專利名稱：噴墨頭和設有該噴墨頭的噴墨設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及噴墨頭和設有該噴墨頭的噴墨設備。
一個噴墨系統，其優點是它通過形成墨滴和將墨滴噴射于像紙張這樣的記錄介質上，以完成打印。因為在高的打印速度下，以非常小的噪聲進行打印，并可以緊揍的設備容易地完成彩色打印，這歸功于具有較小的噴墨頭。近來，人們注意到一種氣泡噴射系統，它通過加熱元件使油墨鼓泡而噴射墨滴。
這樣制備該噴墨頭，例如用常規的硅工藝，在硅基片上形成加熱元件，激勵電路(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，在其上已預先設置用于與設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合，所說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，并且用激態原子激光器形成油墨排放孔，該排放孔設置在基片上，并具有可調節的相對位置，而發熱元件設置在頂板上；通過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件固定于底板上；用密封膠密封結合的界面。


圖1示意地表示一拆開的噴墨盒，它由噴墨頭和油墨箱整體構成。具有加熱元件的硅基片(加熱器板)100用沖模結合于鋁或類似材料構成的底板300上。印刷線路板200也結合于底板300上。用硅工藝在加熱器板100上預先形成加熱元件，用于激勵的移位寄存器，以及布線圖案。用常規的金屬線接合法，在線路板200上形成用于接觸主體設備的接觸墊201和用于接觸硅片的金屬線結合墊(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，對準位置將頂板1300結合于加熱器板上，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，但不能滲入細小的結構部分，例如，噴嘴，并且能容易地操作。為此，通常使用濕潤固化單組分型的硅氧烷膠進行密封。這是因為硅氧烷密封膠具有高油墨阻力，高粘性，濕潤固化性和給予所要求的粘度和消粘時間的可能性。
在噴墨頭中包括一個重要的問題是，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，使得油墨噴射不穩定或中斷油墨供應。用常規的方法去除氣泡，即在噴墨設備內設置回收泵以抽吸油墨的方法來實現。然而，去除氣泡之后，在噴頭工作期間，油墨內氣泡將再次逐漸形成，導致上述不方便的操作。因此，噴墨頭的回收操作要經常地進行。近年來，要求噴墨設備小型化，由此，油墨箱的存儲容量傾向于較小，而廢油墨吸收劑的吸收能力也傾向于較小。這樣，一個重要的技術問題是，為了噴墨設備的小型化，要最大限度的減少回收泵的操作。
對上述氣泡形成進行了綜合研究，本發明的發明人發現，形成氣泡的主要原因是，氣體通過硅氧烷密封膠滲入，盡管，還包括其它原因，例如，構件之間的松動，構件的材料，取決于回收泵的抽吸條件的去除氣泡的程度。
設想，通常用作濕潤固化硅氧烷密封膠的有機硅氧烷化合物，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。
許多發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固化單組分型的硅氧烷密封膠。
為解決上述的透氣性問題，已考慮采用具有高的氣體阻擋性的有機高聚物。普通的有機高聚物其透氣性比硅氧烷型高聚物低100倍。但是，有機高聚物本身不用作密封材料。少數的有機高聚物是可濕潤固化的，但其油墨阻力與構件間的粘結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，使用濕潤固化單組分型的密封膠是不可避免的，所說的密封膠是與油墨接觸的，這樣可以穩定和簡化噴頭的生產。因為噴墨頭是由各種模壓樹脂件構成，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，對于工業化生產是不適合的，因為在使用前，兩固化組分需要立即混合，并且要在規定的時間內使用。由于毛細現象，濕潤固化型樹脂滲入構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，即停止滲入，并最終固化。因此，其優點是，密封膠可以穩定地滲入需要密封的間隙，而不進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固化型尿烷密封材料是不合適的，因為此種材料的分子內有水解丙烯酸鍵或尿烷鍵，所以油墨阻力不夠大。
