JPH04173345A - インクジェット記録ヘッド - 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】 〔産業上の利用分野１ 本発明は、ヘッドがプリンタ本体に装置されたり、ヘッ
ド単体として送品及び保管されるインクジェット記録ヘ
ッドに関し、流路内の濡れ性とノズル面の撥水性のいず
れも満足させることができるインクジェット記録ヘッド
に関するものである。

［従来の技術１ 従来のインクジェット配録ヘッドは、インクを充填した
状態、界面活性効果のある混合液を充填し、排出した状
態もしくは何も充填されない状態、あるいは、特開平２
−３３１０に示されるようにヘッド流路内に親水効果の
ある混合液を充填させた状態で送品及び保管されていた
。

［発明が解決しようとする課題１ しかし、前述の従来技術において界面活性効果のある混
合液を充填し、排出した状態もしくは何も充填されない
状態ではインクのヘッド材料に対する濡れ性が十分でな
く気泡が流路内に侵入した場合、この気泡を排出するこ
とは困難であり、安定した印字が得られなかった。また
、そのような問題を解決する対策として、ヘッド流路内
に親水効果のある混合液を充填させた状態で送品、保管
されたヘッドにおいては混合液がノズル先端からもれ、
その部分の濡れ性を上げてしまうため、ノズル面を濡ら
さないことを前提としたインクジェット記録ヘッドの場
合、ノズル面を撥水処理したヘッドでさえも飛行曲がり
が生じてしまうという課題があった。

そこで、本発明は前記課題を解決するためのものであり
、その目的とするところは、ノズル面を濡らさないこと
を前提としたインクジェット記録ヘッドにおいて気泡排
出性を改良するために親水処理した流路内の親水効果を
保持し、かつノズル面の撥水性を保つことが可能なイン
クジェット記録ヘッドを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のインクジェット記録ヘッドは、流路内面を親水
処理したヘッドにおいて、輸送又は保管時に、前記流路
内にノズル面の濡れ性を上げない液が充填されでいるこ
とを特徴とする。

本発明者らは、親水処理面の親水効果を保持し、ノズル
面の濡れ性を上げない液という声、に着目し種々の溶液
について検討した結果、液の特徴として親水処理面の−
ＯＨ基と水素結合をする基をもつ分子構造の液で、さら
に流路内から乾燥しない液であることにより目的を達す
ることができることがわかった。

すなわち、本質的には濡れ性の悪い（疎水）面を親水処
理により親水基を導入し、親水性を得ているため、その
親水基を安定に表面に保つためには親水性のものでおお
っておく必要があり、親水性のものが存在しないと次第
に疎水性となって安定化してしまう、また、液として親
水処理面の−ＯＨ基と水素結合をする親水性のものでも
流路内が乾燥してしまうと結局空気に触れて（空気は疎
水性）しまい疎水性となって安定化してしまうため、蒸
気圧が５ｍｍＨｇ（２５℃）以下であることが必要であ
ることがわかった。

さらに、ノズル面は疎水面であるため、液がノズル先端
からもれた場合でも親水処理効果がない液ならばノズル
面が濡れ性を上げないことがわかった。

以上のような液を送品時に用いることにより、流路内は
インクの漏れが保持され侵入した気泡を簡単に排出でき
、かつ気泡を排出するのに要する使用インク量を節約で
き、さらに、ノズル面の濡れ性は上げないので、ノズル
面の濡れムラによる飛行曲がりを生じず、安定した美し
い印字が得られる。

［実　施　例］ 本発明のインクジェット記録ヘッドの実施例を第１図、
第２図に示す。

第１図において、インクジェット記録ヘッドｌからイン
ク供給チューブ２が付き、チューブ２のもう一端にはフ
ィルター３が付いている。そして、フィルター３からは
チューブ２と同一材料のチューブ２′が付き、その一端
には小さな孔を有する金属筒６が付いている。金属筒６
の孔のあいた先端は、容器５の中に入っている。インク
ジェット記録ヘッド１のノズル面には、ノズルキャップ
８が装着されており、輸送液が送品及び保管されるとき
に外部に洩れ出すことを防止している。

