JP2011131396A - Ink-jet head - Google Patents

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Hiroshi Matsuda
宏 松田
Kenji Yoshida
賢治 吉田
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Riso Kagaku Corp
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Riso Kagaku Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet head that can simplify a manufacturing process. <P>SOLUTION: The ink-jet head 1 includes a head body part having a head base material 2, a first piezoelectric member 3 and a second piezoelectric member 4, and a nozzle plate 8 mounted to an ejection surface of the head body part and having a plate base material 41 containing bacterial cellulose. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクを吐出するためのノズルが形成されたインクジェットヘッドに関する。   The present invention relates to an inkjet head in which nozzles for ejecting ink are formed.

吐出面に設けられたノズルプレートを有し、印刷装置に設けられるインクジェットヘッドが知られている。   2. Related Art An ink jet head that has a nozzle plate provided on an ejection surface and is provided in a printing apparatus is known.

特許文献1には、金属板と、金属板の吐出側の面に設けられた樹脂層とを備えたノズルプレートが開示されている。金属板は、機械的強度を向上させるために樹脂層よりも厚く形成されている。ノズルが、金属板と樹脂層とを貫通するように形成されている。インクは、このノズルから吐出される。   Patent Document 1 discloses a nozzle plate including a metal plate and a resin layer provided on a discharge side surface of the metal plate. The metal plate is formed thicker than the resin layer in order to improve mechanical strength. The nozzle is formed so as to penetrate the metal plate and the resin layer. Ink is ejected from this nozzle.

特許文献1のノズルプレートの製造方法では、金属板の一面に樹脂層を形成する。次に、所望のパターンのフォトレジスト膜を形成した後、金属板をエッチングする。この後、別のパターンのフォトレジスト膜を形成した後、樹脂層をエッチングする。これにより、金属板と樹脂層とを貫通するノズルが形成される。   In the nozzle plate manufacturing method of Patent Document 1, a resin layer is formed on one surface of a metal plate. Next, after forming a photoresist film having a desired pattern, the metal plate is etched. Thereafter, after forming a photoresist film of another pattern, the resin layer is etched. Thereby, the nozzle which penetrates the metal plate and the resin layer is formed.

特許第3092134号Patent No. 3092134

しかしながら、特許文献1のノズルプレートでは、金属板に機械的強度が必要なため、金属板を樹脂層よりも厚く構成している。このため、特許文献1の製造方法は、ノズルを形成するために2度のエッチング必要となる。この結果、製造工程が複雑になるといった課題がある。   However, in the nozzle plate of Patent Document 1, since the metal plate needs to have mechanical strength, the metal plate is made thicker than the resin layer. For this reason, the manufacturing method of Patent Document 1 requires two etchings in order to form the nozzle. As a result, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated.

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、製造工程を簡略化できるインクジェットヘッドを提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ink jet head that can simplify the manufacturing process.

上記目的を達成するために、本発明に係るインクジェットヘッドの第1の特徴は、ヘッド本体部と、前記ヘッド本体部の吐出面に取り付けられ、バクテリアセルロースを含むプレート基材を有するノズルプレートとを備えている。   In order to achieve the above object, a first feature of an ink jet head according to the present invention is a head main body, and a nozzle plate that is attached to a discharge surface of the head main body and has a plate base material containing bacterial cellulose. I have.

また、本発明に係るインクジェットヘッドの第2の特徴は、前記ノズルプレートは、前記プレート基材の吐出側の面に設けられた金属層と、前記金属層の吐出面に設けられた硫黄を含む有機材料を有する保護層とを更に備えている。   According to a second aspect of the inkjet head of the present invention, the nozzle plate includes a metal layer provided on the discharge side surface of the plate base material and sulfur provided on the discharge surface of the metal layer. And a protective layer having an organic material.

また、本発明に係るインクジェットヘッドの第3の特徴は、前記保護層の有機材料は、チオール化合物である。   According to a third feature of the inkjet head according to the present invention, the organic material of the protective layer is a thiol compound.

また、本発明に係るインクジェットヘッドの第4の特徴は、前記保護層の有機材料は、疎油基を含むチオール化合物である。   A fourth feature of the ink jet head according to the present invention is that the organic material of the protective layer is a thiol compound containing an oleophobic group.

また、本発明に係るインクジェットヘッドの第5の特徴は、前記保護層の有機材料は、直鎖状のアルキル基を含むチオール化合物である。   A fifth feature of the ink jet head according to the present invention is that the organic material of the protective layer is a thiol compound containing a linear alkyl group.

また、本発明に係るインクジェットヘッドの第6の特徴は、前記保護層の有機材料は、Xを疎油基とすると、SH−C2m−X−C2n−SH(m、n:偶数)の化学式で示すチオール化合物である。 The sixth feature of the ink jet head according to the present invention, the organic material of the protective layer, when the lipophobic based on X, SH-C m H 2m -X-C n H 2n -SH (m, n : Even number) is a thiol compound represented by the chemical formula.

また、本発明に係るインクジェットヘッドの第7の特徴は、前記m及びnは、
m=n
である。
The seventh feature of the inkjet head according to the present invention is that the m and n are:
m = n
It is.

また、本発明に係るインクジェットヘッドの第8の特徴は、前記nは、
8≦n≦18
である。
The eighth feature of the ink jet head according to the present invention is that the n is
8 ≦ n ≦ 18
It is.

第1の特徴によれば、高強度のバクテリアセルロースからなるプレート基材を有するノズルプレートを備えているので、機械的強度を維持するために必要な、比較的厚い金属板等を省略することができる。このように加工がし難い厚い金属板等を省略することにより、第1の特徴は、製造工程を簡略化して、容易にノズルを形成することができる。   According to the first feature, since the nozzle plate having the plate base material made of high-strength bacterial cellulose is provided, it is possible to omit a relatively thick metal plate and the like necessary for maintaining the mechanical strength. it can. By omitting such a thick metal plate that is difficult to process, the first feature is that the manufacturing process can be simplified and the nozzle can be formed easily.

第2の特徴によれば、バクテリアセルロースを含むプレート基材を有するので、加工が容易であると共に、機能を発揮可能な必要最小限の厚さまで金属層を薄くすることができる。これにより、第2の特徴は、導電性を有するノズルを容易に形成することができる。また、金属層により、硫黄を含む保護層と金属層とを共有結合させて、保護層とプレート基材との剥離を抑制できる。   According to the 2nd characteristic, since it has the plate base material containing a bacterial cellulose, while being easy to process, a metal layer can be thinned to the required minimum thickness which can exhibit a function. Thereby, the 2nd characteristic can form the nozzle which has electroconductivity easily. In addition, the metal layer can covalently bond the protective layer containing sulfur and the metal layer, thereby suppressing the peeling between the protective layer and the plate base material.

第3の特徴によれば、保護層がチオール化合物からなるので、保護層を自己組織化された緻密な単分子膜によって構成することができる。   According to the third feature, since the protective layer is made of a thiol compound, the protective layer can be composed of a self-assembled dense monomolecular film.

第4の特徴によれば、保護層を構成するチオール化合物が疎油基を含むので、保護層が油性のインクをはじくことができる。これにより、保護層がインク溶剤で汚染されることを抑止できる。   According to the 4th characteristic, since the thiol compound which comprises a protective layer contains an oleophobic group, a protective layer can repel oil-based ink. Thereby, it can suppress that a protective layer is contaminated with an ink solvent.

第5の特徴によれば、保護層を構成するチオール化合物が直鎖状のアルキル基を含むので、分枝状のアルキル基を含むチオール化合物に比べて、保護層を自己組織化により緻密にすることができる。   According to the fifth feature, since the thiol compound constituting the protective layer contains a linear alkyl group, the protective layer is made dense by self-organization compared to a thiol compound containing a branched alkyl group. be able to.

第6の特徴によれば、保護層を構成するチオール化合物のアルキル基の炭素数を示す2つの整数(m、n)が偶数なので、単分子膜中の分子がノズル面上に規則正しく配列されやすい。これにより、保護層をより緻密にすることができる。   According to the sixth feature, since the two integers (m, n) indicating the carbon number of the alkyl group of the thiol compound constituting the protective layer are even numbers, the molecules in the monomolecular film are likely to be regularly arranged on the nozzle surface. . Thereby, a protective layer can be made denser.

