JP2004066510A

JP2004066510A - Inkjet printer and its liquid path treating method

Info

Publication number: JP2004066510A
Application number: JP2002225707A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Tamahashi; 玉橋　邦裕; Akiyoshi Ouchi; 大内　明美; Tsutomu Maekawa; 前川　勉; Hidetoshi Fujii; 藤井　秀俊
Original assignee: Hitachi Printing Solutions Inc
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method contributing to enhancement of corrosion resistance at the part of an inkjet head touching the liquid in an inkjet printer capable of ejecting a wide range of liquid including a corrosive liquid. <P>SOLUTION: In the surface treatment method contributing to enhancement of corrosion resistance at the part of an inkjet head touching the liquid in an inkjet printer capable of ejecting a wide range of liquid including a corrosive liquid, a corrosion resistant chromium nitride layer is formed by cementation. This compound layer realizes a highly corrosion resistant inkjet printer in which a pinhole and stripping of a film are eliminated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに関し、更に詳しくはインクジェットインクジェットヘッドの内壁もしくは液体供給排出管内壁等の接液部材の耐食性を向上させて長寿命化を可能とする表面処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは民生用として急速な成長をとげている。このように多くのユーザに受け入れられると、単に鉛筆代わりのプリンタとしてではなく微小液滴吐出器としての潜在能力をひきだすべく種々の可能性を求めて探索が始まる。その用途の１つとして腐食性の強い液体を噴射させたいニーズがでてきた。しかし、従来のインクジェットヘッドでは耐食性に難点があることがわかってきた。
【０００３】
この対策として、腐食性の強い液体でも噴射させ得るように、接液部材をステンレスで構成するインクジェットヘッドが提案されているが、材料が不均一のためアノード部、カソード部が形成されるいわゆる局部電池形成による腐食、または非酸化性雰囲気（ＨＣｌ溶液のように分子に酸素原子を含まない溶液の中に浸された状態）での酸化物を主成分とするステンレス保護膜の還元による分解による腐食が懸念される。
【０００４】
そこで、例えば特開平０８−８０６１０号公報には、インクジェットヘッドの接液部分に耐食性をもたせるために保護膜として有機皮膜をコートする方法が検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においても一定の効果を得ることは可能である。しかし、有機皮膜でインクジェットヘッドの接液部分を被覆する場合、薄膜形成に固有の「ピンホール発生」あるいは「膜剥離」という不安がつきまとい、より一層の信頼性を確保するためには更なる工夫が必要となっている。
【０００６】
そこで、本発明においては、インクジェットインクジェットヘッドの接液部分の耐食性を向上させる内面処理を提供することを課題とする。また、安価で、かつピンホール膜剥離等がなく耐久性の高い内面処理法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、クロームを含有する金属又はステンレス鋼で構成されたインクジェットヘッド及び／または当該インクジェットヘッドへ液体を供給する配管の壁面に窒素とクロームからなるＣｒＮｘ化合物相が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記化合物相のＣｒＮｘの組成のうち、Ｘが０．２から２．０の範囲であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記ＣｒＮｘ化合物層には構成元素が拡散している拡散層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記ＣｒＮｘ化合物層の厚みが０．