液體噴射表面的防水塗層及其形成方法
2023-04-24 03:06:11
專利名稱：液體噴射表面的防水塗層及其形成方法
技術領域：
本發明關於液體噴射噴嘴表面上、特別是噴墨印刷機噴嘴板上的防水塗層的組成。
在噴墨頭中採用壓電件，由於它們的能效高，故近來使用得越來越普遍了。這種噴墨頭通常包括一個壓電件、一個具有並儲存從外部供給的墨水的共用的墨水腔，多個連到壓電件上的壓力腔和連到壓力腔上從而使噴嘴連到每個壓力腔上的噴嘴板。通過相應墨水輸送通道連到共用墨水腔中的每個壓力腔接收來自共同墨水腔的墨水、利用壓電件的變形增大內部壓力，從而從噴嘴噴出墨水。
在噴嘴板(壓力腔對面)的表面上，在噴嘴周圍通常形成一層防水塗層。該防水塗層具有下列典型效果首先，防水塗層用來穩定來自噴嘴的噴出的墨水的飛行方向。若沒有防水塗層，從壓力腔噴出的墨水粘到噴嘴板表面上，粘到噴嘴板上的墨又連續地加上下一層墨水，使墨水的方向彎曲，使墨水不能按要求的方向飛行。其次，防水塗層能使刮擦加工順利進行。在印刷操作完成後，通常將噴墨頭進行備用處理，以除去噴嘴上的汙物。在備用處理時，吸泵與噴嘴接觸，吸出其中的汙物，同時也吸出粘到噴嘴板表面上的墨水。因此如橡膠刮板一類的刮擦器刮擦噴嘴表面，這樣，若沒有防水塗層，在備用處理以後附著在噴嘴板上的墨水將不能刮掉而留在噴嘴板表面上。因此以後的墨水飛行方向會彎曲，如果留在其中的墨水的顏色與要噴出的顏色不同，則由於顏色不純或混合而使印刷質量出問題。
鑑於上述情況，有必要在噴墨頭上形成防水塗層。此外，傳統的防水塗層具有作為主要成分的高防水性能的氟化物聚合物。
然而，這種氟化物聚合物是軟的並難於粘到基板上，因此而破裂、不抗摩擦(即低抗刮擦性能)，因此不能保持預計的防水性能。所以需要有一種防水塗層，它採用氟化物聚合物作為主要成分，並能使用10萬次左右。
因此有人建議塗覆氟化物聚合物、按加熱熔化，使它粘到塗敷面上以形成塗層，從而改進它的抗刮擦能力。然而這種方法涉及到一個問題，即使形成塗層了，多次摩擦後很短時間就會磨損，從而降低了防水能力。另一方面，還有人建議在凹口形液體噴射口周圍形成一個構件，避免由於摩擦力擦掉噴嘴周圍的氟化物塗層，然而，這種加工成不平的方法增大了加工時間和成本。
因此，本發明的總的目的在於提供一種新款而有利的防水塗層和除去上述缺點、形成防水塗層的方法。
尤其是，本發明的示例性的目的是提供一種防水塗層，它具有高的耐刮擦器刮擦的性能，並用比以前形成這種防水塗層簡單的方法形成。
為了達到上述目的，按照權利要求1的印刷頭包括具有噴墨噴嘴的噴嘴板，在噴嘴周圍作為基板的噴嘴板上形成的防水塗層，該防水塗層包括剛硬體和電鍍形成的氟化物聚合物。按照權利要求1的印刷頭，氟化物聚合物的防水性能防從噴嘴噴出的墨水類的液體，剛硬體增強了氟化物聚合物的抗刮擦性能。
如從屬於權利要求1的權利要求2中設定的印刷頭包括含扁平形狀剛硬體的防水塗層。按照權利要求2的印刷頭，扁平剛硬體與球形剛硬體相比不易脫落，能長期保持抗刮擦性能。如從屬於權利要求1的權利要求3設定的印刷頭包括一防水塗層，它包括顆粒直徑的主軸為1μm或更小的剛硬體。按照權利要求3的印刷頭，具有大顆粒直徑的剛硬體決不會妨礙順利刮擦噴嘴板。如從屬於權利要求1的權利要求4和5設定的印刷頭，包括具有剛硬體的防水塗層，剛硬體包括氮化硼或碳化硼單晶體。因此，按照權利要求4和5的印刷頭，氮化硼或碳化硼單晶體本身具有扁平形狀而不必進行將剛硬體加工成扁平形狀的優點。如從屬於權利要求1的權利要求6和7包括用電鍍或無電塗敷作為塗層方法的防水塗層。因此權利要求6和7中的印刷頭具有不要求特殊塗層方法的優點。
