專利名稱：噴墨頭和設(shè)有該噴墨頭的噴墨設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨頭和設(shè)有該噴墨頭的噴墨設(shè)備。
一個(gè)噴墨系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是它通過(guò)形成墨滴和將墨滴噴射于像紙張這樣的記錄介質(zhì)上，以完成打印。因?yàn)樵诟叩拇蛴∷俣认?，以非常小的噪聲進(jìn)行打印，并可以緊揍的設(shè)備容易地完成彩色打印，這歸功于具有較小的噴墨頭。近來(lái)，人們注意到一種氣泡噴射系統(tǒng)，它通過(guò)加熱元件使油墨鼓泡而噴射墨滴。
這樣制備該噴墨頭，例如用常規(guī)的硅工藝，在硅基片上形成加熱元件，激勵(lì)電路(例如移位寄存器)，布線圖案；用沖模接合法將硅基片接合于鋁底板上，在其上已預(yù)先設(shè)置用于與設(shè)備主體接觸的印刷基片；用金屬線接合法使硅基片與印刷基片電連接；將底板與具有槽的頂板結(jié)合，所說(shuō)的頂板槽作為油墨流體的腔室和油墨流體的通道，它由注塑法成型，并且用激態(tài)原子激光器形成油墨排放孔，該排放孔設(shè)置在基片上，并具有可調(diào)節(jié)的相對(duì)位置，而發(fā)熱元件設(shè)置在頂板上；通過(guò)彈簧將底板固定于頂板上；用熱嵌縫膠或類似的方法將油墨供應(yīng)件固定于底板上；用密封膠密封結(jié)合的界面。


圖1示意地表示一拆開(kāi)的噴墨盒，它由噴墨頭和油墨箱整體構(gòu)成。具有加熱元件的硅基片(加熱器板)100用沖模結(jié)合于鋁或類似材料構(gòu)成的底板300上。印刷線路板200也結(jié)合于底板300上。用硅工藝在加熱器板100上預(yù)先形成加熱元件，用于激勵(lì)的移位寄存器，以及布線圖案。用常規(guī)的金屬線接合法，在線路板200上形成用于接觸主體設(shè)備的接觸墊201和用于接觸硅片的金屬線結(jié)合墊(在圖中未示出)。
用彈簧500將頂板1300固定于加熱器板上，頂板1300具有許多槽(它用作油墨流體的通道，油墨流體的腔室)，和噴嘴(未在圖上示出)，這些均用注塑法在頂板上形成，還用激光工藝在其上形成油墨排放孔80。在油墨排放孔和加熱器板的加熱元件之間，對(duì)準(zhǔn)位置將頂板1300結(jié)合于加熱器板上，并且用彈簧500緊緊地固定。
然后，用熱嵌縫膠或類似的方法將油墨供給件600和油墨箱14固定于支承件300上。
用密封膠密封這些件之間的間隙，以防止油墨泄漏。要求密封膠完全地填滿被密封的間隙，但不能滲入細(xì)小的結(jié)構(gòu)部分，例如，噴嘴，并且能容易地操作。為此，通常使用濕潤(rùn)固化單組分型的硅氧烷膠進(jìn)行密封。這是因?yàn)楣柩跬槊芊饽z具有高油墨阻力，高粘性，濕潤(rùn)固化性和給予所要求的粘度和消粘時(shí)間的可能性。
在噴墨頭中包括一個(gè)重要的問(wèn)題是，防止形成氣泡。如果在噴墨頭的油墨流體通道或油墨流體腔室中形成氣泡，即噴射的能量被氣泡吸收，使得油墨噴射不穩(wěn)定或中斷油墨供應(yīng)。用常規(guī)的方法去除氣泡，即在噴墨設(shè)備內(nèi)設(shè)置回收泵以抽吸油墨的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，去除氣泡之后，在噴頭工作期間，油墨內(nèi)氣泡將再次逐漸形成，導(dǎo)致上述不方便的操作。因此，噴墨頭的回收操作要經(jīng)常地進(jìn)行。近年來(lái)，要求噴墨設(shè)備小型化，由此，油墨箱的存儲(chǔ)容量?jī)A向于較小，而廢油墨吸收劑的吸收能力也傾向于較小。這樣，一個(gè)重要的技術(shù)問(wèn)題是，為了噴墨設(shè)備的小型化，要最大限度的減少回收泵的操作。
對(duì)上述氣泡形成進(jìn)行了綜合研究，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，形成氣泡的主要原因是，氣體通過(guò)硅氧烷密封膠滲入，盡管，還包括其它原因，例如，構(gòu)件之間的松動(dòng)，構(gòu)件的材料，取決于回收泵的抽吸條件的去除氣泡的程度。
設(shè)想，通常用作濕潤(rùn)固化硅氧烷密封膠的有機(jī)硅氧烷化合物，具有高的透氣性并允許在油墨流體通道中形成氣泡，這多半由于該化合物的硅與碳原子或其它原子之間，具有大的鍵長(zhǎng)。
許多發(fā)明人注意到密封膠的重要性，并研究用別的密封膠代替通常使用的濕潤(rùn)固化單組分型的硅氧烷密封膠。
為解決上述的透氣性問(wèn)題，已考慮采用具有高的氣體阻擋性的有機(jī)高聚物。普通的有機(jī)高聚物其透氣性比硅氧烷型高聚物低100倍。但是，有機(jī)高聚物本身不用作密封材料。少數(shù)的有機(jī)高聚物是可濕潤(rùn)固化的，但其油墨阻力與構(gòu)件間的粘結(jié)性等方面是不令人滿意的。
