JPH0255140A - Ink-jet head and manufacture thereof - Google Patents

Ink-jet head and manufacture thereof

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JPH0255140A
JPH0255140A JP16971289A JP16971289A JPH0255140A JP H0255140 A JPH0255140 A JP H0255140A JP 16971289 A JP16971289 A JP 16971289A JP 16971289 A JP16971289 A JP 16971289A JP H0255140 A JPH0255140 A JP H0255140A
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Jeffrey J Anderson
ジェフリー・ジェイ・アンダーソン
John S Moore
ジョン・エス・モーア
Ted E Deur
テッド・イー・デウア
Donald R Titterington
ドナルド・アール・チテリントン
Curtis F Sheley
カーチス・エフ・シェリー
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1606Coating the nozzle area or the ink chamber

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE: To lower the wettability of ink in the vicinity of a nozzle and to produce an ink droplet of a uniform shape with high frequency by forming a coating layer out of a polymeric material, in an ink jet head whereon the coating layer is so provided as to surround the nozzle. CONSTITUTION: A discharge surface 18 of a nozzle plate 16 has a layer of a coating material 50 and this is provided selectively on the area of an ink jet head surrounding a nozzle 20, in the same way as in the nozzle, and prevents substantially the surface of the surrounding area from being wetted by an ink droplet of a phase change ink component discharged from the nozzle 20. The material adopted generally as the coating material 50 is a polymeric material, suitably a fluorocarbon polymer having a necessary ink contact angle and surface energy level. In order to apply the coating material 50 to the ink jet head 10, thermal vapor deposition of fluorocarbon resin and deposition of colloidal fluorocarbon in electroless nickel are conducted.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は、インクジェットヘッドに関し、特に相変化イ
ンクによるノズルの湿潤を防止することができるインク
ジエ’)トヘッド及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inkjet head, and more particularly to an inkjet head that can prevent wetting of nozzles by phase change ink and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

1つ以上のノズルを有するヘッドを、1つ以上有するイ
ンクジェットプリンタによって、紙その他の印刷媒体に
画像または文書を生成していくことは、益々広まってい
る。カラー画像を形成するために、複数のインクシエン
ドノズルをもったインクジェットプリンタが用いられ、
各ノズルは、異なった色のインクの供給を受けている。
Inkjet printers having one or more heads with one or more nozzles are increasingly used to produce images or documents on paper or other print media. Inkjet printers with multiple inkjet nozzles are used to form color images.
Each nozzle receives a supply of ink of a different color.

これらの色インクは、単独または混合の形で記録媒体の
上に供給され、完成されたカラー印刷となる。典型的に
は、印刷に必要な色の総ては、シアン、マゼンタ及びイ
エロウのインクから生成される。生地の材料を印刷する
ために、また忠実な4色印刷を行うために黒色インクが
上記の混合インクの中に加えられる場合もある。
These colored inks, alone or in combination, are applied onto the recording medium to produce a complete color print. Typically, all of the colors needed for printing are generated from cyan, magenta, and yellow inks. Black ink may also be added to the above ink mixture for printing textile materials and for faithful four-color printing.

通常のアレンジメントでは、記録媒体は、回転ドラムの
上に設けられるか、またはタイプライタの様な機構の中
を進み、移動する台の上にインクジェットヘッドが乗せ
られたプリンタヘッドがドラムの軸方向に運動するか、
または先のタイプライク的な機構の上で交互に行き交う
ような運動をする。、ヘッドが、記録媒体の上で螺旋的
な軌跡を描きながら走査したり、または交互に行き交う
ような運動をしたりするにつれて、インク滴が微小な外
部ノズルから印刷媒体に向かって噴射し、記録媒体上で
画像が形成される。適当な制御装置によって、インク滴
の噴射と、回転ドラムまたはタイプライタ機構とが同期
している。
In a typical arrangement, the recording medium is mounted on a rotating drum or is advanced through a typewriter-like mechanism, with the printer head (with the inkjet head mounted on a moving platform) oriented axially of the drum. Do you exercise or
Or, on the above-mentioned type-like mechanism, the movement alternates back and forth. , as the head scans the recording medium in a spiral trajectory or performs an alternating motion, ink droplets are ejected from tiny external nozzles toward the print medium, creating a recording. An image is formed on the media. A suitable control device synchronizes the ejection of the ink drops with the rotating drum or typewriter mechanism.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

水性材料をベースにしたインクによって記録材料上に画
像を印刷するための様々な装置または方法が、知られて
いる。水性インクを用いてインクジェットで画像を印刷
する場合の重大な問題は、インクの放出面が湿潤するこ
とである。インク滴を放出するノズルを囲むインク放出
面上にインクの堆積物があると、装置から出るインク滴
の大きさが均一にならず、画像の品質が低下する。これ
ゆえ、インクジェット装置の放出面を非湿潤材料で処理
して、インクジェット装置のインク滴放出ノズルから放
出面にわたってインクの堆積物が広がるのを防止する方
法が提供されてきた。米国特許第4533569号では
、ガラスのノズルの内側面は、フッ化水素酸によって清
浄にされていて、エチレングリコール、グリセリンなど
の保護材料によって覆われている。陰イオンによる前処
理の後、長い鎖状になった陰イオンの非湿潤材料のよう
な抗湿潤剤を流体ノズルに適用し、インク滴の質を高め
る。米国特許第4623906号では、窒化シリコンま
たは窒化アルミニウムを含んだガラスまたはシリコンの
インクジェットノズルのための3層コーティングを開示
している。米国特許第4343013号では、インクジ
ェットプリンタのノズル板は、ガラスで出来ていて、イ
ンク成分の水性的特性に対して非湿潤的性質を有する材
料によって覆われている。テトラフルオロエチレンやあ
る種のシリコンをベースにした材料は、既に述べた非湿
潤的特性を持っているので、この目的に有用である。米
国特許第4368476号では、フッ化けい素の非湿潤
性材料による水をはじく性質をもった層が、ジェットノ
ズルを囲む表面に設けられている。米国特許第4643
948号では、インクを噴出するノズル板は、部分的に
フッ素化したアルキルシラン及び過フッ素化したアルカ
ンの夫々を含む非湿潤性皮膜によって覆われている。米
国特許第4728393号では、静電偏向型のインクジ
ェットプリンタのノズル板が、鏡面仕上げされていて、
テフロン樹脂の薄膜によって完全に覆われている。しか
しながら、この場合、テフロンコーティングは、静電制
御のために用いられており、インク滴の形成のためには
用いられていない。インク滴の形成は、空気の援助及び
メサ的な形状のメカニズムによって容易になる。
Various devices or methods are known for printing images on recording materials with inks based on aqueous materials. A significant problem when printing images with ink jets using water-based inks is that the ink ejection surface becomes wet. Ink deposits on the ink ejection surface surrounding the nozzle that ejects the ink droplets cause the ink droplets exiting the device to be uneven in size and reduce image quality. Therefore, methods have been provided for treating the ejection surface of an inkjet device with a non-wetting material to prevent ink deposits from spreading across the ejection surface from the ink drop ejection nozzles of the inkjet device. In US Pat. No. 4,533,569, the inner surface of a glass nozzle is cleaned with hydrofluoric acid and covered with a protective material such as ethylene glycol, glycerin, etc. After anionic pretreatment, an anti-wetting agent, such as a long chain of anionic non-wetting material, is applied to the fluid nozzle to enhance the quality of the ink droplets. US Pat. No. 4,623,906 discloses a three-layer coating for glass or silicon inkjet nozzles containing silicon nitride or aluminum nitride. In US Pat. No. 4,343,013, the nozzle plate of an inkjet printer is made of glass and covered with a material that has non-wetting properties to the aqueous properties of the ink components. Tetrafluoroethylene and certain silicone-based materials are useful for this purpose because they have the non-wetting properties mentioned above. In US Pat. No. 4,368,476, a water-repellent layer of non-wetting material of silicon fluoride is provided on the surface surrounding the jet nozzle. US Patent No. 4643
No. 948, the nozzle plate from which the ink is ejected is coated with a non-wetting coating containing each of a partially fluorinated alkylsilane and a perfluorinated alkane. In U.S. Pat. No. 4,728,393, the nozzle plate of an electrostatic deflection type inkjet printer has a mirror finish,
Completely covered with a thin film of Teflon resin. However, in this case the Teflon coating is used for static control and not for ink drop formation. Ink droplet formation is facilitated by air assistance and mesa-like geometry mechanisms.

