JP2016135584A - Liquid discharging head, liquid discharging unit, and device to discharge liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge unit, and an apparatus for discharging liquid.
液体を吐出する液体吐出ヘッド(液滴吐出ヘッドとも称される。)のノズル板は、安定した吐出を行うために、吐出面側に撥液膜が形成される。 A nozzle plate of a liquid discharge head (also referred to as a droplet discharge head) that discharges a liquid has a liquid repellent film formed on the discharge surface side in order to perform stable discharge.
例えば、撥液膜を形成する撥液材料としてはパーフルオロポリエーテル(PFPE)骨格を分子中に有する化合物を使用するものが知られている(特許文献1)。 For example, a liquid repellent material for forming a liquid repellent film is known which uses a compound having a perfluoropolyether (PFPE) skeleton in the molecule (Patent Document 1).
また、ノズル基材の吐出面側に凹凸を形成して撥水膜を形成したもの(特許文献2)、ノズル基材の吐出面のうち、ノズル孔近傍の領域の表面粗さをその周囲の表面粗さよりも小さくしたもの(特許文献3)などが知られている。 In addition, a water repellent film is formed by forming irregularities on the discharge surface side of the nozzle base material (Patent Document 2), and the surface roughness of the area near the nozzle holes on the discharge surface of the nozzle base material What is made smaller than surface roughness (patent document 3) etc. is known.
ところで、液体吐出ヘッドを使用する液体を吐出する装置にあっては、液体吐出ヘッドの吐出性能を維持回復するために吐出面をブレードによって払拭するワイピング動作を行う。 By the way, in an apparatus for ejecting liquid using a liquid ejection head, a wiping operation for wiping the ejection surface with a blade is performed in order to maintain and recover the ejection performance of the liquid ejection head.
そのため、ワイピング動作の繰り返しによって撥液膜が摩耗して撥液性が低下するという課題がある。 Therefore, there is a problem that the liquid repellency film is worn by the repetition of the wiping operation and the liquid repellency is lowered.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、経時的な撥液性の低下を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to suppress a decrease in liquid repellency over time.
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出するノズルとなる複数のノズル孔が形成されたノズル基材を含み、
前記ノズル基材の吐出面側には撥液膜が形成されているノズル板を有し、
前記ノズル基材の表面には複数の窪みが形成され、
前記窪み内部において前記撥液膜を形成する撥液材料が流動性を持った状態で保持されている
構成とした。
In order to solve the above-described problem, a liquid discharge head according to the present invention includes:
Including a nozzle base material in which a plurality of nozzle holes serving as nozzles for discharging liquid are formed;
A nozzle plate having a liquid repellent film formed on the discharge surface side of the nozzle substrate;
A plurality of depressions are formed on the surface of the nozzle substrate,
The liquid repellent material forming the liquid repellent film is held in a fluid state inside the recess.
本発明によれば、経時的な撥液性の低下を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in liquid repellency over time.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図1ないし図3を参照して説明する。図1は同ヘッドの外観斜視説明図、図2は図1のA―A線に沿うノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)の断面説明図、図3は図1のB−B線に沿うノズル配列方向(液室短手方向)の断面説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An example of a liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective explanatory view of the head, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view in a direction (longitudinal direction of the liquid chamber) orthogonal to the nozzle arrangement direction along the line AA in FIG. 1, and FIG. It is sectional explanatory drawing of the nozzle arrangement direction (liquid chamber short direction) in alignment with a line.
この液体吐出ヘッドは、ノズル板1と、流路板2と、壁面部材としての振動板部材3とを積層接合している。そして、振動板部材3を変位させる圧電アクチュエータ11と、共通液室部材としてのフレーム部材20とを備えている。
In this liquid discharge head, a
ノズル板1、流路板2及び振動板部材3によって、液体を吐出する複数のノズル4が通じる個別流路5を形成している。個別流路5は、ノズル4側を下流側とするとき、下流側からノズル4が通じる個別液室6と、個別液室6に液体を供給する流体抵抗部7と、流体抵抗部7に通じる液導入部8とで構成される。
The
そして、フレーム部材20の共通流路としての共通液室10から振動板部材3に形成した導入口部(供給口)9を通じて、個別流路5に液体が導入され、液導入部8、流体抵抗部7を経て個別液室6に液体が供給される。なお、導入口部9にはフィルタが設けられても良い。
Then, the liquid is introduced into the
ここで、ノズル板1は、ノズル基材となるSUS基板にプレス加工でノズル4となるノズル孔を形成し、後述するように吐出側面には撥液膜が設けられているものである。
Here, the
流路板2は、SUS基板をエッチングして、個別液室6、流体抵抗部7、液導入部8などの個別流路5を形成する貫通部(あるいは溝部でもよい。)を形成している。
The
振動板部材3は、流路板2の個別液室6の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材3は3層構造(1層、2層、4層以上でもよい。)としている。そして、流路板2側を1層目とするとき、1層目で個別液室6に対応する部分に変形可能な振動領域(振動板)30を形成している。
