喷墨头和设有该喷墨头的喷墨设备.pdf

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摘要
申请专利号:

CN94118700.4

申请日:

1994.10.13

公开号:

CN1112487A

公开日:

1995.11.29

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):B41J 2/00申请日:19941013授权公告日:20020410终止日期:20131013|||授权|||公开|||

IPC分类号:

B41J2/135; G01D15/18

主分类号:

B41J2/135; G01D15/18

申请人:

佳能株式会社;

发明人:

下村明彦; 户叶滋雄; 益田和明; 竹之内雅典; 前冈邦彦; 日隈昌彦; 青野贤治; 种谷阳一; 宫川昌士

地址:

日本东京

优先权:

1993.10.13 JP 255904/93; 1993.12.27 JP 330730/93; 1994.10.05 JP 241094/94

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人:

陈季壮

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内容摘要

一种喷墨头,它包括多个用于保持液体油墨的零件,用湿润固化的密封胶封上述多个零件,该密封胶主要由具有烷氧基硅烷部分的有机高聚物构成,其分子用式(1)表示,其中X是氢,甲基,乙基,丙基或卤素;R是甲基,乙基,或丙基,而n是1,2或3。

权利要求书

1: 一种喷墨头它包括多个用于保持液体油墨的零件,这些零件用湿润固化的密封胶密封,该密封胶主要由具有烷氧基硅烷部分的有机高聚物构成,其部分用分子式(1)表示: 其中:X是氢,甲基,乙基,丙基或卤素,R是甲基,乙基或丙基,n是1,2或3。
2: 按权利要求1的喷墨头,其特征是所说的一些零件的密封是在,构成油墨液体腔室和喷嘴的部件和在其上具有能量发生部件的基片之间;和构成油墨液体腔室和喷嘴的部件和构成油墨液体通道的部件之间;和构成油墨流体通道的部件和油墨箱之间的结合界面进行密封。
3: 按权利要求1或2的喷墨头,其特征是,烷氧基硅烷部分是通过尿烷键结合于有机高聚物,用式(2)表示: 其中m是整数,从0至5。
4: 按权利要求1或2的喷墨头,其特征是,烷氧基硅烷部分是通过脲键结合于有机高聚物,用式(3)表示: 其中m是整数,从0至5。
5: 按权利要求1或2的喷墨头,其特征是,烷氧基硅烷部分是通过醚键结合于有机高聚物,用式(4)表示: 其中m是整数,从0至5。
6: 按权利要求1或2的喷墨头,其特征是,有机高聚物是聚醚多元醇。
7: 按权利要求1或2的喷墨头,其特征是,有机高聚物是聚丁二烯二醇。
8: 按权利要求1或2的喷墨头,其特征是,有机高聚物是聚碳酸酯二醇。
9: 按权利要求1或2的喷墨头,其特征是,有机高聚物是聚酯多 元醇。
10: 一种喷墨设备,它包括喷墨头,用于喷射油墨;油墨箱,用于将油墨供给于喷墨头;和油墨喷射回收装置,用于回收喷墨头的油墨,其中用于保持油墨液体的各零件用湿润固化密封胶密封,所说的密封胶主要由具有烷氧基硅烷部分的有机高聚物构成,其分子用式(1)表示: 其中X是氢,甲基,乙基,丙基或卤素;R是甲基,乙基或丙基;而n是1,2或3。
11: 按权利要求10的喷墨设备,其特征是,液体油墨保持零件包括:油墨箱,喷墨头,盖板和装在喷墨回收装置中的废油墨吸收剂组件,以及油墨流体通道部件。
12: 按权利要求10或11的喷墨设备,其特征是,其中烷氧基硅烷部分是通过尿烷键结合于有机高聚物,用式(2)表示: 其中m是整数,从0至5。
13: 按权利要求10或11的喷墨设备,其特征是,其中烷氧基硅 烷部分是通过脲键结合于有机高聚物上,用式(3)表示: 其中m是整数,从0至5。
14: 按权利要求10或11的喷墨设备,其特征是,其中烷氧基硅烷部分是通过醚键结合于有机高聚物上,用式(4)表示: 其中m是整数,从0至5。
15: 按权利要求10或11的喷墨设备,其特征是,有机高聚物是聚醚多元醇。
16: 按权利要求10或11的喷墨设备,其特征是,有机高聚物是聚丁二烯二醇。
17: 按权利要求10或11的喷墨设备,其特征是,有机高聚物是聚碳酸酯二醇。
18: 按权利要求10或11的喷墨设备,其特征是,有机高聚物是聚酯多元醇。