この理由のために、インクジェットは、テフロンコーテ
ィングをしなくても機能する。フルオロカーボン・ポリ
メリック層の湿潤性に関連したその他の記事には、「テ
トラフルオロエチレンのプラズマポリマ蒸着による高度
に非湿潤性を有する表面」と題するB、  D、ワショ
ウによるIBMのテクニカル・デスクロージャ・プリテ
ン第26巻第4番の2074頁にある論文、及び「過フ
ッ素化カーボンのポリマ層の湿潤性:荒さの効果」と題
するA、J、G、アランらによるジャーナル・オブ・ポ
リマ・サイエンスの第39巻の第1頁にある論文が含ま
れる。
For this reason, inkjet works without a Teflon coating. Other articles related to the wettability of fluorocarbon polymeric layers include the IBM Technical Disclosure publication by B. D. Washou entitled "Highly Non-Wettable Surfaces by Plasma Polymer Deposition of Tetrafluoroethylene" 26, No. 4, page 2074, and an article in the Journal of Polymer Science by A. J. G. Alan et al. entitled "Wettability of polymeric layers of perfluorinated carbon: Effect of roughness." Includes the article on page 1 of volume 39.

別のインクジェット印刷技術では、インクジェット装置
の水性材料をベースとしたインクの代わりに、水性でな
い、相変化をするインク(PhaseChange  
Ink:例えば加熱によって固体から液体へと相が変化
するインク。以下相変化インクという)が用いられてき
ている。相変化インクは、室温では個体であるが、記録
媒体上に噴射して所定の図柄を措くことができるように
、インクシエンドの動作温度では液体となる。噴射して
図柄を形成したインクは、記録媒体上で個体となる。水
性インクの場合、上述の表面の湿潤に起因して、噴射す
るインク滴の不均一の問題があったように、相変化イン
クの場合でも、同様な問題が発生する。この問題は、概
念的にも、実施のレベルでも、インクジェットノズルの
構造を特に改良することによって解決できる。いくつか
の例としては、メサ、インクのかたまり、管の絞り、及
び似ではいない液体の固まりがある。しかしながら、こ
れらの構成では、それを作るのに必要な費用は、所望の
水率よりも高いものとなりうる。特に、噴出口が列を成
している場合にそうである。
Another inkjet printing technology uses non-aqueous, phase-change inks to replace inks based on aqueous materials in inkjet devices.
Ink: Ink whose phase changes from solid to liquid when heated, for example. (hereinafter referred to as phase change ink) have been used. The phase change ink is solid at room temperature, but becomes a liquid at the operating temperature of the ink side so that it can be jetted onto a recording medium to form a predetermined pattern. The ink that is ejected to form a pattern becomes solid on the recording medium. Just as water-based inks have the problem of non-uniform ejected ink droplets due to surface wetting as described above, similar problems occur with phase change inks. This problem can be solved, both conceptually and at a practical level, by specifically improving the structure of the inkjet nozzle. Some examples are mesas, ink blobs, tube constrictions, and dissimilar liquid masses. However, in these configurations, the cost required to make them can be higher than the desired water rate. This is especially the case when the jet ports are arranged in a row.

従って、相変化インク成分を含むインク成分で、再現性
があり、均一なインク滴を生成し、ゆえにインクジェッ
トノズルの設計に多額の費用をかけなくとも、記録媒体
に所望の特性で画像を印刷することが可能なインクジェ
ットヘッドが望まれている。
Therefore, ink components, including phase change ink components, produce reproducible, uniform ink droplets and thus print images with desired properties on recording media without the need for significant expense in inkjet nozzle design. There is a need for an inkjet head that can do this.

そこで本発明の目的は、ノズル近傍でのインクの湿潤性
を低下させ、均一な形状のインク滴を高い頻度で発生さ
せることのできるインクジェットヘッド及びその製造方
法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an inkjet head and a method for manufacturing the same, which can reduce the wettability of ink near a nozzle and generate uniformly shaped ink droplets with high frequency.

本発明の他の目的は、インク滴のアドレス性能を高め、
画質及び画像の位置決め精度を向上させることにある。
Other objects of the present invention are to enhance the addressing performance of ink droplets,
The objective is to improve image quality and image positioning accuracy.

本発明の更に他の目的は、プリンタに搭載するインクジ
ェットヘッドの台数を減らし、あるいは印刷速度を向上
させることのできるインクジェットヘッド、及びその製
造方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide an inkjet head that can reduce the number of inkjet heads installed in a printer or improve printing speed, and a method for manufacturing the same.

(課題を解決するための手段〕 本発明は、相変化インク成分を用いて、上述のインク滴
生成の所望の特性を発揮することにより、インクジェッ
トプリント ものである。本発明の方法と装置を採用することによっ
て、相変化インク用のインクジエソ1−ノズルの設計を
、多額の費用をかけて再構成することなく、印刷媒体上
に重要な画像印刷特性を実現できる。−層詳しくいうと
、本発明の方法と、本発明のインクジェットプリントヘ
ッドを用いることによって、相変化インクによって作ら
れる印刷画像は、インク滴が良好に形作られ、付着する
位置が正確になるため、品質を落とすことなく、さらに
は、(1れて鮮明な画像が提供できる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides inkjet printing by utilizing phase change ink components to achieve the desired characteristics of ink droplet generation described above.The method and apparatus of the present invention are employed. Inkjet printers for phase change inks can achieve important image printing properties on print media without costly reconfiguration of the nozzle design. By using the method and the inkjet printhead of the present invention, printed images produced by phase change inks can be printed without any loss in quality, as the ink droplets are well-shaped and deposited in precise locations. , (1) and clear images can be provided.

水性材料がベースとなっているインクの噴射装置では、
インクジェットヘッドの放出面の湿潤性を低下させるこ
とによって、インク滴の性質が向上しうる。これは、こ
れらの表面を、もともと水性インクよりもかなり低い表
面エネルギを呈する材料にてコーティングすることによ
って達成される。コーティング材料の表面工ふルギが低
いと、インクの接触角が、インクを放出するノズル近傍
表面での湿潤性を抑制するのに必要な最小角を充分上回
るでいどの比較的高い値となる。ゆえに、水性材料をベ
ースとするインクの場合、高品質のインク滴を作るため
の条件は容易に達成できる。
In ink ejection devices based on water-based materials,
By reducing the wettability of the ejection surface of an inkjet head, ink drop properties can be improved. This is achieved by coating these surfaces with a material that inherently exhibits a much lower surface energy than the water-based ink. The low surface roughness of the coating material results in a relatively high ink contact angle well above the minimum angle required to inhibit wetting on the surface near the nozzle ejecting the ink. Therefore, for inks based on aqueous materials, the conditions for producing high quality ink droplets are easily achieved.

