JP2016141002A - Ink jet head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェットヘッドに関する。 The present invention relates to an inkjet head.
従来、チャネル内のインクを吐出させることによって各種画像の記録を行うインクジェット記録装置のインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドとして、親水化された部分を有するものが知られている。 Conventionally, an inkjet head of an inkjet recording apparatus that records various images by ejecting ink in a channel is known. An inkjet head having a hydrophilic portion is known.
例えば、2種のインクを交換して吐出可能な吐出部を備えたインクジェットヘッドにおいて、吐出する各インク又は2種の混合インクに対する適正に応じて、吐出口形成面を撥水面とするか非撥水面するかを選択するインクジェット記録装置が知られている(特許文献1参照)。 For example, in an ink jet head having an ejection part that can eject by exchanging two types of ink, the ejection port forming surface is made to be a water repellent surface or non-repellent depending on the appropriateness for each ink to be ejected or two types of mixed ink. An ink jet recording apparatus that selects whether to surface is known (see Patent Document 1).
また、ノズルプレート(ノズル基板)のインク吐出面表面が撥インク処理されたインク射出ノズルの吐出口周縁を親水化処理したインクジェットヘッドが知られている(特許文献2参照)。このインクジェットヘッドにより、クリーニングに起因する傷によるインク吐出方向の曲りを抑制している。 There is also known an ink jet head in which the periphery of the ejection port of an ink ejection nozzle in which the surface of the ink ejection surface of a nozzle plate (nozzle substrate) has been subjected to ink repellent treatment has been hydrophilized (see Patent Document 2). This ink jet head suppresses bending in the ink ejection direction due to scratches caused by cleaning.
また、ノズルプレート(ノズル基板)のノズル吐出面のみにエネルギーを付与し撥水膜を選択的に形成し、撥水膜形成工程後の第2のエネルギーを付与しながら、ノズル吐出面以外(ノズル内壁面)に親水膜を形成する親水膜形成工程を含むノズルプレートの製造方法が知られている(特許文献3参照)。 Also, energy is applied only to the nozzle discharge surface of the nozzle plate (nozzle substrate) to selectively form a water repellent film, and the second energy after the water repellent film forming step is applied while other than the nozzle discharge surface (nozzle A manufacturing method of a nozzle plate including a hydrophilic film forming step of forming a hydrophilic film on an inner wall surface is known (see Patent Document 3).
しかしながら、例えばノズル基板に形成されるノズルを保護するため、ノズル基板の周囲を取り囲むように天板を設ける場合、特許文献1〜3に記載のノズル基板を用いて製造したインクジェットヘッドは、インクをノズルから連続吐出する際に特に高い周波数でインクを連続吐出すると、発生するミストの量は吐出周波数に応じて増えるため、ノズル吐出面に加えて天板にもミストが付着することにより吐出特性が不安定化することがわかった。発明者が鋭意検討した結果、天板に付着するミストが大きく成長して形成された大きな液だまりがノズル基板のうち、インクが吐出される側の面(インク吐出面)に流れ込むと、インク吐出面からノズル穴に戻るインク量も不安定となり、ノズル吐出面の状態を変化させて著しい吐出不安定化を招くことがわかった。
However, for example, when a top plate is provided so as to surround the nozzle substrate in order to protect the nozzles formed on the nozzle substrate, the ink jet head manufactured using the nozzle substrate described in
本発明の課題は、インクの連続吐出中も安定化した吐出特性を得ることである。 An object of the present invention is to obtain stable ejection characteristics even during continuous ejection of ink.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明のインクジェットヘッドは、
インクを吐出するノズルを有するノズル基板と、
前記ノズル基板を取り囲む天板と、を備え、
前記ノズル基板のうち、前記ノズルからインクが吐出される側の面の全面と、
前記天板のうち、前記ノズルからインクが吐出される側の面の少なくとも一部と、が親インク処理されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an ink jet head according to
A nozzle substrate having nozzles for ejecting ink;
A top plate surrounding the nozzle substrate,
Of the nozzle substrate, the entire surface on the side where ink is ejected from the nozzle,
Of the top plate, at least a part of a surface on the side where ink is ejected from the nozzles is subjected to a parent ink treatment.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記天板は、リセス構造部を有し、
前記ノズル基板は、前記天板の最前面よりも低い位置に配置されていることを特徴とする。
The invention according to
The top plate has a recess structure,
The nozzle substrate is arranged at a position lower than the forefront surface of the top plate.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記リセス構造部は、最前面の外周から前記ノズル基板を中に位置する開口部の側壁にかけてなだらかに連続するテーパー部であることを特徴とする。
The invention according to
The recess structure portion may be a tapered portion that is gently continuous from the outer periphery of the forefront surface to the side wall of the opening portion in which the nozzle substrate is located.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記親インク処理は、真空プラズマ処理であることを特徴とする。
The invention according to
The parent ink process is a vacuum plasma process.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記真空プラズマ処理は、ドライエッチングであることを特徴とする。
The invention according to
The vacuum plasma treatment is dry etching.
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記天板の一部は、
前記天板の前記ノズルからインクを吐出させる方向側に位置する面のうち、前記ノズル基板に隣接する領域であることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the inkjet head according to any one of
A part of the top plate is
It is an area adjacent to the nozzle substrate in a surface located on the side of the top plate in the direction of ejecting ink from the nozzles.
請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記天板は、インクの後退接触角が最前面の外周から前記ノズル基板を中に位置する開口部の側壁にかけて変化していることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the inkjet head according to any one of
The top plate is characterized in that the receding contact angle of the ink changes from the outer periphery of the forefront surface to the side wall of the opening portion in which the nozzle substrate is located.
請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記インクジェットヘッドは、吐出するインクが粒子を含むインクであることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the inkjet head according to any one of
The inkjet head is characterized in that the ink to be ejected is an ink containing particles.
本発明によれば、連続吐出中も安定化した吐出特性を得ることができる。 According to the present invention, stable ejection characteristics can be obtained even during continuous ejection.
添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。 Embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the illustrated example. In addition, in the following description, what has the same function and structure attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
図1〜図3を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。先ず、図1を参照して、本実施の形態のインクジェット記録装置1000の概略構成について説明する。図1は、インクジェット記録装置1000を示す概略構成図である。なお、インクジェット記録装置について一例として、以下においてラインヘッドを用いる例を説明しているがこれに限定されない。例えば、記録媒体の搬送方向に対して直交する方向にインクジェットヘッドを走査することによって画像を形成するスキャン方式のインクジェット記録装置に適用することも可能である。また、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色を設ける例を記載したが、これに限定されず単色でも適用することができる。例えばK(ブラック)のみを使用する構成であってもよい。
The apparatus configuration of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, a schematic configuration of the ink
インクジェット記録装置1000は、搬送部200と、画像形成部300と、インク供給部400と、制御部500と、を備えている。インクジェット記録装置1000では、制御部500の制御に基づいて、搬送部200により搬送される記録媒体Pに対して、インク供給部400から供給されたインクにより画像形成部300で画像を形成する。
The ink
搬送部200は、画像形成が行われる記録媒体Pを保持し、画像形成部300に供給する。搬送部200は、巻き出しロール210、ローラー220,230及び巻き取りロール240等を有する。ロール状に巻かれた長尺状の記録媒体Pは、巻き出しロール210から繰り出され、ローラー220,230に支持されながら搬送され、巻き取りロール240に巻き取られる。
The
画像形成部300は、記録媒体P上にインクを吐出して画像を形成する。画像形成部300は、複数のラインヘッド310、複数のラインヘッド310を保持するキャリッジ330等を有している。また、インクとしてエネルギー線で硬化するインクを使用する場合、さらに照射部320を備えることが好ましい。
The
ラインヘッド310は、搬送部200に搬送される記録媒体Pに対してインクを吐出し、画像を形成する。ラインヘッド310は、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色について個別に設けられている。図1では、搬送部200による記録媒体Pの搬送方向に対して上流からY、M、C、Kの各色に対応したラインヘッド310が順番に設けられている。
The
本実施の形態のラインヘッド310は、キャリッジ330に、記録媒体Pの搬送方向に略垂直な方向(幅方向)について記録媒体Pの全体をカバーする長さ(幅)で設けられている。すなわち、インクジェット記録装置1000は、ワンパス方式のラインヘッド型インクジェット記録装置である。ラインヘッド310は、複数のインクジェットヘッド100(図2参照)が配列されて構成されている。また、図示の通り、キャリッジ330にはキャリッジヒーター330aを設け、インクを加熱するようにしても良い。
The
照射部320は、インクジェット記録装置1000で用いられるインクが記録媒体P上に吐出された後に当該インクを硬化させるためのエネルギー線を照射する。照射部320は、例えば、低圧水銀ランプ等の蛍光管を有し、当該蛍光管を発光させて紫外線等のエネルギー線を照射する。照射部320は、ラインヘッド310よりも記録媒体Pの搬送方向下流側に設けられている。照射部320は、画像形成後の記録媒体Pに対してエネルギー線を照射することで、記録媒体P上に吐出されたインクを硬化させる。
The
紫外線を発する蛍光管としては、低圧水銀ランプの他、数百Pa〜1MPa程度の動作圧力を有する水銀ランプ、殺菌灯として利用可能な光源、冷陰極管、紫外線レーザー光源、メタルハライドランプ、発光ダイオード等が挙げられる。これらの中で、紫外線をより高照度で照射可能であって消費電力の少ない光源(例えば、発光ダイオード等)がより望ましい。また、エネルギー線は紫外線に限らず、インクの性質に応じてインクを硬化させる性質を有するエネルギー線であれば良く、光源もエネルギー線の波長などに応じて置換される。 As a fluorescent tube emitting ultraviolet rays, in addition to a low-pressure mercury lamp, a mercury lamp having an operating pressure of about several hundred Pa to 1 MPa, a light source usable as a germicidal lamp, a cold cathode tube, an ultraviolet laser light source, a metal halide lamp, a light emitting diode, etc. Is mentioned. Among these, a light source (for example, a light emitting diode) that can irradiate ultraviolet rays with higher illuminance and consumes less power is more desirable. The energy rays are not limited to ultraviolet rays, but may be any energy rays having a property of curing the ink according to the properties of the ink, and the light source is replaced according to the wavelength of the energy rays.