為了密封噴墨頭零件之間的間隙，使用濕潤(rùn)固化單組分型的密封膠是不可避免的，所說(shuō)的密封膠是與油墨接觸的，這樣可以穩(wěn)定和簡(jiǎn)化噴頭的生產(chǎn)。因?yàn)閲娔^是由各種模壓樹脂件構(gòu)成，該噴墨頭用澆注熱塑性樹脂或使用熱固性樹脂不易密封。另一方面，使用兩組分型固化樹脂作為噴墨頭的密封，對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)是不適合的，因?yàn)樵谑褂们?，兩固化組分需要立即混合，并且要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)使用。由于毛細(xì)現(xiàn)象，濕潤(rùn)固化型樹脂滲入構(gòu)成噴頭零件之間的間隙，并且在間隙以外的部分形成彎月面，即停止?jié)B入，并最終固化。因此，其優(yōu)點(diǎn)是，密封膠可以穩(wěn)定地滲入需要密封的間隙，而不進(jìn)入不要求密封膠滲入的部位。
用兩組分型密封材料，光敏密封材料或熱固性密封材料，是不能獲得上述所要求的性能的。
另一方面，腈基丙烯酸酯和濕潤(rùn)固化型尿烷密封材料是不合適的，因?yàn)榇朔N材料的分子內(nèi)有水解丙烯酸鍵或尿烷鍵，所以油墨阻力不夠大。
本發(fā)明提供一種噴墨頭密封膠，它具有高的氣體阻擋性，并且是可濕潤(rùn)固化的，可以阻止氣體滲入油墨流體通道，從而可以穩(wěn)定地進(jìn)行噴墨和減少回收泵的操作。
本發(fā)明提供一種噴墨頭，它制止氣泡在噴頭內(nèi)形成，能以較少的噴射回收操作進(jìn)行穩(wěn)定的打印，并能像常規(guī)噴頭一樣穩(wěn)定和簡(jiǎn)單地進(jìn)行打印。生產(chǎn)噴墨頭是通過(guò)采用一般用途的具有高氣體阻擋性的有機(jī)高聚物作為噴墨頭的密封膠，并通過(guò)硅氧烷改性以使在有機(jī)高聚物分子的端部獲得濕潤(rùn)固化性能。
本發(fā)明也提供一種采用上述噴墨頭的噴墨設(shè)備。
本發(fā)明的噴墨頭包括用于保持液態(tài)油墨的一些零件，這些零件用濕潤(rùn)固化密封膠密封，該密封膠主要由具有烷氧基硅烷部分的有機(jī)高聚物構(gòu)成，其分子用式(1)表示 其中X是氫，甲基，乙基，丙基或鹵素；R是甲基，乙基或丙基；并且n是1，2或3。
本發(fā)明的噴墨設(shè)備包括一個(gè)用于噴射油墨的噴墨頭；用于將油墨供給到噴墨頭的油墨箱，和用于回收噴墨頭油墨的噴墨回收裝置，其中用于保持液體油墨的多個(gè)零件用濕潤(rùn)固化密封膠密封。該密封膠主要由具有烷氧基硅烷部分的有機(jī)高聚物構(gòu)成，其分子用式(1)表示。
圖1是一個(gè)噴墨頭和油墨箱整體構(gòu)成的噴墨盒的示意分解圖，其中12為噴墨頭，13為噴墨單元，400為孔板，600為油墨供給件，602為密封插頭，1000為盒體，1200為油墨供應(yīng)孔，1401為空氣連通孔，1500為油墨接受孔，1600為油墨導(dǎo)管，2000為油墨供給管；圖2是噴墨盒的噴墨頭部分沿著油墨流體通道的截面圖，其中808為金屬線接合的金屬線；圖3是噴墨記錄設(shè)備的透視圖，該設(shè)備使用了具有本發(fā)明的噴墨頭的噴墨盒；圖4是噴墨頭部分的截面圖，用于說(shuō)明按照本發(fā)明的密封部分；圖5A至5C表示本發(fā)明的密封膠對(duì)油墨盒的應(yīng)用。
本發(fā)明的噴墨頭采用密封膠，它包括改性的一般用途的有機(jī)高聚物，所說(shuō)的高聚物具有高阻擋性能。有機(jī)高聚物被改性，使在分子的端部具有能濕潤(rùn)固化的硅氧烷結(jié)構(gòu)。特別是，本發(fā)明中的分子端部結(jié)構(gòu)用分子式(1)表示 其中X是單獨(dú)的氫，甲基，乙基，丙基或鹵素；R是甲基，乙基或丙基；并且n是1，2或3。
本發(fā)明的有機(jī)高聚物分子的端部被硅氧烷改性，使有機(jī)高聚物具有能濕潤(rùn)固化性能。一般常規(guī)的能濕潤(rùn)固化的單組分型液態(tài)密封膠，由這樣一種物質(zhì)構(gòu)成，該物質(zhì)具有其分子的端部含有易被水解的烷氧基的硅烷。烷氧基被水分水解而形成不穩(wěn)定的硅烷醇基。所得到的硅烷醇極不穩(wěn)定，并且在小量的催化劑，例如有機(jī)錫化合物的存在下發(fā)生聚合而形成凝膠。如果進(jìn)行改性，使其分子具有烷氧基硅烷部分，那么一般用途的有機(jī)高聚物可以做成能濕潤(rùn)固化的。
最簡(jiǎn)單的硅氧烷改性是添加硅烷偶合劑，硅烷偶合劑的分子具有烷氧基和能與有機(jī)高聚物化合物反應(yīng)的反應(yīng)基，該反應(yīng)基包括，乙烯基，環(huán)氧基，氨基，甲基丙烯酰基，丙烯酰基和氫硫基。因此，通過(guò)添加硅烷偶合劑可以容易地將有機(jī)高聚物改性，使其具有濕潤(rùn)固化的性能。