如權利要求8設定的記錄裝置，包括一個印刷頭和一個驅動印刷頭的驅動裝置，其中印刷頭包括具有噴墨噴嘴的噴嘴板，和形成在作為基板的噴嘴板上噴嘴周圍的防水塗層，該塗層包括剛硬體和由塗敷方法形成的氟化物聚化物。按照權利要求8的記錄裝置，氟化物聚合物的防水性能能防從噴嘴噴出的墨水類的液體，剛硬體增強氟化物聚合物的抗刮擦能力。
如權利要求9設定的形成防水塗層的方法，包括下列步驟在噴嘴板上形成第一抗蝕劑，它僅在噴嘴板的噴嘴周圍是敞開的，藉助於第一抗蝕劑用第一塗敷方法形成第一層塗敷的氟化物聚合物；形成第二抗蝕劑，由第二塗敷加工將剛硬體加到第一層上，清除第一和第二抗蝕劑。按照該權利要求的形成防水塗層的方法，由於防水塗層成形在作為基板的噴嘴板上，可允許剛硬體從防水塗層表面上凸出。從屬於權利要求9的權利要求10中的方法，還包括加熱防水塗層的步驟，該加熱步驟一直加熱到使它的防水性能足以使含10％酒精的墨水的接觸角成為60°或更大。通過熱處理，氟化物聚合物熔化進入添加的剛硬體。
通過下面參照附圖的描述，可進一步清楚本發明的其它目的和特徵。
圖1是說明本發明防水塗層的組成的剖面圖，圖2是一個剖面圖，它說明了圖1所示防水塗層的變化或經過了一定使用時間後的狀態，圖3是圖2的圓圈部分的放大視圖，圖4是一個剖面圖，它說明了具有相對於圖1所示的扁平剛硬體的防水塗層來說，球形剛硬體的防水塗層的組成，圖5是一個剖面圖，它說明了圖4所示的球形剛硬體落下的狀態，圖6是一個流程圖，它說明了形成圖1所示防水塗層的方法的一個例子，圖7是一個流程圖，它說明了形成圖1所示防水塗層的方法的另一個例子，
圖8是一個完整的噴墨頭300的分解透視圖，圖9是噴墨頭300的部分放大的側視圖，圖10是本發明記錄裝置的透視圖。
現參見圖1～3來描述本發明的防水塗層100。圖1是一個剖面圖，它說明了本發明防水塗層100的組成。圖2是防水塗層100a的剖面圖，它示例性地表示變化情況或使用一段時間後的狀態。圖3是圖2圓圈部分的放大圖。在每個圖中，同樣的構件用同樣的參照數字表示，重複的描述將省略。用同樣參照數字加其它字母表示的相同零件表示相互之間的區別，還有用單個參照數字表示。
作為一個例子，厚度為1～2μm的防水塗層100圍繞著噴嘴12成形在噴嘴板10的表面上。圖1是可用於印刷頭300上的噴嘴(孔)12周圍的放大剖視圖，印刷頭以後將進行描述(如壓電型噴墨頭和雙噴射型噴黑頭)。噴嘴板10包括每個均具有直線部分14和傾斜部分16的噴嘴12，噴嘴12不必都包括直線部分14和傾斜部分16，可以僅包括它們中的一個。由直線部分14限定的部分是噴嘴12的開口部分18，在此形成墨水的月牙形20。噴嘴板10連到壓力腔板30上，壓力腔板30具有墨水腔32，這在下面將要描述。
防水塗層100和100a包括一層氟塑料塗層102，氟塑料顆粒104，鎳基板106和扁平剛硬體108。圖1所示的防水塗層100不同於圖2所示的防水塗層，其區別在於在氟塑料塗層102上是否部分凸出扁平的剛硬體108。
防水塗層100和100a作為一個基板特別地成形在噴嘴板10上。因此，本發明不宜採用一種方法，例如逐步在一塊板上形成防水層和噴嘴板10、然後將板取下的方法，因為該方法使剛硬體108不能如圖2所示從氟塑料塗層102凸出。圖2所示的剛硬體108的凸出結構宜用於防止氟塑料塗層102被刮板摩擦擦掉，從而能長期保持其防水性。