インク供給部400は、インクタンク410、ポンプ420、インクチューブ430、サブタンク440、インクチューブ450、ヒーター460等を有している。インク供給部400は、インクを貯留して、当該インクを画像形成部300のラインヘッド310に供給し、各色のインクをラインヘッド310の各ノズルから吐出可能とする。インクタンク410内のインクは、ポンプ420により、インクチューブ430を介してインクジェットヘッド100のインクの背圧を調整するサブタンク440に送られる。サブタンク440には、フロートセンサー440aが設けられ、フロートセンサー440aによる液面位置の検出データに基づいて制御部500がポンプ420を動作させることにより所定量のインクが貯留されるようになっている。サブタンク440内のインクは、インクチューブ450を介してインクジェットヘッド100に供給される。なお、本例では、インクタンク410、ポンプ420、インクチューブ430、サブタンク440、インクチューブ450、ヒーター460を備える構成を例示したが、これに限定されず、インクジェットヘッド100にインクが供給される構成であれば種々の構成を適用することができる。
The
また、図1に示す例では、ヒーター460は、インク供給部400の全てを覆うように設けられているが、インク供給部400を構成する部材のうちいずれかに個別に設けられているものとしても良い。これにより、インク供給部400内のインクが加熱及び保温されて、インクの温度が所定温度以上に保たれるように構成されている。ヒーター460としては、例えば、電熱線や伝熱部材によって構成され、インク供給部400を構成する各部材を覆ったり、インク供給部400を構成する部材の外面に貼り付けられたりして設けられている。
In the example shown in FIG. 1, the
本実施形態のインクジェット記録装置1000に用いられるインクは、特に限られないが、例えば、後述する実施例1〜7の評価のように、粒子を含みミストが舞いやすいインクを用いる場合に効果が高い。
The ink used in the ink
制御部500は、インクジェット記録装置1000の各部の動作を制御し、全体の動作を統括する。制御部500は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備える。制御部500では、ROMに記憶されているシステムプログラム等の各種処理プログラムが読み出されてRAMに展開され、RAMに展開されたプログラムがCPUによって実行されることにより、例えば、画像形成処理や上記したインク供給処理等の種々の制御処理が実行される。
The
図2は、インクジェットヘッド100の概略斜視図である。インクジェットヘッド100は、アクチュエーター1と、筐体2と、天板3と、接着剤層4、5と、を備える。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the
アクチュエーター1の前面(インクの吐出側面(前面1a))には、インクを吐出するための多数のノズル11aを配列したノズル基板11が接着されている。
A
ノズル基板11としては、PET等のポリアルキレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、酢酸セルロース等のプラスチックス、シリコン、及び金属としてはSUSやNiを用いることができる。なお、ノズル基板にはインクを吐出する際に発生するミストが付着するため、ステンレス板(例えば、SUS316など)を用いることにより耐インク性を向上させることができる。
As the
図3は、図2の切断面Sで切断したときのアクチュエーター1の断面図である。アクチュエーター1は、各ノズル11aに対応する多数のチャネルを並列した長尺状の圧電性セラミック基板からなり、インクに与える圧力変化を発生させる部材である。なお、以下においても説明される本実施態様におけるアクチュエーター1に限定されないことはもちろん、ベンドモードヘッドやインクを加熱して気泡を発生させることによってインクを吐出する方法等、吐出方法によって限定されず、種々の吐出方法において適用することができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
各チャネル12は、ダイヤモンドブレード等により直線状の細長い溝形状に切削されて、削り残した圧電性セラミックが隣接するチャネル12、12との間の隔壁13を構成している。各チャネル12の深さは、図2において右にいくにつれて徐々に浅くなって、ついには消滅する。チャネル12の内面の一部には金属電極(図示せず)が形成されている。
Each
また、各チャネル12の上から非圧電性セラミック基板等からなるカバー基板14が接着されている。カバー基板14には、各チャネル12の浅溝部分に対応する位置に、全チャネル12に亘る開口14aが形成されており、この開口14aを覆うようにマニホールド15が設けられ、このマニホールド15の内側と各チャネル12の浅溝部分との間に、各チャネル12にインクを分配するための共通インク室16が形成されている。
Further, a
非圧電性セラミック基板としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英、非分極のPZTの少なくとも1つから選ばれることが好ましく、隔壁13をせん断変形させても分極した圧電性セラミックを確実に支持することができる。
The non-piezoelectric ceramic substrate is preferably selected from at least one of alumina, aluminum nitride, zirconia, silicon, silicon nitride, silicon carbide, quartz, and non-polarized PZT, and polarized even when the
圧電性セラミックとして、PZT、PLZT等のセラミックで、主にPbOx、ZrOx、TiOxの混合微結晶体に、ソフト化剤又はハード化剤として知られる微量の金属酸化物、例えばNb、Zn、Mg、Sn、Ni、La、Cr等の酸化物を含むものが好ましい。 As a piezoelectric ceramic, a ceramic such as PZT, PLZT, etc., mainly a mixed microcrystal of PbOx, ZrOx, TiOx, a trace amount of metal oxide known as a softening agent or a hardening agent, such as Nb, Zn, Mg, Those containing oxides such as Sn, Ni, La, and Cr are preferable.
PZTは、チタン酸ジルコン酸鉛であり、充填密度が大きく、圧電性定数が大きく、加工性が良いので好ましい。PZTは、焼成後、温度を下げると、急に結晶構造が変化して、原子がズレ、片側がプラス、反対側がマイナスという双極子の形の、細かい結晶の集まりになる。こうした自発分極は方向がランダムで、極性を互いに打ち消しあっているので、更に分極処理が必要となる。 PZT is lead zirconate titanate, which is preferable because it has a high packing density, a large piezoelectric constant, and good workability. When the temperature is lowered after firing, the crystal structure suddenly changes, and PZT becomes a collection of fine crystals in the form of dipoles in which atoms are displaced, one side is positive, and the other side is negative. These spontaneous polarizations are random in direction and cancel each other's polarity, so further polarization processing is required.