また、ノズルキャップ８は発泡性樹脂あるいはゴムから
なるノズル押え７を有し、ノズルからの輸送液の流出を
防ぐとともに気泡の取り込みも防止している。

第２図はヘッド単体で送品及び保管されるときの典型的
な例である。インクジェット記録ヘッド１にはインク供
給口２が付いており、その末端は輸送液の洩れないよう
シールがされている。インクジェット記録ヘッドｌの内
部はインク流路９が形成されており、輸送液ＩＯで充填
されている。

本発明のインクジェット配録ヘッド材料としては、ガラ
スや、セラミックや、金、ニッケルなどの金属や、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）、ポリサルレフオン（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
フエニレンオキサイド、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
リルエルフオン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポ
リエーテルサルフオン、ポリエーテルエーテルケトン、
ジアリルツクレート樹脂、液晶ポリマー、ふっ素糸ポリ
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。

また、ヘッドの流路とノズル面は同一材料であってもよ
いし、例えば、流路はプラスチック、ノズル面は金属で
形成するというような別な材料てあってもよい。

さらに、ノズル面はシリコーン系撥水剤、ふっ素糸撥水
剤などの撥水剤を塗布したり、ふっ素糸化合物やシラン
系化合物のプラズマ重合膜や熱蒸着などでコーティング
したり、金属メツキをしたり、無電解ニッケル中にフル
オロカーボンを堆積させる（共析メツキ）等の撥水処理
を施してもよし）。

ヘッドの流路内面を親水処理する方法としでは、コロナ
放電処理、火炎処理、プラズマ処理、スルフォン化処理
、流路内に吸着しやすい染料を含む親水処理液を流路内
に接触させる方法などがある。

次に実施例及び比較例のヘッド内に充填する液をあげて
本発明をさらに詳しく説明する。なお、文中％とあるの
は重量基準である。

実施例１ エチレングリコール　　　　　　　　１００％実施例２ ジエチレングリコール　　　　　　　１００％実施例３ トリエチレングリコール　　　　　　１００％実施例４ １．３−プロパンジオール　　　　　１００％実施例５ グリセリン　　　　　　　　　　　　３０％エチレング
リコール　　　　　　　　　７０％実施例６ ホルムアミド　　　　　　　　　　　　１００％実施例
７ グリセリン　　　　　　　　　　　　８０％水　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０％
実施例８ グリセリン　　　　　　　　　　　　９５％エタノール
　　　　　　　　　　　　　　　５％比較例１ エチレングリコール　　　　　　　　　９９％Ｃ，１，
ダイレクトブラック１５４　　１％比較例２ １．３−プロパンジオール　　　　　　９９％Ｃ，１，
ダイレクトブラック１５４　　１％比較例３ エチレングリコール　　　　　　　９９８％ＤＯＳＳ　
　　　　　　　　　　　　　０．２％（ジオクチルスル
ホコハク酸ナトリウム）比較例４ グリセリン　　　　　　　　　　　　２０％エタノール
　　　　　　　　　　　　　　１０％水　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７０％ここで
、実施例１乃至８および比較例１乃至４のヘッド内に充
填する液（輸送液）の２５℃での蒸気圧を表１に示す。

表１ インクジェット記録ヘッドがプリンタ本体に装置された
り、ヘッド単体として送品及び保管される場合、製造時
から２〜ｌＯ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７０℃の恒温槽に５日間放置という
条件で代用できる。

そこで、ヘッドの流路材料の試験片、ノズル面の材料の
試験片およびこれらの材料を用いたインクジェット記録
ヘッドと下記の組成のインクＡを用いて次の実験を行っ
た。

インクＡの組成 フードブラック２　　　　　２％ グリセリン　　　　　　　　５％ エタノール　　　　　　　　　　５％ 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８８％試験
工　　比較例１に示した溶液にヘッドの流路材料の試験
片を浸液し、７０°Ｃの恒温槽に２４時間放置すること
により親水処理を施した後、インクＡとの接触角を測定
した。次にそれを実施例１乃至８および比較例１乃至４
の輸送液に浸液し７０°Ｃの恒温槽に５日間放置した後
、再び、インクＡとの接触角を測定した。その結果を表
２に示す。