對氟塑料塗層102和氟塑料顆粒104而言，四氟乙烯樹脂、四氟乙烯-六氟丙烯共聚樹脂、三氟乙烯氯化物樹脂、氟代亞乙烯基樹脂、氟代乙烯基樹脂、PTFE、FEP、ETFE、PFA、PCTFE和PVDF的單種材料或它們中兩種或多種的混合物均適用。它們平均的顆粒直徑最好小於150μm，特殊範圍是0.05～20μm。除了上述氟塑料顆粒外，在需要的情況下，可以一起製成其它無機和有機的沉積聚合物顆粒。
為改進膠接性能加上了作為一種塗敷層的鎳基板106，除了用鎳以外，還可採用銅、銀、鋅、錫、鈷和鎳的合金、鎳磷合金和鎳硼合金等。可以採用如電解溶液或懸浮PFA的無電解塗敷溶液來形成塗敷層。按照將要沉積的各種金屬電鍍層的電解溶液可從電解鎳溶液中選出，該電解溶液如Watts電解液、富氯化物電解液、氨基磺酸鎳電解液、氟硼酸鎳電解液等；還可從電解鈷溶液中選出，該電解液如硫酸鈷電解液和氯化鈷電解液等；還有如硫酸銅、氟硼酸銅電解液的電解銅溶液；如硫酸鉛、硫酸錫、氟硼酸鉛電解液等的鉛/錫類電解溶液等。最好採用具氨基磺酸離子的氨基磺酸電解液，氨基磺酸離子含量大於0.5mol，最好大於0.8mol，從而使溶液能具有形成較多沉澱和抗攪拌的特性。無電解塗敷溶液可從下列溶液中選出無電解塗敷鎳溶液、無電解塗敷鈷溶液和無電解塗敷銅溶液等，採用如連二磷酸鹽和二甲基氮化硼(dimethyl borazon)等的硼化合物作還原劑。
剛硬體108具有比氟化物聚合物高的硬度和扁平的形狀。它最好能防水、耐擦洗並儘可能光滑。即使剛硬體108防水性能較低，在以後將描述的熱處理中與氟化物聚合物融化在一起，氟化物聚合物覆蓋剛硬體108，從而使它保持防水。加入剛硬體108增進了氟化物聚合物耐擦洗器擦洗的能力。它的扁平形狀有助於增強它在平的塗層中的固定效果。現專門描述增強的固定效果，為說明起見，假設如圖4所示，球形剛性體208(如直徑大於1μm)置於防水塗層200(如約1μm厚)中。如果用擦洗器5擦洗防水塗層200的表面，在防水塗層200中大於一半直徑的球形剛硬體208如圖5所示脫落，從而使防水塗層的耐擦洗性能降低到與沒有剛硬體208的防水塗層那樣的水平。在圖5中，由剛硬體208留下的地方用209表示。
可用作剛硬體108的材料可以是氮化硼、碳化硼、碳化矽、碳化鈦、碳化鎢、氟化石墨、氧化鋁、玻璃和陶瓷等等。氮化硼和碳化硼很適合作為本發明的防水塗層，其中它們呈單晶體，該單晶體在晶體結構上不是球形的(氮化硼是扁平的)。尤其是常用於減小軸承摩擦的氮化硼，宜用於改進無電解塗敷鎳塗層的滑動性能，並能增加氟塑料塗層108的強度。當採用氧化鋁、玻璃、陶瓷時，應將它們加工成扁平形狀。所加入的氮化硼可以是5g/l或10g/l，最好是20g/l。
由於添加的剛硬體108的防水性能低於氟化物聚合物，防水錶面應儘可能寬地用氟化物聚合物覆蓋。因此在塗層已接受添加物後必須用加熱和融化氟化物聚合物的方法來增大液體接觸面的防水部分。
現參見圖6來描述製造帶有圖1和2所示的防水塗層的噴嘴板的方法。圖6是一個流程圖，用以說明圖1所示防水塗層100和圖2所示防水塗層100a的示例性的方法。首先如圖6(A)所示，採用衝壓、腐蝕、放電加工或雷射加工等方法加工出厚度為100μm到300μm的不鏽鋼(SUS316)板的噴嘴板基板10，基板上具有噴嘴12。為說明起見，假定錐形噴嘴由衝壓而成，直線部分14厚40μm，長度為20μm，傾斜部分16的傾角為20°。噴嘴板表面22粗略地研磨以除去加工留下的毛刺，不過毛刺還未完全除去。
下一步如圖6(B)所示，在加工出的噴嘴12中注入抗磨蝕的聚合樹脂作為抗蝕劑。光敏液態抗蝕劑在它以後的清除和可加工性上能作為一種樹脂件，本例採用了固化聚丙烯樹脂的幹膜抗蝕劑(DFR)24，它在加到足夠的溫度時成為粘性液體，很容易注入噴嘴12。另外在清除時，水溶性的DFR可以很容易地用鹼性水溶液來清除。