第7の特徴によれば、保護層を構成するチオール化合物のアルキル基の炭素数を示す2つの整数(m、n)が等しいので、保護層を構成する単分子膜中の分子の配列の規則性をより向上させ、同時に疎油基を保護層の最表面に配置することができる。   According to the seventh feature, since the two integers (m, n) indicating the carbon number of the alkyl group of the thiol compound constituting the protective layer are equal, the rules for the arrangement of molecules in the monomolecular film constituting the protective layer The oleophobic group can be disposed on the outermost surface of the protective layer at the same time.

第8の特徴によれば、保護層を構成するチオール化合物のアルキル基の炭素数を示す「n」を8以上にすることによって、チオール化合物分子が略円柱体形状になる。これにより、保護層がより緻密になる。また、「n」を18以下にすることによって、保護層のマクロ的な立体規則性を整えることができる。ここでいう立体規則性とは、保護層の表面平滑性を意味し、保護層の立体規則性が整うことで保護層の表面の平滑性が向上する。   According to the eighth feature, by setting “n” indicating the carbon number of the alkyl group of the thiol compound constituting the protective layer to 8 or more, the thiol compound molecule becomes a substantially cylindrical body. Thereby, a protective layer becomes denser. Moreover, by making “n” 18 or less, the macroscopic stereoregularity of the protective layer can be adjusted. The stereoregularity here means the surface smoothness of the protective layer, and the smoothness of the surface of the protective layer is improved by adjusting the stereoregularity of the protective layer.

第1実施形態によるインクジェットヘッドの全体斜視図である。1 is an overall perspective view of an inkjet head according to a first embodiment. 図1のII−II線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the II-II line of FIG. 図1のIII−III線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the III-III line of FIG. 図3のIV−IV線に沿った断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. ノズル近傍のノズルプレートの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the nozzle plate in the vicinity of the nozzle. インクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing process of an inkjet head. インクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing process of an inkjet head. 第2実施形態によるノズルプレートのノズル近傍の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the nozzle vicinity of the nozzle plate by 2nd Embodiment. ノズルプレートの層構造を説明する図である。It is a figure explaining the layer structure of a nozzle plate. 第3実施形態によるノズルプレートの図9相当図である。FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 9 of a nozzle plate according to a third embodiment. 第4実施形態によるノズルプレートの図9相当図である。FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 9 of a nozzle plate according to a fourth embodiment.

<第1実施形態>
以下、図面を参照して、本発明による第1実施形態のインクジェットヘッドについて説明する。図1は、第1実施形態によるインクジェットヘッドの全体斜視図である。図2は、図1のII−II線に沿った縦断面図である。図3は、図1のIII−III線に沿った縦断面図である。図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。図5は、ノズル近傍のノズルプレートの縦断面図である。尚、以下の説明において、図1の矢印で示す上下左右前後を上下左右前後方向とする。
<First Embodiment>
Hereinafter, an inkjet head according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall perspective view of the inkjet head according to the first embodiment. 2 is a longitudinal sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along line III-III in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the nozzle plate in the vicinity of the nozzle. In the following description, the vertical and horizontal directions indicated by the arrows in FIG.

図1〜図5に示すように、第1実施形態によるインクジェットヘッド1は、ヘッド基材2と、第1圧電部材3と、第2圧電部材4と、固定具5と、一対の電極6、7と、ノズルプレート8とを備えている。尚、ヘッド基材2と、第1圧電部材3と、第2圧電部材4とが、請求項のヘッド本体部に相当する。   As shown in FIGS. 1 to 5, the inkjet head 1 according to the first embodiment includes a head substrate 2, a first piezoelectric member 3, a second piezoelectric member 4, a fixture 5, a pair of electrodes 6, 7 and a nozzle plate 8. The head base 2, the first piezoelectric member 3, and the second piezoelectric member 4 correspond to the head main body of the claims.

ヘッド基材2は、樹脂からなる。ヘッド基材2は、立設部材15と、中空部材16と、側壁部材17とを備えている。尚、立設部材15、中空部材16及び側壁部材17は、一体的に形成されている。   The head substrate 2 is made of resin. The head substrate 2 includes a standing member 15, a hollow member 16, and a side wall member 17. In addition, the standing member 15, the hollow member 16, and the side wall member 17 are integrally formed.

立設部材15は、直方体形状に形成されている。立設部材15は、インクジェットヘッド1の横方向の中央部の上部に設けられている。立設部材15は、中空部材16の上面から上方へ伸びるように構成されている。   The standing member 15 is formed in a rectangular parallelepiped shape. The standing member 15 is provided at the upper portion of the central portion in the horizontal direction of the inkjet head 1. The standing member 15 is configured to extend upward from the upper surface of the hollow member 16.

中空部材16は、中空の直方体形状に形成されている。中空部材16は、第2圧電部材4の上部を覆うように構成されている。中空部材16の下面は、第2圧電部材4の上面と密着している。図3及び図4に示すように、中空部材16の内側には、印刷装置のメインタンク(図示略)からインク31が供給されるインク供給室32が形成されている。インク供給室32の下面及び左側面は、開口されている。   The hollow member 16 is formed in a hollow rectangular parallelepiped shape. The hollow member 16 is configured to cover the upper part of the second piezoelectric member 4. The lower surface of the hollow member 16 is in close contact with the upper surface of the second piezoelectric member 4. As shown in FIGS. 3 and 4, an ink supply chamber 32 to which ink 31 is supplied from a main tank (not shown) of the printing apparatus is formed inside the hollow member 16. The lower surface and the left side surface of the ink supply chamber 32 are opened.

側壁部材17は、直方体形状に形成されている。側壁部材17は、インクジェットヘッド1の右側面を覆うように構成されている。側壁部材17の前後方向の中央部には、インク供給孔17aが形成されている。インク供給孔17aは、外部とインク供給室32とを繋げている。インク供給孔17aには、供給配管35が接続されている。供給配管35は、インク31を供給するものである。   The side wall member 17 is formed in a rectangular parallelepiped shape. The side wall member 17 is configured to cover the right side surface of the inkjet head 1. An ink supply hole 17 a is formed in the central portion of the side wall member 17 in the front-rear direction. The ink supply hole 17 a connects the outside and the ink supply chamber 32. A supply pipe 35 is connected to the ink supply hole 17a. The supply pipe 35 supplies the ink 31.

第1圧電部材3は、変形によってインク31に圧力を作用させるものである。第1圧電部材3は、直方体形状のPZTからなる。第1圧電部材3は、ヘッド基材2及び第2圧電部材4の左側に設けられている。第1圧電部材3の右側面の上部は、ヘッド基材2の中空部材16の左側面と密着された状態で固定される。これにより、第1圧電部材3の上部の右側面によって、インク供給室32の左側面が塞がれる。第1圧電部材3の右側面の下部は、第2圧電部材4の左側面と密着された状態で固定される。   The first piezoelectric member 3 applies pressure to the ink 31 by deformation. The first piezoelectric member 3 is made of PZT having a rectangular parallelepiped shape. The first piezoelectric member 3 is provided on the left side of the head substrate 2 and the second piezoelectric member 4. The upper portion of the right side surface of the first piezoelectric member 3 is fixed in close contact with the left side surface of the hollow member 16 of the head substrate 2. As a result, the left side surface of the ink supply chamber 32 is closed by the upper right side surface of the first piezoelectric member 3. The lower part of the right side surface of the first piezoelectric member 3 is fixed in close contact with the left side surface of the second piezoelectric member 4.

図2及び図4に示すように、複数の第1溝21が、第1圧電部材3の右側面の下部に形成されている。複数の第1溝21は、供給されるインク31を貯留するインク室33の一部を構成する。複数の第1溝21は、前後方向に等間隔で形成されている。第1溝21は、直方体状に形成されている。第1溝21の右側面及び下面は、開口されている。一方、第1溝21の前後面、左側面及び上面は、閉口されている。   As shown in FIGS. 2 and 4, a plurality of first grooves 21 are formed in the lower part of the right side surface of the first piezoelectric member 3. The plurality of first grooves 21 constitute part of the ink chamber 33 that stores the supplied ink 31. The plurality of first grooves 21 are formed at equal intervals in the front-rear direction. The first groove 21 is formed in a rectangular parallelepiped shape. The right side surface and the lower surface of the first groove 21 are opened. On the other hand, the front and rear surfaces, the left side surface, and the upper surface of the first groove 21 are closed.