本發明提供一種噴墨頭密封膠，它具有高的氣體阻擋性，并且是可濕潤固化的，可以阻止氣體滲入油墨流體通道，從而可以穩定地進行噴墨和減少回收泵的操作。
本發明提供一種噴墨頭，它制止氣泡在噴頭內形成，能以較少的噴射回收操作進行穩定的打印，并能像常規噴頭一樣穩定和簡單地進行打印。生產噴墨頭是通過采用一般用途的具有高氣體阻擋性的有機高聚物作為噴墨頭的密封膠，并通過硅氧烷改性以使在有機高聚物分子的端部獲得濕潤固化性能。
本發明也提供一種采用上述噴墨頭的噴墨設備。
本發明的噴墨頭包括用于保持液態油墨的一些零件，這些零件用濕潤固化密封膠密封，該密封膠主要由具有烷氧基硅烷部分的有機高聚物構成，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。
本發明的噴墨設備包括一個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零件用濕潤固化密封膠密封。該密封膠主要由具有烷氧基硅烷部分的有機高聚物構成，其分子用式(1)表示。
圖1是一個噴墨頭和油墨箱整體構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為油墨供應孔，1401為空氣連通孔，1500為油墨接受孔，1600為油墨導管，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是噴墨記錄設備的透視圖，該設備使用了具有本發明的噴墨頭的噴墨盒；圖4是噴墨頭部分的截面圖，用于說明按照本發明的密封部分；圖5A至5C表示本發明的密封膠對油墨盒的應用。
本發明的噴墨頭采用密封膠，它包括改性的一般用途的有機高聚物，所說的高聚物具有高阻擋性能。有機高聚物被改性，使在分子的端部具有能濕潤固化的硅氧烷結構。特別是，本發明中的分子端部結構用分子式(1)表示 其中X是單獨的氫，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。
本發明的有機高聚物分子的端部被硅氧烷改性，使有機高聚物具有能濕潤固化性能。一般常規的能濕潤固化的單組分型液態密封膠，由這樣一種物質構成，該物質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定的硅烷醇基。所得到的硅烷醇極不穩定，并且在小量的催化劑，例如有機錫化合物的存在下發生聚合而形成凝膠。如果進行改性，使其分子具有烷氧基硅烷部分，那么一般用途的有機高聚物可以做成能濕潤固化的。
最簡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高聚物化合物反應的反應基，該反應基包括，乙烯基，環氧基，氨基，甲基丙烯酰基，丙烯酰基和氫硫基。因此，通過添加硅烷偶合劑可以容易地將有機高聚物改性，使其具有濕潤固化的性能。
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，環氧基，氨基、亞氨基或氫硫基的有機部分；R1是低級烷基；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；甲基丙烯酰基硅烷，例如，3－甲基丙烯酰基丙氧基－三甲氧基硅烷；環氧基硅烷，例如，3－縮水甘油丙氧基三甲氧基硅烷和2－(3，4－環氧基環己基)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優選為占密封膠組合物的總量的大約0.1％至大約5％重量。
為了獲得具有穩定的粘度和穩定的不剝落時間的密封膠，在不會使烷氧基分解的條件下，將烷氧基硅烷引入有機高聚物。結合硅原子的烷氧基是不穩定的，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高聚物的方法，在反應條件和它的分子結構的方面受到限制。
對于硅氧烷改性的另一合適的方法是，引入多價的異氰酸酯，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，形成尿烷鍵或脲鍵。對于將烷氧基硅烷引入有機高聚物，該性能是有用的。所形成的部分結構用式(2)或(3)表示 其中m是整數，從0至5，而其它代號的含意與分子式(1)相同。
