JP2018034353A - Wiper blade, wiping unit, ink discharge unit and device for discharging ink - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiper blade for an ink jetting head that can keep ink discharge stability of an ink jetting head for a long term.SOLUTION: A wiper blade wipes over an ink discharge surface of an ink jetting head. The wiper blade for an ink jetting head includes the wiper blade formed of an elastic rubber. The elastic rubber has tan δ of peak temperature of -10°C or more and 10°C or less and a balanced swelling rate of 10% or less based on acetone.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明はワイパーブレード、ワイピングユニット、インク吐出ユニット及びインクを吐出する装置に関する。   The present invention relates to a wiper blade, a wiping unit, an ink discharge unit, and an apparatus for discharging ink.

近年のインクジェット記録装置では産業用途への展開が進み、ユーザーからは高画質化と生産性との両立がより強く求められてきている。それゆえインクがメディアに着弾したあとの浸透性や速乾性を高めるために、インクの表面エネルギーを小さくしたり、人体に無害な範囲で有機溶媒が添加される。   In recent years, the inkjet recording apparatus has been developed for industrial use, and the user is strongly demanded to achieve both high image quality and high productivity. Therefore, in order to increase the permeability and quick drying after the ink has landed on the medium, the surface energy of the ink is reduced or an organic solvent is added within a range that is not harmful to the human body.

昨今の市場要求に応えるため、インクジェット記録装置による印刷物は、屋外での耐候性や耐擦傷性が向上するようなインク処方設計、すなわちUVインクやソルベントインクの需要が伸びている。しかしこれらインクに含まれる低分子量アクリレート/メタクリレートや有機溶剤は、インクジェットヘッドの撥インク膜の表面清掃部材であるワイパーブレードに大きな負荷を掛ける。
こういったインクを安定性高く吐出し続けるために、インクジェットヘッドの吐出面表面には撥インク膜が設けられ、その表面に付着したインクを除去するためのワイパーブレードを備える維持ユニットが併用される。
In order to meet recent market demands, printed matter produced by an ink jet recording apparatus has increased demand for ink formulation designs that improve outdoor weather resistance and scratch resistance, that is, UV ink and solvent ink. However, the low molecular weight acrylate / methacrylate and organic solvent contained in these inks impose a heavy load on the wiper blade that is a surface cleaning member of the ink repellent film of the ink jet head.
In order to continue ejecting such ink with high stability, an ink-repellent film is provided on the surface of the ejection surface of the inkjet head, and a maintenance unit including a wiper blade for removing ink adhering to the surface is used in combination. .

また、インクジェットヘッドおよびワイパーブレードの清掃方法は、インクジェット記録装置を使用する顧客によって様々で、固着したインクが、アセトンのようにゴムを大きく膨潤させる有機溶剤で拭き取られる場合がある。従来用いられるEPDMなどのゴムワイパーの場合、前記インク成分や清掃溶剤により容易に膨潤するため、撥インク膜やSUS製ノズルカバーとの摺擦により大きく摩耗したり、部分的にエッジが欠けるなど、インク払拭性能の低下を招く。つまりインクの拭き残しが発生し吐出安定性を低下させる。しかし膨潤しないからといって樹脂フィルムをワイパーとして用いると、樹脂フィルムは撥インク膜より硬すぎるため撥インク膜を早期に摩耗させてしまい、やはり吐出安定性を低下させる。   Further, there are various methods for cleaning the ink jet head and the wiper blade depending on the customer who uses the ink jet recording apparatus, and the fixed ink may be wiped off with an organic solvent that greatly swells rubber such as acetone. In the case of a rubber wiper such as EPDM that has been used in the past, it easily swells due to the ink component and the cleaning solvent, so that it is greatly worn by rubbing with the ink-repellent film or the SUS nozzle cover, or the edge is partially missing, etc. Ink wiping performance is degraded. That is, unwiping of ink occurs and discharge stability is lowered. However, if the resin film is used as a wiper simply because it does not swell, the resin film is too hard than the ink repellent film, and thus the ink repellent film is worn out at an early stage, which also lowers the discharge stability.

吐出状態を安定させる維持ユニットは、インク吐出面に設けられた撥インク膜への付着物を除去するワイパーブレードを備え、その除去機能を向上させたり、長寿命化を図るためにゴム硬度を適正範囲に設定する方法や(特許文献1)、撥インク膜と同一のフッ素含有加水分解性化合物の縮合体により表面を撥インク処理する方法が知られている(特許文献2)。
またフッ素系エラストマーをワイパーブレードとして用いることで、UVインクやソルベントインクに対応する方法が知られている(特許文献3)。
The maintenance unit that stabilizes the ejection state is equipped with a wiper blade that removes deposits on the ink-repellent film on the ink ejection surface, and has an appropriate rubber hardness to improve its removal function and extend its life. There are known a method of setting the range (Patent Document 1) and a method of performing an ink repellent treatment on the surface with a condensate of the same fluorine-containing hydrolyzable compound as the ink repellent film (Patent Document 2).
Further, there is known a method corresponding to UV ink or solvent ink by using a fluorine-based elastomer as a wiper blade (Patent Document 3).

吐出面に設ける撥インク膜としては例えばテフロン(登録商標)AFなどのヘテロ環状構造中にエーテル結合を有するフッ素樹脂を使用すること、撥インク膜の成膜方法として、浸漬法、転写法、スプレー塗布法、スピンコート法、ワイヤーバー塗布法、熱蒸着法、メニスカス・コーティング法などによること、成膜後にガラス転移点以上の温度で加熱することが知られている(特許文献4〜8)。   As the ink repellent film provided on the ejection surface, for example, a fluororesin having an ether bond in a heterocyclic structure such as Teflon (registered trademark) AF is used. As a method for forming the ink repellent film, a dipping method, a transfer method, a spray method is used. It is known that the coating method, spin coating method, wire bar coating method, thermal vapor deposition method, meniscus coating method, etc., and heating at a temperature above the glass transition point after film formation (Patent Documents 4 to 8).

本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、インクジェットヘッドのインク吐出安定性を長期に渡って維持することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to maintain the ink ejection stability of an inkjet head for a long period of time.

上記の課題を解決するため、本発明に係るインクジェットヘッド用ワイパーブレードは下記(1)の構成を有する。
(1)インクジェットヘッドのインク吐出面を払拭するワイパーブレードであって、
該ワイパーブレードが弾性ゴムからなり
該弾性ゴムは、tanδのピーク温度が−10℃以上10℃以下であり、かつ、アセトンでの平衡膨潤率が10%以下であるインクジェットヘッド用ワイパーブレード。
In order to solve the above problems, the wiper blade for an ink jet head according to the present invention has the following configuration (1).
(1) A wiper blade for wiping the ink discharge surface of an inkjet head,
The wiper blade for an ink jet head, wherein the wiper blade is made of an elastic rubber, and the elastic rubber has a tan δ peak temperature of −10 ° C. or more and 10 ° C. or less and an equilibrium swelling ratio with acetone of 10% or less.

本発明のインクジェットヘッド用ワイパーブレードを用いることにより、インクジェットヘッドのインク吐出安定性を長期に渡って維持することができる。   By using the wiper blade for an inkjet head of the present invention, the ink ejection stability of the inkjet head can be maintained over a long period of time.

インクジェットヘッドとワイピングユニットとの配置関係を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship between an inkjet head and a wiping unit. ノズル板と当接中のワイパーブレードの変形状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the deformation | transformation state of the wiper blade in contact with a nozzle plate. 長期使用後のワイパーブレードエッジの摩耗状態を説明する図である。It is a figure explaining the abrasion state of the wiper blade edge after long-term use. エッジ欠けが起こるメカニズムを説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the mechanism in which edge missing occurs. ワイパーブレードエッジの欠け状態説明図である。It is explanatory drawing of the chipped state of a wiper blade edge. 低架橋密度材料の粘弾性測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the viscoelasticity measurement result of a low bridge | crosslinking density material. 高架橋密度材料の粘弾性測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the viscoelasticity measurement result of a high bridge | crosslinking density material. 本発明の実施形態に係るノズル板の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the nozzle plate concerning the embodiment of the present invention. 1つのノズル部分の拡大断面説明図である。It is an expanded sectional explanatory view of one nozzle part. 撥インク膜の膜厚の説明に供するノズル孔部分の平面説明図である。It is a plane explanatory view of a nozzle hole part used for explanation of the film thickness of an ink repellent film. 本発明の実施形態に係るノズル板の1つのノズル部分の拡大断面説明図である。It is an expanded sectional explanatory view of one nozzle part of a nozzle plate concerning an embodiment of the present invention. ノズル板の製造方法の一例の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of an example of the manufacturing method of a nozzle plate. 真空蒸着によって撥インク膜を得るための装置を説明する図である。It is a figure explaining the apparatus for obtaining an ink repellent film by vacuum evaporation. ベーク前の撥インク膜の状態を説明するである。(a)は撥インク膜の断面のSEM写真であり、(b)は撥インク膜の表面のSEM写真である。This is a description of the state of the ink repellent film before baking. (A) is a SEM photograph of the cross section of the ink repellent film, and (b) is a SEM photograph of the surface of the ink repellent film. ベーク後の撥インク膜の状態を説明する図である。(a)は撥インク膜の断面のSEM写真であり、(b)は撥インク膜の表面のSEM写真である。It is a figure explaining the state of the ink-repellent film after baking. (A) is a SEM photograph of the cross section of the ink repellent film, and (b) is a SEM photograph of the surface of the ink repellent film. ワイピング耐性評価装置の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of a wiping tolerance evaluation apparatus. 本発明に係るインクジェットヘッドの一例のノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)の断面説明図である。FIG. 4 is a cross-sectional explanatory diagram in a direction (liquid chamber longitudinal direction) orthogonal to the nozzle arrangement direction of an example of the inkjet head according to the invention. 同ヘッドのノズル配列方向(液室短手方向)の断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of the nozzle arrangement direction (liquid chamber short direction) of the head. 本発明に係る液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図である。It is principal part plane explanatory drawing of an example of the apparatus which discharges the liquid which concerns on this invention. 同装置の要部側面説明図である。It is principal part side explanatory drawing of the apparatus. 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例の要部平面説明図である。It is principal part plane explanatory drawing of the other example of the liquid discharge unit which concerns on this invention. テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソール(TFE/PDD)中のTFEとPDDとの比率とガラス転移温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ratio of TFE and PDD in tetrafluoroethylene perfluorodioxole (TFE / PDD), and a glass transition temperature.