The
この振動板部材3は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法(電鋳)で製造したものを用いている。これに限らず、その他の金属部材、樹脂部材、樹脂層と金属層の積層部材などを用いることができる。
The
そして、この振動板部材3の個別液室6とは反対側に、振動板部材3の振動領域30を変形させる駆動手段(アクチュエータ手段、圧力発生手段)としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ11を配置している。
A
この圧電アクチュエータ11は、ベース部材13上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材12を有し、圧電部材12にはハーフカットダイシングによって溝加工して1つの圧電部材12に対して所要数の柱状の圧電素子(圧電柱)12A、12Bを所定の間隔で櫛歯状に形成している。
The
圧電部材12の圧電素子12A、12Bは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子12Aと、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子12Bとしている。
The
そして、圧電素子12Aを振動板部材3の振動領域30に形成した島状の厚肉部である凸部30aに接合している。また、圧電素子12Bを振動板部材3の厚肉部である凸部30bに接合している。
The
この圧電部材12は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、駆動柱12Aの外部電極に駆動信号を与えるための可撓性を有するフレキシブル配線部材としてのFPC15が接続されている。
This
フレーム部材20は、例えばエポキシ系樹脂或いは熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイト等で射出成形により形成し、ヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室10が形成されている。
The
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子12Aに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子12Aが収縮し、振動板部材3の振動領域30が下降して個別液室6の容積が膨張することで、個別液室6内に液体が流入する。
In the liquid discharge head configured as described above, for example, by lowering the voltage applied to the
その後、圧電素子12Aに印加する電圧を上げて圧電素子12Aを積層方向に伸長させ、振動板部材3の振動領域30をノズル4方向に変形させて個別液室6の容積を収縮させる。これにより、個別液室6内の液体が加圧され、ノズル4から液体が吐出(噴射)される。
Thereafter, the voltage applied to the
そして、圧電素子12Aに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材3の振動領域30が初期位置に復元し、個別液室6が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室10から個別液室6内に液体が充填される。そこで、ノズル4のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
Then, by returning the voltage applied to the
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。 Note that the driving method of the head is not limited to the above example (pulling-pushing), and it is also possible to perform striking or pushing depending on the direction to which the driving waveform is given.
次に、本発明の第1実施形態について図4ないし図8を参照して説明する。図4は同実施形態におけるノズル板の平面説明図、図5は図4のC−C線に沿う拡大断面説明図、図6は同ノズル板のノズル基材の平面説明図、図7は図6のD−D線に沿う拡大断面説明図、図8は同ノズル基材の窪み形成領域の説明に供する平面説明図である。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is an explanatory plan view of the nozzle plate in the same embodiment, FIG. 5 is an enlarged sectional explanatory view taken along the line CC of FIG. 4, FIG. 6 is an explanatory plan view of the nozzle substrate of the nozzle plate, and FIG. 6 is an enlarged cross-sectional explanatory view taken along line DD, and FIG. 8 is an explanatory plan view for explaining a recess formation region of the nozzle base material.
ノズル板1は、液体を吐出するノズル4となる複数のノズル孔41が形成されたノズル基材40を有し、ノズル基材40の吐出面40a側には撥液膜42が形成されている。
The
ノズル基材40は、SUS基板などの金属板を使用し、プレス加工によってノズル孔41を形成して、研磨を行って平坦化している。ノズル孔41の断面形状は特に限定されるものではない。
The
ノズル基材40は、例えば、SUS基板以外でも、Al、Bi、Cr、InSn、ITO、Nb、Nb2O5、NiCr、Si、SiO2、Sn、Ta2O5、Ti、W、ZAO(ZnO+Al2O3)、Znやこれらを基材上に成膜したもの使用できる。
For example, the
撥液膜42は、パーフルオロポリエーテル(PFPE)骨格を分子中に有する化合物である撥液材料を使用してノズル基材40の吐出面40aに形成している。
The
ここで、ノズル基材40の吐出面40aには複数の窪み(以下「ディンプル」という。)43が形成されている。なお、各図では説明を簡単にするためにディンプル43の配置を単純化して示しているが、複数のノズル4が配列されたノズル列の周囲には多数のディンプル43が形成配置される。
Here, a plurality of depressions (hereinafter referred to as “dimples”) 43 are formed in the
ディンプル43はノズル孔41の孔径よりも大きくしている。また、ディンプル43の壁面は曲面形状とすることが好ましい。また、ディンプル43は、図8に示すように、ノズル孔41の周囲の領域40bを除く領域40cに形成されている。具体的には、ディンプル43はノズル孔41の中心から少なくとも150μm離れた位置に形成されている。また、ディンプル43の形成によるノズル基材40の表面粗さRaは0.1μm以下としている。
The
このノズル基材40の吐出面40aにパーフルオロポリエーテル(PFPE)骨格を分子中に有する化合物である撥液材料のような流動性を有する撥液材料を塗布して撥液膜42を形成する。
A liquid repellent material such as a liquid repellent material, which is a compound having a perfluoropolyether (PFPE) skeleton in its molecule, is applied to the
このとき、ディンプル43の内部において撥液膜42を形成する撥液材料が流動性を持った状態で保持される。
At this time, the liquid repellent material forming the
つまり、ディンプル43の内部において、撥液膜42の分子は、ノズル基材40との界面側ではノズル基材40と結合しているが、ノズル基材40との界面以外に位置する(撥液膜42の表面側、撥液膜42の表面とノズル基材40との界面との間)分子は遊離状態にある。なお、「ノズル基材40との界面」とは、後述の実施形態で説明するように、ノズル基材40が下地層を含むときには、下地層との界面の意味である。
That is, in the
次に、本実施形態の作用について図9も参照して説明する。図9は同説明に供する断面説明図である。 Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view for explaining the same.