出願人は、多種のコーティング材料と水性インクとの間
にあった大きな表面エネルギの差、すなわち少なくとも
約2 0 d y n e s / c mの差は、こ
れらのコーティング材料と相変化インクとの間にはもと
もとなかったと認識している。従って、水性インクの場
合では、放出面の湿潤性をかなり抑制することのできた
コーティング材料であっても、相変化インクの場合に同
様な働きはしないであろう。
Applicants believe that the large surface energy differences that existed between various coating materials and water-based inks, i.e., differences of at least about 20 dynes/cm, are due to the large surface energy differences between these coating materials and phase change inks. I am aware that it did not exist originally. Therefore, a coating material that can significantly suppress the wettability of the ejection surface in the case of aqueous inks will not work as well in the case of phase change inks.

本出願によって、上述の画像は、ある種のノズル板を有
するインクジェットヘッドを用いることによって、相変
化インク成分でも形成できることがわかった。このノズ
ル板は、少なくとも1つの放出ノズルを形作り、この放
出ノズルは、特別に工夫される必要はない。このことは
、放出ノズルを囲む領域内でのインクの接触角を予め決
めておいた水率にまで高め、これによって相変化インク
成分による先の囲んでいる表面領域の湿潤を防止するこ
とによって達成される。このインクの接触角は、インク
ジェットヘッドの放出面に、特定のコーティング材料の
ll’Jを設けることによって増加する。本発明が教え
るところに従って、放出面をコーティングすると、各液
化した相変化インク成分のインク滴は、実質的に均一な
大きさと形状となり、予め決められた図柄に従って噴出
することが可能で、ゆえに、記録媒体上に実質的に質の
低下がなく、位置が正確に決められた印刷画像を形成で
きる。
It has been discovered by this application that the above-described images can also be formed with phase change ink components by using an inkjet head with some type of nozzle plate. This nozzle plate forms at least one discharge nozzle, which does not need to be specially devised. This is accomplished by increasing the contact angle of the ink within the area surrounding the ejection nozzle to a predetermined water percentage, thereby preventing wetting of the previously surrounding surface area by the phase change ink components. be done. The contact angle of this ink is increased by providing ll'J of certain coating materials on the ejection surface of the inkjet head. When the ejection surface is coated in accordance with the teachings of the present invention, the ink droplets of each liquefied phase change ink component are substantially uniform in size and shape and are capable of being ejected according to a predetermined pattern, thus A precisely positioned printed image can be formed on the recording medium with virtually no loss of quality.

このように、上記の各放出ノズルを囲むプリントジェッ
トヘッドの表面領域に、コーティング材料の層を設ける
という上記の方法の提供によって、インクジェットプリ
ントヘッドの改良がおこなわれる。このコーティングさ
れた(ノズルを)囲んでいる表面領域では、相変化イン
クとの接触角は、増加して少なくとも約70°C動作温
度において、少なくとも約50°となる。このコーティ
ング材料は、コーティングされている囲んでいる領域に
おいて処理されており、ノズルを囲む領域にてインクと
の高い接触角を維持する。このように、動作温度におい
て、囲んでいる領域をインク成分に長時間さらすと、接
触角は、この処理をしていないコーティング材料が囲ん
でいる領域上での接触角よりも、少な゛くとも約20%
は太き(なる。このことにより、囲んでいる表面領域の
インク成分による湿潤が、実質的に防止される。この方
法によって、このインクジェットプリントヘッドは、相
変化インクを用いて、上述の個々のインク滴を複数噴射
することができ、印刷媒体上に品質低下のない位置が正
確に決められた印刷画像を形成できる。
An improvement in inkjet printheads is thus provided by providing a layer of coating material on the surface area of the printjet head surrounding each of the ejection nozzles. With this coated surface area surrounding the nozzle, the contact angle with the phase change ink increases to at least about 50° at an operating temperature of at least about 70°C. This coating material is treated in the surrounding area being coated to maintain a high contact angle with the ink in the area surrounding the nozzle. Thus, at operating temperatures, upon prolonged exposure of the surrounding area to the ink components, the contact angle will be at least as large as the contact angle on the surrounding area of the untreated coating material. Approximately 20%
is thick (which substantially prevents wetting of the surrounding surface area by the ink components. By this method, the inkjet printhead uses a phase change ink to print the above-mentioned individual A plurality of ink droplets can be ejected, and a printed image can be formed on a print medium with precisely determined positions without deterioration of quality.

本発明の既に述べた、あるいはその他の目的、特徴及び
利点は、図面を参照しての好適実施例の詳細な説明によ
りいっそう明らかになろう。
The above-mentioned and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of the preferred embodiments taken in conjunction with the drawings.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には、印刷媒体上に相変化インク成分にて印刷を
行うための本発明のインクジェットヘッドの断面図が示
されている。インクジェットヘッド(10)は、単一コ
ンパートメントのインク室(14)が中に設けられた本
体部分(12)を含んでいる。インク室(14)は、イ
ンク室の壁となっている板(16)によって閉じられて
いる。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an inkjet head of the present invention for printing with phase change ink components on print media. The inkjet head (10) includes a body portion (12) within which is a single compartment ink chamber (14). The ink chamber (14) is closed by a plate (16) forming a wall of the ink chamber.

ノズル板(16)の外側部分は、放出面(18)となっ
ている。ノズル板(I6)によっ形成されるインク滴を
放出するノズル(20)の外側は、ノズル(20)を囲
む領域を形成し、ノズルはインク室(14)からインク
ジェットヘッド(10)の外側まで通っている。ノズル
板(16)に単一のノズル(20)を設けることが可能
であっても、複数のノズル及び関連のインク室を適宜設
けてもよい。インク室(14)は、部分(22)及び部
分(24)からなり、必ずしもそうする必要があるわけ
ではないが、おおむね断面が円形となっている。部分(
24)は、壁(16)及び外側のノズル(20)と隣接
しており、本体部分(12)の内壁(26)によって仕
切られている。部分(22)は、部分(24)よりも直
径が大きく、内壁(28)によって仕切られている。部
分(22)及び(24)は、図示のごとく軸(30)の
周りに対称であるが、これは必ずしも必要でない。
The outer part of the nozzle plate (16) is the discharge surface (18). The outside of the nozzle (20) ejecting ink drops formed by the nozzle plate (I6) forms an area surrounding the nozzle (20), which extends from the ink chamber (14) to the outside of the inkjet head (10). Passing through. The nozzle plate (16) may be provided with a single nozzle (20), or multiple nozzles and associated ink chambers may be provided as appropriate. The ink chamber (14) consists of a section (22) and a section (24), and is generally circular in cross section, although it is not necessary to do so. part(
24) is adjacent to the wall (16) and the outer nozzle (20) and is bounded by the inner wall (26) of the body portion (12). Section (22) has a larger diameter than section (24) and is bounded by an inner wall (28). Although parts (22) and (24) are symmetrical about axis (30) as shown, this is not necessary.