分極処理は、PZTの薄板を電極で挟み、シリコン油中に漬けて、10〜35kV/cm程度の高電界を掛けて、分極する。分極したPZTに分極方向に直角に電圧を掛けると、側壁が圧電滑り効果により、斜め方向に、くの字形に、せん断変形して、インク室の容積が膨張する。 In the polarization treatment, a thin plate of PZT is sandwiched between electrodes, immersed in silicon oil, and polarized by applying a high electric field of about 10 to 35 kV / cm. When a voltage is applied to the polarized PZT at a right angle to the polarization direction, the side wall is sheared and deformed in a diagonal shape in a diagonal direction by the piezoelectric sliding effect, and the volume of the ink chamber expands.
金属電極の材料としては、金、銀、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、タンタル、チタンを用いることができ、特に、電気的特性、加工性の点から、金、アルミニウムが良く、メッキ、蒸着、スパッタで形成される。各金属電極は、各チャネル12の内部から、浅溝部分を通ってアクチュエーター1の後方(図3の右端)側の上面まで引き出され、図示しない信号線によって駆動回路と電気的に接続される。
Gold, silver, aluminum, palladium, nickel, tantalum, and titanium can be used as the material of the metal electrode, and gold and aluminum are particularly preferable from the viewpoint of electrical characteristics and workability. It is formed. Each metal electrode is drawn from the inside of each
アクチュエーター1は、駆動回路から与えられる駆動電圧が各チャネル12内の金属電極に印加されると、隔壁13がせん断変形することでチャネル12の圧力変化が発生し、応力を受けたチャネル12内のインクがノズル11aから吐出する。ノズル11aから吐出したインクはチャネル12の長手方向に向かって飛翔して紙などの記録材に着弾する。
When the driving voltage applied from the driving circuit is applied to the metal electrode in each
天板3は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、変性PPE、アルミニウム、ステンレス等を用いることができるが、天板3には、インクがノズルから吐出される際に発生するミストが付着するので、耐インク性の観点からステンレス板(例えば、SUS316など)が用いられることがより好ましい。
天板3は、ノズル基板11を取り囲むように配置され、ノズル基板11の周囲を保護する。インクジェットヘッド100にはノズル基板11の周囲に天板3によって平板状のスペースが形成される。天板3の略中央部には、アクチュエーター1のノズル面とほぼ同形状の開口部bが設けられ、アクチュエーター1を開口部bにはめ込むことで、ノズル基板11を開口部bから臨ませるように配置されている。
天板3とアクチュエーター1との間は、接着剤層5により封止されている。
For example, acrylic, polycarbonate, polyetherimide, modified PPE, aluminum, stainless steel, or the like can be used for the top 3. However, mist generated when ink is ejected from the nozzles adheres to the top 3. Therefore, it is more preferable to use a stainless steel plate (for example, SUS316) from the viewpoint of ink resistance.
The
The
接着剤層4は、天板3の側面より外側に盛り上がっていることが好ましい。これにより、インクが天板3の裏面まで浸透することを更に抑制することが出来る。接着剤層4,5の接着剤は、例えば、エポキシ化合物と硬化剤と組み合わせたものが用いられる。
The
なお、吸引キャップを用いてアクチュエーター1のノズル11aから強制的にインクを吸引するノズルの回復動作時に、天板3が記録媒体と対抗する面(前面3a)をキャップ受け面とし、インクを吸引するための吸引キャップ(図示略)と密着させることによりノズル基板を損傷させることなく、インクを吸引することできる。また、吸引キャップ内部の負圧を保つ機能を有するようにすると、インク吸引をより効率的に行う観点で好ましい。
In the recovery operation of the nozzle that forcibly sucks ink from the
なお、ノズル基板と天板の少なくとも一部には親インク領域を有する。親インク領域は、(拡張収縮法で測定した)当該領域に対する水の後退接触角を60°以下とした領域である。ここで、「後退接触角」というのは、水を基材に一度付着させた後、再度水で濡らされた該基材表面の上に作られる接触角である。上述した親インク領域は例えば、真空プラズマ処理等の親インク処理により形成することができ、より具体的にはドライエッチング等を用いることができる。真空プラズマ処理は、真空チャンバー中にインクジェットヘッドチップ、インクジェットヘッド等を置き、Ar、N2及びO2から選ばれる少なくとも1つまたはそれらの混合ガスを注入し、外部からの電磁界で、プラズマ状態にする処理であり、表面のエッチング性を高めるために、CF4等のフッ素系炭化水素ガスを用いても良い。本実施の形態のインクジェットにおいては、ガスにO2が含まれることが好ましい。 Note that at least a part of the nozzle substrate and the top plate has a parent ink region. The parent ink region is a region in which the receding contact angle of water with respect to the region (measured by the expansion / contraction method) is 60 ° or less. Here, the “retracted contact angle” is a contact angle created on the surface of the substrate that has been once wetted with water after the water has once adhered to the substrate. The above-described parent ink region can be formed by, for example, a parent ink process such as a vacuum plasma process, and more specifically, dry etching or the like can be used. In the vacuum plasma treatment, an inkjet head chip, an inkjet head, etc. are placed in a vacuum chamber, and at least one selected from Ar, N 2 and O 2 or a mixed gas thereof is injected, and an external electromagnetic field causes a plasma state. In order to improve the surface etching property, a fluorine-based hydrocarbon gas such as CF 4 may be used. In the ink jet of the present embodiment, it is preferable that O 2 is contained in the gas.
このインクジェットヘッド100を搭載したインクジェット記録装置1000では、高い周波数でインクを連続吐出しても、連続吐出中に発生したミストが、液だまりとなって付着せずに親インク処理されたノズル基板の全面及び天板の一部で薄い膜となり、吐出安定化を実現できる。また、連続吐出中に発生したミストによって形成された液だまりを薄い膜として天板からノズル基板に流れこませる観点から、天板のノズルからインクを吐出させる方向側に位置する面のうち、ノズル基板に隣接する領域を上述した天板の一部として親インク領域とすることがより好ましい。
本発明者は、上述した吐出安定化を実現できる理由を以下の通り考えている。
高い周波数でインクを連続吐出することにより発生するミストがノズル面に付着しても、親インク処理、すなわち後退接触角を60°以下としたノズル基板の全面及び天板の一部を親インク領域とすることにより、上述したミストが濡れ広がって大きな液だまりとなることなく、薄い膜を形成する。特に天板に付着したミストが成長して形成された大きな液だまりが、ノズル基板に達することによりノズルに戻るインク量が不安定化することがなく、大きな液だまりと比較して薄い膜となったインクが少量ずつ徐々にノズルに流れ込むため、ノズルを塞ぐことがなく、吐出安定化を実現できると考えている。なお、より薄い膜を形成し、インクを少量ずつノズルに流れ込むようにしてより吐出安定化させる観点から親インク領域の後退接触角を30°以下とすることがより好ましい。
In the ink
The inventor considers the reason why the above-described ejection stabilization can be realized as follows.
Even if mist generated by continuously ejecting ink at a high frequency adheres to the nozzle surface, the parent ink treatment, that is, the entire surface of the nozzle substrate with a receding contact angle of 60 ° or less and a part of the top plate are treated as the parent ink region Thus, a thin film is formed without the above-described mist getting wet and spreading to form a large liquid pool. In particular, the large liquid pool formed by the growth of mist attached to the top plate does not destabilize the amount of ink returning to the nozzle when it reaches the nozzle substrate, making it a thin film compared to the large liquid pool. Since the ink gradually flows into the nozzle little by little, it is considered that the ejection can be stabilized without blocking the nozzle. It is more preferable to set the receding contact angle of the parent ink region to 30 ° or less from the viewpoint of forming a thinner film and allowing the ink to flow into the nozzles little by little to stabilize the ejection.