本発明は下記(1)に記載のインクジェットヘッド用ワイパーブレードに係るものであるが、下記(2)〜(10)を発明の実施形態として含むのでこれらの実施形態についても合わせて説明する。
(1)インクジェットヘッドのインク吐出面を払拭するワイパーブレードであって、
該ワイパーブレードが弾性ゴムからなり
該弾性ゴムは、tanδのピーク温度が−10℃以上10℃以下であり、かつ、アセトンでの平衡膨潤率が10%以下であるインクジェットヘッド用ワイパーブレード。
(2)前記アセトンでの平衡膨潤率が5%以下である上記(1)に記載のインクジェットヘッド用ワイパーブレード。
(3)前記ワイパーブレードの静止摩擦係数が0.15以下である上記(1)または(2)に記載のインクジェットヘッド用ワイパーブレード。
(4)上記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載のワイパーブレードと該ワイパーブレードを支持するワイパーブレード支持部材とを含むワイピングユニット。
(5)インクジェットヘッドと該インクジェットヘッドのインク吐出面を払拭するワイパーブレードとを備えるインク吐出ユニットであって、前記ワイパーブレードは上記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド用ワイパーブレードであるインク吐出ユニット。
(6)前記インクジェットヘッドはインク吐出面に撥インク膜が形成されており、
前記ワイパーブレードの静止摩擦係数は、前記撥インク膜の静止摩擦係数よりも小さい上記(5)に記載のインク吐出ユニット。
(7)前記撥インク膜は、エーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造をPTFE骨格にもつフッ素樹脂を含有する膜である上記(6)に記載のインク吐出ユニット。
(8)前記インクジェットヘッドはノズル孔が形成されたノズル基材を含み、前記撥インク膜は前記ノズル基材の表面に形成されており、
前記撥インク膜はノズル孔の外周部分において、ノズル孔のエッジ側に向かって膜厚が薄くなる方向に傾斜している上記(7)に記載のインク吐出ユニット。
(9)上記(5)乃至(8)のいずれか1項に記載のインク吐出ユニットを備えていることを特徴とするインクを吐出する装置。
(10)吐出されるインクが、アクリル/メタクリルモノマーを含むインクであるか、またはソルベントインクである上記(9)に記載のインクを吐出する装置。
The present invention relates to the wiper blade for an ink jet head described in the following (1). Since the following (2) to (10) are included as embodiments of the invention, these embodiments will be described together.
(1) A wiper blade for wiping the ink discharge surface of an inkjet head,
The wiper blade for an ink jet head, wherein the wiper blade is made of an elastic rubber, and the elastic rubber has a tan δ peak temperature of −10 ° C. or more and 10 ° C. or less and an equilibrium swelling ratio with acetone of 10% or less.
(2) The wiper blade for an inkjet head according to (1), wherein the equilibrium swelling ratio with acetone is 5% or less.
(3) The wiper blade for an inkjet head according to the above (1) or (2), wherein the coefficient of static friction of the wiper blade is 0.15 or less.
(4) A wiping unit including the wiper blade according to any one of (1) to (3) and a wiper blade support member that supports the wiper blade.
(5) An ink discharge unit including an ink jet head and a wiper blade for wiping the ink discharge surface of the ink jet head, wherein the wiper blade is the ink jet head according to any one of (1) to (3). Ink ejection unit, which is a wiper blade for use.
(6) The ink jet head has an ink repellent film formed on the ink ejection surface;
The ink ejection unit according to (5), wherein a static friction coefficient of the wiper blade is smaller than a static friction coefficient of the ink repellent film.
(7) The ink discharge unit according to (6), wherein the ink repellent film is a film containing a fluororesin having a fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond in a PTFE skeleton.
(8) The inkjet head includes a nozzle base material in which nozzle holes are formed, and the ink repellent film is formed on a surface of the nozzle base material,
The ink discharge unit according to (7), wherein the ink-repellent film is inclined in a direction in which a film thickness becomes thinner toward an edge side of the nozzle hole at an outer peripheral portion of the nozzle hole.
(9) An ink discharge apparatus comprising the ink discharge unit according to any one of (5) to (8) above.
(10) The apparatus for ejecting ink according to (9), wherein the ejected ink is an ink containing an acrylic / methacrylic monomer or is a solvent ink.

上記実施形態では、単層構造の弾性ゴムをワイパーブレードとする点は従来技術と同じであるが、粘弾性測定におけるtanδのピーク温度が−10℃から10℃の範囲にあり、かつ、アセトンの平衡膨潤率が10%以下のゴムを選択することで、UVインクやソルベントインクなど、ゴムを大きく膨潤させる成分を多量に含むインクを撥インク膜表面より除去するワイパーブレードとして好適なものとなる。また、アセトンの平衡膨潤率は5%以下であることが好ましい。   In the above-described embodiment, the point that the elastic rubber having a single-layer structure is the wiper blade is the same as in the prior art, but the peak temperature of tan δ in the viscoelasticity measurement is in the range of −10 ° C. to 10 ° C. By selecting a rubber having an equilibrium swelling ratio of 10% or less, it becomes suitable as a wiper blade that removes ink containing a large amount of components that swell rubber greatly, such as UV ink and solvent ink, from the surface of the ink repellent film. The equilibrium swelling rate of acetone is preferably 5% or less.

弾性ゴムのtanδのピーク温度より低い温度ではそのゴムはガラス状態となり、ピーク温度より高い温度ではゴム状態となる。弾性ゴムの架橋密度が上がると、ピーク温度が高い方向へシフトする。
ワイパーブレードの使用環境温度(例えば、インク吐出装置内の機内温度)は10〜35℃であり、ピーク温度が10℃以下であれば、使用環境温度ではゴムはゴム状態で使えるので、撥インク膜表面の凹凸に対して追従性が得られる。
通常のゴムのtanδのピーク温度は−30℃であり、架橋が進み、膨潤が起きない条件として下限値を−10℃と規定し、使用環境温度でゴム弾性を得るために上限値を10℃とした。
At a temperature lower than the peak temperature of tan δ of the elastic rubber, the rubber is in a glass state, and at a temperature higher than the peak temperature, it is in a rubber state. As the crosslink density of the elastic rubber increases, the peak temperature shifts in a higher direction.
The use environment temperature of the wiper blade (for example, the temperature inside the ink discharge device) is 10 to 35 ° C. If the peak temperature is 10 ° C. or less, the rubber can be used in a rubber state at the use environment temperature. Followability can be obtained for surface irregularities.
The peak temperature of tan δ of ordinary rubber is −30 ° C., the lower limit value is defined as −10 ° C. as a condition in which crosslinking proceeds and swelling does not occur, and the upper limit value is 10 ° C. in order to obtain rubber elasticity at the use environment temperature. It was.

またインクジェット印刷物への市場要求のもう一つに速乾性があり、メディア浸透性を高めるためにインクの表面張力が小さくなってきている。動的表面張力が25mN/m以下になってくると、一般的なシリコーン撥インク膜などでは容易に弾くことができなくなり、インクジェットヘッドの吐出安定性が得られない。この課題に対しては、テフロン(登録商標)AFなどのエーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造をPTFE骨格にもつフッ素樹脂を含有する膜を使用することで、動的表面張力が20mN/m以下のインクでも撥インク性を得ることができる。   Another market requirement for ink-jet prints is quick-drying, and the surface tension of the ink is decreasing in order to increase media permeability. When the dynamic surface tension becomes 25 mN / m or less, it cannot be easily repelled by a general silicone ink repellent film, and the ejection stability of the ink jet head cannot be obtained. To solve this problem, a dynamic surface tension of 20 mN / m or less is obtained by using a film containing a fluororesin having a PTFE skeleton having a fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond such as Teflon (registered trademark) AF. Ink repellency can be obtained even with this ink.

したがって、前記のtanδのピーク温度が−10℃以上10℃以下の範囲にあり、かつ、アセトンの平衡膨潤率が10%以下のゴムからなるワイパーブレードと前記のテフロン(登録商標)AFなどのエーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造をPTFE骨格にもつフッ素樹脂を含有する撥インク膜とを組合せてインク吐出装置とすることで、一般的な水性染料インクや水性顔料インク、ソルベントインク、UVインクと、幅広いインク適合性を持ったシステムとすることができる。   Accordingly, a wiper blade made of rubber having an tan δ peak temperature in the range of −10 ° C. to 10 ° C. and an equilibrium swelling ratio of acetone of 10% or less, and an ether such as Teflon (registered trademark) AF By combining an ink repellent film containing a fluororesin having a PTFE skeleton with a fluorine-containing heterocyclic structure having a bond into an ink discharge device, a general water-based dye ink, water-based pigment ink, solvent ink, UV ink, The system can have a wide range of ink compatibility.

次にワイパーブレードについて図1〜7を用いて詳細に説明する。
図1にインクジェットヘッド404とワイピングユニット50とを示す。インクジェットヘッド404は、ノズル板10とノズル板10の表面に形成された撥インク膜40とを備えている。また、ワイピングユニット50はワイパーブレード1とワイパーブレード1を支持するワイパーブレード支持部材2とから構成されている。
図1は、ワイパーブレード1が撥インク膜を備えるノズル板10の表面からインクの除去を適正に行えるように配置された状態を表わしている。
Next, the wiper blade will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 shows the inkjet head 404 and the wiping unit 50. The ink jet head 404 includes a nozzle plate 10 and an ink repellent film 40 formed on the surface of the nozzle plate 10. The wiping unit 50 includes a wiper blade 1 and a wiper blade support member 2 that supports the wiper blade 1.
FIG. 1 shows a state in which the wiper blade 1 is arranged so that ink can be properly removed from the surface of the nozzle plate 10 having an ink repellent film.

ワイパーブレード1の材料としては一般に弾性ゴムが用いられることが多く、その弾性によって図2に示すように大きく変形しながらノズル板10の表面を移動しインクを除去する。また弾性ゴムが好適なもう一つの理由として、ノズル板10の表面に微細な凹凸が存在するため、摺擦時、その凹凸に追随して変形する必要があるためである。
しかし変形しやすいゴムは一般に架橋密度が低いためそもそも耐摩耗性が低いうえに、有機溶媒等で容易に大きく膨潤するため、ソルベントインクやUVインク用のワイパーブレードとして用いるとさらに耐摩耗性が低い状態が継続し、ワイパーブレードエッジは図3、図5に示すように早期に大きく摩耗する。なお、図5は図3においてワイパーブレードを図に示した矢印の方向から見た図である。ワイパーブレードが撥インク膜に接触する接触圧が不均一になり、またワイパーブレードが接触しない箇所では撥インク膜表面にインクのスジが発生するなど、インク除去機能が著しく低下して、インク吐出曲がりを引き起こす。
In general, elastic rubber is often used as the material of the wiper blade 1, and the elasticity moves the surface of the nozzle plate 10 while largely deforming as shown in FIG. 2 to remove ink. Another reason why the elastic rubber is suitable is that fine irregularities exist on the surface of the nozzle plate 10 and it is necessary to deform following the irregularities during rubbing.
However, rubber that is easily deformed generally has low cross-linking density, so it has low wear resistance in the first place and easily swells greatly with organic solvents, etc., so it has even lower wear resistance when used as a wiper blade for solvent ink or UV ink. The state continues, and the wiper blade edge is greatly worn at an early stage as shown in FIGS. 5 is a view of the wiper blade as viewed from the direction of the arrow shown in FIG. The contact pressure at which the wiper blade comes into contact with the ink repellent film becomes uneven, and ink streaks occur on the surface of the ink repellent film where there is no contact with the wiper blade. cause.