この液体吐出ヘッドを使用する液体を吐出する装置では、液体吐出ヘッドの性能を維持、回復するため、弾性部材からなる払拭部材であるワイパ部材483によってノズル面(ここでは、撥液膜42の表面となる)を払拭するワイピング動作が行われる。
In this apparatus for ejecting liquid using the liquid ejection head, in order to maintain and recover the performance of the liquid ejection head, a
このとき、図9に示すように、ワイパ部材483がディンプル43内に入り込むことで、ディンプル43の内部で流動性を持って保持されている撥液膜42の撥液材料が掻き出される。
At this time, as shown in FIG. 9, the
したがって、ノズル4周囲の撥液膜42がワイピング動作で薄くなり、あるいは、剥離した場合でも、ディンプル43から掻き出される撥液材料がノズル4の周囲に移動して、撥液膜42を回復する。
Therefore, even when the
これによって、ワイピング動作に伴う経時的な撥液膜の撥液性の低下を抑制し、長期にわたって撥液性を維持することができる。 As a result, it is possible to suppress a decrease in the liquid repellency of the liquid repellent film over time associated with the wiping operation and maintain the liquid repellency over a long period of time.
ここで、ノズル板1の表面に撥液膜42を形成する撥液材料が流動性を有する状態で保持されているか否かの判定(判別)方法について図10ないし図12を参照して説明する。図10は同説明に供するノズル板の吐出面と反対側の面の説明図、図11は図10のE−E線に沿う断面説明図、図12は図10のF−F線に沿う断面説明図である。
Here, a method of determining (discriminating) whether or not the liquid repellent material that forms the
まず、ノズル板1を加熱しない状態で、ノズル板1の吐出面40aと反対面40b側にフェルトペンでノズル孔41を横切ってライン500を引く。このとき、吐出面40a側には撥液膜42が形成されているが、この時点では、撥液膜40は吐出面40aと反対面40bには移動して付着していないため、図10及び図11に示すように、ノズル孔41の周辺にもライン500を引くことができる。
First, in a state where the
次に、ノズル板1を120℃で1時間加熱する。このとき、撥液膜42の撥液材料が流動性を有する状態である場合には、図12(a)に示すように、加熱により、吐出面40aの撥液材料がノズル孔41内部に移動して、反対面40b側にも一部撥液材料が付着する。
Next, the
そこで、加熱後のノズル板1に対して、吐出面40aと反対面40bに、フェルトペンでノズル孔41を横切ってライン501を引くと、図10及び図12(b)に示すように、ライン501はノズル孔41付近には引かれない状態になる。つまり、撥液材料が流動して、吐出面40aと反対面40bのノズル孔41付近に付着することで、インクがはじかれてこの領域502ではライン501が途切れる状態になる。
Therefore, when the
以上の方法で、撥液材料が流動性を有しているか判別することができる。 With the above method, it is possible to determine whether the liquid repellent material has fluidity.
次に、ノズル板の製造方法の一例について図13を参照して説明する。図13は同方法の一例を説明する説明図である。 Next, an example of a nozzle plate manufacturing method will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an example of the method.
ここでは、上流工程、前処理工程、撥液膜の成膜工程、後処理工程、下流工程を行っている。また、以下では、ノズル基材40として、ステンレス板を例に説明するが、これに限られるものではない。
Here, an upstream process, a pretreatment process, a liquid repellent film forming process, a post-treatment process, and a downstream process are performed. In the following, a stainless steel plate will be described as an example of the
−上流工程−
上流工程とは、ノズル基材40の表面、すなわち、液体を吐出する面である吐出面を研磨する工程である。
-Upstream process-
The upstream process is a process of polishing the surface of the
ノズル孔41を形成したノズル基材40の表面(吐出面40a側の面)の研磨方法としては、例えば、超精密揺動型片面ポリンシングマシン(CMP研磨装置)にて、ポリウレタンパッドを用いてノズル基材40の表面を研磨する方法がある。研磨は、ポリウレタンパッドを1〜20rpmで回転させ、ノズル基材40の表面の表面粗さRaが0.1μm以下になるまで研磨することが好ましい。
As a polishing method of the surface (surface on the
ノズル基材40の吐出面の表面粗さRaは、JIS 0601に従って測定することが可能であり、例えば触針式表面形状測定装置Dektak150(アルバック社製)を用いて測定することができる。
The surface roughness Ra of the discharge surface of the
表面粗さRaを調整するためには、例えば、ポリウレタンパッドでノズル基材40の表面を押さえる際の圧力、ポリウレタンパッドを回転させる際の回転速度(rpm:1分間に回転させる回数)、研磨液の流量、研磨時間等を変えることにより調整することが可能である。
In order to adjust the surface roughness Ra, for example, pressure when pressing the surface of the
このノズル基材40の吐出面を研磨する研磨工程を行うときにディンプル43を形成する。
The
−前処理工程−
前処理工程とは、表面を研磨したノズル基材40の処理であり、超音波洗浄する工程である。超音波以外にもスクラブ洗浄・シャワー洗浄(高圧スプレー洗浄・超音波シャワー洗浄)・浸漬洗浄(流水洗浄・噴流洗浄・バブリング洗浄)・蒸気洗浄などのウェット洗浄を行うことも可能である。