硅烷偶合劑可以是任何由分子式為R－S1≡(X)2，或R－S1≡(R1)(X)2代表的化合物，其中R是具有乙烯基，環(huán)氧基，氨基、亞氨基或氫硫基的有機(jī)部分；R1是低級(jí)烷基；而X是甲氧基，乙氧基，或氯。特別是硅烷偶合劑包括乙烯基硅烷類，例如，乙烯基三氯硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基－三(2－甲氧基乙氧基)－硅烷；甲基丙烯?；柰?，例如，3－甲基丙烯?；趸籽趸柰?；環(huán)氧基硅烷，例如，3－縮水甘油丙氧基三甲氧基硅烷和2－(3，4－環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷；氨基硅烷，例如，3－氨丙基三乙氧基硅烷，N－2－(氨乙基)－3－氨丙基三甲氧基硅烷，N－2－(氨乙基)－3－氨丙基甲基二甲氧基硅烷和N－苯基－3氨丙基三甲氧基硅烷；和氫硫基硅烷，例如，3－氫硫丙基三甲氧基硅烷；和類似物。添加硅烷偶合劑的量?jī)?yōu)選為占密封膠組合物的總量的大約0.1％至大約5％重量。
為了獲得具有穩(wěn)定的粘度和穩(wěn)定的不剝落時(shí)間的密封膠，在不會(huì)使烷氧基分解的條件下，將烷氧基硅烷引入有機(jī)高聚物。結(jié)合硅原子的烷氧基是不穩(wěn)定的，以致在小量水分的存在下易被水解。因此，將烷氧基硅烷引入有機(jī)高聚物的方法，在反應(yīng)條件和它的分子結(jié)構(gòu)的方面受到限制。
對(duì)于硅氧烷改性的另一合適的方法是，引入多價(jià)的異氰酸酯，并接著引入烷氧基硅烷基，正如JP－B－46－30711所描述的。異氰酸酯基與羥基的活性氫或氨基高度反應(yīng)，形成尿烷鍵或脲鍵。對(duì)于將烷氧基硅烷引入有機(jī)高聚物，該性能是有用的。所形成的部分結(jié)構(gòu)用式(2)或(3)表示 其中m是整數(shù)，從0至5，而其它代號(hào)的含意與分子式(1)相同。
任何高聚物是有用的，因?yàn)樗姆肿泳哂辛u基或氨基。合適地使用聚合物，多元醇，它們一般作為聚氨基甲酸乙酯樹脂的原材料。
在本發(fā)明用作硅氧烷改性的尿烷樹脂的多元醇，具有大約2至6個(gè)功能團(tuán)，優(yōu)選為大約2至4；分子量從大約200至大約200，000，優(yōu)選從大約300至100，000，更優(yōu)選從大約300至50，000；酸值從大約0至280，優(yōu)選從大約0至100，更優(yōu)選從0至50mgKOH/g。特別的多元醇包括聚酯多元醇，聚醚多元醇，聚醚酯多元醇，聚酯酰胺多元醇，丙烯酰基多元醇，多羥基烷烴，蓖麻油和聚氨酯多元醇，以及它的混合物。
聚酯多元醇包括二元醇與二元酸；聚己酸內(nèi)酯，聚戊內(nèi)酯，聚(β－甲基－γ－戊內(nèi)酯)和類似的反應(yīng)產(chǎn)物。上述的二元酸包括對(duì)苯二酸，間苯二酸，己二酸，王二酸，癸二酸，馬來(lái)酸，丁二酸，戊二酸，庚二酸，辛二酸和類似的以及它們的混合物。上述的二元醇包括1，2－亞乙基二醇，二乙二醇，丙二醇，二丙二醇，丁二醇，新戊二醇，1，6－己二醇，3－甲基－1，5－戊二醇，3，3′－二羥甲基庚烷，聚氧乙烯二醇，聚氧丙烯二醇，聚亞丁基醚二醇和類似物，以及它的混合物。
聚醚多元醇包括那些使用水或低分子量多元醇作為引發(fā)劑而使環(huán)氧乙烷化合物聚合而形成的物質(zhì)，所說(shuō)的環(huán)氧乙烷例如，氧化乙烯，氧化丙烯，氧化丁烯和四氫呋喃，而所說(shuō)的低分子量多元醇例如，乙二醇，丙二醇，三羥基乙烷，三羥基丙烷和甘油。
聚酰胺酯多元醇包括那些在上述的聚酯形成反應(yīng)中添加含氨基的化合物而獲得的物質(zhì)，所說(shuō)的氨基化合物，例如，亞乙基二酰胺，丙鄰二胺和六亞甲基二胺。
丙烯?；嘣及切┩ㄟ^(guò)使可聚合的單體與丙烯酸、異丁酸或類似物或其酯共聚而獲得的物質(zhì)，所說(shuō)的可聚合單體具有一個(gè)或多個(gè)羥基，例如，羥乙基丙烯酸酯，羥丙基丙烯酸酯，羥丁基丙烯酸酯，或相應(yīng)的異丁烯酸酯。
聚羥基烷烴包括液態(tài)橡膠，它是通過(guò)聚合丁二烯或使丁二烯與丙烯酰胺，或類似共聚物而獲得。
聚氨酯多元醇是一個(gè)在分子上具有尿烷鍵的多元醇，并且它是通過(guò)聚醚多元醇、聚酯多元醇，或聚醚酯多元醇與上述的有機(jī)聚異氰酸酯，在NCO/OH比小于大約1，優(yōu)選小于大約0.8下反應(yīng)而獲得的，所說(shuō)的聚醚多元醇或聚醚酯多元醇的分子量為大約200至5000。
除了上述多元醇外，也可以混合使用具有從62至100的低分子量多元醇，用于調(diào)節(jié)多元醇組分的平均分子量。低分子量多元醇包括用于產(chǎn)生聚酯多元醇的二元醇，例如，乙二醇，丙二醇，丁二醇，二乙二醇，二丙二醇，己二醇，新戊二醇，和環(huán)己烷二甲醇，和多元醇，例如，甘油，三羥基丙烷，和季戊四醇。
作為聚氨酯原材料的多價(jià)異氰酸酯、普通的異氰酸酯適于使用于此。