これを解決するにはゴムの架橋密度を上げれば良いのであるが、一般にゴムの架橋密度を上げるとtanδピーク温度も上昇する。しかしながら、ワイパーの使用温度領域、すなわち10℃から35℃の環境においてゴム弾性を失うほどに架橋密度を上げてしまうと、前記のようにノズル板表面の微細凹凸に追随できず撥インク膜表面のインクを除去しきれなくなるほか、局所的な高架橋密度部が撥インク膜より硬くなり撥インク膜を尖った針で引っ掻くように損耗させてしまうことがある。   In order to solve this, it is sufficient to increase the crosslinking density of the rubber. Generally, when the crosslinking density of the rubber is increased, the tan δ peak temperature also increases. However, if the crosslink density is increased to such an extent that the rubber elasticity is lost in an operating temperature range of the wiper, that is, an environment of 10 ° C. to 35 ° C., the fine unevenness on the surface of the nozzle plate cannot be followed as described above. In addition to not being able to remove the ink, the local high crosslink density portion may become harder than the ink repellent film and may be worn out such that the ink repellent film is scratched with a sharp needle.

また架橋密度を大きく上げた弾性ゴムがソルベントインクやUVインクに長時間曝されると、低架橋密度部分(図4中の4)は膨潤して耐摩耗性が低下するものの、高架橋密度部分(図4中の5)は膨潤し難いため、両者の分子間結合がワイピングによって破壊されることで高架橋密度部分が大きく脱落する、いわゆる「エッジ欠け」が起こる。エッジ欠けが発生した部分はインク除去がまったく不可能となり、ノズル板表面にスジ状にインク固着するため、吐出曲がりを引き起こす。   Further, when the elastic rubber having a greatly increased crosslink density is exposed to a solvent ink or UV ink for a long time, the low crosslink density portion (4 in FIG. 4) swells and wear resistance decreases, but the high crosslink density portion ( Since 5) in FIG. 4 is difficult to swell, when the intermolecular bond between the two is broken by wiping, a so-called “edge chipping” occurs in which the high crosslink density portion is largely dropped. Ink removal is impossible at the portion where the edge defect occurs, and the ink sticks to the surface of the nozzle plate in a streak-like manner, thus causing ejection bending.

したがって架橋密度をただ上げれば良いわけではなく、粘弾性測定におけるtanδのピーク温度が10℃以下であることも必要となる。しかし一般的なEPDMなどでtanδピーク温度が10℃となるまで架橋密度を上げても、ソルベントインク中の有機溶剤に対しては、充分な耐膨潤性が得られない。   Therefore, it is not necessary to simply increase the crosslinking density, and it is also necessary that the peak temperature of tan δ in the viscoelasticity measurement is 10 ° C. or less. However, even if the crosslink density is increased until the tan δ peak temperature reaches 10 ° C. with general EPDM or the like, sufficient swelling resistance cannot be obtained for the organic solvent in the solvent ink.

そこでゴムとしては高い耐薬品性を有するフッ素ゴムなどを主材料とし、かつtanδピーク温度が−10℃以上10℃以下の範囲となるように架橋密度を調整することで、前述したワイパーブレードの使用環境温度でゴム弾性を維持しながらも、ノズル板10の表面の微細凹凸に追随して変形するワイパーブレードとなる。   Therefore, the use of the wiper blade described above is possible by adjusting the cross-linking density so that the main material is fluorine rubber having high chemical resistance as the rubber and the tan δ peak temperature is in the range of −10 ° C. to 10 ° C. The wiper blade deforms following the fine irregularities on the surface of the nozzle plate 10 while maintaining rubber elasticity at the environmental temperature.

フッ素ゴムとしてデュポン社のバイトンやカルレッツ、ダイキン社のダイエルなどを主材料とし、より耐薬品性を高めるためにパーオキサイド加硫によって架橋させることが好ましい。パーオキサイドの添加量を調整することでガラス転移温度を−10℃以上10℃以下の範囲とすることが可能である。   It is preferable to use Viton or Kalrez from DuPont or Daiel from Daikin as the fluororubber, and to crosslink by peroxide vulcanization in order to further improve chemical resistance. By adjusting the amount of peroxide added, the glass transition temperature can be set in the range of −10 ° C. to 10 ° C.

ここで、ガラス転移温度の測定についてはJIS K6394に従い、SIIナノテクノロジーズ社製DMS7100を用いて、引張モードにて動的粘弾性測定を行うことで、貯蔵弾性率と損失弾性率の比であるtanδのピーク温度として求めることができる。図6と図7は粘弾性測定結果の一例を示す図である。測定サンプルはワイパーブレードの弾性部材を40×10×2mmの短冊状に切り出すか、またはプレス成型後のシートを裁断して得る。測定周波数は1Hz、昇温レートは3℃/分とし、−30℃から50℃までの測定を実施した。tanδは下記式で示すように、貯蔵弾性率と損失弾性率との比である正接損失である。
tanδ=損失弾性率E”/貯蔵弾性率E’
Here, for the measurement of the glass transition temperature, dynamic viscoelasticity measurement is performed in a tensile mode using DMS7100 manufactured by SII NanoTechnologies in accordance with JIS K6394, whereby tan δ which is the ratio of storage elastic modulus to loss elastic modulus. The peak temperature can be obtained. 6 and 7 are diagrams showing examples of viscoelasticity measurement results. The measurement sample is obtained by cutting the elastic member of the wiper blade into a 40 × 10 × 2 mm strip or cutting the sheet after press molding. The measurement frequency was 1 Hz, the temperature increase rate was 3 ° C./min, and the measurement was performed from −30 ° C. to 50 ° C. As shown by the following formula, tan δ is a tangent loss that is a ratio between the storage elastic modulus and the loss elastic modulus.
tan δ = loss elastic modulus E ″ / storage elastic modulus E ′

つぎにアセトンでの平衡膨潤率はJIS K6258に則り、10×5×2mmに切り出したゴム片をアセトンに72時間完全浸漬させ、前後の質量変化により算出した。
平衡膨潤率=(w2−w1)/w1×100[%]
w1:初期ゴム片質量[g]
w2:72時間浸漬後のゴム片質量[g]
Next, the equilibrium swelling rate with acetone was calculated according to JIS K6258 by completely immersing a rubber piece cut into 10 × 5 × 2 mm in acetone for 72 hours and changing the mass before and after.
Equilibrium swelling rate = (w2-w1) / w1 × 100 [%]
w1: Initial rubber piece mass [g]
w2: Rubber piece mass after immersion for 72 hours [g]

なお有機溶剤の中からアセトンを選んだ理由としては、ゴムを容易に膨潤させるため架橋密度の違いを相対比較するのに適していること、またソルベントインクやUVインクを吐出するインクジェット記録装置が使用される現場においてインクジェットヘッドのノズル板表面やワイパーブレードエッジをアセトンを染み込ませた不織布等で拭くことがユーザーの通常作業として行われていることによる。したがって最も負荷の大きい条件として、アセトンを用いて評価することが好適である。   The reason for choosing acetone from among organic solvents is that it is suitable for relative comparison of differences in cross-linking density because rubber easily swells, and an inkjet recording device that discharges solvent ink and UV ink is used. This is because the surface of the nozzle plate of the inkjet head and the wiper blade edge are wiped with a non-woven cloth soaked with acetone as a normal operation of the user. Therefore, it is preferable to evaluate using acetone as the condition with the largest load.

ワイパーブレードの静止摩擦係数は、前記インクジェットヘッドのインク吐出面に形成された撥インク膜の静止摩擦係数よりも小さいことが好ましい。これにより、撥インク膜とワイパーブレードとの摺動ストレスが低減されることで、双方の摩耗が抑制され、ノズル孔のメニスカス位置が長期に渡って変化しないことで吐出安定性が維持される。また、ワイパーブレードの静止摩擦係数は0.15以下であることが好ましい。
弾性ゴムは一般的に架橋密度が高いほどスティックスリップ運動が小さくなり、タック性が失われることで、表面の摩擦係数が小さくなる。
従って、架橋密度が高い弾性ゴムをワイパーブレードとして用いることにより、ノズル板の表面と摺擦する際の摩擦力が低減され、ワイパーブレード及びノズル板の双方の摩耗進行を抑制する効果が得られる。
The static friction coefficient of the wiper blade is preferably smaller than the static friction coefficient of the ink repellent film formed on the ink ejection surface of the inkjet head. As a result, the sliding stress between the ink repellent film and the wiper blade is reduced, so that wear of both is suppressed, and the meniscus position of the nozzle hole does not change over a long period of time, thereby maintaining ejection stability. The static friction coefficient of the wiper blade is preferably 0.15 or less.
In general, as the crosslink density of an elastic rubber is higher, the stick-slip motion becomes smaller and the tackiness is lost, so that the friction coefficient of the surface becomes smaller.
Therefore, by using an elastic rubber having a high crosslinking density as the wiper blade, the frictional force when rubbing against the surface of the nozzle plate is reduced, and the effect of suppressing the progress of wear of both the wiper blade and the nozzle plate can be obtained.

次にノズル板10の撥インク膜について図8と図9を用いて説明する。
ノズル板10は、液体を吐出するノズル11となる孔(以下、「ノズル孔」という。)21が形成されたノズル基材20と、ノズル基材20の表面に形成された中間層30と、液体吐出面側表面に形成された撥インク膜40とを有している。
Next, the ink repellent film of the nozzle plate 10 will be described with reference to FIGS.
The nozzle plate 10 includes a nozzle base material 20 in which holes (hereinafter referred to as “nozzle holes”) 21 to be nozzles 11 for discharging liquid are formed, an intermediate layer 30 formed on the surface of the nozzle base material 20, And an ink repellent film 40 formed on the surface of the liquid ejection surface.

ノズル基材20は、例えば金属製平板状部材である。ノズル基材20としてはステンレス鋼の平板状部材を使用しているが、これに限るものではない。ノズル基材20のノズル孔21は、本実施形態では、液体吐出面側の円筒状部分21aと、液体吐出面側と反対側の円錐台形状部分21bとで構成されている。   The nozzle substrate 20 is, for example, a metal flat plate member. As the nozzle substrate 20, a flat plate member made of stainless steel is used, but is not limited thereto. In the present embodiment, the nozzle hole 21 of the nozzle base material 20 includes a cylindrical portion 21a on the liquid discharge surface side and a truncated cone-shaped portion 21b on the opposite side to the liquid discharge surface side.

中間層30は、撥インク膜40の下地となる層、例えばSiO層、シランカップリング剤の層などの1又は複数の層で構成される。 The intermediate layer 30 is configured by one or a plurality of layers such as a layer serving as a base of the ink repellent film 40, for example, a SiO 2 layer or a silane coupling agent layer.

撥インク膜40は、エーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造をPTFE骨格に有するフッ素樹脂を含有する膜(以下、「フッ素樹脂層」ともいう。)である。撥インク膜40には、ノズル11の外周部分において、ノズル11のエッジ11a側に向かって膜厚が薄くなる方向に傾斜している斜面41aが形成された斜面領域41がある。なお、斜面領域41の斜面41aは、断面形状で直線状に斜めになっていてもよく、あるいは、曲線状に斜めになっていてもよい。   The ink repellent film 40 is a film containing a fluororesin having a fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond in the PTFE skeleton (hereinafter also referred to as “fluororesin layer”). The ink repellent film 40 has a slope region 41 in which a slope 41 a that slopes in a direction in which the film thickness decreases toward the edge 11 a side of the nozzle 11 in the outer peripheral portion of the nozzle 11. Note that the slope 41a of the slope region 41 may have a cross-sectional shape that is slanted linearly or may be slanted in a curved shape.