-Pretreatment process-
A pre-processing process is a process of the
−撥液膜の成膜工程−
撥液膜42の成膜工程は次のとおりである。
-Film formation process of liquid repellent film-
The film forming process of the
まず、撥液膜42を形成するための、PFPEを有するディップ液を調整する。
First, a dip solution having PFPE for forming the
前記の前処理を行った後のノズル基材40の表面、すなわち、液滴の吐出面をプラズマ処理する。プラズマ処理以外にも真空洗浄(イオンビーム洗浄)・常圧洗浄(UVオゾン洗浄・アイススクラバ洗浄・レーザ洗浄)などのドライ洗浄を行うことも可能である。
Plasma treatment is performed on the surface of the
その後、ノズル基材40に、調整したディップ液をディッピング法にて塗布する。常温(約25度)に放置した後、加熱し、余剰パーフルオロポリエーテルを除去するための超音波洗浄を行う。超音波洗浄を行うことで、余剰のPFPEが除去され、撥液膜42の膜厚が単分子層レベルに整えられて好ましい。
Thereafter, the adjusted dipping liquid is applied to the
撥液膜42のディップ液としては、パーフルオロポリエーテル誘導体をフッ素系溶媒に1重量%以下に希釈したものを用いることができる。パーフルオロポリエーテル誘導体は、末端に極性基を有しているものが好ましい。ここでいう極性基は、−OH、C=O、−COOH、−NH2、−NO2、−NH3 +、−CNなどが挙げられる。
As the dip liquid for the
この極性基が、ノズル基材、若しくはノズル基材上の下地層と結合する。 This polar group is bonded to the nozzle substrate or the base layer on the nozzle substrate.
フッ素系溶媒としては、ノベック(住友3M社製)、バートレル(Dupont社製)、ガルデン(ソルベイソレクシス社製)などのハイドロフルオロエーテルが挙げられる。 Examples of the fluorine-based solvent include hydrofluoroethers such as Novec (manufactured by Sumitomo 3M), Bertrell (manufactured by Dupont), and Galden (manufactured by Solvay Solexis).
さらに、ノズル基材40の吐出面を、酸素プラズマ処理を実施する。
Further, the discharge surface of the
撥液膜42の成膜は、例えば溶液中にノズル基材40を浸漬し、引き上げ、続いて常温環境下で自然乾燥し、さらに加熱処理し定着する方法が挙げられる。加熱温度や加熱時間は目的に応じて変更することができる。
For example, the
−後処理工程−
後処理工程は次のとおりである。撥液膜42の表面を保護するため、ラミネート材で吐出面を覆い(ラミネート加工を行い)、ノズル基材40の裏面、すなわち吐出面と反対側の面をプラズマ処理する。
-Post-treatment process-
The post-treatment process is as follows. In order to protect the surface of the
−下流工程−
下流工程は必要に応じて行われる工程であり、下流工程はノズル板1と液室を構成する部材等とを接着し、加熱により接着力を強める工程である。
-Downstream process-
A downstream process is a process performed as needed, and a downstream process is a process which adhere | attaches the
上記の後処理工程で得られたノズル板1は下流工程の接着工程にて、流路板と低温硬化型エポキシ系接着剤等を用いて接着する。接着状態を長期に維持するためには加熱・圧着して接着するのが好ましい。
The
次に、ノズル板を構成するノズル基材の製造方法の詳細について説明する。 Next, the detail of the manufacturing method of the nozzle base material which comprises a nozzle plate is demonstrated.
ノズル基材40の吐出面側表面は、例えば、超精密揺動型片面ポリンシングマシン(CMP研磨装置)にて、ポリウレタンパッドを用いて研磨する。研磨を行うとき、5〜20kPaの圧力で押えながら研磨することが好ましい。また、研磨を行うときには、研磨剤スラリーを純水で希釈したものに、例えばアルミナなどの粒子を少量添加することで作製した研磨液とともに研磨することが好ましい。
The discharge surface side surface of the
研磨は、ポリウレタンパッドを1〜20rpmで回転させ、ノズル基材40の表面粗さRaが0.1μm以下になるまで研磨することが好ましい。このような研磨を行うことで、研磨後のノズル基材40の研磨面には無数の窪み(ディンプル)43を形成することができる。
Polishing is preferably performed by rotating the polyurethane pad at 1 to 20 rpm until the surface roughness Ra of the
ここで、ディンプル43は、例えば、直径80〜120μm、深さ2〜4μmの窪みとなる。ディンプル43は内壁面がなだらかな傾斜を有することが好ましい。形成するディンプル43の数は、研磨液に混入する粒子の混入量や、研磨時間により制御することができる。
Here, the
添加する粒子は、平均粒径が90〜250μm程度のものが好ましい。例えば、アルミナ粒子や炭化珪素粒子やジルコン粒子などのセラミックス系研磨剤を使用できる。 The particles to be added preferably have an average particle size of about 90 to 250 μm. For example, ceramic abrasives such as alumina particles, silicon carbide particles, and zircon particles can be used.
表面粗さRaは、前述したように、JIS0601に従って測定することが可能であり、例えば触針式表面形状測定装置を用いて測定できる。 As described above, the surface roughness Ra can be measured according to JIS0601, and can be measured using, for example, a stylus type surface shape measuring apparatus.