有機(jī)聚異氰酸酯，正如用在本發(fā)明的多價(jià)異氰酸酯，它包括脂族的二異氰酸酯，例如，1，3－亞丙基二異氰酸酯，四亞甲基二異氰酸酯，1，6－亞己基二異氰酸酯，1，5－亞戊基二異氰酸酯，1，2－亞丙基二異氰酸酯，1，2－亞丁基二異氰酸酯，2，3－亞丁基二異氰酸酯，1，3－亞丁基二異氰酸酯，2，4，4－或2，2，4－三甲基環(huán)己烷二異氰酸酯，和2，6－二異氰酸根合甲基己酸酯；脂環(huán)異氰酸酯，例如，1，3－亞戊基二異氰酸酯，1，4－亞己基二異氰酸酯，1，3－亞己基二異氰酸酯，3－異氰酸根合甲基－3，5，5－三甲基環(huán)己基異氰酸酯，4，4－亞甲基－雙(環(huán)己基異氰酸酯)，甲基－2，4－亞己基二異氰酸酯，和1，3－雙(異氰酸根合甲基)－環(huán)己烷；芳香二異氰酸酯，例如，m－亞苯基二異氰酸酯，ρ－亞苯基二異氰酸酯，4，4′－二甲苯異氰酸酯，1，5－萘異氰酸酯，2，4－或2，6－甲苯二異氰酸酯，或它的混合物，4，4′－甲苯胺二異氰酸酯，二茴香胺二異氰酸酯，和4，4′－二苯醚二異氰酸酯；芳香－脂族二異氰酸酯，例如1，3或1，4－亞二甲苯基二異氰酸酯，和它的混合物，ω，ω′－二異氰酸根合－1，4－二乙基苯，和1，3或1，－雙(1－氰氧基－1－甲基乙基)苯和它的混合物；有機(jī)三異氰酸酯，例如三甲苯－4，4′，4″－三異氰酸酯，1，3，5－三異氰酸根合苯，和2，4，6－三異氰酸根合甲苯；有機(jī)四異氰酸酯，例如如，4，4′－二苯基二甲基甲烷－2，2′，5，5′－四異氰酸酯，從上述聚異氰酸酯單體衍生的二聚物，三聚物，縮二脲，和脲基甲酸酯；用上述聚異氰酸酯單體與二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生的、具有2，4，6－噁二嗪三酮環(huán)的聚異氰酸酯；與低分子量多元醇的加合物，其分子量小于200，例如，乙二醇，丙二醇，丁二醇，己二醇，新戊二醇，1，6－己二醇，3－甲基－1，5－戊二醇，3，3′－二羥甲基庚烷，環(huán)己烷二甲醇，二乙二醇，三乙二醇，二丙二醇，丙三醇，三羥甲基丙烷，季戊四醇，和山梨醇；與下述物質(zhì)的加合物，聚酯多元醇，聚醚多元醇，聚醚酯多元醇，聚酰胺酯多元醇，聚己酸內(nèi)酯多元醇，聚戊內(nèi)酯多元醇，和丙烯酰基多元醇－多羥基烷烴，其分子量大約200至200000，和蓖麻油。
用作硅氧烷改性的硅烷化合物不被限制，但其具有烷氧基和能與異氰酸酯基反應(yīng)的基，例如，甲硅烷基，硅烷醇，氨基和羥基。烷氧基可以是甲氧基，乙氧基，或丙氧基。其中優(yōu)選甲氧基，因?yàn)槠湟妆凰獠⑶移涑杀镜?。一至三烷氧基?huì)存在于硅烷分子里。那些具有二至三烷氧基的材料可獲得穩(wěn)定的消粘時(shí)間和穩(wěn)定的固化性能。
硅烷化合物特別地包括，二甲氧甲基硅烷，三甲氧基硅烷，二甲基乙氧基硅烷，二乙氧基硅烷，二乙氧甲基硅烷，三乙氧硅烷，3－氨基丙基三甲氧基硅烷，和2－氨基乙基氨基甲基三甲氧基硅烷。
近年來(lái)，可以合成許多硅烷化合物，在將來(lái)將會(huì)大批量生產(chǎn)。本發(fā)明的特征在于，噴墨頭采用硅氧烷改性樹脂，它是利用異氰酸酯基與甲硅烷基(H－Si)，硅烷醇，氨基或羥基的反應(yīng)而獲得。在氨基或羥基與烷氧基硅烷之間的那部分結(jié)構(gòu)，可以是任意的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
可以簡(jiǎn)單地合成密封材料，例如，通過(guò)過(guò)量的二異氰酸酯與具有端部羥基的高聚物反應(yīng)，從而將異氰酸酯基引到聚合物分子的端部，接著上述的甲氧基硅烷與聚合物端部的異氰酸酯基反應(yīng)而獲得。在反應(yīng)中不生成水，并且通過(guò)異氰酸酯與反應(yīng)系統(tǒng)中的水反應(yīng)，作為雜質(zhì)的水被除去。因此，所獲得的密封膠具有高度儲(chǔ)存性能。
使具有烷氧基硅烷的有機(jī)聚合物改性的另一方法是，有機(jī)聚合物的烯丙氧基與含有氫硫基的烷氧基硅烷反應(yīng)，或是與含有鏈烯氧基的烷氧基硅烷反應(yīng)，上述的方法公開(kāi)在JP－B－58－10418，和JP－B－59－524。在高聚物與烷氧基硅烷之間，改性的聚合物具有醚鍵的端部結(jié)構(gòu)，由下式(4)表示 其中，m是整數(shù)，從0－5，而其它代號(hào)的含意與式(1)相同。
在該方法中，具有端部羥基的高聚物首先與烯丙基氯反應(yīng)，以形成端部的不飽和鍵，即乙烯基醚鍵，然后，將烷氧基硅烷，氫硫基烷氧基硅烷，或含有鏈烯氧基的硅烷加入不飽和鍵，這是通過(guò)利用催化劑，例如，鉑，進(jìn)行常規(guī)的雙鍵加成反應(yīng)完成的。用于該反應(yīng)的含烷氧基的硅烷包括上述的那些。含氫硫基硅烷典型的是，二甲氧基－3－氫硫基硅烷，和3－氫硫基丙基三甲氧基硅烷。含雙鍵的烷氧基硅烷典型的是，甲氧基二甲基乙烯基硅烷，三甲氧基乙烯基硅烷，和二乙氧基甲基乙烯基硅烷。
另一方面，有機(jī)高聚物，當(dāng)主鏈的端部具有羥基，可以實(shí)現(xiàn)上述的硅氧烷改性。最合適使用聚醚多元醇。聚醚多元醇具有較高的油墨阻力，和低的粘度，適合用作噴墨頭的密封膠。然而，在用作噴墨頭的密封膠時(shí)，需要考慮較高親水的聚醚多元醇的吸水性。如果密封膠具有高吸水性，由密封膠吸收的水會(huì)降低密封膠與噴墨頭構(gòu)件之間的粘結(jié)，將會(huì)引起油墨泄漏。在聚醚分子的碳／氧比較高時(shí)，聚醚多元醇的吸水性傾向較小。因此，聚醚丙醇和聚醚丁醇其吸水性小于聚醚二元醇，考慮粘度及吸水性，適于選擇聚醚多元醇作為原料。