なお、撥インク膜40の斜面領域41を除く斜面領域以外の領域42は膜厚がほぼ一定で平坦である。このように、ノズル11の外周部分において撥インク膜40に斜面領域41が設けられていることで、ワイパーブレードによってワイピングするとき、ワイパーブレードが撥インク膜40のエッジに引っ掛かることによる撥インク膜40の剥離を低減、防止できる。これにより、撥インク膜40の耐久性を向上することができる。   The region 42 other than the slope region except the slope region 41 of the ink repellent film 40 has a substantially constant film thickness and is flat. As described above, since the inclined region 41 is provided in the ink repellent film 40 in the outer peripheral portion of the nozzle 11, when the wiper blade is wiped by the wiper blade, the ink repellent film 40 is caught by the edge of the ink repellent film 40. Can be reduced or prevented. Thereby, the durability of the ink repellent film 40 can be improved.

また、中間層30は、撥インク膜40の下地となる層がアミノ基を有するシランカップリング剤層であることが好ましい。これにより、アミノ基と撥インク膜の材料が相互作用することで高い密着性が得られる。   Further, the intermediate layer 30 is preferably a silane coupling agent layer in which the layer serving as the base of the ink repellent film 40 has an amino group. Thereby, high adhesion is obtained by the interaction between the amino group and the ink repellent film material.

次に、上記各実施形態における撥インク膜について説明する。
撥インク膜40は、エーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造をPTFE骨格に有するフッ素樹脂(以下、単に「フッ素樹脂」ともいう)を含有する膜である。フッ素樹脂は、常温以上のガラス転移点Tgを有することが好ましい。
Next, the ink repellent film in each of the above embodiments will be described.
The ink repellent film 40 is a film containing a fluororesin (hereinafter, also simply referred to as “fluororesin”) having a fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond in the PTFE skeleton. The fluororesin preferably has a glass transition point Tg of room temperature or higher.

PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)骨格は、下記構造式(1)で表されるTFE(テトラフルオロエチレン)の構造単位を繰り返す主鎖である。
The PTFE (polytetrafluoroethylene) skeleton is a main chain that repeats a structural unit of TFE (tetrafluoroethylene) represented by the following structural formula (1).

エーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造とは、化学構造式でヘテロ原子として酸素を1〜2個含む5〜8員環の有機化合物の構造である。   The fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond is a structure of a 5- to 8-membered organic compound containing 1 to 2 oxygen atoms as a hetero atom in a chemical structural formula.

フッ素樹脂は、撥液(接触角)の面から、フッ素の含有率が50質量%以上のものを用いることが好ましい。また、主鎖における環構造の割合は、目的とする被膜の強さや溶媒への溶解性、あるいは、ノズル基材との密着性等の面から、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上であることが好ましい。   As the fluororesin, it is preferable to use a fluororesin having a fluorine content of 50% by mass or more from the viewpoint of liquid repellency (contact angle). Further, the ratio of the ring structure in the main chain is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass from the viewpoint of the strength of the target film, solubility in a solvent, adhesion to a nozzle substrate, and the like. % Or more is preferable.

フッ素樹脂のうち、特に非晶質フッ素樹脂を用いることが好ましい。非晶質フッ素樹脂は、膜強度、基材への密着性、膜の均一性等が優れているために本発明の効果をより一層発揮することができる。   Of the fluororesins, it is particularly preferable to use an amorphous fluororesin. Since the amorphous fluororesin is excellent in film strength, adhesion to a substrate, film uniformity, etc., the effects of the present invention can be further exhibited.

エーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位としては、例えば以下の構造式(2)〜(6)で示されるものがある。   Examples of the structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond include those represented by the following structural formulas (2) to (6).

PTFE骨格に上記構造式(5)で表される構造単位のエーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造を持つフッ素樹脂は、テフロン(登録商標)AFという商品名でデュポン社より出されている。テフロン(登録商標)AFは、テトラフルオロエチレン構造と、パーフルオロアルキル基を有するジオキソール構造を有するコポリマー[TFE/PDD: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]であり、種々のインクに対する撥インク性の面で優れ好ましい。   A fluororesin having a fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond of the structural unit represented by the structural formula (5) on the PTFE skeleton is issued by DuPont under the trade name Teflon (registered trademark) AF. Teflon (registered trademark) AF is a copolymer having a tetrafluoroethylene structure and a dioxole structure having a perfluoroalkyl group [TFE / PDD: tetrafluoroethylene-perfluorodioxole copolymer]. Excellent in terms of properties.

上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、非晶性フッ素樹脂であり、透明な樹脂である。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。   The tetrafluoroethylene-perfluorodioxole copolymer is an amorphous fluororesin and a transparent resin. As the tetrafluoroethylene-perfluorodioxole copolymer, a suitably synthesized copolymer or a commercially available product may be used.

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、テトラフルオロエチレン(TFE)成分に対して、パーフルオロイジオキソールコポリマー(PDD)成分の比率が高くなるにつれて、図22に示すようにガラス転移点が上昇する。市販されているのはガラス転移点が160℃のテフロン(登録商標)AF1600、240℃のテフロン(登録商標)AF2400のものである。   The tetrafluoroethylene-perfluorodioxole copolymer has a glass transition point as shown in FIG. 22 as the ratio of the perfluoroidioxole copolymer (PDD) component to the tetrafluoroethylene (TFE) component increases. To rise. Commercially available are Teflon (registered trademark) AF1600 having a glass transition point of 160 ° C. and Teflon (registered trademark) AF2400 having a glass transition temperature of 240 ° C.

また、PTFE骨格に上記構造式(2)で表される構造単位のエーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造を持つフッ素樹脂は、ハイフロンという商品名でソルベイ社より出されている。   In addition, a fluororesin having a fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond of the structural unit represented by the above structural formula (2) on the PTFE skeleton is issued by Solvay under the trade name Hyflon.

また、PTFE骨格に上記構造式(6)で表される構造単位のエーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造を持つフッ素樹脂は、サイトップCTX−105又はサイトップCTX−805という商品名で旭硝子株式会社より出されている。   A fluororesin having a fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond of the structural unit represented by the above structural formula (6) in the PTFE skeleton is a product name of Cytop CTX-105 or Cytop CTX-805. It is issued by the company.

撥インク膜40(フッ素樹脂層)の平均厚みは、好ましくは1μm〜3μmである。   The average thickness of the ink repellent film 40 (fluorine resin layer) is preferably 1 μm to 3 μm.

ノズル基材20の表面に存在する凹凸が撥インク膜40を構成するフッ素樹脂層表面に影響することなく平滑な表面を得るためには、撥インク膜40は1μm以上の膜厚とすることが好ましい。また、撥インク膜40はノズル11の形状やノズル径を維持する観点からは薄い方が好ましい。撥インク膜40の平均厚みを1μm〜3μmの範囲とすると、ワイピング耐久性の観点からも、ノズル11の形状の観点からも好ましい。平均厚みは、例えば断面SEMにより測定することができる。   In order to obtain a smooth surface without unevenness on the surface of the nozzle substrate 20 affecting the surface of the fluororesin layer constituting the ink repellent film 40, the ink repellent film 40 should have a thickness of 1 μm or more. preferable. The ink repellent film 40 is preferably thin from the viewpoint of maintaining the shape of the nozzle 11 and the nozzle diameter. When the average thickness of the ink repellent film 40 is in the range of 1 μm to 3 μm, it is preferable from the viewpoint of wiping durability and the shape of the nozzle 11. The average thickness can be measured, for example, by a cross-sectional SEM.

撥インク膜40(フッ素樹脂層)の算術平均粗さRaは、1.0nm以下であることが好ましい。平均粗さRaが1.0nm以下であると、ノズル面は極めて平滑になり、ワイピングによる拭き残しが少なくなり、耐摩耗性も優れる。   The arithmetic average roughness Ra of the ink repellent film 40 (fluororesin layer) is preferably 1.0 nm or less. When the average roughness Ra is 1.0 nm or less, the nozzle surface becomes extremely smooth, wiping residue due to wiping is reduced, and wear resistance is also excellent.

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。   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 expressed in micrometers (μm).

次に、本発明に係るワイパーブレードの製造方法の一例について説明する。
弾性ゴムの材料としてはフッ素ゴムを用いることが好ましい。
フッ素ゴムにパーオキサイドを添加し、150〜300℃の温度でプレス成型を行うことで、ゴムの架橋が行われ、所定の厚さのゴムシートが成型される。
これをワイパーブレードの形状に裁断、もしくは打ち抜きを行うことで、ワイパーブレードを得る。
Next, an example of a method for manufacturing a wiper blade according to the present invention will be described.
As the elastic rubber material, it is preferable to use fluororubber.
By adding peroxide to fluororubber and performing press molding at a temperature of 150 to 300 ° C., the rubber is crosslinked and a rubber sheet having a predetermined thickness is molded.
The wiper blade is obtained by cutting or punching this into the shape of the wiper blade.

次に、本発明に係るノズル板の製造方法の一例について図12を参照して説明する。
図12(a)の基材準備工程では、ノズル基材20となる金属製平板状部材に対して鏡面研磨工程、洗浄工程の前工程を行う。
なお、ノズル基材20は、例えば、長さ30mm、幅15mm、厚み0.05mmの金属製平板状部材にプレス加工でノズル孔21を開口したものである。
Next, an example of the nozzle plate manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the base material preparation step of FIG. 12A, the mirror plate polishing step and the pre-step of the cleaning step are performed on the metal flat plate member that becomes the nozzle base material 20.
In addition, the nozzle base material 20 opens the nozzle hole 21 by press work to the metal flat plate member of length 30mm, width 15mm, and thickness 0.05mm, for example.

金属製平板状部材としては、鉄基合金の代表例としてのステンレス鋼を使用できる。「ステンレス鋼」とはJIS G0203:2000の番号4201に記載されるように、Cr含有量が10.5%以上の鋼であり、種々の鋼種を使用できる。   As the metal flat plate member, stainless steel as a typical example of an iron-based alloy can be used. “Stainless steel” is a steel having a Cr content of 10.5% or more as described in JIS G0203: 2000 number 4201, and various steel types can be used.

オーステナイト系であれば、Cr:10.5〜35質量%、好ましくは、11〜30質量%、Ni:5〜30質量%程度、フェライト系であれば、Cr:10.5〜35質量%程度、好ましくは15〜30質量%程度の鋼種を採用することができる。例えば、JISG4305:2005や、JIS G4312−1991に規定される鋼種を例示することができる。あるいは、これらの規格鋼種などをベースとして他の合金元素を添加し、各種特性の改善を図ったステンレス鋼も使用できる。   For austenite, Cr: 10.5 to 35% by mass, preferably 11 to 30% by mass, Ni: about 5 to 30% by mass, and for ferrite, Cr: about 10.5 to 35% by mass Preferably, a steel grade of about 15 to 30% by mass can be employed. For example, the steel grade prescribed | regulated to JISG4305: 2005 and JISG4312-1991 can be illustrated. Alternatively, stainless steel in which other alloy elements are added based on these standard steel types and various properties are improved can be used.