次に、具体的な実施例及び比較例におけるワイピング耐性について図14及び図15も参照して説明する。図14はディンプルランクの説明に供する説明図、図15は実施例及び比較例の説明に供する説明図である。 Next, the wiping resistance in specific examples and comparative examples will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the dimple rank, and FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining examples and comparative examples.
まず、ノズル基材40に形成されるディンプル43の数に応じてノズル板1をランク分けした。ここでは、金属顕微鏡により暗視野においてノズル基材40の表面を観察し、ハイライトされる微小凹部の個数をカウントする。このとき、ディンプル43の大きさは80〜120μmであるので、ノズル孔41や傷との差は容易に判別できる。
First, the
そして、図14に示すように、特定長さにおけるノズル孔の数であるノズル孔密度(a)と、ノズル列から150μm〜10mmの範囲にあるすべてのディンプル43をノズル列方向へ投影したときのノズル列方向の特定長さにおけるディンプルの数であるディンプル密度(b)の大小関係から、次のランク(ディンプルランク)0〜5までの6段階にランク付けした。
And as shown in FIG. 14, when the nozzle hole density (a) which is the number of nozzle holes in a specific length and all the
ランク0:(b)=0
ランク1:0<b<2a
ランク2:2a<b<2.5a
ランク3:2.5a<b<3.3a
ランク4:3.3a<b<5a
ランク5:b>5a
Rank 0: (b) = 0
Rank 1: 0 <b <2a
Rank 2: 2a <b <2.5a
Rank 3: 2.5a <b <3.3a
Rank 4: 3.3a <b <5a
Rank 5: b> 5a
図14の例では、(a)=8、(b)=14であるので、ランク1となる。 In the example of FIG. 14, since (a) = 8 and (b) = 14, the rank is 1.
ここで、図15に示すように、ノズル基材40の表面を研磨するときの研磨液に含まれるアルミナ粒子の含有率を変化させて実施例1〜3及び比較例1〜3のノズル基材40を得た。アルミナ粒子の粒子径は90〜250μmとした。
Here, as shown in FIG. 15, the nozzle base materials of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were changed by changing the content of alumina particles contained in the polishing liquid when polishing the surface of the
このとき、実施例1〜3及び比較例1〜3におけるディンプル43以外の平坦部の表面粗さRa、ディンプル43の有無、ディンプルランクは、それぞれ図15に示すとおりであった。
At this time, the surface roughness Ra of the flat portion other than the
これらの実施例1、2、3から、表面研磨に用いる研磨液中のアルミナ粒子の含有率を高くするほど、ディンプルランクが上昇し、ディンプル数が増えることが分かる。 From Examples 1, 2, and 3 it can be seen that the dimple rank increases and the number of dimples increases as the content of alumina particles in the polishing liquid used for surface polishing increases.
また、比較例2、3のアルミナ粒子の含有量は、実施例2と同じであるが、ディンプルは形成されていない。これは、比較例2、3では、実施例2よりも研磨時間が短いために、ノズル基材の表面が十分に平坦化されておらず、単に表面が粗い状態(粗面)となるだけで、ディンプルが形成されない。 The contents of alumina particles in Comparative Examples 2 and 3 are the same as in Example 2, but no dimples are formed. In Comparative Examples 2 and 3, since the polishing time is shorter than that in Example 2, the surface of the nozzle base material is not sufficiently flattened, and the surface is simply rough (rough surface). Dimples are not formed.
また、図13では明確に示していないが、研磨面の表面粗さRaが0.1より大きい場合には、直径80〜120μm、深さ2〜4μmの窪み状のディンプルは形成されないことが確認された。そのため、ディンプル43は、研磨面の表面粗さRaが0、1μm以下であるときに形成される。
Further, although not clearly shown in FIG. 13, when the surface roughness Ra of the polished surface is larger than 0.1, it is confirmed that a hollow dimple having a diameter of 80 to 120 μm and a depth of 2 to 4 μm is not formed. It was done. Therefore, the
そして、ワイピング耐久寿命を、インク引け時間が50sec以上になるまで擦ったワイピング回数で評価した。ワイピング回数が多くなるほどワイピング耐久寿命が長いことを意味している。評価結果(ワイピング回数)を図15に示している。 Then, the wiping durability life was evaluated by the number of wiping rubbed until the ink draw-out time was 50 sec or more. This means that the longer the wiping frequency is, the longer the wiping durability life is. The evaluation results (number of wiping operations) are shown in FIG.
この図15の評価結果から分かるように、比較例1〜3ではワイピング回数が2000回以下でインク引け時間が50sec以上になる。これに対して、実施例1〜3ではワイピング回数が2000回を超えてもインク引け時間が50sec以上にならず、ワイピング耐久寿命が長くなっている。 As can be seen from the evaluation results in FIG. 15, in Comparative Examples 1 to 3, the number of wipings is 2000 times or less, and the ink withdrawal time is 50 seconds or more. On the other hand, in Examples 1 to 3, even if the number of wipings exceeds 2000, the ink draw-out time does not become 50 seconds or more, and the wiping durability life is long.
ここで、インク引け時間が50secになるまでのワイピング回数の測定方法について図16も参照して説明する。図16はワイパ部材の説明に供する説明図である。 Here, a method of measuring the number of times of wiping until the ink closing time reaches 50 sec will be described with reference to FIG. FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the wiper member.