インクは色材を含有する。色材は、染料又は顔料でありうるが、インクの構成成分に対して良好な分散性を有し、かつ耐候性に優れることから、顔料が好ましい。顔料は、特に限定されないが、例えばカラーインデックスに記載される下記番号の有機顔料又は無機顔料を用いることができる。
顔料としては、例えばカーボンブラック、酸化チタン、炭酸カルシウム等の無機顔料又は有機顔料を使用することができる。有機顔料としては、例えばトルイジンレッド、トルイジンマルーン、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、ピラゾロンレッドなどの不溶性アゾ顔料、リトールレッド、ヘリオボルドー、ピグメントスカーレット、パーマネントレッド2B等の溶性アゾ顔料;アリザリン、インダントロン、チオインジゴマルーン等の建染染料からの誘導体;フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等のフタロシアニン系有機顔料;キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタ等のキナクリドン系有機顔料;ペリレンレッド、ペリレンスカーレット等のペリレン系有機顔料;イソインドリノンイエロー、イソインドリノンオレンジ等のイソインドリノン系有機顔料;ピランスロンレッド、ピランスロンオレンジ等のピランスロン系有機顔料;チオインジゴ系有機顔料、縮合アゾ系有機顔料、ベンズイミダゾロン系有機顔料、キノフタロンイエロー等のキノフタロン系有機顔料;イソインドリンイエローなどのイソインドリン系有機顔料;その他の顔料として、フラバンスロンイエロー、アシルアミドイエロー、ニッケルアゾイエロー、銅アゾメチンイエロー、ペリノンオレンジ、アンスロンオレンジ、ジアンスラキノニルレッド、ジオキサジンバイオレット等が挙げられる。
The ink contains a color material. The coloring material can be a dye or a pigment, but is preferably a pigment because it has good dispersibility with respect to the components of the ink and is excellent in weather resistance. Although a pigment is not specifically limited, For example, the organic pigment or inorganic pigment of the following number described in a color index can be used.
As the pigment, for example, inorganic pigments or organic pigments such as carbon black, titanium oxide, and calcium carbonate can be used. Examples of the organic pigment include insoluble azo pigments such as toluidine red, toluidine maroon, Hansa yellow, benzidine yellow, and pyrazolone red, soluble azo pigments such as lithol red, heliobordeaux, pigment scarlet, and permanent red 2B; alizarin, indanthrone, Derivatives from vat dyes such as thioindigo maroon; Phthalocyanine organic pigments such as phthalocyanine blue and phthalocyanine green; Quinacridone organic pigments such as quinacridone red and quinacridone magenta; Perylene organic pigments such as perylene red and perylene scarlet; Isoindolinone-based organic pigments such as linone yellow and isoindolinone orange; Pyranthrone-based organic pigments such as pyranthrone red and pyranthrone orange; Organic organic pigments, condensed azo organic pigments, benzimidazolone organic pigments, quinophthalone organic pigments such as quinophthalone yellow; isoindoline organic pigments such as isoindoline yellow; other pigments such as flavanthron yellow and acylamide yellow Nickel azo yellow, copper azomethine yellow, perinone orange, anthrone orange, dianthraquinonyl red, dioxazine violet and the like.
有機顔料をカラーインデックス(C.I.)番号で以下に例示する。 Organic pigments are exemplified below by color index (CI) numbers.
C.I.ピグメントイエロー12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、109、110、117、120、125、128、129、137、138、139、147、148、150、151、153、154、155、166、168、180、185、
C.I.ピグメントオレンジ16、36、43、51、55、59、61、
C.I.ピグメントレッド9、48、49、52、53、57、97、122、123、149、168、177、180、192、202、206、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238、240、
C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、30、37、40、50、
C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:3、15:4、15:6、22、60、64、
C.I.ピグメントグリーン7、36、
C.I.ピグメントブラウン23、25、26、
C. I. Pigment Yellow 12, 13, 14, 17, 20, 24, 74, 83, 86, 93, 109, 110, 117, 120, 125, 128, 129, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 151, 153, 154, 155, 166, 168, 180, 185,
C. I.
C. I.
C. I. Pigment violet 19, 23, 29, 30, 37, 40, 50,
C. I.
C. I. Pigment Green 7, 36,
C. I. Pigment brown 23, 25, 26,
上記顔料の中でも、キナクリドン系、フタロシアニン系、ベンズイミダゾロン系、イソ
インドリノン系、縮合アゾ系、キノフタロン系、イソインドリン系有機顔料等は耐光性が
優れているため好ましい。
Among the above pigments, quinacridone-based, phthalocyanine-based, benzimidazolone-based, isoindolinone-based, condensed azo-based, quinophthalone-based, and isoindoline-based organic pigments are preferable because of their excellent light resistance.
有機顔料は、レーザ散乱による測定値でインク中の平均粒径が10nm以上150nm以下であることが好ましい。顔料の平均粒径が10nm未満の場合は、粒径が小さくなることによる耐光性の低下が生じることがある。150nmを超える場合はサテライトと言われる微小のミストが発生しやすく、ミストが付着することによって液だまりが生じ、該液だまりによる吐出不良が生じやすい。本発明では、上述したインクも好適に使用することができる。例えばインクに酸化チタンを含有させる場合は白色度と隠蔽性を持たせるために平均粒径を150nm以上300nm以下、好ましくは180nm以上250nm以下として画像形成を行うため、本発明を好適に使用することができる。 The organic pigment preferably has an average particle size in the ink of 10 nm or more and 150 nm or less as measured by laser scattering. When the average particle size of the pigment is less than 10 nm, a decrease in light resistance may occur due to a decrease in the particle size. When the thickness exceeds 150 nm, a minute mist called a satellite is likely to be generated, and due to the mist adhering, a liquid puddle is generated, and discharge failure due to the liquid puddle is likely to occur. In the present invention, the ink described above can also be used preferably. For example, when titanium oxide is contained in the ink, in order to provide whiteness and concealability, the image formation is performed with an average particle size of 150 nm to 300 nm, preferably 180 nm to 250 nm, and therefore the present invention is preferably used. Can do.
またインクジェットインク中の顔料の最大粒径は、3.0μmを越えないよう、十分に分散あるいは、ろ過により粗大粒子を除くことが好ましい。 Further, it is preferable to remove coarse particles by sufficiently dispersing or filtering so that the maximum particle diameter of the pigment in the inkjet ink does not exceed 3.0 μm.
(実施例1)
図4を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッド100の一実施例としての実施例1のインクジェットヘッド100Aを説明する。図4は、インクジェットヘッド100Aの断面図である。
Example 1
With reference to FIG. 4, an
図4に示すように、インクジェットヘッド100Aは、ノズル基板11Aと、天板3Aと、を有する。図4は、ノズル基板11Aのノズル11aを通るXY平面の断面図である。
As shown in FIG. 4, the
本実施例では、ノズル基板11Aのインク吐出方向側の面の全面及び天板の全面に親インク領域1cA,3cAを有し、ノズル基板11Aは、天板3AからX方向に少し突出している。ノズル基板11A及び天板3Aのインク吐出方向側(+X側)の面を、図4上の複数の矢印で表されるように、真空プラズマ処理として、ドライエッチングを行うことにより、親インク領域1cA,3cAが形成される。
なお、本実施例ではドライエッチングを行うこととしたが、これに限定されず親インク処理(後退接触角が60°以下)できる種々の方法を用いることができる。
ここで、前面とは、+X側から見た面であり、最前面とは、X軸の値が最も高い位置にある前面とし、以下の説明でも同様である。
In the present embodiment, the ink-jetting direction side surface of the
In this embodiment, dry etching is performed. However, the present invention is not limited to this, and various methods capable of performing ink-philic treatment (with a receding contact angle of 60 ° or less) can be used.
Here, the front surface is a surface viewed from the + X side, and the front surface is the front surface at the position where the value of the X axis is the highest, and the same applies to the following description.
