JP2016097604A - Nozzle plate and method of manufacturing the same, and ink discharge head and recording apparatus - Google Patents

Nozzle plate and method of manufacturing the same, and ink discharge head and recording apparatus Download PDF

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敏郎 得能
Toshiro Tokuno
敏郎 得能
智広 玉井
Tomohiro Tamai
智広 玉井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nozzle plate having a water-repellent film with high water repellency and excellent wiping durability.SOLUTION: A fluororesin layer 4, which is a solid at ordinary temperatures and which includes an ultraviolet absorber and a fluororesin having an ether linkage in a skeleton, is provided on a metal nozzle substrate 8. A nozzle hole 1 is formed in the nozzle substrate 8 by punching, and a nozzle hole is formed in the fluororesin layer 4 by excimer laser irradiation.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ノズルプレート及びその製造方法、並びに前記ノズルプレートを備えるインク吐出ヘッド、及び前記インク吐出ヘッドを備える記録装置に関する。   The present invention relates to a nozzle plate and a manufacturing method thereof, an ink discharge head including the nozzle plate, and a recording apparatus including the ink discharge head.

従来より、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、又はこれらの複合機等の記録装置として、例えば、インク吐出ヘッドを有するインク吐出記録方式の記録装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a recording apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, a plotter, or a complex machine thereof, for example, an ink ejection recording type recording apparatus having an ink ejection head is known.

前記インク吐出ヘッドは、複数のノズル孔が穿設されたノズルプレートを有し、前記複数のノズル孔からインクを液滴として吐出する。前記ノズルプレートの面のうち、インク液滴が吐出される側の面であるインク吐出面の表面特性が、前記インク液滴の吐出安定性に大きな影響を与える。前記インク吐出面の表面特性を改善するために、前記インク吐出面上に撥水膜を形成することが行われている。形成された前記撥水膜が前記ノズル孔の周縁近傍への前記インクの付着を防止するので、前記インク液滴の吐出安定性が向上する。   The ink discharge head includes a nozzle plate having a plurality of nozzle holes, and discharges ink as droplets from the plurality of nozzle holes. Of the surfaces of the nozzle plate, the surface characteristics of the ink ejection surface, which is the surface on the side where ink droplets are ejected, greatly affect the ejection stability of the ink droplets. In order to improve the surface characteristics of the ink discharge surface, a water repellent film is formed on the ink discharge surface. Since the formed water-repellent film prevents the ink from adhering to the vicinity of the periphery of the nozzle hole, the ejection stability of the ink droplets is improved.

前記ノズルプレートの面のうち、前記インク液滴が吐出される側の反対側の面であるインク吐出裏面から感光性樹脂フィルムを圧接し、前記感光性樹脂フィルムの一部をノズル孔内部に押し込ませた後に前記感光性樹脂フィルムを硬化し、テフロン(登録商標)共析メッキを行い、その後前記感光性樹脂フィルムを除去する方法が開示されている(特許文献1参照)。しかしながら、この方法では前記感光性樹脂フィルムの押し込み量を温度で調節するために押し込み量の正確な制御が困難である。さらに、印字解像度を上げるために前記ノズル孔の径を小さくした場合、前記感光性樹脂フィルムの押し込みが難しくなるなど、困難な工程を要し、量産性にも劣る。   A photosensitive resin film is pressed from the ink discharge back surface, which is the surface of the nozzle plate opposite to the side on which the ink droplets are discharged, and a part of the photosensitive resin film is pushed into the nozzle hole. A method is disclosed in which the photosensitive resin film is cured, Teflon (registered trademark) eutectoid plating is performed, and then the photosensitive resin film is removed (see Patent Document 1). However, in this method, since the pressing amount of the photosensitive resin film is adjusted by temperature, it is difficult to accurately control the pressing amount. Further, when the diameter of the nozzle hole is reduced in order to increase the printing resolution, a difficult process is required such that it is difficult to push the photosensitive resin film, and the mass productivity is inferior.

一方、前記インク吐出記録方式の記録装置は、前記インク吐出面に付着したインクをブレードでワイピングして除去するクリーニング手段を備えている。   On the other hand, the ink discharge recording type recording apparatus includes a cleaning unit that wipes and removes ink adhering to the ink discharge surface with a blade.

高速印刷を達成するために記録用メディアへの浸透性を高めたインクや、産業用途などに使用されるインクの種類が大きく変化する中、従来用いられていたテフロン(登録商標)(PTFE)は、撥水性が十分ではなく、より撥水性の高い撥水材料が要求されている。このため、前記撥水材料として、より撥水性の高いパーフルオロポリエーテル(PFPE)を用いることが提案されている(特許文献2参照)。ところが前記PFPEは常温で液状物質であり、その塗膜は非常に薄いので、前記ワイピングにより撥水性がすぐに低下してしまい、ワイピング耐久性に課題があった。   Teflon (Registered Trademark) (PTFE), which has been used in the past, has been used in a variety of inks that have increased permeability to recording media to achieve high-speed printing, and the types of ink used in industrial applications. There is a demand for a water-repellent material that has insufficient water repellency and higher water repellency. For this reason, it has been proposed to use perfluoropolyether (PFPE) having higher water repellency as the water repellent material (see Patent Document 2). However, the PFPE is a liquid material at room temperature, and its coating film is very thin. Therefore, the water repellency is quickly reduced by the wiping, and there is a problem in wiping durability.

また、撥水性を有する厚みが一定の樹脂シートをノズルプレートのインク吐出面に接着する工程と、ノズル孔に相当する位置に樹脂シートの孔開けをする工程とを有するインクジェットプリンターヘッド用ノズルプレートの製造方法により、前記ノズル孔内の撥水性と親水性の境界位置が均一でメニスカス位置を一定にすることができるノズルプレートの製造方法が提案されている(特許文献3参照)。しかしながら、前記樹脂シートとして例示されている前記PTFEを用いても、前記浸透性の高いインクには対応できない。   An ink jet printer head nozzle plate comprising: a step of bonding a water-repellent resin sheet having a constant thickness to an ink ejection surface of a nozzle plate; and a step of opening a resin sheet at a position corresponding to a nozzle hole. According to the manufacturing method, a nozzle plate manufacturing method has been proposed in which the boundary position between the water repellency and the hydrophilicity in the nozzle hole is uniform and the meniscus position can be made constant (see Patent Document 3). However, even if the PTFE exemplified as the resin sheet is used, it cannot cope with the highly penetrable ink.

また、親水性高分子材料からなる基層の表面に撥水膜を有するシートを用いることも提案されている(特許文献4参照)。しかしながら、前記提案の撥水膜は非常に薄いため、ワイピング耐久性に劣る。   It has also been proposed to use a sheet having a water-repellent film on the surface of a base layer made of a hydrophilic polymer material (see Patent Document 4). However, since the proposed water repellent film is very thin, it has poor wiping durability.

本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、撥水性が高く、しかもワイピング耐久性が優れた撥水膜を有するノズルプレートを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, an object of the present invention is to provide a nozzle plate having a water-repellent film having high water repellency and excellent wiping durability.

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
金属製のノズル基板上に、骨格にエーテル結合を有するフッ素樹脂及び紫外線吸収剤を含む、常温で固体のフッ素樹脂層を有することを特徴とする、ノズル孔の開いたノズルプレートである。
Means for solving the problems are as follows. That is,
A nozzle plate having nozzle holes and having a fluororesin layer that is solid at room temperature and includes a fluororesin having an ether bond in a skeleton and an ultraviolet absorber on a metal nozzle substrate.

本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、撥水性が高く、しかもワイピング耐久性が優れた撥水膜を有するノズルプレートを提供することができる。   According to the present invention, the conventional problems can be solved, and a nozzle plate having a water-repellent film having high water repellency and excellent wiping durability can be provided.

図1は、本発明のインクジェットプリンターヘッド用ノズルプレートの一例であるノズルプレート2のインク吐出面3を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing an ink ejection surface 3 of a nozzle plate 2 which is an example of a nozzle plate for an inkjet printer head according to the present invention. 図2は、ノズル孔1の中心軸を通るノズルプレート2の部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the nozzle plate 2 passing through the central axis of the nozzle hole 1. 図3は、パンチ20の中心軸を通るパンチ20の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the punch 20 that passes through the central axis of the punch 20. 図4は、孔開け加工前の金属製平板状部材10の一断面を示す部分概略図である。FIG. 4 is a partial schematic view showing a cross section of the metallic flat plate member 10 before drilling. 図5は、図4の金属製平板状部材10を孔開け加工することにより得られたノズル基板8の一断面を示す部分概略図である。FIG. 5 is a partial schematic view showing one section of the nozzle substrate 8 obtained by drilling the metal flat plate member 10 of FIG. 図6は、図5のノズル基板8にフッ素樹脂層4が設けられた状態を示す部分概略図である。FIG. 6 is a partial schematic view showing a state in which the fluororesin layer 4 is provided on the nozzle substrate 8 of FIG. 図7は、フッ素樹脂層4が設けられた図6のノズル基板8にエキシマレーザーを照射する状態を示す部分概略図である。FIG. 7 is a partial schematic view showing a state in which the nozzle substrate 8 of FIG. 6 provided with the fluororesin layer 4 is irradiated with an excimer laser. 図8は、本発明のインク吐出ヘッドの一例を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the ink discharge head of the present invention. 図9は、本発明の記録装置の一例である記録装置101の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a recording apparatus 101 which is an example of the recording apparatus of the present invention. 図10は、本発明の記録装置の一例である記録装置101の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a recording apparatus 101 that is an example of the recording apparatus of the present invention.

(ノズルプレート)
本発明のノズルプレートは、ノズル基板と、フッ素樹脂層とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有してなる。
(Nozzle plate)
The nozzle plate of the present invention includes a nozzle substrate and a fluororesin layer, and further includes other members as necessary.

<ノズル基板>
前記ノズル基板は、金属製平板状部材を孔開け加工することにより得られる。前記金属製平板状部材は、例えば長さ20mm〜100mm、幅10mm〜50mm、厚み0.02mm〜0.1mmであってもよい。前記金属製平板状部材の材質はステンレス鋼であるのが好ましいが、他の材質、例えばニッケル、ニッケル合金や鉄系合金などでもよい。
<Nozzle substrate>
The nozzle substrate is obtained by punching a metal flat plate member. The metal flat plate member may have, for example, a length of 20 mm to 100 mm, a width of 10 mm to 50 mm, and a thickness of 0.02 mm to 0.1 mm. The material of the metal flat plate member is preferably stainless steel, but other materials such as nickel, nickel alloy, iron alloy, etc. may be used.