まず、厚さ1.2mm、幅30mmのEPDM(エチレンプロピレンゴム)ゴムブレードを、図16に示すように、長さ20mmのうち7mmだけ自由に撓む状態で、固定治具602により一端を固定して、ワイパ部材601とした。
First, an EPDM (ethylene propylene rubber) rubber blade having a thickness of 1.2 mm and a width of 30 mm is fixed at one end by a fixing
そして、ワイパ部材601がノズル板1の吐出面に2mm(/7mm)干渉する状態で撓ませながら100mm/secの速さで吐出面をワイピングした。なお、「2mm(/7mm)干渉する状態」とは、図16に示すように、ワイパ部材601のうち、撓む部分の長さが7mmのとき、ノズル板1の吐出面に触れる部分の長さが2mmである状態を表す。
Then, the
このとき、ワイパ部材601は、吐出面に接触する位置まで下降させ、吐出面を払拭後、吐出面から上昇離間させ、払拭開始位置に戻し、再度、吐出面に接触する位置まで下降させる動作を繰り返した。
At this time, the
次に、ワイピング後のノズル板1のインク引け時間の計測方法について図17を参照して説明する。
Next, a method for measuring the ink drawing time of the
図17(a)、(b)に示すように、ノズル板1の半分をインク610に浸し、同図(c)に示すように100mm/secの速さで引き上げる。この引き上げた直後(t=0)から、同図(d)に示すようにインク610が吐出面から引き、同図(e)に示すように、吐出面を覆うインク610がt=0時点の1割の面積になるまでに要する時間を計測し、これをインク引け時間とした。
As shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b), half of the
このように、インク引け時間の測定は、ワイピング後のノズル板1を用いて測定する。そして、前述したように、インク引け時間が50秒となるノズル板1を得るために必要なワイピング回数を測定した。
As described above, the ink removal time is measured using the
ここで、インク引け時間の測定に用いたインクの組成は次のとおりである。 Here, the composition of the ink used for the measurement of the ink closing time is as follows.
下記処方の組成物を60℃で撹拌溶解し、室温にて放冷後、pHが9〜10になるように水酸化リチウム10%水溶液にて調整し、これを0.22μmのポリテトラフルオロエチレンフィルタにて濾過しインク610を作製した。
The composition having the following formulation was stirred and dissolved at 60 ° C., allowed to cool at room temperature, and then adjusted with a 10% aqueous solution of lithium hydroxide so that the pH would be 9-10. The
(インク610)
C.I.ダイレクトブラック168 3質量%
2−ピロリドン 3質量%
ジエチレングリコール 4質量%
グリセリン 1質量%
アルキルエーテルカルボン酸塩系界面活性剤 ECTD−3NEX 0.1質量%(日本サーファクタント工業化学製界面活性剤)
ノニポール400(三洋化成製界面活性剤) 0.5質量%
サンアイバックP−100(三愛石油製防腐防黴剤) 0.4質量%
イオン交換水 残量
(Ink 610)
C. I. Direct Black 168 3% by mass
2-
Alkyl ether carboxylate surfactant ECTD-3NEX 0.1% by mass (surfactant manufactured by Nippon Surfactant Kogyo Kagaku)
Nonipol 400 (Sanyo Kasei surfactant) 0.5% by mass
Sun eye bag P-100 (San-ai Petroleum antiseptic and fungicide) 0.4% by mass
Ion exchange water
このインク610の静的表面張力は、25.1mN/m であった。
The static surface tension of this
次に、本発明の第2実施形態について図18を参照して説明する。図18は同実施形態におけるノズル板の断面説明図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a cross-sectional explanatory view of the nozzle plate in the same embodiment.
本実施形態では、ノズル基材40は、基材51と、基材51の表面に形成した下地膜(下地層)52によって構成している。下地膜52は基材51と撥液膜42との結合力を高める膜であり、例えばSiO2膜などを使用できる。前述したノズル基材の界面は、本実施形態では下地膜52と撥液膜42との界面に相当する。
In the present embodiment, the
次に、本発明の第3実施形態について図19を参照して説明する。図19は同実施形態におけるノズル板の平面説明図である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 19 is an explanatory plan view of the nozzle plate in the same embodiment.
本実施形態では、ノズル基材40には、複数のノズル孔41が配列されたノズル孔列41A1、41B1と、ノズル孔列41A2、41B2の合計4つのノズル列が形成されている。なお、図を簡略化するため、ノズル孔列は線で図示している。この構成では、ノズル孔列に対応してノズル板には4列のノズル列が配置されることになる。
In the present embodiment, the
ここで、ノズル孔列41B1とノズル列41A2との間は,ノズル孔列41A1、41B1間、ノズル列41A2、41B2間の間隔よりも広く形成されている。 Here, the space between the nozzle hole row 41B1 and the nozzle row 41A2 is formed wider than the space between the nozzle hole rows 41A1 and 41B1 and between the nozzle rows 41A2 and 41B2.
そして、本実施形態では、ノズル孔列41B1とノズル列41A2との間にもディンプル43が形成されている。
In the present embodiment, the
これにより、ノズル孔列41B1とノズル孔列41A2との間のディンプル43に保持される撥液材料が、ノズル孔列41B1側又はノズル孔列41A側(ワイピング方向による)にノズル4の周囲に供給される。
Thereby, the liquid repellent material held in the
このように、複数のノズル列(ノズル孔列)の間にもディンプルを形成することで、よりノズルに近い場所からノズルの周囲に撥液材料を補充することができ、より長期にわたって撥液性を維持することができる。 In this way, by forming dimples between a plurality of nozzle rows (nozzle hole rows), liquid repellent material can be replenished around the nozzles from a location closer to the nozzles, and the liquid repellency can be maintained over a longer period of time. Can be maintained.
