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JP2018126953A - Device for discharging liquid - Google Patents

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JP2018126953A
JP2018126953A JP2017022447A JP2017022447A JP2018126953A JP 2018126953 A JP2018126953 A JP 2018126953A JP 2017022447 A JP2017022447 A JP 2017022447A JP 2017022447 A JP2017022447 A JP 2017022447A JP 2018126953 A JP2018126953 A JP 2018126953A
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崇詞 玉井
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誠之 福岡
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智広 玉井
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Yumi Sakaguchi
裕美 坂口
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俊 斎藤
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Abstract

【課題】液体を吐出する装置において、ノズル板に撥液膜を設けたとしても、例えば、浸透剤、及び界面活性剤などを有する表面張力の低い液体を安定して吐出できない。
【解決手段】液体を吐出する装置は、液体を吐出するノズルと、液体吐出面側、及びノズルの内壁面側に撥液膜を有するノズル板と、を備え、前記撥液膜は、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂を含有し、前記液体の15msにおける動的表面張力Aと静的表面張力Bの関係が1.5≦A/B≦2であり、前記液体の15msにおける動的表面張力Aが25mN/m以上35mN/m以下である。
【選択図】図2
In an apparatus for ejecting liquid, even if a liquid repellent film is provided on a nozzle plate, for example, a liquid having a low surface tension, such as a penetrant and a surfactant, cannot be stably ejected.
An apparatus for discharging liquid includes a nozzle for discharging liquid, and a nozzle plate having a liquid repellent film on a liquid discharge surface side and an inner wall surface side of the nozzle, and the liquid repellent film includes a fluorine-containing film. A fluororesin containing a structural unit having a heterocyclic structure is contained, and the relationship between the dynamic surface tension A and the static surface tension B at 15 ms of the liquid is 1.5 ≦ A / B ≦ 2, and the liquid is 15 ms. The dynamic surface tension A in is 25 mN / m or more and 35 mN / m or less.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、液体を吐出する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for discharging a liquid.

液体を吐出する装置においてノズルから吐出される液体の一つとしてインクがあり、その吐出方法としてインクジェット記録方式がある。インクジェット記録方式は、他の記録方式に比べてプロセスが簡単であり、かつフルカラー化が容易であり、簡略な構成の装置であっても高解像度の画像が得られるという利点がある。このため、インクジェット記録方式は、パーソナルからオフィス用途、商業印刷、或いは工業印刷の分野へと広がりつつある。しかし、インクジェット記録方式において、水性顔料インクを用いて商業印刷、又は出版印刷用コート紙に記録すると、インクの吸収が定着に間に合わずビーディング(濃度ムラ)が発生することがある。ビーディングの防止対策として、インク中に疎水性溶剤等の浸透剤や界面活性剤を添加してインクの表面張力を低下させ、着弾後のインク中の水を記録媒体中に浸透させることにより乾燥を速める方法が試みられている。   In the apparatus for ejecting liquid, ink is one of the liquids ejected from the nozzles, and an ink jet recording method is used as the ejection method. The ink jet recording method has an advantage that the process is simpler than other recording methods and full color can be easily obtained, and a high-resolution image can be obtained even with an apparatus having a simple configuration. For this reason, the ink jet recording system is spreading from personal use to office use, commercial printing, or industrial printing. However, in the ink jet recording system, when water-based pigment ink is used to record on commercial or publication printed coated paper, the ink absorption may not be in time for fixing and beading (density unevenness) may occur. As measures to prevent beading, a penetrating agent such as a hydrophobic solvent or a surfactant is added to the ink to reduce the surface tension of the ink, and the ink in the ink after landing is dried by penetrating into the recording medium. Attempts have been made to speed up the process.

ノズルに関しては、ノズル板の液体吐出面側に撥液膜を設けることが知られている。撥液膜としては、例えば、テトラフルオロエチレンとパーフルオロジメチルジオキソールの共重合体樹脂(テフロン(登録商標)AF、デュポン社製)を使用すること(例えば、特許文献1参照)が開示されている。   As for the nozzle, it is known to provide a liquid repellent film on the liquid ejection surface side of the nozzle plate. As the liquid repellent film, for example, use of a copolymer resin of tetrafluoroethylene and perfluorodimethyldioxole (Teflon (registered trademark) AF, manufactured by DuPont) is disclosed (for example, see Patent Document 1). ing.

しかしながら、液体を吐出する装置において、ノズル板に撥液膜を設けたとしても、例えば、浸透剤、及び界面活性剤などを有する表面張力の低い液体を安定して吐出できないという課題が生じる。   However, even if a liquid repellent film is provided on the nozzle plate in an apparatus for ejecting liquid, there arises a problem that a liquid having a low surface tension, such as a penetrant and a surfactant, cannot be ejected stably.

課題を解決するための手段としての本発明の液体を吐出する装置は、液体を吐出するノズルと、液体吐出面側、及び前記ノズルの内壁面側に撥液膜を有するノズル板と、を備え、前記撥液膜は、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂を含有し、前記液体の15msにおける動的表面張力Aと静的表面張力Bの関係が1.5≦A/B≦2であり、前記液体の15msにおける動的表面張力Aが25mN/m以上35mN/m以下である。   An apparatus for discharging a liquid according to the present invention as means for solving the problem includes a nozzle for discharging a liquid, and a nozzle plate having a liquid repellent film on a liquid discharge surface side and an inner wall surface side of the nozzle. The liquid repellent film contains a fluororesin containing a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure, and the relationship between the dynamic surface tension A and the static surface tension B of the liquid at 15 ms is 1.5 ≦ A / B. ≦ 2 and the dynamic surface tension A at 15 ms of the liquid is 25 mN / m or more and 35 mN / m or less.

本発明によると、液体を吐出する装置において、表面張力の低い液体を安定して吐出できるようになるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that a liquid having a low surface tension can be stably ejected in a liquid ejecting apparatus.

図1は、液体を吐出する装置におけるノズル板の一例を示す平面説明図である。FIG. 1 is an explanatory plan view showing an example of a nozzle plate in an apparatus for ejecting liquid. 図2は、液体を吐出する装置におけるノズル板の1つのノズル部分の一例を示す拡大断面説明図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional explanatory view showing an example of one nozzle portion of a nozzle plate in the apparatus for ejecting liquid. 図3は、撥液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。FIG. 3 is an explanatory plan view of a nozzle hole portion for explaining the film thickness of the liquid repellent film. 図4は、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。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of a method for manufacturing a nozzle plate. 図5は、真空蒸着の説明に供する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining vacuum deposition. 図6Aは、ベーク前の状態の説明に供する撥液膜のSEM写真である。FIG. 6A is an SEM photograph of the liquid repellent film for explaining the state before baking. 図6Bは、ベーク前の状態の説明に供する撥液膜のSEM写真である。FIG. 6B is an SEM photograph of the liquid repellent film for explaining the state before baking. 図7Aは、ベーク後の状態の説明に供する撥液膜のSEM写真である。FIG. 7A is an SEM photograph of the liquid repellent film for explaining the state after baking. 図7Bは、ベーク後の状態の説明に供する撥液膜のSEM写真である。FIG. 7B is an SEM photograph of the liquid repellent film for explaining the state after baking. 図8は、本発明の液体を吐出する装置における液体吐出ヘッドの一例を示す外観斜視説明図である。FIG. 8 is an external perspective explanatory view showing an example of a liquid discharge head in the apparatus for discharging a liquid of the present invention. 図9は、図8のA−A線に沿うノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)の断面説明図である。FIG. 9 is a cross-sectional explanatory diagram in a direction (liquid chamber longitudinal direction) orthogonal to the nozzle arrangement direction along the line AA in FIG. 8. 図10は、図8のB−B線に沿うノズル配列方向(液室短手方向)の断面説明図である。FIG. 10 is a cross-sectional explanatory diagram in the nozzle arrangement direction (liquid chamber short direction) along the line BB in FIG. 8. 図11は、本発明の液体を吐出する装置の一例を示す要部平面説明図である。FIG. 11 is an explanatory plan view of an essential part showing an example of an apparatus for discharging a liquid according to the present invention. 図12は、本発明の液体を吐出する装置の他の一例を示す要部側面説明図である。FIG. 12 is an explanatory side view of a main part showing another example of the apparatus for ejecting liquid according to the present invention. 図13は、本発明の液体を吐出する装置における液体吐出ユニットの一例を示す要部平面説明図である。FIG. 13 is an explanatory plan view showing a main part of an example of a liquid discharge unit in the apparatus for discharging a liquid according to the present invention. 図14は、本発明の液体を吐出する装置における液体吐出ユニットの他の一例を示す正面説明図である。FIG. 14 is an explanatory front view showing another example of the liquid discharge unit in the apparatus for discharging a liquid according to the present invention.

以下、本発明を実施するための形態について説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.

(液体を吐出する装置及び液体を吐出する方法)
本実施形態の液体を吐出する装置は、液体を吐出するノズルと、液体吐出面側、及びノズルの内壁面側の少なくとも一部に撥液膜を有するノズル板と、を備え、撥液膜は、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂を含有し、液体の15msにおける動的表面張力Aと静的表面張力Bの関係が1.5≦A/B≦2であり、液体の15msにおける動的表面張力Aが25mN/m以上35mN/m以下である。
(Device for discharging liquid and method for discharging liquid)
The apparatus for ejecting liquid according to the present embodiment includes a nozzle that ejects liquid, and a nozzle plate that has a liquid repellent film on at least a part of the liquid ejection surface side and the inner wall surface side of the nozzle. And a fluorine resin containing a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure, and the relationship between the dynamic surface tension A and the static surface tension B at 15 ms of the liquid is 1.5 ≦ A / B ≦ 2, The dynamic surface tension A at 15 ms is 25 mN / m or more and 35 mN / m or less.

本実施形態の液体を吐出する装置、及び本実施形態の液体を吐出する方法は、従来の表面張力の低い液体ではノズル孔中でのメニスカスを形成する力が弱く、ノズル孔の汚れ等によりメニスカスが破壊されやすいため、ノズルで液体を吐出させる場合には噴射曲がりが生じてしまうという知見に基づくものである。   The apparatus for ejecting the liquid according to the present embodiment and the method for ejecting the liquid according to the present embodiment have a weak force for forming a meniscus in the nozzle hole with a conventional liquid having a low surface tension. This is based on the knowledge that when the liquid is ejected by the nozzle, jet bending occurs.

<ノズル板>
ノズル板は、ノズル基材と、ノズル基材上の撥液膜とを有し、ノズル基材と、撥液膜との間にシランカップリング剤層を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の層を有する。
<Nozzle plate>
The nozzle plate preferably has a nozzle base material and a liquid repellent film on the nozzle base material, and preferably has a silane coupling agent layer between the nozzle base material and the liquid repellent film. Has other layers.

−ノズル基材−
ノズル基材には、ノズル孔が設けられており、ノズル孔の数、形状、大きさ、材質、構造などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。以下、ノズル基材において、対向する2面を連通するノズル孔が設けられる場合について説明する。これらの対向する2面のうち、使用時にそのノズル孔から液体が吐出される側の一方の面を液体吐出面と言い、液体吐出面とは反対側の他方の面を液室接合面と言う。
-Nozzle substrate-
The nozzle substrate is provided with nozzle holes, and the number, shape, size, material, structure, etc. of the nozzle holes are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Hereinafter, the case where the nozzle base material is provided with two nozzle faces that communicate with each other will be described. Of these two opposing surfaces, one surface on the side where liquid is discharged from the nozzle hole during use is referred to as a liquid discharge surface, and the other surface opposite to the liquid discharge surface is referred to as a liquid chamber bonding surface. .

ノズル基材の平面形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、長方形、正方形、菱形、円形、楕円形などが挙げられる。また、ノズル基材の断面形状としては、例えば、平板状、プレート状などが挙げられる。ノズル基材の大きさとしては、特に制限はなく、ノズル板の大きさに応じて適宜選択することができる。   There is no restriction | limiting in particular as a planar shape of a nozzle base material, According to the objective, it can select suitably, For example, a rectangle, a square, a rhombus, a circle, an ellipse etc. are mentioned. Moreover, as a cross-sectional shape of a nozzle base material, flat shape, plate shape, etc. are mentioned, for example. There is no restriction | limiting in particular as a magnitude | size of a nozzle base material, According to the magnitude | size of a nozzle plate, it can select suitably.

ノズル基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレス鋼、Al、Bi、Cr、InSn、ITO、Nb、Nb、NiCr、Si、SiO、Sn、Ta、Ti、W、ZAO(ZnO+Al)、Znなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、防錆性の点から、ステンレス鋼が好ましい。 The material of the nozzle substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, stainless steel, Al, Bi, Cr, InSn, ITO, Nb, Nb 2 O 5 , NiCr, Si, SiO 2, Sn, Ta 2 O 5, Ti, W, ZAO (ZnO + Al 2 O 3), Zn and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, stainless steel is preferable from the viewpoint of rust prevention.

ステンレス鋼としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   There is no restriction | limiting in particular as stainless steel, According to the objective, it can select suitably, For example, austenitic stainless steel, ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, precipitation hardening stainless steel, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

ノズル基材の少なくとも液体吐出側の面は、撥液膜とノズル基材との密着性を向上させる点から、酸素プラズマ処理を行って水酸基を導入してもよい。   At least the surface of the nozzle substrate on the liquid discharge side may be subjected to oxygen plasma treatment to introduce hydroxyl groups from the viewpoint of improving the adhesion between the liquid repellent film and the nozzle substrate.

−ノズル孔−
ノズル孔としては、その数、配列、間隔、開口形状、開口の大きさ、開口の断面形状などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ノズル孔の配列としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、複数のノズル孔が、ノズル基材の長さ方向に沿って等間隔に並んで配列されている態様などが挙げられる。ノズル孔の配列は、吐出する液体の種類に応じて適宜選定することができるが、1列乃至複数列が好ましく、1列乃至4列がより好ましい。1列当たりのノズル孔の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、10個以上10,000個以下が好ましく、50個以上500個以下がより好ましい。隣接するノズル孔の中心間の最短距離である間隔(ピッチ)Pとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、21μm以上169μm以下が好ましい。ノズル孔の開口形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円形、楕円形、四角形などが挙げられる。これらの中でも、インクの液滴を吐出する点から、円形が好ましい。
-Nozzle hole-
The number, arrangement, interval, opening shape, opening size, opening cross-sectional shape, and the like of the nozzle holes are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. There is no restriction | limiting in particular as an arrangement | sequence of a nozzle hole, According to the objective, it can select suitably, For example, the several nozzle hole is arranged in a line at equal intervals along the length direction of a nozzle base material. An aspect etc. are mentioned. The arrangement of the nozzle holes can be appropriately selected according to the type of liquid to be ejected, but is preferably 1 to 4 rows, more preferably 1 to 4 rows. There is no restriction | limiting in particular as the number of nozzle holes per row, Although it selects suitably according to the objective, 10 or more and 10,000 or less are preferable, and 50 or more and 500 or less are more preferable. The interval (pitch) P that is the shortest distance between the centers of adjacent nozzle holes is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, it is preferably 21 μm or more and 169 μm or less. There is no restriction | limiting in particular as an opening shape of a nozzle hole, According to the objective, it can select suitably, For example, circular, an ellipse, a square etc. are mentioned. Among these, a circular shape is preferable from the viewpoint of discharging ink droplets.

−撥液膜−
撥液膜は、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂を含有する膜である。撥液膜が、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むことにより、表面自由エネルギーが非常に小さくなり、本実施形態で用いる表面張力の低いインクであっても濡れ難い状態を維持できるので好ましい。
-Liquid repellent film-
The liquid repellent film is a film containing a fluororesin including a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure. The liquid repellent film is preferable because it includes a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure, so that the surface free energy becomes very small, and even an ink having a low surface tension used in the present embodiment can be kept in a wet state. .