ニッケル基合金としては、Cr:12〜27質量%、Fe:5〜18質量%を含有する
高耐食性Ni−Cr−Fe合金を使用できる。この種の合金は「インコネル合金」として知られている。
As the nickel-based alloy, a highly corrosion resistant Ni—Cr—Fe alloy containing Cr: 12 to 27 mass% and Fe: 5 to 18 mass% can be used. This type of alloy is known as an “Inconel alloy”.

そして、金属製平板状部材に、吐出面と反対側からパンチによる孔開け加工を行い、孔開け加工により生じるバリは、研磨または化学的なエッチングにより除去する。   Then, the metal flat plate member is punched from the side opposite to the discharge surface, and burrs generated by the punching are removed by polishing or chemical etching.

次いで、図12(b)の中間層形成工程では、中間層30として、ノズル基材20の表面にスパッタ法などでSIO膜31を成膜し、液体吐出面側と反対側の面にテープ60を貼り付けた後、SIO膜31の表面にシランカップリング剤層32を成膜して形成する。 Next, in the intermediate layer forming step of FIG. 12B, as the intermediate layer 30, an SIO 2 film 31 is formed on the surface of the nozzle substrate 20 by sputtering or the like, and a tape is formed on the surface opposite to the liquid discharge surface side. After pasting 60, a silane coupling agent layer 32 is formed on the surface of the SIO 2 film 31.

ここで、シランカップリング剤としては、アミノシラン系のカップリング剤が好ましく、特に、3−アミノプロピルトリエトキシシランが好ましい。具体的には、KBE−903(信越化学)、A1100(モメンティブパフォーマンスマテリアル)などが挙げられる。シランカップリング剤層32の形成は、ディッピング法、スピンコート法、又はスプレー法などいずれの方法を用いても良い。   Here, as the silane coupling agent, an aminosilane-based coupling agent is preferable, and 3-aminopropyltriethoxysilane is particularly preferable. Specifically, KBE-903 (Shin-Etsu Chemical), A1100 (momentive performance material), etc. are mentioned. The silane coupling agent layer 32 may be formed by any method such as a dipping method, a spin coating method, or a spray method.

アミノシラン系のカップリング剤は、フッ素樹脂の分子中におけるヘテロ環のエーテル部とアミノ基の親和性が良いことから、アミノ基をもつシランカップリング剤をシリカ層の上に一層設けることでフッ素樹脂の定着性が大きく向上する。   Since the aminosilane coupling agent has a good affinity between the heterocyclic ether moiety in the molecule of the fluororesin and the amino group, the fluororesin can be obtained by providing one amino group-containing silane coupling agent on the silica layer. The fixability of is greatly improved.

その後、図12(c)に示す撥インク膜40となる蒸着膜44の成膜工程を行い、蒸着工法によって、ノズル基材20上に、撥インク材料(AFと表記)を蒸着した蒸着膜44を成膜する。このとき、撥インク膜40となる蒸着膜44はノズル基材20上であるシランカップリング剤層32の表面(中間層30の表面)に成膜される
前述したように、撥インク膜40としてのフッ素樹脂層は、撥インク性を有するフッ素樹脂を含む。フッ素樹脂としては、エーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造をPTFE骨格にもつフッ素樹脂を用いている。
Thereafter, a vapor deposition film 44 to be the ink repellent film 40 shown in FIG. 12C is performed, and a vapor deposited film 44 in which an ink repellent material (denoted as AF) is vapor-deposited on the nozzle substrate 20 by a vapor deposition method. Is deposited. At this time, the vapor deposition film 44 to be the ink repellent film 40 is formed on the surface of the silane coupling agent layer 32 (the surface of the intermediate layer 30) on the nozzle substrate 20, as described above, as the ink repellent film 40. The fluororesin layer includes a fluororesin having ink repellency. As the fluororesin, a fluororesin having a fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond in the PTFE skeleton is used.

このようなフッ素樹脂としては、前述したように、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(テフロン(登録商標)AF:デュポン社製)、サイトップCTX−105(商品名、旭硝子株式会社製)、又はサイトップCTX−805(商品名、旭硝子株式会社製)が特に好ましい。   As such a fluororesin, as described above, tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer (Teflon (registered trademark) AF: manufactured by DuPont), Cytop CTX-105 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Or Cytop CTX-805 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) is particularly preferable.

上記フッ素樹脂は、1.5〜8.0×10−3Paの高真空下で、350〜420℃に加熱し、蒸着膜の厚さが蒸着源に対向したノズル基材20上の厚みが1〜3μm程度になるまで真空蒸着する。真空蒸着は、例えば、図13に示すように、真空槽500内に、蒸着源501とノズル基材20とを対向配置して行う。 The fluororesin is heated to 350 to 420 ° C. under a high vacuum of 1.5 to 8.0 × 10 −3 Pa, and the thickness of the vapor deposition film on the nozzle substrate 20 facing the vapor deposition source is Vacuum deposition is performed until the thickness becomes about 1 to 3 μm. For example, as shown in FIG. 13, the vacuum deposition is performed by disposing the deposition source 501 and the nozzle substrate 20 in the vacuum chamber 500.

その後、図12(d)に示すように、アニーリングによる平坦化工程を行う。
ノズル基材20を特に加熱せず、成り行きの温度で蒸着することで得られた膜を、フッ素樹脂のガラス転移温度以上の温度でベーク(アニール)する加熱処理を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 12D, a planarization process by annealing is performed.
The nozzle substrate 20 is not particularly heated, and a heat treatment is performed to bake (anneal) a film obtained by vapor deposition at a desired temperature at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the fluororesin.

ベークは、対流式乾燥炉、循環送風式乾燥炉、フラッシュアニール装置、ハロゲンランプヒータ、真空乾燥機など、いずれの方法でもよいが、窒素雰囲気下で実施するのが好ましい。   The baking may be any method such as a convection drying furnace, a circulating air drying furnace, a flash annealing apparatus, a halogen lamp heater, or a vacuum dryer, but is preferably performed in a nitrogen atmosphere.

フッ素樹脂のガラス転移温度以上の温度でベーク(アニール)することにより、緻密で、表面が平滑で、ノズル11へ近づくに従って膜厚が薄くなる斜面領域41を有する撥インク膜(フッ素樹脂層)40となる。   By baking (annealing) at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the fluororesin, the ink-repellent film (fluororesin layer) 40 is dense, has a smooth surface, and has a slope region 41 whose thickness decreases as the nozzle 11 is approached. It becomes.

ベーク前の撥インク膜について、断面のSEM写真を図14(a)に、表面のSEM写真を図14(b)にそれぞれ示す。
また、ベーク後の撥インク膜について、断面のSEM写真を図15(a)に、表面のSEM写真を図15(b)にそれぞれ示す。
FIG. 14A shows a cross-sectional SEM photograph and FIG. 14B shows a SEM photograph of the surface of the ink repellent film before baking.
Further, FIG. 15A shows a cross-sectional SEM photograph and FIG. 15B shows a SEM photograph of the surface of the ink repellent film after baking.

また、フッ素樹脂膜の表面は、ク前は、図14(a)に示すように、膜内部には細孔600が存在し、膜表面は純水に対する接触角が129°、Ra=8nmであるのに対して、ベーク後は、図15(a)に示すようにノズル11のエッジ11aから40nmの範囲内でテーパ形状(斜面形状)となり、40nmの周囲より外側では平坦な面となった。   In addition, as shown in FIG. 14A, the surface of the fluororesin film has pores 600 inside the film, and the film surface has a contact angle with respect to pure water of 129 ° and Ra = 8 nm. On the other hand, after baking, as shown in FIG. 15A, it became a tapered shape (slope shape) within the range of 40 nm from the edge 11a of the nozzle 11, and became a flat surface outside the periphery of 40 nm. .

なお、ノズル基材20にフッ素樹脂を蒸着する蒸着処理を行うときに、ガラス転移温度未満の温度でノズル基材20を加熱しながら蒸着することによっても、上記蒸着後にベークを行った場合と同様の作用効果を得ることができる。   In addition, when performing the vapor deposition process which vapor-deposits a fluororesin on the nozzle base material 20, it is the same as when baking after the said vapor deposition also by vapor-depositing while heating the nozzle base material 20 at the temperature below glass transition temperature. The effect of this can be obtained.

また、得られた膜は、接着剤を硬化させるのに一般的に必要な150℃以上の温度においても流動しないことから、蒸着後高温環境下に晒しても成膜領域以外の領域を撥液材料で汚すこともなく、その結果、吐出信頼性の高いノズル板を得ることができる。   In addition, since the obtained film does not flow even at a temperature of 150 ° C. or higher, which is generally necessary for curing the adhesive, the liquid repellent regions other than the film forming region can be exposed to a high temperature environment after the deposition. As a result, a nozzle plate with high ejection reliability can be obtained without being contaminated with the material.

ここで、撥インク膜40の膜厚について図10も参照して説明する。図10は同説明に供するノズル孔部分の平面説明図である。   Here, the film thickness of the ink repellent film 40 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an explanatory plan view of a nozzle hole portion used for the description.

図10に示すように、ノズル11のエッジ11aからエッジ11aの法線上にノズル中心11oとは反対方向に5μm離れた円周CC上における20点で膜厚を測定し、次の(2)式で求める膜厚の母集団の相加平均を平均膜厚mとする。   As shown in FIG. 10, the film thickness is measured at 20 points on a circumference CC that is 5 μm away from the edge 11a of the nozzle 11 in the direction opposite to the nozzle center 11o on the normal line from the edge 11a to the following equation (2). Let the arithmetic average of the population of film thicknesses obtained in step 1 be the average film thickness m.

そして、次の(3)式で得られる量を分散と定義し、この分散の正の平方根σを、母集団(膜厚)の標準偏差とする。   Then, the amount obtained by the following equation (3) is defined as dispersion, and the positive square root σ of this dispersion is taken as the standard deviation of the population (film thickness).

ここで、変動係数である「膜厚標準偏差σ/平均膜厚m」が小さいほど、膜厚に対する膜厚ばらつきが小さく平坦であることを意味する。
円周CC上における平均膜厚aは、円周CCを等間隔にφ10μmのスポット径でエリプソメータにより測定した。
Here, the smaller the variation coefficient “thickness standard deviation σ / average film thickness m” means that the film thickness variation with respect to the film thickness is small and flat.
The average film thickness a on the circumference CC was measured with an ellipsometer at a spot diameter of φ10 μm at regular intervals around the circumference CC.

このσ/mを変えたときのワイピング後の表面の液体拭き残しの有無を評価したところ、σ/m=0.03:無し、σ/m=0.06:無し、σ/m=0.09:無しであったが、σ/m=0.12:有り、σ/m=0.15:有りとなった。液体の拭き残しがない場合には、吐出される液体の噴射曲がりが発生しない。
したがって、σ/m<0.1、とすることで、噴射曲りを低減できる。
When the presence or absence of liquid wiping residue on the surface after wiping when this σ / m was changed was evaluated, σ / m = 0.03: none, σ / m = 0.06: none, σ / m = 0. 09: None, σ / m = 0.12: Existence, σ / m = 0.15: Existence In the case where there is no wiping residue of the liquid, the ejection bending of the discharged liquid does not occur.
Therefore, by setting σ / m <0.1, the injection bending can be reduced.