说明书


本发明涉及喷墨头和设有该喷墨头的喷墨设备。

    一个喷墨系统,其优点是它通过形成墨滴和将墨滴喷射于像纸张这样的记录介质上,以完成打印。因为在高的打印速度下,以非常小的噪声进行打印,并可以紧揍的设备容易地完成彩色打印,这归功于具有较小的喷墨头。近来,人们注意到一种气泡喷射系统,它通过加热元件使油墨鼓泡而喷射墨滴。

    这样制备该喷墨头,例如用常规的硅工艺,在硅基片上形成加热元件,激励电路(例如移位寄存器),布线图案;用冲模接合法将硅基片接合于铝底板上,在其上已预先设置用于与设备主体接触的印刷基片;用金属线接合法使硅基片与印刷基片电连接;将底板与具有槽的顶板结合,所说的顶板槽作为油墨流体的腔室和油墨流体的通道,它由注塑法成型,并且用激态原子激光器形成油墨排放孔,该排放孔设置在基片上,并具有可调节的相对位置,而发热元件设置在顶板上;通过弹簧将底板固定于顶板上;用热嵌缝胶或类似的方法将油墨供应件固定于底板上;用密封胶密封结合的界面。

    图1示意地表示一拆开的喷墨盒,它由喷墨头和油墨箱整体构成。具有加热元件的硅基片(加热器板)100用冲模结合于铝或类似材料构成的底板300上。印刷线路板200也结合于底板300上。用硅工艺在加热器板100上预先形成加热元件,用于激励的移位寄存器,以及布线图案。用常规的金属线接合法,在线路板200上形成用于接触主体设备的接触垫201和用于接触硅片的金属线结合垫(在图中未示出)。

    用弹簧500将顶板1300固定于加热器板上,顶板1300具有许多槽(它用作油墨流体地通道,油墨流体的腔室),和喷嘴(未在图上示出),这些均用注塑法在顶板上形成,还用激光工艺在其上形成油墨排放孔80。在油墨排放孔和加热器板的加热元件之间,对准位置将顶板1300结合于加热器板上,并且用弹簧500紧紧地固定。

    然后,用热嵌缝胶或类似的方法将油墨供给件600和油墨箱14固定于支承件300上。

    用密封胶密封这些件之间的间隙,以防止油墨泄漏。要求密封胶完全地填满被密封的间隙,但不能渗入细小的结构部分,例如,喷嘴,并且能容易地操作。为此,通常使用湿润固化单组分型的硅氧烷胶进行密封。这是因为硅氧烷密封胶具有高油墨阻力,高粘性,湿润固化性和给予所要求的粘度和消粘时间的可能性。

    在喷墨头中包括一个重要的问题是,防止形成气泡。如果在喷墨头的油墨流体通道或油墨流体腔室中形成气泡,即喷射的能量被气泡吸收,使得油墨喷射不稳定或中断油墨供应。用常规的方法去除气泡,即在喷墨设备内设置回收泵以抽吸油墨的方法来实现。然而,去除气泡之后,在喷头工作期间,油墨内气泡将再次逐渐形成,导致上述不方便的操作。因此,喷墨头的回收操作要经常地进行。近年来,要求喷墨设备小型化,由此,油墨箱的存储容量倾向于较小,而废油墨吸收剂的吸收能力也倾向于较小。这样,一个重要的技术问题是,为了喷墨设备的小型化,要最大限度的减少回收泵的操作。

    对上述气泡形成进行了综合研究,本发明的发明人发现,形成气泡的主要原因是,气体通过硅氧烷密封胶渗入,尽管,还包括其它原因,例如,构件之间的松动,构件的材料,取决于回收泵的抽吸条件的去除气泡的程度。

    设想,通常用作湿润固化硅氧烷密封胶的有机硅氧烷化合物,具有高的透气性并允许在油墨流体通道中形成气泡,这多半由于该化合物的硅与碳原子或其它原子之间,具有大的键长。

    许多发明人注意到密封胶的重要性,并研究用别的密封胶代替通常使用的湿润固化单组分型的硅氧烷密封胶。

    为解决上述的透气性问题,已考虑采用具有高的气体阻挡性的有机高聚物。普通的有机高聚物其透气性比硅氧烷型高聚物低100倍。但是,有机高聚物本身不用作密封材料。少数的有机高聚物是可湿润固化的,但其油墨阻力与构件间的粘结性等方面是不令人满意的。

    为了密封喷墨头零件之间的间隙,使用湿润固化单组分型的密封胶是不可避免的,所说的密封胶是与油墨接触的,这样可以稳定和简化喷头的生产。因为喷墨头是由各种模压树脂件构成,该喷墨头用浇注热塑性树脂或使用热固性树脂不易密封。另一方面,使用两组分型固化树脂作为喷墨头的密封,对于工业化生产是不适合的,因为在使用前,两固化组分需要立即混合,并且要在规定的时间内使用。由于毛细现象,湿润固化型树脂渗入构成喷头零件之间的间隙,并且在间隙以外的部分形成弯月面,即停止渗入,并最终固化。因此,其优点是,密封胶可以稳定地渗入需要密封的间隙,而不进入不要求密封胶渗入的部位。