第2圧電部材4は、第1圧電部材3とともに変形することによってインク31に圧力を作用させるものである。第2圧電部材4は、直方体形状のPZTからなる。第2圧電部材4は、ヘッド基材2の中空部材16の下面であって、側壁部材17と第1圧電部材4との間に設けられている。第2圧電部材4の左側面は、第1圧電部材3の下部の右側面と密着された状態で固定される。   The second piezoelectric member 4 applies pressure to the ink 31 by being deformed together with the first piezoelectric member 3. The second piezoelectric member 4 is made of PZT having a rectangular parallelepiped shape. The second piezoelectric member 4 is provided on the lower surface of the hollow member 16 of the head substrate 2 and between the side wall member 17 and the first piezoelectric member 4. The left side surface of the second piezoelectric member 4 is fixed in close contact with the lower right side surface of the first piezoelectric member 3.

図3及び図4に示すように、複数の第2溝22が、第2圧電部材4の左側面に形成されている。複数の第2溝22は、供給されるインク31を貯留するインク室33の一部を構成する。複数の第2溝22は、前後方向に等間隔で形成されている。複数の第2溝22は、直方体状に形成されている。第2溝22の左側面は、開口されている。また、第2溝22は、第1溝21と対向する位置に形成されている。これにより、第1圧電部材3と第2圧電部材4とが組み合わされると、第1溝21と第2溝22とによって、インク室33が構成される。換言すると、インク室33が、第1圧電部材3と第2圧電部材4とによって形成される。第2溝22の下面は、第1溝21の下面と同様に、開口されている。これにより、インク室33の下面(吐出面)は、インク31を吐出可能に開口される。第2溝22の上面は、開口されている。これにより、ヘッド基材2の中空部材16に形成されているインク供給室32とインク室33とが連結される。一方、第2溝22の前後面及び右側面は、閉口されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of second grooves 22 are formed on the left side surface of the second piezoelectric member 4. The plurality of second grooves 22 constitute part of the ink chamber 33 that stores the supplied ink 31. The plurality of second grooves 22 are formed at equal intervals in the front-rear direction. The plurality of second grooves 22 are formed in a rectangular parallelepiped shape. The left side surface of the second groove 22 is opened. The second groove 22 is formed at a position facing the first groove 21. As a result, when the first piezoelectric member 3 and the second piezoelectric member 4 are combined, the first groove 21 and the second groove 22 constitute an ink chamber 33. In other words, the ink chamber 33 is formed by the first piezoelectric member 3 and the second piezoelectric member 4. The lower surface of the second groove 22 is opened in the same manner as the lower surface of the first groove 21. Thereby, the lower surface (ejection surface) of the ink chamber 33 is opened so that the ink 31 can be ejected. The upper surface of the second groove 22 is opened. As a result, the ink supply chamber 32 and the ink chamber 33 formed in the hollow member 16 of the head substrate 2 are connected. On the other hand, the front and rear surfaces and the right side surface of the second groove 22 are closed.

固定具5は、ヘッド基材2と圧電部材3、4とを固定するものである。固定具5は、樹脂からなる。固定具5は、左右方向において、ヘッド基材2の右側面と第1圧電部材3の左側面とを押圧する。固定具5は、前後方向において、ヘッド基材2及び圧電部材3、4の前面と後面とを押圧する。これにより、ヘッド基材2、圧電部材3、4が互いに密着する。固定具5の底面には、インク31を吐出するための開口部5aが形成されている。   The fixture 5 fixes the head base 2 and the piezoelectric members 3 and 4. The fixture 5 is made of resin. The fixture 5 presses the right side surface of the head base 2 and the left side surface of the first piezoelectric member 3 in the left-right direction. The fixture 5 presses the front surface and the rear surface of the head substrate 2 and the piezoelectric members 3 and 4 in the front-rear direction. Thereby, the head substrate 2 and the piezoelectric members 3 and 4 are in close contact with each other. An opening 5 a for discharging the ink 31 is formed on the bottom surface of the fixture 5.

電極6、7は、圧電部材3、4に電圧を印加するものである。図2〜図4に示すように、電極6、7は、インク室33を構成する第1溝21及び第2溝22の内面に形成されている。換言すれば、電極6、7は、インク室33を構成する圧電部材3、4の内面に形成されている。電極6と電極7は、前後方向において、交互に設けられている。電極6、7は、印刷装置(図示略)に搭載された制御部(図示略)に接続されている。電極6と電極7との間には、制御部によって、圧電部材3、4を変形させるための所定の電圧が印加される。これにより、電極6と電極7とによって挟まれた領域の圧電部材3、4が変形して、インク31に圧力を作用させることができる。   The electrodes 6 and 7 apply voltage to the piezoelectric members 3 and 4. As shown in FIGS. 2 to 4, the electrodes 6 and 7 are formed on the inner surfaces of the first groove 21 and the second groove 22 constituting the ink chamber 33. In other words, the electrodes 6 and 7 are formed on the inner surfaces of the piezoelectric members 3 and 4 constituting the ink chamber 33. The electrodes 6 and 7 are alternately provided in the front-rear direction. The electrodes 6 and 7 are connected to a control unit (not shown) mounted on a printing apparatus (not shown). A predetermined voltage for deforming the piezoelectric members 3 and 4 is applied between the electrodes 6 and 7 by the control unit. Thereby, the piezoelectric members 3 and 4 in the region sandwiched between the electrode 6 and the electrode 7 are deformed, and pressure can be applied to the ink 31.

ノズルプレート8は、第1圧電部材3の下面(吐出面)と第2圧電部材4の下面(吐出面)とにわたって設けられている。ノズルプレート8は、略長方形の平面状に形成されている。複数のノズル8aが、ノズルプレート8には形成されている。ノズル8aは、ノズルプレート8を上下方向に貫通するように形成されている。複数のノズル8aは、前後方向において、インク室33に対応した位置に等間隔で形成されている。これにより、各インク室33の下面は、各ノズル8aにより、外部と貫通される。図1に示すように、複数のノズル8aは、左右方向において、1個ずつ交互に左右にずれて形成されている。即ち、ノズル8aは、第1溝21または第2溝22のいずれかに対応した位置に形成されている。ノズルプレート8は、プレート基材41により構成されている。   The nozzle plate 8 is provided across the lower surface (discharge surface) of the first piezoelectric member 3 and the lower surface (discharge surface) of the second piezoelectric member 4. The nozzle plate 8 is formed in a substantially rectangular planar shape. A plurality of nozzles 8 a are formed on the nozzle plate 8. The nozzle 8a is formed so as to penetrate the nozzle plate 8 in the vertical direction. The plurality of nozzles 8a are formed at equal intervals at positions corresponding to the ink chambers 33 in the front-rear direction. Thereby, the lower surface of each ink chamber 33 is penetrated with the exterior by each nozzle 8a. As shown in FIG. 1, the plurality of nozzles 8 a are formed so as to be alternately shifted left and right one by one in the left-right direction. That is, the nozzle 8 a is formed at a position corresponding to either the first groove 21 or the second groove 22. The nozzle plate 8 is composed of a plate base material 41.

プレート基材41は、バクテリアセルロースからなる。バクテリアセルロースとは、酢酸菌によって生成される結晶性のセルロース繊維のことである。バクテリアセルロースは、一軸配向型である。これにより、バクテリアセルロースは、鋼鉄の約1.5倍の強度を有する高強度材料となる。バクテリアセルロースは、高いヤング率を有する。バクテリアセルロースの基本骨格は、約4nmのセルロースミクロフィブリル(ナノファイバー)である。バクテリアセルロースのミクロフィブリルは、伸びきったセルロース分子鎖が水素結合された微結晶構造を有する。バクテリアセルロースのミクロフィブリルは、耐水性が高い。バクテリアセルロースのミクロフィブリルは、植物由来のセルロースに比べて、100分の1〜1000分の1の直径の繊維からなる。数本〜数十本のバクテリアセルロースのミクロフィブリルが束となっている。更に、この束が規則性の高い網目構造(高次構造)を有する。バクテリアセルロースは、接着剤等によることなく成型される。   The plate substrate 41 is made of bacterial cellulose. Bacterial cellulose is crystalline cellulose fiber produced by acetic acid bacteria. Bacterial cellulose is uniaxially oriented. Thereby, bacterial cellulose becomes a high-strength material having about 1.5 times the strength of steel. Bacterial cellulose has a high Young's modulus. The basic skeleton of bacterial cellulose is cellulose microfibrils (nanofibers) of about 4 nm. Bacterial cellulose microfibrils have a microcrystalline structure in which stretched cellulose molecular chains are hydrogen-bonded. Bacterial cellulose microfibrils are highly water resistant. Bacterial cellulose microfibrils are composed of fibers with a diameter of 1/100 to 1/1000 compared to plant-derived cellulose. Several to tens of bacterial cellulose microfibrils are bundled. Further, this bundle has a highly regular network structure (higher order structure). Bacterial cellulose is molded without using an adhesive or the like.