１μｍ以上であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の発明は、前記ＣｒＮｘ化合物相が、反応ガスとして窒素、アンモニアから選ばれた単一ガスまたは混合ガス及びキャリヤガスとして不活性ガスであるアルゴン、水素から選ばれた単一又は混合ガスからなる雰囲気中で、５００から６５０℃で処理を施されることにより形成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６に記載の発明は、前記インクジェットヘッドは所定の形状に流路形成された複数からなる金属薄板を拡散接合若しくは直接接合により積層した後、前記ＣｒＮｘ化合物層が形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項７に記載の発明は、前記配管を内外層同時に処理することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項８に記載の発明は、インクジェットヘッドを構成する金属薄膜の非処理面に保護膜を形成した後、接液する表面のみにＣｒＮｘ化合物層を形成する工程と、保護膜を剥離する工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
材質にステンレス鋼を用いる場合、耐食性を示す不働態膜はクロームの酸化物から構成されている。この膜は酸化性雰囲気では極めて安定であるが非酸化性雰囲気では必ずしも安定ではなく、しばしば腐食という問題を引き起こす。その対策として酸化物よりより安定なクローム窒化物（以下総称としての場合はＣｒＮと略す）を保護膜として提案した。前記化合物は通常の酸化物（例えばステンレス表面に常温で自然に成長する不働態膜であるクローム酸化物）と異なり常温では成長しない。従って、一般にはＣｒＮ膜形成法としてＣｒを窒素雰囲気中でスパッタして形成するスパッタリング法やメッキ法を用いる。しかしこれらの方法には膜中にピンホール発生又は基板からの膜剥離という欠陥を伴いやすく本発明にかかわる形成法としては信頼性に難がある。これらの欠点を解決する方法として内壁構成元素を、ガスと反応させて耐食性反応物を形成させる方法を提案した。本処理法で従来ある内壁材に新たに異質の材料を付加する必要がないので膜剥離が起こらず更に母材とコート層間に濃度傾斜がつくので急激な機械的特性の変化を防止でき、密着性が向上する。また、ガスで反応させるので緻密な反応物を均一に成長させ得るので、膜成長にまとわりつく成長欠陥（ピンホール）がなくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を用いて説明する。
〔実施例１〕
図１はインク流路を形成したインクジェットヘッド１の概略断面図である。図において、インクは、矢印Ａのように、図示しないインクタンクより共通インク室を経て流路７内に流入される。流路７はインクで満たされており、圧電素子９に電圧を印加して圧電素子を変位させると、圧電素子９と連結されたダイアフラムプレート５が追従して変位し、これによって流路７内のインクが加圧される。加圧されたインクはオリフィス１０から吐出し、図示しない記録用紙上にインク滴が付着して、画像が形成される。
【００１７】
このインクジェットヘッド１は、オリフィスプレート２、インク室プレート３、リストリクタプレート４、ダイアフラムプレート５及びハウジングプレート６が夫々拡散接合により接合され、流路７を形成している。これら各種プレート材料には耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）用いている。また、振動板の流路７と対向する位置には駆動素子として圧電素子１１が装着されている。なお、本例では各プレート同士を拡散接合法によって接合したが、近年、マイクロマシーン分野で開発されている水素結合を利用したり、または表面を清浄化して接合する直接接合法でもその効果は同一である。更に、上述した構成に加え、本発明においては、インクとの接液部分（流路７の内壁面）に窒素とクロームよりなる化合物相、具体的にはＣｒＮ_ｘ化合物層を形成している。
【００１８】
なお、上記例ではステンレス鋼を使用しているが、クロームを含有する金属であれば本発明の効果は期待できる。
【００１９】
以下、本発明の内面処理方法について説明する。
【００２０】
まず、オリフィスプレート２、インク室プレート３、リストリクタプレート４、ダイアフラムプレート５及びハウジングプレート６を夫々拡散接合して流路７を形成し、この流路７内に有機溶剤（アセトン、イソプロピールアルコール等）を流して脱脂する。次に、表面に生成するＣｒＮ_ｘ化合物層の厚みと構造を決定するため、窒素雰囲気中で４５０℃から７００℃で１０〜６００分間処理を施し、インクジェットヘッド１の内壁にクローム窒化物層７を生成させる。最後に、圧電素子８を接着し、インクジェットヘッドを完成させる。
【００２１】
上記方法によって形成されたインクジェットヘッドを断面切断した後、オージェ分析法で窒素の分布状態を測定した。その結果を図２に示す。
【００２２】
図２からわかるように、本処理方法を用いれば、反応生成物は内壁の厚み方向に漸減して存在している。このことは反応生成物と基板との境界がなくなることを意味し、これによって反応性生物と基板とが強固に結びつき膜剥離が生じなくなる利点を有する。
【００２３】
また、図２から処理温度が４５０℃では表面に生成する窒化物の濃度が少なく効果が不充分であることがわかる。一方、処理温度は５００℃以上であれば効果がでるが、７００℃以上ではインクジェットヘッドが処理後、変形するという問題が発生した。これはインクジェットヘッドの材質の熱歪による変形がその理由である。従って、処理温度は６５０℃以下が適切であることがわかった。
【００２４】
なお、Ｘ線回折法でクロム窒化物を分析し、構造がＣｒＮ及びＣｒＮ_２からなる結晶粒が成長することが確認された。また、本発明では反応ガスとして窒素を用いているが、キャリヤガスとしてアルゴンガスを用いたアルゴンガス＋１０％アンモニアガス混合ガス、更には水素ガスを１０％添加した混合ガスを用いても同様な結果が得られた。