<フッ素樹脂層>
前記フッ素樹脂層は、骨格にエーテル結合を有するフッ素樹脂及び紫外線吸収剤を含む。前記フッ素樹脂層は、いずれも常温で固体である。
本明細書において、常温とは、10℃〜35℃の範囲の温度をいう。
<Fluorine resin layer>
The fluororesin layer includes a fluororesin having an ether bond in the skeleton and an ultraviolet absorber. All of the fluororesin layers are solid at room temperature.
In this specification, normal temperature refers to a temperature in the range of 10 ° C to 35 ° C.

−エーテル結合を有するフッ素樹脂−
前記エーテル結合を有するフッ素樹脂は、パーフルオロアルコキシアルカン及びテトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマーの少なくともいずれかを含む。
-Fluororesin having an ether bond-
The fluororesin having an ether bond includes at least one of perfluoroalkoxyalkane and tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer.

前記パーフルオロアルコキシアルカンは、下記構造式で表される分子構造を有する。

前記パーフルオロアルコキシアルカンは、その重量平均分子量は、数10万〜100万程度であり、その粘度は、380℃において10poise〜10poiseであり、その融点は、300℃〜310℃であり、その最高連続使用温度は、260℃である。前記パーフルオロアルコキシアルカンとしては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
前記市販品としては、例えば、商品名PFA(潤工社製)などが挙げられる。
The perfluoroalkoxyalkane has a molecular structure represented by the following structural formula.

The perfluoroalkoxyalkane has a weight average molecular weight of about several hundred thousand to one million, a viscosity of 10 4 poise to 10 5 poise at 380 ° C., and a melting point of 300 ° C. to 310 ° C. The maximum continuous use temperature is 260 ° C. As the perfluoroalkoxyalkane, those appropriately synthesized may be used, or commercially available products may be used.
As said commercial item, brand name PFA (made by Junkosha) etc. are mentioned, for example.

前記テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマーは、下記構造式で表される分子構造を有する。
前記テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマーは完全な非晶性フッ素樹脂(アモルファスフロロポリマー)であり、透明な樹脂である。特定のフッ素系溶媒に可溶なため、金属やガラス、シリコン基材上への薄膜コーティングが可能である。前記テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマーとしては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
前記市販品としては、例えば、商品名AF1600(デュポン社製)などが挙げられる。
The tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer has a molecular structure represented by the following structural formula.
The tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer is a completely amorphous fluororesin (amorphous fluoropolymer) and is a transparent resin. Since it is soluble in a specific fluorine-based solvent, it can be applied to a thin film on a metal, glass, or silicon substrate. As said tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer, what was synthesize | combined suitably may be used and a commercial item may be used.
As said commercial item, brand name AF1600 (made by DuPont) etc. are mentioned, for example.

本発明のノズルプレートは、ノズル基板上に設けられたフッ素樹脂層に、前記フッ素樹脂層が設けられた面と反対側の面から、エキシマレーザーを照射して、ノズル基板上に開いたノズル孔に対応する孔を前記フッ素樹脂層に開けることにより製造される。エキシマレーザーの中心波長は248nmである。   The nozzle plate of the present invention is a nozzle hole opened on a nozzle substrate by irradiating a fluororesin layer provided on the nozzle substrate with an excimer laser from a surface opposite to the surface on which the fluororesin layer is provided. Is produced by opening a hole corresponding to the above in the fluororesin layer. The center wavelength of the excimer laser is 248 nm.

−紫外線吸収剤−
前記紫外線吸収剤は、前記エキシマレーザーの中心波長を吸収することができれば、特に制限はなく、有機系、無機系を問わず公知の紫外線吸収剤が利用できる。
-UV absorber-
The ultraviolet absorber is not particularly limited as long as it can absorb the center wavelength of the excimer laser, and a known ultraviolet absorber can be used regardless of whether it is organic or inorganic.

前記有機系紫外線吸収剤としては、芳香族系紫外線吸収性化合物、例えば、芳香族炭化水素類、芳香族カルボン酸類及びその塩、芳香族アルデヒド類、芳香族アルコール類、芳香族アミン類及びその塩、芳香族スルホン酸類及びその塩、フェノール類などが挙げられる。これらの中でも、芳香族系紫外線吸収性化合物が特に好ましい。   Examples of the organic ultraviolet absorber include aromatic ultraviolet absorbing compounds such as aromatic hydrocarbons, aromatic carboxylic acids and salts thereof, aromatic aldehydes, aromatic alcohols, aromatic amines and salts thereof. Aromatic sulfonic acids and salts thereof, phenols and the like. Among these, aromatic ultraviolet absorbing compounds are particularly preferable.

前記芳香族系紫外線吸収性化合物としては、例えば、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン、ナフタセン、ピレン、ペリレン、フルオレノン、フルオランテン、9−アセチルアントラセン、9−メチルアントラセン、アントラキノンカルボン酸、アントラセン−9−メタノール、ビフェニル、安息香酸ナトリウム、フタル酸、ベンズアルデヒド、ベンジルアルコール、フェニルエタノール、ベンゼンスルホン酸、2−ナフタレンスルホン酸、アントラキノン−2−スルホン酸ナトリウム、フェノール、クレゾール、2, 4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、4−ドデシルオキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクタデシルオキシベンゾフェノン、2, 2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2, 2’−ジヒドロキシ−4, 4’−ジメトキシベンゾフェノン、2, 2’, 4, 4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2−ヒドロキシー4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン、2’−ヒドロキシ−4−クロロベンゾフェノン、2(2’−ヒドロキシ−5−メトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2(2’−ヒドロキシ−3’, 5’−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、サリチル酸フェニル、サリチル酸p−オクチルフェニル、サリチル酸p−t−ブチルフェニル、サリチル酸カルボキシフェニル、サリチル酸ストロンチウム、サリチル酸メチル、サリチル酸ドデシル、レゾルシノールモノベンゾエート、2−エチルヘキシル−2−シアノ−3, 3−ジフェニルアクリレート、エチル−2−シアノ−3, 3−ジフェニルアクリレート、Ni−ビスオクチルフェニルスルフィド、[2, 2’−チオビス(4−t−オクチルフェノラト)]−n−ブチルアミン−Niなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of the aromatic ultraviolet absorbing compound include naphthalene, phenanthrene, anthracene, naphthacene, pyrene, perylene, fluorenone, fluoranthene, 9-acetylanthracene, 9-methylanthracene, anthraquinone carboxylic acid, anthracene-9-methanol, biphenyl. Sodium benzoate, phthalic acid, benzaldehyde, benzyl alcohol, phenylethanol, benzenesulfonic acid, 2-naphthalenesulfonic acid, sodium anthraquinone-2-sulfonate, phenol, cresol, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4 -Methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone, 4-dodecyloxy-2-hydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4 Octadecyloxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy-4,4′-dimethoxybenzophenone, 2,2 ′, 4,4′-tetrahydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4 -Methoxy-5-sulfobenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-2'-carboxybenzophenone, 2'-hydroxy-4-chlorobenzophenone, 2 (2'-hydroxy-5-methoxyphenyl) benzotriazole, 2 (2 ' -Hydroxy-3 ', 5'-di-t-butylphenyl) benzotriazole, 2 (2'-hydroxy-3'-t-butyl-5'-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy- 3'-tert-butyl-5'-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazol , Phenyl salicylate, p-octylphenyl salicylate, p-t-butylphenyl salicylate, carboxyphenyl salicylate, strontium salicylate, methyl salicylate, dodecyl salicylate, resorcinol monobenzoate, 2-ethylhexyl-2-cyano-3, 3-diphenylacrylate, And ethyl-2-cyano-3,3-diphenyl acrylate, Ni-bisoctylphenyl sulfide, [2,2′-thiobis (4-tert-octylphenolato)]-n-butylamine-Ni, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記無機系紫外線吸収剤としては、例えば、酸化チタン(融点1640℃)、酸化セリウム(融点1950℃)、酸化亜鉛(融点1975℃)、酸化スズ(融点1080℃)、酸化鉄(融点1360℃)などが挙げられる。これらの中でも、酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛が好ましい。   Examples of the inorganic ultraviolet absorber include titanium oxide (melting point 1640 ° C.), cerium oxide (melting point 1950 ° C.), zinc oxide (melting point 1975 ° C.), tin oxide (melting point 1080 ° C.), iron oxide (melting point 1360 ° C.). Etc. Among these, titanium oxide, cerium oxide, and zinc oxide are preferable.

−紫外線吸収剤の含有量−
前記紫外線吸収剤の含有量はフッ素樹脂に対して5質量%〜30質量%が好ましく、10質量%〜20質量%がより好ましい。前記紫外線吸収剤の含有量が5質量%以上であれば、前記エキシマレーザーによる孔開け加工が容易になり、前記紫外線吸収剤の含有量が30質量%以下であれば、撥水性や耐久性などのフッ素樹脂の特性を損なうことがない。
-Content of UV absorber-
5 mass%-30 mass% are preferable with respect to a fluororesin, and, as for content of the said ultraviolet absorber, 10 mass%-20 mass% are more preferable. If the content of the ultraviolet absorber is 5% by mass or more, the drilling process by the excimer laser becomes easy, and if the content of the ultraviolet absorber is 30% by mass or less, the water repellency and durability, etc. The characteristics of the fluororesin are not impaired.

−フッ素樹脂層の平均厚み−
前記フッ素樹脂層の平均厚みは、1μm〜15μmが好ましく、1μm〜10μmがより好ましい。ワイピング耐久性の観点からは、1μm以上あれば十分であり、また前記エキシマレーザーによる孔開け加工の観点からは薄い方が望ましい。フッ素樹脂層4の平均厚みを1μm〜15μmの範囲とすると、前記ワイピング耐久性の観点からも、前記エキシマレーザーによる孔開け加工の観点からも好ましい。前記平均厚みは、例えば断面SEMにより測定することができる。
-Average thickness of fluororesin layer-
The average thickness of the fluororesin layer is preferably 1 μm to 15 μm, and more preferably 1 μm to 10 μm. From the viewpoint of wiping durability, 1 μm or more is sufficient, and from the viewpoint of drilling by the excimer laser, a thinner one is desirable. When the average thickness of the fluororesin layer 4 is in the range of 1 μm to 15 μm, it is preferable from the viewpoint of the wiping durability and from the viewpoint of drilling by the excimer laser. The average thickness can be measured, for example, by a cross-sectional SEM.