任何高聚物是有用的，因為它的分子具有羥基或氨基。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個功能團，優選為大約2至4；分子量從大約200至大約200，000，優選從大約300至100，000，更優選從大約300至50，000；酸值從大約0至280，優選從大約0至100，更優選從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；聚己酸內酯，聚戊內酯，聚(β－甲基－γ－戊內酯)和類似的反應產物。上述的二元酸包括對苯二酸，間苯二酸，己二酸，王二酸，癸二酸，馬來酸，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劑而使環氧乙烷化合物聚合而形成的物質，所說的環氧乙烷例如，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中添加含氨基的化合物而獲得的物質，所說的氨基化合物，例如，亞乙基二酰胺，丙鄰二胺和六亞甲基二胺。
丙烯酰基多元醇包括那些通過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，所說的可聚合單體具有一個或多個羥基，例如，羥乙基丙烯酸酯，羥丙基丙烯酸酯，羥丁基丙烯酸酯，或相應的異丁烯酸酯。
聚羥基烷烴包括液態橡膠，它是通過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在分子上具有尿烷鍵的多元醇，并且它是通過聚醚多元醇、聚酯多元醇，或聚醚酯多元醇與上述的有機聚異氰酸酯，在NCO/OH比小于大約1，優選小于大約0.8下反應而獲得的，所說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，用于調節多元醇組分的平均分子量。低分子量多元醇包括用于產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異氰酸酯、普通的異氰酸酯適于使用于此。
有機聚異氰酸酯，正如用在本發明的多價異氰酸酯，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2，2，4－三甲基環己烷二異氰酸酯，和2，6－二異氰酸根合甲基己酸酯；脂環異氰酸酯，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－3，5，5－三甲基環己基異氰酸酯，4，4－亞甲基－雙(環己基異氰酸酯)，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產生的、具有2，4，6－噁二嗪三酮環的聚異氰酸酯；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，聚己酸內酯多元醇，聚戊內酯多元醇，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。其中優選甲氧基，因為其易被水解并且其成本低。一至三烷氧基會存在于硅烷分子里。那些具有二至三烷氧基的材料可獲得穩定的消粘時間和穩定的固化性能。
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，可以合成許多硅烷化合物，在將來將會大批量生產。本發明的特征在于，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，氨基或羥基的反應而獲得。在氨基或羥基與烷氧基硅烷之間的那部分結構，可以是任意的化學結構。
可以簡單地合成密封材料，例如，通過過量的二異氰酸酯與具有端部羥基的高聚物反應，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而獲得。在反應中不生成水，并且通過異氰酸酯與反應系統中的水反應，作為雜質的水被除去。因此，所獲得的密封膠具有高度儲存性能。
使具有烷氧基硅烷的有機聚合物改性的另一方法是，有機聚合物的烯丙氧基與含有氫硫基的烷氧基硅烷反應，或是與含有鏈烯氧基的烷氧基硅烷反應，上述的方法公開在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構，由下式(4)表示 其中，m是整數，從0－5，而其它代號的含意與式(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，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，這是通過利用催化劑，例如，鉑，進行常規的雙鍵加成反應完成的。用于該反應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，有機高聚物，當主鏈的端部具有羥基，可以實現上述的硅氧烷改性。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，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降低密封膠與噴墨頭構件之間的粘結，將會引起油墨泄漏。