    用两组分型密封材料,光敏密封材料或热固性密封材料,是不能获得上述所要求的性能的。

    另一方面,腈基丙烯酸酯和湿润固化型尿烷密封材料是不合适的,因为此种材料的分子内有水解丙烯酸键或尿烷键,所以油墨阻力不够大。

    本发明提供一种喷墨头密封胶,它具有高的气体阻挡性,并且是可湿润固化的,可以阻止气体渗入油墨流体通道,从而可以稳定地进行喷墨和减少回收泵的操作。

    本发明提供一种喷墨头,它制止气泡在喷头内形成,能以较少的喷射回收操作进行稳定的打印,并能像常规喷头一样稳定和简单地进行打印。生产喷墨头是通过采用一般用途的具有高气体阻挡性的有机高聚物作为喷墨头的密封胶,并通过硅氧烷改性以使在有机高聚物分子的端部获得湿润固化性能。

    本发明也提供一种采用上述喷墨头的喷墨设备。

    本发明的喷墨头包括用于保持液态油墨的一些零件,这些零件用湿润固化密封胶密封,该密封胶主要由具有烷氧基硅烷部分的有机高聚物构成,其分子用式(1)表示:

    其中X是氢,甲基,乙基,丙基或卤素;R是甲基,乙基或丙基;并且n是1,2或3。

    本发明的喷墨设备包括一个用于喷射油墨的喷墨头;用于将油墨供给到喷墨头的油墨箱,和用于回收喷墨头油墨的喷墨回收装置,其中用于保持液体油墨的多个零件用湿润固化密封胶密封。该密封胶主要由具有烷氧基硅烷部分的有机高聚物构成,其分子用式(1)表示。

    图1是一个喷墨头和油墨箱整体构成的喷墨盒的示意分解图,其中:12为喷墨头,13为喷墨单元,400为孔板,600为油墨供给件,602为密封插头,1000为盒体,1200为油墨供应孔,1401为空气连通孔,1500为油墨接受孔,1600为油墨导管,2000为油墨供给管;

    图2是喷墨盒的喷墨头部分沿着油墨流体通道的截面图,其中808为金属线接合的金属线;

    图3是喷墨记录设备的透视图,该设备使用了具有本发明的喷墨头的喷墨盒;

    图4是喷墨头部分的截面图,用于说明按照本发明的密封部分;

    图5A至5C表示本发明的密封胶对油墨盒的应用。

    本发明的喷墨头采用密封胶,它包括改性的一般用途的有机高聚物,所说的高聚物具有高阻挡性能。有机高聚物被改性,使在分子的端部具有能湿润固化的硅氧烷结构。特别是,本发明中的分子端部结构用分子式(1)表示:

    其中:X是单独的氢,甲基,乙基,丙基或卤素;R是甲基,乙基或丙基;并且n是1,2或3。

    本发明的有机高聚物分子的端部被硅氧烷改性,使有机高聚物具有能湿润固化性能。一般常规的能湿润固化的单组分型液态密封胶,由这样一种物质构成,该物质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稳定的硅烷醇基。所得到的硅烷醇极不稳定,并且在小量的催化剂,例如有机锡化合物的存在下发生聚合而形成凝胶。如果进行改性,使其分子具有烷氧基硅烷部分,那么一般用途的有机高聚物可以做成能湿润固化的。

    最简单的硅氧烷改性是添加硅烷偶合剂,硅烷偶合剂的分子具有烷氧基和能与有机高聚物化合物反应的反应基,该反应基包括,乙烯基,环氧基,氨基,甲基丙烯酰基,丙烯酰基和氢硫基。因此,通过添加硅烷偶合剂可以容易地将有机高聚物改性,使其具有湿润固化的性能。

    硅烷偶合剂可以是任何由分子式为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,环氧基,氨基、亚氨基或氢硫基的有机部分;R1是低级烷基;而X是甲氧基,乙氧基,或氯。特别是硅烷偶合剂包括乙烯基硅烷类,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;环氧基硅烷,例如,3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅烷和2-(3,4-环氧基环己基)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;和氢硫基硅烷,例如,3-氢硫丙基三甲氧基硅烷;和类似物。添加硅烷偶合剂的量优选为占密封胶组合物的总量的大约0.1%至大约5%重量。

