(57)【特許請求の範囲】
【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であって、官能基を有する該樹脂の表面にポリエチレンイミン、ポリアリルアミン及びポリビニルアミンから選ばれる少なくとも１つの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、構造内に酸無水物を含む樹脂、構造内にカルボキシル基を含む樹脂、構造内にカルボキシル基を含むアクリル系モノマーから選ばれる親水性有機物を反応させて付け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。
【請求項２】
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１記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
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または２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【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樹脂であることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
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１または２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記官能基は、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＯＯＨから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記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、及びコロナ放電から選ばれる少なくとも１つの表面処理により前記樹脂からなっているインクに接する部分の表面を処理することにより前記官能基を生成させることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【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であって、官能基を有する該樹脂の表面にポリエチレンイミン、ポリアリルアミン及びポリビニルアミンから選ばれる少なくとも１つの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、構造内に酸無水物を含む樹脂、構造内にカルボキシル基を含む樹脂、構造内にカルボキシル基を含むアクリル系モノマーから選ばれる親水性有機物を反応させて付け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。
２．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１記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
３．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または２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
４．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または２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
５．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１または２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
６．前記官能基は、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＯＯＨから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする１乃至５の何れか１項記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
７．前記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、及びコロナ放電から選ばれる少なくとも１つの表面処理により前記樹脂からなっているインクに接する部分の表面を処理することにより前記官能基を生成させることを特徴とする１乃至６の何れか１項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（−ＣＯＯＨ、−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１０００〜１０，０００，０００であり、更に好ましくは１０，０００〜１，０００，０００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Ｍｎ１０，０００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−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。
【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−１６９  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  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、５ｍｉｎ）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−１６９  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  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、５ｍｉｎ）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３０ｍｉｎ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  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  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、５ｍｉｎ）を行い、８０℃のポリアリルアミン（商品名：ＰＡＡ−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  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  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、５ｍｉｎ）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３０ｍｉｎ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、５ｍｉｎ）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３０ｍｉｎ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２ｍｉｎ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、５ｍｉｎ）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、５ｍｉｎ）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、５ｍｉｎ）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、５ｍｉｎ）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３０ｍｉｎ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】
0004092771.tif 000002
【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
【図１】
0004092771.tif 000003