在聚醚分子的碳／氧比較高時，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，可以制備用于本發明的硅氧烷改性尿烷密封膠，如果希望進一步改進密封性能，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，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，因為沒有催化劑，硅氧烷改性尿烷樹脂的固化反應過程緩慢。有效的縮合催化劑包括，烷基鈦酸鹽；有機硅鈦酸鹽；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使用，或是它們兩個或多個的結合使用。
在噴墨頭和噴墨設備中，要求密封膠涂到極細小的部分。因此，從操作的觀點，密封膠的粘度是很重要的。用于噴墨頭和噴墨設備的密封膠，其粘度范圍優選從2000至50000cp。
下面將結合實施例詳細地描述噴墨頭和設有噴墨頭的噴墨設備。
首先，參照圖3說明裝有噴墨頭的噴墨設備。
圖3是一噴墨設備(IJA)實施例的透視圖，該設備裝有具有本發明噴墨頭的噴墨頭盒(IJC)。
在圖3中，噴墨盒(IJC)20具有噴嘴，這用于對著打印紙張的表面噴射油墨，所說的紙張被供入壓紙板24，作為記錄介質。保持住IJC20的托架(HC)16連接于驅動帶18的部分，該驅動帶傳遞驅動馬達17的驅動力，從而IJC能夠沿著打印紙張的全寬度，在兩導軸19A和19B上滑動。
在IJC20的移動范圍的末端設置噴墨頭回收裝置26，例如，設置在與終端位置相對處。馬達22的驅動力通過傳動機構23，能覆蓋IJC20。在完成打印后，為了維護也覆蓋IJC。
在噴墨頭回收裝置26的側面，設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，并且通過馬達22和傳動機構23的作用，刮刀可以與IJC20的噴射面接觸。從而，在合適的時候刮刀30可突出于IJC20的移動軌道，即在IJC20的打印操作時或是在噴墨頭回收裝置26的噴射回收操作后的時候。當IJC20移動，突出的刮刀擦拭IJC的噴射面，以便從噴射面上擦去露水，殘渣或灰塵。
在下面的實施例中，數量“份”是以重量為基準。
實施例1加入100份聚丙二醇(平均分子量1000，羥基當量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，以引起聚丙二醇的羥基與異氰酸酯反應。通過該反應，將異氰酸酯連接到聚丙二醇分子的兩端。通過異氰酸酯基與水的反應，過量的異氰酸酯用作除去系統中的水。然后，加入150份γ－氨丙基三甲氧基硅烷，混全物在100℃下反應2小時。從而，通過聚合物端部的異氰酸酯與烷氧基硅烷的氨基反應，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，加入量為相應制備密封膠的樹脂的0.8％重量。所說樹脂的粘度為13000cps，并且消粘時間為30分鐘。在噴墨頭的裝配中采用此種密封膠，并測定其密封性能。
如圖2所示的截面圖裝配噴墨頭。具有加熱器和激勵器的基片806粘結于鋁底板807上，所說的加熱器和激勵器是常規的硅工藝(點距360 DPI，48噴嘴)形成于基片806上，所說的鋁底板具有沖模粘結的印刷基片809。用注塑法整體地形成用聚砜制造的單獨的頂板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℃。密封狀態見圖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。
實施例2通過以下步驟合成硅氧烷改性樹脂；按實施例1相同的方式，使聚丙二醇與四亞甲基二異氰酸酯反應；然后，加入100份三甲氧基硅烷，在80℃下攪拌2小時。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施例1相同的方式用于裝配噴墨頭。
實施例3用常規的方式使聚丙二醇(平均分子量為1000)與烯丙基氯反應，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。該樹脂的結構類似于由kanegafuchi化學工業有限公司批量生產的Kaneka MS聚合物。按實施例1相同的方式，將錫催化劑和氨催化劑加入樹脂內，以制備濕潤固化密封膠。該密封膠按實施例1相同的方式用于裝配噴墨頭。
實施例4按實施例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，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。該密封材料按實施例1相同的方式用于裝配噴墨頭。