ノズルの内壁面にも撥液膜を有していることが、低表面張力の液体におけるメニスカスの保持の点から好ましい。ノズルの内壁面にも撥液膜を有していることは、例えば、TOF−SIMS(ALVAC−PHI社製,PHI nanoTOF IITM)でノズル板の液体吐出面、及びその反対側の液室接合面から観察することにより確認することができる。また、ノズル板の液体吐出面と反対側にテープを貼り付けずに撥液膜の蒸着を行うと、撥液膜がノズル板の液室接合面のノズル孔近傍に蒸着していることが観察されることから、ノズル内壁面にも撥液膜を有していることが推察できる。 It is preferable that the inner wall surface of the nozzle also has a liquid repellent film from the viewpoint of holding a meniscus in a low surface tension liquid. The liquid repellent film on the inner wall surface of the nozzle means that, for example, the liquid discharge surface of the nozzle plate in TOF-SIMS (manufactured by ALVAC-PHI, PHI nanoTOF II ) and the liquid chamber joint on the opposite side This can be confirmed by observing from the surface. In addition, when a liquid repellent film is deposited without attaching a tape to the side opposite to the liquid ejection surface of the nozzle plate, it is observed that the liquid repellent film is deposited near the nozzle holes on the liquid chamber joint surface of the nozzle plate. Therefore, it can be inferred that the inner wall surface of the nozzle also has a liquid repellent film.

液体吐出面側の撥液膜は、ノズル孔のエッジ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斜面領域を有することが好ましい。なお、斜面領域の斜面は、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。なお、液体吐出面側の撥液膜において斜面領域以外の領域は膜厚がほぼ一定で平坦である。斜面領域を有すると、撥液膜のノズル孔側のエッジが、周囲の撥液膜よりも奥の位置にくるので、ワイパー部材が撥液膜のエッジに干渉しにくくなることで、ワイパー部材が撥液膜のエッジに引っ掛かることを低減、及び防止し、撥液膜のエッジの劣化を低減させる点から好ましい。斜面領域を有していることは、例えば、イオンポリッシュによりノズル断面を出し、SEM(Scanning Electron Microscope)観察することにより確認することができる。   The liquid repellent film on the liquid ejection surface side preferably has a slope region that is inclined in a direction in which the film thickness becomes thinner toward the edge side of the nozzle hole at the outer peripheral portion of the edge of the nozzle hole. In addition, the slope of the slope region may be slanted in a straight line with a cross-sectional shape, or may be slanted in a curved shape. In the liquid-repellent film on the liquid ejection surface side, the area other than the slope area has a substantially constant film thickness and is flat. When the slope region is provided, the edge of the liquid repellent film on the nozzle hole side is located at a deeper position than the surrounding liquid repellent film, and therefore the wiper member is less likely to interfere with the edge of the liquid repellent film. It is preferable from the viewpoint of reducing and preventing catching on the edge of the liquid repellent film and reducing deterioration of the edge of the liquid repellent film. Having a slope region can be confirmed, for example, by taking out a nozzle cross-section by ion polishing and observing with a scanning electron microscope (SEM).

−−含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位−−
含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を有する重合体としては、ヘテロ環状構造を有する含フッ素重合体のうち特に非晶質な重合体を用いることが好ましい。非晶質な重合体は、膜強度、基材への密着性、膜の均一性等が優れているため本実施形態の効果をより一層発揮することができる。
-Structural unit having fluorine-containing heterocyclic structure-
As the polymer having a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure, it is preferable to use an amorphous polymer among the fluorine-containing polymers having a heterocyclic structure. Since the amorphous polymer is excellent in film strength, adhesion to a substrate, film uniformity, etc., the effect of this embodiment can be further exhibited.

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、米国特許第3,418,302号明細書、米国特許第3,978,030号明細書、特開昭63−238111号公報、特開昭63−238115号公報、特開平1−131214号公報、特開平1−131215号公報等に記載されている構造単位などが好適に用いられる。   Examples of the structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure include, for example, U.S. Pat. No. 3,418,302, U.S. Pat. No. 3,978,030, JP-A 63-238111, JP-A 63-238111. Structural units described in JP-A-63-238115, JP-A-1-131214, JP-A-1-131215 and the like are preferably used.

含フッ素ヘテロ環状構造としては、静的表面張力が低いインクに対する滑落性のよい膜が得られ、ノズル表面のクリーニング性が向上する点から、エーテル結合を有することが好ましい。含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位としては、以下のようなヘテロ環状構造を有する構造単位が例示されるが、これらに限定されるものではない。   The fluorine-containing heterocyclic structure preferably has an ether bond from the viewpoint of obtaining a film with good sliding property against ink having a low static surface tension and improving the cleaning property of the nozzle surface. Examples of the structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure include the following structural units having a heterocyclic structure, but are not limited thereto.

ただし、一般式(i)及び(ii)中、Rf、Rf、及びRfは、それぞれフッ素含有アルキル基を示す。 However, in the general formula (i) and (ii), Rf 1, Rf 2, and Rf 3 each represents a fluorine-containing alkyl group.

更に、基材との密着性の向上、ガラス転移温度(Tg)、及び溶剤への溶解性をコントロールするためには主鎖中に、下記一般式(iii)で表される構造単位を導入してもよく、これらの構造単位は、以下の構造式(vii)から構造式(ix)で表される構造単位からなるモノマーと共重合することにより導入することができる。   Furthermore, in order to control the adhesion with the base material, the glass transition temperature (Tg), and the solubility in a solvent, a structural unit represented by the following general formula (iii) is introduced into the main chain. These structural units may be introduced by copolymerizing with monomers composed of structural units represented by the following structural formulas (vii) to (ix).

[一般式(iii)]
ただし、一般式(iii)中、R、R、及びRは、それぞれ水素原子、フッ素原子、塩素原子、又はRfを示す。ただし、Rfはフッ素含有アルキル基である。Xは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、Rf、又はRfを示す。ただし、Rfは酸、エステル、アルコール、アミン、アミド等の官能基を末端に有する含フッ素有機置換基であり、Rfは含フッ素アルキル基、又は含フッ素エーテル基である。
[General Formula (iii)]
However, in the general formula (iii), R 4, R 5, and R 6 are each a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or an Rf 4. However, Rf 4 is a fluorine-containing alkyl group. X represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, Rf 5 , or Rf 6 . However, Rf 5 is acid, ester, a fluorine-containing organic substituent having alcohol, amine, a functional group of amides to the end, Rf 6 is a fluorine-containing alkyl group, or a fluorine-containing ether group.

[構造式(vii)] [Structural Formula (vii)]

[構造式(viii)] [Structural Formula (viii)]

[構造式(ix)] [Structural Formula (ix)]

以上示したような特定の化学構造を持ち、撥液膜に適しているものとしては、例えば、商品名:サイトップCTX−105(旭硝子株式会社製)、商品名:サイトップCTX−805(旭硝子株式会社製)、商品名:テフロン(登録商標)AF1600、商品名:AF2400(デュポン社製)などが挙げられる。   Examples of those having the specific chemical structure as described above and suitable for a liquid-repellent film include, for example, trade name: Cytop CTX-105 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), trade name: Cytop CTX-805 (Asahi Glass). Product name: Teflon (registered trademark) AF1600, product name: AF2400 (manufactured by DuPont), and the like.

含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位からなる重合体による撥液膜形成方法としては、例えば、フッ素系溶媒を用いたスピンコート、ロールコート、ディッピング等の塗布、印刷、又は真空蒸着等の方法などが挙げられる。   Examples of the method for forming a liquid repellent film using a polymer composed of a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure include, for example, spin coating, roll coating, dipping and the like using a fluorine-based solvent, printing, and vacuum deposition. Is mentioned.

フッ素系溶媒としては、主鎖に含フッ素ヘテロ環状構造を有する重合体を溶解することができるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パーフルオロベンゼン、“商品名:アフルード”(商品名:旭硝子株式会社製のフッ素系溶剤)、“フロリナートFC−75”(商品名:3M社製のパーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)を含んだ液体)等の含フッ素溶剤が好適である。これらは、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。これらの中でも、混合溶媒の場合、炭化水素系、塩化炭化水素、フッ塩化炭化水素、アルコール、又はその他の有機溶剤も併用できる。溶液濃度は0.01質量%以上50質量%以下が好ましく、0.01質量%以上20質量%以下がより好ましい。   The fluorine-based solvent is not particularly limited as long as it can dissolve a polymer having a fluorine-containing heterocyclic structure in the main chain, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, perfluorobenzene, “Product name: Afludo” (trade name: Fluorine solvent manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), “Fluorinert FC-75” (trade name: liquid containing perfluoro (2-butyltetrahydrofuran) manufactured by 3M), etc. Fluorine solvents are preferred. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, in the case of a mixed solvent, hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, fluorinated hydrocarbons, alcohols, or other organic solvents can be used in combination. The solution concentration is preferably 0.01% by mass or more and 50% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 20% by mass or less.

含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位からなる重合体の熱処理条件(温度)は、溶媒の沸点及び重合体のガラス転移温度及び基材の耐熱温度によって決定される。即ち、溶媒の沸点及び重合体のガラス転移温度より高く、基材の耐熱温度より低い温度を選べばよい。含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位からなる重合体のガラス転移温度は、その構造によって異なる。例えば、構造式(iv)から構造式(vi)の構造のものは、50℃以上110℃以下のものが多いため、熱処理条件は、温度は120℃以上170℃以下、時間は30分間〜2時間が好ましい。なお、本実施形態において範囲を示すために用いられる波ダッシュ「〜」の記号は、特に指定した場合を除き、その前後に記された値を含むものとする。   The heat treatment condition (temperature) of the polymer composed of the structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure is determined by the boiling point of the solvent, the glass transition temperature of the polymer, and the heat resistance temperature of the substrate. That is, a temperature higher than the boiling point of the solvent and the glass transition temperature of the polymer and lower than the heat resistance temperature of the substrate may be selected. The glass transition temperature of a polymer composed of a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure varies depending on the structure. For example, many structural structures of structural formula (iv) to structural formula (vi) have a temperature of 50 ° C. or higher and 110 ° C. or lower. Therefore, the heat treatment conditions are as follows. Time is preferred. In addition, unless otherwise specified, the symbol of the wave dash "-" used in order to show a range in this embodiment shall include the value described before and after that.

含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂は、下記構造式(x)で表される構造単位を含むことが好ましい。   The fluororesin including a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure preferably includes a structural unit represented by the following structural formula (x).

主鎖中に一般式(ii)の構造単位と、構造式(x)で表される構造単位を有するフッ素樹脂は“テフロン(登録商標)AF”という商標名でデュポン社より販売されている。   A fluororesin having a structural unit of the general formula (ii) and a structural unit represented by the structural formula (x) in the main chain is sold by DuPont under the trade name “Teflon (registered trademark) AF”.

テフロン(登録商標)AFは、その共重合比を変えることによりガラス転移温度(Tg)が変る。即ち、PDD[パーフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)]成分の比率が高くなるにつれて、ガラス転移温度(Tg)は上昇する。ガラス転移温度としては、その成分比により80℃以上330℃以下ぐらいまで存在し、市販されているのは160℃(商品名:テフロン(登録商標)AF1600、デュポン社製)と240℃(商品名:テフロン(登録商標)AF2400、デュポン社製)である。例えば、160℃のものの熱処理温度は、基材の耐熱温度も考え、165℃以上180℃以下が好ましい。   Teflon (registered trademark) AF changes its glass transition temperature (Tg) by changing its copolymerization ratio. That is, as the ratio of the PDD [perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole)] component increases, the glass transition temperature (Tg) increases. The glass transition temperature is 80 ° C. or higher and 330 ° C. or lower depending on the component ratio, and is commercially available at 160 ° C. (trade name: Teflon (registered trademark) AF1600, manufactured by DuPont) and 240 ° C. (trade name). : Teflon (registered trademark) AF2400, manufactured by DuPont). For example, the heat treatment temperature of 160 ° C. is preferably 165 ° C. or more and 180 ° C. or less in consideration of the heat resistant temperature of the substrate.

液体吐出面側の撥液膜の平均膜厚は、1μm以上3μm以下が好ましい。ノズル基材に設けた凹凸が撥液膜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、撥液膜は1μm以上の平均膜厚を有することが好ましく、また、ノズル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。撥液膜の平均膜厚を1μm以上3μm以下の範囲とすると、ワイピング耐久性の観点からも、ノズルの形状の観点からも好ましい。平均膜厚は、例えば、断面SEM観察により測定することができる。   The average film thickness of the liquid repellent film on the liquid ejection surface side is preferably 1 μm or more and 3 μm or less. In order to obtain a smooth surface without the unevenness provided on the nozzle base material affecting the surface of the fluororesin layer constituting the liquid repellent film, the liquid repellent film preferably has an average film thickness of 1 μm or more. From the viewpoint of maintaining the nozzle shape and nozzle diameter, a thinner one is preferable. When the average film thickness of the liquid repellent film is in the range of 1 μm or more and 3 μm or less, it is preferable from the viewpoint of wiping durability and the shape of the nozzle. The average film thickness can be measured by, for example, cross-sectional SEM observation.

撥液膜(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 liquid repellent film (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、以下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、下記数式(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 mathematical formula (1) is represented by micrometers (μm).

算術平均粗さRaの測定は、原子間力顕微鏡(ブルカー・エイエックス社製、Dimension Icon)のフォース・タッピングモード(空気中)によって行った。カンチレバーは低バネ定数シリコンカンチレバー(オリンパス株式会社製、OMCL−AC240TS−C3)を使用し、測定長さは10μmとした。   The arithmetic average roughness Ra was measured by a force tapping mode (in the air) of an atomic force microscope (manufactured by Bruker Ax, Dimension Icon). The cantilever was a low spring constant silicon cantilever (OMCL-AC240TS-C3, manufactured by Olympus Corporation), and the measurement length was 10 μm.

下地との界面における撥液膜内の含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂の数平均分子量Cと、撥液膜の最表面におけるフッ素樹脂の数平均分子量Dとの間に、C<D、の関係があることが好ましい。即ち、下地との界面における撥液膜内の分子量が相対的に低いと、高温環境において、分子運動が活発になるため下地との結合状態が良好となる。一方、撥液膜の最表面における分子量が相対的に高いと、払拭部材と直接接触する膜最表面において物理的磨耗に対する耐久性が向上する。   Between the number average molecular weight C of the fluororesin containing a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure in the liquid repellent film at the interface with the base, and the number average molecular weight D of the fluororesin on the outermost surface of the liquid repellent film, C It is preferable that there is a relationship <D. That is, when the molecular weight in the liquid repellent film at the interface with the base is relatively low, the molecular motion becomes active in a high temperature environment, and the bonding state with the base becomes good. On the other hand, when the molecular weight on the outermost surface of the liquid repellent film is relatively high, durability against physical wear is improved on the outermost surface of the film that is in direct contact with the wiping member.

撥液膜の深さ方向における数平均分子量の大小は、温度を徐々に上げることで低分子量のものから優先的に蒸発する性質を利用して、樹脂蒸着時の温度をコントロールすることで達成可能である。なお、撥液膜におけるフッ素樹脂の平均分子量は、GPCにより測定することができる。一実施形態に係る撥液膜における数平均分子量の測定結果は、C=24万、D=29万であった。   The number average molecular weight in the depth direction of the liquid repellent film can be achieved by controlling the temperature at the time of resin deposition using the property of evaporating preferentially from low molecular weight by gradually increasing the temperature. It is. The average molecular weight of the fluororesin in the liquid repellent film can be measured by GPC. The measurement results of the number average molecular weight in the liquid repellent film according to one embodiment were C = 240,000 and D = 290,000.

−シランカップリング剤層−
ノズル基材と撥液層との間には、シランカップリング剤を含有するシランカップリング剤層を有することが好ましい。シランカップリング剤としては、アミノ基を有する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(信越化学工業株式会社製)、A1100(モメンティブパフォーマンスマテリアル社製)などが挙げられる。シランカップリング剤層の形成は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディッピング法、スピンコート法、スプレー法などが挙げられる。
-Silane coupling agent layer-
It is preferable to have a silane coupling agent layer containing a silane coupling agent between the nozzle substrate and the liquid repellent layer. As the silane coupling agent, a coupling agent having an amino group is preferable, and 3-aminopropyltriethoxysilane is particularly preferable. Specifically, KBE-903 (made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), A1100 (made by Momentive Performance Materials), etc. are mentioned. The formation of the silane coupling agent layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a dipping method, a spin coating method, and a spray method.

アミノ基を有するカップリング剤におけるアミノ基は、フッ素樹脂の分子中におけるヘテロ環のエーテル部との親和性がよい。このため、アミノ基を有する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。   The amino group in the coupling agent having an amino group has good affinity with the ether part of the heterocyclic ring in the molecule of the fluororesin. For this reason, the fixing property of a fluororesin is greatly improved by providing a silane coupling agent having an amino group on the silica layer.