    为了获得具有稳定的粘度和稳定的不剥落时间的密封胶,在不会使烷氧基分解的条件下,将烷氧基硅烷引入有机高聚物。结合硅原子的烷氧基是不稳定的,以致在小量水分的存在下易被水解。因此,将烷氧基硅烷引入有机高聚物的方法,在反应条件和它的分子结构的方面受到限制。

    对于硅氧烷改性的另一合适的方法是,引入多价的异氰酸酯,并接着引入烷氧基硅烷基,正如JP-B-46-30711所描述的。异氰酸酯基与羟基的活性氢或氨基高度反应,形成尿烷键或脲键。对于将烷氧基硅烷引入有机高聚物,该性能是有用的。所形成的部分结构用式(2)或(3)表示:

    其中:m是整数,从0至5,而其它代号的含意与分子式(1)相同。

    任何高聚物是有用的,因为它的分子具有羟基或氨基。合适地使用聚合物,多元醇,它们一般作为聚氨基甲酸乙酯树脂的原材料。

    在本发明用作硅氧烷改性的尿烷树脂的多元醇,具有大约2至6个功能团,优选为大约2至4;分子量从大约200至大约200,000,优选从大约300至100,000,更优选从大约300至50,000;酸值从大约0至280,优选从大约0至100,更优选从0至50mgKOH/g。特别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,多羟基烷烃,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与二元酸;聚己酸内酯,聚戊内酯,聚(β-甲基-γ-戊内酯)和类似的反应产物。上述的二元酸包括对苯二酸,间苯二酸,己二酸,王二酸,癸二酸,马来酸,丁二酸,戊二酸,庚二酸,辛二酸和类似的以及它们的混合物。上述的二元醇包括1,2-亚乙基二醇,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′-二羟甲基庚烷,聚氧乙烯二醇,聚氧丙烯二醇,聚亚丁基醚二醇和类似物,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为引发剂而使环氧乙烷化合物聚合而形成的物质,所说的环氧乙烷例如,氧化乙烯,氧化丙烯,氧化丁烯和四氢呋喃,而所说的低分子量多元醇例如,乙二醇,丙二醇,三羟基乙烷,三羟基丙烷和甘油。

    聚酰胺酯多元醇包括那些在上述的聚酯形成反应中添加含氨基的化合物而获得的物质,所说的氨基化合物,例如,亚乙基二酰胺,丙邻二胺和六亚甲基二胺。

    丙烯酰基多元醇包括那些通过使可聚合的单体与丙烯酸、异丁酸或类似物或其酯共聚而获得的物质,所说的可聚合单体具有一个或多个羟基,例如,羟乙基丙烯酸酯,羟丙基丙烯酸酯,羟丁基丙烯酸酯,或相应的异丁烯酸酯。

    聚羟基烷烃包括液态橡胶,它是通过聚合丁二烯或使丁二烯与丙烯酰胺,或类似共聚物而获得。

    聚氨酯多元醇是一个在分子上具有尿烷键的多元醇,并且它是通过聚醚多元醇、聚酯多元醇,或聚醚酯多元醇与上述的有机聚异氰酸酯,在NCO/OH比小于大约1,优选小于大约0.8下反应而获得的,所说的聚醚多元醇或聚醚酯多元醇的分子量为大约200至5000。

    除了上述多元醇外,也可以混合使用具有从62至100的低分子量多元醇,用于调节多元醇组分的平均分子量。低分子量多元醇包括用于产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,和环己烷二甲醇,和多元醇,例如,甘油,三羟基丙烷,和季戊四醇。

