JP4810143B2 - インクジェットヘッドのノズル部材、撥インク膜形成方法、インクジェットヘッド、カートリッジ、およびインクジェット記録装置 - Google Patents
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また、ノズル裏側から表面に向かって気体を放出した状態を維持しながら、ノズル表面を撥水撥油材料が溶解された溶液へ浸漬することでノズルプレート表面に撥水撥油膜を形成する方法が開示されている。
すなわち、一般的にはノズル孔部分をマスクして撥水層を形成したり、ノズル板表面に撥水層を形成してからノズル孔部分の撥水層を除去することとなる。これらの場合、ノズル孔周囲のエッジ部分の撥インク膜は、図8(a)に示すように、開口部の中心線に垂直な平面での断面積がノズル板から離れるにつれて小さくなり尖鋭端(尖形部分)を有する形状となる。
また、特許文献3における撥水撥油膜を形成した後で裏側から紫外線を照射する方法、プラズマガス処理する方法においても、開口部での断面積がノズル板から離れるにつれて小さくなり尖鋭端を有する形状となってしまう。
また、図8(c)に示すように、インクの充填時、撥インク膜1’とノズル板2との境界部分にメニスカスPが形成される場合と、撥インク膜1’尖端部にメニスカスQが形成される場合とがありうる。このため、インクの噴射安定性にばらつきが発生してしまう虞があった。
また、撥水撥油材料の溶液が常温で硬化するタイプの場合、大気中に溶液を放置しなければならず、液の状態を維持しつづける事が困難となり、溶液の粘度変化により撥インク層の膜厚制御が不能になってしまう虞があった。
上記したシリコーン樹脂は加熱硬化型の液状シリコーンレジンもしくはエラストマーであり、基材表面に塗布され、加熱処理することにより硬化し撥インク性の皮膜を形成することであってもよい。
上記したシリコーン樹脂は紫外線硬化型の液状シリコーンレジンもしくはエラストマーであり、基材表面に塗布され、紫外線を照射することにより硬化し撥インク性の皮膜を形成することであってもよい。
上記したインクはフッ素系界面活性剤を含むことが好ましい。
上記したインクが顔料を含むことが好ましい。
インク3の充填時には、図2(c)に示すように、シリコーン樹脂皮膜による撥インク膜1とノズル板2の境界部分にメニスカス(液面)Pが形成される。
この厚みdは、撥インク膜1の開口部分であるラウンド部分以外の部分における厚みであり、好ましくは撥インク膜の最大厚みであってよい。
このことにより、メニスカスの形成面を安定させることができるため、本ノズル板2を含むインクジェットヘッドを用いた画像形成装置で画像形成を行う際のインクの噴射安定性を良好なものとすることができる。
下記の表1は、本実施形態でのインクジェットヘッドでの撥インク膜1における、ノズル板2の開口部縁端から開口部縁端近傍の形状と、ノズル周囲のインク溜まり、エッジ剥離、噴射安定性に関して評価した結果である。
ラウンド形状のものでは、何れもインク溜まりは発生しなかったが、比較例として図3(a)に例示するようなr<dのもので一部エッジの剥離が発生し、図3(b)に例示するようなθ>90度のものでは液滴の噴射が不安定な結果であった。
Ni電鋳によるノズル2のインク吐出面側にシリコーン溶液を塗布するためのディスペンサ4が配置され、ノズル板2とニードル5先端とが予め定められた一定の距離間隔を保ったままとなるように、ニードル5先端からシリコーンを吐出しながらディスペンサ4を走査することにより、上述した図1、図2に示したようにノズル板2のインク吐出面に選択的にシリコーン樹脂皮膜を形成することができた。
すなわち、塗布動作のための走査方向を1方向のみとすることができ、図5(b)のように方向を変えたり、反対方向に走査したりといった必要を無くすることができる。
このように気体6をノズル孔から噴射しながら塗布を行うことにより、ノズル板2のノズル孔を除くノズル表面だけにシリコーン樹脂皮膜を形成することができる。
すなわち、上述したインク吐出面の撥インク膜1に加えて、ノズル板2の開口部縁端から予め定められた深さまでごく薄い撥インク膜1a(開口部内壁の撥インク膜)を形成することができる。