正如圖6(C)所示，噴嘴板表面22浸在不鏽鋼腐蝕溶液中腐蝕。在噴嘴板表面22上還有加工時或粗製噴嘴12時留下的毛刺，它們可以通過腐蝕很容易地被除去。這就可省掉在加工噴嘴板10時的最終拋光研磨步驟，從而降低了成本。另外，如果採用化學研磨方法可減少加到噴嘴基板10上的機械應力，並可改進加工精度。腐蝕深度是10μm，直線部分14的長度是10μm。
此後，進行水洗、電解脫脂、水洗、酸洗和大電流快速鍍鎳，具有如圖6(D)所示的Ni沉積層的防水塗層100形成在噴嘴板表面22上。該防水塗層100的厚度不超過凸出的DFR24的高度。然後將該噴嘴板10沉浸在鹼性水溶液中，DFR24清除掉，如圖6(E)所示，具有防水塗層100的噴嘴板10就完成了。當採用腐蝕有困難的材料時，如陶瓷、玻璃等作為噴嘴板10時，可採用噴砂的物理手段來代替圖6(C)的研磨。在此情況下，可採用抗噴砂的DFR24，它包括聚氨基甲酸乙酯樹脂而不是丙烯樹脂作為混合物的成分(如由東京Ohka Kogyo有限公司製造的BF系列)。物理研磨方法也可用於金屬製造的噴嘴板的基板10上。
同樣，由鎳沉積層沉積在噴嘴板表面22上的防水塗層100沿著DFR24的凸出部分形成，不能落入噴嘴12，保證了噴嘴12和防水塗層100的尺寸精度。例如在圖1中，防水塗層100成形為使它的直徑φ2與開口18的直徑φ1之差落入直徑φ1的3％的範圍內。3％的差異用以布置防水塗層100的開口和差不多在同一側上的噴嘴板的開口18。這種布置能防止墨滴偏移、穩定平行中的墨的方向並提供高質量的圖像。
下面參見圖7來描述製造具有防水塗層100的另一種方法。圖7所示的方法是圖6(C)和後面示圖所示方法的變形，也就是說圖7(A)接著圖6(B)。正如圖7(A)所示，在噴嘴板表面22上形成一層液體的抗蝕劑或DFR塗層26，它們能被鹼性溶液衝洗和清除，然後用面罩形消除塗層圍繞噴嘴板表面22上的開口18來進行暴露和衝洗。下一步如圖7(B)所示，將噴嘴板基板10在腐蝕溶液中浸蝕，開口塗層26的表面是磨光的。腐蝕深度可通過改變腐蝕條件來調節，通過調節深度，可調節直線部分14的長度和DFR24的凸出量。
正如圖7(C)所示，塗層26被強鹼溶液清除。在此情況下，並未去掉抗鹼的抗蝕劑DFR24，它被保留了下來。此後再進行水洗、酸洗、電解脫脂、水洗和大電流快速鍍鎳。接著如圖7(D)所示，鎳沉積層形成在噴嘴板表面22上，並形成了防水塗層100。塗層厚度調節成不超過DFR24的凸出量。此後正如圖7(E)所示，用溶液衝洗型抗蝕劑清除溶液清除和除去DFR24。
上述製造方法還能如圖6所示一樣提供具有精確尺寸的防水塗層100的噴嘴板10。這種方法、尤其是用DFR24作為抗蝕劑，僅需要一個加熱過程而省掉曝光過程，因此可在噴嘴板基板10的背面採用一個步驟，由此能降低製造成本。
下面將描述製造如圖1所示的防水塗層100或如圖2所示的防水塗層100a的方法。首先為了僅在噴嘴板10的表面上形成防水塗層，其它罩住不粘上塗層，在該步驟中，作為基板的噴嘴板10在形成壓力腔30的一側，在120℃、2.5kgf/cm，0.5m/min的條件下覆蓋一層鹼性衝洗型幹膜(該示例性的實施例採用Tokyo Ohka Kogyo公司製造的α-450)。這使幹膜進入噴嘴12的傾斜部分16和直線部分14。另外，抗蝕劑流出噴嘴的噴墨開口，蓋住1μm寬的噴嘴開口的邊緣周圍部分，然後，該抗蝕劑由雙側曝光而硬化。