通過(guò)采用聚丁二烯二醇或聚碳酸酯二醇，可以獲得足夠低的吸水性，從而幾乎完全地防止吸水。
通過(guò)將固化催化劑混合入硅氧烷改性尿烷樹脂，可以制備用于本發(fā)明的硅氧烷改性尿烷密封膠，如果希望進(jìn)一步改進(jìn)密封性能，可以加入偶合劑，例如，硅烷偶合劑和鈦偶合劑。
如果需要可以加其它添加劑，例如，抗氧化劑，UV－吸收劑，水解抑制劑，防霉劑，增稠劑，增塑劑，顏料，填料等。此外，為了控制固化反應(yīng)，可以加入公知的催化劑和公知的添加劑。
如果采用硅氧烷改性尿烷樹脂按上述制備密封膠，則硅烷醇縮合催化劑是不需要的。然而，如果端部可以水解的基是烷氧基，最好使用縮合催化劑，因?yàn)闆](méi)有催化劑，硅氧烷改性尿烷樹脂的固化反應(yīng)過(guò)程緩慢。有效的縮合催化劑包括，烷基鈦酸鹽；有機(jī)硅鈦酸鹽；羧酸金屬鹽，例如，錫的辛酸鹽，二丁基錫二月桂酸鹽，二丁基錫馬來(lái)酸鹽，二丁基錫鄰苯二甲酸鹽和鉛辛酸鹽；氨基，例如，三乙胺鹽，三1，2－乙二胺鹽，和二丁胺－2乙酸鹽的氨鹽；以及其它公知的作為硅烷醇縮合催化劑的酸性和堿性催化劑。這些催化劑可以單獨(dú)使用，或是它們兩個(gè)或多個(gè)的結(jié)合使用。
在噴墨頭和噴墨設(shè)備中，要求密封膠涂到極細(xì)小的部分。因此，從操作的觀點(diǎn)，密封膠的粘度是很重要的。用于噴墨頭和噴墨設(shè)備的密封膠，其粘度范圍優(yōu)選從2000至50000cp。
下面將結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)地描述噴墨頭和設(shè)有噴墨頭的噴墨設(shè)備。
首先，參照?qǐng)D3說(shuō)明裝有噴墨頭的噴墨設(shè)備。
圖3是一噴墨設(shè)備(IJA)實(shí)施例的透視圖，該設(shè)備裝有具有本發(fā)明噴墨頭的噴墨頭盒(IJC)。
在圖3中，噴墨盒(IJC)20具有噴嘴，這用于對(duì)著打印紙張的表面噴射油墨，所說(shuō)的紙張被供入壓紙板24，作為記錄介質(zhì)。保持住IJC20的托架(HC)16連接于驅(qū)動(dòng)帶18的部分，該驅(qū)動(dòng)帶傳遞驅(qū)動(dòng)馬達(dá)17的驅(qū)動(dòng)力，從而IJC能夠沿著打印紙張的全寬度，在兩導(dǎo)軸19A和19B上滑動(dòng)。
在IJC20的移動(dòng)范圍的末端設(shè)置噴墨頭回收裝置26，例如，設(shè)置在與終端位置相對(duì)處。馬達(dá)22的驅(qū)動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)23，能覆蓋IJC20。在完成打印后，為了維護(hù)也覆蓋IJC。
在噴墨頭回收裝置26的側(cè)面，設(shè)置由硅氧烷橡膠制做的刮刀30作為擦拭零件。用刮刀保持件30A固定刮刀30，處于懸臂狀態(tài)，并且通過(guò)馬達(dá)22和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)23的作用，刮刀可以與IJC20的噴射面接觸。從而，在合適的時(shí)候刮刀30可突出于IJC20的移動(dòng)軌道，即在IJC20的打印操作時(shí)或是在噴墨頭回收裝置26的噴射回收操作后的時(shí)候。當(dāng)IJC20移動(dòng)，突出的刮刀擦拭IJC的噴射面，以便從噴射面上擦去露水，殘?jiān)蚧覊m。
在下面的實(shí)施例中，數(shù)量“份”是以重量為基準(zhǔn)。
實(shí)施例1加入100份聚丙二醇(平均分子量1000，羥基當(dāng)量111mgKOH／mg)，60份四亞甲基二異氰酸酯，而在180℃下加熱混合物4小時(shí)，以引起聚丙二醇的羥基與異氰酸酯反應(yīng)。通過(guò)該反應(yīng)，將異氰酸酯連接到聚丙二醇分子的兩端。通過(guò)異氰酸酯基與水的反應(yīng)，過(guò)量的異氰酸酯用作除去系統(tǒng)中的水。然后，加入150份γ－氨丙基三甲氧基硅烷，混全物在100℃下反應(yīng)2小時(shí)。從而，通過(guò)聚合物端部的異氰酸酯與烷氧基硅烷的氨基反應(yīng)，形成脲鍵，使聚合物被硅氧烷性性。此外，加入二丁基錫二月桂酸鹽和三乙胺作為固化催化劑，加入量為相應(yīng)制備密封膠的樹脂的0.8％重量。所說(shuō)樹脂的粘度為13000cps，并且消粘時(shí)間為30分鐘。在噴墨頭的裝配中采用此種密封膠，并測(cè)定其密封性能。
如圖2所示的截面圖裝配噴墨頭。具有加熱器和激勵(lì)器的基片806粘結(jié)于鋁底板807上，所說(shuō)的加熱器和激勵(lì)器是常規(guī)的硅工藝(點(diǎn)距360 DPI，48噴嘴)形成于基片806上，所說(shuō)的鋁底板具有沖模粘結(jié)的印刷基片809。用注塑法整體地形成用聚砜制造的單獨(dú)的頂板805，它具有油墨流體通道，液體腔室811，和噴嘴813，并用激發(fā)物激光在其上形成排放孔。用固定彈簧(在圖上未示出)將頂板805固定于基片806上，以使排放孔相對(duì)于加熱器的位置為最合適的位置。用熱嵌縫膠將油墨供給件802固定于底板807上。