(インクジェットヘッドの動作)
次に、インクジェットヘッド1の動作について説明する。まず、印刷装置の制御部が、インクポンプ(図示略)をオンに切り替える。これにより、インク31が、メインタンクからインクジェットヘッド1のインク供給室32及びインク室33に供給される。次に、制御部は、印刷用紙を搬送しつつ、入力された画像データに応じて、電極6、7に電圧を印加する。これにより、圧電部材3、4が変形する。圧電部材3、4の変形によって圧縮されたインク室33では、インク31に圧力が作用するので、そのインク室33のインク31は、液滴となってノズルプレート8のノズル8aから吐出される。液滴状のインク31は印刷用紙に塗布されて、画像が印刷用紙に印刷される。
(Operation of inkjet head)
Next, the operation of the inkjet head 1 will be described. First, the control unit of the printing apparatus switches on an ink pump (not shown). Thereby, the ink 31 is supplied from the main tank to the ink supply chamber 32 and the ink chamber 33 of the inkjet head 1. Next, the control unit applies a voltage to the electrodes 6 and 7 according to the input image data while conveying the printing paper. Thereby, the piezoelectric members 3 and 4 are deformed. In the ink chamber 33 compressed by the deformation of the piezoelectric members 3 and 4, pressure acts on the ink 31, so that the ink 31 in the ink chamber 33 is ejected from the nozzles 8 a of the nozzle plate 8 as droplets. The droplet-shaped ink 31 is applied to the printing paper, and an image is printed on the printing paper.

(インクジェットヘッドの製造工程)
次に、インクジェットヘッド1の製造工程について説明する。図6及び図7は、インクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
(Inkjet head manufacturing process)
Next, the manufacturing process of the inkjet head 1 will be described. 6 and 7 are diagrams for explaining the manufacturing process of the ink-jet head.

最初に、ノズルプレート8の製造について説明する。まず、液体培養によってバクテリアセルロースを培養する。具体的には、果糖フルクトースを主成分とする培地と酢酸菌とを30個のフラスコに入れて、10日間培養する。ここでいう培養は、前々培養〜本培養を含む。これにより、各フラスコから約600mgのバクテリアセルロースが生成される。従って、30個のフラスコから約18gのバクテリアセルロースが生成される。   First, manufacture of the nozzle plate 8 will be described. First, bacterial cellulose is cultured by liquid culture. Specifically, a medium mainly composed of fructose fructose and acetic acid bacteria are placed in 30 flasks and cultured for 10 days. The culture referred to here includes pre-culture to main culture. This produces about 600 mg of bacterial cellulose from each flask. Thus, about 18 g of bacterial cellulose is produced from 30 flasks.

ここで、酢酸菌は、結晶性セルロース繊維であるバクテリアセルロースを生産する。そして、酢酸菌は、菌体外へセルロース繊維を分泌する。これにより、酢酸菌は、分泌方向とは逆方向の噴出エネルギー機動力によって移動する。この機動力によって、それぞれの酢酸菌は、任意の方向に移動する。これにより、酢酸菌から分泌されたナノ繊維が網目状になる。この結果、バクテリアセルロースを含むゲル状の膜であるペリクルが形成される。ここで、本実施形態の方法によって製造されるバクテリアセルロースは、本物質中に含まれる菌体を含むセルロース性物質以外の不純物を取り除く処理を施すことができる。不純物を取り除く方法として、水洗、加圧脱水、希酸洗浄、アルカリ洗浄、次亜塩素酸ソード及び過酸化水素等の漂白剤による処理、菌体溶解酵素による処理、ラウリル硫酸ソーダ等の界面活性剤による処理、200℃までの範囲の加熱洗浄等を単独及び併用して行う方法がある。これらの方法により、セルロース性物質から不純物を略完全に除去することができる。   Here, acetic acid bacteria produce bacterial cellulose which is crystalline cellulose fiber. The acetic acid bacteria secrete cellulose fibers outside the cells. As a result, the acetic acid bacteria are moved by the jet energy power in the direction opposite to the direction of secretion. With this mobility, each acetic acid bacterium moves in an arbitrary direction. Thereby, the nanofiber secreted from the acetic acid bacteria becomes a network. As a result, a pellicle that is a gel-like film containing bacterial cellulose is formed. Here, the bacterial cellulose produced by the method of the present embodiment can be subjected to a treatment for removing impurities other than the cellulosic material containing the microbial cells contained in the material. As a method for removing impurities, washing with water, pressure dehydration, dilute acid washing, alkali washing, treatment with bleach such as sodium hypochlorite and hydrogen peroxide, treatment with cell lytic enzyme, surfactant such as sodium lauryl sulfate There is a method of carrying out the treatment by heating, heating washing up to 200 ° C. alone or in combination. By these methods, impurities can be almost completely removed from the cellulosic material.

次に、KOH(水酸化カリウム)水溶液中に上述のバクテリアセルロースを注入した後、高速ホモジナイザーによって分散処理を行う。これにより、セルロースミクロフィブリルが均質に分散する。この後、セルロースミクロフィブリルが分散した分散液を、プレート基材41の形態の成型型に流し込む。次に、成型型の分散液をプレスすることにより、ノズル8aが形成されていないプレート基材41が完成する。   Next, after injecting the above-mentioned bacterial cellulose into a KOH (potassium hydroxide) aqueous solution, a dispersion treatment is performed by a high-speed homogenizer. Thereby, a cellulose microfibril disperse | distributes uniformly. Thereafter, the dispersion liquid in which cellulose microfibrils are dispersed is poured into a mold in the form of the plate base material 41. Next, the plate base material 41 in which the nozzles 8a are not formed is completed by pressing the dispersion of the mold.

次に、ヘッド基材2と、電極6、7が形成された第1圧電部材3及び第2圧電部材4とを組み立てる。この後、ヘッド基材2と圧電部材3、4とを固定具5によって固定する。   Next, the head substrate 2 and the first piezoelectric member 3 and the second piezoelectric member 4 on which the electrodes 6 and 7 are formed are assembled. Thereafter, the head base 2 and the piezoelectric members 3 and 4 are fixed by the fixing tool 5.

次に、図6に示すように、圧電部材3、4の吐出側の面(下面)にプレート基材41を接着する。この状態で、図7に示すように、レーザ光55aをレーザ装置55からノズルプレート8の所望の位置に照射して、ノズル8aを形成する。この結果、インクジェットヘッド1が完成する。   Next, as shown in FIG. 6, the plate base material 41 is bonded to the discharge side surface (lower surface) of the piezoelectric members 3 and 4. In this state, as shown in FIG. 7, a laser beam 55a is irradiated from the laser device 55 to a desired position of the nozzle plate 8 to form the nozzle 8a. As a result, the inkjet head 1 is completed.

(第1実施形態による効果)
次に、上述した第1実施形態によるインクジェットヘッド1の効果について説明する。
(Effect by 1st Embodiment)
Next, effects of the inkjet head 1 according to the first embodiment described above will be described.

上述したように第1実施形態によるインクジェットヘッド1のノズルプレート8は、バクテリアセルロースによって構成されたプレート基材41からなる。これにより、ノズルプレート8は、ノズル8aを形成し難い金属板等を省略できるので、レーザ照射等により容易にノズル8aを形成することができる。この結果、ノズルプレート8は、製造工程を簡略化できる。   As described above, the nozzle plate 8 of the ink jet head 1 according to the first embodiment is composed of the plate base material 41 made of bacterial cellulose. Thereby, since the nozzle plate 8 can omit a metal plate or the like on which the nozzle 8a is difficult to be formed, the nozzle 8a can be easily formed by laser irradiation or the like. As a result, the nozzle plate 8 can simplify the manufacturing process.