フッ素原子を有する有機化合物としては、フルオロアルキルシラン、フルオロアルキル基を有するアルカン、カンボン酸、アルコール、アミン等が望ましい。具体的には、フルオロアルキルシランとしては、ヘプタデカフルオロ−1、1、2、2−テトラハイドロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−1、1、2、2−テトラハイドロトリクロオシラン;フルオロアルキル基を有するアルカンとしては、オクタフルオロシクロブタン、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオローnーヘキサン、パーフルオローnーヘプタン、テトラデカフルオロー2ーメチルペンタン、パーフルオロドデカン、パーフルオロオイコサン;フルオロオアルキル基を有するカルボン酸としては、パーフルオロデカン酸、パーフルオロオクタン酸;フルオロアルキル基を有するアルコールとしては、3、3、4、4、5、5、5−ヘプタフルオロー2ーペンタノール;フルオロアルキル基を有するアミンとしては、ヘプタデカフルオロー1、1、2、2−テトラハイドロデシルアミン等が挙げられる。ジメチルシロキサン骨格を有する有機ケイ素化合物としては、α,w−ビス(3ーアミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、α,w−ビス(3ーグリシドキシプロピル)ポリジメチルシロキサン、α,w−ビス(ビニル)ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。
アルキルシロキサン基を有する有機化合物としては、含アルキルシロキサンエポキシ樹脂組成物を構成する分子中にアルキルシロキサン基、及び環状脂肪族エポキシ基を2個以上有する含アルキルシロキサンエポキシ樹脂としては、例えば、一般式(a)及び(b)で表される構造単位を含む高分子化合物(A)が挙げられる。
また、上述のように、撥インク膜1の材料はフッ素樹脂であってもシリコーン樹脂であってもよい。
このため、ワイピングなどの外力に対してノズルエッジ部(撥インク膜1の開口部分)が保護される形状となっており、耐久性の強いインクジェットヘッドとすることができる。
また、本実施形態に係るインクジェットヘッドのノズル板に形成される撥インク膜1がシリコーン樹脂であってもよいため、インクの移動性が良く、ノズル周囲に付着したインクが容易にノズル孔に引き寄せられ、常にノズル孔周囲を綺麗に保つことができ、安定した噴射特性を得ることができる。
また、本実施形態に係るインクジェットヘッドのノズル板基材が樹脂であってもよいため、表面の撥インク膜1との密着性が非常によく、耐久性に優れたインクジェットヘッドとすることができる。
なお、このカートリッジは、インクジェットヘッドにインク供給手段や、インクジェット記録装置本体への取付手段を備えて交換用などに用いられるものであってよい。
また、シリコーン樹脂の表面粗さをRa=0.2μm以下にすることで、ワイピング時のインクの拭き残しを低減することができる。平滑な表面を形成するため、材料となる液状シリコーンの粘度は1000cp以下であることが望ましい。
こうしてインクの吐出面側に、均一かつ平滑にシリコーン樹脂を用いて層を0.1μm以上形成している為、ワイピングに対する耐久性や、撥インク性に優れたインクジェットノズルとすることができる。特に、シリコーン樹脂の持つ耐薬品性により耐インク性も向上することができる。
このように表面粗さをRa=0.2μm以下としているため表面性が良く、ワイピングなどの払拭によるインク残りが少ない。
このように、液状のシリコーン樹脂をディスペンサにより予めノズル孔が形成されたノズル板表面に塗布する為、ピンホールなどの欠陥の無い撥インク性皮膜をノズル板の表面に選択的に効率良く形成することができる。
このように、液状シリコーンの粘度を1000cp以下としているため、表面性の良い撥インク層を形成することができる。
このように、ノズル孔から気体を噴射させているため、液状シリコーンのコーティング時に、ノズル内壁へのシリコーンの入り込みや裏面への周り込みを完全に防ぐことができる。
このように、液状シリコーンのコーティング後に、ノズル孔から気体を噴射させているため、ノズル内壁の所望の深さまでシリコーン樹脂がコーティングできる。
このように、シリコーン材料として室温硬化型のシリコーンレジンもしくはシリコーンエラストマーを用いるため、ノズル表面へのコーティング後は常温の大気中に放置しておくだけで硬化し、耐久性に優れた撥インク性の良い皮膜を形成することができる。
このように、シリコーン材料として加熱硬化型のシリコーンレジンもしくはシリコーンエラストマーを用いるため、ノズル表面へのコーティング後に熱処理を実施することにより短時間で硬化し、耐久性に優れた撥インク性の良い皮膜を形成することができる。
このように、シリコーン材料として紫外線硬化型のシリコーンレジンもしくはシリコーンエラストマーを用いるため、ノズル表面へのコーティング後に紫外線を照射することにより短時間で硬化し、耐久性に優れた撥インク性の良い皮膜を形成することができる。