【００２５】
続いて、本発明の内面処理方法にて形成されるＣｒＮ_ｘの組成と強酸（１規定硫酸水溶液、２５℃）に浸漬した場合の腐食試験を進めた。結果を図３に示す。腐食速度は無処理のステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）の場合を１として規格化した。図３からわかるように、反応層が形成されると共に耐食性を示し、ｘ＝０．２以上で実用上問題無い程度の耐食性を示す。
【００２６】
なお、上記数値（０．２）が得られる処理条件は多数考えられるが、以後の例では５５０℃、６０ｍｉｎを代表的条件に設定する。
【００２７】
次に、生成するＣｒＮ_ｘの膜厚と室温の強酸（１規定の硫酸水溶液）に浸漬した場合の腐食試験を進めた。結果を図４に示す。腐食速度は無処理のステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）の場合を１として規格化した。図４からわかるように、反応層が厚くなると共に耐食性を示し、０．１μｍ以上で実用上問題無い程度の耐食性を示す。〔実施例２〕
本例では、インク流路を形成するパイプ１０と接続継ぎ手９の内壁及び外壁を処理した。腐食性の強い液体と接する部材には本発明の処理を施すことは信頼性を確保する上から重要である。材料にはステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）を用いた。まず、前記材料を脱脂した後、窒素雰囲気中で５５０℃、６０分間処理を施した。これらのインクジェットヘッドを断面切断した後、オージェ分析法で窒素の分布状態を測定し、結果は先に示した図２の５５０℃、６０分処理した場合と同一であることを確認した。なお、本例では内外壁を処理したが、腐食性液の飛抹が外壁を汚さなければ、内壁のみを処理しても目指す効果は同一である。
〔実施例３〕
本例では実施例２と同様にインク流路を形成する配管（パイプ）１０と接続継ぎ手９の内壁及び外壁を処理したが、予め図１に示したインクジェットヘッドと前記パイプ１０及び接続継ぎ手９を接続した後に、処理工程を進めた。まず前記材料を脱脂した後、窒素雰囲気中で５５０℃、６０分間処理を施した。これらのインクジェットヘッドを断面切断した後、オージェ分析法で窒素の分布状態を測定した。結果は実施例１の５５０℃、６０分処理した場合と同一であった。
〔実施例４〕
本例では不必要な部分への処理を防止するためのマスク材について検討した。具体的には、オリフィスプレート２の表面には通常撥水膜（層）がコートされるため、必ずしも本処理を必要としない。そこで、前記プレートにＣｕメッキを０．５μｍ施した後、前記材料を脱脂し、窒素雰囲気中で５５０℃、６０分間処理を施した。その後、Ｃｕメッキ膜を剥離剤で除去し、表面に反応生成物が成長しているか否かオージェ分光法で分析した。その結果、ＣｒＮは成長しておらず、Ｃｕメッキ膜がマスク材として適合することがわかった。そこで、オリフィスプレート２に撥水膜を通常多用されるデッピング、スピンコート、真空蒸着、気相成長法、無電解めっきを含む電気めっき等の手法によりコートしたインクジェットヘッドに本発明の処理を適用しても問題ないことが確認された。
〔実施例５〕
本例では実施例１〜４で処理したインクジェットヘッドに圧電素子１１を取り付けて、噴射実験を進めた。なお、噴射液体はｐＨが１．５の強酸を主成分とし、粘度、表面張力を噴射可能なレベルまで添加剤にて調整した。噴射液滴を観測したところ、駆動周波数２０ｋＨｚ，駆動電圧１５Ｖで液滴速度１０ｍ／ｓで噴射できた。しかも、液滴の直進性に何ら影響を及ぼさないことが確認された。そこで、連続噴射試験を進めたところ、１０００億回、及び１年間後でも初期性能を満足した。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、数１０μｍの狭い流路内壁に、内壁構成元素をガスと反応させて耐食性反応物を形成させるため、膜剥離が起こらず、更に母材とコート層間に濃度傾斜がつくので急激な機械的特性の変化を防止でき、密着性が向上する。また、ガスで反応させるので緻密な反応物を均一に成長させ得るので、メッキまたは膜成長にまとわりつく成長欠陥（ピンホール）がない高信頼性の耐食性インクジェットヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットヘッドの断面図である
【図２】本処理温度と板厚み方向の反応生成物の濃度分布図である。
【図３】本発明材の組成と耐食性の関係図である。
【図４】本発明材の厚みと耐食性の関係図である。
【符号の説明】
１はインクジェットヘッド、２はオリフィスプレート、３はインク室プレート、４はリストリクタプレート、５はダイアフラムプレート、６はハウジングプレート、７はインク流路、８はＣｒＮ反応生成物層、９は継ぎ手部、１０は配管である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet printer, and more particularly, to a surface treatment for improving the corrosion resistance of a liquid contact member such as an inner wall of an ink jet ink jet head or an inner wall of a liquid supply / discharge pipe, thereby enabling a longer life.