    作为聚氨酯原材料的多价异氰酸酯、普通的异氰酸酯适于使用于此。

    有机聚异氰酸酯,正如用在本发明的多价异氰酸酯,它包括脂族的二异氰酸酯,例如,1,3-亚丙基二异氰酸酯,四亚甲基二异氰酸酯,1,6-亚己基二异氰酸酯,1,5-亚戊基二异氰酸酯,1,2-亚丙基二异氰酸酯,1,2-亚丁基二异氰酸酯,2,3-亚丁基二异氰酸酯,1,3-亚丁基二异氰酸酯,2,4,4-或2,2,4-三甲基环己烷二异氰酸酯,和2,6-二异氰酸根合甲基己酸酯;脂环异氰酸酯,例如,1,3-亚戊基二异氰酸酯,1,4-亚己基二异氰酸酯,1,3-亚己基二异氰酸酯,3-异氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯,4,4-亚甲基-双(环己基异氰酸酯),甲基-2,4-亚己基二异氰酸酯,和1,3-双(异氰酸根合甲基)-环己烷;芳香二异氰酸酯,例如,m-亚苯基二异氰酸酯,ρ-亚苯基二异氰酸酯,4,4′-二甲苯异氰酸酯,1,5-萘异氰酸酯,2,4-或2,6-甲苯二异氰酸酯,或它的混合物,4,4′-甲苯胺二异氰酸酯,二茴香胺二异氰酸酯,和4,4′-二苯醚二异氰酸酯;芳香-脂族二异氰酸酯,例如1,3或1,4-亚二甲苯基二异氰酸酯,和它的混合物,ω,ω′-二异氰酸根合-1,4-二乙基苯,和1,3或1,-双(1-氰氧基-1-甲基乙基)苯和它的混合物;有机三异氰酸酯,例如三甲苯-4,4′,4″-三异氰酸酯,1,3,5-三异氰酸根合苯,和2,4,6-三异氰酸根合甲苯;有机四异氰酸酯,例如如,4,4′-二苯基二甲基甲烷-2,2′,5,5′-四异氰酸酯,从上述聚异氰酸酯单体衍生的二聚物,三聚物,缩二脲,和脲基甲酸酯;用上述聚异氰酸酯单体与二氧化碳反应产生的、具有2,4,6-噁二嗪三酮环的聚异氰酸酯;与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′-二羟甲基庚烷,环己烷二甲醇,二乙二醇,三乙二醇,二丙二醇,丙三醇,三羟甲基丙烷,季戊四醇,和山梨醇;与下述物质的加合物,聚酯多元醇,聚醚多元醇,聚醚酯多元醇,聚酰胺酯多元醇,聚己酸内酯多元醇,聚戊内酯多元醇,和丙烯酰基多元醇-多羟基烷烃,其分子量大约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与异氰酸酯基反应的基,例如,甲硅烷基,硅烷醇,氨基和羟基。烷氧基可以是甲氧基,乙氧基,或丙氧基。其中优选甲氧基,因为其易被水解并且其成本低。一至三烷氧基会存在于硅烷分子里。那些具有二至三烷氧基的材料可获得稳定的消粘时间和稳定的固化性能。

    硅烷化合物特别地包括,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。

    近年来,可以合成许多硅烷化合物,在将来将会大批量生产。本发明的特征在于,喷墨头采用硅氧烷改性树脂,它是利用异氰酸酯基与甲硅烷基(H-Si),硅烷醇,氨基或羟基的反应而获得。在氨基或羟基与烷氧基硅烷之间的那部分结构,可以是任意的化学结构。

    可以简单地合成密封材料,例如,通过过量的二异氰酸酯与具有端部羟基的高聚物反应,从而将异氰酸酯基引到聚合物分子的端部,接着上述的甲氧基硅烷与聚合物端部的异氰酸酯基反应而获得。在反应中不生成水,并且通过异氰酸酯与反应系统中的水反应,作为杂质的水被除去。因此,所获得的密封胶具有高度储存性能。

    使具有烷氧基硅烷的有机聚合物改性的另一方法是,有机聚合物的烯丙氧基与含有氢硫基的烷氧基硅烷反应,或是与含有链烯氧基的烷氧基硅烷反应,上述的方法公开在JP-B-58-10418,和JP-B-59-524。在高聚物与烷氧基硅烷之间,改性的聚合物具有醚键的端部结构,由下式(4)表示:

    其中,m是整数,从0-5,而其它代号的含意与式(1)相同。

    在该方法中,具有端部羟基的高聚物首先与烯丙基氯反应,以形成端部的不饱和键,即乙烯基醚键,然后,将烷氧基硅烷,氢硫基烷氧基硅烷,或含有链烯氧基的硅烷加入不饱和键,这是通过利用催化剂,例如,铂,进行常规的双键加成反应完成的。用于该反应的含烷氧基的硅烷包括上述的那些。含氢硫基硅烷典型的是,二甲氧基-3-氢硫基硅烷,和3-氢硫基丙基三甲氧基硅烷。含双键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,有机高聚物,当主链的端部具有羟基,可以实现上述的硅氧烷改性。最合适使用聚醚多元醇。聚醚多元醇具有较高的油墨阻力,和低的粘度,适合用作喷墨头的密封胶。然而,在用作喷墨头的密封胶时,需要考虑较高亲水的聚醚多元醇的吸水性。如果密封胶具有高吸水性,由密封胶吸收的水会降低密封胶与喷墨头构件之间的粘结,将会引起油墨泄漏。在聚醚分子的碳/氧比较高时,聚醚多元醇的吸水性倾向较小。因此,聚醚丙醇和聚醚丁醇其吸水性小于聚醚二元醇,考虑粘度及吸水性,适于选择聚醚多元醇作为原料。