另一方面，為了形成帶單晶體氮化硼的防水塗層，製備一種含鍍鎳溶液的氟塑料(由HiKifune有限公司製造)，具有1μm或更小一些的長顆粒尺寸的氮化硼(大於1μm的顆粒破碎到該尺寸)以比率為20g/l加入其中，將防水層塗覆到噴嘴板10上，如上所述罩住噴嘴板10。
將不鏽鋼(SUS430)制的噴嘴板10浸入10％的鹽酸中三分鐘，水洗除去氧化層，快速鍍鎳以改進它的電鍍附著性能。
快速鍍鎳的技術條件如下(1)電鍍液成份氯化鎳(NiCl2.6H2O 220g/l鹽酸(HCl 35％) 45g/l(2)溫度 室溫(3)電極鈦籃(150×30×250mm)電解鎳(φ1B×10mm)(4)電流密度 2A/dm2用這種快速鍍鎳溶液電鍍1分鐘後，將噴嘴基板浸在水洗槽中並立即開始防水塗層的加工。防水塗層的技術條件如下(1)溶液成份氨基磺酸鎳 420～480g/l氯化鎳 40～50g/l硼酸30～40g/lPTFE40～50g/l氮化硼 20g/lPH 4.0～4.4(2)溫度42℃(3)電極鈦籃(150×30×250mm)電解鎳(φ1B×10mm)隔膜(4)電流密度2A/dm2噴嘴基板用這種防水電鍍溶液電鍍3分鐘，水洗後再浸入NaOH(3％重量)溶液中，清除掉抗蝕劑，然後在水洗後乾燥，通過在350°下加熱30分鐘使PTFE進入塗層。該電鍍塗層如所附照片所示具有擴散開的氮化硼顆粒，因此可防止氮化硼顆粒的凸起部分即使用磨擦件磨擦和用刮擦器(橡膠片)刮擦，最外的氟塗層也不會被擦掉，從而能保持它的防水效果。
現參見圖8和9來描述本發明的噴墨頭300。圖8是完整的噴墨頭300的分解視圖，圖9是噴墨頭300的部分放大的側視圖。正如圖8所示，本發明的噴墨頭300包括壓力腔板310，壓電件320，噴嘴板330，樹脂膜340和保護層350。噴嘴板330相當於圖1所示的噴嘴板10，壓力腔板310相當於圖1的壓力腔板30。壓力腔板310、樹脂膜340和保護層350在噴嘴板330的連接面330a連接的一個表面、即噴嘴連接面360上相互對齊。換言之，壓力腔板310的前面310a、樹脂膜340的前面340a和保護層350的前面350a形成平坦的噴嘴連接面360。
壓力腔板310具有符合需要數量的(為說明目的圖8中有4個)壓力腔312、墨水吸入通道314和共用的墨水腔316；墨水腔316呈大致為長方形的平行六面體的玻璃板製成。每個壓力腔312接收和容納墨水，在其內部壓力增大時，墨水從連到開口312a上的噴嘴332上噴出。內部壓力按位於壓力腔312正下方的壓電塊321的變形而變化，這將在下面描述。壓力腔312做成由壓力腔板310上的凹槽和彈性變形的樹脂膜340形成大約為長方形平行六面體空間。共用的墨水腔316通過相應的墨水引入通道314將墨水供到每個壓力腔312。公用墨水腔316的底部由樹脂膜限定，從而吸收內部壓力的突變，墨水腔316在壓力腔板310的側面310b上連到墨水輸送裝置(未示出)上。在壓力腔312受壓、接受壓力並噴墨後回到初始狀態時共用的墨水腔316將需要數量的墨水通過墨水腔引入通道314供到壓力腔312。
樹脂膜340構成每個壓力腔、共用的墨水腔316和每個墨水引入通道314的一個表面，它用作傳輸下面將描述的壓電塊321的對相應壓力腔312的變形，並能防止壓力腔312中的墨水透入壓電件320的槽323中。樹脂膜340可以做成約16μm厚的Gpa膠的量級。形成壓力腔312一個面的構件的樹脂膜340可用彈性金屬薄片代替。