ここで、一実施形態で用いられるノズル板について、図1及び図2を参照して説明する。図1はノズル板の平面説明図、図2は1つのノズル部分の拡大断面説明図である。   Here, the nozzle plate used in one embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an explanatory plan view of a nozzle plate, and FIG. 2 is an enlarged sectional explanatory view of one nozzle portion.

ノズル板1は、液体を吐出するノズル11となるノズル孔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、及び内壁面側に形成された撥液膜40とを有している。   The nozzle plate 1 includes a nozzle base material 20 in which a nozzle hole 21 serving as a nozzle 11 for discharging liquid is formed, an intermediate layer 30 formed on the surface of the nozzle base material 20, a liquid ejection surface side, and an inner wall surface side. And a liquid repellent film 40 formed on the substrate.

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、例えば、ステンレス鋼の金属製平板状部材であるが、これに限るものではない。   The nozzle substrate 20 is, for example, a metal flat plate member. The nozzle base material 20 is, for example, a metal flat plate member made of stainless steel, but is not limited thereto.

中間層30は、下地層となる例えば、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している。 The intermediate layer 30 is composed of one or a plurality of layers such as, for example, a SiO 2 layer or a silane coupling agent layer that serves as a base layer.

撥液膜40は、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂(以下、「フッ素樹脂層」ともいう。)を含有する膜である。   The liquid repellent film 40 is a film containing a fluororesin (hereinafter, also referred to as “fluororesin layer”) including a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure.

撥液膜40には、液体吐出面におけるノズル11のエッジ11a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。なお、撥液膜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。   In the liquid repellent film 40, a slope region 41 a having a slope 41 a that is inclined 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 edge 11 a of the nozzle 11 on the liquid ejection surface. There is. 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. The region 42 other than the slope region except the slope region 41 of the liquid repellent film 40 has a substantially constant thickness and is flat.

このように、撥液膜40に、ノズル11の外周部分において、ノズル11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斜面領域41があることで、撥液膜40のノズル11側のエッジが、周囲の撥液膜40よりも奥の位置にくるので、ワイパー部材が撥液膜40のエッジに干渉しにくくなることで、ワイパー部材が撥液膜40のエッジに引っ掛かることを低減・防止できる。   As described above, the liquid repellent film 40 has the slope region 41 that is inclined toward the edge side of the nozzle 11 in the outer peripheral portion of the nozzle 11, so that the nozzle of the liquid repellent film 40. Since the edge on the 11th side is located behind the surrounding liquid repellent film 40, the wiper member is less likely to interfere with the edge of the liquid repellent film 40, and the wiper member is caught by the edge of the liquid repellent film 40. Can be reduced or prevented.

ノズル板1において、ノズル基材20のノズル孔21の内壁面にも中間層30が形成され、ノズル11の内壁面にも撥液膜40が形成されている。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。)の撥液膜40bの膜厚t2は、撥液膜40a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。   In the nozzle plate 1, the intermediate layer 30 is also formed on the inner wall surface of the nozzle hole 21 of the nozzle substrate 20, and the liquid repellent film 40 is also formed on the inner wall surface of the nozzle 11. Here, the film thickness t2 of the liquid 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 base material 20) is 1/10 of the film thickness t1 of the region 42 of the liquid repellent film 40a. Hereinafter, it is preferable to satisfy (t2 / t1 <0.1).

ノズル11の内壁面における撥液膜40b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、液体吐出側の面側における撥液膜40aの膜厚t1は一般的に厚いほど耐久性が向上する。   As the film thickness t2 of the liquid repellent film 40b on the inner wall surface of the nozzle 11 increases, the nozzle diameter varies as the film thickness increases. On the other hand, as the film thickness t1 of the liquid repellent film 40a on the surface side of the liquid discharge side is generally thicker, the durability is improved.

これら相反する膜厚を有する撥液膜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する。これにより、このノズル11の内壁面の撥液膜40bの膜厚t2と撥液膜40aの領域42の膜厚t1との関係について評価する。なお、t2/t1の比率が0.1を超えるものは、撥液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ることができる。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。   The liquid repellent film 40 having the opposite film thickness can be obtained, for example, by forming a film using a vapor phase method. The film thickness is measured by taking out the nozzle cross section by ion polishing and observing with SEM. Thus, the relationship between the film thickness t2 of the liquid repellent film 40b on the inner wall surface of the nozzle 11 and the film thickness t1 of the region 42 of the liquid repellent film 40a is evaluated. In the case where the ratio of t2 / t1 exceeds 0.1, a liquid repellent film is formed by a dip method, and then the dip liquid flowing into the nozzle is blown and opened by blowing air into the nozzle. A sample can be obtained by drying. 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.

撥液膜40の液体吐出面側の表面の平均膜厚は、1μm以上3μm以下が好ましい。ここで、撥液膜の膜厚について図3も参照して説明する。図3は同説明に供するノズル孔部分の平面説明図である。   The average film thickness on the liquid discharge surface side of the liquid repellent film 40 is preferably 1 μm or more and 3 μm or less. Here, the film thickness of the liquid repellent film will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory plan view of a nozzle hole portion used for the description.

図3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、下記数式(2)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. 3, the film thickness was measured at 20 points on a circumference CC 5 μm away from the edge 11a of the nozzle 11 on the normal line from the edge 11a to the edge 11a in the opposite direction to the nozzle center 11o. The arithmetic average of the population with the desired film thickness is defined as the average film thickness m.

数式(2)及び(3)において、N=20であり、Xiは、i番目の測定における膜厚である。 In Equations (2) and (3), N = 20, and Xi is the film thickness in the i-th measurement.

そして、下記数式(3)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 mathematical formula (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。   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.

円周CC上における平均膜厚aは、円周CCを等間隔に直径10μmのスポット径でエリプソメータにより測定した。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。   The average film thickness a on the circumference CC was measured with an ellipsometer at a spot diameter of 10 μm in diameter at equal intervals around the circumference CC. 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.

また、中間層30は、撥液膜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、アミノ基と撥液膜材料が相互作用することで高い密着性が得られる。   In addition, the intermediate layer 30 is preferably a silane coupling agent layer in which the layer serving as the base of the liquid repellent film 40 has an amino group. Thereby, high adhesion is obtained by the interaction between the amino group and the liquid repellent film material.

次に、ノズル板の製造方法の一例について図4を参照して説明する。図4は同説明に供する説明図である。   Next, an example of a nozzle plate manufacturing method will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the same.

図4(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。   In the base material preparation step of FIG. 4A, 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 steel having a Cr content of 10.5% or more, as described in JIS G0203: 2000, 4201, and various steel types can be used.

鋼種として、オーステナイト系であれば、Cr:10.5質量%〜35質量%、好ましくは、11質量%〜30質量%、Ni:5質量%〜30質量%程度、フェライト系であれば、Cr:10.5質量%〜35質量%程度、好ましくは15質量%〜30質量%程度の鋼種を採用することができる。例えば、JIS G4305:2005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。   If the steel type is austenitic, Cr: 10.5 mass% to 35 mass%, preferably 11 mass% to 30 mass%, Ni: about 5 mass% to 30 mass%, if ferrite, Cr A steel grade of about 10.5 mass% to 35 mass%, preferably about 15 mass% to 30 mass% can be employed. For example, the steel grade prescribed | regulated to JIS G4305: 2005 and JIS G4312-1991 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質量%〜27質量%、Fe:5質量%〜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-base alloy, a highly corrosion-resistant Ni—Cr—Fe alloy containing Cr: 12 mass% to 27 mass% and Fe: 5 mass% 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、研磨又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4(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. 4B, as the intermediate layer 30, a 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 affixing 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、アミノ基を有する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(信越化学工業株式会社製)、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よい。   Here, as the silane coupling agent, a coupling agent having an amino group is preferable, and 3-aminopropyltriethoxysilane is particularly preferable. Specific examples include KBE-903 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and A1100 (momentive performance material). 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.

その後、図4(c)に示す撥液膜40の成膜工程を行い、蒸着工法によって、ノズル基材20上に、撥液材料を蒸着して成膜する。このとき、撥液膜40はノズル基材20上であるシランカップリング剤層32の表面に成膜される。   Thereafter, a film forming process of the liquid repellent film 40 shown in FIG. 4C is performed, and a liquid repellent material is deposited on the nozzle substrate 20 by a vapor deposition method. At this time, the liquid repellent film 40 is formed on the surface of the silane coupling agent layer 32 on the nozzle substrate 20.

含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂は、1.5×10−3Pa〜8.0×10−3Paの高真空下で、350℃〜420℃に加熱し、蒸着膜の厚みが蒸着源に対向したノズル基材20上の厚みが1μm〜3μmになるまで真空蒸着する。図5は、真空蒸着の説明に供する説明図である。真空蒸着は、例えば、図5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。 Fluorine resin containing a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure, under a high vacuum of 1.5 × 10 -3 Pa~8.0 × 10 -3 Pa, heated to 350 ° C. to 420 ° C., the deposited film Vacuum deposition is performed until the thickness on the nozzle substrate 20 facing the vapor deposition source becomes 1 μm to 3 μm. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining vacuum deposition. For example, as shown in FIG. 5, the vacuum deposition is performed by disposing the deposition source 501 and the nozzle substrate 20 in the vacuum chamber 500.

液体吐出面上の撥液膜のノズル孔のエッジ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斜面領域を形成する方法としては、特に限定されないが、真空蒸着することで容易に斜面領域を形成できる。   There is no particular limitation on the method of forming the slope region that is inclined in the direction in which the film thickness decreases toward the edge side of the nozzle hole in the outer peripheral portion of the edge of the nozzle hole of the liquid repellent film on the liquid ejection surface. The slope region can be easily formed by vacuum deposition.

続いて、図4(d)に示すように、アニーリング(加熱処理)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点Tg以上の温度でベークする(アニーリング)加熱処理を行う。   Subsequently, as shown in FIG. 4D, a flattening step by annealing (heat treatment) is performed. The nozzle substrate 20 is not particularly heated, and a film obtained by vapor deposition at a desired temperature is baked (annealed) at a temperature equal to or higher than the glass transition point Tg 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。ベーク温度は、フッ素樹脂のガラス転移点Tgより20℃〜30℃高い温度が好ましく、例えばガラス転移点Tgが160℃(テフロン(登録商標)AF1600)の場合は、およそ180℃での加熱が好ましい。フッ素樹脂のガラス転移点Tg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のエッジへ近づくに従って膜厚が薄くなる斜面領域41を有する撥液膜40としてのフッ素樹脂膜となる。   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. The baking temperature is preferably 20 ° C. to 30 ° C. higher than the glass transition point Tg of the fluororesin. For example, when the glass transition point Tg is 160 ° C. (Teflon (registered trademark) AF1600), heating at about 180 ° C. is preferable. . By baking (annealing) at a temperature equal to or higher than the glass transition point Tg of the fluororesin, the liquid repellent film 40 has a slanted region 41 that is dense, has a smooth surface, and becomes thinner as it approaches the edge of the nozzle 11. It becomes a fluororesin film.

図6Aは、ベーク前の状態の説明に供する撥液膜のSEM写真である。図6Bは、ベーク前の状態の説明に供する撥液膜のSEM写真である。図7Aは、ベーク後の状態の説明に供する撥液膜のSEM写真である。図7Aは、ベーク後の状態の説明に供する撥液膜のSEM写真である。例えば、ベーク前は、図6A及び図6B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114°、算術平均粗さRa=8nmであるのに対して、ベーク後は、図7A及び図7Bに示すように、膜内部には空洞がなくなり、膜表面は純水に対する接触角が129°、算術平均粗さRaは1nm以下となる。   FIG. 6A is an SEM photograph of the liquid repellent film for explaining the state before baking. FIG. 6B is an SEM photograph of the liquid repellent film for explaining the state before baking. FIG. 7A is an SEM photograph of the liquid repellent film for explaining the state after baking. FIG. 7A is an SEM photograph of the liquid repellent film for explaining the state after baking. For example, before baking, as shown in FIGS. 6A and 6B, there are pores 600 inside the film, the surface of the film has a contact angle with pure water of 114 °, and the arithmetic average roughness Ra = 8 nm. On the other hand, after baking, as shown in FIGS. 7A and 7B, there are no cavities inside the film, the surface of the film has a contact angle with respect to pure water of 129 °, and the arithmetic average roughness Ra is 1 nm or less.

また、フッ素樹脂膜の表面は、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。   Further, the surface of the fluororesin film was tapered (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、蒸着工程(図4(c))の後に加熱処理を行うのではなく、蒸着工程中に加熱処理(アニール)を行ってもよい。ノズル基材20を加熱しながらフッ素樹脂を蒸着することで、フッ素樹脂のガラス転移点(Tg)に達しない温度での加熱処理でも、フッ素樹脂の表面を平滑にすることができる。   Note that heat treatment (annealing) may be performed during the vapor deposition step instead of performing the heat treatment after the vapor deposition step (FIG. 4C). By depositing the fluororesin while heating the nozzle substrate 20, the surface of the fluororesin can be smoothed even by heat treatment at a temperature that does not reach the glass transition point (Tg) of the fluororesin.

次に、撥液膜の成膜方法について説明する。含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂を使用し、蒸着によりノズル基材に成膜した撥液膜は、液相法(例えば、ディッピング)で得られる撥液膜と異なり、最表面が微小な凹凸状態になることが判明した。また、上述したように、膜内部には細孔が存在する。そのため、界面活性剤が添加されている液体、有機溶剤からなる液体のように表面張力が低い液体の場合には、ノズル面に設けたフッ素樹脂本来の撥液性を確保できない。   Next, a method for forming a liquid repellent film will be described. The liquid repellent film formed on the nozzle substrate by vapor deposition using a fluororesin containing a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure is different from the liquid repellent film obtained by the liquid phase method (for example, dipping). It turned out that it became a micro uneven state. Further, as described above, there are pores inside the membrane. Therefore, in the case of a liquid having a low surface tension such as a liquid to which a surfactant is added or a liquid made of an organic solvent, the original liquid repellency of the fluororesin provided on the nozzle surface cannot be ensured.

そこで、上記実施形態では、蒸着後、若しくは、蒸着中に撥液膜を加熱することにより、撥液膜を流動させることで、膜の表面を平滑化し、膜内部の細孔が無くなるようにしている。そのため、蒸着後に撥液膜を加熱する場合には、上記フッ素樹脂のガラス転移点Tg以上の温度で加熱処理している。他方、ガラス転移点(Tg)より大幅に高い温度での加熱は、気相法で得られた高い寸法精度の膜形状を溶融し壊してしまうことから、ガラス転移点Tgより20℃〜30℃高い温度で、成膜後の撥液膜を加熱処理することが好ましい。   Therefore, in the above embodiment, by heating the liquid repellent film after vapor deposition or during vapor deposition, the liquid repellent film is caused to flow, thereby smoothing the surface of the film and eliminating pores inside the film. Yes. Therefore, when the liquid repellent film is heated after vapor deposition, the heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the glass transition point Tg of the fluororesin. On the other hand, heating at a temperature significantly higher than the glass transition point (Tg) melts and breaks the film shape with high dimensional accuracy obtained by the vapor phase method, and therefore 20 ° C. to 30 ° C. from the glass transition point Tg. It is preferable to heat-treat the liquid-repellent film after film formation at a high temperature.

また、蒸着工程中に加熱処理を行う場合は、ノズル基材20を加熱しながらフッ素樹脂を蒸着する。これにより、ノズル基材20に成膜された直後の撥液膜を加熱することになるので、ガラス転移点Tgに達しない温度での加熱処理とすることができる。この場合、ノズル基材や中間層に用いる材料を、耐熱性が比較的低い材料も選択することができる。撥液膜のノズル孔への侵入率は、下記数式(4)で表される。なお、本実施形態でノズルの内壁面にも撥液膜を有する場合とは、下記数式(4)で表される侵入率が20%以上100%以下である場合と定義する。   Moreover, when performing heat processing during a vapor deposition process, a fluororesin is vapor-deposited, heating the nozzle base material 20. As shown in FIG. Thereby, since the liquid repellent film immediately after being formed on the nozzle substrate 20 is heated, the heat treatment can be performed at a temperature that does not reach the glass transition point Tg. In this case, a material having a relatively low heat resistance can be selected as the material used for the nozzle substrate and the intermediate layer. The penetration rate of the liquid repellent film into the nozzle holes is expressed by the following mathematical formula (4). In this embodiment, the case where the inner wall surface of the nozzle also has a liquid repellent film is defined as the case where the penetration rate represented by the following formula (4) is 20% or more and 100% or less.

