JP2012223934A - Liquid ejection head and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a droplet discharge head and an image forming apparatus.
画像形成装置としては、主に、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機などの製品として知られ、複数の画像形成方式が存在する。例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液滴吐出記録方式の画像形成装置が知られている。この液滴吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドから画像記録媒体に対してインク滴を吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用される場合がある。）を行う。画像記録媒体とは、紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、画像を構成するインク滴等の液体あるいはトナー等の固体が付着可能なものを意味し、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称されることがある。液滴吐出記録方式の画像形成装置には、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型ヘッドの画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型の画像形成装置とがある。 The image forming apparatus is mainly known as a product such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, a plotter, and a complex machine of these, and there are a plurality of image forming methods. For example, an image forming apparatus of a droplet discharge recording method using a recording head that discharges ink droplets is known. This droplet discharge recording type image forming apparatus ejects ink droplets from a recording head to an image recording medium, and image formation (recording, printing, printing, printing) may be used synonymously. )I do. The image recording medium is not limited to paper, but includes OHP and the like, and means a medium to which a liquid such as ink droplets or a solid such as toner constituting an image can be attached. Sometimes referred to as paper, recording paper, and the like. The image forming apparatus of the droplet discharge recording method includes an image forming apparatus of a serial type head that forms an image by discharging droplets while the recording head moves in the main scanning direction, and a liquid droplet without moving the recording head. There is a line-type image forming apparatus using a line-type head that forms an image by ejecting a liquid.
液滴吐出方式の画像形成装置とは、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の画像記録媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。ここでいう「画像形成」には、文字や図形等の意味を持つ画像を画像記録媒体に付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を画像記録媒体に付与すること（単に液滴を画像記録媒体に着弾させること）も含まれる。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。更に、画像とは、平面に付与されるものに限らず、立体物に付与されるもの、あるいは、立体物自体を造形して形成される像も含まれる。 The droplet discharge type image forming apparatus means an apparatus for forming an image by discharging a liquid onto an image recording medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics or the like. In this “image formation”, not only an image having a meaning such as a character or a figure is imparted to the image recording medium, but also an image having no meaning such as a pattern is imparted to the image recording medium (simply liquid). Landing droplets on the image recording medium). The ink is not limited to so-called ink, and is not particularly limited as long as it becomes liquid when ejected. For example, the ink is a generic term for liquids including DNA samples, resists, pattern materials, and the like. Use. Furthermore, the image is not limited to an image provided on a plane, but includes an image provided on a three-dimensional object or an image formed by modeling the three-dimensional object itself.
液滴吐出方式の画像形成装置の一例として、ノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置がある。上記インクジェット記録ヘッドは、ノズル板、流路板及び振動板を互いに接合させてノズル板のノズルに対応する複数の個別液室及び該個別液室に連通する共通液室を形成する液滴吐出部材と、上記共通液室にインクを供給するインク供給路を形成するインク供給路部材とを主に含んで構成されている。上記液滴吐出部材におけるノズル板にはインク液滴を吐出するノズルが設けられ、そのノズル板のノズル面には異物の付着防止のために撥水剤を塗布して撥水層が形成されている。また、流路板には、ノズル板と振動板とで挟持されて接合されることで各個別液室及び共通液室を形成する空洞部が設けられている。更に、振動板には、各個別液室内のインクに圧力変動を加える圧電素子が設けられている。上記液滴吐出部材を形成する方法、つまりノズル板、流路板及び振動板を接合する方法が、特許文献１に提案されている。この特許文献１には、ノズル板、流路板及び振動板の各部材を互いに位置決めする方法として各部材の基準ピン穴にピンを通すピンアライメント方式が提案されている。この特許文献１では、ノズル板、流路板及び振動板の各接着箇所に熱硬化性接着剤を塗布した後基準ピン穴を基準にして位置決めしている。そして、位置決めされたノズル板、流路板及び振動板の各部材は一度に加熱され、かつ加圧されながら熱硬化性接着剤を硬化させることで接合される。
As an example of a droplet discharge type image forming apparatus, there is an ink jet recording apparatus having an ink jet recording head for discharging ink from nozzles. The inkjet recording head includes a plurality of individual liquid chambers corresponding to the nozzles of the nozzle plate by joining the nozzle plate, the flow path plate, and the vibration plate to each other, and a liquid droplet ejection member that communicates with the individual liquid chambers And an ink supply path member that forms an ink supply path for supplying ink to the common liquid chamber. The nozzle plate in the droplet discharge member is provided with a nozzle for discharging ink droplets, and a water repellent layer is formed on the nozzle surface of the nozzle plate by applying a water repellent agent to prevent adhesion of foreign matter. Yes. Further, the flow path plate is provided with a cavity portion that forms the individual liquid chamber and the common liquid chamber by being sandwiched and joined by the nozzle plate and the vibration plate. Furthermore, the vibration plate is provided with a piezoelectric element that applies pressure fluctuation to the ink in each individual liquid chamber.