溶けた状態の相変化インクは、インクを受ける入口(3
2)から導入され、インク通路(34)を通って流れ、
インクジェットヘッド(10)内のインク室(14)に
満たされる。外側のノズル(20)と反対側のインク室
の端部は、ステンレス鋼のような柔軟性のある膜(38
)によって閉じられている。圧電セラミック円盤(36
)は、その両面が金属で被覆され、膜(38)に被着し
ていて、圧力パルス発生素子としての一形態をなしてい
る。しかしながら、圧電セラミックを用いたその他の形
態を用いてもよい。圧電円盤にかける電気パルスに応じ
て、インク室(14)に圧力パルスが発生する。これに
よって、ノズル(20)からインク滴がでる。インク滴
は、印刷媒体に向かって進み、ここで所望の印刷画像を
つくる。
The phase change ink in the melted state enters the ink receiving inlet (3).
2) and flows through the ink passageway (34);
The ink chamber (14) within the inkjet head (10) is filled. The end of the ink chamber opposite the outer nozzle (20) is covered with a flexible membrane (38) such as stainless steel.
) is closed by. Piezoelectric ceramic disk (36
) is coated with metal on both sides and adhered to the membrane (38), and serves as a pressure pulse generating element. However, other configurations using piezoelectric ceramics may also be used. A pressure pulse is generated in the ink chamber (14) in response to an electrical pulse applied to the piezoelectric disc. This causes an ink droplet to come out of the nozzle (20). The ink droplets travel toward the print medium where they create the desired printed image.

ノズル板(16)の゛放出面(18)は、コーティング
材料(50)の層を有し、これが、インクジェットヘッ
ドのノズル(20)を囲む領域に、この中と同様に選択
的に施され、ノズル(20)から放出される相変化イン
ク成分のインク滴によって、とりかこんでいる領域の表
面を湿潤することを実質的に防止する。
The emitting surface (18) of the nozzle plate (16) has a layer of coating material (50) which is selectively applied in the area surrounding the nozzle (20) of the inkjet head as well; Ink droplets of the phase change ink component ejected from the nozzle (20) are substantially prevented from wetting the surface of the surrounding area.

表面のコーティング層(50)を設けることによって、
表面の湿潤は、実質的に減少し、コーティング層上にお
けるインクの接触角は、実質的に増加する。典型的には
、接触角は、ASTM(American  5oci
ety  ofTesting  Material:
アメリカ材料試験協会)の規格D72445に記述され
ている方法によって測定される。更に、接触角は、典型
的には少なくとも動作温度が約70°Cの、好ましくは
少なくとも100°Cの、最も好ましくは少なくとも1
50°Cの相変化インクの動作温度において、相変化イ
ンクに対して、周囲領域が延びて露出した部分上で、実
質的に維持される。このように、コーティング層(50
)との関連において、本発明を採用することにより発生
するインク成分の接触角は、少なくとも50°に維持さ
れ、好ましくは少なくとも55°に、更に好ましくは6
0゜に維持される。コーティング材料は、この材料を、
少なくとも24時間の期間150°Cの温度で相変化イ
ンクの中に浸しくすなわちエイジングをし)だあとで、
相変化インクの接触角を測定することによって、このコ
ーティング材料を評価する。所与の相変化インクとコー
ティング材料との間の角度は、ラムーハート社(Ram
e−Ha r tInc)によって製作されたベアリン
グモデルNo、100−00−115のゴニオメータに
よって測定する。
By providing a surface coating layer (50),
Surface wetting is substantially reduced and the contact angle of the ink on the coating layer is substantially increased. Typically, the contact angle is determined by ASTM (American 5oC).
ety ofTesting Material:
It is measured by the method described in the American Society for Testing and Materials standard D72445. Further, the contact angle typically varies at least at operating temperatures of about 70°C, preferably at least 100°C, and most preferably at least 1
At the operating temperature of the phase change ink of 50° C., the peripheral region is substantially maintained over the extended exposed portion for the phase change ink. In this way, the coating layer (50
), the contact angle of the ink components generated by employing the present invention is maintained at least 50°, preferably at least 55°, more preferably at least 6
It is maintained at 0°. The coating material is this material,
after immersion or aging in a phase change ink at a temperature of 150° C. for a period of at least 24 hours;
The coating material is evaluated by measuring the contact angle of the phase change ink. The angle between a given phase change ink and coating material is
Measurements are made with a goniometer bearing model No. 100-00-115 manufactured by e-Hart Inc.

接触角を最大にするために、コーティング材料の表面エ
ネルギと相変化インク成分の表面張力のエネルギとの差
を最小にしなければならない。いっそう詳しくいうと、
コーティング材料の表面エネルギは、相変化インク成分
の表面エネルギと比較して、少なくとも約4 d y 
n e s / c m、−層好ましくは6 d y 
n e s / c mだけ低いことが望ましい。コー
ティング材料の表面エネルギと、相変化インクの表面張
力のエネルギとは、すでに述べたようなゴニオメータに
よって測定することが好ましい。
To maximize the contact angle, the difference between the surface energy of the coating material and the surface tension energy of the phase change ink components must be minimized. To be more specific,
The surface energy of the coating material is at least about 4 d y compared to the surface energy of the phase change ink components.
nes/cm, -layer preferably 6 dy
It is desirable to be lower by nes/cm. Preferably, the surface energy of the coating material and the surface tension energy of the phase change ink are measured by a goniometer as described above.

コーティング材料(50)として一般に採用されている
材料は、ポリメリック材料であり、好適には、既に述べ
たような必要とされるインク接触角及び表面エネルギレ
ヘルを有するフルオロカーボン・ポリマである。選択さ
れたフルオロカーボン・ポリマは、デュポン社のテフロ
ンの商標によるポリマであり、特にテフロンPTFE 
(ボ’J −rドラフルオロエチレン)、及びテフロン
PFA(ポリパーフルオロアルコキシブタジェン)、ま
たはテフロンPTFEかテフロンPFAのいづれかの分
散(dispersion)であるフルオロカーボン分
散である。好適な分散は、リチャードソン・インダスト
リ社の型式75−A及び型式75−Rの「ダイナプレー
ト」という商品の中に上述のテフロンPTFEが分散し
たもののような無電解(elect、roless)ニ
ッケルの中に分散したコロイド性のフルオロカーボンポ
リマである。
The materials commonly employed as coating materials (50) are polymeric materials, preferably fluorocarbon polymers having the required ink contact angles and surface energy levels as previously described. The fluorocarbon polymer selected is a DuPont Teflon trademarked polymer, specifically Teflon PTFE.
(Bo'J-r dorafluoroethylene), and Teflon PFA (polyperfluoroalkoxybutadiene), or a fluorocarbon dispersion that is a dispersion of either Teflon PTFE or Teflon PFA. A preferred dispersion is an electroless nickel dispersion, such as the Teflon PTFE dispersion described above in Richardson Industries Model 75-A and Model 75-R "Dynaplate" products. A colloidal fluorocarbon polymer dispersed within.