[数式4] [Formula 4]

蒸着法では、後処理することなく、均一かつ所望の厚み以下の撥液膜をノズル内壁に形成できる。ディップ法、或いはスピンコート法では、撥液膜でノズル孔をふさいでしまうため、ノズル孔部を貫通させるための後処理を要する。   In the vapor deposition method, a uniform liquid repellent film having a desired thickness or less can be formed on the inner wall of the nozzle without post-treatment. In the dip method or the spin coat method, the nozzle hole is blocked by the liquid repellent film, and thus a post-treatment for penetrating the nozzle hole portion is required.

<液体>
乾燥性に優れた表面張力の低い液体は、ノズル孔中でのメニスカスを形成する力が弱く、ノズル孔の汚れ等によりメニスカスが破壊されやすいため、ノズルで吐出させようとした場合に噴射曲がりを起こすことがある。ノズル内壁に撥液膜材料を有する場合、ノズル孔中で液体はぬれ広がりにくく、メニスカスをよく保つことができる。メニスカスが安定することで、液体の吐出曲りが生じにくくなり、吐出安定性が向上する。
<Liquid>
Liquids with excellent drying properties and low surface tension have a weak force to form meniscuses in the nozzle holes, and the meniscus is easily destroyed by dirt on the nozzle holes. It may happen. When the liquid repellent film material is provided on the inner wall of the nozzle, the liquid does not spread easily in the nozzle hole, and the meniscus can be kept well. By stabilizing the meniscus, it becomes difficult for the liquid to bend and discharge stability is improved.

液体の動的表面張力Aが25℃における最大泡圧法による表面寿命15msecで25mN/m以上35mN/m以下であり、この動的表面張力Aと静的表面張力Bの関係が1.5≦A/B≦2であることで、着弾後の濡れ性が高まりインクのレベリング性がよくなる。また静的表面張力Bが上記式の関係になることで、紙面に早く浸透するので、紙面上のインクが素早く紙面上に吸収される。液体の動的表面張力A、及び静的表面張力Bを上記の範囲に調整する方法は特に限定されないが、界面活性剤と適量用いて調整することが挙げられる。   The dynamic surface tension A of the liquid is 25 mN / m or more and 35 mN / m or less at a surface lifetime of 15 msec by the maximum bubble pressure method at 25 ° C. The relationship between the dynamic surface tension A and the static surface tension B is 1.5 ≦ A When / B ≦ 2, the wettability after landing increases and the leveling property of the ink is improved. In addition, since the static surface tension B has the relationship of the above formula, the ink penetrates quickly on the paper surface, so that the ink on the paper surface is quickly absorbed on the paper surface. The method for adjusting the dynamic surface tension A and the static surface tension B of the liquid to the above ranges is not particularly limited, but examples include adjustment using an appropriate amount of a surfactant.

動的表面張力は、例えば、ポータブル表面張力計(英弘精機株式会社製、SITA DynoTester)により測定することができる。測定条件は、温度:25℃、bublelifetime:15msecである。   The dynamic surface tension can be measured by, for example, a portable surface tension meter (manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd., SITA DynoTester). The measurement conditions are temperature: 25 ° C. and bubblelifetime: 15 msec.

<<インク>>
吐出される液体が、水、色材、及び有機溶剤を含有するインクである場合について、以下に説明する。ただし、液体はその他の添加物を含んでいてもよい。
<< Ink >>
The case where the liquid to be ejected is an ink containing water, a color material, and an organic solvent will be described below. However, the liquid may contain other additives.

<有機溶剤>
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
<Organic solvent>
The organic solvent used in the present invention is not particularly limited, and a water-soluble organic solvent can be used. Examples thereof include ethers such as polyhydric alcohols, polyhydric alcohol alkyl ethers and polyhydric alcohol aryl ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines and sulfur-containing compounds.
Specific examples of the water-soluble organic solvent include, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, and 1,4-butane. Diol, 2,3-butanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, 1,2-pentanediol, 1,3-pentanediol, 1,4-pentanediol 2,4-pentanediol, 1,5-pentanediol, 1,2-hexanediol, 1,6-hexanediol, 1,3-hexanediol, 2,5-hexanediol, 1,5-hexanediol, Glycerin, 1,2,6-hexanetriol, 2-ethyl-1,3-he Polyhydric alcohols such as sundiol, ethyl-1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, petriol, ethylene glycol mono Polyhydric alcohol alkyl ethers such as ethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono Polyhydric alcohol aryl ethers such as benzyl ether, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl- -N-containing heterocyclic compounds such as pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, ε-caprolactam, γ-butyrolactone, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, 3-methoxy-N, Amides such as N-dimethylpropionamide and 3-butoxy-N, N-dimethylpropionamide, amines such as monoethanolamine, diethanolamine and triethylamine, sulfur-containing compounds such as dimethylsulfoxide, sulfolane and thiodiethanol, propylene carbonate, Examples thereof include ethylene carbonate.
In addition to functioning as a wetting agent, it is preferable to use an organic solvent having a boiling point of 250 ° C. or lower because good drying properties can be obtained.

炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールなどが挙げられる。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
A polyol compound having 8 or more carbon atoms and a glycol ether compound are also preferably used. Specific examples of the polyol compound having 8 or more carbon atoms include 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, and the like.
Specific examples of glycol ether compounds include polyhydric alcohol alkyls such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether. Examples of ethers include polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether.

炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物は、記録媒体として紙を用いた場合に、インクの浸透性を向上させることができる。   A polyol compound having 8 or more carbon atoms and a glycol ether compound can improve ink permeability when paper is used as a recording medium.

有機溶剤のインク中における含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上60質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。   The content of the organic solvent in the ink is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 10% by mass or more and 60% by mass or less from the viewpoint of the drying property and ejection reliability of the ink, 20 mass% or more and 60 mass% or less are more preferable.

<水>
インクにおける水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%〜60質量%がより好ましい。
<Water>
The water content in the ink is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10% by mass or more and 90% by mass or less, and 20% by mass from the viewpoint of ink drying property and ejection reliability. % To 60% by mass is more preferable.

<色材>
色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、混晶を使用してもよい。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料として、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性のよいものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、または銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
<Color material>
The color material is not particularly limited, and pigments and dyes can be used.
An inorganic pigment or an organic pigment can be used as the pigment. These may be used alone or in combination of two or more. A mixed crystal may be used.
As the pigment, for example, a black pigment, a yellow pigment, a magenta pigment, a cyan pigment, a white pigment, a green pigment, an orange pigment, a glossy pigment such as gold or silver, a metallic pigment, or the like can be used.
Carbon black produced by known methods such as contact method, furnace method, thermal method in addition to titanium oxide, iron oxide, calcium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, barium yellow, cadmium red, chrome yellow as inorganic pigments Can be used.
Organic pigments include azo pigments, polycyclic pigments (eg, phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, indigo pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, and quinofullerone pigments). Dye chelates (for example, basic dye type chelates, acidic dye type chelates), nitro pigments, nitroso pigments, aniline black, and the like can be used. Of these pigments, those having good affinity with the solvent are preferably used. In addition, resin hollow particles and inorganic hollow particles can also be used.
Specific examples of pigments include black for carbon black (CI pigment black 7) such as furnace black, lamp black, acetylene black, channel black, or copper, iron (CI pigment black 11). And metal pigments such as titanium oxide, and organic pigments such as aniline black (CI Pigment Black 1).
Further, for color use, C.I. I. Pigment Yellow 1, 3, 12, 13, 14, 17, 24, 34, 35, 37, 42 (yellow iron oxide), 53, 55, 74, 81, 83, 95, 97, 98, 100, 101, 104 , 108, 109, 110, 117, 120, 138, 150, 153, 155, 180, 185, 213, C.I. I. Pigment orange 5, 13, 16, 17, 36, 43, 51, C.I. I. Pigment Red 1, 2, 3, 5, 17, 22, 23, 31, 38, 48: 2, 48: 2 (Permanent Red 2B (Ca)), 48: 3, 48: 4, 49: 1, 52: 2, 53: 1, 57: 1 (Brilliant Carmine 6B), 60: 1, 63: 1, 63: 2, 64: 1, 81, 83, 88, 101 (Bengara), 104, 105, 106, 108 ( Cadmium red), 112, 114, 122 (quinacridone magenta), 123, 146, 149, 166, 168, 170, 172, 177, 178, 179, 184, 185, 190, 193, 202, 207, 208, 209, 213, 219, 224, 254, 264, C.I. I. Pigment violet 1 (rhodamine lake), 3, 5: 1, 16, 19, 23, 38, C.I. I. Pigment Blue 1, 2, 15 (phthalocyanine blue), 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4 (phthalocyanine blue), 16, 17: 1, 56, 60, 63, C.I. I. Pigment Green 1, 4, 7, 8, 10, 17, 18, 36, etc.
The dye is not particularly limited, and an acid dye, a direct dye, a reactive dye, and a basic dye can be used. One kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
Examples of the dye include C.I. I. Acid Yellow 17, 23, 42, 44, 79, 142, C.I. I. Acid Red 52, 80, 82, 249, 254, 289, C.I. I. Acid Blue 9, 45, 249, C.I. I. Acid Black 1, 2, 24, 94, C.I. I. Food Black 1, 2, C.I. I. Direct Yellow 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173, C.I. I. Direct Red 1,4,9,80,81,225,227, C.I. I. Direct Blue 1, 2, 15, 71, 86, 87, 98, 165, 199, 202, C.I. I. Directed Black 19, 38, 51, 71, 154, 168, 171, 195, C.I. I. Reactive Red 14, 32, 55, 79, 249, C.I. I. Reactive black 3, 4, and 35 are mentioned.

インク中の色材の含有量は、画像濃度の向上、良好な定着性や吐出安定性の点から、0.1質量%以上15質量%以下が好ましく、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。   The content of the color material in the ink is preferably 0.1% by mass or more and 15% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 10% by mass from the viewpoints of improvement in image density, good fixability and ejection stability. It is as follows.

顔料をインク中に分散させるには、顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法、顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法、分散剤を用いて分散させる方法、などが挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした自己分散顔料等が使用できる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能なものを用いることができる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
竹本油脂株式会社製RT−100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
前記分散剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
In order to disperse the pigment in the ink, a method of introducing a hydrophilic functional group into the pigment to form a self-dispersing pigment, a method of dispersing the pigment surface by coating with a resin, a method of dispersing using a dispersant, Etc.
Examples of a method for introducing a hydrophilic functional group into a pigment to form a self-dispersing pigment include a self-dispersing pigment that can be dispersed in water by adding a functional group such as a sulfone group or a carboxyl group to the pigment (for example, carbon). Can be used.
As a method for coating the surface of the pigment with a resin and dispersing it, a method in which the pigment is included in microcapsules and can be dispersed in water can be used. This can be paraphrased as a resin-coated pigment. In this case, it is not necessary that all pigments blended in the ink are coated with a resin, and within a range where the effects of the present invention are not impaired, uncoated pigments and partially coated pigments are dispersed in the ink. It may be.
Examples of the method of dispersing using a dispersant include a method of dispersing using a known low-molecular type dispersant or high-molecular type dispersant represented by a surfactant.
As the dispersant, for example, an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, a nonionic surfactant, or the like can be used depending on the pigment.
RT-100 (nonionic surfactant) manufactured by Takemoto Oil & Fat Co., Ltd. and naphthalenesulfonic acid Na formalin condensate can also be suitably used as a dispersant.
The said dispersing agent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

<樹脂>
インク中に含有する樹脂の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いてもよい。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。前記樹脂粒子としては、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。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
<Resin>
The type of resin contained in the ink is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, urethane resin, polyester resin, acrylic resin, vinyl acetate resin, styrene resin, butadiene type Examples thereof include resins, styrene-butadiene resins, vinyl chloride resins, acrylic styrene resins, and acrylic silicone resins.
You may use the resin particle which consists of these resin. An ink can be obtained by mixing resin particles with a material such as a colorant or an organic solvent in a resin emulsion state in which water is dispersed as a dispersion medium. As said resin particle, what was synthesize | combined suitably may be used and a commercial item may be used. Moreover, these may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more types of resin particles.

これらの中でも、トータルHSP(Hansen solubility parameter)値が20[(J/cm0.5]以上24.9[(J/cm0.5]以下である樹脂粒子が好ましい。この理由として、トータルHSP値が20[(J/cm0.5]以上24.9[(J/cm0.5]以下の場合、ノズル内のメニスカスが乾燥しやすい状態で放置された後でも、本実施形態における撥液膜に対して樹脂粒子の固着が抑制された。このことは一定時間キャッピングされずに放置されたヘッドにおいても、正常に吐出できることを意味する。 Among these, resin particles having a total HSP (Hansen solubility parameter) value of 20 [(J / cm 3 ) 0.5 ] or more and 24.9 [(J / cm 3 ) 0.5 ] or less are preferable. The reason for this is that when the total HSP value is 20 [(J / cm 3 ) 0.5 ] or more and 24.9 [(J / cm 3 ) 0.5 ] or less, the meniscus in the nozzle is left in a state of being easily dried. Even after being applied, the adhesion of the resin particles to the liquid repellent film in this embodiment was suppressed. This means that even a head that has been left uncapped for a certain period of time can be ejected normally.

樹脂粒子としては、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が、トータルHSP値が20[(J/cm0.5]以上24.9[(J/cm0.5]以下の市販品としては、例えば、三井化学株式会社製タケラックWS−4000、W−6010、W−6110、W−6061、W−5661、W−6010などが挙げられる。 As the resin particles, those appropriately synthesized or commercial products may be used, but the total HSP value is 20 [(J / cm 3 ) 0.5 ] or more and 24.9 [(J / Cm 3 ) 0.5 ] Examples of commercially available products include Takelac WS-4000, W-6010, W-6110, W-6061, W-5661, and W-6010 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. .

HSP値とはハンセンの溶解度パラメーターを示し、物質の溶解性を表す指標である。HSP値は、溶剤ハンドブック(発行:株式会社講談社サイエンティフィック)などにおいて採用されているヒルデブランドのSP値とはその思想が異なり、溶解性を多次元(典型的には、3次元)のベクトルで表す。このベクトルは、代表的には、分散項、極性項、水素結合項で表すことができ、この分散項はファンデルワールス力、極性項はダイポール・モーメント、水素結合項は水、アルコールなどによる作用を反映している。トータルHSP値は、上記三つのベクトル和である。HSP値は、HSPiPなどの、ソフトウエアにより算出することが可能である。   The HSP value is a Hansen solubility parameter and is an index representing the solubility of a substance. The HSP value is different from the Hilde brand SP value used in the solvent handbook (published by Kodansha Scientific Co., Ltd.), and has a multi-dimensional (typically three-dimensional) solubility profile. Represented by This vector can typically be expressed by a dispersion term, a polar term, and a hydrogen bond term, where the dispersion term is van der Waals force, the polar term is a dipole moment, the hydrogen bond term is caused by water, alcohol, etc. Is reflected. The total HSP value is the above three vector sum. The HSP value can be calculated by software such as HSPiP.

樹脂粒子のトータルHSP値は、実験的に求めた溶解性から算出することができる。前記HSP値が既知である十数種類の溶媒を用いて、樹脂の膨潤試験を行う。膨潤試験の方法は、例えば、テフロン(登録商標)容器に樹脂粒子が分散した樹脂エマルジョン液を流し込み、50℃で3時間乾燥させて作製する、1cm角、厚み2mmの樹脂片を、溶媒に1時間浸漬した際の質量の増加率を評価するものである。そうして溶媒ごとの溶解性を求めた結果を、HSPiPなどの、ソフトウエアに入力することで目的の樹脂のHSP値を算出できる。   The total HSP value of the resin particles can be calculated from the solubility determined experimentally. Resin swelling test is performed using more than ten kinds of solvents with known HSP values. The swelling test is performed by, for example, pouring a resin emulsion liquid in which resin particles are dispersed into a Teflon (registered trademark) container and drying it at 50 ° C. for 3 hours. The rate of increase in mass when immersed for a period of time is evaluated. Then, the result of obtaining the solubility for each solvent is input to software such as HSPiP, whereby the HSP value of the target resin can be calculated.