次にノズル板の他の実施形態を図11に示したノズル部分の拡大断面図に基づいて説明する。
ノズル板10は、ノズル基材20のノズル孔21の内壁面にも中間層30を形成し、ノズル11の内壁面にも撥インク膜40を形成している。
Next, another embodiment of the nozzle plate will be described based on an enlarged sectional view of the nozzle portion shown in FIG.
In the nozzle plate 10, the intermediate layer 30 is formed also on the inner wall surface of the nozzle hole 21 of the nozzle substrate 20, and the ink repellent film 40 is also formed on the inner wall surface of the nozzle 11.

ここで、ノズル11の内壁面(ノズル基材20のノズル孔21の壁面に相当する。)の撥インク膜40bの膜厚t2は、撥インク膜40aの斜面領域以外の領域42の膜厚t1の1/10以下(t2/t1<0.1)とすることが好ましい。   Here, the film thickness t2 of the ink repellent film 40b on the inner wall surface of the nozzle 11 (corresponding to the wall surface of the nozzle hole 21 of the nozzle substrate 20) is the film thickness t1 of the region 42 other than the slope region of the ink repellent film 40a. 1/10 or less (t2 / t1 <0.1).

ノズル11の内壁面における撥インク膜40aの膜厚t2は、膜厚が厚くなるとノズル径のバラつきが多くなるので、安定した吐出を実現させるためには薄いほうが好ましい。一方、液体吐出面側における撥インク膜40aの膜厚t1は一般的に厚いほど耐久性が向上する。
これら相反する膜厚を有する撥インク膜40は、例えば、気相法を用いて成膜することで得られる。
なお、膜厚の測定はイオンポリッシュによりノズル断面を出し、SEM観察することで測定可能である。
The film thickness t2 of the ink repellent film 40a on the inner wall surface of the nozzle 11 increases the variation in nozzle diameter as the film thickness increases. Therefore, it is preferable that the ink repellent film 40a be thin in order to realize stable ejection. On the other hand, as the thickness t1 of the ink repellent film 40a on the liquid ejection surface side is generally thicker, the durability is improved.
The ink repellent film 40 having these opposite film thicknesses can be obtained by forming the film using, for example, a vapor phase method.
The film thickness can be measured by taking out a nozzle cross section by ion polishing and observing with SEM.

このノズル11の内壁面の撥インク膜40bの膜厚t2と撥インク膜40aの斜面領域以外の領域42の膜厚t1との関係について評価した。なお、t2/t1の比率が0.1を超えるものは、撥インク膜をディップ工法で成膜し、その後、ノズル内に送風することでノズル内に流入したディップ液を飛ばし開口させた状態で乾燥させることでサンプルを得た。   The relationship between the film thickness t2 of the ink repellent film 40b on the inner wall surface of the nozzle 11 and the film thickness t1 of the region 42 other than the slope region of the ink repellent film 40a was evaluated. In the case where the ratio of t2 / t1 exceeds 0.1, the ink-repellent film is formed by the dip method, and then the dip liquid flowing into the nozzle is blown and opened by blowing air into the nozzle. A sample was obtained by drying.

この結果、噴射曲がりの有無は、t2/t1<0.05:無し、t2/t1<0.10:無し、t2/t1≧0.3:有り、となった。このことから、t2/t1<0.10であれば噴射曲りを低減ないし防止できる。   As a result, the presence / absence of the injection curve was t2 / t1 <0.05: none, t2 / t1 <0.10: none, and t2 / t1 ≧ 0.3: existence. From this, if t2 / t1 <0.10, the injection bending can be reduced or prevented.

次に、本発明に係るインクジェットヘッドの一例について図17及び図18を参照して説明する。図17は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)の断面説明図であり、図18は同ヘッドのノズル配列方向(液室短手方向)の断面説明図である。   Next, an example of an ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a cross-sectional explanatory diagram in a direction (liquid chamber longitudinal direction) orthogonal to the nozzle arrangement direction of the head, and FIG. 18 is a cross-sectional explanatory diagram in the nozzle arrangement direction (liquid chamber short direction) of the head.

このインクジェットヘッドは、本発明に係るノズル板101と、流路板102と、壁面部材としての薄膜部材からなる振動板部材103とを積層接合している。そして、振動板部材103を変位させる圧電アクチュエータ111と、共通液室部材としてのフレーム部材120とを備えている。   In this inkjet head, a nozzle plate 101 according to the present invention, a flow path plate 102, and a diaphragm member 103 made of a thin film member as a wall surface member are laminated and joined. And the piezoelectric actuator 111 which displaces the diaphragm member 103 and the frame member 120 as a common liquid chamber member are provided.

ノズル板101、流路板102及び振動板部材103によって、液体を吐出する複数のノズル104が通じる個別液室106と、個別液室106に液体を供給する流体抵抗部107と、流体抵抗部107に通じる液導入部108とを構成している。   The nozzle plate 101, the flow path plate 102, and the vibration plate member 103 communicate with the individual liquid chamber 106 through which the plurality of nozzles 104 that discharge the liquid communicate, the fluid resistance unit 107 that supplies the liquid to the individual liquid chamber 106, and the fluid resistance unit 107. And a liquid introduction part 108 leading to.

そして、フレーム部材120の共通流路としての共通液室110から振動板部材103に形成した供給口109を通じて、液導入部108、流体抵抗部107を経て個別液室106に液体が供給される。なお、供給口109にはフィルタが設けられても良い。   Then, the liquid is supplied from the common liquid chamber 110 serving as the common flow path of the frame member 120 to the individual liquid chamber 106 through the supply port 109 formed in the diaphragm member 103 via the liquid introduction unit 108 and the fluid resistance unit 107. The supply port 109 may be provided with a filter.

振動板部材103は、流路板102の個別液室106の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材103は3層構造とし、流路板102側の1層で個別液室106に対応する部分に変形可能な振動領域(振動板)130を形成している。
そして、この振動板部材103の個別液室106とは反対側に、振動板部材103の振動領域130を変形させる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111を配置している。
The vibration plate member 103 is a wall surface member that forms the wall surface of the individual liquid chamber 106 of the flow path plate 102. The vibration plate member 103 has a three-layer structure, and a deformable vibration region (vibration plate) 130 is formed in a portion corresponding to the individual liquid chamber 106 in one layer on the flow path plate 102 side.
On the opposite side of the diaphragm member 103 from the individual liquid chamber 106, an actuator means for deforming the vibration region 130 of the diaphragm member 103 and a piezoelectric actuator 111 including an electromechanical transducer as a pressure generating means are arranged. Yes.

この圧電アクチュエータ111は、ベース部材113上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材112を有し、圧電部材112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112に対して所要数の柱状の圧電素子(圧電柱)112A、112Bを所定の間隔で櫛歯状に形成している。   This piezoelectric actuator 111 has a plurality of stacked piezoelectric members 112 bonded to a base member 113 with an adhesive, and the piezoelectric member 112 is grooved by half-cut dicing so that a required number of piezoelectric members 112 is provided. Columnar piezoelectric elements (piezoelectric columns) 112A and 112B are formed in a comb shape at predetermined intervals.

圧電部材112の圧電素子112A、112B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112A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112Bとしている。
そして、圧電素子112Aを振動板部材103の振動領域130に形成した島状の厚肉部である凸部130aに接合している。また、圧電素子112Bを振動板部材103の厚肉部である凸部130bに接合している。
この圧電部材112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、圧電素子112Aの外部電極に駆動信号を与えるためのフレキシブル配線部材としてのFPC115が接続されている。
The piezoelectric elements 112A and 112B of the piezoelectric member 112 are the same, but are a piezoelectric element 112A that is driven by giving a drive waveform and a piezoelectric element 112B that is used as a mere support without giving a drive waveform.
The piezoelectric element 112 </ b> A is bonded to a convex portion 130 a that is an island-shaped thick portion formed in the vibration region 130 of the diaphragm member 103. Further, the piezoelectric element 112 </ b> B is joined to the convex portion 130 b which is a thick portion of the vibration plate member 103.
The piezoelectric member 112 is formed by alternately laminating piezoelectric layers and internal electrodes. The internal electrodes are each drawn out to the end face and provided with external electrodes, and are flexible for supplying a drive signal to the external electrodes of the piezoelectric element 112A. An FPC 115 as a wiring member is connected.

フレーム部材120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110が形成されている。   The frame member 120 is formed by injection molding using, for example, epoxy resin or thermoplastic resin such as polyphenylene sulfite, and a common liquid chamber 110 to which liquid is supplied from a head tank or a liquid cartridge is formed.

このインクジェットヘッドにおいては、例えば圧電素子112A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112Aが収縮し、振動板部材103の振動領域130が引かれて個別液室106の容積が膨張することで、個別液室106内に液体が流入する。   In this ink jet head, for example, the piezoelectric element 112A contracts by lowering the voltage applied to the piezoelectric element 112A from the reference potential, the vibration region 130 of the diaphragm member 103 is drawn, and the volume of the individual liquid chamber 106 expands. Thus, the liquid flows into the individual liquid chamber 106.

その後、圧電素子112Aに印加する電圧を上げて圧電素子112Aを積層方向に伸長させ、振動板部材103の振動領域130をノズル104方向に変形させて個別液室106の容積を収縮させる。これにより、個別液室106内の液体が加圧され、ノズル104から液体が吐出(噴射)される。   Thereafter, the voltage applied to the piezoelectric element 112A is increased to extend the piezoelectric element 112A in the stacking direction, and the vibration region 130 of the vibration plate member 103 is deformed toward the nozzle 104 to contract the volume of the individual liquid chamber 106. Thereby, the liquid in the individual liquid chamber 106 is pressurized, and the liquid is ejected (jetted) from the nozzle 104.

そして、圧電素子112A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103の振動領域130が初期位置に復元し、個別液室106が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室110から個別液室106内に液体が充填される。そこで、ノズル104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。
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。
Then, by returning the voltage applied to the piezoelectric element 112A to the reference potential, the vibration region 130 of the diaphragm member 103 is restored to the initial position, and the individual liquid chamber 106 expands to generate a negative pressure. The liquid is filled into the individual liquid chamber 106 from the liquid chamber 110. Therefore, after the vibration of the meniscus surface of the nozzle 104 is attenuated and stabilized, the operation proceeds to the next droplet discharge.
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、本発明に係るインクを吐出する装置の一例について図19及び図20を参照して説明する。図19は同装置の要部平面説明図、図20は同装置の要部側面説明図である。   Next, an example of an apparatus for ejecting ink according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 19 is an explanatory plan view of an essential part of the apparatus, and FIG. 20 is an explanatory side view of an essential 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 carriage 403 reciprocates in the main scanning direction by the main scanning moving mechanism 493. The main scanning movement mechanism 493 includes a guide member 401, a main scanning motor 405, a timing belt 408, and the like. The guide member 401 spans the left and right side plates 491A and 491B and holds the carriage 403 so as to be movable. The carriage 403 is reciprocated in the main scanning direction by the main scanning motor 405 via the timing belt 408 spanned between the driving pulley 406 and the driven pulley 407.