ここで、インクジェットヘッド100Aの製造方法を説明する。先ず、インクジェットヘッド100Aの各部材の組立前に、ノズル基板11Aには、前面に保護フィルムが貼られ、後面からレーザー光が照射されて、ノズル11aが形成される。保護フィルムは、レーザー光照射時に、ノズル基板11Aのノズル11aの前面側の形状がいびつな不適切な形状になることを防ぐためのものである。なお、上述した保護フィルムを剥がす際に、保護フィルムを貼る前にあらかじめ撥インク層が形成されていると、ノズル基板11Aの保護フィルムの糊残りを低減できるので好ましい態様である。ノズル基板11Aの保護フィルムの糊残りを低減することによって製造後の液滴の着弾精度(真直度)向上や射出角度分布不良低減の観点で好ましい。
Here, a manufacturing method of the
なお、ノズル11a形成後、保護フィルムは剥がされるが、保護フィルムを貼った状態で後の工程流動させることとしてもよい。このとき、保護フィルムでノズルを保護できる。ノズル11a形成後、保護フィルムには穴が開いており、この穴から接着剤や埃等の異物が入るおそれがあるため、穴のない保護フィルムを新たにノズル基板11Aに貼ることとしてもよい。
In addition, although a protective film is peeled off after
そして、ノズル基板11A、天板3A、筐体2等が接合されて組み立てられる。このとき、接着剤の使用により、接着剤層4,5が形成される。そして、ノズル基板11A及び天板3Aのインク吐出側の面に、真空プラズマ処理として、ドライエッチングにより、親インク処理され、親インク領域1cA,3cAが形成される。親インク領域1cA,3cAの後退接触角は、60°以下にされている。
Then, the
ドライエッチングの際には、インクジェットヘッド100Aの筐体2、電装系等を含む本体部を覆う金属製の保護材をインクジェットヘッド100Aに取り付けて、ドライエッチングを行うのが好ましい。完成後のインクジェットヘッド100Aは、検査液等を使った検査が行われる。インクジェットヘッド100Aは、この検査により用いられた検査液がアクチュエーター1、ノズル基板11Aのノズル11aの流路やノズル穴全体に残るおそれがあるが、この検査液を乾かすことによりドライアップされる。なお、ドライアップされたインクジェットヘッド100Aをインクジェット記録装置1000に搭載して使用することもできるが、さらに吐出安定性を向上させる観点で、インクジェット記録装置1000に搭載して記録動作を行う前に、使用するインクでインクジェットヘッド100Aの流路及びノズル面を濡らしておくことが好ましい。また、前述した濡らすインクは使用するインクに限られず、例えば顔料や染料を除いたダミーインクを用いても良い。
At the time of dry etching, it is preferable to perform dry etching by attaching a metal protective material covering the main body including the
(実施例2)
図5を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッド100の一実施例としての実施例2のインクジェットヘッド100Bを説明する。図5は、インクジェットヘッド100Bの断面図である。なお、実施例1と同じ部材には、同じ符号を付してその説明を省略する。
(Example 2)
With reference to FIG. 5, an
図5に示すように、インクジェットヘッド100Bは、ノズル基板11Aと、天板3Bと、を有する。図5は、ノズル基板11Aのノズル11aを通るXY平面の断面図である。
As shown in FIG. 5, the
インクジェットヘッド100Bは、実施例1と同様にノズル基板11Aのインク吐出側の面の全面及び天板3Bの全面に親インク領域1cA,3cBを有しているが、実施例2では天板3Bが、ノズル基板11AからY方向、Z方向(XY平面に垂直な方向)に離れるにつれて2段階にX方向の高さが変化する凹構造のリセス構造部である凹部3B1を有する。凹部3B1のX方向の高さは、天板3Bの最前面の高さの半分の高さである。また、凹部3B1は、Y方向において、天板3Bの長さのうちノズル基板11A側の1/2の長さの領域に形成されている。また、凹部3B1は、Z方向において、天板3Bの長さのうちノズル基板11A側の1/2の長さの領域に形成されている。凹部3B1は、+X方向から見て、ノズル基板11Aの周囲に帯状に形成されている。凹部3B1の前面は、ノズル基板11Aの前面よりもX方向の高さが低い。天板3Bの最前面(凸部の前面)は、ノズル基板11Aの前面よりもX方向の高さが高い。なお、この凹部3B1の位置、形状は、一例であって、この例に限定されるものではない。例えば、天板3Bの最前面は、ノズル基板11Aの前面とX方向の高さが等しい構成としてもよい。また、凹部3B1の前面のX方向の高さが、ノズル基板11Aの前面の高さ以上である構成としてもよい。
The
(実施例3)
図6を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッド100の一実施例としての実施例3のインクジェットヘッド100Cを説明する。図6は、インクジェットヘッド100Cの断面図である。なお、実施例1と同じ部材には、同じ符号を付してその説明を省略する。
(Example 3)
With reference to FIG. 6, the
図6に示すように、インクジェットヘッド100Cは、ノズル基板11Aと、天板3Cと、を有する。図6は、ノズル基板11Aのノズル11aを通るXY平面の断面図である。
As shown in FIG. 6, the
天板3Cは、実施例1の天板3Aと同様の形状を有しているが、前面の全面が親インク処理されておらず、天板3Cの前面の一部、より具体的には天板3Cの前面のうち、ノズル基板11Aに隣接する領域を親インク領域3cCとする。本実施例においては、親インク領域3cCは、Y方向において、天板3Cの長さのうちノズル基板11A側の1/3の長さの領域に形成されている。また、親インク領域3cCは、Z方向において、天板3Cの長さのうちノズル基板11A側の1/3の長さの領域に形成されている。なお、この親インク領域3cCの位置、形状は、一例であって、この例に限定されるものではない。
The
インクジェットヘッド100Cの製造方法は、インクジェットヘッド100Cの組立までは、実施例1のインクジェットヘッド100Aの製造方法と同様である。組み立てたインクジェットヘッド100Cには、金属等の保護材21が天板3C上に設けられ、真空プラズマ処理として、ドライエッチングを行うことにより、親インク処理され、親インク領域1cA,3cCが形成される。親インク領域3cCは、+X側から見て、ノズル基板11Aの周囲に帯状に形成されている。保護材21は、除去される。
The manufacturing method of the
(実施例4)
図7を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッド100の一実施例としての実施例4のインクジェットヘッド100Dを説明する。図7は、インクジェットヘッド100Dの断面図である。なお、実施例1と同じ部材には、同じ符号を付してその説明を省略する。
Example 4
With reference to FIG. 7, an
図7に示すように、インクジェットヘッド100Dは、ノズル基板11Aと、天板3Dと、を有する。図7は、ノズル基板11Aのノズル11aを通るXY平面の断面図である。
As shown in FIG. 7, the
天板3Dは、実施例2の凹部3B1と同様の位置、形状の凹部3D1を有する。但し、天板3Dは、前面の全面が親インク処理されておらず、一部のみが親インク処理されて、天板3Dの凹部3D1の前面の一部に、親インク領域3cDが形成されている。また、親インク領域3cDは、Y方向において、凹部3D1の長さのうちノズル基板11A側の1/3の長さの領域に形成されている。また、親インク領域3cDは、Z方向において、凹部3D1の長さのうちノズル基板11A側の1/3の長さの領域に形成されている。なお、この凹部3D1、親インク領域3cDの位置、形状は、一例であって、この例に限定されるものではない。
The
インクジェットヘッド100Dの製造方法は、インクジェットヘッド100Dの組立までは、実施例1のインクジェットヘッド100Aの製造方法と同様である。組み立てたインクジェットヘッド100Dには、保護材21が天板3D上に設けられ、真空プラズマ処理として、ドライエッチングを行うことにより、親インク処理され、親インク領域1cA,3cDが形成される。親インク領域3cDは、+X側から見て、ノズル基板11Aの周辺に帯状に形成されている。保護材21は、除去される。
The manufacturing method of the
(実施例5)
図8を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッド100の一実施例としての実施例5のインクジェットヘッド100Eを説明する。図8は、インクジェットヘッド100Eの断面図である。なお、実施例1と同じ部材には、同じ符号を付してその説明を省略する。
(Example 5)
With reference to FIG. 8, the
図8に示すように、インクジェットヘッド100Eは、ノズル基板11Aと、天板3Eと、を有する。図8は、ノズル基板11Aのノズル11aを通るXY平面の断面図である。
As shown in FIG. 8, the
天板3Eは、実施例2の天板3Bとは異なるテーパー状のリセス構造であるテーパー部3E1を有する。本実施例では、ノズル基板11Aがテーパー部3E1の前面の一番低い部分と比較してX方向において高い位置に配置されているため、テーパー部3E1の前面の一番低い部分とアクチュエーター1の側壁が接している。テーパー部3E1は、最前面の外周(テーパー部3E1におけるノズル基板11Aと逆側の最前部分)からノズル基板11Aを中に位置する開口部bの側壁(アクチュエーター1、ノズル基板11Aの側壁)にかけてなだらかに連続している。なお、テーパー部3E1は、アクチュエーター1の側壁に接しているものとするが、これに限定されるものではなく、テーパー部3E1がノズル基板11Aの側壁に接しているものとしてもよい。また、親インク領域をノズル基板11A又はアクチュエーター1の側壁にも設けておくことにより、より付着したインクをノズル基板11Aに流れ込ませやすくする観点でより好ましい。テーパー部3E1は、前面から見て、ノズル基板11Aの周辺に帯状に形成されている。テーパー部3E1の前面の一番低い部分は、ノズル基板11Aの前面よりもX方向の高さが低い。天板3Eの高い部分の前面(テーパー部3E1の前面の一番高い部分に接する平面)は、ノズル基板11Aの前面よりもX方向の高さが高い。天板3Eは、前面の全面が親インク処理されておらず、前面の一部のみが親インク処理されて、天板3Eのテーパー部3E1の前面の一部、より具体的には、天板3Eのテーパー部3E1のうち、ノズル基板11Aに隣接する領域に親インク処理された親インク領域3cEが形成されている。テーパー部3E1は、Y方向において、天板3Eの長さのうちノズル基板11A側の1/2の長さの領域に形成されている。また、テーパー部3E1は、Z方向において、天板3Eの長さのうちノズル基板11A側の1/2の長さの領域に形成されている。親インク領域3cEは、Y方向において、テーパー部3E1の長さのうちノズル基板11A側の1/2の長さの領域に形成されている。また、親インク領域3cEは、Z方向において、テーパー部3E1の長さのうちノズル基板11A側の1/2の長さの領域に形成されている。なお、このテーパー部3E1、親インク領域3cEの位置、形状は、一例であって、この例に限定されるものではない。例えば、テーパー部3E1の前面の一番低い部分のX方向の高さは、ノズル基板11Aの前面の高さ以上とし、ノズル基板11A又はアクチュエーター1の側壁を介さずにノズル基板11Aの前面に付着したミストを直接流れ込ませる構成としても良い。