    通过采用聚丁二烯二醇或聚碳酸酯二醇,可以获得足够低的吸水性,从而几乎完全地防止吸水。

    通过将固化催化剂混合入硅氧烷改性尿烷树脂,可以制备用于本发明的硅氧烷改性尿烷密封胶,如果希望进一步改进密封性能,可以加入偶合剂,例如,硅烷偶合剂和钛偶合剂。

    如果需要可以加其它添加剂,例如,抗氧化剂,UV-吸收剂,水解抑制剂,防霉剂,增稠剂,增塑剂,颜料,填料等。此外,为了控制固化反应,可以加入公知的催化剂和公知的添加剂。

    如果采用硅氧烷改性尿烷树脂按上述制备密封胶,则硅烷醇缩合催化剂是不需要的。然而,如果端部可以水解的基是烷氧基,最好使用缩合催化剂,因为没有催化剂,硅氧烷改性尿烷树脂的固化反应过程缓慢。有效的缩合催化剂包括,烷基钛酸盐;有机硅钛酸盐;羧酸金属盐,例如,锡的辛酸盐,二丁基锡二月桂酸盐,二丁基锡马来酸盐,二丁基锡邻苯二甲酸盐和铅辛酸盐;氨基,例如,三乙胺盐,三1,2-乙二胺盐,和二丁胺-2乙酸盐的氨盐;以及其它公知的作为硅烷醇缩合催化剂的酸性和碱性催化剂。这些催化剂可以单独使用,或是它们两个或多个的结合使用。

    在喷墨头和喷墨设备中,要求密封胶涂到极细小的部分。因此,从操作的观点,密封胶的粘度是很重要的。用于喷墨头和喷墨设备的密封胶,其粘度范围优选从2000至50000cp。

    下面将结合实施例详细地描述喷墨头和设有喷墨头的喷墨设备。

    首先,参照图3说明装有喷墨头的喷墨设备。

    图3是一喷墨设备(IJA)实施例的透视图,该设备装有具有本发明喷墨头的喷墨头盒(IJC)。

    在图3中,喷墨盒(IJC)20具有喷嘴,这用于对着打印纸张的表面喷射油墨,所说的纸张被供入压纸板24,作为记录介质。保持住IJC20的托架(HC)16连接于驱动带18的部分,该驱动带传递驱动马达17的驱动力,从而IJC能够沿着打印纸张的全宽度,在两导轴19A和19B上滑动。

    在IJC20的移动范围的末端设置喷墨头回收装置26,例如,设置在与终端位置相对处。马达22的驱动力通过传动机构23,能覆盖IJC20。在完成打印后,为了维护也覆盖IJC。

    在喷墨头回收装置26的侧面,设置由硅氧烷橡胶制做的刮刀30作为擦拭零件。用刮刀保持件30A固定刮刀30,处于悬臂状态,并且通过马达22和传动机构23的作用,刮刀可以与IJC20的喷射面接触。从而,在合适的时候刮刀30可突出于IJC20的移动轨道,即在IJC20的打印操作时或是在喷墨头回收装置26的喷射回收操作后的时候。当IJC20移动,突出的刮刀擦拭IJC的喷射面,以便从喷射面上擦去露水,残渣或灰尘。

    在下面的实施例中,数量“份”是以重量为基准。

    实施例1

    加入100份聚丙二醇(平均分子量:1000,羟基当量:111mgKOH/mg),60份四亚甲基二异氰酸酯,而在180℃下加热混合物4小时,以引起聚丙二醇的羟基与异氰酸酯反应。通过该反应,将异氰酸酯连接到聚丙二醇分子的两端。通过异氰酸酯基与水的反应,过量的异氰酸酯用作除去系统中的水。然后,加入150份γ-氨丙基三甲氧基硅烷,混全物在100℃下反应2小时。从而,通过聚合物端部的异氰酸酯与烷氧基硅烷的氨基反应,形成脲键,使聚合物被硅氧烷性性。此外,加入二丁基锡二月桂酸盐和三乙胺作为固化催化剂,加入量为相应制备密封胶的树脂的0.8%重量。所说树脂的粘度为13000cps,并且消粘时间为30分钟。在喷墨头的装配中采用此种密封胶,并测定其密封性能。

    如图2所示的截面图装配喷墨头。具有加热器和激励器的基片806粘结于铝底板807上,所说的加热器和激励器是常规的硅工艺(点距:360 DPI,48喷嘴)形成于基片806上,所说的铝底板具有冲模粘结的印刷基片809。用注塑法整体地形成用聚砜制造的单独的顶板805,它具有油墨流体通道,液体腔室811,和喷嘴813,并用激发物激光在其上形成排放孔。用固定弹簧(在图上未示出)将顶板805固定于基片806上,以使排放孔相对于加热器的位置为最合适的位置。用热嵌缝胶将油墨供给件802固定于底板807上。

