本发明涉及喷墨头用构件、喷墨头用构件的制造方法及喷墨头,特别是涉及能够实现制造工艺中的耐久性、和基材与功能层之间的密合性的兼顾、其结果能够确保对于墨的长期耐久性及耐磨损性、且连续射出性优异的喷墨头用构件等。
背景技术:
1、就现在广泛普及的喷墨记录装置而言,通过将具备有多个喷嘴孔排列成列状而形成的喷嘴板的喷墨头安装于框架等而保持、从该多个喷嘴分别向记录介质以微小的液滴状态排出各色墨,由此在记录介质形成图像。
2、作为喷墨头的代表性的墨排出方式,有:采用通过使电流流过配置在加压室的电阻体而产生的热来使墨中的水气化膨胀,对墨施加压力而排出的方法;和将构成加压室的流路构件的一部分设为压电体、或者在流路构件中设置压电体,选择性地驱动与多个喷射孔对应的压电体,由此根据各压电体的动压来使加压室变形而使液体从喷嘴排出的方法。
3、在喷墨头中,在实现墨液滴良好的射出性能上,设置有喷嘴的面的表面特性变得非常重要。
4、如果墨液、垃圾附着在喷墨头的喷嘴孔的附近,则排出的墨液滴的射出方向弯曲、或者在喷嘴孔的墨液滴的射出角度扩大,存在产生卫星点的问题。
5、为了使墨液滴稳定地射出,当然要优化墨流路内的设计、对墨施加压力的方法,但仅此是不够的,进而需要将射出墨的喷嘴孔周围一直维持在稳定的表面状态。为此,正在研究赋予具有拒液体性的拒液层的方法,以使得不需要的墨没有附着或残留在喷嘴板的墨射出面的喷嘴孔周边部。
6、一般而言,在喷墨头具备的喷嘴板的喷嘴面所形成的拒液层中,使用有机硅系化合物、含氟有机化合物,例如硅烷偶联剂等。已知:通过这样在拒液层的形成中使用硅烷偶联剂,能够形成密合性优异的拒液层。
7、另外,已知:通过在上述拒液层形成前,在喷嘴板的基材形成含有tasiox的基材密合层,能够提高耐磨损性及耐化学品性(例如参照专利文献1。)。
8、但是,这样的材料具有如下的问题:由于在形成了基材密合层及拒液层后的喷嘴加工时、用于拒液层的密合性提高的等离子体处理时等制造工艺的热,在喷嘴附近的界面容易剥离。
9、另一方面,在专利文献2中公开了在喷嘴板的成为拒液层的基底的基底层中、在专利文献3中公开了在用于提高喷嘴板与含有有机硅氧烷的接合膜的接合力的中间层中分别使用金属氮化膜,能够改善拒液层、接合膜的密合性。但是,在不含氧原子的金属氮化膜的情况下,可知不能确保与拒液层、接合膜的密合性。
10、另外,已知:在喷嘴板等的基材中,除了上述拒液层、上述基底层以外,还设置保护基材的腐蚀的保护层、或者设置用于将上述基材与其他基材粘接的粘接层。而且,要求提高这样的拒液层、基底层、保护层及粘接层等功能层与基材的密合性。
11、进而,在使用颜料墨的情况下,由于维护时使用的擦拭材料与包含颜料粒子的颜料墨的磨损,确认了拒液层面慢慢地磨耗的现象,判明:由于将这样的操作长期反复,在上述的层构成中不能确保耐久性(耐磨损性)的问题存在。
12、现有技术文献
13、专利文献
14、专利文献1:日本专利第6217170号公报
15、专利文献2:欧洲专利第2484526号说明书
16、专利文献3:日本专利第4900457号公报
技术实现思路
1、发明要解决的课题
2、本发明鉴于上述问题·状况而完成,其解决课题在于提供能够实现制造工艺中的耐久性、和基材与功能层之间的密合性的兼顾,其结果,能够确保对于墨的长期耐久性及耐磨损性,且连续射出性优异的喷墨头用构件、喷墨头用构件的制造方法及喷墨头。
3、用于解决课题的手段
4、本发明人为了解决上述课题,在对于上述问题的原因等研究的过程中,发现:通过使基材与功能层之间的基材密合层含有第4族或第5族元素、氮元素及氧元素、使基材密合层的功能层侧的表面的氧元素的原子浓度(atm%)比基材密合层的内部高,实现制造工艺中的耐久性和基材与功能层之间的密合性的兼顾,能够确保对于墨的长期耐久性及耐磨损性,并且连续射出性优异,完成了本发明。
5、即,本发明涉及的上述课题通过以下的手段得以解决。
6、1.喷墨头用构件,是至少依次具有基材、基材密合层及功能层的喷墨头用构件,
7、上述基材密合层含有第4族或第5族元素、氮元素及氧元素,
8、上述基材密合层的上述功能层侧的表面的氧元素的原子浓度(atm%)比上述基材密合层的内部高。
9、2.根据第1项所述的喷墨头用构件,其中,上述基材密合层中含有的上述第5族元素为钽(ta)。
10、3.根据第1项或第2项所述的喷墨头用构件,其中,上述基材密合层的内部的、氮元素与第4族或第5族元素的原子浓度(atm%)之比的值满足下述式(i),
11、式(i):0.3≤氮元素的原子浓度/第4族或第5族元素的原子浓度≤1。
12、4.根据第1项至第3项中任一项所述的喷墨头用构件,其中,上述基材密合层在x射线衍射(xrd)测定中具有来自ta2n的峰。
13、5.根据第1项至第3项中任一项所述的喷墨头用构件,其中,上述基材密合层的厚度为1~1500nm的范围内。
14、6.根据第1项至第5项中任一项所述的喷墨头用构件,其中,上述功能层包含拒液层,上述拒液层含有:含氟(f)的偶联剂。