[0002]
[Prior art]
Inkjet printers are growing rapidly for consumer use. Once accepted by such a large number of users, a search begins for various possibilities to exploit the potential of a microdroplet dispenser, not just a printer instead of a pencil. As one of the uses, there is a need to spray a highly corrosive liquid. However, it has been found that the conventional inkjet head has a problem in corrosion resistance.
[0003]
As a countermeasure, an inkjet head in which the liquid contact member is made of stainless steel has been proposed so that even a highly corrosive liquid can be ejected. Corrosion due to battery formation or corrosion due to reduction of stainless protective film mainly composed of oxide in non-oxidizing atmosphere (in a state of being immersed in a solution containing no oxygen atom such as HCl solution). Is concerned.
[0004]
Thus, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-80610 discusses a method of coating an organic film as a protective film in order to impart corrosion resistance to a liquid contact portion of an ink jet head.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
It is possible to obtain a certain effect even in the above-mentioned conventional technology. However, when coating the liquid-contacting part of the inkjet head with an organic film, there is anxiety about "pinhole generation" or "film peeling" inherent in thin film formation, and further measures must be taken to ensure further reliability. Is needed.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an inner surface treatment for improving the corrosion resistance of a liquid contact portion of an inkjet head. It is another object of the present invention to provide an inexpensive and highly durable inner surface treatment method without peeling of a pinhole film.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of the present invention is characterized in that a CrNx compound phase composed of nitrogen and chrome is formed on a wall of an inkjet head made of a metal or stainless steel containing chrome and / or a pipe for supplying a liquid to the inkjet head. It is characterized by being formed.
[0008]
The invention according to claim 2 of the present invention is characterized in that, in the composition of CrNx in the compound phase, X is in the range of 0.2 to 2.0.
[0009]
The invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that a diffusion layer in which constituent elements are diffused is formed in the CrNx compound layer.
[0010]
The invention described in claim 4 of the present invention is characterized in that the thickness of the CrNx compound layer is 0.1 μm or more.
[0011]
In the invention according to claim 5 of the present invention, the CrNx compound phase is selected from a single gas or a mixed gas selected from nitrogen and ammonia as a reaction gas and an inert gas such as argon and hydrogen as a carrier gas. It is formed by performing a treatment at 500 to 650 ° C. in an atmosphere composed of a single gas or a mixed gas.
[0012]
In the invention according to claim 6 of the present invention, the CrNx compound layer is formed after the inkjet head is formed by laminating a plurality of thin metal sheets having a flow path formed in a predetermined shape by diffusion bonding or direct bonding. It is characterized by.
[0013]
The invention according to claim 7 of the present invention is characterized in that the pipe is treated simultaneously with the inner and outer layers.