ノズルプレート8のプレート基材41を構成するバクテリアセルロースは、セルロース分子鎖が水素結合した微結晶構造を有するミクロフィブリルを基本骨格とする。これにより、ノズルプレート8は、耐水性を向上させることができるので、インク31に含まれる水分によって劣化することを抑制できる。   Bacterial cellulose constituting the plate substrate 41 of the nozzle plate 8 has microfibrils having a microcrystalline structure in which cellulose molecular chains are hydrogen-bonded as a basic skeleton. Thereby, since the nozzle plate 8 can improve water resistance, it can suppress that it deteriorates with the water | moisture content contained in the ink 31. FIG.

ノズルプレート8のプレート基材41を構成するバクテリアセルロースは、鋼鉄の約1.5倍の強度を有する一軸配向型の高強度材料である。これにより、ノズルプレート8は、強度を向上させることができる。   Bacterial cellulose constituting the plate substrate 41 of the nozzle plate 8 is a uniaxially oriented high strength material having a strength about 1.5 times that of steel. Thereby, the strength of the nozzle plate 8 can be improved.

<第2実施形態>
次に、上述した実施形態のノズルプレートを変更した第2実施形態について説明する。図8は、第2実施形態によるノズルプレートのノズル近傍の縦断面図である。図9は、ノズルプレートの層構造を説明する図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment in which the nozzle plate of the above-described embodiment is changed will be described. FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the vicinity of the nozzles of the nozzle plate according to the second embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating the layer structure of the nozzle plate. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.

図8及び図9に示すように、第2実施形態によるノズルプレート8Aは、プレート基材41と、金属層42と、發インク層(請求項の保護層に相当)43とを備えている。   As shown in FIGS. 8 and 9, the nozzle plate 8 </ b> A according to the second embodiment includes a plate base 41, a metal layer 42, and a soot ink layer (corresponding to a protective layer in claims) 43.

金属層42は、發インク層43がプレート基材41から剥離することを抑制する機能を有する。金属層42は、導電性を有するとともに、後周期遷移金属である銀からなる。尚、銀は、ルイス酸として機能する。金属層42は、プレート基材41の吐出面(下面)の全面に形成されている。金属層42は接地されている。これにより、金属層42は、インクの帯電を除去する。金属層42は、多層に構成してもよい。多層にする場合は、標準電極電位の低い金属の層をバクテリアセルロースにより構成されるプレート基材41と接する側に形成すると金属層42は錆び難いため、好ましい。   The metal layer 42 has a function of suppressing the ink layer 43 from peeling from the plate base material 41. The metal layer 42 has conductivity and is made of silver which is a late transition metal. Silver functions as a Lewis acid. The metal layer 42 is formed on the entire discharge surface (lower surface) of the plate base material 41. The metal layer 42 is grounded. Thereby, the metal layer 42 removes the charge of the ink. The metal layer 42 may be configured in multiple layers. In the case of a multilayer structure, it is preferable to form a metal layer having a low standard electrode potential on the side in contact with the plate substrate 41 made of bacterial cellulose, because the metal layer 42 hardly rusts.

發インク層43は、インク31を弾くものである。發インク層43は、金属層42の吐出面(下面)の全面に形成されている。發インク層43は、有機材料のチオール化合物の一種であるビス(メルカプトオクチル)エーテルからなる。尚、ビス(メルカプトオクチル)エーテルの化学式は、SH−C16−O−C16−SHである。ビス(メルカプトオクチル)エーテルは、アルキル基とアルキル基とを接続し、極性成分及び疎油性(親水性)を有するエーテル基を持つ。即ち、發インク層43を構成するビス(メルカプトオクチル)エーテルは、油性インクを弾く性質(疎油性)を有する。また、ビス(メルカプトオクチル)エーテルの両端は、一対のメルカプト基(SH−)を有する。ここで、メルカプト基の硫黄(S)は、共有結合性の高さからルイス塩基として機能する。これにより、図9に示すように、ビス(メルカプトオクチル)エーテルの両端のメルカプト基(−SH)は、銀を含有する金属層42と共有結合を形成する。この結果、疎油性を示すエーテル基は、外側(吐出側)へと配向する。ビス(メルカプトオクチル)エーテルは、一対の同じ直鎖状のアルキル基(−C16−:オクチル基)がエーテル基の両側に結合された構造を有する。チオール化合物からなる發インク層43は、自己組織化された単分子膜に構成される。發インク層43は、約2nm〜約200nmの厚みを有する。 The soot ink layer 43 repels the ink 31. The ink layer 43 is formed on the entire discharge surface (lower surface) of the metal layer 42. The ink layer 43 is made of bis (mercaptooctyl) ether, which is a kind of organic material thiol compound. Incidentally, the chemical formula of bis (mercaptomethyl octyl) ethers are SH-C 8 H 16 -O- C 8 H 16 -SH. Bis (mercaptooctyl) ether has an ether group which connects an alkyl group and an alkyl group and has a polar component and oleophobic properties (hydrophilicity). That is, the bis (mercaptooctyl) ether constituting the ink layer 43 has a property of repelling oil-based ink (oleophobic). Moreover, both ends of bis (mercaptooctyl) ether have a pair of mercapto groups (SH-). Here, the sulfur (S) of the mercapto group functions as a Lewis base because of its high covalent bond. Accordingly, as shown in FIG. 9, mercapto groups (—SH) at both ends of the bis (mercaptooctyl) ether form a covalent bond with the metal layer 42 containing silver. As a result, the ether group exhibiting oleophobicity is oriented outward (discharge side). Bis (mercaptooctyl) ether has a structure in which a pair of identical linear alkyl groups (—C 8 H 16 —: octyl group) are bonded to both sides of an ether group. The soot ink layer 43 made of a thiol compound is formed as a self-assembled monomolecular film. The ink layer 43 has a thickness of about 2 nm to about 200 nm.

(インクジェットヘッドの動作)
第2実施形態のインクジェットヘッド1Aでは、第1実施形態のインクジェットヘッド1と同様に、電極6と電極7との間に電圧が印加されると、インク31が液滴としてノズルプレート8Aのノズル8aから吐出される。そして、液滴状のインク31によって画像が印刷用紙に印刷される。ここで、吐出された液滴状のインク31は、電極6、7間に印加される電圧によって帯電している。そして、帯電した状態のインク31が、表面張力を超えるエネルギー状態になると、液滴状態を保持できず分裂(レイリー分裂)を引き起こす。このレイリー分裂は一度発生すると、連続して発生する。これにより、インク31の液滴が霧状になる静電霧化現象が生じる。そして、この霧状のインク31が、ノズルプレート8Aの下面に達する。しかし、導電性を有する發インク層43は、ノズルプレート8Aの下面にあって、帯電したインク滴を除電する。また、インク滴のレイリー分裂が仮に生じても、疎油性のビス(メルカプトオクチル)エーテルからなる發インク層43が形成されているので、インク31は、發インク層43によって弾かれる。この結果、ノズルプレート8Aの下面にインク31が付着することを抑制できる。
(Operation of inkjet head)
In the inkjet head 1A according to the second embodiment, as with the inkjet head 1 according to the first embodiment, when a voltage is applied between the electrode 6 and the electrode 7, the ink 31 becomes a droplet and the nozzle 8a of the nozzle plate 8A. It is discharged from. Then, an image is printed on the printing paper by the droplet-like ink 31. Here, the ejected droplet-shaped ink 31 is charged by a voltage applied between the electrodes 6 and 7. When the charged ink 31 is in an energy state exceeding the surface tension, the droplet state cannot be maintained, causing a split (Rayleigh split). Once this Rayleigh split occurs, it occurs continuously. This causes an electrostatic atomization phenomenon in which the droplets of the ink 31 become mist-like. The mist-like ink 31 reaches the lower surface of the nozzle plate 8A. However, the conductive ink layer 43 is provided on the lower surface of the nozzle plate 8A and neutralizes charged ink droplets. Even if Rayleigh splitting of ink droplets occurs, the ink 31 is repelled by the ink layer 43 because the ink layer 43 made of oleophobic bis (mercaptooctyl) ether is formed. As a result, it is possible to suppress the ink 31 from adhering to the lower surface of the nozzle plate 8A.

(ノズルプレートの製造方法)
次に、ノズルプレート8の製造方法について説明する。まず、第1実施形態と同様の製造方法によって、プレート基材41を作成する。次に、無電解メッキ法により、プレート基材41の吐出側の面に銀からなる金属層42を形成する。
(Nozzle plate manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the nozzle plate 8 will be described. First, the plate base material 41 is created by the same manufacturing method as in the first embodiment. Next, a metal layer 42 made of silver is formed on the discharge side surface of the plate base material 41 by an electroless plating method.