−算術平均粗さ(Ra)−
前記フッ素樹脂層の算術平均粗さ(Ra)は、0.1μm以下であるのが好ましい。前記Raが0.1μm以下であると、ノズル面は極めて平滑になり、ワイピングによるインク残りが少なくなり、耐摩耗性も優れる。前記算術平均粗さ(Ra)は、次のように定義される。長さlの区間において粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、抜き取られた部分の平均線の方向にX軸を、縦倍率の方向にY軸を取る。粗さ曲線をy=f(x)で表したときに、次の式(1)によって求められる値をマイクロメートル(μm)で表したものをいう。
-Arithmetic mean roughness (Ra)-
The arithmetic average roughness (Ra) of the fluororesin layer is preferably 0.1 μm or less. When the Ra is 0.1 μm or less, the nozzle surface becomes extremely smooth, ink remaining due to wiping is reduced, and wear resistance is excellent. The arithmetic average roughness (Ra) is defined as follows. In the section of length l, only the reference length is extracted from the roughness curve in the direction of the average line, the X axis is taken in the direction of the average line of the extracted portion, and the Y axis is taken in the direction of the vertical magnification. When the roughness curve is represented by y = f (x), the value obtained by the following equation (1) is represented by micrometers (μm).

<式(1)>
<Formula (1)>

(ノズルプレートの製造方法)
本発明のノズルプレートの製造方法は、ノズル孔の開いた金属製のノズル基板上に、フッ素樹脂層を設ける工程と、他方の面からエキシマレーザーを照射して前記ノズル孔に対応した孔を前記フッ素樹脂層に開ける工程とを含む。
前記フッ素樹脂層は、骨格にエーテル結合を有する常温で固体の、フッ素樹脂及び紫外線吸収剤を含む。前記製造方法は、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
(Nozzle plate manufacturing method)
The method for producing a nozzle plate of the present invention includes a step of providing a fluororesin layer on a metal nozzle substrate having a nozzle hole and a hole corresponding to the nozzle hole by irradiating an excimer laser from the other surface. Opening the fluororesin layer.
The fluororesin layer includes a fluororesin and an ultraviolet absorber that are solid at room temperature and have an ether bond in the skeleton. The manufacturing method further includes other steps as necessary.

(インク吐出ヘッド)
本発明のインク吐出ヘッドは、本発明の前記ノズルプレートと、流路ユニットと、アクチュエータユニットと、フレームとを有し、更に必要に応じてその他のユニットを有してなる。
(Ink ejection head)
The ink discharge head of the present invention includes the nozzle plate of the present invention, a flow path unit, an actuator unit, and a frame, and further includes other units as necessary.

<流路ユニット>
流路ユニットは、インクを供給するインク供給源に連通する複数の圧力室を有する。
<Flow path unit>
The flow path unit has a plurality of pressure chambers communicating with an ink supply source that supplies ink.

<アクチュエータユニット>
本発明で用いられるアクチュエータユニットは、前記圧力室の容積を変化させるために配置される。アクチュエータユニットは、インクを吐出するためのエネルギー発生手段であるアクチュエータを備える。
前記アクチュエータは、圧電アクチュエータ、サーマルアクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ、及び静電アクチュエータのいずれかであってもよい。前記圧電アクチュエータは、圧電素子でもよい。前記サーマルアクチュエータは、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するアクチュエータである。前記形状記憶合金アクチュエータは、温度変化による金属相変化を用いるアクチュエータである。前記静電アクチュエータは、静電力を用いるアクチュエータである。
<Actuator unit>
The actuator unit used in the present invention is arranged to change the volume of the pressure chamber. The actuator unit includes an actuator that is energy generating means for discharging ink.
The actuator may be a piezoelectric actuator, a thermal actuator, a shape memory alloy actuator, or an electrostatic actuator. The piezoelectric actuator may be a piezoelectric element. The thermal actuator is an actuator that utilizes a phase change caused by liquid film boiling using an electrothermal transducer such as a heating resistor. The shape memory alloy actuator is an actuator using a metal phase change due to a temperature change. The electrostatic actuator is an actuator that uses electrostatic force.

<フレーム>
本発明で用いられるフレームは、前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットを支持するために設けられる。
<Frame>
The frame used in the present invention is provided to support the flow path unit and the actuator unit.

(記録装置)
本発明の記録装置は、本発明の前記インク吐出ヘッドを搭載する。前記記録装置は、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機のいずれかであってもよい。
(Recording device)
The recording apparatus of the present invention is equipped with the ink discharge head of the present invention. The recording device may be any of various recording devices using an ink jet recording method, for example, an ink jet recording printer, a facsimile device, a copying device, or a printer / fax / copier multifunction device.

以下、図面を用いて本発明のインクジェットプリンターヘッド用ノズルプレート及びその製造方法を説明する。   Hereinafter, the nozzle plate for an ink jet printer head of the present invention and the manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.

−インクジェットプリンターヘッド用ノズルプレート−
図1は、本発明のインクジェットプリンターヘッド用ノズルプレートの一例であるノズルプレート2のインク吐出面3を示す説明図である。ノズルプレート2は、薄板形状を有する。ノズルプレート2には、複数のノズル孔1が列状に設けられている。
-Nozzle plate for inkjet printer head-
FIG. 1 is an explanatory view showing an ink ejection surface 3 of a nozzle plate 2 which is an example of a nozzle plate for an inkjet printer head according to the present invention. The nozzle plate 2 has a thin plate shape. The nozzle plate 2 is provided with a plurality of nozzle holes 1 in a row.

図2は、ノズル孔1の中心軸を通るノズルプレート2の部分断面図である。ノズルプレート2は、ノズル基板8のインク吐出面側13上に、撥水性を有する厚みが一定のフッ素樹脂層4が設けられた構成を有する。フッ素樹脂層4は、ノズル孔1に相当する位置に、ノズル孔1と同形状の貫通孔を有する。ノズル基板8の材料である金属製平板状部材は、例えば長さ20mm〜100mm、幅10mm〜50mm、厚み0.02mm〜0.1mmであってもよい。   FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the nozzle plate 2 passing through the central axis of the nozzle hole 1. The nozzle plate 2 has a configuration in which a fluororesin layer 4 having a constant water repellency is provided on the ink ejection surface side 13 of the nozzle substrate 8. The fluororesin layer 4 has a through hole having the same shape as the nozzle hole 1 at a position corresponding to the nozzle hole 1. The metal flat plate member that is the material of the nozzle substrate 8 may be, for example, 20 mm to 100 mm in length, 10 mm to 50 mm in width, and 0.02 mm to 0.1 mm in thickness.

図3は、パンチ20の中心軸を通るパンチ20の部分断面図である。パンチ20は、炭化タングステンに代表される超硬材料を用いて製造され、円筒状の先端部分21と円錐状の後端部分22を有する。円筒状の先端部分21は、プレス加工により金属製平板状部材にインク吐出裏面6からノズル孔1を開けるのに好適である形状を有する。円筒状の先端部分21の長さは、ノズル孔1を開ける金属製平板状部材にあわせて、例えば10μm〜200μmとすることができ、直径は、例えば15μm〜25μmとすることができる。   FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the punch 20 that passes through the central axis of the punch 20. The punch 20 is manufactured using a super hard material typified by tungsten carbide, and has a cylindrical front end portion 21 and a conical rear end portion 22. The cylindrical tip portion 21 has a shape that is suitable for opening the nozzle hole 1 from the ink discharge back surface 6 in a metal flat plate member by pressing. The length of the cylindrical tip portion 21 can be set to, for example, 10 μm to 200 μm, and the diameter can be set to, for example, 15 μm to 25 μm, in accordance with the metal flat plate member that opens the nozzle hole 1.

−インクジェットプリンターヘッド用ノズルプレートの製造手順−
図4〜図7を参照して本発明のインクジェットプリンターヘッド用ノズルプレートの製造手順を説明する。
図4は、孔開け加工前の金属製平板状部材10の一断面を示す部分概略図である。金属製平板状部材10は、例えば長さ30mm、幅15mm、厚み0.05mmである。後述の実施例においては、金属製平板状部材10の材質はステンレス鋼であるが、他の材質、たとえばニッケル、ニッケル合金や鉄系合金などでもよい。
-Manufacturing procedure of nozzle plate for inkjet printer head-
The manufacturing procedure of the nozzle plate for an ink jet printer head of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a partial schematic view showing a cross section of the metallic flat plate member 10 before drilling. The metal flat plate member 10 has, for example, a length of 30 mm, a width of 15 mm, and a thickness of 0.05 mm. In the examples described later, the metal flat plate member 10 is made of stainless steel, but may be made of other materials such as nickel, nickel alloy or iron-based alloy.

パンチ20を用いて、金属製平板状部材10に、インク吐出裏面6側から孔開け加工を行う。孔開け加工に用いるパンチ20の円筒状の先端部分21は、例えば長さ10μm、直径は20μmとすることが可能である。孔開け加工により金属製平板状部材10のインク吐出面側13にバリが生じた場合は、インク吐出面側13の研磨または化学的なエッチングによりバリを除去するのが好ましい。   Using the punch 20, the metal flat plate member 10 is punched from the ink discharge back surface 6 side. The cylindrical tip portion 21 of the punch 20 used for drilling can have a length of 10 μm and a diameter of 20 μm, for example. When burrs are generated on the ink discharge surface side 13 of the metal flat plate member 10 by the perforating process, it is preferable to remove the burrs by polishing or chemical etching of the ink discharge surface side 13.

図5は、図4の金属製平板状部材10を孔開け加工することにより得られたノズル基板8の一断面を示す部分概略図である。孔開け加工により、ノズル基板8にはノズル孔1が形成されている。一例において、形成されたノズル孔1は、インク吐出面側13の直径が20μm、インク吐出裏面6側の直径が40μm、円筒状開口部7の高さが10μmである。図5は1つのノズル孔1を例示するが、多数のパンチ20を直列に並べることにより、多数個のノズル孔1を一度に形成することが可能である。また、パンチ20による孔開け加工に代えて、電鋳、切削加工、レーザー加工、及び放電加工の少なくともいずれかにより、金属製平板状部材10を孔開け加工してもよい。   FIG. 5 is a partial schematic view showing one section of the nozzle substrate 8 obtained by drilling the metal flat plate member 10 of FIG. Nozzle holes 1 are formed in the nozzle substrate 8 by drilling. In one example, the formed nozzle hole 1 has an ink ejection surface side 13 diameter of 20 μm, an ink ejection back surface 6 side diameter of 40 μm, and the cylindrical opening 7 has a height of 10 μm. Although FIG. 5 illustrates one nozzle hole 1, a large number of nozzle holes 1 can be formed at a time by arranging a large number of punches 20 in series. Further, instead of punching with the punch 20, the metal flat plate member 10 may be punched by at least one of electroforming, cutting, laser processing, and electric discharge machining.