なお、親水処理をコロナ放電処理、火炎処理、プラズマ
処理、スルフォン化処理等の他の方法で施された試験片
によっても同様の結果が得られた。

試験■■：　　ノズル面の材料の試験片をそのまま、あ
るいは撥水処理をしてインクＡとの接触角を測定した。

次にそれを実施例１乃至８および比較例１乃至４の輸送
液に浸液し７０°Ｃの恒温槽に５日間放置した後、再び
、インクＡとの接触角を測定した。その結果を表３に示
す。

なお、接触角はすべて協和界面化学（株）製ＦＡＣＥ　
　自動接触角計　ＣＤ−Ｚ型　を用い、２５℃において
インク滴下６０秒後に測定した。

試験■Ｉ：　　インク流路内面に比較例１の溶液を充填
し、７０℃の恒温槽に２４時間放置することにより親水
処理したインクジェット記録ヘッドに上記実施例１乃至
８および比較例１乃至４の輸送液を充填し、７０℃の恒
温槽に５日間１１置した後、輸送液を抜き取りインクＡ
を充填した。それを用いたインクジェット記録装置によ
り連続印字した時、流路内に入り込んだ気泡によるドツ
ト抜けや、印字乱れ等のトラブルが発生した時の復帰性
と飛行曲がりによる印字品質を評価した。

・復帰性 復帰動作は、ヘッドノズル側からポンプにより毎分５ｍ
ｌ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。

１５秒以下　　　　　　　Ｏ １５秒〜３０秒　　　　　０ ３０秒〜６０秒　　　　　△ ６０秒以上　　　　　　　× ・印字品質（飛行曲がり） １ページの連続印字を行なった後、３０秒待機させ再度
印字をさせる。その時の印字状態を確認し飛行曲がりの
有無をチエツクし、以下の基準にしたがって判断する。

全く曲がらない　　　　　　　　　　Ｏやや曲がるが文
字に影響ない　　　　０曲がりが発生し文字に影響を与
える　△ひどく曲がり文字が読み取れない　　Ｘその結
果を復帰性については表２に、印字品質（飛行曲がり）
については表３に示す。

表３ 以上のように、ヘッド流路内に充填する輸送液が親水効
果のある液（比較例１及び２及び３）ではノズル面が濡
れてしまうことから飛行曲がりが生じ、蒸気圧が高い液
（比較例４）ではノズル面は濡れないが流路内が乾燥し
てしまうことから復帰性に問題が生じる。しかし、親水
処理面の−ＯＨ基と水素結合をする親水性の液で、かつ
蒸気圧が５ｒｒｒｍＨｇ（２５℃）以下である本発明の
輸送液では、印字品質、復帰性のいずれにおいても良好
であった。

〔発明の効果〕

以上の如き本発明によれば、流路内に入り込んだ気泡を
簡単に排出することができ、かつ気泡を排出するのに要
するインク量を節約できる。そして飛行曲がりも生じな
いので、これによって、安定した印字と良好な印字品質
が得られ、信頼性に優れたインクジェット記録ヘッドを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のインクジェット記録ヘッドの
輸送形態の典型的な例を示す模式的説明図。 １・・・・・・インクジェット記録ヘッド２．２′　・
・・インク供給チューブ ３・　・　・　・　・　・フィルター ５・・・・・・インク容器 ６・・・・・・金属筒 ７・・・・・・ノズル押え ８・・・−・・ノズルキャップ ９・・・・・・インク流路 １０・・・・・・輸送液 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）流路内面を親水処理したヘッドにおいて、輸送又
   は保管時に、前記流路内にノズル面の濡れ性を上げない
   液が充填されていることを特徴とするインクジェット記
   録ヘッド。（２）前記ヘッド流路内に充填する液が、ヘ
   ッド流路内の親水処理面の−ＯＨ基と水素結合をする溶
   媒の単一あるいは混合液で、その蒸気圧が１５ｍｍＨｇ
   （２５℃）以下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）前記ヘッド流路内に充填する液が、多価アルコー
   ル類であることを特徴とする請求項２記載のインクジェ
   ット記録ヘッド。