ポリパラキシリレン系樹脂、クロロプレンゴム、ＳＢＲ、ＢＲ、ＮＢＲ、シリコーンゴム等が挙げられる。本方法は、上記樹脂の中でも、下記一般式（１）で表される構造を有するポリパラキシリレン系樹脂（「パリレンＮ」とも呼ばれる。）に対して好適である。

（式中、ｎは５０００以上の整数を示す。）
上記樹脂の表面には、親水化処理の前に予め活性化処理を施しておくことが好ましい。活性化処理としては、例えばプラズマ、オゾン、コロナ放電等の処理が挙げられる。

樹脂表面の親水化処理に用いられるアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＭＦＤＧ）、ジエチレングリコールモノエチルエーテル（ＤＥＧＭＥ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＭＦＧ）、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＭＦＴＧ）が挙げられ、中でもジプロピレングリコールモノメチルエーテルが好ましい。

親水化処理としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテル中に樹脂を浸漬させ、反応温度１０〜６０℃で０．１〜１時間保持する方法が挙げられる。なお、樹脂表面に親水化したくない部分がある場合には、当該部分にマスキングテープを貼って保護することができる。親水化処理後の樹脂表面は、純水等で洗浄し、乾燥させることが好ましい。また、最終的に得られる樹脂表面の親水化の達成度は、例えば液滴法で水との接触角を測定することによって確認することができる。

上記の親水化処理を行うことによって、インクジェットヘッドのインクと接する樹脂表面を容易に親水化して水性インクに対する濡れ性を向上させることができ、また、付与した親水性を十分に持続することができる。したがって、得られるインクジェットヘッドをインクジェットプリンタに適用することにより、安定した吐出の維持が可能となる。

水性インクとしては、例えば、着色剤として色素染料、分散染料または分散顔料を１〜１０重量％；多くの場合アニオン系、ノニオン系またはカチオン系の界面活性剤を０．０１〜５重量％（分散系の場合、分散助剤を着色剤に対して１〜２０重量％）；保湿剤として尿素またはアミン類を５〜１５重量％；溶媒として多価アルコールまたはそれらのエーテル誘導体を５〜１５重量％含有するものが挙げられる。これらのうち界面活性剤としてアニオン系またはノニオン系のものを用い、溶媒として多価アルコールまたはそれらのエーテル誘導体を用いると、本発明で得られるインクジェットヘッドの射出性能を一層高めることができる。水性インクのインクジェットヘッドへの充填は、加圧充填（パージ充填）又は負圧充填（吸引充填）のいずれであってもよい。

以下、実施例および比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
［実施例１］
ノズル数３１８のポリイミド（ＰＩ）製ノズルプレートおよび電極表面にパリレンＮの被膜が形成された駆動部を有するインクジェットヘッドについて、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルを用いて親水化処理を行った。具体的手順を以下に示す。

インクジェットヘッドにジプロピレングリコールモノメチルエーテルを充填し、常温常湿環境下で約１０分放置した後、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルを排出した。
［参考例１］
ジプロピレングリコールモノメチルエーテルに代えてジエチレングリコールモノメチルエーテルを用いたこと以外は実施例１と同様にして、インクジェットヘッドの親水化処理を行った。
［参考例２］
ジプロピレングリコールモノメチルエーテルに代えてトリプロピレングリコールモノメチルエーテルを用いたこと以外は実施例１と同様にして、インクジェットヘッドの親水化処理を行った。
［参考例３］
ジプロピレングリコールモノメチルエーテルに代えてプロピレングリコールモノメチルエーテルを用いたこと以外は実施例１と同様にして、インクジェットヘッドの親水化処理を行った。
［比較例１］
ジプロピレングリコールモノメチルエーテルに代えてＮ−メチル−２−ピロリドンを用いたこと以外は実施例１と同様にして、インクジェットヘッドの親水化処理を行った。
［比較例２］
ジプロピレングリコールモノメチルエーテルに代えてイソプロピルアルコールを用いたこと以外は実施例１と同様にして、インクジェットヘッドの親水化処理を行った。
［比較例３］
ジプロピレングリコールモノメチルエーテルに代えてジプロピレングリコールジメチルエーテルを用いたこと以外は実施例１と同様にして、インクジェットヘッドの親水化処理を行った。
［吐出試験］
実施例１、参考例１〜３および比較例１〜３で得られた各インクジェットヘッドをインクジェットプリンタ（試験用機器）に実装した。次に、水性インク（試験用インク）をインクジェットヘッドに充填して吐出試験を行い、ノズル抜けが発生したノズルの本数を測定した。得られた結果を表１に示す。

Claims (2)

1. インクジェットプリンタに用いるインクジェットヘッドの処理方法であって、該インクジェットヘッドを構成する樹脂の表面のうちインクに接する部分をジプロピレングリコールモノメチルエーテルによって親水化処理することを特徴とするインクジェットヘッドの処理方法。
2. 前記樹脂が下記一般式（１）で表される構造を有するポリパラキシリレン系樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットヘッドの処理方法。
   （式中、ｎは５０００以上の整数を示す。）