図6は、図5のノズル基板8にフッ素樹脂層4が設けられた状態を示す部分概略図である。フッ素樹脂層4は、ノズル基板8のインク吐出面側13上に設けられ、その厚みは一定である。   FIG. 6 is a partial schematic view showing a state in which the fluororesin layer 4 is provided on the nozzle substrate 8 of FIG. The fluororesin layer 4 is provided on the ink ejection surface side 13 of the nozzle substrate 8 and has a constant thickness.

フッ素樹脂層4は撥水性を有するフッ素樹脂を含む。前記フッ素樹脂は、骨格にエーテル結合を有する、パーフルオロアルコキシアルカン(商品名PFA、分子量10万、潤工社製)または、テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマー(商品名AF1600、デュポン社製)が特に好ましい。   The fluororesin layer 4 contains a fluororesin having water repellency. The fluororesin is particularly a perfluoroalkoxyalkane (trade name PFA, molecular weight 100,000, manufactured by Junko Co., Ltd.) or a tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer (trade name AF1600, manufactured by DuPont) having an ether bond in the skeleton. preferable.

フッ素樹脂層4は、エキシマレーザーの中心波長である248nmを吸収する紫外線吸収剤を添加してフィルム化されているのが好ましい。こうすると、後述のエキシマレーザーによる孔開け加工が容易になる。   The fluororesin layer 4 is preferably formed into a film by adding an ultraviolet absorber that absorbs 248 nm, which is the central wavelength of the excimer laser. If it carries out like this, the drilling process by the below-mentioned excimer laser will become easy.

前記紫外線吸収剤の含有量はフッ素樹脂に対して5質量%〜30質量%が好ましく、10質量%〜20質量%がより好ましい。また、フッ素樹脂層4の平均厚みは、1μm〜15μmが好ましく、1μm〜10μmがより好ましい。   5 mass%-30 mass% are preferable with respect to a fluororesin, and, as for content of the said ultraviolet absorber, 10 mass%-20 mass% are more preferable. Moreover, 1 micrometer-15 micrometers are preferable and, as for the average thickness of the fluororesin layer 4, 1 micrometer-10 micrometers are more preferable.

さらに、フッ素樹脂層4は、フィルムとして接合してもよく、こうすると、樹脂材料の選択幅が広がるとともに、表面が極めて平滑で厚さが均一な樹脂層を形成することが可能となる。また、フッ素樹脂層4は、塗工液として塗布することにより、簡便な工程により低コストでノズルプレートを作製できる。フッ素樹脂層4をフィルムとして接合する、またはフッ素樹脂層4を塗工液として塗布することにより、フッ素樹脂層4の表面平滑度を示す算術平均粗さ(Ra)が、0.1μm以下となり、ノズル面は極めて平滑になる。こうすると、ワイピングによるインク残りが少なくなり、耐摩耗性も優れる。   Further, the fluororesin layer 4 may be joined as a film, and this makes it possible to form a resin layer having a wide range of resin materials and an extremely smooth surface and a uniform thickness. Further, by applying the fluororesin layer 4 as a coating liquid, a nozzle plate can be produced at a low cost by a simple process. By joining the fluororesin layer 4 as a film, or by applying the fluororesin layer 4 as a coating liquid, the arithmetic average roughness (Ra) indicating the surface smoothness of the fluororesin layer 4 becomes 0.1 μm or less, The nozzle surface is extremely smooth. In this way, ink remaining due to wiping is reduced, and wear resistance is excellent.

フッ素樹脂層4は、熱圧着などの接着で設けてもよいし、必要に応じてエポキシ系接着剤を用いることも可能である。また、塗工液をスピンコートするスピンコート法で設けることも可能である。
後述する実施例においては、接着剤薄膜転写装置によりノズル基板に1μmのエポキシ樹脂接着剤を塗布した後にフッ素樹脂層4を密着させ、5kg/cmの圧力を印加させながら70℃で1時間放置し、硬化させた。
The fluororesin layer 4 may be provided by adhesion such as thermocompression bonding, and an epoxy adhesive may be used as necessary. Moreover, it is also possible to provide by the spin coat method which spin-coats a coating liquid.
In the examples to be described later, a 1 μm epoxy resin adhesive is applied to the nozzle substrate by an adhesive thin film transfer device, and then the fluororesin layer 4 is brought into close contact and left at 70 ° C. for 1 hour while applying a pressure of 5 kg / cm 2. And cured.

図7は、フッ素樹脂層4が設けられた図6のノズル基板8にエキシマレーザーを照射する状態を示す部分概略図である。
エキシマレーザーは、図7に示すように、インク吐出裏面6側から照射される。前記エキシマレーザーは、ノズル基板8のノズル孔1を通ってフッ素樹脂層4にも照射され、フッ素樹脂層4にノズル孔1と同形状の貫通孔を開ける。この結果、図1に示すインク吐出ヘッド用のノズルプレート2が完成する。ノズルプレート2の撥水性と親水性の境界位置は、ノズル基板8のインク吐出面側13の面上にある。
フッ素樹脂層4の平均厚みを1μm〜15μmとすると、ワイピングに対する耐久性を確保しつつも、レーザー照射による穿孔の際のエネルギーが少なくなり生産コストを抑制できる。
FIG. 7 is a partial schematic view showing a state in which the nozzle substrate 8 of FIG. 6 provided with the fluororesin layer 4 is irradiated with an excimer laser.
As shown in FIG. 7, the excimer laser is irradiated from the ink discharge back surface 6 side. The excimer laser is also applied to the fluororesin layer 4 through the nozzle holes 1 of the nozzle substrate 8 to open through holes having the same shape as the nozzle holes 1 in the fluororesin layer 4. As a result, the nozzle plate 2 for the ink discharge head shown in FIG. 1 is completed. The boundary between the water repellency and the hydrophilicity of the nozzle plate 2 is on the surface of the nozzle substrate 8 on the ink ejection surface side 13.
When the average thickness of the fluororesin layer 4 is 1 μm to 15 μm, energy during drilling by laser irradiation is reduced and production costs can be suppressed while ensuring durability against wiping.

上記の工程によって得られる本発明のノズルプレート2及びノズルプレート2を備えたインク吐出ヘッドは、骨格にエーテル結合を有する常温で固体のフッ素樹脂層4を撥水面に用いている。これにより、前記PTFEをはじめとする他の撥水材料と比べて極めて撥水性が高く、記録用メディアへの浸透性を高めたぬれ性の高いインクに対しても良好な撥水性を有する。また、インク吐出面3と、ノズル孔1側面のうち、インク吐出面3からフッ素樹脂層4の厚みに相当する深さの部分までが撥水性を示し、これより深い箇所においては金属製平板状部材10の地肌が露出している。一般に、金属表面には自然酸化膜が形成されることにより親水性を呈することから、ノズル孔1側面の金属製平板状部材10の地肌が露出している部分は親水性となる。したがって、インク吐出面3からフッ素樹脂層4の厚みに相当するノズル孔1側面の位置を撥水性と親水性の境界位置とするノズルプレート2が完成する。このことにより、吐出する液体のメニスカス位置が一定であり、良好な吐出性能を有するヘッドを製造することが可能となる。
また、フッ素樹脂層4は常温で固体の樹脂であることから、ワイピングに対する耐摩耗性が高く、撥水性能を長期にわたり維持することが可能である。
The ink ejection head provided with the nozzle plate 2 and the nozzle plate 2 of the present invention obtained by the above process uses a fluorine resin layer 4 that is solid at room temperature and has an ether bond in the skeleton on the water repellent surface. Thereby, it has extremely high water repellency compared to other water repellent materials such as PTFE, and also has good water repellency even for inks with high wettability with improved permeability to recording media. Further, of the ink discharge surface 3 and the nozzle hole 1 side surface, the portion from the ink discharge surface 3 to a depth corresponding to the thickness of the fluororesin layer 4 exhibits water repellency. The background of the member 10 is exposed. In general, since a natural oxide film is formed on the metal surface to exhibit hydrophilicity, the exposed portion of the metal flat plate member 10 on the side surface of the nozzle hole 1 is hydrophilic. Accordingly, the nozzle plate 2 is completed in which the position of the side surface of the nozzle hole 1 corresponding to the thickness of the fluororesin layer 4 from the ink discharge surface 3 is the boundary position between water repellency and hydrophilicity. As a result, the meniscus position of the liquid to be discharged is constant, and a head having good discharge performance can be manufactured.
Moreover, since the fluororesin layer 4 is a solid resin at room temperature, it has high wear resistance against wiping and can maintain water repellency over a long period of time.

−インク吐出ヘッド−
次に、本発明のインク吐出ヘッドの一例について図8を参照して説明する。図8は、本発明のインク吐出ヘッドの一例を示す説明図である。
流路ユニット31と、アクチュエータユニット32とをフレーム33を介して一体に固定して構成されている。流路ユニット31は、ノズルプレート2、チャンバープレート35、及び振動板36を積層し、アクチュエータユニット32の圧力発生手段である個々の圧電振動子37の伸縮により圧力室38を縮小、膨張させてインク液滴を吐出するように構成されている。
-Ink ejection head-
Next, an example of the ink discharge head of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the ink discharge head of the present invention.
The flow path unit 31 and the actuator unit 32 are integrally fixed via a frame 33. In the flow path unit 31, the nozzle plate 2, the chamber plate 35, and the vibration plate 36 are stacked, and the pressure chamber 38 is contracted and expanded by expansion and contraction of each piezoelectric vibrator 37 that is a pressure generating unit of the actuator unit 32. It is configured to eject droplets.

ノズルプレート2には圧力室38に連通する複数のノズル孔1が穿設されており、またチャンバープレート35には圧力室38、流体抵抗部34が形成されている。
振動板36は、圧電振動子37の先端に当接する凸部42と、弾性変形可能な第1のダイヤフラム部43と各圧力室38に対向するように設けられている。また、フレーム33に設けられた共通液室41からの液体供給口45が形成されている。また、共通液室41に面する領域にも上述の第1のダイヤフラム部43と同様の第2のダイヤフラム部44が構成されている。流路ユニット31は、ステンレス製チャンバープレート35とノズルプレート2と振動板36を接合したものである。
A plurality of nozzle holes 1 communicating with the pressure chamber 38 are formed in the nozzle plate 2, and a pressure chamber 38 and a fluid resistance portion 34 are formed in the chamber plate 35.
The vibration plate 36 is provided so as to face the convex portion 42 that contacts the tip of the piezoelectric vibrator 37, the first diaphragm portion 43 that can be elastically deformed, and the pressure chambers 38. In addition, a liquid supply port 45 from a common liquid chamber 41 provided in the frame 33 is formed. Further, a second diaphragm portion 44 similar to the first diaphragm portion 43 described above is also formed in the region facing the common liquid chamber 41. The flow path unit 31 is obtained by joining a stainless steel chamber plate 35, the nozzle plate 2, and the vibration plate 36.