用分配器將上述的密封膠澆入以上制備的噴墨頭中，所說(shuō)的噴墨頭用裝配架使其保持30°傾斜角，并保持在40℃。密封狀態(tài)見(jiàn)圖4所示。在頂板805和油墨供給件802之間，和在頂板805和加熱器基片806之間，將密封膠801注入上述結(jié)合的界面，并固化。密封膠不流入形成在頂板上的噴嘴813，也不流入液體腔室811。然后，用熱嵌縫膠將油墨箱803固定于底板807上，并且在此可以注入油墨，以完成噴墨頭的裝配。
實(shí)施例2通過(guò)以下步驟合成硅氧烷改性樹脂；按實(shí)施例1相同的方式，使聚丙二醇與四亞甲基二異氰酸酯反應(yīng)；然后，加入100份三甲氧基硅烷，在80℃下攪拌2小時(shí)。此外，加入基于樹脂重量的1％重量的二丁基錫二月桂酸鹽，和1％重量的三乙胺，以制備密封膠。所得到的密封膠按實(shí)施例1相同的方式用于裝配噴墨頭。
實(shí)施例3用常規(guī)的方式使聚丙二醇(平均分子量為1000)與烯丙基氯反應(yīng)，以合成端部具有烯丙氧基的聚合物。使用鉑催化劑使合成的聚合物與二甲氧甲基硅烷反應(yīng)。該樹脂的結(jié)構(gòu)類似于由kanegafuchi化學(xué)工業(yè)有限公司批量生產(chǎn)的Kaneka MS聚合物。按實(shí)施例1相同的方式，將錫催化劑和氨催化劑加入樹脂內(nèi)，以制備濕潤(rùn)固化密封膠。該密封膠按實(shí)施例1相同的方式用于裝配噴墨頭。
實(shí)施例4按實(shí)施例3相同的方式合成端部具有烯丙氧基的聚丙二醇。端部具有烯丙氧基的聚丙二醇與二甲氧基－3－氫硫基硅烷反應(yīng)，以形成加成物，從而合成硅氧烷改性的聚丙二醇作為密封材料。該密封材料按實(shí)施例1相同的方式用于裝配噴墨頭。
實(shí)施例5按實(shí)施例1相同的方式，將500份聚丁二烯二醇(平均分子量為2800，羥基當(dāng)量為42.1mgKOH／g，由通用科學(xué)公司生產(chǎn))與130份1，6－亞己基二異氰酸酯反應(yīng)，然后，按與實(shí)施例1相同的方式，將反應(yīng)產(chǎn)物與150份γ－氨丙基三甲氧基硅烷反應(yīng)。此外，加入二丁基錫二月桂酸鹽和三乙胺，其分別加入的量為制備密封膠的聚合物重量的1％。該密封材料按實(shí)施例1相同的方式用于裝配噴墨頭。
對(duì)照例按實(shí)施例1相同的方式裝配噴墨頭，只是使用硅氧烷樹脂作為密封膠。
以每一實(shí)施例和對(duì)照例裝配二十個(gè)噴墨頭。這些噴墨頭各自裝于具有圖3所示結(jié)構(gòu)的噴墨設(shè)備中，按下述的方法進(jìn)行氣體阻擋性能的試驗(yàn)。
通過(guò)抽吸泵26，經(jīng)端蓋26A的抽吸，使噴墨頭受到噴射回收，所說(shuō)的抽吸泵設(shè)置在噴墨設(shè)備的終端位置。在抽吸回收后，已確定打印的性能。保持在托架上的噴墨頭被擱置，保持在35℃和相對(duì)溫度為10％條件下。每隔24小時(shí)重復(fù)地在A4規(guī)格的紙張上進(jìn)行充分的打印，不進(jìn)行噴射回收。打印試驗(yàn)重復(fù)地進(jìn)行，直到由于形成氣泡而使噴射中斷，打印的驅(qū)動(dòng)頻率為4.0KHz。
30天或更長(zhǎng)的時(shí)間不發(fā)生噴射中斷的噴墨頭，被評(píng)為“優(yōu)”。在5天后不發(fā)生噴射中斷，但在30天前發(fā)生中斷的噴墨頭，被評(píng)為“中等”。在5天內(nèi)發(fā)生噴射中斷的噴墨頭，被評(píng)為“劣”。
結(jié)果見(jiàn)表1。
表1實(shí)施例1 優(yōu)實(shí)施例2 優(yōu)實(shí)施例3 優(yōu)實(shí)施例4 優(yōu)實(shí)施例5 優(yōu)對(duì)照例 劣表1表明，本發(fā)明的噴墨頭能夠在長(zhǎng)期限內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的油墨噴射，而不受到形成氣泡的困擾。它不同于常規(guī)的噴墨頭。
此外，利用加壓蒸煮器對(duì)以實(shí)施例1至5制備的密封膠，用CanonBT盒，BC－01油墨進(jìn)行油墨阻力試驗(yàn)。其結(jié)果是，任何的密封膠沒(méi)有帶來(lái)洗提物質(zhì)，也不損壞，而油墨阻力是滿意的。
上述實(shí)施例表明密封膠僅僅用于噴墨部分的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不受此限制。本發(fā)明的密封膠另外用于油墨供給件802與油墨箱803之間的結(jié)合部分，如圖4所示的，這樣更進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性。