    用分配器将上述的密封胶浇入以上制备的喷墨头中,所说的喷墨头用装配架使其保持30°倾斜角,并保持在40℃。密封状态见图4所示。在顶板805和油墨供给件802之间,和在顶板805和加热器基片806之间,将密封胶801注入上述结合的界面,并固化。密封胶不流入形成在顶板上的喷嘴813,也不流入液体腔室811。然后,用热嵌缝胶将油墨箱803固定于底板807上,并且在此可以注入油墨,以完成喷墨头的装配。

    实施例2

    通过以下步骤合成硅氧烷改性树脂;按实施例1相同的方式,使聚丙二醇与四亚甲基二异氰酸酯反应;然后,加入100份三甲氧基硅烷,在80℃下搅拌2小时。此外,加入基于树脂重量的1%重量的二丁基锡二月桂酸盐,和1%重量的三乙胺,以制备密封胶。所得到的密封胶按实施例1相同的方式用于装配喷墨头。

    实施例3

    用常规的方式使聚丙二醇(平均分子量为1000)与烯丙基氯反应,以合成端部具有烯丙氧基的聚合物。使用铂催化剂使合成的聚合物与二甲氧甲基硅烷反应。该树脂的结构类似于由kanegafuchi化学工业有限公司批量生产的Kaneka MS聚合物。按实施例1相同的方式,将锡催化剂和氨催化剂加入树脂内,以制备湿润固化密封胶。该密封胶按实施例1相同的方式用于装配喷墨头。

    实施例4

    按实施例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与二甲氧基-3-氢硫基硅烷反应,以形成加成物,从而合成硅氧烷改性的聚丙二醇作为密封材料。该密封材料按实施例1相同的方式用于装配喷墨头。

    实施例5

    按实施例1相同的方式,将500份聚丁二烯二醇(平均分子量为2800,羟基当量为42.1mgKOH/g,由通用科学公司生产)与130份1,6-亚己基二异氰酸酯反应,然后,按与实施例1相同的方式,将反应产物与150份γ-氨丙基三甲氧基硅烷反应。此外,加入二丁基锡二月桂酸盐和三乙胺,其分别加入的量为制备密封胶的聚合物重量的1%。该密封材料按实施例1相同的方式用于装配喷墨头。

    对照例

    按实施例1相同的方式装配喷墨头,只是使用硅氧烷树脂作为密封胶。

    以每一实施例和对照例装配二十个喷墨头。这些喷墨头各自装于具有图3所示结构的喷墨设备中,按下述的方法进行气体阻挡性能的试验。

    通过抽吸泵26,经端盖26A的抽吸,使喷墨头受到喷射回收,所说的抽吸泵设置在喷墨设备的终端位置。在抽吸回收后,已确定打印的性能。保持在托架上的喷墨头被搁置,保持在35℃和相对温度为10%条件下。每隔24小时重复地在A4规格的纸张上进行充分的打印,不进行喷射回收。打印试验重复地进行,直到由于形成气泡而使喷射中断,打印的驱动频率为4.0KHz。

    30天或更长的时间不发生喷射中断的喷墨头,被评为“优”。在5天后不发生喷射中断,但在30天前发生中断的喷墨头,被评为“中等”。在5天内发生喷射中断的喷墨头,被评为“劣”。

    结果见表1。

    表1

    实施例1  优

    实施例2  优

    实施例3  优

    实施例4  优

    实施例5  优

    对照例  劣

    表1表明,本发明的喷墨头能够在长期限内进行稳定的油墨喷射,而不受到形成气泡的困扰。它不同于常规的喷墨头。

    此外,利用加压蒸煮器对以实施例1至5制备的密封胶,用CanonBT盒,BC-01油墨进行油墨阻力试验。其结果是,任何的密封胶没有带来洗提物质,也不损坏,而油墨阻力是满意的。

    上述实施例表明密封胶仅仅用于喷墨部分的结构。本发明不受此限制。本发明的密封胶另外用于油墨供给件802与油墨箱803之间的结合部分,如图4所示的,这样更进一步提高设备的可靠性。

    此外,本发明的密封胶不仅用于喷墨头,而且也用于油墨箱和油墨箱盖的结合部分,以及废油墨箱和抽吸泵之间的结合部分。下面说明应用于油墨盒的情况。图5A表示换箱型的油墨箱501,它具有空气连通孔502,和油墨供给孔503。图5B表示用端盖504覆盖和密封胶505密封的情况,即当仍然盛有油墨的油墨箱从喷墨头上拆下时,用密封胶505密封油墨供给孔503和空气连通孔502。图5C表示具有油墨供给孔和空气连通孔的拆下的油墨箱,用密封带506和在周边用密封胶505进行密封。用图5B和图5C所示的此种方式,可以储藏仍然盛有油墨的换箱型油墨箱,而且油墨蒸发较少,不用储箱盒,该盒通常用于防止蒸发、粘度提高、和粘结。