The
インクジェットヘッド100Eの製造方法は、インクジェットヘッド100Eの組立までは、実施例1のインクジェットヘッド100Aの製造方法と同様である。組み立てたインクジェットヘッド100Eには、矩形の穴部を有する保護材21が天板3E上に設けられ、真空プラズマ処理として、ドライエッチングを行うことにより、親インク領域1cA,3cEが形成される。親インク領域3cEは、+X側から見て、ノズル基板11Aの周囲に帯状に形成されている。保護材21は、除去される。
The manufacturing method of the
(実施例6)
図9を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッド100の一実施例としての実施例6のインクジェットヘッド100Fを説明する。図9は、インクジェットヘッド100Fの断面図である。なお、実施例1と同じ部材には、同じ符号を付してその説明を省略する。
(Example 6)
With reference to FIG. 9, the
図9に示すように、インクジェットヘッド100Fは、ノズル基板11Aと、天板3Fと、を有する。図9は、ノズル基板11Aのノズル11aを通るXY平面の断面図である。
As shown in FIG. 9, the
天板3Fは、実施例5のテーパー部3E1と同様の位置、形状のテーパー部3F1を有する。天板3Fは、前面の全面が親インク処理されておらず、テーパー部3F1の前面の全面のみが親インク処理されて、天板3Fのテーパー部3F1の前面の全面に、親インク処理された親インク領域3cFが形成されている。なお、このテーパー部3F1、親インク領域3cFの位置、形状は、一例であって、この例に限定されるものではない。
The
インクジェットヘッド100Fの製造方法は、インクジェットヘッド100Fの組立までは、実施例1のインクジェットヘッド100Aの製造方法と同様である。組み立てたインクジェットヘッド100Fには、保護材21よりも大きな矩形の穴部を有する保護材22が天板3F上に設けられ、真空プラズマ処理として、ドライエッチングにより、ノズル基板11Aの前面の全面と天板3Fの前面の一部とが親インク化された親インク領域1cA,3cFを有する。親インク領域3cFは、+X側から見て、ノズル基板11Aの周囲に帯状に形成されている。保護材22は、除去される。
The manufacturing method of the
(実施例7)
図10を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッド100の一実施例としての実施例7のインクジェットヘッド100Gを説明する。図10(a)〜図10(d)は、インクジェットヘッド100Fの親インク処理の各工程の断面図である。なお、実施例1と同じ部材には、同じ符号を付してその説明を省略する。
(Example 7)
With reference to FIG. 10, an
図10(a)に示すように、インクジェットヘッド100Gは、ノズル基板11Aと、天板3Gと、を有する。図10(a)〜図10(d)は、ノズル基板11Aのノズル11aを通るXY平面の断面図である。
As shown in FIG. 10A, the
天板3Gは、実施例5のテーパー部3E1と同様の位置、形状のテーパー部3G1を有する。なお、このテーパー部3G1の位置、形状は、一例であって、この例に限定されるものではない。
The
インクジェットヘッド100Gの製造方法は、インクジェットヘッド100Gの組立までは、実施例1のインクジェットヘッド100Aの製造方法と同様である。図10(a)に示すように、組み立てたインクジェットヘッド100Gには、矩形の穴部を有する保護材31が天板3G上に設けられ、真空プラズマ処理として、所定時間のドライエッチングを行うことにより、ノズル基板11Aの前面の全面が親インク処理され、親インク領域1cAを有する。保護材31は、除去される。
The manufacturing method of the
次いで、図10(b)に示すように、インクジェットヘッド100Gには、保護材31よりも大きな矩形の穴部を有する保護材32が天板3G上に設けられ、真空プラズマ処理として、所定時間のドライエッチングを行うことにより、親インク領域1cAの全面と天板3Gの前面の一部とが親インク処理され、さらに親インク化された親インク領域1cAと、親インク処理された親インク領域3cGとが形成される。親インク領域3cGは、親インク領域3cG1を含む。親インク領域3cG1は、Y方向において、テーパー部3G1の長さのうちノズル基板11A側の1/2の長さの領域に形成されている。また、親インク領域3cG1は、Z方向において、テーパー部3G1の長さのうちノズル基板11A側の1/2の長さの領域に形成されている。保護材32は、除去される。
Next, as shown in FIG. 10B, the
次いで、図10(c)に示すように、インクジェットヘッド100Gには、保護材32よりも大きな矩形の穴部を有する保護材33が天板3G上に設けられ、真空プラズマ処理として、所定時間のドライエッチングを行うことにより、親インク領域1cAの全面と、親インク領域3cG1の全面及び天板3Gの前面の一部と、が親インク処理され、さらに親インク化された親インク領域1cA,3cG1と、親インク領域3cG2とが形成される。親インク領域3cGは、親インク領域3cG1,3cG2を含む。親インク領域3cG2は、Y方向において、テーパー部3G1の長さのうちノズル基板11Aと逆側の1/2の長さの領域に形成されている。また、親インク領域3cG2は、Z方向において、テーパー部3G1の長さのうちノズル基板11Aと逆側の1/2の長さの領域に形成されている。保護材33は、除去される。
Next, as shown in FIG. 10C, the
次いで、図10(d)に示すように、インクジェットヘッド100Gには、保護材33よりも大きな矩形の穴部を有する保護材34が天板3G上に設けられ、真空プラズマ処理として、所定時間のドライエッチングを行うことにより、親インク領域1cAの全面と、親インク領域3cG1,3cG2の全面及び天板3Gの前面の一部とが親インク処理され、さらに親インク化された親インク領域1cA,3cG1,3cG2と、親インク領域3cG3とが形成される。親インク領域3cGは、親インク領域3cG1,3cG2,3cG3を含む。親インク領域3cG3は、Y方向において、天板3Gの表面の長さのうちテーパー部3G1側の親インク領域3cG1と同じ長さの領域に形成されている。また、親インク領域3cG3は、Z方向において、天板3Gの表面の長さのうちテーパー部3G1側の親インク領域3cG1と同じ長さの領域に形成されている。このように、天板3Gの最前面の一部とテーパー部3G1の前面の全面とが親インク処理されている。親インク領域3cGは、+X側から見て、ノズル基板11Aの周囲に帯状に形成されている。天板3Gは、ノズル基板11AからY方向、Z方向に離れるにつれて親インク化の度合いがより低くなる(後退接触角がより大きくなる)親インク処理の4段階のグラデーション構造を有する。つまり、インクジェットヘッド100Gにおいて、天板3Gは、インクの後退接触角が最前面の外周からノズル基板11Aを中に位置する開口部bの側壁にかけて小さくなるよう変化している。保護材34は、除去される。なお、親インク領域3cG,3cG1,3cG2,3cG3の位置、形状は、一例であって、この例に限定されるものではない。また、親インク領域1cA,3cGの親インク処理の段階数は、4段階に限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 10D, the
ここで、図11を参照して、実施例1〜7及び比較例1〜3の評価を説明する。図11は、比較例2のインクジェットヘッド100Hの断面図である。
Here, with reference to FIG. 11, evaluation of Examples 1-7 and Comparative Examples 1-3 is demonstrated. FIG. 11 is a cross-sectional view of the
実施例1〜7及び比較例1〜3のインクジェットヘッドの構成及び評価を次表1にまとめた。
比較例1のインクジェットヘッドは、実施例1のインクジェットヘッド100Aと同様の構成であるが、ノズル基板及び天板に、親インク処理が施されていない。
The ink jet head of Comparative Example 1 has the same configuration as that of the
比較例2のインクジェットヘッド100Hは、実施例1のインクジェットヘッド100Aと同様の構成であるが、ノズル基板のノズル穴近傍のみに親インク処理が施され、天板に、親インク処理が施されていない。
The
図11に示すように、比較例2のインクジェットヘッド100Hは、ノズル基板11Hと、天板3Hと、を有する。ノズル基板11Hは、実施例1のノズル基板11Aと同様の形状を有し、真空プラズマ処理として、ドライエッチングを行うことにより親インク処理された親インク領域1cHを有する。天板3Hは、実施例1の天板3Aと同様の形状を有する。但し、インクジェットヘッド100Hの製造時には、インクジェットヘッド100Hの組み立て後、保護材41が、ノズル基板11H及び天板3H上に設けられる。
As shown in FIG. 11, the