此外，本發(fā)明的密封膠不僅用于噴墨頭，而且也用于油墨箱和油墨箱蓋的結(jié)合部分，以及廢油墨箱和抽吸泵之間的結(jié)合部分。下面說(shuō)明應(yīng)用于油墨盒的情況。圖5A表示換箱型的油墨箱501，它具有空氣連通孔502，和油墨供給孔503。圖5B表示用端蓋504覆蓋和密封膠505密封的情況，即當(dāng)仍然盛有油墨的油墨箱從噴墨頭上拆下時(shí)，用密封膠505密封油墨供給孔503和空氣連通孔502。圖5C表示具有油墨供給孔和空氣連通孔的拆下的油墨箱，用密封帶506和在周邊用密封膠505進(jìn)行密封。用圖5B和圖5C所示的此種方式，可以儲(chǔ)藏仍然盛有油墨的換箱型油墨箱，而且油墨蒸發(fā)較少，不用儲(chǔ)箱盒，該盒通常用于防止蒸發(fā)、粘度提高、和粘結(jié)。
本發(fā)明也包括采用本發(fā)明的密封膠的涂層的結(jié)構(gòu)，即具有該密封膠的由低氣體阻擋性材料制造的構(gòu)件部分，例如，油墨供給管。這樣的涂層可以涂覆于內(nèi)表面或外表面。此外，本發(fā)明的密封膠不僅可以用于密封，也可以用作噴墨設(shè)備的噴墨頭或油墨供給件。
本發(fā)明的噴墨頭特別有效地用于，利用熱能通過(guò)噴射墨滴進(jìn)打印的噴墨頭和油墨噴射設(shè)備。
例如，在美國(guó)專利US4，723，129和US4，740，796公開(kāi)了典型的結(jié)構(gòu)和主要的噴墨系統(tǒng)。本發(fā)明最好是應(yīng)用于此種系統(tǒng)，包括即時(shí)型(on demand type)和連續(xù)型兩種。
簡(jiǎn)要地說(shuō)明噴墨系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加于電熱轉(zhuǎn)換器，該熱轉(zhuǎn)器置于板上或是置于保持油墨液體的液流通道上，相應(yīng)于要打印的信息傳遞，引起溫度迅速的升高，使液體超過(guò)核沸騰溫度或薄膜沸騰溫度，從而，產(chǎn)生的熱能在產(chǎn)生熱的表面引起油墨液體的薄膜沸騰。以此方式，與施加于電熱轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)一對(duì)一地在液體油墨形成氣泡。因此，噴墨系統(tǒng)特別有效地用于即時(shí)型打印。通過(guò)經(jīng)過(guò)排放孔的氣泡的成長(zhǎng)或壓縮，排放液體，以形成至少一墨滴。最好采用脈沖型的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，成長(zhǎng)和壓縮的氣泡以特別好的對(duì)應(yīng)產(chǎn)生瞬時(shí)地和合適地噴射油墨液體。脈沖型驅(qū)動(dòng)信號(hào)是合適的，對(duì)此，美國(guó)專利US4，463，359和US4，345，262作了描述。在美國(guó)專利US4，313，124所描述的條件下，可以更滿意地完成打印，該專利涉及上述的熱發(fā)生表面的溫度提高速率問(wèn)題。
本發(fā)明自然也能用于采用電熱轉(zhuǎn)換器作為噴射能發(fā)生器的系統(tǒng)。
噴墨頭的結(jié)構(gòu)包括排放孔，流體通道和電熱轉(zhuǎn)換器(直線型的流體通道，即矩形流體通道)的組合，所說(shuō)的熱轉(zhuǎn)換器公開(kāi)在上面引用的專利說(shuō)明書中，另外設(shè)置在彎曲區(qū)的具有熱作用那部分的結(jié)構(gòu)，見(jiàn)美國(guó)專利US4，558，333和US4，459，600所述。
本發(fā)明也有效地用于這樣的結(jié)構(gòu)，其中以普通的長(zhǎng)縫作為油墨排出孔，用于設(shè)置多個(gè)電熱轉(zhuǎn)換器，正如公開(kāi)在JP－A－59－123670中，并且該結(jié)構(gòu)，其中用于吸收熱能壓力波的一些孔與排放孔相對(duì)，如公開(kāi)在JP－A－59－138461中的。
本發(fā)明也有效地用作全線型噴墨頭，它延伸過(guò)記錄設(shè)備的記錄介質(zhì)的可記錄范圍的最大寬度。該全線型噴墨頭可以是多個(gè)記錄噴墨頭的組合，正如公開(kāi)在上述的說(shuō)明書中，或是可以將多個(gè)全線型噴墨頭整體地成為一體。
此外，本發(fā)明有效地用于可換薄片(chip)型噴墨頭，它電連接于設(shè)備主體，和能接受從主體供給的油墨；并有效用于內(nèi)裝噴墨頭的油墨噴射盒。
噴墨設(shè)備最好包括輔助裝置，用于穩(wěn)定打印。典型的輔助裝置是，電熱轉(zhuǎn)換器，或單獨(dú)的加熱元件，預(yù)先設(shè)置的加熱裝置和預(yù)先設(shè)置的噴墨種類提供裝置。用于本發(fā)明的噴墨設(shè)備的打印種類是不限于單色打印，例如黑色印刷。噴墨頭可以是整體的，或多個(gè)不同顏色噴墨頭的組合。
以上描述的是采用液體油墨，然而，本發(fā)明的油墨不限于此。在室溫下可以是固體或油脂的。噴墨設(shè)備控制油墨的溫度，一般從30℃至70℃范圍，以保持油墨的粘度適合穩(wěn)定的噴墨。因此，要求油墨為液體在于提供記錄信號(hào)。