壓電件320具有帶多個(圖1中為4個，用作說明目的)壓電塊321的層狀結構，壓電塊321由從前面320a延伸到後面320b的平行的槽323分開。在壓電塊321的各層之間裝有內電極322和324，內電極322連到外電極326上，內電極324連到外電極328上。圖8僅示出一個說明用的外電極328。正如圖9所示，作用區325是內電極322和324在方向A上相互重迭的區域，每個壓電塊321在作用區325變形。每個作用區325的長度可按加到壓力腔312上的壓力進行調節。由於作用區325離噴嘴連接面360有一預定距離，即使壓電塊321變形，該變形不會影響壓電件320和保護層350之間在噴嘴連接面360上的膠接。
外電極326是蒸發到壓電件320前面320a的整個面上的電極層，外電極對壓電塊321而言是共用的。外電極326是接地的。相反地提供在壓電件320後表面320b上的外電極328不是蒸發在後表面320b整個面上的電極層，它為每個相應的壓電塊321的一部分上單獨提供。外電極328在不通電時無電位，但可將正電壓加到內電極324上。
由於採用這樣的結構，每個壓電件320的壓電塊321在沒有電壓加到外電極328上時不發生變形，這是因為內電極322和324的電位為零。另一方面，當電壓加到外電極328上時，每個壓電塊321可獨立於其它壓電塊321在圖8所示的方向A(縱向)變形。換言之，方向A是壓電塊321的極化方向。當停止給外電極328供電時、亦即壓電件320放電時，相應的壓電塊321返回到初始狀態。
本實施例的壓電件由多塊未經處理的板327製成，每塊未經處理的板327與攪拌成膏狀的陶瓷粉之類的溶劑混合，然後由刮片成形為厚度約50μm的薄膜。
在這些未經處理的板中，在三塊板的每一塊的一個表面上印上內電極322的圖形，內電極324的圖形印在另三塊板的每一塊的一個表面上，在其餘的板上則沒有內電極。每個內電極322和324均由銀和鈀的合金粉與溶劑混合成膏狀從而做成它的圖形而印上的。
然後將三塊包括內電極322的板和三塊包括內電極324的板交替地堆放在一起，形成六塊板堆在一起，從而形成如圖9所示的壓電件320的層狀結構。不含有內電極322和324的未處理的板堆放在壓電件320的下部(圖9)形成底部。燒結這些層狀板，然後用金剛石切刀從前面320a到後面320b部分切割出至少6塊板，從而形成由槽323分割的多塊壓電塊321。最後在前面320a和後面320b上用真空蒸發法成形外電極326和328。可在燒結前形成槽323。將完成的壓電件320送去進行特性試驗，在外電極326和328上加上電壓，去掉不正常的製品。
圖8所示的噴墨頭300還包括保護層350，它具有一些有益的效果，這將在下面敘述，是否提供保護層，這是一種選擇。
保護層350是一種熱固性的環氧膠構件，形狀為長方形平行六面體，厚度約為50μm，它通過表面350b連到壓電件320(外電極326)的前面320a上。然而保護層的材料不僅限於上述材料。例如環氧填料構件、丙烯酸樹脂、聚乙烯樹脂或類似物均可用作保護層350。在實際的噴墨頭300中的保護層350不具有嚴格意義上的長方形平行六面體的形狀，保護層350和壓電件320之間的界面不清楚、或不象圖8和9所示的外電極326和表面350b那樣簡單。保護層350在熱固化之前部分通過槽323凸入壓電件320內。因此，保護層350最好由絕緣體製成，從而可防止內電極322和324短路。本實施例的保護層350在整個前表面320a上加到壓電件320(外電極326)上，如果需要也可僅部分加上保護層。
保護層350使壓電件320離開噴嘴連接面360約50μm。如果墨水從壓力腔12漏出進入壓電件320，墨水主要沿噴嘴連接面360滲入壓電件320。然而保護層隔離了噴嘴連接面360和按通常方式放置在噴嘴連接面360上的壓電件，因此防止墨水滲入壓電件320使內電極322和324短路。