15、7.根据第1项至第6项中任一项所述的喷墨头用构件,其中,上述功能层包含:含有含氟(f)的偶联剂的拒液层、和成为该拒液层的基底的基底层。
16、8.根据第7项所述的喷墨头用构件,其中,上述基底层为至少含有无机氧化物或含碳(c)的氧化物的层。
17、9.根据第8项所述的喷墨头用构件,其中,上述基底层含有至少由碳(c)、硅(si)、氧(o)构成的氧化物。
18、10.根据第8项或第9项所述的喷墨头用构件,其中,上述基底层为至少由含有碳(c)、氧(o)的硅烷偶联剂构成的层。
19、11.根据第10项所述的喷墨头用构件,其中,上述基底层含有的上述硅烷偶联剂具有:在两末端具有反应性官能团、:且在中间部含烃链和苯环的分子结构。
20、12.根据第1项至第11项中任一项所述的喷墨头用构件,其中,上述基材由不锈钢形成。
21、13.喷墨头用构件的制造方法,是制造根据第1项至第12项中任一项所述的喷墨头用构件的喷墨头用构件的制造方法,其中,
22、在上述基材形成上述基材密合层,
23、在上述基材密合层形成上述功能层后,通过激光加工形成喷嘴。
24、14.根据第13项所述的喷墨头用构件的制造方法,其中,上述基材密合层通过利用干法的反应性溅射法来形成。
25、15.根据第13项或第14项所述的喷墨头用构件的制造方法,其中,作为上述基材密合层的表面处理,进行氧等离子体处理。
26、16.喷墨头,其具备第1项至第12项中任一项所述的喷墨头用构件。
27、发明的效果
28、通过本发明的上述手段,能够实现制造工艺中的耐久性和基材与功能层之间的密合性的兼顾,其结果,能够提供能够确保对于墨的长期耐久性和耐磨损性、且连续射出性优异的喷墨头用构件、喷墨头用构件的制造方法及喷墨头。
29、对于本发明的效果的显现机制或作用机制,尚不明确,推测如下所述。
30、在本发明中,基材密合层含有第4族或第5族元素、氮元素及氧元素,因此通过使用熔点高的第4族或第5族元素的氮化膜,耐热性提高,能够改善密合性。其结果,能够提高喷墨头用构件的制造工艺中的耐热性和基材与功能性膜的界面的密合耐久性。
31、另外,通过使上述基材密合层的上述功能层侧的表面的氧元素的原子浓度(atm%)比上述基材密合层的内部高,容易产生显示更大键能的共价键、氢键等化学键,能够提高基材与功能性膜之间的密合性。特别地,即使进行采用实际墨(升华/分散染料墨)等的长期的打字,也能够防止墨向基材与功能性膜的界面的浸透,能够确保长期耐久性及耐磨损性。
32、进而,通过基材密合层含有第4族或第5族元素、赋予导电性,能够防止墨射出的薄雾附着,连续射出性提高。
1.一种喷墨头用构件,是至少依次具有基材、基材密合层及功能层的喷墨头用构件,
2.根据权利要求1所述的喷墨头用构件,其中,所述基材密合层中含有的所述第5族元素为钽(ta)。
3.根据权利要求1或2所述的喷墨头用构件,其中,所述基材密合层的内部的氮元素与第4族或第5族元素的原子浓度(atm%)之比的值满足下述式(i),
4.根据权利要求1至3中任一项所述的喷墨头用构件,其中,所述基材密合层在x射线衍射(xrd)测定中具有来自ta2n的峰。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的喷墨头用构件,其中,所述基材密合层的厚度为1~1500nm的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的喷墨头用构件,其中,所述功能层包含拒液层,所述拒液层含有含氟(f)的偶联剂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的喷墨头用构件,其中,所述功能层包含:含有含氟(f)的偶联剂的拒液层、和成为该拒液层的基底的基底层。
8.根据权利要求7所述的喷墨头用构件,其中,所述基底层为至少含有无机氧化物或含碳(c)的氧化物的层。
9.根据权利要求8所述的喷墨头用构件,其中,所述基底层含有至少由碳(c)、硅(si)、氧(o)构成的氧化物。
10.根据权利要求8或9所述的喷墨头用构件,其中,所述基底层为至少由含有碳(c)、氧(o)的硅烷偶联剂构成的层。
11.根据权利要求10所述的喷墨头用构件,其中,所述基底层含有的所述硅烷偶联剂具有:在两末端具有反应性官能团、且在中间部含烃链和苯环的分子结构。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的喷墨头用构件,其中,所述基材用不锈钢形成。
13.一种喷墨头用构件的制造方法,是制造权利要求1至12中任一项所述的喷墨头用构件的喷墨头用构件的制造方法,其中,
14.根据权利要求13所述的喷墨头用构件的制造方法,其中,所述基材密合层通过基于干法的反应性溅射法来形成。
15.根据权利要求13或14所述的喷墨头用构件的制造方法,其中,作为所述基材密合层的表面处理,进行氧等离子体处理。
16.一种喷墨头,其具备权利要求1至12中任一项所述的喷墨头用构件。