樹脂粒子のガラス転移点(Tg)は、−30℃以上30℃以下であることが好ましい。この理由として、30℃以下であることで、室温での成膜が可能であり、紙面上で速やかに成膜されるためブロッキングを予防できる。更に、ガラス転移点(Tg)が低い樹脂では、ノズル内壁に固着しやすくメニスカスの破壊の原因になりうるという課題があったが、本実施形態ではノズル内壁まで撥液膜を有しているため、−30℃以上であれば、撥液膜にも固着せずにメニスカスを形成できる。   The glass transition point (Tg) of the resin particles is preferably -30 ° C or higher and 30 ° C or lower. For this reason, film formation at room temperature is possible when the temperature is 30 ° C. or lower, and blocking can be prevented because the film is formed quickly on paper. Furthermore, the resin having a low glass transition point (Tg) has a problem that the resin easily adheres to the inner wall of the nozzle and may cause the meniscus to be broken. However, in this embodiment, the liquid repellent film is provided to the inner wall of the nozzle. If it is -30 degreeC or more, a meniscus can be formed, without adhering to a liquid-repellent film.

樹脂粒子のガラス転移点(Tg)は、例えば、高感度示差走査熱量計(株式会社リガク製、Thermo plus EVO2 DSC8231)により測定することができる。具体的には、装置内に基準試料と測定試料を入れて、−70℃から140℃まで、10℃/minで昇温させた際の2つの試料の温度差から、熱エネルギーの変化を定量的に測定してTgを特定する方法である。   The glass transition point (Tg) of the resin particles can be measured by, for example, a high sensitivity differential scanning calorimeter (manufactured by Rigaku Corporation, Thermo plus EVO2 DSC8231). Specifically, the reference sample and the measurement sample are put in the apparatus, and the change in thermal energy is quantified from the temperature difference between the two samples when the temperature is raised from -70 ° C to 140 ° C at 10 ° C / min. It is a method of specifying Tg by measuring automatically.

<添加剤>
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
<Additives>
If necessary, a surfactant, an antifoaming agent, an antiseptic / antifungal agent, a rust inhibitor, a pH adjuster, and the like may be added to the ink.

−界面活性剤−
前記界面活性剤としては、ポリエーテル変性シロキサン化合物を含むことが好ましい。前記ポリエーテル変性シロキサン化合物を界面活性剤として用いることにより、インク吐出ヘッドのノズル板の撥液膜に濡れ難いインクとなり、インクのノズル付着による吐出不良を防ぎ、吐出安定性が向上する。
-Surfactant-
The surfactant preferably contains a polyether-modified siloxane compound. By using the polyether-modified siloxane compound as a surfactant, the ink becomes difficult to get wet with the liquid repellent film of the nozzle plate of the ink discharge head, and discharge failure due to ink nozzle adhesion is prevented and discharge stability is improved.

ポリエーテル変性シロキサン化合物としては、着色剤の種類や有機溶剤の組合せによって分散安定性を損なわず、動的表面張力が低く、浸透性、及びレベリング性の点から、下記一般式(III)から(VI)で表される化合物から選択される少なくとも1種であることが好ましい。   As the polyether-modified siloxane compound, from the following general formula (III), the dispersion stability is not impaired by the combination of the colorant and the organic solvent, the dynamic surface tension is low, the penetrability and the leveling property are ( VI) is preferably at least one selected from the compounds represented by VI).

[一般式(III)]
ただし、一般式(III)中、mは、0〜23の整数を示し、nは、1〜10の整数を示す。aは、1〜23の整数を示し、bは、0〜23の整数を示す。Rは、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
[General Formula (III)]
However, in general formula (III), m shows the integer of 0-23 and n shows the integer of 1-10. a represents an integer of 1 to 23, and b represents an integer of 0 to 23. R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

[一般式(IV)]
ただし、一般式(IV)中、mは、1〜8の整数を示し、c及びdは、1〜10の整数を示す。R及びRは、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
[General Formula (IV)]
However, in general formula (IV), m shows the integer of 1-8, c and d show the integer of 1-10. R 2 and R 3 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

[一般式(V)]
ただし、一般式(V)中、eは、1〜8の整数を示し、Rは、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
[General Formula (V)]
However, in the general formula (V), e represents an integer from 1 to 8, R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

[一般式(VI)]
ただし、一般式(VI)中、fは、1〜8の整数を示す。Rは、下記一般式(VI−1)で表されるポリエーテル基を表す。
[General Formula (VI)]
However, in general formula (VI), f shows the integer of 1-8. R 5 represents a polyether group represented by the following general formula (VI-1).

ただし、一般式(VI−1)中、gは、0〜23の整数を示し、hは、0〜23の整数を示し、g及びhが同時に0となることはない。Rは、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。 However, in general formula (VI-1), g shows the integer of 0-23, h shows the integer of 0-23, and g and h do not become 0 simultaneously. R 6 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

一般式(III)で示されるポリエーテル変性シロキサン化合物としては、例えば、下記構造式で表される化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the polyether-modified siloxane compound represented by the general formula (III) include, but are not limited to, compounds represented by the following structural formula.

[構造式(XII)] [Structural Formula (XII)]

[構造式(XIII)] [Structural Formula (XIII)]

前記一般式(IV)で示されるポリエーテル変性シロキサン化合物としては、例えば、下記構造式で表される化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the polyether-modified siloxane compound represented by the general formula (IV) include, but are not limited to, compounds represented by the following structural formula.

[構造式(XIV)] [Structural Formula (XIV)]

前記一般式(V)で示されるポリエーテル変性シロキサン化合物としては、例えば、下記構造式で表される化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the polyether-modified siloxane compound represented by the general formula (V) include, but are not limited to, compounds represented by the following structural formula.

[構造式(XV)] [Structural Formula (XV)]

前記一般式(VI)で示されるポリエーテル変性シロキサン化合物としては、例えば、下記構造式で表される化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the polyether-modified siloxane compound represented by the general formula (VI) include, but are not limited to, compounds represented by the following structural formula.

[構造式(XVI)] [Structural Formula (XVI)]

[構造式(XVII)] [Structural Formula (XVII)]

[構造式(XVIII)] [Structural Formula (XVIII)]

前記ポリエーテル変性シロキサン化合物としては、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。   As said polyether modified siloxane compound, what was synthesize | combined suitably may be used and a commercial item may be used.

前記ポリエーテル変性シロキサン化合物の合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特許第5101598号公報、特許第5032325号公報、特許第5661229号公報などの記載を参照することができる。
具体的には、(A)ポリエーテルと、(B)オルガノハイドロジェンシロキサンとを、ヒドロシリル化反応させることにより合成することができる。
(A)成分のポリエーテルは、−(C2nO)−(式中、nは2〜4である。)によって表されるポリオキシアルキレンコポリマーを示す。
前記ポリオキシアルキレンコポリマー単位は、好ましくは、オキシエチレン単位−(CO)−、オキシプロピレン単位−(CO)−、オキシブチレン単位−(CO)−、又はそれらの混合単位を含むことができる。オキシアルキレン単位は、どのようなやり方で配置されていてもよく、ブロック又はランダムコポリマー構造のいずれかを形成できるが、好ましくはランダムコポリマー基を形成する。より好ましくはポリオキシアルキレンは、オキシエチレン単位(CO)及びオキシプロピレン単位(CO)の両方をランダムコポリマー中に含む。
The method for synthesizing the polyether-modified siloxane compound is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, Patent Nos. 5101598, 5032325, 5661229, etc. Can be referred to.
Specifically, it can be synthesized by hydrosilylation reaction between (A) polyether and (B) organohydrogensiloxane.
(A) the polyether component, - (C n H 2n O ) - ( wherein, n is 2-4.) Shows a polyoxyalkylene polymer represented by.
The polyoxyalkylene copolymer unit is preferably an oxyethylene unit-(C 2 H 4 O)-, an oxypropylene unit-(C 3 H 6 O)-, an oxybutylene unit-(C 4 H 8 O)-, Alternatively, mixed units thereof can be included. The oxyalkylene units may be arranged in any way and can form either block or random copolymer structures, but preferably form random copolymer groups. More preferably, the polyoxyalkylene contains both oxyethylene units (C 2 H 4 O) and oxypropylene units (C 3 H 6 O) in the random copolymer.

(B)成分のオルガノハイドロジェンシロキサンは、1分子当たり少なくとも1つの、ケイ素に結合した水素(SiH)を含むオルガノポリシロキサンである。オルガノポリシロキサンとしては、例えば、(RSiO0.5)、(RSiO)、(RSiO1.5)、(SiO)(ただし、式中、Rは独立して有機基又は炭化水素基である)のシロキシ単位の任意の数あるいは組み合わせなどが挙げられる。
オルガノポリシロキサンの(RSiO0.5)、(RSiO)、(RSiO1.5)のRがメチル基である場合は、前記シロキシ単位は、それぞれM、D、及びT単位として示され、一方、(SiO)シロキシ単位はQ単位として示される。
オルガノハイドロジェンシロキサンは類似した構造をもっているが、シロキシ単位上に存在する少なくとも1つのSiHを有する。
オルガノハイドロジェンシロキサン中のメチル系シロキシ単位は、「M」シロキシ単位(RHSiO0.5)、「D」シロキシ単位(RHSiO)、「T」シロキシ単位(HSiO1.5)を含むものとして表すことができる。
オルガノハイドロジェンシロキサンは、少なくとも1つのシロキシ単位がSiHを含むことを条件として、任意の数のM、M、D、D、T、T、又はQシロキシ単位を含むことができる。
The organohydrogensiloxane of component (B) is an organopolysiloxane containing at least one silicon-bonded hydrogen (SiH) per molecule. Examples of the organopolysiloxane include (R 3 SiO 0.5 ), (R 2 SiO), (RSiO 1.5 ), (SiO 2 ) (wherein, R is independently an organic group or hydrocarbon) And any number or combination of siloxy units).
When R of the organopolysiloxane (R 3 SiO 0.5 ), (R 2 SiO), (RSiO 1.5 ) is a methyl group, the siloxy units are represented as M, D, and T units, respectively. Whereas (SiO 2 ) siloxy units are shown as Q units.
Organohydrogensiloxanes have a similar structure but have at least one SiH present on the siloxy units.
Methyl-based siloxy units in the organohydrogensiloxane, "M H" siloxy units (R 2 HSiO 0.5), "D H" siloxy units (RHSiO), "T H" siloxy units (HSiO 1.5) It can be expressed as including.
The organohydrogensiloxane can include any number of M, M H , D, D H , T, T H , or Q siloxy units, provided that at least one siloxy unit includes SiH.

(A)成分及び(B)成分は、ヒドロシリル化反応によって反応させる。ヒドロシリル化反応は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ヒドロシリル化触媒を添加して行うことが好ましい。
ヒドロシリル化触媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、もしくはイリジウム金属、又はそれらの有機金属化合物、あるいはそれらの組み合わせなどが挙げられる。
ヒドロシリル化触媒の含有量は、(A)成分及び前記(B)成分の重量を基準にして、0.1ppm以上1,000ppm以下が好ましく、1ppm以上100ppm以下がより好ましい。
The component (A) and the component (B) are reacted by a hydrosilylation reaction. The hydrosilylation reaction is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably performed by adding a hydrosilylation catalyst.
There is no restriction | limiting in particular as a hydrosilylation catalyst, According to the objective, it can select suitably, For example, platinum, rhodium, ruthenium, palladium, osmium, or iridium metal, those organometallic compounds, or those combinations etc. Is mentioned.
The content of the hydrosilylation catalyst is preferably from 0.1 ppm to 1,000 ppm, more preferably from 1 ppm to 100 ppm, based on the weight of the component (A) and the component (B).

ヒドロシリル化反応は、希釈なし、あるいは溶媒の存在下で行うことができるが、溶媒の存在下で行うことが好ましい。
溶媒としては、例えば、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、又はn−プロパノール)、ケトン(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、又はメチルイソブチルケトン);芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン、トルエン、又はキシレン);脂肪族炭化水素(例えば、ヘプタン、ヘキサン、又はオクタン);グリコールエーテル(例えば、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、プロピレングリコールn−プロピルエーテル、又はエチレングリコールn−ブチルエーテル)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン、1,1,1−トリクロロエタン、又はメチレンクロライド、クロロホルム)、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、揮発油、ミネラルスピリット、又はナフサなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The hydrosilylation reaction can be performed without dilution or in the presence of a solvent, but is preferably performed in the presence of a solvent.
Examples of the solvent include alcohols (eg, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, or n-propanol), ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone); aromatic hydrocarbons (eg, benzene, toluene, or Xylene); aliphatic hydrocarbons (eg, heptane, hexane, or octane); glycol ethers (eg, propylene glycol methyl ether, dipropylene glycol methyl ether, propylene glycol n-butyl ether, propylene glycol n-propyl ether, or ethylene glycol) n-butyl ether), halogenated hydrocarbons (for example, dichloromethane, 1,1,1-trichloroethane, or methylene chloride, chloroform), dimethyl Sulfoxide, dimethylformamide, acetonitrile, tetrahydrofuran, gasoline, mineral spirits, or naphtha, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

ヒドロシリル化反応に用いられる前記(A)成分及び前記(B)成分の量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜調整することができ、(A)成分中の全不飽和基と、(B)成分のSiH含有量とのモル比で表される。オルガノハイドロジェンシロキサンのSiHモル量に対して、20モル%以下のポリエーテル不飽和基量を用いて行うことが好ましく、10モル%以下のポリエーテル不飽和基量を用いて行うことがより好ましい。
ヒドロシリル化反応は、特に制限はなく、公知の任意のバッチ法、半連続法、又は連続法において行うことができ、例えば、プラグフロー反応器を用いた連続法で行うことができる。
The amount of the component (A) and the component (B) used in the hydrosilylation reaction is not particularly limited and can be appropriately adjusted according to the purpose. The total unsaturated group in the component (A) and ( It is represented by the molar ratio with the SiH content of the component B). It is preferable to use a polyether unsaturated group amount of 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less of the polyether unsaturated group amount, relative to the SiH molar amount of the organohydrogensiloxane. .
The hydrosilylation reaction is not particularly limited, and can be performed in any known batch method, semi-continuous method, or continuous method. For example, the hydrosilylation reaction can be performed in a continuous method using a plug flow reactor.

ポリエーテル変性シロキサン化合物の市販品としては、例えば、71ADDITIVE、74ADDITIVE、57ADDITIVE、8029ADDITIVE、8054ADDITIVE、8211ADDITIVE、8019ADDITIVE、8526ADDITIVE、FZ−2123、FZ−2191(いずれも、TORAY ダウ・コーニング株式会社製);TSF4440、TSF4441、TSF4445、TSF4446、TSF4450、TSF4452、TSF4460(いずれも、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製);シルフェイスSAG002、シルフェイスSAG003、シルフェイスSAG005、シルフェイスSAG503A、シルフェイスSAG008、シルフェイスSJM003(いずれも、日信化学工業株式会社製);TEGO Wet KL245、TEGO Wet 250、TEGO Wet 260、TEGO Wet 265、TEGO Wet 270、TEGO Wet 280(いずれも、エボニック社製);BYK−345,BYK−347,BYK−348,BYK−375,BYK−377(いずれも、ビックケミー・ジャパン社製)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、TEGO Wet 270(エボニック社製)、シルフェイスSAG503A(日信化学工業株式会社製)が好ましい。
Commercially available polyether-modified siloxane compounds include, for example, 71ADDITIVE, 74ADDITIVE, 57ADDITIVE, 8029ADDITIVE, 8054ADDITIVE, 8211ADDITIVE, 8019ADDITIVE, 8526ADDITIVE, FZ-2123, FZ-2191 (all manufactured by TORAY Dow Corning 44; , TSF4441, TSF4445, TSF4446, TSF4450, TSF4452, TSF4460 (all manufactured by Momentive Performance Materials); Silface SAG002, Silface SAG003, Silface SAG005, Silface SAG503A, Silface SAG008, Silface SJM003 ( All are manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.); TEGO Wet KL245, TEGO Wet 250, TEGO Wet 260, TEGO Wet 265, TEGO Wet 270, TEGO Wet 280 (all manufactured by Evonik); BYK-345, BYK- 347, BYK-348, BYK-375, BYK-377 (all are manufactured by Big Chemie Japan). These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
Among these, TEGO Wet 270 (manufactured by Evonik) and Silface SAG503A (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) are preferable.