インクジェットヘット(10)にコーティング材料(5
0)を適用するためには、様々な方法がある。これらの
方法には、フルオロカーボンポリマの熱蒸着、ディンプ
、後続する熱硬化処理とともに行う水性フルオロカーボ
ン分散のスフライまたはスピンコーティング(spin
  coating)、プリカーソル(precurs
or)単量体のプラズマ重合による基板上へのフルオロ
ポリマの堆積、及び無電解ニッケル中のコロイド性フル
オロカーボンを含む堆積でも良い。好ましい方法は、フ
ルオロカーボン樹脂の熱蒸着及び無電解ニッケル中Gこ
コロイド性のフルオロカーボンを堆積させる方法である
Coating material (5) on the inkjet head (10)
There are various ways to apply 0). These methods include thermal evaporation of the fluorocarbon polymer, dipping, sprying or spin coating of aqueous fluorocarbon dispersions with subsequent thermal curing treatment.
coating), precursors
or) Deposition of the fluoropolymer onto the substrate by plasma polymerization of monomers and deposition involving colloidal fluorocarbons in electroless nickel. A preferred method is thermal evaporation of the fluorocarbon resin and deposition of the G colloidal fluorocarbon in electroless nickel.

インクの中で長時間露出させ、コーティング層(50)
の表面エネルギをいっそう良好に低く保つには、ポリメ
リック材料を、堆積に続いて加熱によって焼き鈍しする
。この制御された加熱は、しばしば熱サイクルの形態を
とり、ここでコーティング層(50)は、個々の複数の
焼き鈍し温度において、個々の複数の熱処理過程を経て
、この過程を完了する。各熱処理過程における好ましい
焼き鈍し温度は、約150°Cがら500 ’Cであり
、より好適には200 ’Cから400 ’Cである。
Long exposure in ink, coating layer (50)
To better keep the surface energy low, the polymeric material is annealed by heating following deposition. This controlled heating often takes the form of a thermal cycle in which the coating layer (50) undergoes separate heat treatment steps at separate annealing temperatures to complete the process. The preferred annealing temperature in each heat treatment step is about 150°C to 500'C, more preferably 200'C to 400'C.

たいていの相変化インク成分は、本発明の要旨の一環と
して採用可能であるが、好適な相変化インク成分として
は、すでに述べた上昇した運転温度において効果を奏す
るものがよい。例としては、相変化インク成分としては
、相変化インクキャリア成分、好適には、粘着性付与剤
、可塑剤及び着色剤とともに脂肪性アミドを含む樹脂材
料が含まれる。好適な脂肪性アミド樹脂材料は、テトラ
アミド混合物とステアリル・ステアラミドとの組合わせ
である。
Although most phase change ink components can be employed as part of the subject matter of the present invention, suitable phase change ink components are those that are effective at the elevated operating temperatures previously discussed. By way of example, phase change ink components include phase change ink carrier components, preferably resinous materials containing fatty amides along with tackifiers, plasticizers and colorants. A preferred fatty amide resin material is a combination of a tetraamide mixture and stearyl stearamide.

〈ヘッドの構成について〉 ここでは、コーティング材料の層によって覆われたノズ
ル板を含む、本発明の相変化インクジェットプリンタヘ
ッドを示している。これはまた相変化インク成分によっ
て、実質的に品質低下のない位置の正確な印刷画像をつ
くりだすための、本発明の方法を提供する。主題のコー
ティングされた装置は、コーティングされていないノズ
ル板を有する同様なプリンタヘッドと比較される。
Head Construction Here, a phase change inkjet printer head of the present invention is shown that includes a nozzle plate covered by a layer of coating material. This also provides the method of the present invention for producing positionally accurate printed images with substantially no loss of quality with phase change ink components. The subject coated device is compared to a similar printer head with an uncoated nozzle plate.

このように、実験は、第1図に示すようなジェットプリ
ンタヘッドで、くコーティング層の形成方法〉でも述べ
られるように、テフロンPFA(ポリパーフルオロアル
コキシブタジェン)のコーティング層(50)のある場
合とない場合とで、相変化インクのインク滴を作ること
が行われた。
In this way, the experiment was carried out using a jet printer head as shown in Fig. 1, and as described in "Method of Forming a Coating Layer", a coating layer (50) of Teflon PFA (polyperfluoroalkoxybutadiene) was used. Droplets of phase change ink were created with and without phase change ink.

この噴射ヘッドは、共に構造が同じであり、モノリシッ
ク・ユニットに一体に取り付けられた化学的な腐食を施
したステンレススチールの層構造となっている。
The jet heads are identical in construction, consisting of layers of chemically etched stainless steel that are integrally attached to a monolithic unit.

噴射は、インク滴の形成過程の点、及び噴射の失敗が起
こるときの単位秒あたりの最大噴射インク滴数によって
特徴付けられる。この特性は、インクの開口から、この
開口から約1mm下流の軸上の位置にかけて撮像装置、
電気的遅延回路、及びストロボライトを用いて観察され
る。この撮像装置は、インク滴の軌跡に対して垂直に設
けられた顕微鏡から成っている。この顕微鏡は、ビデオ
カメラに接続され、このビデオカメラは、モニタに接続
されている。装置の倍率は、約250倍であった。スト
ロボライトは、インク滴を照らす。
Jetting is characterized by the point in the ink drop formation process and the maximum number of ink drops ejected per second when jetting failure occurs. This characteristic extends from the ink aperture to the axial position approximately 1 mm downstream from the ink aperture to the imaging device.
Observed using an electrical delay circuit and a strobe light. The imaging device consists of a microscope mounted perpendicular to the trajectory of the ink drop. The microscope is connected to a video camera, and the video camera is connected to a monitor. The magnification of the device was approximately 250x. A strobe light illuminates the ink droplets.

この装置は、噴射へといたる駆動信号によってトリガが
かけられる遅延回路によって制御される。
The device is controlled by a delay circuit that is triggered by the drive signal leading to injection.

この遅延回路によって、−時的なインク滴形成過程の測
定が可能になった。
This delay circuit made it possible to measure the ink drop formation process over time.

脂肪性アミドのインク成分は、以下の成分のものが用い
られた。ユニオンキャンプ(UnionCamp)社製
のテトラアミド 39.2%、ステリル・ステアラミド
49.0%、ハークルス社(Herculs  Inc
、)製の粘着性付与剤フォーラル(Foral)105
を9.8%、及びモンサントカンパニ(Monsant
The fatty amide ink components used were as follows. Union Camp Tetraamide 39.2%, Steryl Stearamide 49.0%, Herculs Inc.
, ) tackifier Foral 105 manufactured by
9.8%, and Monsanto Company (Monsant
.

Company)社製の可塑剤サニティサイザ278−
を2%である。各噴射時の動作温度は、160°Cにな
るようにした。ユニオンキャンプ社のテトラアミドは、
1モルのデイマー酸、2モルのエチレンダイアミン、2
モルのステアリツク酸の化合によって作られる。表面が
コーティングされ、焼き鈍しされているため、接触角は
、インクと表面が150°Cに熱せられているときは、
すくなくとも60°Cである。表面がコーティングされ
ていないときは、接触角は、150°Cのとき、せいぜ
い20@である。
Plasticizer Sanity Sizer 278-
is 2%. The operating temperature during each injection was 160°C. Union Camp's Tetraamide is
1 mole of dimer acid, 2 moles of ethylene diamine, 2
It is made by the combination of moles of stearic acid. Because the surface is coated and annealed, the contact angle is when the ink and surface are heated to 150°C.
The temperature is at least 60°C. When the surface is uncoated, the contact angle is at most 20 @ at 150°C.