[0014]
The invention according to claim 8 of the present invention comprises a step of forming a CrNx compound layer only on a surface to be in contact with a liquid after forming a protective film on a non-treated surface of a metal thin film constituting an ink jet head, and removing the protective film. And a step of performing
[0015]
When stainless steel is used as the material, the passive film exhibiting corrosion resistance is made of chromium oxide. This film is extremely stable in an oxidizing atmosphere but not always stable in a non-oxidizing atmosphere, often causing corrosion problems. As a countermeasure, a chromium nitride (hereinafter abbreviated as CrN as a generic term) more stable than an oxide has been proposed as a protective film. The compound does not grow at room temperature unlike ordinary oxides (for example, chromium oxide, which is a passive film that naturally grows on the surface of stainless steel at room temperature). Therefore, generally, a sputtering method or a plating method in which Cr is sputtered in a nitrogen atmosphere to form a CrN film is used. However, these methods are liable to be accompanied by defects such as generation of pinholes in the film or peeling of the film from the substrate, and are not reliable as the formation method according to the present invention. As a method for solving these drawbacks, a method has been proposed in which an inner wall constituent element is reacted with a gas to form a corrosion resistant reactant. With this treatment method, there is no need to add a new foreign material to the existing inner wall material, so film peeling does not occur and the concentration gradient between the base material and the coat layer prevents sudden changes in mechanical properties, and adhesion The performance is improved. In addition, since the reaction is performed with the gas, a dense reactant can be uniformly grown, so that growth defects (pinholes) associated with film growth are eliminated.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an inkjet head 1 in which an ink flow path is formed. In the figure, ink flows from a not-shown ink tank through a common ink chamber into the flow path 7 as indicated by an arrow A. The flow path 7 is filled with ink, and when a voltage is applied to the piezoelectric element 9 to displace the piezoelectric element, the diaphragm plate 5 connected to the piezoelectric element 9 is displaced by following it. Is pressurized. The pressurized ink is ejected from the orifice 10, and an ink droplet adheres to a recording paper (not shown) to form an image.
[0017]
In the ink jet head 1, an orifice plate 2, an ink chamber plate 3, a restrictor plate 4, a diaphragm plate 5, and a housing plate 6 are respectively joined by diffusion joining to form a flow path 7. Stainless steel (SUS316L) having high corrosion resistance is used for these various plate materials. A piezoelectric element 11 is mounted as a driving element at a position facing the flow path 7 of the diaphragm. In this example, the respective plates were joined by the diffusion joining method. However, the effect is the same even by using a hydrogen bond recently developed in the field of micro machines or by a direct joining method in which the surface is cleaned and joined. It is. Furthermore, in addition to the above-described configuration, in the present invention, consisting of nitrogen and chrome compound phase (inner wall surface of the flow path 7) wetted portion of the ink, specifically form a CrN _x compound layer.
[0018]
Although stainless steel is used in the above example, the effect of the present invention can be expected as long as the metal contains chrome.
[0019]
Hereinafter, the inner surface processing method of the present invention will be described.
[0020]
First, the orifice plate 2, the ink chamber plate 3, the restrictor plate 4, the diaphragm plate 5, and the housing plate 6 are respectively diffusion-bonded to form a channel 7, and an organic solvent (acetone, isopropyl alcohol) is formed in the channel 7. Etc.) and degrease. Next, in order to determine the thickness and the structure of the CrN _x compound layer formed on the surface, a treatment is performed at 450 ° C. to 700 ° C. for 10 to 600 minutes in a nitrogen atmosphere, and a chrome nitride layer 7 is formed on the inner wall of the inkjet head 1. Generate. Finally, the piezoelectric element 8 is bonded to complete the ink jet head.
[0021]
After cutting the cross section of the inkjet head formed by the above method, the distribution state of nitrogen was measured by Auger analysis. The result is shown in FIG.
[0022]
As can be seen from FIG. 2, when this treatment method is used, the reaction product is gradually reduced in the thickness direction of the inner wall. This means that there is no boundary between the reaction product and the substrate, which has the advantage that the reactive product and the substrate are firmly connected to each other and that no film peeling occurs.
[0023]
Further, it can be seen from FIG. 2 that when the processing temperature is 450 ° C., the concentration of nitride generated on the surface is small and the effect is insufficient. On the other hand, if the processing temperature is 500 ° C. or higher, the effect can be obtained. However, if the processing temperature is 700 ° C. or higher, there is a problem that the inkjet head is deformed after the processing. This is because the material of the ink jet head is deformed due to thermal strain. Therefore, it was found that the processing temperature was appropriately 650 ° C. or less.