前記界面活性剤としては、前記ポリエーテル変性シロキサン化合物以外にも、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール又はアセチレンアルコール系界面活性剤などを併用してもよい。   As the surfactant, in addition to the polyether-modified siloxane compound, a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, an acetylene glycol or an acetylene alcohol-based surfactant may be used in combination.

<消泡剤>
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
<Antifoaming agent>
There is no restriction | limiting in particular as an antifoamer, For example, a silicone type antifoamer, a polyether type | system | group antifoamer, a fatty-acid ester type | system | group antifoamer etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a silicone type antifoaming agent is preferable from the viewpoint of excellent foam breaking effect.

<防腐防黴剤>
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
<Antiseptic and antifungal agent>
The antiseptic / antifungal agent is not particularly limited, and examples thereof include 1,2-benzisothiazolin-3-one.

<防錆剤>
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
<Rust preventive>
There is no restriction | limiting in particular as a rust preventive agent, For example, acidic sulfite, sodium thiosulfate, etc. are mentioned.

<pH調整剤>
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
<PH adjuster>
The pH adjuster is not particularly limited as long as the pH can be adjusted to 7 or more, and examples thereof include amines such as diethanolamine and triethanolamine.

インクの固形分含有量としては、1質量%以上13質量%以下が好ましい。固形分含有量が、13質量%以下であることでノズル孔への固着が発生しにくくなり、良好な吐出性が得られる。   The solid content of the ink is preferably 1% by mass or more and 13% by mass or less. When the solid content is 13% by mass or less, sticking to the nozzle hole is less likely to occur, and good dischargeability is obtained.

インクの固形分の平均粒子径としては、累積50%粒径(D50)で、80nm以上200nm以下が好ましい。累積50%粒径(D50)が80nm以上であることで,印刷対象表面上に粒子が残りやすくなり,濃度ムラは低減される。また、累積50%粒径が、200nm以下であることで、固形分によるノズル詰まりが発生しにくくなる。インクの固形分の平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。 The average particle size of the solid content of the ink is preferably 50 nm to 200 nm in terms of a cumulative 50% particle size (D 50 ). When the cumulative 50% particle size (D 50 ) is 80 nm or more, particles are likely to remain on the surface to be printed, and density unevenness is reduced. In addition, when the cumulative 50% particle size is 200 nm or less, nozzle clogging due to solid content is less likely to occur. The average particle size of the solid content of the ink can be measured using, for example, a particle size analyzer (Nanotrack Wave-UT151, manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.).

インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば、回転式粘度計(東機産業株式会社製、RE−80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。   The viscosity at 25 ° C. of the ink is preferably 5 mPa · s or more and 30 mPa · s or less, preferably 5 mPa · s or more and 25 mPa · s or less from the viewpoint of improving the printing density and character quality and obtaining good discharge properties. More preferred. Here, for the viscosity, for example, a rotary viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., RE-80L) can be used. Measurement conditions are 25 ° C., standard cone rotor (1 ° 34 ′ × R24), sample liquid amount 1.2 mL, rotation speed 50 rpm, and measurement is possible for 3 minutes.

インク中の水分が蒸発すると、インク中の固形分含有量の増加等により増粘することがある。増粘率が高いと増粘インクによりノズル孔が詰まりやすくなり、吐出異常の原因となる。良好な吐出を維持するには、30質量%の水分が蒸発した時に,下記数式(5)で表される粘度増加率は、600%以下が好ましく、400%以下がより好ましい。   When the water in the ink evaporates, the viscosity may increase due to an increase in the solid content in the ink. If the thickening rate is high, the nozzle holes are likely to be clogged with the thickened ink, which causes discharge abnormality. In order to maintain good discharge, the viscosity increase rate represented by the following formula (5) is preferably 600% or less and more preferably 400% or less when 30% by mass of water is evaporated.

インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7〜12が好ましく、8〜11がより好ましい。   The pH of the ink is preferably 7 to 12 and more preferably 8 to 11 from the viewpoint of preventing corrosion of the metal member in contact with the liquid.

<記録媒体>
記録に用いる記録媒体としては、特に限定されないが、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙等が挙げられる。
<Recording medium>
The recording medium used for recording is not particularly limited, and examples thereof include plain paper, glossy paper, special paper, cloth, film, OHP sheet, and general-purpose printing paper.

<記録物>
本発明のインク記録物は、記録媒体上に、本発明のインクを用いて形成された画像を有してなる。インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法により記録して記録物とすることができる。
<Recorded material>
The ink recorded matter of the present invention has an image formed using the ink of the present invention on a recording medium. Recording can be performed by recording with an inkjet recording apparatus and an inkjet recording method.

<液体吐出ヘッド>
本実施形態の液体を吐出する装置は、ノズル板を有し、更に必要に応じてその他の部材を有する液体吐出ヘッドを備えている。
<Liquid discharge head>
The apparatus for ejecting liquid according to the present embodiment includes a liquid ejection head having a nozzle plate and further having other members as necessary.

<<その他の部材>>
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加圧室、刺激発生手段などが挙げられる。
<< Other parts >>
There is no restriction | limiting in particular as another member, According to the objective, it can select suitably, For example, a pressurization chamber, a stimulus generation means, etc. are mentioned.

−加圧室−
加圧室は、ノズル板に設けられた複数のノズル孔に個別に対応して配置され、ノズル孔と連通する複数の個別流路であり、インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室などと称することもある。
-Pressure chamber-
The pressurizing chamber is a plurality of individual flow paths that are individually arranged corresponding to the plurality of nozzle holes provided in the nozzle plate and communicate with the nozzle holes. The ink flow path, the pressurized liquid chamber, the pressure chamber, and the discharge It may also be called a chamber or a liquid chamber.

−刺激発生手段−
刺激発生手段は、インクに印加する刺激を発生する手段である。
刺激発生手段における刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱(温度)、圧力、振動、光などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
刺激発生手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライトなどが挙げられる。刺激発生手段としては、具体的には、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどが挙げられる。
-Stimulus generation means-
The stimulus generation means is means for generating a stimulus to be applied to the ink.
There is no restriction | limiting in particular as a stimulus in a stimulus generation means, According to the objective, it can select suitably, For example, heat | fever (temperature), a pressure, a vibration, light, etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, heat and pressure are preferable.
Examples of the stimulus generating means include a heating device, a pressurizing device, a piezoelectric element, a vibration generating device, an ultrasonic oscillator, and a light. Specifically, the stimulus generating means includes a piezoelectric actuator such as a piezoelectric element, a thermal actuator that uses a phase change caused by ink film boiling using an electrothermal transducer such as a heating resistor, and a metal phase change caused by a temperature change. Examples thereof include a shape memory alloy actuator to be used and an electrostatic actuator using an electrostatic force.

刺激が「熱」の場合、インク吐出ヘッド内のインクに対し、記録信号に対応した熱エネルギーを、例えば、サーマルヘッド等を用いて付与する。熱エネルギーによりインクに気泡を発生させ、気泡の圧力により、ノズル板の前記ノズル孔からインクを液滴として吐出させる方法などが挙げられる。
刺激が「圧力」の場合、例えば、前記インク吐出ヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓む。それにより、圧力室の容積が収縮して、インク吐出ヘッドの前記ノズル孔からインクを液滴として吐出させる方法などが挙げられる。
これらの中でも、ピエゾ素子に電圧を印加してインクを飛翔させるピエゾ方式が好ましい。
When the stimulus is “heat”, thermal energy corresponding to the recording signal is applied to the ink in the ink ejection head using, for example, a thermal head. Examples include a method in which bubbles are generated in ink by thermal energy, and ink is ejected as droplets from the nozzle holes of the nozzle plate by the pressure of the bubbles.
When the stimulus is “pressure”, for example, the piezoelectric element is bent by applying a voltage to a piezoelectric element bonded to a position called a pressure chamber in the ink flow path in the ink discharge head. As a result, the volume of the pressure chamber shrinks, and a method of ejecting ink as droplets from the nozzle holes of the ink ejection head can be used.
Among these, a piezo method in which a voltage is applied to the piezo element to fly ink is preferable.

ここで、本実施形態で用いられる液体吐出ヘッドの一例について、図8から図10を参照して説明する。図8は同ヘッドの外観斜視説明図、図9は図8のA−A線に沿うノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)の断面説明図、図10は図8のB−B線に沿うノズル配列方向(液室短手方向)の断面説明図である。   Here, an example of the liquid discharge head used in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 is an explanatory perspective view of the appearance of the head, FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view in the direction (liquid chamber longitudinal direction) perpendicular to the nozzle arrangement direction along the line AA in FIG. 8, and FIG. It is sectional explanatory drawing of the nozzle arrangement | sequence direction (liquid chamber short direction) in alignment with a line.

液体吐出ヘッドは、本実施形態に係るノズル板1と、流路板2と、壁面部材としての振動板部材3とを積層接合している。そして、液体吐出ヘッドは、振動板部材3を変位させる圧電アクチュエータ14と、共通流路部材としてのフレーム部材16とを備えている。   In the liquid discharge head, the nozzle plate 1 according to the present embodiment, the flow path plate 2 and the vibration plate member 3 as a wall surface member are laminated and joined. The liquid discharge head includes a piezoelectric actuator 14 that displaces the diaphragm member 3 and a frame member 16 as a common flow path member.

ノズル板1、流路板2及び振動板部材3によって、液滴を吐出する複数のノズル11が通じる個別流路を形成している。個別流路は、ノズル11側を下流側とするとき、下流側からノズル11が通じる個別液室6と、個別液室6に液体を供給する流体抵抗部7と、流体抵抗部7に通じる液導入部8とで構成される。   The nozzle plate 1, the flow channel plate 2, and the vibration plate member 3 form an individual flow channel through which a plurality of nozzles 11 that discharge droplets communicate. When the individual flow path is the downstream side of the nozzle 11, the individual liquid chamber 6 that communicates with the nozzle 11 from the downstream side, the fluid resistance portion 7 that supplies the liquid to the individual liquid chamber 6, and the liquid that communicates with the fluid resistance portion 7. It is comprised with the introduction part 8. FIG.

そして、フレーム部材16の共通流路としての共通液室10から振動板部材3に形成した導入口部(供給口)9を通じて、個別流路に液体が導入され、液導入部8、流体抵抗部7を経て個別液室6に液体が供給される。なお、導入口部9にはフィルタが設けられてもよい。   Then, the liquid is introduced into the individual flow path from the common liquid chamber 10 as the common flow path of the frame member 16 through the introduction port portion (supply port) 9 formed in the diaphragm member 3, and the liquid introduction portion 8, the fluid resistance portion Through 7, the liquid is supplied to the individual liquid chamber 6. Note that a filter may be provided in the introduction port 9.

ここで、ノズル板1は、上述した本実施形態に係るノズル板であって、液体吐出面には撥液膜が設けられているものである。   Here, the nozzle plate 1 is the nozzle plate according to the above-described embodiment, and a liquid repellent film is provided on the liquid discharge surface.

流路板2は、SUS基板をエッチングして、個別液室6、流体抵抗部7、液導入部8などの個別流路5を形成する貫通部を形成している。   The flow path plate 2 etches the SUS substrate to form through portions that form the individual flow paths 5 such as the individual liquid chamber 6, the fluid resistance section 7, and the liquid introduction section 8.

振動板部材3は、流路板2の個別液室6の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材3は3層構造とし、流路板2側を1層目とするとき、1層目で個別液室6に対応する部分に変形可能な振動領域(振動板)31を形成している。   The diaphragm member 3 is a wall surface member that forms the wall surface of the individual liquid chamber 6 of the flow path plate 2. The diaphragm member 3 has a three-layer structure, and when the flow path plate 2 side is a first layer, a deformable vibration region (vibration plate) 31 is formed in a portion corresponding to the individual liquid chamber 6 in the first layer. ing.

この振動板部材3は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法(電鋳)で製造したものを用いている。これに限らず、その他の金属部材、樹脂部材、樹脂層と金属層の積層部材などを用いることができる。   The diaphragm member 3 is formed from a nickel (Ni) metal plate and is manufactured by an electroforming method (electroforming). Not limited to this, other metal members, resin members, laminated members of resin layers and metal layers, and the like can be used.

そして、この振動板部材3の個別液室6とは反対側に、振動板部材3の振動領域31を変形させる駆動手段(アクチュエータ手段、圧力発生手段)としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ14を配置している。   The piezoelectric actuator 14 includes an electromechanical conversion element as a driving means (actuator means, pressure generating means) for deforming the vibration region 31 of the diaphragm member 3 on the opposite side of the diaphragm member 3 from the individual liquid chamber 6. Is arranged.

この圧電アクチュエータ14は、ベース部材13上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材12を有し、圧電部材12にはハーフカットダイシングによって溝加工して1つの圧電部材12に対して所要数の圧電柱12A、12Bを所定の間隔で櫛歯状に形成している。   This piezoelectric actuator 14 has a plurality of laminated piezoelectric members 12 bonded with adhesive on a base member 13, and the piezoelectric member 12 is grooved by half-cut dicing so that a required number of piezoelectric members 12 is provided. Piezoelectric columns 12A and 12B are formed in a comb shape at a predetermined interval.

圧電部材12の圧電柱12A、12Bは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動圧電柱(駆動柱)12A、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動圧電柱(非駆動柱)12Bとして区別している。   The piezoelectric columns 12A and 12B of the piezoelectric member 12 are the same, but a piezoelectric column that is driven by giving a driving waveform is a driving piezoelectric column (driving column) 12A, and a piezoelectric column that is used as a simple column without giving a driving waveform. It is distinguished as a non-driving piezoelectric column (non-driving column) 12B.

そして、駆動柱12Aを振動板部材3の振動領域31に形成した島状の厚肉部である凸部31aに接合している。また、非駆動柱12Bを振動板部材3の厚肉部である凸部31bに接合している。   Then, the drive column 12A is joined to a convex portion 31a which is an island-shaped thick portion formed in the vibration region 31 of the diaphragm member 3. Further, the non-driving column 12 </ b> B is joined to the convex portion 31 b which is a thick portion of the diaphragm member 3.

この圧電部材12は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、駆動柱12Aの外部電極に駆動信号を与えるための可撓性を有するフレキシブル配線基板としてのFPC15が接続されている。   This piezoelectric member 12 is formed by alternately laminating piezoelectric layers and internal electrodes, and each internal electrode is pulled out to the end face to be provided with an external electrode, and can be used to supply a drive signal to the external electrode of the drive column 12A. An FPC 15 as a flexible wiring board having flexibility is connected.

フレーム部材16は、例えば、エポキシ系樹脂或いは熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイト等で射出成形により形成し、ヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室10が形成されている。   The frame member 16 is formed by injection molding with, for example, epoxy resin or polyphenylene sulfite, which is a thermoplastic resin, and a common liquid chamber 10 is formed in which liquid is supplied from a head tank or a liquid cartridge.

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動柱12Aに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動柱12Aが収縮し、振動板部材3の振動領域31が下降して個別液室6の容積が膨張することで、個別液室6内に液体が流入する。   In the liquid discharge head configured as described above, for example, the drive column 12A contracts by lowering the voltage applied to the drive column 12A from the reference potential, the vibration region 31 of the diaphragm member 3 descends, and the individual liquid chamber 6 As the volume expands, the liquid flows into the individual liquid chamber 6.

その後、駆動柱12Aに印加する電圧を上げて駆動柱12Aを積層方向に伸長させ、振動板部材3の振動領域31をノズル11方向に変形させて個別液室6の容積を収縮させることにより、個別液室6内の液体が加圧され、ノズル11から液滴が吐出(噴射)される。   Thereafter, the voltage applied to the drive column 12A is increased to extend the drive column 12A in the stacking direction, and the vibration region 31 of the vibration plate member 3 is deformed in the direction of the nozzle 11 to contract the volume of the individual liquid chamber 6. The liquid in the individual liquid chamber 6 is pressurized, and droplets are ejected (jetted) from the nozzle 11.