各ジェットの電圧は、各ジェットが1秒間に1000個
の割合でインク滴を生成するとき、各インク滴が350
マイクロ秒の間にノズルの下流lrnmのところに到達
するように設定する。プリンタ装置においてジェットノ
ズルから印刷媒体までどれくらい遠いかをよく表すので
、1mmという距離が選定された。噴射頻度が上昇する
につれて、インク滴が1mm進むのに必要な時間、イン
ク滴の大きさ、形状のそれぞれの変化を記録する。
The voltage of each jet is such that when each jet produces ink drops at a rate of 1000 drops per second, each ink drop produces 350 drops per second.
It is set so that it reaches lrnm downstream of the nozzle within microseconds. A distance of 1 mm was chosen because it is a good representation of how far the print medium is from the jet nozzle in a printer device. As the firing frequency increases, the time required for an ink droplet to travel 1 mm, and respective changes in ink droplet size and shape are recorded.

第3図は、2つの噴射装置の性能を比較したものである
。このグラフは、ノズルにコーティングがなされていな
い噴射装置は、そのようなコーティングがなされている
ノズルを有する噴射装置のようには、単位秒あたりたく
さんのインク滴を発生することができないことを示して
いる。毎秒2000個のインク滴を発生しようとすると
きは、コーティングがなされていない噴射装置の場合は
、ノズルの周りのメニスカス湿潤のために駆動できなく
なる。コーティングがなされている噴射装置では、毎秒
10000個以上のインク滴を噴射する場合でも駆動可
能である。いづれの場合でも、噴射装置が駆動できなく
なるところまで、夫々の生成頻度にて単一のインク滴が
形成される。
FIG. 3 compares the performance of the two injection devices. This graph shows that an ejector without a coating on the nozzle cannot produce as many ink drops per second as an ejector with a nozzle with such a coating. There is. When attempting to generate 2000 ink drops per second, an uncoated ejector will fail due to meniscus wetting around the nozzle. An ejecting device coated with the coating can be operated even when ejecting 10,000 or more ink droplets per second. In either case, a single ink drop is formed at each production frequency until the ejector is no longer driven.

噴射装置が駆動できる最大のインク滴生成頻度は、プリ
ントエンジンのアーキテキチュアに直接影響する。プリ
ンタが印刷画像をつくるのに必要な時間は、各噴射装置
からでる単位秒当たりの最大生成インク滴数と同様、印
刷のために利用可能な噴射装置の数と直接関係してくる
。このデータから言えることは、コピー時間が所定のも
のだとすると、コーティングがなされていない噴射装置
のプリンタでは、コーティングがなされている噴射装置
のプリンタの5倍の数の噴射装置が必要となる。さもな
ければ、前者のプリンタの場合、後者のプリンタの約5
倍の印刷時間がかかることになる。
The maximum drop production frequency that an ejector can drive directly affects the architecture of the print engine. The time required by a printer to produce a printed image is directly related to the number of ejectors available for printing, as well as the maximum number of ink drops produced per second from each ejector. This data indicates that, for a given copy time, a printer with an uncoated jet will require five times as many jets as a printer with a coated jet. Otherwise, for the former printer, the latter printer's approx.
It will take twice as long to print.

反復速度の関数としての、インク滴が1mm進むのに必
要な時間の、絶対最大値と絶対最小値との差(これは、
範囲を規定する)も、やはりプリントエンジンのアーキ
テクチュアに影響を与える。
The difference between the absolute maximum and absolute minimum of the time required for an ink drop to travel 1 mm as a function of repetition rate (this is
(defining the range) also affects the print engine architecture.

なぜなら、反復速度の関数としてのこの範囲は、ある種
のインク滴の位置決め誤差の直接的な限界があるからで
ある。この誤差は、噴射装置が印刷に適用可能となる最
大のアドレス可能性(これは、インチあたり配置される
ドツトの数として定義され、媒体上にて、物理的ドツト
配置よりも理論的なビットマンプ配置と関係している。
This range as a function of repetition rate is directly limited by certain ink drop positioning errors. This error is determined by the maximum addressability (which is defined as the number of dots placed per inch) that the jetting device is capable of printing, which is based on the theoretical bitmamp placement rather than the physical dot placement on the media. It is related to

)を制限する。印刷方向における最大アドレス可能性は
、インク滴の媒体までの時間の変化との関係から以下の
ように表せる。
). The maximum addressability in the print direction can be expressed in relation to the change in time of the ink droplet to the medium as follows:

nD=1/(VΔt) ここで、nは、インク滴の位置の許容範囲を決める正の
数、Dは、単位インチあたりのドツトの数、■は、イン
ク滴を噴射しているときの媒体と噴射装置との相対速度
、そしてΔLは、噴射装置が印刷をしているときのその
反復速度における印刷媒体に到達するまでの時間の範囲
である。nの典型的な値は、ドツト配置の1/3が許容
できる配置エラーの最大贋であるとすると、3となる。
nD=1/(VΔt) where n is a positive number that determines the tolerance for the position of the ink droplets, D is the number of dots per unit inch, and ■ is the medium on which the ink droplets are being ejected. and the relative velocity of the ejector, and ΔL is the range of time it takes for the ejector to reach the print medium at its repetition rate when it is printing. A typical value for n is 3, assuming that 1/3 of the dot placements is the maximum tolerable placement error.

もし、たとえばエラーがこの値よりも大きいと、1イン
チの中に同数のドツトが配置されえても、これらのドツ
トによって伝達される情報は、媒体の上では意味をなさ
ないであろう。従って、意味をもちうる最大のアドレス
可能性は低い。この方程式から、nと■とが所与である
場合、Δtが増加するに従って、アドレス可能性は減少
する。もし、アドレス可能性が一定であるなら、Δtの
増加を補償するために相対速度を低下させることもでき
る。
If, for example, the error is greater than this value, the information conveyed by these dots will be meaningless on the medium, even though the same number of dots can be placed in one inch. Therefore, the maximum addressability that can be meaningful is low. From this equation, for given n and ■, as Δt increases, addressability decreases. If the addressability is constant, the relative speed can also be decreased to compensate for the increase in Δt.

■が小さめであると、印刷の水準を一定に保つために多
くの噴射装置を増やすのでないのなら、印刷時間が長く
なる。
If (2) is small, the printing time will be longer unless more ejectors are added to keep the printing level constant.

第3図を見てわかるように、インク滴が1mm進むのに
必要な時間は、コーティングが施されていない噴射装置
の場合、噴射装置の駆動ができなくなるまでの間急激に
上昇する。このコーティングがされていない噴射装置の
場合のΔLの範囲は、約120マイクロ秒であった。コ
ーティングされている噴射装置の場合、Δtの範囲は、
わずか25マイクロ秒であった。従って、コーティング
が存在していると、Δtが約115に改善される。
As can be seen from FIG. 3, the time required for an ink droplet to travel 1 mm increases rapidly for an uncoated ejector until the ejector becomes inoperable. The range of ΔL for this uncoated injector was about 120 microseconds. For coated injectors, the range of Δt is
It took only 25 microseconds. Therefore, the presence of the coating improves Δt to about 115.

この議論から、このΔLにおける115という差異は、
n及びVが所与であるとき、コーティングされている噴
射装置のアドレス可能性は、されていない噴射装置の5
倍であるということを意味することがわかる。さもなけ
れば、コーティングされている噴射装置の印刷時間は、
コーティングされていない噴射装置の印刷時間の115
であるともいえる。同様に、コーティングされていない
噴射装置の場合と同様の印刷時間及びアドレス可能性を
達成するには、コーティングされている噴射装置の台数
は、115でよいともいえる。
From this discussion, this difference of 115 in ΔL is
Given n and V, the addressability of the coated injector is 5
You can see that it means twice as much. Otherwise, the printing time of the injector being coated is
115 of print time for uncoated injector
It can also be said that Similarly, the number of coated injectors could be 115 to achieve similar print times and addressability as with uncoated injectors.