振動板36は、圧延製金属板48に、圧電振動子37の変位により弾性変形が可能で、インクに対する耐蝕性を備えた例えば、ポリイミド(PI)やポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂等の高分子フィルム49を積層して構成されている。要所に貫通孔からなる位置決め孔が穿設されており、第1のダイヤフラム部43、第2のダイヤフラム部44を形成すべき領域をエッチングして圧延製金属板48により凸部42を形成されている。   The vibration plate 36 can be elastically deformed by the displacement of the piezoelectric vibrator 37 on the rolled metal plate 48 and has a corrosion resistance against ink, for example, a polymer film such as polyimide (PI) or polyphenylene sulfide (PPS) resin. 49 is laminated. A positioning hole made of a through hole is drilled at an important point, and a region where the first diaphragm portion 43 and the second diaphragm portion 44 are to be formed is etched to form the convex portion 42 by the rolled metal plate 48. ing.

ノズル孔1は、圧力室38に対応して直径10μm〜30μmの大きさで形成されている。また、ノズルプレート2のインク吐出面には、液体との撥水性を確保するため、撥水膜を形成している。そして、振動板36の面外側(圧力室38と反対面側)に各圧力室38に対応して圧力発生手段としての圧電振動子37を接合している。これらの振動板36と圧力振動子37によって振動板36の可動部分である第1のダイヤフラム部43を変形させる圧電型アクチュエータを構成している。   The nozzle hole 1 has a diameter of 10 μm to 30 μm corresponding to the pressure chamber 38. Further, a water repellent film is formed on the ink ejection surface of the nozzle plate 2 in order to ensure water repellency with the liquid. Then, piezoelectric vibrators 37 as pressure generating means are joined to the outer side of the diaphragm 36 (on the side opposite to the pressure chamber 38) corresponding to each pressure chamber 38. These diaphragm 36 and pressure vibrator 37 constitute a piezoelectric actuator that deforms the first diaphragm portion 43 that is a movable part of the diaphragm 36.

前記インク吐出ヘッドでは、圧電振動子37を溝加工(スリット加工)によって分断することなく形成する。また、圧電振動子37の一端面には各圧電振動子37に駆動波形を与えるためのFPCケーブル50を接続している。
なお、圧電振動子37の圧電方向としてd33方向(電極面に垂直方向)の変位を用いて圧力室38内の液体を加圧する構成とすることもできる。また、圧電振動子37の圧電方向としてd31方向(電極面に垂直方向)の変位を用いて圧力室内の液体を加圧する構成とすることもできる。本実施形態ではd33方向の変位を用いた構成をとっている。
In the ink discharge head, the piezoelectric vibrator 37 is formed without being divided by groove processing (slit processing). Further, an FPC cable 50 for giving a driving waveform to each piezoelectric vibrator 37 is connected to one end face of the piezoelectric vibrator 37.
Note that the liquid in the pressure chamber 38 may be pressurized using a displacement in the d33 direction (a direction perpendicular to the electrode surface) as the piezoelectric direction of the piezoelectric vibrator 37. Alternatively, the liquid in the pressure chamber may be pressurized using a displacement in the d31 direction (a direction perpendicular to the electrode surface) as the piezoelectric direction of the piezoelectric vibrator 37. In the present embodiment, a configuration using displacement in the d33 direction is adopted.

ベース部材51は金属材料で形成することが好ましい。ベース部材51の材質(材料)が金属であれば、圧電振動子37の自己発熱による蓄熱を防止することができる。圧電振動子37とベース部材51は接着剤により接着接合しているが、チャンネル数が増えると、圧電振動子37の自己発熱により100℃近くまで温度が上昇し、接合強度が著しく低下することになる。また、自己発熱によりヘッド内部の温度上昇が発生し、液体温度が上昇するが、液体の温度が上昇すると、液体粘度が低下し、噴射特性に大きな影響を与える。したがって、ベース部材51を金属材料で形成して圧電振動子37の自己発熱による蓄熱を防止することで、これらの接合強度の低下、液体粘度の低下による噴射特性の劣化を防止することができる。   The base member 51 is preferably formed of a metal material. If the material (material) of the base member 51 is a metal, heat storage due to self-heating of the piezoelectric vibrator 37 can be prevented. The piezoelectric vibrator 37 and the base member 51 are bonded and bonded with an adhesive. However, when the number of channels increases, the temperature rises to near 100 ° C. due to self-heating of the piezoelectric vibrator 37 and the bonding strength is significantly reduced. Become. In addition, the temperature inside the head increases due to self-heating, and the liquid temperature rises. However, when the temperature of the liquid rises, the liquid viscosity decreases and the ejection characteristics are greatly affected. Therefore, by forming the base member 51 from a metal material and preventing heat storage due to self-heating of the piezoelectric vibrator 37, it is possible to prevent deterioration in jetting characteristics due to a decrease in bonding strength and a decrease in liquid viscosity.

また、FPCケーブル50には各チャンネル(各圧力室38に対応する)を駆動する駆動波形(電気信号)を印加するためのドライバIC 52を複数搭載している。
更に、振動板36の周囲にはフレーム33を接着剤で接合している。そして、このフレーム33には、ドライバIC 52と少なくともベース部材51を挟んで反対側に配置されるように、圧力室38に外部から液体を供給するための共通液室41を形成している。この共通液室41は、振動板36の液体供給口45を介して流体抵抗部34及び圧力室38に連通している。
共通液室41には、第2のダイヤフラム部44によってダンパー室53が形成され、液体吐出によって共通液室41内に発生する圧力波を減衰させ、液体吐出を安定させる。
圧電振動子37は、圧電層(圧電材料層)54と、内部電極55A及び内部電極55Bとを交互に積層した構成を有する。さらに、圧電振動子37は、両端面に共通側外部電極56と個別側外部電極57とを設けた状態で、スリット加工(溝加工)を施して溝を入れることにより、複数の圧電振動子を形成している。
The FPC cable 50 is equipped with a plurality of driver ICs 52 for applying drive waveforms (electric signals) for driving each channel (corresponding to each pressure chamber 38).
Further, a frame 33 is bonded around the diaphragm 36 with an adhesive. In the frame 33, a common liquid chamber 41 for supplying liquid from the outside to the pressure chamber 38 is formed so as to be disposed on the opposite side of the driver IC 52 and at least the base member 51. The common liquid chamber 41 communicates with the fluid resistance portion 34 and the pressure chamber 38 via the liquid supply port 45 of the vibration plate 36.
In the common liquid chamber 41, a damper chamber 53 is formed by the second diaphragm portion 44, and a pressure wave generated in the common liquid chamber 41 by liquid discharge is attenuated to stabilize liquid discharge.
The piezoelectric vibrator 37 has a configuration in which piezoelectric layers (piezoelectric material layers) 54, internal electrodes 55A, and internal electrodes 55B are alternately stacked. Further, the piezoelectric vibrator 37 is formed with a plurality of piezoelectric vibrators by slitting (grooving) and providing grooves with the common-side external electrode 56 and the individual-side external electrode 57 provided on both end faces. Forming.

このように構成したインク吐出ヘッドにおいては、圧電振動子37の駆動部に対して選択的に20V〜50Vの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電圧が印加された駆動部が積層方向に伸びてダイヤフラム部をノズル方向に変形させる。その結果、圧力室38の容積又は体積変化によって圧力室38内の液体が加圧され、ノズル孔1からインク液滴が吐出(噴射)される。   In the ink ejection head configured as described above, by selectively applying a drive pulse voltage of 20 V to 50 V to the drive unit of the piezoelectric vibrator 37, the drive unit to which the pulse voltage is applied extends in the stacking direction. The diaphragm is deformed in the nozzle direction. As a result, the liquid in the pressure chamber 38 is pressurized by the volume or volume change of the pressure chamber 38, and ink droplets are ejected (jetted) from the nozzle hole 1.

−記録装置−
本発明のノズルプレート2は、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機などに好適に使用することができる。
-Recording device-
The nozzle plate 2 of the present invention can be suitably used for various recording apparatuses using an ink jet recording method, such as an ink jet recording printer, a facsimile apparatus, a copying apparatus, and a printer / fax / copier multifunction machine.

以下、後述する実施例でも用いたインクジェット記録装置について図9及び図10を参照して説明する。図9は、本発明の記録装置の一例である記録装置101の斜視図である。図10は、本発明の記録装置の一例である記録装置101の断面図である。
図9に示す記録装置101は、給紙トレイ102と、排紙トレイ103と、インクカートリッジ装填部104とを有する。給紙トレイ102は、記録装置101に装着され、用紙が装填される。排紙トレイ103は、記録装置101に装着され、画像が記録(形成)された用紙をストックする。インクカートリッジ装填部104の上面には、操作キーや表示器などの操作部105が配置されている。インクカートリッジ装填部104は、インクカートリッジ200の脱着を行うための開閉可能な前カバー115を有している。111は上カバー、112は前カバーの前面である。
Hereinafter, an ink jet recording apparatus used also in examples described later will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a perspective view of a recording apparatus 101 which is an example of the recording apparatus of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view of a recording apparatus 101 that is an example of the recording apparatus of the present invention.
A recording apparatus 101 illustrated in FIG. 9 includes a paper feed tray 102, a paper discharge tray 103, and an ink cartridge loading unit 104. The paper feed tray 102 is mounted on the recording apparatus 101 and loaded with paper. A paper discharge tray 103 is mounted on the recording apparatus 101 and stocks paper on which an image is recorded (formed). On the upper surface of the ink cartridge loading unit 104, an operation unit 105 such as operation keys and a display is arranged. The ink cartridge loading unit 104 has a front cover 115 that can be opened and closed for attaching and detaching the ink cartridge 200. Reference numeral 111 denotes an upper cover, and reference numeral 112 denotes a front surface of the front cover.