そして、駆動柱12Aに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材3の振動領域31が初期位置に復元し、個別液室6が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室10から個別液室6内に液体が充填される。そこで、ノズル11のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。   Then, by returning the voltage applied to the drive column 12A to the reference potential, the vibration region 31 of the diaphragm member 3 is restored to the initial position, and the individual liquid chamber 6 expands to generate a negative pressure. The liquid is filled into the individual liquid chamber 6 from the liquid chamber 10. Therefore, after the vibration of the meniscus surface of the nozzle 11 is attenuated and stabilized, the operation proceeds to the next droplet discharge.

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。   Note that the driving method of the head is not limited to the above example (pulling-pushing), and it is also possible to perform striking or pushing depending on the direction to which the driving waveform is given.

このように、この液体吐出ヘッドは本発明に係るノズル板を備えているので、滴吐出特性のバラツキの少ない安定した滴吐出を行うことができる。   As described above, since the liquid ejection head includes the nozzle plate according to the present invention, it is possible to perform stable droplet ejection with little variation in droplet ejection characteristics.

次に、本発明の液体を吐出する装置の一例について図11及び図12を参照して説明する。図11は同装置の要部平面説明図、図12は同装置の要部側面説明図である。   Next, an example of an apparatus for discharging a liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is an explanatory plan view of the main part of the apparatus, and FIG. 12 is an explanatory side view of the main part of the apparatus.

この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構493によって、キャリッジ403は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構493は、ガイド部材401、主走査モータ405、タイミングベルト408等を含む。ガイド部材401は、左右の側板491A、491Bに架け渡されてキャリッジ403を移動可能に保持している。そして、主走査モータ405によって、駆動プーリ406と従動プーリ407間に架け渡したタイミングベルト408を介して、キャリッジ403は主走査方向に往復移動される。   This apparatus is a serial type apparatus, and the 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、本実施形態で用いられるノズル板を含む液体吐出ヘッド404及びヘッドタンク441を一体にした液体吐出ユニット440を搭載している。   A liquid discharge unit 440 in which a liquid discharge head 404 including a nozzle plate used in this embodiment and a head tank 441 are integrated is mounted on the carriage 403.

液体吐出ユニット440の液体吐出ヘッド404は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド404は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。   The liquid discharge head 404 of the liquid discharge unit 440 discharges, for example, yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K) liquids. The liquid ejection 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.

液体吐出ヘッド404の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド404に供給するための供給機構494により、ヘッドタンク441には、液体カートリッジ450に貯留されている液体が供給される。   The liquid stored in the liquid cartridge 450 is supplied to the head tank 441 by the supply mechanism 494 for supplying the liquid stored outside the liquid discharge head 404 to the liquid discharge 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から液体が送液される。   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. Liquid 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を吸着して液体吐出ヘッド404に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト412は、無端状ベルトであり、搬送ローラ413と、テンションローラ414との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。   The conveyance belt 412 adsorbs the paper 410 and conveys it at a position facing the liquid ejection 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.

そして、搬送ベルト412は、副走査モータ416によってタイミングベルト417及びタイミングプーリ418を介して搬送ローラ413が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。   The 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.

さらに、キャリッジ403の主走査方向の一方側には搬送ベルト412の側方に液体吐出ヘッド404の維持回復を行う維持回復機構420が配置されている。   Further, on one side of the carriage 403 in the main scanning direction, a maintenance / recovery mechanism 420 that performs maintenance / recovery of the liquid ejection head 404 is disposed on the side of the transport belt 412.

維持回復機構420は、例えば液体吐出ヘッド404のノズル面(ノズルが形成された面)をキャッピングするキャップ部材421、ノズル面を払拭するワイパー部材422などで構成されている。   The maintenance / recovery mechanism 420 includes, for example, a cap member 421 for capping the nozzle surface (surface on which the nozzle is formed) of the liquid ejection head 404, a wiper member 422 for wiping the nozzle surface, and the like.

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。   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.

そこで、キャリッジ403を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド404を駆動することにより、停止している用紙410に液体を吐出して画像を形成する。   Therefore, the liquid ejection head 404 is driven in accordance with the image signal while moving the carriage 403 in the main scanning direction, thereby ejecting liquid onto the stopped paper 410 to form an image.

このように、この装置では、本発明で用いられる液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。   Thus, since this apparatus includes the liquid discharge head used in the present invention, a high-quality image can be stably formed.

次に、本発明で用いられる液体吐出ユニットの他の例について図13を参照して説明する。図13は同ユニットの要部平面説明図である。   Next, another example of the liquid discharge unit used in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an explanatory plan view of the main part of the unit.

この液体吐出ユニットは、液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板491A、491B及び背板491Cで構成される筐体部分と、主走査移動機構493と、キャリッジ403と、液体吐出ヘッド404で構成されている。   The liquid discharge unit includes a casing portion composed of side plates 491A and 491B and a back plate 491C, a main scanning movement mechanism 493, a carriage 403, and a liquid discharge portion among members constituting a liquid discharge device. The head 404 is configured.

なお、この液体吐出ユニットの例えば側板491Bに、前述した維持回復機構420、及び供給機構494の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。   Note that a liquid discharge unit in which at least one of the above-described maintenance and recovery mechanism 420 and the supply mechanism 494 is further attached to, for example, the side plate 491B of the liquid discharge unit may be configured.

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図14を参照して説明する。図14は同ユニットの正面説明図である。   Next, still another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory front view of the unit.

この液体吐出ユニットは、流路部品444が取付けられた液体吐出ヘッド404と、流路部品444に接続されたチューブ456で構成されている。   This liquid discharge unit includes a liquid discharge head 404 to which a flow path component 444 is attached, and a tube 456 connected to the flow path component 444.

なお、流路部品444はカバー442の内部に配置されている。流路部品444に代えてヘッドタンク441を含むこともできる。また、流路部品444の上部には液体吐出ヘッド404と電気的接続を行うコネクタ443が設けられている。   The flow path component 444 is disposed inside the cover 442. A head tank 441 may be included instead of the flow path component 444. In addition, a connector 443 that is electrically connected to the liquid ejection head 404 is provided above the flow path component 444.

本実施形態において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。   In the present embodiment, “an apparatus that discharges liquid” is an apparatus that includes a liquid discharge head or a liquid discharge unit and drives the liquid discharge head to discharge liquid. The apparatus for ejecting liquid includes not only an apparatus capable of ejecting liquid to an object to which liquid can adhere, but also an apparatus for ejecting liquid toward the air or liquid.

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。   This “apparatus for discharging liquid” may include means for feeding, transporting, and discharging a liquid to which liquid can adhere, as well as a pre-processing apparatus and a post-processing apparatus.

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。   For example, as a “liquid ejecting device”, an image forming device that forms an image on paper by ejecting ink, a powder is formed in layers to form a three-dimensional model (three-dimensional model) There is a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional modeling apparatus) that discharges a modeling liquid onto the powder layer.

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。   Further, the “apparatus for ejecting liquid” is not limited to an apparatus in which significant images such as characters and figures are visualized by the ejected liquid. For example, what forms a pattern etc. which does not have a meaning in itself, and what forms a three-dimensional image are also included.

上記「液体が付着可能もの」とは液体が一時的にでも付着可能なものを意味する。「液体が付着するもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。   The above-mentioned “thing to which liquid can adhere” means that liquid can adhere even temporarily. The material to which “the liquid adheres” may be any material as long as the liquid can temporarily adhere, such as paper, thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics.

また、「液体」は、インク、処理液、DNA試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液なども含まれる。   “Liquid” also includes ink, treatment liquid, DNA sample, resist, pattern material, binder, modeling liquid, and the like.

また、「液体を吐出する装置」には、特に限定しない限り、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。   Further, the “device for ejecting liquid” includes both a serial type device that moves the liquid ejection head and a line type device that does not move the liquid ejection head, unless otherwise specified.

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。   In addition to the “device for discharging liquid”, a processing liquid coating apparatus for discharging a processing liquid onto a sheet for applying a processing liquid to the surface of the sheet for the purpose of modifying the surface of the sheet, or a raw material There is an injection granulator for granulating raw material fine particles by spraying a composition liquid dispersed in a solution through a nozzle.

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。   A “liquid ejection unit” is a unit in which functional parts and mechanisms are integrated with a liquid ejection head, and is an assembly of parts related to liquid ejection. For example, the “liquid discharge unit” includes a combination of at least one of a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance / recovery mechanism, and a main scanning movement mechanism with a liquid discharge head.

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。   Here, the term “integrated” refers to, for example, a liquid discharge head, a functional component, and a mechanism that are fixed to each other by fastening, adhesion, engagement, etc., and one that is held movably with respect to the other. Including. Further, the liquid discharge head, the functional component, and the mechanism may be configured to be detachable from each other.

例えば、液体吐出ユニットとして、図12で示した液体吐出ユニット440のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。   For example, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a head tank are integrated, such as the liquid discharge unit 440 shown in FIG. Also, there are some in which the liquid discharge head and the head tank are integrated by being connected to each other by a tube or the like. Here, a unit including a filter may be added between the head tank and the liquid discharge head of these liquid discharge units.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。   In addition, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a carriage are integrated.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図13で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。   In addition, there is a liquid discharge unit in which the liquid discharge head and the scanning movement mechanism are integrated by holding the liquid discharge head movably on a guide member that constitutes a part of the scanning movement mechanism. Further, as shown in FIG. 13, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head, a carriage, and a main scanning movement mechanism are integrated.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。   Also, there is a liquid discharge unit in which a cap member that is a part of the maintenance / recovery mechanism is fixed to a carriage to which the liquid discharge head is attached, and the liquid discharge head, the carriage, and the maintenance / recovery mechanism are integrated. .

また、液体吐出ユニットとして、図14で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。   Further, as shown in FIG. 14, as a liquid discharge unit, there is a unit in which a liquid discharge head and a supply mechanism are integrated by connecting a tube to a liquid discharge head to which a head tank or a flow path component is attached. .

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。   The main scanning movement mechanism includes a guide member alone. The supply mechanism includes a single tube and a single loading unit.

また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ(積層型圧電素子を使用するものでもよい。)以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。   The “liquid discharge head” is not limited to the pressure generating means to be used. For example, in addition to the piezoelectric actuator as described in the above embodiment (a multilayer piezoelectric element may be used), a thermal actuator using an electrothermal conversion element such as a heating resistor, a diaphragm and a counter electrode are included. An electrostatic actuator or the like may be used.

また、本実施形態の用語における、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”, etc. in the terms of the present embodiment are all synonymous.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、実施例において範囲を示すために用いられる波ダッシュ「〜」の記号は、特に指定した場合を除き、その前後に記された値を含むものとする。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to the following Example. In addition, the symbol of the wave dash "-" used in order to show a range in an Example shall include the value described before and behind it, unless it designates especially.

(実施例1)
<ノズル板の作製>
−ノズル基材の作製−
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、液体吐出面の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とした。なお、液体吐出面側に生じたバリは研磨により除去した。これにより、図2に示す液体吐出面側の円筒状部分21aの直径が20μm、液体吐出面の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。
Example 1
<Preparation of nozzle plate>
-Preparation of 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 by punching from the opposite side of the liquid discharge surface. The punch used for drilling had 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. Thereby, the diameter of the cylindrical portion 21a on the liquid discharge surface side shown in FIG. 2 is 20 μm, the diameter of the opening of the truncated cone-shaped portion 21b on the surface opposite to the liquid discharge surface is 40 μm, and the height of the cylindrical portion 21a is As a result, a nozzle substrate 20 having 384 nozzle holes 21 each having a size of 10 μm was obtained.

次いで、中間層30として、ノズル基材20の表面にスパッタ法でSiO膜31を成膜し、液体吐出面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(3−アミノプロピルトリエトキシシラン、KBE−903(信越化学工業株式会社製))の層32をスピンコート法で成膜して形成した。 Next, as the intermediate layer 30, a SiO 2 film 31 is formed on the surface of the nozzle substrate 20 by sputtering, and a tape 60 is attached to the surface opposite to the liquid discharge surface, and then the SiO 2 film 31 is formed on the surface of the SiO 2 film 31. A layer 32 of a silane coupling agent (3-aminopropyltriethoxysilane, KBE-903 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)) was formed by spin coating.

−撥液膜の形成−
ノズル基材20の液体吐出面側に、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、1.5×10−3Pa〜8.0×10−3Paの高真空下で、350℃〜420℃に加熱し、蒸着膜の平均厚みが蒸着源に対向した部分で1μm〜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点(Tg)以上の温度(320℃)で5〜60分間ベークすることにより、緻密で表面が平滑な撥液膜40となるフッ素樹脂膜を形成した。撥液膜の液体吐出面として利用する面側表面の平均膜厚は、2.0μmであった。なお、平均膜厚は、断面SEM観察(日本電子株式会社製、JSM−7001F)により測定した。得られたノズル板は、図2に示すように、ノズルの外周部分において、ノズル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斜面領域を有しており、ノズル基材20のノズル孔21の内壁面にも撥液膜40を形成していた。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。)の撥液膜40bの膜厚t2は、撥液膜40aの領域42の膜厚t1の1/10以下(t2/t1≦0.1)であった。
-Formation of liquid repellent film-
Tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer (Teflon (registered trademark) AF2400, manufactured by DuPont) is applied to the liquid ejection surface side of the nozzle substrate 20 at 1.5 × 10 −3 Pa to 8.0 × 10 −3. Heating was performed at 350 ° C. to 420 ° C. under a high vacuum of Pa, and vacuum deposition was performed until the average thickness of the deposited film reached about 1 μm to 3 μm at the portion facing the deposition source. The obtained deposited film is baked at a temperature (320 ° C.) equal to or higher than the glass transition point (Tg) of the fluororesin for 5 to 60 minutes to form a fluororesin film that becomes a dense and smooth surface of the liquid repellent film 40. did. The average film thickness of the surface side surface used as the liquid ejection surface of the liquid repellent film was 2.0 μm. The average film thickness was measured by cross-sectional SEM observation (JSM-7001F, manufactured by JEOL Ltd.). As shown in FIG. 2, the obtained nozzle plate has a slope region that is inclined in the direction in which the film thickness decreases toward the edge of the nozzle at the outer peripheral portion of the nozzle. The liquid repellent film 40 was also formed on the inner wall surface of the nozzle hole 21. Here, the film thickness t2 of the liquid 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 base material 20) is 1/10 of the film thickness t1 of the region 42 of the liquid repellent film 40a. It was below (t2 / t1 ≦ 0.1).

<インクの調製>
−顔料分散体の調整−
−シアン顔料分散液の調製−
シアン顔料としてC.I.ピグメントブルー15:3を低温プラズマ処理しカルボン酸基を導入したイエロー顔料を作製した。これをイオン交換水に分散したものを限外濾過膜により脱塩濃縮して、顔料濃度15質量%の調製例1のシアン顔料分散液を得た。
<Preparation of ink>
-Adjustment of pigment dispersion-
-Preparation of cyan pigment dispersion-
C.I. as a cyan pigment I. Pigment Blue 15: 3 was subjected to low-temperature plasma treatment to produce a yellow pigment having a carboxylic acid group introduced. A dispersion of this in ion exchange water was desalted and concentrated with an ultrafiltration membrane to obtain a cyan pigment dispersion of Preparation Example 1 having a pigment concentration of 15% by mass.

−インクの調整−
表2−1の配合となるように、調製例1のシアン顔料分散液に各材料を撹拌装置に添加し、攪拌後1.0μのポリプロピレンフィルターで濾過を行い、実施例1で用いるインクを調製した。なお、表2−1、及び表2−2における配合量の数値は「質量%」である。
-Ink adjustment-
Prepare the ink used in Example 1 by adding each material to the cyan pigment dispersion liquid of Preparation Example 1 to the stirring device and filtering with a 1.0 μm polypropylene filter after stirring so as to have the composition shown in Table 2-1. did. In addition, the numerical value of the compounding quantity in Table 2-1 and Table 2-2 is "mass%".

(実施例2〜15)
<ノズル板の作製>
実施例1で用いるノズル板の撥液膜材料、製造方法、及びベーク温度を表1のとおり変更して実施例2で用いるノズル板を作製した。実施例3〜15では、実施例1で用いるノズル板と同じノズル板を用いた。実施例2で用いるノズル板について、実施例1と同様に、ノズル内壁面の撥液膜の有無、斜面領域の有無を確認し、t2/t1を測定した。
(Examples 2 to 15)
<Preparation of nozzle plate>
The nozzle plate used in Example 2 was prepared by changing the liquid repellent film material, the manufacturing method, and the baking temperature of the nozzle plate used in Example 1 as shown in Table 1. In Examples 3 to 15, the same nozzle plate as that used in Example 1 was used. For the nozzle plate used in Example 2, as in Example 1, the presence / absence of a liquid repellent film on the inner wall surface of the nozzle and the presence / absence of a slope region were confirmed, and t2 / t1 was measured.