このように、本実施形態に係るノズル板を使用しているため、インク吐出時にインク滴の直進性が良く吐出曲りを少なくすることができる。
このように、表面張力の低いインクが使用できるため、被着体(例えば紙)へのインクの定着性が向上できる。
このように、使用するインクにフッ素系界面活性剤を含有するため、発色性の良い画像形成が可能となる。
このように、顔料インクであるため普通紙でも耐侯性、耐水性に優れた高画質の画像形成が可能となる。
例えば、ノズル板2は、Ni電鋳によるものとして説明したが、撥インク膜の材料を塗布できるものであれば、例えばSUS(Super Use Stainless)など各種の金属であってもよく、各種の樹脂であってもよい。
この中間層(プライマー)としては、例えば、東レ・ダウコーニング株式会社製の「プライマーD」などを用いることができ、密着性も良好であることが確認されている。
また、Niストライクメッキなどにより基材表面の下地を荒くした後に撥インク膜の材料を塗布してもよい。
2 ノズル板(例えば、Ni製)
3 インク
4 ディスペンサ(シリンジ)
5 ニードル
6 気体
7 ワイパー
Claims (15)
- 液体吐出用の開口部が開設されたインクジェットヘッドの基材表面に撥インク膜を形成する方法であって、
該インクジェットヘッドの基材の液体吐出面に前記撥インク膜の材料を塗布手段により塗布し、前記開口部の予め定められた深さまで当該材料が進入した時点で該インクジェットヘッドの基材における前記液体吐出面の反対側から気体を噴射することを特徴とする撥インク膜形成方法。 - 前記塗布手段の塗布可能幅が前記インクジェットヘッドの基材表面における塗布対象幅と略同一であり、前記塗布手段を一方向へ1回平行移動させるのみで塗布が完了することを特徴とする請求項1記載の撥インク膜形成方法。
- 前記塗布手段はディスペンサであり、該ディスペンサと前記インクジェットヘッドの基材との間隔をあらかじめ一定距離に保ったまま移動させることで塗布を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の撥インク膜形成方法。
- 前記撥インク膜の材料は、シリコーン樹脂またはフッ素樹脂であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の撥インク膜形成方法。
- 前記シリコーン樹脂は室温硬化型の液状シリコーンレジンもしくはエラストマーであり、前記基材表面に塗布され、室温で大気中に放置することにより重合硬化して撥インク性の皮膜が形成されることを特徴とする請求項4記載の撥インク膜形成方法。
- 前記シリコーン樹脂は加熱硬化型の液状シリコーンレジンもしくはエラストマーであり、前記基材表面に塗布され、加熱処理することにより硬化し撥インク性の皮膜を形成することを特徴とする請求項4記載の撥インク膜形成方法。
- 前記シリコーン樹脂は紫外線硬化型の液状シリコーンレジンもしくはエラストマーであり、前記基材表面に塗布され、紫外線を照射することにより硬化し撥インク性の皮膜を形成することを特徴とする請求項4記載の撥インク膜形成方法。
- 前記シリコーン樹脂の粘度が1000cp(センチポイズ)以下であることを特徴とする請求項4から7の何れか1項に記載の撥インク膜形成方法。
- 請求項1から8の何れか1項に記載の撥インク膜形成方法により撥インク膜が形成されたことを特徴とするインクジェットヘッドのノズル部材。
- 請求項9に記載のインクジェットヘッドのノズル部材を備えて構成されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項10記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とするカートリッジ。
- 請求項10記載のインクジェットヘッドを備え、該インクジェットヘッドを用いて画像形成を行うよう構成されたことを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項12に記載のインクジェット記録装置において、使用するインクの表面張力が70mN/m以下の液体であることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 前記インクはフッ素系界面活性剤を含むことを特徴とする請求項13記載のインクジェット記録装置。
- 前記インクが顔料を含むことを特徴とする請求項13または14記載のインクジェット記録装置。
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