〈コーティング層の形成方法〉 この例では、本発明のコーティング材′丹を応用する好
適な方法を示している。我々の装置と似通っている、コ
ーティング層を施すだめのいくつかの電子ビーム蒸発装
置が、市場で販売されている。
<Method of Forming Coating Layer> This example shows a preferred method of applying the coating material of the present invention. There are several electron beam evaporation devices on the market for applying coating layers that are similar to our device.

そのような装置のひとつとして、CHAインダストリの
電子ビーム蒸発装置、モデル#5E600がある。第2
図は、電子ビーム蒸発装置の斜視図であるが、第2図に
示すように、コーティング材料は、切り取り試片(70
)に施される。この試片は、インクジェットヘッドを作
るときに用いられる型のステンレススティールによって
作られている。電子ビーム蒸発装置(6o)は、釣鐘形
の蓋(62)を具え、ベース仮(64)!こよって支持
され、これらにより密封された真空蒸着室(66)を形
成している。このポリメリックコーティング材料の源は
、金属保持カップ(72)内にあるテフロンPFAの棒
(68)であるポリパーフルオロアルコキシブタジェン
である。蒸着室(66)は、これと連通しているポンプ
(図示せず)によって排気される。試料保持台(74)
は、釣鐘形のM(62)の頂部に向かって付けられてい
る。切り取り試片(70)は、棒(68)のすぐ上の試
料保持台(74)上に設置される。電子ビーム源(76
)は、保持カップ(72)のすぐ真下に位置している。
One such device is the CHA Industries Electron Beam Evaporator, Model #5E600. Second
The figure is a perspective view of the electron beam evaporation device, and as shown in FIG.
). The specimen is made from stainless steel, the type used to make inkjet heads. The electron beam evaporator (6o) is equipped with a bell-shaped lid (62) and a temporary base (64)! Supported by these, a sealed vacuum deposition chamber (66) is formed. The source of this polymeric coating material is polyperfluoroalkoxybutadiene, which is a Teflon PFA rod (68) within a metal retaining cup (72). The deposition chamber (66) is evacuated by a pump (not shown) in communication therewith. Sample holding stand (74)
is attached toward the top of the bell-shaped M (62). The coupon (70) is placed on the sample holder (74) directly above the rod (68). Electron beam source (76
) is located directly below the retaining cup (72).

真空蒸着室(66)は、約5X10−’)ルの初期圧力
まで排気し、蒸発のときは、約5X10−’トルの圧力
となる。電子ビームの力は、駆動中約300ワツトに維
持される。この切り取り試片は、釣鐘形の蓋の中の、切
り取り試片の上に位置する赤外線ランプ(78)によっ
て、約120°Cに加熱される。電子ビーム源が保持台
の下にあっても、ビームはある角度で発生し、磁界によ
って偏向を受け、保持台のなかに向かい、焦点合わせさ
れる。
The vacuum deposition chamber (66) is evacuated to an initial pressure of about 5.times.10-' Torr and, upon evaporation, a pressure of about 5.times.10-' Torr. The power of the electron beam is maintained at approximately 300 watts during operation. The coupon is heated to approximately 120° C. by an infrared lamp (78) located above the coupon in the bell-shaped lid. Even though the electron beam source is below the holder, the beam is generated at an angle, deflected by the magnetic field, and focused into the holder.

ポリメリック棒(68)は、電子ビーム源(76)によ
って300°Cから600°Cの間に加熱される。
The polymeric rod (68) is heated to between 300°C and 600°C by an electron beam source (76).

この電子ビームは、ポリテトラフルオロエチレン材料を
蒸発させ、これの蒸気が、切り取り試片をコーティング
するようにこれの上で濃縮される。
The electron beam vaporizes the polytetrafluoroethylene material and its vapor is concentrated onto it to coat the coupon.

約400nmから600 nmの厚さのコーティング層
がこの方法によってできる。
Coating layers with a thickness of about 400 nm to 600 nm are produced by this method.

コーティングされた試料は、窒素の雰囲気下で、ヘルド
式の炉の中で、全処理工程で約1.75時間の焼き鈍し
を、順次行う。このベルト式の炉は、実質的に寸法が同
一の5つの温度領域に区分されている。このなかでベル
トは、一定の速度で移動し、試料は、各温度領域の中を
順次同じ時間だけくぐりぬける。各領域の温度は、隣合
う領域と同一でもよく、異なってもよい。この例では、
処理サイクルは、200°C→400°C→400°C
→400°C→200°Cの温度順となっている。
The coated samples are sequentially annealed in a Held type furnace under a nitrogen atmosphere for a total processing time of approximately 1.75 hours. This belt furnace is divided into five temperature zones of substantially identical dimensions. The belt moves at a constant speed, and the sample passes through each temperature range for the same amount of time. The temperature of each region may be the same as or different from that of adjacent regions. In this example,
Processing cycle: 200°C → 400°C → 400°C
The temperature order is →400°C →200°C.

相変化インクジェットのノズルを取り囲むインク放出面
上の表面をコーティングすることの効果は、インクジェ
ットヘッドの製作に用いられる型のステンレススチール
によって作られた切り取り試片の、コーティングされた
ものとコーティングされていないものとの、湿潤性を比
較することによって、知ることができる。ひとつはPF
Aによるコーティングがなされ、もうひとつは、コーテ
ィングがされていない2つの試料の湿潤性は、以下のよ
うになった。
The effect of coating the surface on the ink ejection surface surrounding the nozzle of a phase change inkjet is demonstrated in coated and uncoated coupons made from stainless steel of the type used in the fabrication of inkjet heads. This can be determined by comparing the wettability with other materials. One is PF
The wettability of two samples, one coated with A and the other uncoated, was as follows:

a、150°Cで測定された、焼き鈍しされたコーティ
ング表面上の相変化インクの接触角は、エイジングする
前で、約68″と測定された。
a, The contact angle of the phase change ink on the annealed coating surface, measured at 150°C, was measured to be approximately 68″ before aging.

150°Cの相変化インクの表面張力は、約24.5d
 y n e s / c mであった。エイジングさ
れていないコーティングされた表面のエネルギは、16
 d y n e s / c mと測定された。コー
ティングされていない試料の相変化インクの接触角は、
同様な条件で測定した場合、わずか約20’であった。
The surface tension of phase change ink at 150°C is approximately 24.5d.
It was ynes/cm. The energy of the unaged coated surface is 16
It was measured as dynes/cm. The contact angle of the phase change ink on the uncoated sample is:
When measured under similar conditions, it was only about 20'.

b、試料を72時間にわたってt s o ’cのイン
クの中に浸すことによって、試料をエイジングしたあと
は、コーティングされ、焼き鈍しされた表面の接触角は
、150℃の温度のとき、約60’と測定された。15
0°Cのときの相変化インクの表面張力は、やはり約2
4.5dynes/cmと測定された。また、エイジン
グを行ったコーティング表面のエネルギは約20dyn
es / c mと測定された。エイジングをした後で
のコーティングしていない試料の接触角を同様な条件で
測定すると、約15°であった。
b. After aging the sample by immersing it in the ink at t s o 'c for 72 hours, the contact angle of the coated and annealed surface is approximately 60' at a temperature of 150 °C. was measured. 15
The surface tension of phase change ink at 0°C is also approximately 2
It was measured to be 4.5 dynes/cm. In addition, the energy of the aged coating surface is approximately 20 dyn.
It was measured as es/cm. The contact angle of an uncoated sample after aging was measured under similar conditions and was approximately 15°.