實施例5按實施例1相同的方式，將500份聚丁二烯二醇(平均分子量為2800，羥基當量為42.1mgKOH／g，由通用科學公司生產)與130份1，6－亞己基二異氰酸酯反應，然后，按與實施例1相同的方式，將反應產物與150份γ－氨丙基三甲氧基硅烷反應。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％。該密封材料按實施例1相同的方式用于裝配噴墨頭。
對照例按實施例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。
以每一實施例和對照例裝配二十個噴墨頭。這些噴墨頭各自裝于具有圖3所示結構的噴墨設備中，按下述的方法進行氣體阻擋性能的試驗。
通過抽吸泵26，經端蓋26A的抽吸，使噴墨頭受到噴射回收，所說的抽吸泵設置在噴墨設備的終端位置。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℃和相對溫度為10％條件下。每隔24小時重復地在A4規格的紙張上進行充分的打印，不進行噴射回收。打印試驗重復地進行，直到由于形成氣泡而使噴射中斷，打印的驅動頻率為4.0KHz。
30天或更長的時間不發生噴射中斷的噴墨頭，被評為“優”。在5天后不發生噴射中斷，但在30天前發生中斷的噴墨頭，被評為“中等”。在5天內發生噴射中斷的噴墨頭，被評為“劣”。
結果見表1。
表1實施例1 優實施例2 優實施例3 優實施例4 優實施例5 優對照例 劣表1表明，本發明的噴墨頭能夠在長期限內進行穩定的油墨噴射，而不受到形成氣泡的困擾。它不同于常規的噴墨頭。
此外，利用加壓蒸煮器對以實施例1至5制備的密封膠，用CanonBT盒，BC－01油墨進行油墨阻力試驗。其結果是，任何的密封膠沒有帶來洗提物質，也不損壞，而油墨阻力是滿意的。
上述實施例表明密封膠僅僅用于噴墨部分的結構。本發明不受此限制。本發明的密封膠另外用于油墨供給件802與油墨箱803之間的結合部分，如圖4所示的，這樣更進一步提高設備的可靠性。
此外，本發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合部分，以及廢油墨箱和抽吸泵之間的結合部分。下面說明應用于油墨盒的情況。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，即當仍然盛有油墨的油墨箱從噴墨頭上拆下時，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進行密封。用圖5B和圖5C所示的此種方式，可以儲藏仍然盛有油墨的換箱型油墨箱，而且油墨蒸發較少，不用儲箱盒，該盒通常用于防止蒸發、粘度提高、和粘結。
本發明也包括采用本發明的密封膠的涂層的結構，即具有該密封膠的由低氣體阻擋性材料制造的構件部分，例如，油墨供給管。這樣的涂層可以涂覆于內表面或外表面。此外，本發明的密封膠不僅可以用于密封，也可以用作噴墨設備的噴墨頭或油墨供給件。
本發明的噴墨頭特別有效地用于，利用熱能通過噴射墨滴進打印的噴墨頭和油墨噴射設備。
例如，在美國專利US4，723，129和US4，740，796公開了典型的結構和主要的噴墨系統。本發明最好是應用于此種系統，包括即時型(on demand type)和連續型兩種。
簡要地說明噴墨系統，驅動信號施加于電熱轉換器，該熱轉器置于板上或是置于保持油墨液體的液流通道上，相應于要打印的信息傳遞，引起溫度迅速的升高，使液體超過核沸騰溫度或薄膜沸騰溫度，從而，產生的熱能在產生熱的表面引起油墨液體的薄膜沸騰。以此方式，與施加于電熱轉換器的驅動信號一對一地在液體油墨形成氣泡。因此，噴墨系統特別有效地用于即時型打印。通過經過排放孔的氣泡的成長或壓縮，排放液體，以形成至少一墨滴。最好采用脈沖型的驅動信號，成長和壓縮的氣泡以特別好的對應產生瞬時地和合適地噴射油墨液體。脈沖型驅動信號是合適的，對此，美國專利US4，463，359和US4，345，262作了描述。在美國專利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生表面的溫度提高速率問題。
本發明自然也能用于采用電熱轉換器作為噴射能發生器的系統。
噴墨頭的結構包括排放孔，流體通道和電熱轉換器(直線型的流體通道，即矩形流體通道)的組合，所說的熱轉換器公開在上面引用的專利說明書中，另外設置在彎曲區的具有熱作用那部分的結構，見美國專利US4，558，333和US4，459，600所述。
本發明也有效地用于這樣的結構，其中以普通的長縫作為油墨排出孔，用于設置多個電熱轉換器，正如公開在JP－A－59－123670中，并且該結構，其中用于吸收熱能壓力波的一些孔與排放孔相對，如公開在JP－A－59－138461中的。