使用在室溫下是固體的油墨其優(yōu)點(diǎn)是，可防止通過(guò)吸收固液轉(zhuǎn)化潛熱的過(guò)度溫度升高，或是防止當(dāng)持續(xù)在室溫下溶劑的蒸發(fā)損失。因此，本發(fā)明可以使用多種油墨，它被熔化，并相應(yīng)于記錄信號(hào)利用熱能噴射，即開(kāi)始固化附著于打印介質(zhì)上。
此種油墨在空腔或多孔板的通孔，或相對(duì)于電熱轉(zhuǎn)換器處，可以保持液體或固體狀態(tài)，正如在JP－A－54－56847和JP－A－6071260中所描述的。
噴墨最有效的方法是上述的薄膜沸騰。
此外，本發(fā)明的噴墨頭和噴墨設(shè)備不僅用于打印機(jī)，而且也應(yīng)用于染色用的染色印刷機(jī)，通過(guò)噴射油墨于布上，以及應(yīng)用于鋼筆描繪器。
權(quán)利要求
1.一種噴墨頭它包括多個(gè)用于保持液體油墨的零件，這些零件用濕潤(rùn)固化的密封膠密封，該密封膠主要由具有烷氧基硅烷部分的有機(jī)高聚物構(gòu)成，其部分用分子式(1)表示 其中X是氫，甲基，乙基，丙基或鹵素，R是甲基，乙基或丙基，n是1，2或3。
2.按權(quán)利要求1的噴墨頭，其特征是所說(shuō)的一些零件的密封是在，構(gòu)成油墨液體腔室和噴嘴的部件和在其上具有能量發(fā)生部件的基片之間；和構(gòu)成油墨液體腔室和噴嘴的部件和構(gòu)成油墨液體通道的部件之間；和構(gòu)成油墨流體通道的部件和油墨箱之間的結(jié)合界面進(jìn)行密封。
3.按權(quán)利要求1或2的噴墨頭，其特征是，烷氧基硅烷部分是通過(guò)尿烷鍵結(jié)合于有機(jī)高聚物，用式(2)表示 其中m是整數(shù)，從0至5。
4.按權(quán)利要求1或2的噴墨頭，其特征是，烷氧基硅烷部分是通過(guò)脲鍵結(jié)合于有機(jī)高聚物，用式(3)表示 其中m是整數(shù)，從0至5。
5.按權(quán)利要求1或2的噴墨頭，其特征是，烷氧基硅烷部分是通過(guò)醚鍵結(jié)合于有機(jī)高聚物，用式(4)表示 其中m是整數(shù)，從0至5。
6.按權(quán)利要求1或2的噴墨頭，其特征是，有機(jī)高聚物是聚醚多元醇。
7.按權(quán)利要求1或2的噴墨頭，其特征是，有機(jī)高聚物是聚丁二烯二醇。
8.按權(quán)利要求1或2的噴墨頭，其特征是，有機(jī)高聚物是聚碳酸酯二醇。
9.按權(quán)利要求1或2的噴墨頭，其特征是，有機(jī)高聚物是聚酯多元醇。
10.一種噴墨設(shè)備，它包括噴墨頭，用于噴射油墨；油墨箱，用于將油墨供給于噴墨頭；和油墨噴射回收裝置，用于回收噴墨頭的油墨，其中用于保持油墨液體的各零件用濕潤(rùn)固化密封膠密封，所說(shuō)的密封膠主要由具有烷氧基硅烷部分的有機(jī)高聚物構(gòu)成，其分子用式(1)表示 其中X是氫，甲基，乙基，丙基或鹵素；R是甲基，乙基或丙基；而n是1，2或3。
11.按權(quán)利要求10的噴墨設(shè)備，其特征是，液體油墨保持零件包括油墨箱，噴墨頭，蓋板和裝在噴墨回收裝置中的廢油墨吸收劑組件，以及油墨流體通道部件。
12.按權(quán)利要求10或11的噴墨設(shè)備，其特征是，其中烷氧基硅烷部分是通過(guò)尿烷鍵結(jié)合于有機(jī)高聚物，用式(2)表示 其中m是整數(shù)，從0至5。
13.按權(quán)利要求10或11的噴墨設(shè)備，其特征是，其中烷氧基硅烷部分是通過(guò)脲鍵結(jié)合于有機(jī)高聚物上，用式(3)表示 其中m是整數(shù)，從0至5。
14.按權(quán)利要求10或11的噴墨設(shè)備，其特征是，其中烷氧基硅烷部分是通過(guò)醚鍵結(jié)合于有機(jī)高聚物上，用式(4)表示 其中m是整數(shù)，從0至5。
15.按權(quán)利要求10或11的噴墨設(shè)備，其特征是，有機(jī)高聚物是聚醚多元醇。
16.按權(quán)利要求10或11的噴墨設(shè)備，其特征是，有機(jī)高聚物是聚丁二烯二醇。
17.按權(quán)利要求10或11的噴墨設(shè)備，其特征是，有機(jī)高聚物是聚碳酸酯二醇。
18.按權(quán)利要求10或11的噴墨設(shè)備，其特征是，有機(jī)高聚物是聚酯多元醇。
全文摘要
一種噴墨頭，它包括多個(gè)用于保持液體油墨的零件，用濕潤(rùn)固化的密封膠封上述多個(gè)零件，該密封膠主要由具有烷氧基硅烷部分的有機(jī)高聚物構(gòu)成，其分子用式(1)表示，其中X是氫，甲基，乙基，丙基或鹵素；R是甲基，乙基，或丙基，而n是1，2或3。
文檔編號(hào)C08L101/00GK1112487SQ94118700
公開(kāi)日1995年11月29日 申請(qǐng)日期1994年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月13日
發(fā)明者下村明彥, 戶葉滋雄, 益田和明, 竹之內(nèi)雅典, 前岡邦彥, 日隈昌彥, 青野賢治, 種谷陽(yáng)一, 宮川昌士 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社