C,<コーティング層の形成方法〉で説明したように、
テフロンPFAによってコーティングされた試料は、1
50°Cで72時間インクの中に浸すことによってエイ
ジングを行った。これらのコーティングされた試料は、
エイジングに先立って焼き鈍しされていない。これらの
試料上での相変化インクの接触角は、エイジングの前で
は、約72@であり、エイジングの後では、40″′か
ら43″と測定された。
C. As explained in <Coating layer formation method>,
The sample coated by Teflon PFA was 1
Aging was performed by immersion in the ink for 72 hours at 50°C. These coated samples were
Not annealed prior to aging. The contact angle of the phase change ink on these samples was approximately 72@ before aging and was measured from 40'' to 43'' after aging.

従って、処理され(焼き鈍しされ)、エイジングされた
フルオロカーボン・ポリマは、動作温度において相変化
インク中に長時間さらしても、高い接触角を維持し、処
理を行っていないものと比較して、品質が低下すること
なく、既に述べた形式の印刷画像をいっそう正確に位置
決めできることが確かめられた。
Therefore, treated (annealed) and aged fluorocarbon polymers maintain high contact angles during extended exposure to phase change inks at operating temperatures and exhibit superior quality compared to their untreated counterparts. It has been found that printed images of the type already described can be positioned even more precisely, without any loss in quality.

〈その他〉 〈コーティング層の形成方法〉では、フルオロカーボン
ポリメリックの分散によるコーティング層、この場合、
ニッケル中のポリマの分散による混合物を採用して繰り
返された。
<Others><Coating layer formation method> is a coating layer formed by dispersing fluorocarbon polymer, in this case,
It was repeated employing a mixture with a dispersion of polymer in nickel.

この実験では、市販の無電解ニッケル混合物は、リチャ
ードソン・インダストリズ・ダイナプレートの定式化の
なかで利用されている。これらの定式化の殆どが燐酸塩
ニッケルベースであるにもかかわらず、ホウ素ニッケル
混合物がその中に用いられている。リチャードソン・イ
ンダストリズの752Aを150m1/1iter含ん
だもの、リチャードソン・インダストリズの752Aを
50m1/1iter含んだもの、及び800m1の蒸
留水でもって、デュポン社の30サブミクロPTFEエ
マルジヨンと混合したものを、コーティング材料として
用いる。
In this experiment, a commercially available electroless nickel mixture is utilized in the Richardson Industries Dynaplate formulation. Although most of these formulations are nickel phosphate based, boron nickel mixtures are used therein. 150 m/1 iter of Richardson Industries' 752A, 50 m1/1 iter of Richardson Industries' 752A, and mixed with DuPont's 30 submicro PTFE emulsion with 800 m1 of distilled water. , used as a coating material.

ステンレススチールの切り取り試片を、上述のコーティ
ング用混合物の中に85°C−90°Cの温度にて10
分から30分間浸し、0.0001インチから0.00
04インチの厚さのコーティング層を形成する。試料は
、その後、窒素雰囲気中で300°Cの温度で1時間焼
き鈍しされる。
Stainless steel coupons were placed in the coating mixture described above at a temperature of 85°C-90°C for 10 minutes.
Soak for 30 minutes to 0.0001 inch to 0.00 inch
Form a coating layer 0.04 inches thick. The samples are then annealed at a temperature of 300° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.

試料の上でのインクの接触角は、エイジングの前では6
0°でエイジングの後では58°であった。このエイジ
ングは、(コーティング層の形成方法〉の場合と同様の
方法で行われた。
The contact angle of the ink on the sample is 6 before aging.
After aging at 0° it was 58°. This aging was performed in the same manner as in (method for forming coating layer).

ゆえに、その他の処理と共にコーティングされたインク
シエンドヘッド、エイジングされまたはエイジングされ
ていないフルオロカーボンポリマ、及び特に上述のフル
オロカーボンポリメリック分散らによって、必要とされ
る接触角をうみだすことができる。さらにこれゆえ、相
変化インクにおいても、すでに述べた形式で、品質低下
のない、画像が正確に位置決めされた印刷)5二できる
ことが確かめられた。
Thus, the required contact angles can be produced by coated ink-end heads, aged or unaged fluorocarbon polymers, and especially the fluorocarbon polymer dispersions mentioned above, along with other treatments. Furthermore, it has therefore been confirmed that even with phase change inks, it is possible to print in the manner described above, with no loss of quality and with precisely positioned images.

(発明の効果) 本発明では、ノズルを取り囲むように重合体材料による
コーティング層を設け、あるいは設けたヨー−、−47
グ層を熱処理し、よたはエイ升グし叛たので、ノズル近
傍でのインクの湿潤性を低下させることができる。この
ため均一な形状のインク滴を高い頻度で発生させること
ができ、インク滴のアドレス可能性が高まる。従って、
印刷の画質を低下させることなく、また画像の位置決め
も正確になる。更に、プリンタに搭載するインクジェッ
トヘッドの台数を減らすこともできるし、印刷速度を向
上させることもできる。
(Effects of the Invention) In the present invention, a coating layer made of a polymer material is provided to surround the nozzle, or a coating layer made of a polymer material is provided to surround the nozzle.
Since the ink layer is heat-treated and/or agitated, the wettability of the ink near the nozzle can be reduced. Therefore, uniformly shaped ink droplets can be generated with high frequency, and the addressability of the ink droplets is increased. Therefore,
Image positioning also becomes more accurate without degrading the image quality of printing. Furthermore, the number of inkjet heads installed in the printer can be reduced and the printing speed can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明のインクジェットヘッドの断面図、第
2図は、第1図のヘッドの材料にコーティング層を被着
させるための装置の斜視図、第3図は、コーティング層
を設けたインクジェットへどヘッドとコーティング層を
設けていないインクシエンドヘッドとのインク噴射の様
態を比較するためのグラフである。 これらの図において、(10)がインクシエンドヘッド
、(20)がノズル、(50)がコーティング層である
FIG. 1 is a sectional view of an inkjet head of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of an apparatus for applying a coating layer to the material of the head shown in FIG. It is a graph for comparing the ink ejection mode between an inkjet head and an inkjet head not provided with a coating layer. In these figures, (10) is an ink side head, (20) is a nozzle, and (50) is a coating layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ノズルを取り囲むようにコーティング層を設けたイ
ンクジェットヘッドにおいて、上記コーティング層を重
合体材料によって形成したことを特徴とするインクジェ
ットヘッド。 2、ノズルを取り囲むようにコーティング層を設け、 該コーティング層に熱処理又はエイジング処理を施すこ
とを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
Claims: 1. An inkjet head provided with a coating layer surrounding a nozzle, characterized in that the coating layer is made of a polymer material. 2. A method for manufacturing an inkjet head, comprising: providing a coating layer to surround a nozzle; and subjecting the coating layer to heat treatment or aging treatment.
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