另外，保護層350遮住了槽323。如果有墨水漏出並滲入壓電件320，墨水主要從壓力腔312的開口312a滲出、沿著噴嘴連接面360穿過槽323進入壓電件320。然而保護層350遮住槽323使它與噴嘴連接面360隔開，因此能防止墨水從壓電件320前面320a的附近的某處滲入槽323而引起的內電極322和324短路。
此外，保護層350還具有在製造噴墨頭的各個步驟中為形成噴嘴連接面320a而進行拋光時，防止該拋光損壞壓電件320的作用，因此該拋光過程決不會使壓電件320引起剝落、裂開或破碎，外電極決不會被切掉。另外由玻璃製成的壓力腔板310相當強的，因此可採用較高的拋光速度，使拋光時間與傳統的製造方法相比縮短到它的五分之一。
噴嘴板330可採用不鏽鋼類金屬製造。每個噴嘴332可成形為參照圖6所描述的形狀，用一個衝頭衝孔，最好衝成從前表面330b到後表面330a擴展的錐形孔(或如圖所示的傾斜部分)。將壓力腔板310和噴嘴板330不做成整體而是將噴嘴板330膠接到壓力腔板310上的一個理由是為了得到這樣的錐形噴嘴332。在本實施例中，噴嘴332在背面330a上的直徑約80μm，在前表面330b的直徑約25～35μm。本發明還能用於這樣的噴墨頭上，它的噴嘴不象噴墨頭300那樣，是成形在圖8所示的壓力腔板310的上方。
在噴嘴板330的面(前面)330b上，至少在噴嘴332的周圍具有防水塗層100。當然可以在整個前面330b上塗上防水塗層100。防水塗層用以穩定刮擦操作，這一點下面將描述，從而提供高質量的圖像。應該看到，防水塗層的位置將隨著噴墨頭的噴嘴形成的位置的不同而不同，例如噴嘴成形在圖8所示壓力腔310上方的情況。
在噴墨頭300中，每個外電極328單獨地將一個電壓加到壓電塊321的內電極324上，每個壓電塊321在圖8的A向上變形，使樹脂膜340在A向上彎曲、壓迫相應的壓力腔312。該壓迫使墨水通過相應的噴嘴332從壓力腔321噴出。當外電極328停止供電時，樹脂膜340和壓電塊321由於放電而回到原來的狀態。此時壓力腔312的內壓降低，墨水從共用的墨水腔316通過墨水吸入通道314供到壓力腔312。
雖然本實施例中採用了縱向變形的壓電件320，在其它實施例中也可採用橫向變形的壓電件。另外，本發明不僅限於採用壓電件的壓致型噴墨頭，還能用到氣囊型噴墨頭上。
下面參見圖10來描述具有本發明噴墨頭300的噴墨印刷機400。在每個附圖中，同樣的數字代表相同的零件，將省略重複的描述。圖10概略示出彩色噴墨印刷機(記錄裝置)400的實施例，本發明的噴墨頭300裝在其上。在記錄裝置400的罩410中，裝有一個可轉動的壓印滾筒412。
在記錄操作時，由驅動電機414驅動壓印滾筒412使之及時轉動，將記錄紙P在預定的輸送軌跡上以箭頭W的方向送出。在記錄裝置的罩410中，導向杆416裝成平行於上述壓印滾筒412並位於其上方。
支架418裝在環形驅動帶420上，它由驅動電機422驅動沿滾筒412往復掃描。
支架418與黑色記錄頭424和彩色記錄頭426裝在一起。彩色記錄頭426可包括三部分。黑色記錄頭424可拆卸地與黑色墨水盒428裝在一起，彩色記錄頭426也是可拆卸地與彩色墨水盒430、432和434裝在一起。本發明的噴墨頭300就用在這種記錄頭424和426中。
不用說，黑色墨水盒428接納黑色墨水，彩色墨水盒430、432和434分別接納黃、藍綠色和深紅色墨水。