記録装置101内には、図10に示すように、左右の側板(不図示)に横架したガイド部材であるガイドロッド131とステー132とで、キャリッジ133を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ(不図示)によって移動走査する。   In the recording apparatus 101, as shown in FIG. 10, a carriage 133 is slidably held in the main scanning direction by a guide rod 131 and a stay 132, which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). Then, the scanning is moved by a main scanning motor (not shown).

キャリッジ133には、記録ヘッド134の複数のインク吐出口を、主走査方向と交叉する方向に配列し、インク液滴吐出方向を下方に向けて装着している。記録ヘッド134は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク液滴を吐出する4個のインクジェット記録用ヘッドからなる。   A plurality of ink ejection openings of the recording head 134 are arranged in the carriage 133 in a direction crossing the main scanning direction, and the ink droplet ejection direction is directed downward. The recording head 134 includes four inkjet recording heads that eject ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk).

記録ヘッド134を構成するインクジェット記録用ヘッドとしては、圧電アクチュエータ、サーマルアクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ、静電アクチュエータなどを、インクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどが使用できる。圧電アクチュエータは、圧電素子でもよい。サーマルアクチュエータは、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するアクチュエータである。形状記憶合金アクチュエータは、温度変化による金属相変化を用いるアクチュエータである。静電アクチュエータは、静電力を用いるアクチュエータである。   As the ink jet recording head constituting the recording head 134, a head provided with a piezoelectric actuator, a thermal actuator, a shape memory alloy actuator, an electrostatic actuator or the like as energy generating means for discharging ink can be used. The piezoelectric actuator may be a piezoelectric element. A thermal actuator is an actuator that uses a phase change caused by film boiling of a liquid using an electrothermal transducer such as a heating resistor. The shape memory alloy actuator is an actuator that uses a metal phase change due to a temperature change. An electrostatic actuator is an actuator that uses electrostatic force.

また、キャリッジ133には、記録ヘッド134に各色のインクを供給するための各色のサブタンク135を搭載している。サブタンク135には、インク供給チューブ(不図示)を介して、インクカートリッジ装填部104に装填された本発明のインクカートリッジ200から、本発明のインクセットに係るインクが供給されて補充される。   In addition, the carriage 133 is equipped with a sub tank 135 for each color for supplying ink of each color to the recording head 134. The sub tank 135 is supplied with ink according to the ink set of the present invention from the ink cartridge 200 of the present invention loaded in the ink cartridge loading section 104 via an ink supply tube (not shown) and is replenished.

一方、給紙トレイ102の用紙積載部(圧板)141上に積載した用紙142を給紙するための給紙部として、給紙コロ143(半月コロ)及び分離パッド144を備える。給紙コロ143は、用紙積載部141から用紙142を1枚づつ分離給送する。分離パッド144は、給紙コロ143に対向して設けられ、摩擦係数の大きな材質からなる。この分離パッド144は給紙コロ143側に付勢されている。   On the other hand, a sheet feeding roller 143 (half moon roller) and a separation pad 144 are provided as a sheet feeding unit for feeding sheets 142 stacked on a sheet stacking unit (pressure plate) 141 of the sheet feeding tray 102. The paper feed roller 143 separates and feeds the paper 142 from the paper stacking unit 141 one by one. The separation pad 144 is provided to face the paper feed roller 143 and is made of a material having a large friction coefficient. The separation pad 144 is biased toward the paper feed roller 143 side.

この給紙部から給紙された用紙142を記録ヘッド134の下方側で搬送するための搬送部は、搬送ベルト151と、カウンタローラ152と、搬送ガイド153と、押さえ部材154と、先端加圧コロ155とを備える。搬送ベルト151は、用紙142を静電吸着して搬送する。カウンタローラ152は、給紙部からガイド145を介して送られる用紙142を搬送ベルト151との間で挟んで搬送する。搬送ガイド153は、略鉛直上方に送られる用紙142を略90°方向転換させて搬送ベルト151上に倣わせる。押さえ部材154は、先端加圧コロ155を搬送ベルト151側に付勢する。また、搬送ベルト151表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ156が備えられている。   The conveyance unit for conveying the sheet 142 fed from the sheet feeding unit below the recording head 134 includes a conveyance belt 151, a counter roller 152, a conveyance guide 153, a pressing member 154, and a tip pressurization. A roller 155. The conveyance belt 151 conveys the sheet 142 by electrostatic adsorption. The counter roller 152 conveys the sheet 142 sent from the sheet feeding unit via the guide 145 with the conveyance belt 151 interposed therebetween. The conveyance guide 153 changes the direction of the sheet 142 fed substantially vertically upward by approximately 90 ° and imitates the sheet 142 on the conveyance belt 151. The pressing member 154 biases the tip pressing roller 155 toward the conveying belt 151. In addition, a charging roller 156 that is a charging unit for charging the surface of the conveyance belt 151 is provided.

搬送ベルト151は無端状ベルトであり、搬送ローラ157とテンションローラ158との間に張架されて、ベルト搬送方向に周回可能である。搬送ベルト151の表層は、例えば、抵抗制御を行っていない厚さ40μm程度の樹脂材、例えば、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体(ETFE)で形成した用紙吸着面である。搬送ベルト151の裏層は、表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行う中抵抗層及びアース層を有している。搬送ベルト151の裏側には、記録ヘッド134による印写領域に対応してガイド部材161が配置されている。なお、記録ヘッド134で記録された用紙142を排紙するための排紙部として、分離爪171と、排紙ローラ172と、排紙コロ173とが備えられている。分離爪171は、搬送ベルト151から用紙142を分離する。排紙ローラ172の下方に排紙トレイ103が配されている。   The conveyance belt 151 is an endless belt, is stretched between the conveyance roller 157 and the tension roller 158, and can circulate in the belt conveyance direction. The surface layer of the conveyance belt 151 is a sheet adsorbing surface formed of, for example, a resin material having a thickness of about 40 μm that is not subjected to resistance control, for example, a copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene (ETFE). The back layer of the conveyor belt 151 has a medium resistance layer and a ground layer that are made of the same material as the surface layer and perform resistance control with carbon. On the back side of the conveyance belt 151, a guide member 161 is arranged corresponding to a printing area by the recording head 134. Note that a separation claw 171, a paper discharge roller 172, and a paper discharge roller 173 are provided as a paper discharge unit for discharging the paper 142 recorded by the recording head 134. The separation claw 171 separates the paper 142 from the transport belt 151. A paper discharge tray 103 is disposed below the paper discharge roller 172.

記録装置101の背面部には、両面給紙ユニット181が着脱自在に装着されている。両面給紙ユニット181は、搬送ベルト151の逆方向回転で戻される用紙142を取り込んで反転させて再度、カウンタローラ152と搬送ベルト151との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット181の上面には手差し給紙部182が設けられている。   A double-sided paper feeding unit 181 is detachably attached to the back surface of the recording apparatus 101. The double-sided paper feeding unit 181 takes in the paper 142 returned by the reverse rotation of the transport belt 151, reverses it, and feeds it again between the counter roller 152 and the transport belt 151. A manual paper feed unit 182 is provided on the upper surface of the duplex paper feed unit 181.

このインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙142が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙142は、ガイド145で案内され、搬送ベルト151とカウンタローラ152との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド153で案内されて先端加圧コロ155で搬送ベルト151に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In this ink jet recording apparatus, the paper 142 is separated and fed one by one from the paper feed unit, and the paper 142 fed substantially vertically upward is guided by the guide 145 and between the transport belt 151 and the counter roller 152. It is sandwiched and conveyed. Further, the leading end is guided by the conveying guide 153 and pressed against the conveying belt 151 by the leading end pressure roller 155, and the conveying direction is changed by approximately 90 °.

このとき、帯電ローラ156によって搬送ローラ157が帯電されており、用紙142は、搬送ベルト151に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ133を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド134を駆動することにより、停止している用紙142にインク液滴を吐出して1行分を記録し、用紙142を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙142の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙142を排紙トレイ103に排紙する。   At this time, the conveyance roller 157 is charged by the charging roller 156, and the sheet 142 is electrostatically attracted to the conveyance belt 151 and conveyed. Therefore, by driving the recording head 134 according to the image signal while moving the carriage 133, ink droplets are ejected onto the stopped sheet 142 to record one line, and after the sheet 142 is conveyed by a predetermined amount. Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the sheet 142 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 142 is discharged onto the discharge tray 103.

そして、サブタンク135内のインクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジ200から所要量のインクがサブタンク135に補給される。   When the ink remaining amount near end in the sub tank 135 is detected, a required amount of ink is supplied from the ink cartridge 200 to the sub tank 135.

このインクジェット記録装置においては、インクカートリッジ200中のインクを使い切ったときには、インクカートリッジ200における筐体を分解して内部のインク袋だけを交換することができる。また、インクカートリッジ200は、縦置きで前面装填構成としても、安定したインクの供給を行うことができる。したがって、記録装置101の上方が塞がって設置されているような場合、例えば、ラック内に収納したり、あるいは記録装置101の上面に物が置かれているような場合でも、インクカートリッジ200の交換を容易に行うことができる。   In this ink jet recording apparatus, when the ink in the ink cartridge 200 is used up, the casing of the ink cartridge 200 can be disassembled and only the ink bag inside can be replaced. Further, the ink cartridge 200 can supply ink stably even when the ink cartridge 200 is installed vertically and has a front loading configuration. Therefore, when the upper side of the recording apparatus 101 is closed, for example, even when the recording apparatus 101 is stored in a rack or an object is placed on the upper surface of the recording apparatus 101, the ink cartridge 200 is replaced. Can be easily performed.

なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型(シャトル型)インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。   Here, an example is described in which the present invention is applied to a serial (shuttle type) ink jet recording apparatus that is scanned by a carriage, but the present invention can be similarly applied to a line type ink jet recording apparatus having a line type head.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら制限されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
長さ30mm、幅15mm、厚み0.05mmのSUS316Lからなる金属製平板状部材10に対し、インク吐出裏面6側より、図3に示したパンチ20によって孔開け加工を行った。孔開け加工に用いたパンチ20の円筒状の先端部分21は、長さ10μm、直径20μmであった。インク吐出面側13に生じたバリは、研磨により除去した。
上記の工程により、図5に示すように、インク吐出面側13の直径が20μm、インク吐出裏面6側の直径が40μm、円筒状開口部7の高さが10μmのノズル孔1を384個形成した。このようにして、384個のノズル孔1を有するノズル基板8を得た。
このノズル基板8上に、テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマーに紫外線吸収剤を10質量%添加した塗工液をスピンコートし、フッ素樹脂層4を成膜した。前記テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマーとしては、テフロン(登録商標)AF(AF1600;デュポン社製)の6質量%溶液(溶剤はバートレルスープリオン;デュポン社製)を用いた。前記紫外線吸収剤としては、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール(城北化学社製、JF−79)を用いた。フッ素樹脂層4の平均厚みは7μmであり、表面の算術平均粗さ(Ra)は0.1μmであった。
<Example 1>
The metal flat plate member 10 made of SUS316L having a length of 30 mm, a width of 15 mm, and a thickness of 0.05 mm was punched by the punch 20 shown in FIG. The cylindrical tip portion 21 of the punch 20 used for drilling had a length of 10 μm and a diameter of 20 μm. The burrs generated on the ink ejection surface side 13 were removed by polishing.
By the above process, as shown in FIG. 5, 384 nozzle holes 1 having a diameter of 20 μm on the ink discharge surface side 13, a diameter of 40 μm on the ink discharge back surface 6 side, and a height of the cylindrical opening 7 of 10 μm are formed. did. In this way, a nozzle substrate 8 having 384 nozzle holes 1 was obtained.
On this nozzle substrate 8, a coating solution in which 10 mass% of an ultraviolet absorber was added to a tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer was spin-coated to form a fluororesin layer 4. As the tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer, a 6% by mass solution of Teflon (registered trademark) AF (AF1600; manufactured by DuPont) (solvent: Bertrell Souplion; manufactured by DuPont) was used. As the ultraviolet absorber, 2- (2′-hydroxy-3′-tert-butyl-5′-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole (JF-79, Johoku Chemical Co., Ltd.) was used. The average thickness of the fluororesin layer 4 was 7 μm, and the arithmetic average roughness (Ra) of the surface was 0.1 μm.

前記ノズル基板8上に設けられたフッ素樹脂層4に、ノズル基板8のインク吐出裏面6側から、KrFガスを使用したエキシマレーザー(波長248nm)を照射し、フッ素樹脂層4にノズル孔を形成した。このようにして、表1に示す構成を有する実施例1のノズルプレート2を得た。   The fluororesin layer 4 provided on the nozzle substrate 8 is irradiated with an excimer laser (wavelength 248 nm) using KrF gas from the ink discharge back surface 6 side of the nozzle substrate 8 to form nozzle holes in the fluororesin layer 4. did. Thus, the nozzle plate 2 of Example 1 having the configuration shown in Table 1 was obtained.

<実施例2>
実施例1において、紫外線吸収剤を10質量%添加したテフロン(登録商標)AFの溶液をスピンコートする代わりに、紫外線吸収剤を10質量%添加したパーフルオロアルコキシアルカン樹脂を15μm厚にフィルム化したものを、ノズル基板8上に接着した。フッ素樹脂層4をこのように成膜した点以外は、実施例1と同様にして表1に示す構成を有する実施例2のノズルプレートを作製した。
前記紫外線吸収剤として、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール(城北化学社製、JF−79)を用いた。前記パーフルオロアルコキシアルカン樹脂は、商品名PFA、分子量10万、潤工社製を用いた。フッ素樹脂層4の平均厚みは15μmであり、表面の算術平均粗さ(Ra)は0.1μmであった。
<Example 2>
In Example 1, instead of spin-coating a solution of Teflon (registered trademark) AF added with 10% by mass of an ultraviolet absorber, a perfluoroalkoxyalkane resin added with 10% by mass of the ultraviolet absorber was formed into a film having a thickness of 15 μm. The object was bonded onto the nozzle substrate 8. A nozzle plate of Example 2 having the configuration shown in Table 1 was produced in the same manner as Example 1 except that the fluororesin layer 4 was formed in this way.
As the ultraviolet absorber, 2- (2′-hydroxy-3′-tert-butyl-5′-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole (JF-79, Johoku Chemical Co., Ltd.) was used. As the perfluoroalkoxyalkane resin, trade name PFA, molecular weight 100,000, manufactured by Junkosha Co., Ltd. was used. The average thickness of the fluororesin layer 4 was 15 μm, and the arithmetic average roughness (Ra) of the surface was 0.1 μm.

<比較例1>
実施例2において、フッ素樹脂層を設ける際、紫外線吸収剤を10質量%添加したPTFEを20μm厚にフィルム化したものを用いる点以外は、実施例2と同様にして、表1に示す構成を有する比較例1のノズルプレートを得た。前記紫外線吸収剤としては、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール(城北化学社製、JF−79)を用いた。
<Comparative Example 1>
In Example 2, when the fluororesin layer is provided, the configuration shown in Table 1 is the same as that of Example 2 except that PTFE added with 10% by mass of an ultraviolet absorber is used to form a film having a thickness of 20 μm. A nozzle plate of Comparative Example 1 was obtained. As the ultraviolet absorber, 2- (2′-hydroxy-3′-tert-butyl-5′-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole (JF-79, Johoku Chemical Co., Ltd.) was used.

<比較例2>
実施例1において、紫外線吸収剤を10質量%添加したテフロン(登録商標)AFの溶液をスピンコートしてフッ素樹脂層4を成膜する代わりに、PFPEであるオプツールDSX(ダイキン工業社製)を成膜した。この点以外は、実施例1と同様にして表1に示す構成を有する比較例2のノズルプレートを作製した。前記オプツールDSXの成膜は、オプツールDSX原液をロータリーポンプにより10−1Pa程度まで減圧し、その状態で室温から徐々に約450℃まで昇温させてオプツールDSXを蒸着した後、およそ70℃で10分間加熱乾燥処理を施すことにより行われた。
<Comparative Example 2>
In Example 1, instead of forming a fluororesin layer 4 by spin-coating a solution of Teflon (registered trademark) AF to which 10% by mass of an ultraviolet absorber was added, OPTOOL DSX (manufactured by Daikin Industries), which is PFPE, was used. A film was formed. Except this point, the nozzle plate of the comparative example 2 which has the structure shown in Table 1 similarly to Example 1 was produced. The film formation of the OPTOOL DSX is performed by depressurizing the OPTOOL DSX stock solution to about 10 −1 Pa with a rotary pump, gradually elevating the temperature from room temperature to about 450 ° C., and depositing the OPTOOL DSX at about 70 ° C. It was carried out by applying a heat drying treatment for 10 minutes.

<評価>
インクジェットプリンタとして、株式会社リコー製IPSiO G515を用い、実施例及び比較例のノズルプレートを搭載し、評価に用いた。
インクとして、浸透性が高いインクである株式会社リコー製GXカートリッジブラック GC21Kを装着し、初期の画像品質と、ワイピング1万回乃至3万回実施した後の、画像品質とノズル面のインク付着状態とを目視観察した。結果を表1に示した。画像品質の評価は、印刷されたノズルチェックパターンを目視観察することにより行った。なお、インクジェットプリンタが寿命を迎えるまでのワイピング回数は通常1万回未満であるので、ワイピング1万回を実施して評価結果が○であれば、実使用上問題ない。
<Evaluation>
As an ink jet printer, IPSiO G515 manufactured by Ricoh Co., Ltd. was used, and the nozzle plates of Examples and Comparative Examples were mounted and used for evaluation.
Ricoh Co., Ltd. GX Cartridge Black GC21K, which is a highly penetrating ink, is installed as the ink, and the initial image quality, the image quality after 10,000 to 30,000 times of wiping, and the ink adhesion state on the nozzle surface Were visually observed. The results are shown in Table 1. The image quality was evaluated by visually observing the printed nozzle check pattern. Since the number of wipings until the ink jet printer reaches the end of its life is usually less than 10,000 times, if the wiping is performed 10,000 times and the evaluation result is ◯, there is no problem in actual use.

表1より明らかなように、実施例1及び2では、3万回ワイピング後においても、インク吐出状態が良好で問題の無い画像品質が得られたのに対し、比較例1においては、初期よりノズル面へのインク付着があり、吐出曲がりが発生した。また、比較例2では初期はインク吐出状態が良好であったものの、1万回ワイピング後に吐出曲がりが発生してきた。   As is apparent from Table 1, in Examples 1 and 2, the ink discharge state was good and no problem image quality was obtained even after 30,000 times of wiping, whereas in Comparative Example 1, the initial value was from the initial stage. There was ink sticking to the nozzle surface, resulting in discharge bending. In Comparative Example 2, although the ink discharge state was good in the initial stage, discharge bending occurred after wiping 10,000 times.

<実施例3〜5>
実施例1で用いたテフロン(登録商標)AFを用い、表2に示すように成膜条件を変えて平均厚み及び表面の算術平均粗さ(Ra)を変化させたフッ素樹脂層4を作製し、実施例3〜5のノズルプレート2を得た。これらをヘッドに搭載し、実施例1と同様にして画像品質及びノズル面のインク付着状態を調べた。評価結果を表2に示す。
<Examples 3 to 5>
Using Teflon (registered trademark) AF used in Example 1, the film thickness was changed as shown in Table 2 to produce a fluororesin layer 4 in which the average thickness and the arithmetic average roughness (Ra) of the surface were changed. Nozzle plates 2 of Examples 3 to 5 were obtained. These were mounted on the head, and the image quality and the ink adhesion state on the nozzle surface were examined in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.

実施例3において、フッ素樹脂層4の平均厚みを1μmにしたが、3万回ワイピング後においても問題が無かった。実施例4では、フッ素樹脂層4の平均厚みをさらに薄い0.5μmとしたところ、1万回ワイピング後において画像品質は問題なかったもののノズル面にインク付着が若干見られ、3万回ワイピング後には、吐出曲がり、インク付着が見られた。プリンタが寿命を迎えるまでのワイピング回数は通常1万回未満であるので、ノズルプレートの耐久性に問題ないが、ノズル面の乾燥や異物付着等のロバスト性を考慮すると、3万回までの耐久性が望まれる場合がある。このことからフッ素樹脂層4の平均厚みは1μm以上が望ましいことがわかった。フッ素樹脂層4が厚くても吐出性能に問題は生じないが、エキシマレーザーによる穿孔効率を考えると、フッ素樹脂層4の平均厚みは15μm以下とするのが経済的に望ましい。   In Example 3, the average thickness of the fluororesin layer 4 was 1 μm, but there was no problem even after 30,000 times of wiping. In Example 4, when the average thickness of the fluororesin layer 4 was further reduced to 0.5 μm, although there was no problem in image quality after 10,000 times of wiping, some ink adhesion was observed on the nozzle surface, and after 30,000 times of wiping. The ink was bent and the ink adhered. The number of wipings until the printer reaches the end of its life is usually less than 10,000, so there is no problem with the durability of the nozzle plate. However, considering the robustness such as drying of the nozzle surface and adhesion of foreign matter, the durability is up to 30,000 times. Sexuality may be desired. From this, it was found that the average thickness of the fluororesin layer 4 is preferably 1 μm or more. Even if the fluororesin layer 4 is thick, there is no problem in ejection performance, but considering the perforation efficiency by excimer laser, it is economically desirable that the average thickness of the fluororesin layer 4 be 15 μm or less.