このキャリッジ403には、インクジェットヘッド404を搭載している。インクジェットヘッド404は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインクを吐出する。また、インクジェットヘッド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。   An ink jet head 404 is mounted on the carriage 403. For example, the inkjet head 404 ejects ink of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K). In addition, the inkjet head 404 is mounted with a nozzle row composed of a plurality of nozzles arranged in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction and the ejection direction facing downward.

インクジェットヘッド404の外部に貯留されている液体をインクジェットヘッド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に貯留されているインクが供給される。   The ink stored in the liquid cartridge 450 is supplied to the head tank 441 by the supply mechanism 494 for supplying the liquid stored outside the inkjet head 404 to the inkjet head 404.

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からインクが送液される。   The supply mechanism 494 includes a cartridge holder 451 that is a filling unit for mounting the liquid cartridge 450, a tube 456, a liquid feeding unit 452 including a liquid feeding pump, and the like. The liquid cartridge 450 is detachably attached to the cartridge holder 451. Ink is fed from the liquid cartridge 450 to the head tank 441 by the liquid feeding unit 452 via the tube 456.

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 transport mechanism 495 for transporting the paper 410. The transport mechanism 495 includes a transport belt 412 serving as transport means, and a sub-scanning motor 416 for driving the transport belt 412.

搬送ベルト412は用紙410を吸着してインクジェットヘッド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。
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。
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の側方にインクジェットヘッド404の維持回復を行う維持回復ユニット420が配置されている。
The conveyance belt 412 attracts the sheet 410 and conveys it at a position facing the inkjet head 404. The transport belt 412 is an endless belt and is stretched between the transport roller 413 and the tension roller 414. The adsorption can be performed by electrostatic adsorption or air suction.
The transport belt 412 rotates in the sub-scanning direction when the transport roller 413 is rotationally driven by the sub-scanning motor 416 via the timing belt 417 and the timing pulley 418.
Furthermore, a maintenance / recovery unit 420 that performs maintenance / recovery of the ink-jet head 404 is disposed on the side of the conveyance belt 412 on one side of the carriage 403 in the main scanning direction.

維持回復ユニット420は、本発明に係るワイパーブレード422を有するワイピングユニット(図1参照)と、例えばインクジェットヘッド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などで構成されている。   The maintenance / recovery unit 420 includes a wiping unit (see FIG. 1) having the wiper blade 422 according to the present invention, and a cap member 421 for capping the nozzle surface (surface on which the nozzle is formed) of the inkjet head 404, for example. Yes.

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 scanning movement mechanism 493, the supply mechanism 494, the maintenance / recovery mechanism 420, and the transport mechanism 495 are attached to a housing including the side plates 491A and 491B and the back plate 491C.

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。
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インクジェットヘッド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。
このように、この装置では、本発明に係るワイパーブレー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。
In this apparatus configured as described above, the paper 410 is fed and sucked onto the transport belt 412, and the paper 410 is transported in the sub-scanning direction by the circular movement of the transport belt 412.
Therefore, by driving the inkjet head 404 according to the image signal while moving the carriage 403 in the main scanning direction, liquid is ejected onto the stopped paper 410 to form an image.
Thus, since this apparatus includes the wiper blade according to the present invention, a high-quality image can be stably formed.

次に、本発明に係るインク吐出ユニットの例について図21を参照して説明する。図21はインク吐出ユニットの要部平面説明図である。
インク吐出ユニットは、少なくともインクジェットヘッドと本発明に係るワイパーブレード(ワイピングユニット)を含んで構成され、図21で示す液体吐出ユニットでは、前記インク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、維持回復ユニット420と、インクジェットヘッド404とで構成されている。なお、図21で示すインク吐出ユニットに、供給機構494を更に取付けることもできる。
Next, an example of the ink discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 21 is an explanatory plan view of a main part of the ink discharge unit.
The ink discharge unit includes at least an inkjet head and a wiper blade (wiping unit) according to the present invention. In the liquid discharge unit shown in FIG. 21, the side plate among the members constituting the ink discharge device. It is composed of a casing portion composed of 491A, 491B and a back plate 491C, a main scanning movement mechanism 493, a carriage 403, a maintenance / recovery unit 420, and an inkjet head 404. A supply mechanism 494 can be further attached to the ink discharge unit shown in FIG.

本願において、「インクを吐出する装置」は、インクジェットヘッド又はインク吐出ユニットを備え、インクジェットヘッドを駆動させて、インクを吐出させる装置である。たとえば、インクによって用紙などの記録材に画像形成を行うインクジェット記録装置が含まれる。   In the present application, the “apparatus for ejecting ink” is an apparatus that includes an ink jet head or an ink ejection unit and that drives the ink jet head to eject ink. For example, an inkjet recording apparatus that forms an image on a recording material such as paper with ink is included.

この「インクを吐出する装置」は、インク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。
また、「インクを吐出する装置」は、吐出されたインクによって文字、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。
The “device for ejecting ink” can include means for feeding, transporting, and ejecting an ink to which ink can be attached, a pre-processing device, a post-processing device, and the like.
In addition, the “device for ejecting ink” is not limited to an apparatus in which significant images such as characters and figures are visualized by the ejected ink. 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「インクが付着可能なもの」とは、インクが少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層(粉末層)、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、インクが付着するすべてのものが含まれる。   The above-mentioned “thing to which ink can adhere” means that ink can be attached at least temporarily and adheres and adheres, or adheres and penetrates. Specific examples include recording media such as paper, recording paper, recording paper, film, and cloth, electronic parts such as electronic substrates and piezoelectric elements, powder layers (powder layers), organ models, and test cells. Yes, unless specifically limited, includes everything to which ink adheres.

また、「インクを吐出する装置」には、特に限定しない限り、インクジェットヘッドを移動させるシリアル型装置、インクジェット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 ink” includes both a serial type device that moves the ink jet head and a line type device that does not move the ink jet head, unless otherwise specified.

また、「インクジェットヘッド」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 “inkjet head” is not limited to the pressure generating means 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.

以下に実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記実施例に何ら限定されるものではない。   The present invention will be described below in more detail based on examples, but the technical scope of the present invention is not limited to the following examples.

[ワイパーブレード]
フッ素ゴムとしてバイトンGBL−200を用い、ゴム100部に対してパーオキサイドを5部添加し、プレス成型にて180℃で1時間、さらに250℃で5時間の二次加硫を行い、厚さ1mmのゴムシートを得た。これを裁断し、ワイパーブレードを得た。
[Wiper blade]
Viton GBL-200 is used as the fluoro rubber, 5 parts of peroxide is added to 100 parts of rubber, and secondary vulcanization is performed by press molding at 180 ° C. for 1 hour and further at 250 ° C. for 5 hours. A 1 mm rubber sheet was obtained. This was cut to obtain a wiper blade.

[ノズル基材]
長さ30mm、幅15mm、厚み0.05mmのSUS316Lからなる金属製平板状部材に対し、液体吐出面と反対側からパンチ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は、円筒状の先端部分を長さ10μm、直径20μmとする。液体吐出面側に生じたバリは研磨により除去した。
[Nozzle substrate]
A metal flat plate member made of SUS316L having a length of 30 mm, a width of 15 mm, and a thickness of 0.05 mm was punched with a punch from the side opposite to the liquid discharge surface. The punch used for drilling has a cylindrical tip portion with a length of 10 μm and a diameter of 20 μm. The burrs generated on the liquid ejection surface side were removed by polishing.

これにより、インク吐出面側の円筒状部分21aの直径が20μm、インク吐出面と反対側の面の円錐台形状部分21bの開口の直径が40μm、円筒状部分21aの高さが10μmのノズル孔21を384個形成したノズル基材20を得た。   Thereby, the diameter of the cylindrical portion 21a on the ink discharge surface side is 20 μm, the diameter of the opening of the truncated cone-shaped portion 21b on the surface opposite to the ink discharge surface is 40 μm, and the height of the cylindrical portion 21a is 10 μm. The nozzle base material 20 in which 384 21s were formed was obtained.

[撥インク膜]
上記ノズル基材20のインク吐出面側に、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(テフロン(登録商標)AF2400:デュポン社製)を、1.5〜8.0×10−3Paの高真空下で、350〜420℃に加熱し、蒸着膜の厚さが蒸着源に対向した部分で1〜3μm程度になるまで真空蒸着した。
得られた蒸着膜は、フッ素樹脂のガラス転移温度以上の温度でベークすることにより、緻密で表面が平滑な撥インク膜となるフッ素樹脂膜を形成した。
[Ink repellent film]
Tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer (Teflon (registered trademark) AF2400: manufactured by DuPont) is applied to the nozzle discharge surface side of the nozzle substrate 20 at a high vacuum of 1.5 to 8.0 × 10 −3 Pa. Below, it heated at 350-420 degreeC and vacuum-deposited until the thickness of the vapor deposition film became about 1-3 micrometers in the part facing the vapor deposition source.
The obtained vapor-deposited film was baked at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the fluororesin to form a fluororesin film that became a dense and smooth ink repellent film.

[ワイピング耐久性の評価]
図16に示す評価装置を使用したワイピング耐久性を評価した。具体的には、インク610を収容した容器601内に、ノズル板1を固定治具602で固定し、ワイパー611を固定治具612に固定して、ノズル板1の撥インク膜40表面に対するワイピング(払拭)動作を行った。
[Evaluation of wiping durability]
Wiping durability using the evaluation apparatus shown in FIG. 16 was evaluated. Specifically, the nozzle plate 1 is fixed with a fixing jig 602 and the wiper 611 is fixed to the fixing jig 612 in the container 601 containing the ink 610, and the wiping of the nozzle plate 1 to the surface of the ink repellent film 40 is performed. (Wiping) operation was performed.

インク610としては、株式会社ミマキエンジニアリング社製のインクジェット用インクであるSPC−0371(UVインク)、およびSS−21(ソルベントインク)を使用した。   As the ink 610, SPC-0371 (UV ink) and SS-21 (solvent ink), which are ink-jet inks manufactured by Mimaki Engineering Co., Ltd., were used.

<インク付着/噴射曲り評価>
実施例1〜10、比較例1〜4のノズル板を備えるインクジェットヘッドを構成して、株式会社リコー製IPSiO G515に搭載して、ワイピング後のインク付着残り、および噴射曲りの評価を行った。評価は1万回のワイピング耐久試験を実施した後の状態(耐久試験後)のノズル板表面へのインク付着有無と、ノズルチェックパターンを印刷し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噴射曲がりの有無により評価した。
<Evaluation of ink adhesion / jet bending>
An ink jet head including the nozzle plates of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 was configured and mounted on an IPSiO G515 manufactured by Ricoh Co., Ltd., and ink adhesion remaining after wiping and ejection bending were evaluated. Evaluation is performed by observing whether or not ink has adhered to the surface of the nozzle plate after 10,000 times of wiping durability test (after durability test), and by visually observing the printed nozzle check pattern. Evaluation was based on the presence or absence of bending.