當支架418沿著滾筒412往返移動時，黑色記錄頭424和彩色記錄頭426按照從文件處理器和個人電腦等接收的圖像數據來驅動，預定的字母、圖像等記錄在記錄紙P上。當暫不進行記錄操作時，支架418返回到它的原位，該原位上裝有噴嘴維護機構(或備份裝置)436。
噴嘴維護機構436上裝有可移動的吸蓋(未示出)和與吸蓋相連的抽吸泵(未示出)。當記錄頭224和226置於其原位時，吸蓋吸住每個記錄頭的噴嘴板以抽吸該噴嘴板。該機構能防止噴嘴被堵住。此後用刮擦器(未示出)刮擦噴嘴板330b。在此情況下，防水塗層100使噴嘴板表面330b上的墨水全被刮掉，而防水塗層100中的剛硬體108能防止防水塗層受到破壞。
雖然上面已描述了本發明的優選實施例，應該看到，在不超出本發明的精神和範圍的情況下可作出各種修改和變化。
按照權利要求1中設定的防水塗層，它的氟聚合物的防水性能提供高質量的圖像，它的剛硬體增強了氟聚合物的抗刮擦能力，從而保證能連續提供高質量的圖像。按照權利要求2中設定的防水塗層，它的扁平的剛硬體與球形剛硬體相比不大會受摩擦而損壞、並且不易脫落，因此扁平剛硬體能保持其長期的抗磨性。按照權利要求3設定的防水塗層，它的具有大顆粒直徑的扁平體決不會使噴嘴板表面不能順利擦洗。按照權利要求4和5中設定的防水塗層，可用於權利要求1的扁平剛硬體是容易得到的。不必採用任何特殊的電鍍工藝就可形成權利要求6和7中設定的防水塗層。權利要求8中設定的記錄裝置包括如權利要求1～7的防水塗層，並且有如這些權利要求相同的效果。
權利要求9中設定的形成防水塗層的方法使剛硬體能從防水塗層表面凸出，因此有利地增強了防水塗層的抗擦洗性能。按照權利要求10中設定的形成防水塗層的方法，通過熱處理，熔化氟化物聚合物，加入附加的剛硬體，因此即使在內部防水剛硬體較少的表面上，也可具有足夠的防水性能。
權利要求
1.一種印刷頭，包括一個具有噴墨噴嘴的噴嘴板，一層防水塗層成形在上述噴嘴板上作為上述噴嘴周圍的基板，上述塗層包括剛硬體和由塗敷方法形成的氟化物聚合物。
2.按照權利要求1的印刷頭，其中上述剛硬體具有扁平的形狀。
3.按照權利要求1的印刷頭，其中上述剛硬體顆粒直徑的主軸不超過1μm。
4.按照權利要求1的印刷頭，其中上述剛硬體包括氮化硼單晶體。
5.按照權利要求1的印刷頭，其中上述剛硬體包括碳化硼單晶體。
6.按照權利要求1的印刷頭，其中電鍍方法可用作上述塗敷方法。
7.按照權利要求1的印刷頭，其中無電塗敷方法可用作上述塗敷方法。
8.一種記錄裝置，包括一個印刷頭；和一個驅動上述印刷頭的驅動裝置，其中上述印刷頭包括一個具有噴墨噴嘴的噴嘴板，和一層防水塗層成形在上述噴嘴板上作為上述噴嘴周圍的基板，上述塗層包括剛硬體和由塗敷方法形成的氟化物聚合物。
9.一種形成防水塗層的方法，包括以下步驟在噴嘴板上形成一層抗蝕劑，同時該抗蝕劑從噴嘴向外部分凸出；藉助於該抗蝕劑進行電解沉積；進行防水塗層，該防水塗層包括電鍍塗層、剛硬體和藉助於抗蝕劑的氟化物聚合物；和除去上述抗蝕劑。
10.按照權利要求9的形成防水塗層的方法，還包括加熱上述防水塗層，一直到使它的防水性能能足以使含10％的酒精的墨水的接觸角成為60°或更大一些。
全文摘要
本發明提供一種具有高抗刮擦器刮擦的防水塗層,該塗層能由比以前形成防水塗層方法簡單的方法形成。為達此目的,該防水塗層包括扁平剛硬體和電鍍加工的氟化物聚合物,它成形在噴嘴周圍,並在作為基板的具有噴嘴的噴嘴板上。
文檔編號B41J2/16GK1267599SQ00103688
公開日2000年9月27日 申請日期2000年3月2日 優先權日1999年3月17日
發明者小池修司, 赤星知幸, 佐佐木正幸 申請人:富士通株式會社