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図20及び図21を参照して説明する。図20は同装置の要部平面説明図、図21は同装置の要部側面説明図である。 Next, an example of an apparatus for ejecting liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. 20 is an explanatory plan view of the main part of the apparatus, and FIG. 21 is an explanatory side view of the main part of the apparatus.
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構493によって、キャリッジ403は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構493は、ガイド部材401、主走査モータ405、タイミングベルト408等を含む。ガイド部材401は、左右の側板491A、491Bに架け渡されてキャリッジ403を移動可能に保持している。そして、主走査モータ405によって、駆動プーリ406と従動プーリ407間に架け渡したタイミングベルト408を介して、キャリッジ403は主走査方向に往復移動される。
This apparatus is a serial type apparatus, and the
このキャリッジ403には、本発明に係るノズル板を含む本発明に係る液体吐出ヘッド404及びヘッドタンク441を一体にした液体吐出ユニット440を搭載している。
The
液体吐出ユニット440の液体吐出ヘッド404は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド404は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
The
液体吐出ヘッド404の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド404に供給するための供給機構494により、ヘッドタンク441には、液体カートリッジ450に貯留されている液体が供給される。
The liquid stored in the
供給機構494は、液体カートリッジ450を装着する充填部であるカートリッジホルダ451、チューブ456、送液ポンプを含む送液ユニット452等で構成される。液体カートリッジ450はカートリッジホルダ451に着脱可能に装着される。ヘッドタンク441には、チューブ456を介して送液ユニット452によって、液体カートリッジ450から液体が送液される。
The
この装置は、用紙410を搬送するための搬送機構495を備えている。搬送機構495は、搬送手段である搬送ベルト412、搬送ベルト412を駆動するための副走査モータ416を含む。
This apparatus includes a
搬送ベルト412は用紙410を吸着して液体吐出ヘッド404に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト412は、無端状ベルトであり、搬送ローラ413と、テンションローラ414との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
The
そして、搬送ベルト412は、副走査モータ416によってタイミングベルト417及びタイミングプーリ418を介して搬送ローラ413が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
The
さらに、キャリッジ403の主走査方向の一方側には搬送ベルト412の側方に液体吐出ヘッド404の維持回復を行う維持回復機構420が配置されている。
Further, on one side of the
維持回復機構420は、例えば液体吐出ヘッド404のノズル面(ノズルが形成された面)をキャッピングするキャップ部材421、ノズル面を払拭するワイパ部材422などで構成されている。
The maintenance /
主走査移動機構493、供給機構494、維持回復機構420、搬送機構495は、側板491A,491B、背板491Cを含む筐体に取り付けられている。
The main
このように構成したこの装置においては、用紙410が搬送ベルト412上に給紙されて吸着され、搬送ベルト412の周回移動によって用紙410が副走査方向に搬送される。
In this apparatus configured as described above, the
そこで、キャリッジ403を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド404を駆動することにより、停止している用紙410に液体を吐出して画像を形成する。
Therefore, the
このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。 Thus, since this apparatus includes the liquid ejection head according to the present invention, a high-quality image can be stably formed.
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図22を参照して説明する。図22は同ユニットの要部平面説明図である。 Next, another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 22 is an explanatory plan view of the main part of the unit.
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板491A、491B及び背板491Cで構成される筐体部分と、主走査移動機構493と、キャリッジ403と、液体吐出ヘッド404で構成されている。
This liquid discharge unit includes a housing part composed of
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板491Bに、前述した維持回復機構420、及び供給機構494の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
Note that a liquid discharge unit in which at least one of the above-described maintenance and
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図23を参照して説明する。図23は同ユニットの正面説明図である。 Next, still another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 23 is an explanatory front view of the unit.
この液体吐出ユニットは、流路部品444が取付けられた液体吐出ヘッド404と、流路部品444に接続されたチューブ456で構成されている。
This liquid discharge unit includes a
なお、流路部品444はカバー442の内部に配置されている。流路部品444に代えてヘッドタンク441を含むこともできる。また、流路部品444の上部には液体吐出ヘッド404と電気的接続を行うコネクタ443が設けられている。
The
本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。 In the present application, the “apparatus for discharging liquid” is an apparatus that includes a liquid discharge head or a liquid discharge unit and drives the liquid discharge head to discharge liquid. The apparatus for ejecting liquid includes not only an apparatus capable of ejecting liquid to an object to which liquid can adhere, but also an apparatus for ejecting liquid toward the air or liquid.
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。 This “apparatus for discharging liquid” may include means for feeding, transporting, and discharging a liquid to which liquid can adhere, as well as a pre-processing apparatus and a post-processing apparatus.
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。 For example, as a “liquid ejecting device”, an image forming device that forms an image on paper by ejecting ink, a powder is formed in layers to form a three-dimensional model (three-dimensional model) There is a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional modeling apparatus) that discharges a modeling liquid onto the powder layer.