次に、ビス(メルカプトオクチル)エーテルをエタノール等のアルコールに溶解させて、ビス(メルカプトオクチル)エーテルの体積モル濃度が1mol/lの發インク層溶液を調製する。この後、金属層42の吐出面に發インク層溶液を塗布(ディップコーティング)する。この状態で、プレート基材41を室温中で放置する。これにより、發インク層溶液内のアルコールが蒸発して、ビス(メルカプトオクチル)エーテルからなる發インク層43が、金属層42の吐出面に形成される。ここで、チオール化合物であるビス(メルカプトオクチル)エーテルは、自己組織化して単分子膜となる。これにより、ノズルプレート8Aが完成する。尚、ノズル8aは、第1実施形態と同様に、インクジェットヘッド1Aに取り付けられた後、レーザ光55aによって開けられる。   Next, bis (mercaptooctyl) ether is dissolved in an alcohol such as ethanol to prepare an ink layer solution having a volume molar concentration of bis (mercaptooctyl) ether of 1 mol / l. Thereafter, the ink layer solution is applied (dip coating) on the discharge surface of the metal layer 42. In this state, the plate substrate 41 is left at room temperature. As a result, the alcohol in the soot ink layer solution evaporates and a soot ink layer 43 made of bis (mercaptooctyl) ether is formed on the ejection surface of the metal layer 42. Here, bis (mercaptooctyl) ether, which is a thiol compound, self-assembles into a monomolecular film. Thereby, the nozzle plate 8A is completed. The nozzle 8a is opened by the laser beam 55a after being attached to the inkjet head 1A, as in the first embodiment.

(第2実施形態の効果)
次に、上述した第2実施形態のノズルプレート8Aの効果について説明する。
(Effect of 2nd Embodiment)
Next, the effect of the nozzle plate 8A of the second embodiment described above will be described.

第2実施形態によるノズルプレート8Aは、バクテリアセルロースからなるプレート基材41を有するので、第1実施形態と同様の効果を奏する。   The nozzle plate 8A according to the second embodiment has the same effect as that of the first embodiment because it has the plate base material 41 made of bacterial cellulose.

また、上述したようにノズルプレート8Aは、バクテリアセルロースからなるプレート基材41を有する。このため、金属を含有する金属層42を薄くすることができる。これにより、レーザ光55aによって容易にノズル8aを形成することができる。   Further, as described above, the nozzle plate 8A has the plate base material 41 made of bacterial cellulose. For this reason, the metal layer 42 containing a metal can be made thin. Thereby, the nozzle 8a can be easily formed by the laser beam 55a.

また、ノズルプレート8Aは、後周期遷移金属を含む導電性の金属層42と、吐出面に形成された疎油性のエーテル基を有するビス(メルカプトオクチル)エーテルからなる發インク層43を備えている。これにより、印刷時に、帯電したインク滴を除電することができる。また、吐出されて霧状になったインク31が仮に生じたとしても、發インク層43で弾かれて、インク31が發インク層43に堆積することはない。この結果、ノズルプレート8Aの吐出面が汚れることを抑制できるので、ワイパー等によるクリーニング作業を低減できる。更に、ワイパーによるクリーニング作業を低減することによって、インク付着の原因のひとつである傷が、發インク層43に生じることを抑制できる。この結果、ノズルプレート8Aは、インク31が發インク層43に付着することをより効果的に抑制できる。   In addition, the nozzle plate 8A includes a conductive metal layer 42 containing a post-period transition metal and a soot ink layer 43 made of bis (mercaptooctyl) ether having an oleophobic ether group formed on the ejection surface. . Thereby, the charged ink droplet can be neutralized during printing. Further, even if the ejected ink 31 in the form of a mist is generated, the ink 31 is not repelled by the soot ink layer 43 and deposited on the soot ink layer 43. As a result, it is possible to suppress the discharge surface of the nozzle plate 8A from becoming dirty, so that the cleaning work by a wiper or the like can be reduced. Further, by reducing the cleaning work by the wiper, it is possible to suppress the scratch that is one of the causes of ink adhesion from being generated in the soot ink layer 43. As a result, the nozzle plate 8 </ b> A can more effectively suppress the ink 31 from adhering to the soot ink layer 43.

また、ノズルプレート8Aは、發インク層43によりインク31の付着を抑制することによって、ノズル8aが、凝集したインク31の色材によって塞がれることを抑制できる。これにより、ノズルプレート8Aは、インク31が所望の方向(真下方向)とは異なる方向に吐出されることを低減できるので、印刷される画像品質の劣化を抑制できる。   Further, the nozzle plate 8 </ b> A can prevent the nozzle 8 a from being blocked by the color material of the aggregated ink 31 by suppressing the adhesion of the ink 31 by the soot ink layer 43. Thereby, since the nozzle plate 8A can reduce the discharge of the ink 31 in a direction different from the desired direction (directly downward direction), it is possible to suppress deterioration of the printed image quality.

また、ノズルプレート8Aの發インク層43は、メルカプト基を有するビス(メルカプトオクチル)エーテルにより構成されている。これにより、ノズルプレート8Aは、發インク層43を自己組織化した緻密な単分子膜によって構成することができる。   Further, the ink-ink layer 43 of the nozzle plate 8A is composed of bis (mercaptooctyl) ether having a mercapto group. Thereby, the nozzle plate 8A can be constituted by a dense monomolecular film in which the ink layer 43 is self-organized.

また、ノズルプレート8Aの發インク層43は、一対のメルカプト基を有するビス(メルカプトオクチル)エーテルにより構成されている。これにより、ビス(メルカプトオクチル)エーテル分子の両端のメルカプト基が、銀を含有する金属層42と共有結合する。この結果、ノズルプレート8Aは、發インク層43と金属層42との結合をより強固にできるので、發インク層43の剥離を抑制できる。   Further, the ink-ink layer 43 of the nozzle plate 8A is composed of bis (mercaptooctyl) ether having a pair of mercapto groups. Thereby, the mercapto groups at both ends of the bis (mercaptooctyl) ether molecule are covalently bonded to the metal layer 42 containing silver. As a result, the nozzle plate 8 </ b> A can further strengthen the bond between the ink layer 43 and the metal layer 42, and thus can suppress the peeling of the ink layer 43.

また、ノズルプレート8Aの發インク層43は、エーテル基の両側に同じ直鎖状のオクチル基を有するビス(メルカプトオクチル)エーテルによって構成されている。これにより、ノズルプレート8Aは、分枝状のオクチル基を有するチオール化合物によって構成するよりも、發インク層43をより緻密にすることができる。   Further, the fountain ink layer 43 of the nozzle plate 8A is made of bis (mercaptooctyl) ether having the same linear octyl group on both sides of the ether group. Thereby, the nozzle plate 8A can make the ink layer 43 denser than that of the thiol compound having a branched octyl group.

<第3実施形態>
次に、上述した実施形態のノズルプレートの發インク層を変更した第3実施形態について説明する。図10は、第3実施形態によるノズルプレートの図9相当図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment in which the soot ink layer of the nozzle plate of the above-described embodiment is changed will be described. FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 9 of the nozzle plate according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.

図10に示すように、第3実施形態によるノズルプレート8Bは、メルカプト基(−SH)を1つ含むメルカプトオクチルエーテルによって構成された發インク層43Bを備えている。尚、メルカプトオクチルエーテルの化学式は、OH−C16−SHである。このように構成した場合も、メルカプトオクチルエーテルのメルカプト基(−SH)は、金属層42の銀と共有結合する。一方、エーテル基は、吐出側に配置されるので、油性のインク31を弾く。 As shown in FIG. 10, the nozzle plate 8 </ b> B according to the third embodiment includes a fountain ink layer 43 </ b> B made of mercaptooctyl ether containing one mercapto group (—SH). The chemical formula of mercaptooctyl ether is OH—C 8 H 16 —SH. Even in such a configuration, the mercapto group (—SH) of the mercaptooctyl ether is covalently bonded to silver of the metal layer 42. On the other hand, since the ether group is disposed on the ejection side, the oil-based ink 31 is repelled.

これにより、第3実施形態によるノズルプレート8Bにおいても、第2実施形態と同様の効果を奏することができる。   Thereby, also in the nozzle plate 8B by 3rd Embodiment, there can exist an effect similar to 2nd Embodiment.