実施例5についても、同様に画像品質テストを行ったところ、画像品質に問題は無かったものの、初期よりノズル面にわずかにインク付着がみられた。また、1万回ワイピング後は吐出曲がりが発生し、ノズル面に付着したインクが増加した。   In Example 5 as well, when the image quality test was performed in the same manner, there was no problem in the image quality, but slight ink adhesion was observed on the nozzle surface from the beginning. Further, after wiping 10,000 times, discharge bending occurred, and the amount of ink adhering to the nozzle surface increased.

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1> 金属製のノズル基板上に、骨格にエーテル結合を有するフッ素樹脂及び紫外線吸収剤を含む、常温で固体のフッ素樹脂層を有することを特徴とする、ノズル孔の開いたノズルプレートである。
<2> ノズル孔の開いた金属製のノズル基板に、骨格にエーテル結合を有するフッ素樹脂及び紫外線吸収剤を含む、常温で固体のフッ素樹脂層を設け、他方の面からエキシマレーザーを照射して前記ノズル孔に対応した孔を前記フッ素樹脂層に開けることにより製造されたことを特徴とするノズルプレートである。
<3> 前記エーテル結合を有するフッ素樹脂は、パーフルオロアルコキシアルカン及びテトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマーの少なくともいずれかを含む、前記<1>から<2>のいずれかに記載のノズルプレートである。
<4> 前記フッ素樹脂層は、フィルムに成形した後、金属製のノズル基板に接合する、前記<1>から<3>のいずれかに記載のノズルプレートである。
<5> 前記フッ素樹脂層は、塗工液として金属製のノズル基板に塗布して形成する、前記<1>から<3>のいずれかに記載のノズルプレートである。
<6> 前記フッ素樹脂層は、平均厚みが1μm〜15μmである、前記<1>から<5>のいずれかに記載のノズルプレートである。
<7> 前記フッ素樹脂層の算術平均粗さ(Ra)が、0.1μm以下である、前記<1>から<6>のいずれかに記載のノズルプレートである。
<8> 前記<1>から<7>のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法であって、
ノズル孔の開いた金属製のノズル基板上に、骨格にエーテル結合を有する常温で固体の、フッ素樹脂及び紫外線吸収剤を含むフッ素樹脂層を設ける工程、他方の面からエキシマレーザーを照射して前記ノズル孔に対応した孔を前記フッ素樹脂層に開ける工程を含むことを特徴とする、ノズルプレートの製造方法である。
<9> インクを吐出するノズルプレートと、インクを供給するインク供給源に連通する複数の圧力室とを有する流路ユニットと、前記圧力室の容積を変化させるために配置されたアクチュエータユニットと、前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットを支持するフレームとを有するインク吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、前記<1>から<7>のいずれかに記載のノズルプレートであることを特徴とするインク吐出ヘッドである。
<10> 前記<9>に記載のインク吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする記録装置である。
Aspects of the present invention are as follows, for example.
<1> A nozzle plate having nozzle holes and having a fluororesin layer that is solid at room temperature and includes a fluororesin having an ether bond in a skeleton and an ultraviolet absorber on a metal nozzle substrate. .
<2> A metal nozzle substrate with a nozzle hole is provided with a fluororesin layer that is solid at room temperature containing a fluororesin having an ether bond in its skeleton and an ultraviolet absorber, and an excimer laser is irradiated from the other surface. A nozzle plate manufactured by opening a hole corresponding to the nozzle hole in the fluororesin layer.
<3> The nozzle plate according to any one of <1> to <2>, wherein the fluororesin having an ether bond includes at least one of perfluoroalkoxyalkane and tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer. is there.
<4> The nozzle plate according to any one of <1> to <3>, wherein the fluororesin layer is formed into a film and then joined to a metal nozzle substrate.
<5> The nozzle plate according to any one of <1> to <3>, wherein the fluororesin layer is formed by coating a metal nozzle substrate as a coating liquid.
<6> The nozzle plate according to any one of <1> to <5>, wherein the fluororesin layer has an average thickness of 1 μm to 15 μm.
<7> The nozzle plate according to any one of <1> to <6>, wherein an arithmetic average roughness (Ra) of the fluororesin layer is 0.1 μm or less.
<8> The method for producing a nozzle plate according to any one of <1> to <7>,
A step of providing a fluororesin layer containing a fluororesin and an ultraviolet absorber, which is solid at room temperature, having an ether bond in the skeleton, on a metal nozzle substrate having a nozzle hole, and irradiating an excimer laser from the other side A method for producing a nozzle plate, comprising the step of opening a hole corresponding to a nozzle hole in the fluororesin layer.
<9> A flow path unit having a nozzle plate that ejects ink, and a plurality of pressure chambers that communicate with an ink supply source that supplies ink, and an actuator unit that is arranged to change the volume of the pressure chamber; In an ink ejection head having the flow path unit and a frame that supports the actuator unit,
The nozzle plate is an ink discharge head according to any one of <1> to <7>.
<10> A recording apparatus comprising the ink discharge head according to <9>.

1 ノズル孔
2 ノズルプレート
3 インク吐出面
4 フッ素樹脂層
8 ノズル基板
10 金属製平板状部材
13 インク吐出面側
31 流路ユニット
32 アクチュエータユニット
33 フレーム
101 記録装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle hole 2 Nozzle plate 3 Ink discharge surface 4 Fluororesin layer 8 Nozzle substrate 10 Metal flat plate member 13 Ink discharge surface side 31 Channel unit 32 Actuator unit 33 Frame 101 Recording device

特開平7−125220号公報JP-A-7-125220 特開2003−19803号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-19803 特開平10−305584号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-305584 特開2007−331346号公報JP 2007-331346 A 特許第5471646号公報Japanese Patent No. 5471646

Claims (10)

金属製のノズル基板上に、骨格にエーテル結合を有するフッ素樹脂及び紫外線吸収剤を含む、常温で固体のフッ素樹脂層を有することを特徴とする、ノズル孔の開いたノズルプレート。   A nozzle plate having a nozzle hole, which has a fluororesin layer that is solid at room temperature and includes a fluororesin having an ether bond in a skeleton and an ultraviolet absorber on a metal nozzle substrate. ノズル孔の開いた金属製のノズル基板に、骨格にエーテル結合を有するフッ素樹脂及び紫外線吸収剤を含む、常温で固体のフッ素樹脂層を設け、他方の面からエキシマレーザーを照射して前記ノズル孔に対応した孔を前記フッ素樹脂層に開けることにより製造されたことを特徴とするノズルプレート。   A nozzle substrate made of metal having a nozzle hole is provided with a fluororesin layer that is solid at room temperature and includes a fluororesin having an ether bond in the skeleton and an ultraviolet absorber, and the nozzle hole is irradiated with an excimer laser from the other surface. A nozzle plate manufactured by opening a hole corresponding to the above in the fluororesin layer. 前記エーテル結合を有するフッ素樹脂は、パーフルオロアルコキシアルカン及びテトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマーの少なくともいずれかを含む、請求項1から2のいずれかに記載のノズルプレート。   The nozzle plate according to claim 1, wherein the fluororesin having an ether bond includes at least one of a perfluoroalkoxyalkane and a tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer. 前記フッ素樹脂層は、フィルムに成形した後、金属製のノズル基板に接合する、請求項1から3のいずれかに記載のノズルプレート。   The nozzle plate according to claim 1, wherein the fluororesin layer is formed into a film and then joined to a metal nozzle substrate. 前記フッ素樹脂層は、塗工液として金属製のノズル基板に塗布して形成する、請求項1から3のいずれかに記載のノズルプレート。   The nozzle plate according to any one of claims 1 to 3, wherein the fluororesin layer is formed by coating a metal nozzle substrate as a coating liquid. 前記フッ素樹脂層は、平均厚みが1μm〜15μmである、請求項1から5のいずれかに記載のノズルプレート。   The nozzle plate according to claim 1, wherein the fluororesin layer has an average thickness of 1 μm to 15 μm. 前記フッ素樹脂層の算術平均粗さ(Ra)が、0.1μm以下である、請求項1から6のいずれかに記載のノズルプレート。   The nozzle plate according to claim 1, wherein the arithmetic average roughness (Ra) of the fluororesin layer is 0.1 μm or less. 請求項1から7のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法であって、
ノズル孔の開いた金属製のノズル基板上に、骨格にエーテル結合を有する常温で固体の、フッ素樹脂及び紫外線吸収剤を含むフッ素樹脂層を設ける工程、他方の面からエキシマレーザーを照射して前記ノズル孔に対応した孔を前記フッ素樹脂層に開ける工程を含むことを特徴とする、ノズルプレートの製造方法。
A method for manufacturing a nozzle plate according to any one of claims 1 to 7,
A step of providing a fluororesin layer containing a fluororesin and an ultraviolet absorber, which is solid at room temperature, having an ether bond in the skeleton, on a metal nozzle substrate having a nozzle hole, and irradiating an excimer laser from the other side The manufacturing method of a nozzle plate characterized by including the process of opening the hole corresponding to a nozzle hole in the said fluororesin layer.
インクを吐出するノズルプレートと、インクを供給するインク供給源に連通する複数の圧力室とを有する流路ユニットと、前記圧力室の容積を変化させるために配置されたアクチュエータユニットと、前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットを支持するフレームとを有するインク吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、請求項1から7のいずれかに記載のノズルプレートであることを特徴とするインク吐出ヘッド。
A flow path unit having a nozzle plate for discharging ink; a plurality of pressure chambers communicating with an ink supply source for supplying ink; an actuator unit arranged to change the volume of the pressure chamber; and the flow path In an ink ejection head having a unit and a frame that supports the actuator unit,
An ink discharge head according to claim 1, wherein the nozzle plate is a nozzle plate according to claim 1.
請求項9に記載のインク吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする記録装置。   A recording apparatus comprising the ink discharge head according to claim 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017226083A (en) * 2016-06-20 2017-12-28 株式会社リコー Device for discharging liquid and method for discharging liquid
WO2022113926A1 (en) * 2020-11-25 2022-06-02 Agc株式会社 Composition, laminate , and film of tetrafluoroethylene-based polymer

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