この評価結果を表1及び表2に示した。表1及び表2中、「△」は実使用上問題のない程度に収まっていることを、「×」は実使用に耐えない程度のインク付着と曲りが生じていることを意味する。「○」は「△」よりもインク付着と噴射曲りが少なく、更に、「◎」は「○」よりもインク付着と噴射曲りが少ないことを意味している。   The evaluation results are shown in Tables 1 and 2. In Tables 1 and 2, “Δ” means that there is no problem in actual use, and “X” means that ink adhesion and bending that cannot withstand actual use has occurred. “◯” means less ink adhesion and ejection bending than “Δ”, and “更 に” means less ink adhesion and ejection bending than “◯”.

実施例1〜10のいずれも、ワイピング耐久試験後、ノズル板上のインク付着およびノズルチェックパターンの曲がりが実使用上問題ない。
一方、比較例1〜4はいずれもワイピング耐久後に撥インク膜が大きく摩耗しており、またワイパーブレードのインク払拭機能が低下しているため、ノズル板上のインク付着が多く、ノズルチェックパターンが実使用に耐えないレベルで曲がっている。
比較例1は、ワイパーブレードが従来用いられるEPDMゴムであるためインクによって膨潤し大きく摩耗しインク払拭機能が早期に低下した。
比較例2は、電子写真分野のクリーニングブレードとして従来用いられるウレタンゴムブレードをワイパーブレードとして用いたが、実施例1と同じくインク成分によって膨潤したため大きく摩耗しインク払拭機能が早期に低下した。
比較例3は、ノズル孔近傍の撥インク膜が直角形状であるため、ワイピング耐久試験後に大きく摩耗しノズルチェックパターンが実使用に耐えないレベルで曲がっている。
比較例4は、従来用いられるEPDMの架橋度を増してtanδピーク温度を10℃を超える温度としたものをワイパーブレードとしたが、早期にブレード稜線が多数欠けインク払拭が全くできない箇所が生じた。
In any of Examples 1 to 10, after the wiping durability test, ink adhesion on the nozzle plate and bending of the nozzle check pattern have no problem in actual use.
On the other hand, in each of Comparative Examples 1 to 4, the ink-repellent film was greatly worn after wiping endurance, and the ink wiping function of the wiper blade was deteriorated. It is bent at a level that cannot withstand actual use.
In Comparative Example 1, since the wiper blade is a conventionally used EPDM rubber, it is swollen and greatly worn by the ink, and the ink wiping function deteriorates early.
In Comparative Example 2, a urethane rubber blade conventionally used as a cleaning blade in the field of electrophotography was used as a wiper blade. However, as in Example 1, since it was swollen by the ink component, it was greatly worn out, and the ink wiping function deteriorated early.
In Comparative Example 3, since the ink repellent film near the nozzle hole has a right-angled shape, the nozzle check pattern is bent at a level that does not endure actual use due to significant wear after the wiping durability test.
In Comparative Example 4, a wiper blade having a tan δ peak temperature exceeding 10 ° C. by increasing the degree of crosslinking of EPDM used in the past was used as a wiper blade. .

1 ワイパーブレード
2 ワイパーブレード支持部材
3 ワイパーブレードエッジの摩耗部
4 弾性ゴムの低架橋密度部分
5 弾性ゴムの高架橋密度部分
6 ワイパーブレードエッジの欠け部
7 tanδピーク温度
10 ノズル板
11 ノズル
11a エッジ
11o ノズル中心
20 ノズル基材
21 ノズル孔
21a ノズル孔の液体吐出面側の円筒状部分
21b ノズル孔の液体吐出面側と反対側の円錐台形状部分
30 中間層
31 SIO
32 シランカップリング剤層
40 撥インク膜
40a 液体吐出面側における撥インク膜
40b ノズルの内壁面の撥インク膜
41 撥インク膜の斜面領域
41a 撥インク膜の斜面
42 撥インク膜の斜面領域以外の領域
44 蒸着膜
50 ワイピングユニット
60 テープ
101 ノズル板
102 流路板
103 振動板部材
104 ノズル
106 個別液室
107 流体抵抗部
108 液導入部
109 供給口
110 共通液室
111 圧電アクチュエータ
112 圧電部材
112A、112B 圧電素子
113 ベース部材
115 FPC
120 フレーム部材
130 振動領域
130a、130b 凸部
401 ガイド部材
403 キャリッジ
404 インクジェットヘッド
405 主走査モータ
406 駆動プーリ
407 従動プーリ
408 タイミングベルト
410 用紙
412 搬送ベルト
413 搬送ローラ
414 テンションローラ
416 副走査モータ
417 タイミングベルト
418 タイミングプーリ
420 維持回復ユニット
421 キャップ部材
422 ワイパーブレード
440 液体吐出ユニット
441 ヘッドタンク
450 液体カートリッジ
451 カートリッジホルダ
452 送液ユニット
456 チューブ
491A、491B 側板
491C 背板
493 主走査移動機構
494 供給機構
495 搬送機構
500 真空槽
501 蒸着源
600 細孔
601 容器
602 固定治具
610 インク
611 ワイパーブレード
612 固定治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wiper blade 2 Wiper blade support member 3 Wear part of wiper blade edge 4 Low bridge density part of elastic rubber 5 High bridge density part of elastic rubber 6 Chip part of wiper blade edge 7 Tan δ peak temperature 10 Nozzle plate 11 Nozzle 11a Edge 11o Nozzle Center 20 Nozzle base material 21 Nozzle hole 21a Cylindrical portion 21b of the nozzle hole on the liquid discharge surface side 21b Frustum-shaped portion on the opposite side to the liquid discharge surface side of the nozzle hole 30 Intermediate layer 31 SIO 2 film 32 Silane coupling agent layer 40 Ink repellent film 40a Ink repellent film 40b on the liquid discharge surface side Ink repellent film on inner wall surface of nozzle 41 Inclined area of ink repellent film 41a Inclined surface of ink repellent film 42 Area other than inclined area of ink repellent film 44 Deposition film 50 Wiping unit 60 Tape 101 Nozzle plate 102 Channel plate DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 Diaphragm member 104 Nozzle 106 Individual liquid chamber 107 Fluid resistance part 108 Liquid introduction part 109 Supply port 110 Common liquid chamber 111 Piezoelectric actuator 112 Piezoelectric member 112A, 112B Piezoelectric element 113 Base member 115 FPC
120 Frame member 130 Vibration region 130a, 130b Protruding portion 401 Guide member 403 Carriage 404 Inkjet head 405 Main scanning motor 406 Drive pulley 407 Driven pulley 408 Timing belt 410 Paper 412 Conveying belt 413 Conveying roller 414 Tension roller 416 Sub scanning motor 417 Timing belt 418 Timing pulley 420 Maintenance / recovery unit 421 Cap member 422 Wiper blade 440 Liquid discharge unit 441 Head tank 450 Liquid cartridge 451 Cartridge holder 452 Liquid supply unit 456 Tube 491A, 491B Side plate 491C Back plate 493 Main scanning movement mechanism 495 Supply mechanism 495 500 Vacuum chamber 501 Deposition source 600 Pore 601 Container 60 2 Fixing jig 610 Ink 611 Wiper blade 612 Fixing jig

特開平09−076517号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-0756517 特開2006−159730号公報JP 2006-159730 A 特許第5138475号公報Japanese Patent No. 5138475 特開平4−211959号公報JP-A-4-21959 特開2008−188911号公報JP 2008-188911 A 特開2010−5994号公報JP 2010-5994 A 特開2010−260281号公報JP 2010-260281 A 特開平7−68765号公報JP-A-7-68765

Claims (10)

インクジェットヘッドのインク吐出面を払拭するワイパーブレードであって、
該ワイパーブレードが弾性ゴムからなり
該弾性ゴムは、tanδのピーク温度が−10℃以上10℃以下であり、かつ、アセトンでの平衡膨潤率が10%以下であるインクジェットヘッド用ワイパーブレード。
A wiper blade for wiping the ink discharge surface of an inkjet head,
The wiper blade for an inkjet head, wherein the wiper blade is made of an elastic rubber, and the elastic rubber has a peak temperature of tan δ of −10 ° C. or more and 10 ° C. or less and an equilibrium swelling ratio with acetone of 10% or less.
前記アセトンでの平衡膨潤率が5%以下である請求項1に記載のインクジェットヘッド用ワイパーブレード。   The wiper blade for an inkjet head according to claim 1, wherein the equilibrium swelling ratio with acetone is 5% or less. 前記ワイパーブレードの静止摩擦係数が0.15以下である請求項1または請求項2に記載のインクジェットヘッド用ワイパーブレード。   The wiper blade for an ink jet head according to claim 1 or 2, wherein a coefficient of static friction of the wiper blade is 0.15 or less. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のワイパーブレードと該ワイパーブレードを支持するワイパーブレード支持部材とを含むワイピングユニット。   A wiping unit comprising the wiper blade according to any one of claims 1 to 3 and a wiper blade support member that supports the wiper blade. インクジェットヘッドと該インクジェットヘッドのインク吐出面を払拭するワイパーブレードとを備えるインク吐出ユニットであって、前記ワイパーブレードは請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド用ワイパーブレードであるインク吐出ユニット。   An ink ejection unit comprising an inkjet head and a wiper blade that wipes an ink ejection surface of the inkjet head, wherein the wiper blade is an inkjet head wiper blade according to any one of claims 1 to 3. Discharge unit. 前記インクジェットヘッドはインク吐出面に撥インク膜が形成されており、
前記ワイパーブレードの静止摩擦係数は、前記撥インク膜の静止摩擦係数よりも小さい請求項5に記載のインク吐出ユニット。
The inkjet head has an ink repellent film formed on the ink ejection surface,
The ink discharge unit according to claim 5, wherein a static friction coefficient of the wiper blade is smaller than a static friction coefficient of the ink repellent film.
前記撥インク膜は、エーテル結合を有する含フッ素ヘテロ環状構造をPTFE骨格にもつフッ素樹脂を含有する膜である請求項6に記載のインク吐出ユニット。   The ink ejection unit according to claim 6, wherein the ink repellent film is a film containing a fluororesin having a fluorine-containing heterocyclic structure having an ether bond in a PTFE skeleton. 前記インクジェットヘッドはノズル孔が形成されたノズル基材を含み、前記撥インク膜は前記ノズル基材の表面に形成されており、
前記撥インク膜はノズル孔の外周部分において、ノズル孔のエッジ側に向かって膜厚が薄くなる方向に傾斜している請求項7に記載のインク吐出ユニット。
The inkjet head includes a nozzle base material in which nozzle holes are formed, and the ink repellent film is formed on a surface of the nozzle base material,
The ink discharge unit according to claim 7, wherein the ink repellent film is inclined in a direction in which a film thickness becomes thinner toward an edge side of the nozzle hole at an outer peripheral portion of the nozzle hole.
請求項5〜8のいずれか1項に記載のインク吐出ユニットを備えていることを特徴とするインクを吐出する装置。   An apparatus for ejecting ink, comprising the ink ejection unit according to claim 5. 吐出されるインクが、アクリル/メタクリルモノマーを含むインクであるか、またはソルベントインクである請求項9に記載のインクを吐出する装置。   The apparatus for ejecting ink according to claim 9, wherein the ejected ink is an ink containing an acrylic / methacrylic monomer or is a solvent ink.
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