本發明也有效地用作全線型噴墨頭，它延伸過記錄設備的記錄介質的可記錄范圍的最大寬度。該全線型噴墨頭可以是多個記錄噴墨頭的組合，正如公開在上述的說明書中，或是可以將多個全線型噴墨頭整體地成為一體。
此外，本發明有效地用于可換薄片(chip)型噴墨頭，它電連接于設備主體，和能接受從主體供給的油墨；并有效用于內裝噴墨頭的油墨噴射盒。
噴墨設備最好包括輔助裝置，用于穩定打印。典型的輔助裝置是，電熱轉換器，或單獨的加熱元件，預先設置的加熱裝置和預先設置的噴墨種類提供裝置。用于本發明的噴墨設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，本發明的油墨不限于此。在室溫下可以是固體或油脂的。噴墨設備控制油墨的溫度，一般從30℃至70℃范圍，以保持油墨的粘度適合穩定的噴墨。因此，要求油墨為液體在于提供記錄信號。
使用在室溫下是固體的油墨其優點是，可防止通過吸收固液轉化潛熱的過度溫度升高，或是防止當持續在室溫下溶劑的蒸發損失。因此，本發明可以使用多種油墨，它被熔化，并相應于記錄信號利用熱能噴射，即開始固化附著于打印介質上。
此種油墨在空腔或多孔板的通孔，或相對于電熱轉換器處，可以保持液體或固體狀態，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，本發明的噴墨頭和噴墨設備不僅用于打印機，而且也應用于染色用的染色印刷機，通過噴射油墨于布上，以及應用于鋼筆描繪器。
權利要求
1.一種噴墨頭它包括多個用于保持液體油墨的零件，這些零件用濕潤固化的密封膠密封，該密封膠主要由具有烷氧基硅烷部分的有機高聚物構成，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.按權利要求1的噴墨頭，其特征是所說的一些零件的密封是在，構成油墨液體腔室和噴嘴的部件和在其上具有能量發生部件的基片之間；和構成油墨液體腔室和噴嘴的部件和構成油墨液體通道的部件之間；和構成油墨流體通道的部件和油墨箱之間的結合界面進行密封。
3.按權利要求1或2的噴墨頭，其特征是，烷氧基硅烷部分是通過尿烷鍵結合于有機高聚物，用式(2)表示 其中m是整數，從0至5。
4.按權利要求1或2的噴墨頭，其特征是，烷氧基硅烷部分是通過脲鍵結合于有機高聚物，用式(3)表示 其中m是整數，從0至5。
5.按權利要求1或2的噴墨頭，其特征是，烷氧基硅烷部分是通過醚鍵結合于有機高聚物，用式(4)表示 其中m是整數，從0至5。
6.按權利要求1或2的噴墨頭，其特征是，有機高聚物是聚醚多元醇。
7.按權利要求1或2的噴墨頭，其特征是，有機高聚物是聚丁二烯二醇。
8.按權利要求1或2的噴墨頭，其特征是，有機高聚物是聚碳酸酯二醇。
9.按權利要求1或2的噴墨頭，其特征是，有機高聚物是聚酯多元醇。
10.一種噴墨設備，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固化密封膠密封，所說的密封膠主要由具有烷氧基硅烷部分的有機高聚物構成，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.按權利要求10的噴墨設備，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.按權利要求10或11的噴墨設備，其特征是，其中烷氧基硅烷部分是通過尿烷鍵結合于有機高聚物，用式(2)表示 其中m是整數，從0至5。
13.按權利要求10或11的噴墨設備，其特征是，其中烷氧基硅烷部分是通過脲鍵結合于有機高聚物上，用式(3)表示 其中m是整數，從0至5。
14.按權利要求10或11的噴墨設備，其特征是，其中烷氧基硅烷部分是通過醚鍵結合于有機高聚物上，用式(4)表示 其中m是整數，從0至5。
15.按權利要求10或11的噴墨設備，其特征是，有機高聚物是聚醚多元醇。
16.按權利要求10或11的噴墨設備，其特征是，有機高聚物是聚丁二烯二醇。
17.按權利要求10或11的噴墨設備，其特征是，有機高聚物是聚碳酸酯二醇。
18.按權利要求10或11的噴墨設備，其特征是，有機高聚物是聚酯多元醇。
全文摘要
一種噴墨頭，它包括多個用于保持液體油墨的零件，用濕潤固化的密封膠封上述多個零件，該密封膠主要由具有烷氧基硅烷部分的有機高聚物構成，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C08L101/00GK1112487SQ94118700
公開日1995年11月29日 申請日期1994年10月13日 優先權日1993年10月13日
發明者下村明彥, 戶葉滋雄, 益田和明, 竹之內雅典, 前岡邦彥, 日隈昌彥, 青野賢治, 種谷陽一, 宮川昌士 申請人:佳能株式會社