<第4実施形態>
次に、上述した実施形態のノズルプレートの發インク層を変更した第4実施形態について説明する。図11は、第4実施形態によるノズルプレートの図9相当図である。尚、第4実施形態は、水性インク用のノズルプレートに本発明を適用したものである。上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a description will be given of a fourth embodiment in which the soot ink layer of the nozzle plate of the above-described embodiment is changed. FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 9 of the nozzle plate according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the present invention is applied to a nozzle plate for water-based ink. The same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図11に示すように、第4実施形態によるノズルプレート8Cは、n−オクタンチオールによって構成された發インク層43Cを備えている。尚、n−オクタンチオールの化学式は、C17−SHである。このように構成した場合でも、n−オクタンチオールのメルカプト基(−SH)は、金属層42の銀と共有結合する。一方、疎水性のアルキル基(−C17)は、吐出側に配置されるので、發インク層43Cは水性のインク31を弾く。 As shown in FIG. 11, the nozzle plate 8 </ b> C according to the fourth embodiment includes a soot ink layer 43 </ b> C composed of n-octanethiol. Incidentally, the chemical formula of n- octane thiol is C 8 H 17 -SH. Even in such a configuration, the mercapto group (—SH) of n-octanethiol is covalently bonded to silver of the metal layer 42. On the other hand, since the hydrophobic alkyl group (—C 8 H 17 ) is disposed on the ejection side, the ink layer 43C repels the aqueous ink 31.

これにより、第4実施形態によるノズルプレート8Cは、水性のインク31に対して、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。   Thereby, the nozzle plate 8 </ b> C according to the fourth embodiment can achieve the same effects as the first embodiment with respect to the water-based ink 31.

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using embodiment, this invention is not limited to embodiment described in this specification. The scope of the present invention is determined by the description of the scope of claims and the scope equivalent to the description of the scope of claims. Hereinafter, modified embodiments in which the above-described embodiment is partially modified will be described.

上述した各実施形態の構成の材料、形状、数値、配置等は適宜変更可能である。   The material, shape, numerical value, arrangement, and the like of the configuration of each embodiment described above can be changed as appropriate.

また、上述したノズルプレートの製造方法は、適宜変更可能である。例えば、バクテリアセルロースの培養としては、液体培養の代わりに、固体培養、嫌気培養、透析培養、回分培養、連続培養等によって培養してもよい。培養は、生物触媒を用いて常温下で搬送させるためのバイオリアクター(生物反応器)内で行われる。   Moreover, the manufacturing method of the nozzle plate mentioned above can be changed suitably. For example, bacterial cellulose may be cultured by solid culture, anaerobic culture, dialysis culture, batch culture, continuous culture or the like instead of liquid culture. The culture is performed in a bioreactor (bioreactor) that is transported at room temperature using a biocatalyst.

また、發インク層(保護層)をジスルフィド基(−S−S−)、モノスルフィド基(−S−)、チオフェン等の硫黄を含む有機材料により構成してもよい。   Further, the ink layer (protective layer) may be composed of an organic material containing sulfur such as a disulfide group (—S—S—), a monosulfide group (—S—), and thiophene.

また、油性インク用のノズルプレートの場合、發インク層の疎油基(親水基)をエーテル基以外のカルボニル基、エステル基、イミノ基等の極性成分を有するものを適用してもよい。更に、發インク層を複数の疎油基(親水基)を有する材料によって構成してもよい。一方、水性インク用のノズルプレートの場合、疎水基としてアルキル基以外の疎水基を適用してもよい。   In the case of a nozzle plate for oil-based ink, an oleophobic group (hydrophilic group) in the ink layer may have a polar component such as a carbonyl group other than an ether group, an ester group, or an imino group. Furthermore, the ink layer may be made of a material having a plurality of oleophobic groups (hydrophilic groups). On the other hand, in the case of a nozzle plate for water-based ink, a hydrophobic group other than an alkyl group may be applied as the hydrophobic group.

また、油性インク用のノズルプレートの場合、發インク層をビス(メルカプトオクチル)エーテル、メルカプトオクチルエーテル以外の疎油基(親水基)を有するチオール化合物等の有機材料によって構成してもよい。一方、水性インク用のノズルプレートの場合、n−オクタンチオール以外の疎水基を有するチオール化合物等の有機材料によって發インク層を構成してもよい。   Further, in the case of a nozzle plate for oil-based ink, the soot ink layer may be composed of an organic material such as bis (mercaptooctyl) ether or a thiol compound having an oleophobic group (hydrophilic group) other than mercaptooctylether. On the other hand, in the case of a nozzle plate for water-based ink, the soot ink layer may be composed of an organic material such as a thiol compound having a hydrophobic group other than n-octanethiol.

ここで、發インク層をチオール化合物により構成する場合、アルキル基(−C2n−)が直鎖状のものが好ましい。これにより、自己組織化される發インク層をより緻密にすることができる。 Here, when the ink-jet layer is composed of a thiol compound, the alkyl group (—C n H 2n —) is preferably linear. As a result, the ink layer that is self-organized can be made denser.

また、發インク層を化学式SH−C2m−X−C2n−SHで表されるチオール化合物により構成してもよい。更に、炭素数を示すm、nの関係が、「m=n」であることが好ましい。ここで、Xは疎油基である。より具体的にはエーテル基が好ましいが、カルボニル基、エステル基またはイミノ基であってもよい。 May also be constituted by a thiol compound represented the發ink layer by the chemical formula SH-C m H 2m -X- C n H 2n -SH. Furthermore, the relationship between m and n indicating the number of carbon atoms is preferably “m = n”. Here, X is an oleophobic group. More specifically, an ether group is preferable, but it may be a carbonyl group, an ester group or an imino group.

また、發インク層を化学式OH−C2n−SH、化学式SH−C2n−O−C2n−SH、または、化学式C2n+1−SHで表されるチオール化合物により構成する場合、「8≦n≦18」であることが好ましい。 The structure, formula OH-C n H 2n -SH an發ink layer, the formula SH-C n H 2n -O- C n H 2n -SH, or by thiol compound represented by chemical formula C n H 2n + 1 -SH In this case, it is preferable that “8 ≦ n ≦ 18”.

「8≦n」であるOH−C2n−SH、SH−C2n−O−C2n−SH、または、C2n+1−SHの場合、半経験的分子軌道計算ソフトであるMOPAC(ハミルトニアンとしてNMDO)により計算したチオール化合物の生成熱が「−43.48kcal/mol」以下と、相対的に小さくなるので、チオール化合物の変質や分解をより抑制できることがわかる。 OH-C n H 2n -SH is "8 ≦ n", SH-C n H 2n -O -C n H 2n -SH or, in the case of C n H 2n + 1 -SH, semiempirical molecular orbital calculation software It can be seen that the heat of formation of the thiol compound calculated by MOPAC (NMDO as a Hamiltonian) is relatively low at “−43.48 kcal / mol” or less, so that alteration and decomposition of the thiol compound can be further suppressed.

また、「8≦n」であるOH−C2n−SH、または、SH−C2n−O−C2n−SH、または、C2n+1−SHの場合、
CPP≒1
(CPP:臨界充填パラメーター、Critical Packing Parameter)
となることから分子が略円柱体形状になる。これにより、チオール化合物の自己組織化を向上させて、發インク層の緻密性を向上させることができる。尚、CPPは、
CPP=V/(A・L)
V:アルカンチオールの疎水部(アルキル基)の占有体積
A:アルカンチオールのメルカプト基(−SH)の占有面積
L:アルカンチオールの疎水部(アルキル基)の長さ
で表せられる。
In the case of OH—C n H 2n —SH or “SH—C n H 2n —O—C n H 2n —SH” or “C n H 2n + 1 —SH” where “8 ≦ n”,
CPP ≒ 1
(CPP: Critical Packing Parameter)
Therefore, the molecule becomes a substantially cylindrical body shape. Thereby, the self-organization of the thiol compound can be improved, and the denseness of the ink layer can be improved. CPP is
CPP = V / (A ・ L)
V: Occupied volume of hydrophobic part (alkyl group) of alkanethiol
A: Occupied area of mercapto group (-SH) of alkanethiol
L: Expressed by the length of the hydrophobic portion (alkyl group) of alkanethiol.