[0024]
Incidentally, to analyze the chromium nitride by X-ray diffractometry, the structure it was confirmed that the growing crystal grains of CrN and CrN _2. Although nitrogen is used as the reaction gas in the present invention, similar results can be obtained by using an argon gas + 10% ammonia gas mixed gas using an argon gas as a carrier gas, and further using a mixed gas added with 10% hydrogen gas. was gotten.
[0025]
Subsequently, the composition and a strong acid (1 N aqueous solution of sulfuric acid, 25 ° C.) of CrN _x formed by the inner surface processing method of the present invention proceeded corrosion test when immersed in. The results are shown in FIG. The corrosion rate was standardized as 1 for the case of untreated stainless steel (SUS316L). As can be seen from FIG. 3, the corrosion resistance is exhibited while the reaction layer is formed. At x = 0.2 or more, the corrosion resistance is at a level that causes no practical problem.
[0026]
Note that there are many possible processing conditions for obtaining the numerical value (0.2), but in the following examples, 550 ° C. and 60 min are set as typical conditions.
[0027]
Next, we proceeded corrosion test when immersed in film thickness and room temperature strong acid resulting CrN _x (1 aqueous 1N sulfuric acid solution). FIG. 4 shows the results. The corrosion rate was standardized as 1 for the case of untreated stainless steel (SUS316L). As can be seen from FIG. 4, the corrosion resistance is shown as the reaction layer becomes thicker. [Example 2]
In this example, the inner wall and the outer wall of the pipe 10 and the connection joint 9 forming the ink flow path were treated. It is important to apply the treatment of the present invention to a member that comes into contact with a highly corrosive liquid from the viewpoint of ensuring reliability. Stainless steel (SUS316L) was used as a material. First, after the material was degreased, it was treated at 550 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere. After these ink jet heads were cut in cross section, the distribution state of nitrogen was measured by Auger analysis, and it was confirmed that the results were the same as those shown in FIG. 2 at 550 ° C. for 60 minutes. In this example, the inner and outer walls are treated, but if the corrosive liquid does not stain the outer wall, the same effect can be achieved by treating only the inner wall.
[Example 3]
In this embodiment, the pipe (pipe) 10 forming the ink flow path and the inner wall and the outer wall of the connection joint 9 are treated in the same manner as in the second embodiment, but the ink jet head shown in FIG. After connection, the processing steps proceeded. First, after the material was degreased, it was treated in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 60 minutes. After cutting these inkjet heads in section, the distribution of nitrogen was measured by Auger analysis. The result was the same as that of the case of the treatment at 550 ° C. for 60 minutes in Example 1.
[Example 4]
In this example, a mask material for preventing unnecessary parts from being processed was examined. Specifically, since the surface of the orifice plate 2 is usually coated with a water-repellent film (layer), this treatment is not necessarily required. Then, after the plate was plated with Cu at 0.5 μm, the material was degreased and treated at 550 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the Cu plating film was removed with a stripping agent, and analyzed by Auger spectroscopy to determine whether reaction products had grown on the surface. As a result, it was found that CrN did not grow and the Cu plating film was suitable as a mask material. Therefore, the process of the present invention is applied to an ink jet head in which a water-repellent film is usually used on the orifice plate 2 by a technique such as dipping, spin coating, vacuum deposition, vapor deposition, or electroplating including electroless plating. It was confirmed that there was no problem.
[Example 5]
In this example, the piezoelectric element 11 was attached to the ink jet heads processed in Examples 1 to 4, and an ejection experiment was performed. The jet liquid was composed mainly of a strong acid having a pH of 1.5, and the viscosity and the surface tension were adjusted with additives to a level at which the liquid could be jetted. Observation of the ejected droplets revealed that the droplets were ejected at a driving frequency of 20 kHz and a driving voltage of 15 V at a droplet speed of 10 m / s. In addition, it was confirmed that the straightness of the droplet was not affected at all. Then, when the continuous injection test was advanced, the initial performance was satisfied even after 100 billion times and even after one year.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, on the inner wall of the narrow flow passage of several tens of μm, the constituent elements of the inner wall react with the gas to form a corrosion-resistant reactant. Abrupt changes in mechanical properties can be prevented, and adhesion is improved. Further, since the reaction is carried out by gas, a dense reactant can be grown uniformly, so that it is possible to provide a highly reliable corrosion-resistant inkjet head having no growth defects (pinholes) associated with plating or film growth.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an ink-jet head. FIG. 2 is a diagram showing a concentration distribution of a reaction product in a main-processing temperature and a plate thickness direction.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the composition of the material of the present invention and corrosion resistance.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of the material of the present invention and corrosion resistance.