<インクの調製>
実施例1で利用するインクの組成を、表2−1、又は表2−2に示す組成に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜15で用いるインクを調整した。実施例2〜15で用いるインクには、実施例1、又は他の実施例で用いるインクと同じものも含まれている。
<Preparation of ink>
Inks used in Examples 2 to 15 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition of the ink used in Example 1 was changed to the composition shown in Table 2-1 or Table 2-2. The ink used in Examples 2 to 15 includes the same ink as that used in Example 1 or other examples.

(比較例1)
<ノズル板の作製>
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)2質量部、及びフッ素系溶剤(FC−75、住友3M株式会社製)98質量部を混合溶解し、樹脂溶液を作製した。予め、超音波で洗浄した長さ30mm、幅15mm、厚み0.05mmのポリイミドフィルム(ユーピレックス(登録商標)S、宇部興産株式会社製)の表面に対し、上記樹脂溶液をスピンコート法により、1st・5,000rpm/5秒間、2nd・1,500rpm/20秒間の条件で塗布し、30分間自然乾燥後、320℃でベークすることにより、撥液膜を形成した。ポリイミドフィルムの裏面から、KrFエキシマレーザーにより、液体吐出側の面側の円筒状部分21aの直径が20μmノズル孔を384個形成したノズル板を作製した。
(Comparative Example 1)
<Preparation of nozzle plate>
2 parts by mass of tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer (Teflon (registered trademark) AF2400, manufactured by DuPont) and 98 parts by mass of a fluorinated solvent (FC-75, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) are mixed and dissolved to obtain a resin solution. Was made. The resin solution is spin-coated on the surface of a polyimide film (upilex (registered trademark) S, manufactured by Ube Industries, Ltd.) having a length of 30 mm, a width of 15 mm, and a thickness of 0.05 mm previously cleaned with ultrasonic waves. The coating was carried out under conditions of st · 5,000 rpm / 5 seconds, 2 nd · 1,500 rpm / 20 seconds, naturally dried for 30 minutes, and baked at 320 ° C. to form a liquid repellent film. From the back surface of the polyimide film, a nozzle plate in which 384 nozzle holes having a diameter of 20 μm in diameter of the cylindrical portion 21a on the surface side on the liquid discharge side were formed by a KrF excimer laser.

<インクの調製>
表2−1のとおり、実施例1と同じインクを用いた。
<Preparation of ink>
As shown in Table 2-1, the same ink as in Example 1 was used.

(比較例2)
<ノズル板の作製>
含フッ素アクリレートエステル重合体溶液(オプツールDSX原液、ダイキン工業株式会社製)をロータリーポンプにより10−1Paまで減圧し、その状態で室温(25℃)から徐々に約450℃まで昇温させることで、蒸着膜の厚みが蒸着源に対向した部分で20nm程度になるまでSiO膜が成膜されたノズル基材20に対して蒸着し、蒸着膜を形成した。得られた蒸着膜を、70℃で10分間ベークすることにより、緻密で表面が平滑な撥液膜となるフッ素樹脂膜を形成し、ノズル板を作製した。得られたノズル板について、実施例1と同様に、ノズル内壁面の撥液膜の有無、斜面領域の有無を確認し、t2/t1を測定した。
(Comparative Example 2)
<Preparation of nozzle plate>
By reducing the pressure of the fluorine-containing acrylate ester polymer solution (OPTOOL DSX stock solution, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) to 10 −1 Pa with a rotary pump and gradually increasing the temperature from room temperature (25 ° C.) to about 450 ° C. Then, vapor deposition was performed on the nozzle base material 20 on which the SiO 2 film was formed until the thickness of the vapor deposition film reached about 20 nm at a portion facing the vapor deposition source. The obtained vapor-deposited film was baked at 70 ° C. for 10 minutes to form a fluororesin film that becomes a dense and smooth surface liquid-repellent film, and a nozzle plate was produced. About the obtained nozzle plate, in the same manner as in Example 1, the presence / absence of a liquid repellent film on the inner wall surface of the nozzle and the presence / absence of a slope region were confirmed, and t2 / t1 was measured.

<インクの調製>
実施例1と同じインクを用いた。
<Preparation of ink>
The same ink as in Example 1 was used.

(比較例3〜7)
<ノズル板の作製>
実施例1と同じノズル板を用いた。
(Comparative Examples 3 to 7)
<Preparation of nozzle plate>
The same nozzle plate as in Example 1 was used.

<ノズル板の作製、及びインクの調製>
実施例1のインク組成を、表2−1に示す組成に変更した以外は実施例1と同様にして、比較例2〜7で用いるインクを調製した。
<Preparation of nozzle plate and preparation of ink>
Inks used in Comparative Examples 2 to 7 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the ink composition in Example 1 was changed to the composition shown in Table 2-1.

*○:ノズルの内壁面側の撥液膜の膜厚t2が、液体吐出面側の撥液膜の領域の膜厚t1の1/10以下(t2/t1≦0.1)である。
*×:ノズルの内壁面側の撥液膜の膜厚t2が、液体吐出面側の撥液膜の領域の膜厚t1の1/10を超えている。
*AF2400: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)
*AF1600:テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマー(商品名、テフロン(登録商標)AF2400、AF1600、デュポン社製)
*オプツールDSX:含フッ素アクリレートエステル重合体溶液、ダイキン工業株式会社製
*: The film thickness t2 of the liquid repellent film on the inner wall surface side of the nozzle is 1/10 or less (t2 / t1 ≦ 0.1) of the film thickness t1 of the liquid repellent film area on the liquid ejection surface side.
**: The film thickness t2 of the liquid repellent film on the inner wall surface side of the nozzle exceeds 1/10 of the film thickness t1 of the liquid repellent film area on the liquid discharge surface side.
* AF2400: Tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer (Teflon (registered trademark) AF2400, manufactured by DuPont)
* AF1600: Tetrafluoroethylene perfluorodioxole copolymer (trade name, Teflon (registered trademark) AF2400, AF1600, manufactured by DuPont)
* OPTOOL DSX: Fluorine-containing acrylate ester polymer solution, manufactured by Daikin Industries, Ltd.

*モビニール5450:日本合成化学工業
*TEGO WET270:Evonik Industries社製
*サーフィノール465:信越化学工業株式会社
* Movinyl 5450: Nippon Synthetic Chemical Industry * TEGO WET 270: Evonik Industries * Surfinol 465: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

<動的表面張力>
各実施例、又は比較例で用いるインクの動的表面張力を、ポータブル表面張力計(英弘精機株式会社製、SITA DynoTester)により、温度:25℃、bublelifetime:15msecの条件で測定した。
<Dynamic surface tension>
The dynamic surface tension of the ink used in each example or comparative example was measured with a portable surface tensiometer (manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd., SITA DynoTester) at a temperature of 25 ° C. and a bubblelifetime of 15 msec.

<静的表面張力>
各インクの静的表面張力は、表面張力計(協和界面株式会社製、DY300)を用いて、温度:25℃の条件で測定した。
動的表面張力の測定結果、静的表面張力の測定結果、及び動的表面張力の測定結果を静的表面張力の測定結果で除したものを表3に示す。なお、表3中、動的表面張力の測定結果、及び静的表面張力の測定結果の単位は「mN/m」である。
<Static surface tension>
The static surface tension of each ink was measured using a surface tension meter (DY300, manufactured by Kyowa Interface Co., Ltd.) at a temperature of 25 ° C.
Table 3 shows the results of dynamic surface tension measurement, static surface tension measurement, and dynamic surface tension measurement divided by static surface tension measurement. In Table 3, the unit of the measurement result of the dynamic surface tension and the measurement result of the static surface tension is “mN / m”.

各実施例、及び比較例において、表1に示すノズル板を備える液体吐出ヘッド、並びに表2−1、又は表2−2に示すインクを、液体を吐出する装置としてのインクジェットプリンタ(株式会社リコー製、IPSiO GXe5500)に搭載した。各実施例、及び比較例のインクジェットプリンタを用いて、以下に示す諸特性の評価を行った。結果を表4に示す。   In each example and comparative example, an ink jet printer (Ricoh Co., Ltd.) serving as a liquid ejection head having a nozzle plate shown in Table 1 and an ink shown in Table 2-1 or Table 2-2 was ejected. Manufactured by IPSiO GXe5500). Various characteristics shown below were evaluated using the inkjet printers of the examples and comparative examples. The results are shown in Table 4.

評価1<ビーディング>
GXe5500を用いて、リコービジネスコートグロス100に光沢紙−きれいモード、色補正なしを選択肢、シアンベタ画像を印字し、濃度ムラ(ビーディング)の目視判定を行った。Bランク以上であれば、装置を好適に実用できる。
Evaluation 1 <Beading>
Using GXe5500, a glossy paper-clean mode and no color correction were selected on Ricoh Business Coat Gloss 100, a cyan solid image was printed, and density unevenness (beading) was visually determined. If it is B rank or more, an apparatus can be used practically suitably.

[評価基準]
A:全くなし。
B:30cm離れたところから濃度ムラが確認できる。
C:1m離れたところからでも濃度ムラが確認できる。
D:1.5m以上離れたところからでも濃度ムラが確認できる。
[Evaluation criteria]
A: None at all.
B: Uneven density can be confirmed from 30 cm away.
C: Density unevenness can be confirmed even from a distance of 1 m.
D: Density unevenness can be confirmed even from a distance of 1.5 m or more.

<吐出安定性>
各実施例、及び比較例のインクジェットプリンタ(株式会社リコー製、IPSiO GXe5500)を用いて、3万回のクリーニングを実施した後の状態(耐久試験後)で、それぞれ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して噴射曲がりの有無から、下記基準にしたがって、吐出安定性を評価した。Bランク以上であれば、装置を好適に実用できる。
<Discharge stability>
A nozzle check pattern was printed and printed in the state after 30,000 cleanings (after endurance test) using the inkjet printers of each example and comparative example (Ricoh Co., Ltd., IPSiO GXe5500). The nozzle check pattern was visually observed and the ejection stability was evaluated according to the following criteria based on the presence or absence of jet bending. If it is B rank or more, an apparatus can be used practically suitably.

[評価基準]
A:初期状態と同等の良好な吐出安定性を有している
B:吐出異常が10ch以下
C:吐出異常が100ch以下
D:吐出異常が150ch以下
[Evaluation criteria]
A: Good discharge stability equivalent to the initial state B: Discharge abnormality is 10 ch or less C: Discharge abnormality is 100 ch or less D: Discharge abnormality is 150 ch or less

<インク保存安定性>
E−550L(東機産業株式会社製:コーン1°34’×R24)を用いて、保存前の粘度と、密封した容器中で70℃14日間保存した後に測定した粘度から保存安定度を次式に従って求め、以下の基準に基づいて評価した。Aランクであれば、装置を好適に実用できる。
<Ink storage stability>
Using E-550L (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd .: corn 1 ° 34 ′ × R24), the storage stability is determined from the viscosity before storage and the viscosity measured after storage in a sealed container at 70 ° C. for 14 days. It calculated | required according to the type | formula and evaluated based on the following references | standards. If it is A rank, an apparatus can be used practically suitably.

[評価基準]
A:100±5%以内
B:100±5%超え〜±10%未満
C:100±10%以上
[Evaluation criteria]
A: Within 100 ± 5% B: More than 100 ± 5% to less than ± 10% C: 100 ± 10% or more

特開2008−188911号公報JP 2008-188911 A

1 ノズル板
11 ノズル
20 ノズル基材
21 ノズル孔
30 中間層
40 撥液膜
2 流路板
3 振動板部材
6 個別液室
10 共通液室
12 圧電部材
16 フレーム部材
403 キャリッジ
404 液体吐出ヘッド
440 液体吐出ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle plate 11 Nozzle 20 Nozzle base material 21 Nozzle hole 30 Intermediate layer 40 Liquid repellent film 2 Flow path plate 3 Vibration plate member 6 Individual liquid chamber 10 Common liquid chamber 12 Piezoelectric member 16 Frame member 403 Carriage 404 Liquid discharge head 440 Liquid discharge unit

Claims (11)

液体を吐出するノズルと、
液体吐出面側、及び前記ノズルの内壁面側に撥液膜を有するノズル板と、を備え、
前記撥液膜は、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂を含有し、
前記液体の15msにおける動的表面張力Aと静的表面張力Bの関係が1.5≦A/B≦2であり、
前記液体の15msにおける動的表面張力Aが25mN/m以上35mN/m以下である
液体を吐出する装置。
A nozzle for discharging liquid;
A liquid ejection surface side, and a nozzle plate having a liquid repellent film on the inner wall surface side of the nozzle,
The liquid repellent film contains a fluororesin containing a structural unit having a fluorine-containing heterocyclic structure,
The relationship between the dynamic surface tension A and the static surface tension B at 15 ms of the liquid is 1.5 ≦ A / B ≦ 2.
An apparatus for ejecting a liquid, wherein a dynamic surface tension A of the liquid at 15 ms is 25 mN / m or more and 35 mN / m or less.
前記フッ素樹脂が、更に、下記構造式(x)で表される構造単位を含む請求項1に記載の液体を吐出する装置。
The apparatus for discharging a liquid according to claim 1, wherein the fluororesin further includes a structural unit represented by the following structural formula (x).
前記含フッ素ヘテロ環状構造が、エーテル結合を有する請求項1又は2に記載の液体を吐出する装置。   The apparatus for discharging a liquid according to claim 1, wherein the fluorine-containing heterocyclic structure has an ether bond. 前記撥液膜には、前記液体吐出面側において、前記ノズル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斜面領域がある請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。   4. The liquid repellent film according to claim 1, wherein the liquid repellent film has a slope region that is inclined in a direction in which the film thickness decreases toward an edge side of the nozzle on the liquid discharge surface side. 5. A device that ejects liquid. 前記液体が、水、顔料、及び有機溶剤を含有するインクである請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。   The apparatus for ejecting liquid according to claim 1, wherein the liquid is ink containing water, a pigment, and an organic solvent. 前記インクにおいて、固形分のD50粒径が80nm以上、200nm以下である請求項5に記載の液体を吐出する装置。   The apparatus for ejecting a liquid according to claim 5, wherein the D50 particle size of the solid content in the ink is 80 nm or more and 200 nm or less. 前記内壁面側の前記撥液膜の膜厚は、前記液体吐出面側における前記斜面領域以外の領域の前記撥液膜の膜厚の1/10以下である請求項4に記載の液体を吐出する装置。   5. The liquid ejection according to claim 4, wherein a film thickness of the liquid repellent film on the inner wall surface side is 1/10 or less of a film thickness of the liquid repellent film in an area other than the inclined area on the liquid ejection surface side. Device to do. 前記撥液膜の下地との界面における前記フッ素樹脂の数平均分子量Cと前記撥液膜の最表面における前記フッ素樹脂の数平均分子量Dの間にC<Dの関係がある請求項1乃至7のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。   8. The relationship C <D is established between the number average molecular weight C of the fluororesin at the interface with the base of the liquid repellent film and the number average molecular weight D of the fluororesin on the outermost surface of the liquid repellent film. The apparatus which discharges the liquid as described in any one of these. 前記ノズル板における基材と前記撥液膜とが、シランカップリング剤層を介して密着している請求項1乃至8のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。   The apparatus which discharges the liquid as described in any one of Claims 1 thru | or 8 with which the base material and the said liquid-repellent film in the said nozzle plate are closely_contact | adhered via the silane coupling agent layer. 前記シランカップリング剤層は、アミノ基を有するシランカップリング剤を含む請求項9に記載の液体を吐出する装置。   The apparatus for discharging a liquid according to claim 9, wherein the silane coupling agent layer includes a silane coupling agent having an amino group. 前記撥液膜の前記液体吐出面側の膜厚は、1μm以上3μm以下である請求項1乃至10のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。   The apparatus for discharging a liquid according to claim 1, wherein a film thickness of the liquid repellent film on the liquid discharge surface side is 1 μm or more and 3 μm or less.
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