保護材41は、全てのノズル11aの前面のノズル穴の位置に直径100μmの穴部を有する金属製のマスクである。保護材41は、その穴部が各ノズル11aのノズル穴の中心にくるようにアライメントされた後、ノズル基板11Hに接触させて固定される。そして、X方向の前面から真空プラズマ処理として、ドライエッチングが施される。保護材41は、除去される。このようにして、インクジェットヘッド100Hは、ノズル基板11Hのインク吐出側の面のうちノズル11aのノズル穴近傍の領域のみ親インク処理される。
The
比較例3のインクジェットヘッドは、実施例1のインクジェットヘッド100Aと同様の構成であるが、ノズル基板のインク吐出側の面のみに親インク処理が施され、天板に、親インク処理が施されていない。
The ink jet head of Comparative Example 3 has the same configuration as that of the
表1の評価における連続射出安定性とは、連続吐出30分後の射出異常(インクの欠、曲り、速度低下)の有無の確認による評価である。連続射出安定性の評価において、吐出安定性の効果は、吐出周波数が5[kHz]以上で兆候が出始め、10[kHz]以上において、顕著となった。また、吐出安定性に関し、射出液滴1滴の液量は、42[pL]以下が適切であり、30[pL]以下が好ましく、15[pL]以下で、より高い効果を確認できた。 The continuous ejection stability in the evaluation of Table 1 is an evaluation by confirming the presence or absence of ejection abnormality (ink missing, bending, speed reduction) after 30 minutes of continuous ejection. In the evaluation of continuous injection stability, the effect of the discharge stability began to appear when the discharge frequency was 5 [kHz] or higher, and became noticeable when the frequency was 10 [kHz] or higher. Regarding the ejection stability, the amount of one ejected droplet is appropriately 42 [pL] or less, preferably 30 [pL] or less, and 15 [pL] or less, and a higher effect was confirmed.
また、連続射出安定性の評価において使用したインクには、ミストが舞いやすい粒子を含むインクを用いる。インクジェットヘッドに使用されるインクの粒子径の領域は、平均粒径で1[nm]〜10[μm]程度である。本実施の形態のインクジェットにおいて好ましい粒子径の範囲としては、10[nm]~3[μm]であり、50[nm]〜600[nm]がより好ましい。この範囲には、通常の有機系顔料インクと通常の無機系顔料インクとも含まれる。 In addition, as the ink used in the evaluation of the continuous ejection stability, an ink containing particles that are susceptible to mist is used. The region of the particle diameter of the ink used in the inkjet head is about 1 [nm] to 10 [μm] in terms of average particle diameter. In the inkjet of the present embodiment, a preferable particle diameter range is 10 [nm] to 3 [μm], and 50 [nm] to 600 [nm] is more preferable. This range includes ordinary organic pigment inks and ordinary inorganic pigment inks.
インクの密度としては、0.75〜2.2[g/cm3]を好ましく用いることができ、より好ましい密度としては、0.75〜1.8[g/cm3]である。この範囲には、通常の有機系顔料インク、通常の無機系顔料インク、銀インクが含まれる。 The density of the ink, can be preferably used 0.75~2.2 [g / cm 3], a more preferred density is 0.75~1.8 [g / cm 3]. This range includes ordinary organic pigment ink, ordinary inorganic pigment ink, and silver ink.
表1の連続射出安定性の評価において、吐出液滴量が平均14[pL]の液滴を吐出可能な512のノズル穴を有する実施例1〜7及び比較例1〜3のインクジェットヘッドを作製し使用した。使用するインクの有機溶剤としてn−テトラデカン用いると共に平均粒子径250[nm]の顔料を5[wt%]を含有させたインクを使用した。
駆動回路からインクジェットヘッドにパルス信号を送ることにより吐出周波数10[kHz]で上述したインクを出射しながら、搬送速度24[m/min]で紙を搬送させ連続吐出印画試験を行った。このとき、30分経過後連続吐出印画を止め、一度ノズル検査パターンを描画した。全ノズルについて、着弾したドッドの有無、射出角度を測定した。
In the evaluation of continuous ejection stability in Table 1, inkjet heads of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 having 512 nozzle holes capable of ejecting droplets having an average droplet volume of 14 [pL] were produced. Used. As the organic solvent for the ink used, n-tetradecane was used, and an ink containing 5 wt% of a pigment having an average particle size of 250 nm was used.
A continuous discharge printing test was performed by transporting paper at a transport speed of 24 [m / min] while emitting the ink described above at a discharge frequency of 10 [kHz] by sending a pulse signal from the drive circuit to the inkjet head. At this time, continuous discharge printing was stopped after 30 minutes, and a nozzle test pattern was drawn once. With respect to all nozzles, the presence or absence of landed dods and the injection angle were measured.
表1の連続射出安定性の評価において、
◎:着弾ドットが観測されなかったノズルはなく、全吐出ノズルも−1°〜+1°の範囲におさまる、
○:着弾ドットが観測されなかったノズルはないが、全吐出ノズルが、−1°〜+1°の範囲におさまらない、
△:着弾ドットが観測されなかったノズルが、1〜20個存在する、
×:着弾ドットが観測されなかったノズルが、20個以上存在する、
とした。
In the evaluation of continuous injection stability in Table 1,
A: There are no nozzles in which no landing dots are observed, and all the discharge nozzles fall within the range of -1 ° to + 1 °.
○: There are no nozzles where no landing dot was observed, but all the discharge nozzles do not fall within the range of -1 ° to + 1 °.
Δ: 1 to 20 nozzles in which no landing dots were observed,
X: There are 20 or more nozzles where no landing dots were observed,
It was.
表1の連続射出安定性の評価では、比較例1〜3のインクジェットヘッドは、いずれも×となり、良好でない評価となった。実施例1〜7のインクジェットヘッドは、いずれも△以上となり、比較例1〜3のインクジェットヘッドに比べて良好な評価が得られた。特に、実施例1、2、5〜7のインクジェットヘッドは、いずれも○以上となり、より良好な評価が得られた。さらに、実施例7のインクジェットヘッドは、◎となり、最も良好な評価が得られた。 In the evaluation of the continuous injection stability in Table 1, all of the inkjet heads of Comparative Examples 1 to 3 were evaluated as x, which was not good. All of the inkjet heads of Examples 1 to 7 were Δ or more, and favorable evaluation was obtained as compared with the inkjet heads of Comparative Examples 1 to 3. In particular, the ink jet heads of Examples 1, 2, and 5 to 7 all had a value of ◯ or more, and a better evaluation was obtained. Further, the ink jet head of Example 7 was evaluated as ◎, and the best evaluation was obtained.