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。 Further, the “apparatus for ejecting liquid” is not limited to an apparatus in which significant images such as characters and figures are visualized by the ejected liquid. For example, what forms a pattern etc. which does not have a meaning in itself, and what forms a three-dimensional image are also included.
上記「液体が付着可能もの」とは液体が一時的にでも付着可能なものを意味する。「液体が付着するもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。 The above-mentioned “thing to which liquid can adhere” means that liquid can adhere even temporarily. The material to which “the liquid adheres” may be any material as long as the liquid can temporarily adhere, such as paper, thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics.
また、「液体」は、インク、処理液、DNA試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液なども含まれる。 “Liquid” also includes ink, treatment liquid, DNA sample, resist, pattern material, binder, modeling liquid, and the like.
また、「液体を吐出する装置」には、特に限定しない限り、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。 Further, the “device for ejecting liquid” includes both a serial type device that moves the liquid ejection head and a line type device that does not move the liquid ejection head, unless otherwise specified.
また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。 In addition to the “device for discharging liquid”, a processing liquid coating apparatus for discharging a processing liquid onto a sheet for applying a processing liquid to the surface of the sheet for the purpose of modifying the surface of the sheet, or a raw material There is an injection granulator for granulating raw material fine particles by spraying a composition liquid dispersed in a solution through a nozzle.
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。 A “liquid ejection unit” is a unit in which functional parts and mechanisms are integrated with a liquid ejection head, and is an assembly of parts related to liquid ejection. For example, the “liquid discharge unit” includes a combination of at least one of a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance / recovery mechanism, and a main scanning movement mechanism with a liquid discharge head.
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。 Here, the term “integrated” refers to, for example, a liquid discharge head, a functional component, and a mechanism that are fixed to each other by fastening, adhesion, engagement, etc., and one that is held movably with respect to the other. Including. Further, the liquid discharge head, the functional component, and the mechanism may be configured to be detachable from each other.
例えば、液体吐出ユニットとして、図21で示した液体吐出ユニット440のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
For example, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a head tank are integrated as in the
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。 In addition, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a carriage are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図22で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。 In addition, there is a liquid discharge unit in which the liquid discharge head and the scanning movement mechanism are integrated by holding the liquid discharge head movably on a guide member that forms a part of the scanning movement mechanism. Further, as shown in FIG. 22, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head, a carriage, and a main scanning movement mechanism are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。 Also, there is a liquid discharge unit in which a cap member that is a part of the maintenance / recovery mechanism is fixed to a carriage to which the liquid discharge head is attached, and the liquid discharge head, the carriage, and the maintenance / recovery mechanism are integrated. .
また、液体吐出ユニットとして、図23で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。 Further, as shown in FIG. 23, as a liquid discharge unit, there is a unit in which a tube is connected to a liquid discharge head to which a head tank or a flow path component is attached, and the liquid discharge head and the supply mechanism are integrated. .
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。 The main scanning movement mechanism includes a guide member alone. The supply mechanism includes a single tube and a single loading unit.
また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ(積層型圧電素子を使用するものでもよい。)以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。 The “liquid discharge head” is not limited to the pressure generating means to be used. For example, in addition to the piezoelectric actuator as described in the above embodiment (a multilayer piezoelectric element may be used), a thermal actuator using an electrothermal conversion element such as a heating resistor, a diaphragm and a counter electrode are included. An electrostatic actuator or the like may be used.
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。 In addition, the terms “image formation”, “recording”, “printing”, “printing”, “printing”, “modeling” and the like in the terms of the present application are all synonymous.
1 ノズル板
2 流路板
3 振動板部材
4 ノズル
6 個別液室
8 液導入部
10 共通液室
12 圧電部材
20 フレーム部材
40 ノズル基材
41 ノズル孔
42 撥液膜
43 ディンプル(窪み)
403 キャリッジ
404 液体吐出ヘッド
440 液体吐出ユニット
DESCRIPTION OF
403
Claims (7)
前記ノズル基材の吐出面側には撥液膜が形成されているノズル板を有し、
前記ノズル基材の表面には複数の窪みが形成され、
前記窪み内部において前記撥液膜を形成する撥液材料が流動性を持った状態で保持されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 Including a nozzle base material in which a plurality of nozzle holes serving as nozzles for discharging liquid are formed;
A nozzle plate having a liquid repellent film formed on the discharge surface side of the nozzle substrate;
A plurality of depressions are formed on the surface of the nozzle substrate,
A liquid ejection head, wherein the liquid repellent material forming the liquid repellent film is held in a fluid state inside the recess.
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to claim 1, wherein the liquid repellent material forming the liquid repellent film is a compound having a perfluoropolyether (PFPE) skeleton in a molecule.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to claim 1, wherein the plurality of depressions of the nozzle base material are formed in a region excluding the periphery of the nozzle hole.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 4. The liquid discharge head according to claim 1, wherein a surface of the nozzle base material has a base film serving as a base of the liquid repellent film. 5.
ことを特徴とする請求項5に記載の液体吐出ユニット。 A head tank for storing liquid to be supplied to the liquid discharge head, a carriage on which the liquid discharge head is mounted, a supply mechanism for supplying liquid to the liquid discharge head, a maintenance / recovery mechanism for maintaining and recovering the liquid discharge head, and the liquid 6. The liquid discharge unit according to claim 5, wherein the liquid discharge head is integrated with at least one of a main scanning movement mechanism that moves the discharge head in the main scanning direction.
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