    本发明也包括采用本发明的密封胶的涂层的结构,即具有该密封胶的由低气体阻挡性材料制造的构件部分,例如,油墨供给管。这样的涂层可以涂覆于内表面或外表面。此外,本发明的密封胶不仅可以用于密封,也可以用作喷墨设备的喷墨头或油墨供给件。

    本发明的喷墨头特别有效地用于,利用热能通过喷射墨滴进打印的喷墨头和油墨喷射设备。

    例如,在美国专利US4,723,129和US4,740,796公开了典型的结构和主要的喷墨系统。本发明最好是应用于此种系统,包括即时型(on demand type)和连续型两种。

    简要地说明喷墨系统,驱动信号施加于电热转换器,该热转器置于板上或是置于保持油墨液体的液流通道上,相应于要打印的信息传递,引起温度迅速的升高,使液体超过核沸腾温度或薄膜沸腾温度,从而,产生的热能在产生热的表面引起油墨液体的薄膜沸腾。以此方式,与施加于电热转换器的驱动信号一对一地在液体油墨形成气泡。因此,喷墨系统特别有效地用于即时型打印。通过经过排放孔的气泡的成长或压缩,排放液体,以形成至少一墨滴。最好采用脉冲型的驱动信号,成长和压缩的气泡以特别好的对应产生瞬时地和合适地喷射油墨液体。脉冲型驱动信号是合适的,对此,美国专利US4,463,359和US4,345,262作了描述。在美国专利US4,313,124所描述的条件下,可以更满意地完成打印,该专利涉及上述的热发生表面的温度提高速率问题。

    本发明自然也能用于采用电热转换器作为喷射能发生器的系统。

    喷墨头的结构包括排放孔,流体通道和电热转换器(直线型的流体通道,即矩形流体通道)的组合,所说的热转换器公开在上面引用的专利说明书中,另外设置在弯曲区的具有热作用那部分的结构,见美国专利US4,558,333和US4,459,600所述。

    本发明也有效地用于这样的结构,其中以普通的长缝作为油墨排出孔,用于设置多个电热转换器,正如公开在JP-A-59-123670中,并且该结构,其中用于吸收热能压力波的一些孔与排放孔相对,如公开在JP-A-59-138461中的。

    本发明也有效地用作全线型喷墨头,它延伸过记录设备的记录介质的可记录范围的最大宽度。该全线型喷墨头可以是多个记录喷墨头的组合,正如公开在上述的说明书中,或是可以将多个全线型喷墨头整体地成为一体。

    此外,本发明有效地用于可换薄片(chip)型喷墨头,它电连接于设备主体,和能接受从主体供给的油墨;并有效用于内装喷墨头的油墨喷射盒。

    喷墨设备最好包括辅助装置,用于稳定打印。典型的辅助装置是,电热转换器,或单独的加热元件,预先设置的加热装置和预先设置的喷墨种类提供装置。用于本发明的喷墨设备的打印种类是不限于单色打印,例如黑色印刷。喷墨头可以是整体的,或多个不同颜色喷墨头的组合。

    以上描述的是采用液体油墨,然而,本发明的油墨不限于此。在室温下可以是固体或油脂的。喷墨设备控制油墨的温度,一般从30℃至70℃范围,以保持油墨的粘度适合稳定的喷墨。因此,要求油墨为液体在于提供记录信号。

    使用在室温下是固体的油墨其优点是,可防止通过吸收固液转化潜热的过度温度升高,或是防止当持续在室温下溶剂的蒸发损失。因此,本发明可以使用多种油墨,它被熔化,并相应于记录信号利用热能喷射,即开始固化附着于打印介质上。

    此种油墨在空腔或多孔板的通孔,或相对于电热转换器处,可以保持液体或固体状态,正如在JP-A-54-56847和JP-A-6071260中所描述的。

    喷墨最有效的方法是上述的薄膜沸腾。

    此外,本发明的喷墨头和喷墨设备不仅用于打印机,而且也应用于染色用的染色印刷机,通过喷射油墨于布上,以及应用于钢笔描绘器。

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一种喷墨头,它包括多个用于保持液体油墨的零件,用湿润固化的密封胶封上述多个零件,该密封胶主要由具有烷氧基硅烷部分的有机高聚物构成,其分子用式(1)表示,其中X是氢,甲基,乙基,丙基或卤素;R是甲基,乙基,或丙基,而n是1,2或3。 。

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