以上、本実施の形態によれば、実施例1〜7のインクジェットヘッドは、ノズル基板と、ノズル基板を取り囲む天板と、を備え、ノズル基板のうち、ノズルからインクが吐出される側の面(前面)の全面と、天板のうち、ノズルからインクが吐出される側の面の少なくとも一部と、が親インク処理されている。 As described above, according to the present embodiment, the ink jet heads of Examples 1 to 7 include the nozzle substrate and the top plate surrounding the nozzle substrate, and the surface of the nozzle substrate on the side where ink is ejected. The entire surface of the (front surface) and at least part of the surface of the top plate on the side where ink is ejected from the nozzles are subjected to the parent ink treatment.
このため、インクジェットヘッドの連続使用環境で生じる傷に対しても劣化がない上に、たとえ発生したインクのミストが多い環境下でミストが親インク処理された部分に付着しても、ごく薄い液膜を形成した状態を維持するため、ノズル面の状態に変化が生じず、インクの連続吐出中も安定化した吐出特性を得ることができる。 For this reason, there is no deterioration even with respect to scratches caused by the continuous use environment of the ink jet head, and even if the mist adheres to the portion treated with the parent ink in an environment where there is a lot of generated mist of ink, a very thin liquid Since the state in which the film is formed is maintained, the state of the nozzle surface does not change, and stable ejection characteristics can be obtained even during continuous ink ejection.
また、実施例2、4〜7のインクジェットヘッドにおいて、天板は、リセス構造部を有し、ノズル基板は、天板の最前面よりも低い位置に配置されている。例えば、図5、図7のインクジェットヘッド100B,100Dにおいて、ノズル基板11Aは、天板3B,3Dの最前面(凸部の前面)よりも低い位置に配置されている。また、図8〜図10のインクジェットヘッド100E,100F,100Gにおいて、ノズル基板11Aは、天板3E,3F,3Gのテーパー部3E1,3F1,3G1の最も高い部分に接する最前の平面よりも低い位置に配置されている。このため、リセス構造部により、記録媒体等とノズル基板とが接触しにくいため、ノズル基板の表面を保護できる。なお、ノズル基板は、天板の最前面と等しい高さ、又は天板の最前面より高い高さの位置に配置されている構成としてもよい。
In the ink jet heads of Examples 2 and 4 to 7, the top plate has a recess structure, and the nozzle substrate is disposed at a position lower than the forefront surface of the top plate. For example, in the inkjet heads 100B and 100D shown in FIGS. 5 and 7, the
また、実施例5〜7のインクジェットヘッドにおいて、天板のリセス構造部は、最前面の外周からノズル基板を中に位置する開口部の側壁にかけてなだらかに連続するテーパー部であることが好ましい。この構成によれば、天板に付着したインクをノズル基板のノズル面近傍になだらかに流れ込ませることができる。 In the ink jet heads of Examples 5 to 7, it is preferable that the recess structure portion of the top plate is a taper portion that is gently continuous from the outer periphery of the front surface to the side wall of the opening portion in which the nozzle substrate is located. According to this configuration, the ink adhering to the top plate can smoothly flow in the vicinity of the nozzle surface of the nozzle substrate.
また、実施例1〜7のインクジェットヘッドにおいて、親インク処理は、真空プラズマ処理である。このため、ムラなく全面を親インク処理することができる。 In the ink jet heads of Examples 1 to 7, the parent ink process is a vacuum plasma process. For this reason, it is possible to perform the parent ink process on the entire surface without unevenness.
また、実施例1〜7のインクジェットヘッドにおいて、真空プラズマ処理は、ドライエッチングである。このため、短時間で親インク処理を行うことができる。 In the inkjet heads of Examples 1 to 7, the vacuum plasma treatment is dry etching. Therefore, the parent ink process can be performed in a short time.
また、実施例7のインクジェットヘッドにおいて、天板は、インクの後退接触角が最前面の外周からノズル基板を中に位置する開口部の側壁にかけて小さくなるよう変化している。このため、天板の最前面の外周からノズル基板の開口部の側壁にかけてインクへの親和性を変化させ、親和性のグラデーションをつくることで、インクが親インク処理された部分に付着しても、ごく薄い液膜を形成して液だまりを防ぎ、薄い液膜の流れをつくり、インクをノズル基板のノズル穴に回収できる。 Further, in the ink jet head of Example 7, the top plate is changed so that the receding contact angle of the ink becomes smaller from the outer periphery of the forefront to the side wall of the opening located inside the nozzle substrate. Therefore, by changing the affinity for ink from the outer periphery of the frontmost surface of the top plate to the side wall of the opening of the nozzle substrate, and creating an affinity gradation, even if the ink adheres to the portion that has been treated with the parent ink By forming a very thin liquid film, it is possible to prevent accumulation of liquid, create a thin liquid film flow, and collect ink in the nozzle holes of the nozzle substrate.
また、実施例1〜7のインクジェットヘッドは、吐出するインクが粒子を含むインクである。このため、粒子を含むためミストが舞いやすいインクの連続吐出中も安定化した吐出特性を得ることができる。 In the ink jet heads of Examples 1 to 7, the ink to be ejected is an ink containing particles. For this reason, it is possible to obtain a stable ejection characteristic even during continuous ejection of ink that easily contains mist because it contains particles.
なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る好適なインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドの一例であり、これに限定されるものではない。 The description in the above embodiment is an example of a preferable method for manufacturing an inkjet head and an inkjet head according to the present invention, and the present invention is not limited to this.
例えば、上記実施の形態(実施例)の構成、下記の構成のうち、少なくとも2つを適宜組み合わせる構成としてもよい。 For example, at least two of the configurations of the above embodiments (examples) and the following configurations may be appropriately combined.
また、上記実施の形態では、真空プラズマ処理として、ドライエッチングを用いて親インク処理を行う構成としたが、これに限定されるものではない。親インク処理をウェットエッチングで行う構成としてもよい。この構成によれば、インクジェットヘッドの電装系へのダメージのリスクを低減できる。 Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which performs a parent ink process using dry etching as a vacuum plasma process, it is not limited to this. It is good also as a structure which performs a parent ink process by wet etching. According to this configuration, the risk of damage to the electrical system of the inkjet head can be reduced.
また、以上の実施の形態におけるインクジェット記録装置1000を構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
Further, the detailed configuration and detailed operation of each part constituting the ink
1000 インクジェット記録装置
200 搬送部
210 巻き出しロール
220,230 ローラー
240 巻き取りロール
300 画像形成部
310 ラインヘッド
320 照射部
330 キャリッジ
330a キャリッジヒーター
400 インク供給部
410 インクタンク
420 ポンプ
430 インクチューブ
440 サブタンク
440a フロートセンサー
450 インクチューブ
460 ヒーター
500 制御部
100,100A,100B,100C,100D,100E,100F,100G,100H インクジェットヘッド
1 アクチュエーター
11,11A ノズル基板
11a ノズル
2 筐体
3,3A,3B,3C,3D,3E,3F,3G,3H 天板
1a,3a 前面
1cA,3cA,3cB,3cC,3cD,3cE,3cF,3cG,3cG1,3cG2,3cG3,1cH 親インク領域
3B1,3D1 凹部
3E1,3F1,3G1 テーパー部
4,5 接着剤層
b 開口部
21,22,31,32,33,34,41 保護材
1000
Claims (8)
前記ノズル基板を取り囲む天板と、を備え、
前記ノズル基板のうち、前記ノズルからインクが吐出される側の面の全面と、
前記天板のうち、前記ノズルからインクが吐出される側の面の少なくとも一部と、が親インク処理されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 A nozzle substrate having nozzles for ejecting ink;
A top plate surrounding the nozzle substrate,
Of the nozzle substrate, the entire surface on the side where ink is ejected from the nozzle,
An ink-jet head, wherein at least a part of a surface of the top plate on a side where ink is ejected from the nozzle is subjected to a parent ink treatment.
前記ノズル基板は、前記天板の最前面よりも低い位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。 The top plate has a recess structure,
The inkjet head according to claim 1, wherein the nozzle substrate is disposed at a position lower than a forefront surface of the top plate.
前記天板の前記ノズルからインクを吐出させる方向側に位置する面のうち、前記ノズル基板に隣接する領域であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。 A part of the top plate is
6. The inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head is an area adjacent to the nozzle substrate in a surface located on a side in a direction of ejecting ink from the nozzles of the top plate.
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