一方、「n≦18」であるOH−C2n−SH、SH−C2n−O−C2n−SH、または、C2n+1−SHの場合、多価アルコール等の溶媒に溶け易く、發インク層を形成する工程において、容易に扱うことできる。尚、「n≧19」のチオール化合物は、粘度が高く、総じて溶媒に溶け難い性質を示す。 On the other hand, in the case of OH—C n H 2n —SH, SH—C n H 2n —O—C n H 2n —SH, or C n H 2n + 1 —SH where “n ≦ 18”, polyhydric alcohol, etc. It is easily dissolved in a solvent and can be easily handled in the step of forming the ink layer. In addition, the thiol compound of “n ≧ 19” has a high viscosity and generally exhibits a property of being hardly soluble in a solvent.

また、發インク層を化学式OH−C2n−SH、SH−C2n−O−C2n−SH、または、C2n+1−SHで表されるチオール化合物により構成する場合、「m」及び「n」が偶数であることが好ましい。これにより、チオール化合物のアルキル鎖はいくぶん金属層の下面に対して水平に規則的に並び、發インク層の緻密性を向上させることができる。この結果、發インク層の安定性及び耐久性を向上させることができる。 Further,發ink layer formula OH-C n H 2n -SH, SH-C n H 2n -O-C n H 2n -SH , or when configuring a thiol compound represented by C n H 2n + 1 -SH , “M” and “n” are preferably even numbers. As a result, the alkyl chains of the thiol compound are somewhat regularly arranged horizontally with respect to the lower surface of the metal layer, and the denseness of the soot ink layer can be improved. As a result, the stability and durability of the soot ink layer can be improved.

上述した發インク層を形成する工程は、適宜変更可能である。   The step of forming the soot ink layer described above can be changed as appropriate.

また、發インク層を形成した後、ポリエチレングリコールまたはプロピレングリコールによって發インク層を処理してもよい。これにより、發インク層をより緻密にすることができる。   In addition, after the ink layer is formed, the ink layer may be treated with polyethylene glycol or propylene glycol. Thereby, the ink layer can be made denser.

また、發インク層(保護層)の末端が水酸基のチオール化合物の場合、發インク層の表面をシランカップリング剤(ポリシロキサン)によって処理しもてよい。これにより、發インク層にポリシロキサンを主鎖とする分子が導入される。この結果、發インク層をワイピングする際の、耐摩耗性を向上させることができる。   In addition, when the terminal of the soot ink layer (protective layer) is a thiol compound having a hydroxyl group, the surface of the soot ink layer may be treated with a silane coupling agent (polysiloxane). As a result, molecules having polysiloxane as the main chain are introduced into the ink layer. As a result, it is possible to improve the wear resistance when wiping the ink layer.

また、金属層に含まれる金属は適宜変更可能である。金属層は、多層に構成してもよい。多層にする場合は、標準電極電位の低い金属の層をバクテリアセルロースにより構成されるプレート基材と接する側に形成すると金属層は錆び難いため、好ましい。尚、金属層の銀(Ag)の代わりに適用する材料は、後周期遷移金属(Late transition metal)の中から任意に選択することができる。これは、スルフィド(メルカプト基(S-H))が、その共有結合性の高さからソフトなルイス塩基として作用し、後周期遷移金属と強い結合を作りやすいためである。後周期遷移金属の中でも特に、金(Au)と銀(Ag)は強いルイス酸(エレクトロンアクセプター)として作用するため好適である(出典:タイトル:Novel Sterically Hindered Substituted Ferrocenes and Their Transition Metal Complexes.、著者;GREGSON C. K. A.他、資料名:Organometallics、巻号ページ:Vol.23, No.15, Page.3674-3682(2004.07.19))。その他に好適に利用可能な後周期遷移金属としては、白金族元素(ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt))、または、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)等を上げることができる。   Moreover, the metal contained in a metal layer can be changed suitably. The metal layer may be configured in multiple layers. In the case of a multilayer structure, it is preferable to form a metal layer having a low standard electrode potential on the side in contact with the plate substrate made of bacterial cellulose, because the metal layer hardly rusts. In addition, the material applied instead of silver (Ag) of the metal layer can be arbitrarily selected from late transition metals. This is because sulfide (mercapto group (S-H)) acts as a soft Lewis base due to its high covalent bond, and easily forms a strong bond with a late transition metal. Among the late transition metals, gold (Au) and silver (Ag) are particularly suitable because they act as strong Lewis acids (electron acceptors) (Source: Novel Sterically Hindered Substituted Ferrocenes and Their Transition Metal Complexes. Author: GREGSON CKA et al., Material: Organometallics, Volume page: Vol.23, No.15, Page.3674-3682 (2004.07.19)). Other late transition metals that can be suitably used include platinum group elements (ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt)), or Iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), etc. can be raised.

また、金属層は、CVD(化学気相成長法)等によって成膜された金属薄膜により構成してもよい。ここで金属層を構成する金属薄膜の材料としては、上述した銀、金等を適用することができる。尚、金属層は、接地させてもよい。   Further, the metal layer may be composed of a metal thin film formed by CVD (chemical vapor deposition) or the like. Here, as the material of the metal thin film constituting the metal layer, the above-described silver, gold, or the like can be applied. The metal layer may be grounded.

また、ノズルプレートの製造方法は適宜変更可能である。上述した実施形態では、液相から形成した發インク層を気相から形成してもよい。   Moreover, the manufacturing method of a nozzle plate can be changed suitably. In the embodiment described above, the soot ink layer formed from the liquid phase may be formed from the gas phase.

1、1A インクジェットヘッド
2 ヘッド基材
3 圧電部材
4 圧電部材
5 固定具
5a 開口部
6、7 電極
8、8A、8B、8C ノズルプレート
8a ノズル
15 立設部材
16 中空部材
17 側壁部材
17a インク供給孔
21 第1溝
22 第2溝
31 インク
32 インク供給室
33 インク室
35 供給配管
41 プレート基材
42 金属層
43、43B、43C 發インク層
55 レーザ装置
55a レーザ光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A Inkjet head 2 Head base material 3 Piezoelectric member 4 Piezoelectric member 5 Fixture 5a Opening part 6, 7 Electrode 8, 8A, 8B, 8C Nozzle plate 8a Nozzle 15 Standing member 16 Hollow member 17 Side wall member 17a Ink supply hole 21 First groove 22 Second groove 31 Ink 32 Ink supply chamber 33 Ink chamber 35 Supply pipe 41 Plate base material 42 Metal layers 43, 43B, 43C Ink layer 55 Laser device 55a Laser light

Claims (8)

ヘッド本体部と、
前記ヘッド本体部の吐出面に取り付けられ、バクテリアセルロースを含むプレート基材を有するノズルプレートとを備えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
The head body,
An ink jet head comprising: a nozzle plate attached to a discharge surface of the head main body and having a plate base material containing bacterial cellulose.
前記ノズルプレートは、
前記プレート基材の吐出側の面に設けられた金属層と、
前記金属層の吐出面に設けられた硫黄を含む有機材料を有する保護層とを更に備え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 nozzle plate is
A metal layer provided on the discharge side surface of the plate substrate;
The inkjet head according to claim 1, further comprising a protective layer having an organic material containing sulfur provided on a discharge surface of the metal layer.
前記保護層の有機材料は、チオール化合物であることを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 2, wherein the organic material of the protective layer is a thiol compound. 前記保護層の有機材料は、疎油基を含むチオール化合物であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 2, wherein the organic material of the protective layer is a thiol compound containing an oleophobic group. 前記保護層の有機材料は、直鎖状のアルキル基を含むチオール化合物であることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to any one of claims 2 to 4, wherein the organic material of the protective layer is a thiol compound containing a linear alkyl group. 前記保護層の有機材料は、Xを疎油基とすると、SH−C2m−X−C2n−SH(m、n:偶数)の化学式で示すチオール化合物であることを特徴とする請求項2〜請求項5のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。 The organic material of the protective layer, when the lipophobic based on X, SH-C m H 2m -X-C n H 2n -SH (m, n: even number) and characterized in that it is a thiol compound represented by the chemical formula The inkjet head according to any one of claims 2 to 5. 前記m及びnは、
m=n
であることを特徴とする請求項6に記載のインクジェットヘッド。
M and n are
m = n
The inkjet head according to claim 6, wherein:
前記nは、
8≦n≦18
であることを特徴とする請求項7に記載のインクジェットヘッド。
N is
8 ≦ n ≦ 18
The inkjet head according to claim 7, wherein:
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