[Explanation of symbols]
1 is an inkjet head, 2 is an orifice plate, 3 is an ink chamber plate, 4 is a restrictor plate, 5 is a diaphragm plate, 6 is a housing plate, 7 is an ink flow path, 8 is a CrN reaction product layer, and 9 is a joint. Reference numeral 10 denotes a pipe.

Claims

クロームを含有する金属又はステンレス鋼で構成されたインクジェットヘッド及び／または当該インクジェットヘッドへ液体を供給する配管の壁面に窒素とクロームからなるＣｒＮｘ化合物相が形成されていることを特徴とするインクジェットプリンタ。An ink jet printer, characterized in that a CrNx compound phase composed of nitrogen and chrome is formed on a wall surface of an ink jet head made of a metal or stainless steel containing chrome and / or a pipe for supplying a liquid to the ink jet head.

前記化合物相のＣｒＮｘの組成のうち、Ｘが０．２から２．０の範囲であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。2. The inkjet printer according to claim 1, wherein X in the composition of CrNx in the compound phase is in the range of 0.2 to 2.0.

前記ＣｒＮｘ化合物層には構成元素が拡散している拡散層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。The inkjet printer according to claim 1, wherein a diffusion layer in which constituent elements are diffused is formed in the CrNx compound layer.

前記ＣｒＮｘ化合物層の厚みが０．１μｍ以上であることを特徴とするインクジェットプリンタ。An inkjet printer, wherein the thickness of the CrNx compound layer is 0.1 μm or more.

請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記ＣｒＮｘ化合物相が、反応ガスとして窒素、アンモニアから選ばれた単一ガスまたは混合ガス及びキャリヤガスとして不活性ガスであるアルゴン、水素から選ばれた単一又は混合ガスからなる雰囲気中で、５００から６５０℃で処理を施されることにより形成されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタの液路面処理方法。The inkjet printer according to claim 1,
In an atmosphere in which the CrNx compound phase is composed of a single gas or a mixed gas selected from nitrogen and ammonia as a reaction gas, and a single or mixed gas selected from an inert gas such as argon and hydrogen as a carrier gas, 2. The method for treating a liquid path surface of an ink jet printer according to claim 1, wherein the liquid path surface is formed by performing a treatment at a temperature of from about 650 [deg.] C.

請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記インクジェットヘッドは所定の形状に流路形成された複数からなる金属薄板を拡散接合若しくは直接接合により積層した後、前記ＣｒＮｘ化合物層が形成されることを特徴とするインクジェットプリンタの液路面処理方法。The inkjet printer according to claim 1,
The method for treating a liquid path surface of an ink jet printer according to claim 1, wherein the CrNx compound layer is formed after laminating a plurality of thin metal plates having flow paths formed in a predetermined shape by diffusion bonding or direct bonding.

請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記配管を内外層同時に処理することを特徴とするインクジェットプリンタの液路面処理方法。The inkjet printer according to claim 1,
A method of treating a liquid path surface of an ink jet printer, wherein the pipe is treated simultaneously with inner and outer layers.

請求項６記載のインクジェットプリンタの液路面処理方法において、
インクジェットヘッドを構成する金属薄膜の非処理面に保護膜を形成した後、接液する表面のみにＣｒＮｘ化合物層を形成する工程と、保護膜を剥離する工程とを含むことを特徴とするインクジェットプリンタの液路面処理方法。The method for treating a liquid road surface of an ink jet printer according to claim 6,
An ink jet printer comprising: forming a protective film on a non-processed surface of a metal thin film constituting an ink jet head, forming a CrNx compound layer only on a surface to be in contact with a liquid, and removing the protective film. Liquid surface treatment method.