インクジェット記録ヘッドの上記液滴吐出部材において、各個別液室間の隔壁部分は細く加工による部品で構成されており、この部品の微小な変形や部材の厚みのバラツキは正常な液滴吐出を行うための個別液室の封止性に影響を与える。個別液室の封止性を確保するために接合時では、ノズル板、流路板及び振動板の各部材に均一に加圧して部材の歪みを抑える必要がある。ノズル板、流路板及び振動板の各部材はそれぞれほぼ板状を成している。そして、これらの部材を熱硬化性接着剤で接合する場合位置決めされ組み付けられた上記液滴吐出部材の両面のほぼ全体に加圧装置の加圧面を押し当てて加圧できる。このため、ノズル板、流路板及び振動板の各部材をほぼ均一に加圧することができる。 In the above-described droplet discharge member of the ink jet recording head, the partition between the individual liquid chambers is composed of thinly processed parts, and the minute deformation of the parts and the variation in the thickness of the members perform normal droplet discharge. This affects the sealing performance of the individual liquid chamber. In order to ensure the sealability of the individual liquid chambers, it is necessary to uniformly pressurize each member of the nozzle plate, the flow path plate, and the vibration plate at the time of joining to suppress the member distortion. Each member of the nozzle plate, the flow channel plate, and the vibration plate has a substantially plate shape. Then, when these members are joined with a thermosetting adhesive, the pressurizing surface of the pressurizing device can be pressed against almost the entire both surfaces of the droplet discharge member positioned and assembled. For this reason, each member of a nozzle plate, a flow-path plate, and a diaphragm can be pressurized almost uniformly.
ところが、上記液滴吐出部材の別体の接合部材としての上記インク供給路部材を上記液滴吐出部材のノズル面に直交する方向で接合する場合、上記液滴吐出部材に上記インク供給路部材を接合した接合部分の厚さは上記液滴吐出部材だけの厚さより、上記インク供給路部材の厚み分厚くなる。このため、上記液滴吐出部材の各部材の接合及び上記液滴吐出部材への上記インク供給路部材の接合を、上記平坦な加圧面を有する圧力装置を移動させて加圧面を変えながら加圧を行うと、上記液滴吐出部材に上記インク供給路部材を接合する接合部分では当該接合部分以外の部分に比べて高い圧力が加わる。そして、上記インク供給路部材と共に加圧されない上記液滴吐出部材における各個別液室間の隔壁部分を構成する部品は上記インク供給路部材と共に加圧される上記液滴吐出部材側に偏るように変形し、上記液滴吐出部材の各部材に歪みが生じる。この歪みを生じさせないようにするために、上記液滴吐出部材の各部材をほぼ均一に所定の圧力で加熱加圧して上記液滴吐出部材を形成する接合工程を行った後に、形成した上記液滴吐出部材に上記インク供給路部材を上記所定の圧力より低い圧力で加熱加圧して接合する接合工程を行い上記歪みの発生を抑制する。 However, when the ink supply path member as a separate joining member of the droplet discharge member is bonded in a direction orthogonal to the nozzle surface of the droplet discharge member, the ink supply path member is attached to the droplet discharge member. The thickness of the joined portion becomes larger by the thickness of the ink supply path member than the thickness of only the droplet discharge member. For this reason, the bonding of each member of the droplet discharge member and the bonding of the ink supply path member to the droplet discharge member are performed by moving the pressure device having the flat pressure surface and changing the pressure surface. As a result, a higher pressure is applied at the joint portion where the ink supply path member is joined to the droplet discharge member than at the portion other than the joint portion. The components constituting the partition between the individual liquid chambers in the liquid droplet ejection member that is not pressurized with the ink supply path member are biased toward the liquid droplet ejection member that is pressurized with the ink supply path member. Deformation causes distortion in each member of the droplet discharge member. In order to prevent this distortion from occurring, the liquid discharge member formed after the bonding step of forming the droplet discharge member by heating and pressurizing each member of the droplet discharge member almost uniformly at a predetermined pressure is performed. A joining step of joining the ink supply path member to the droplet discharge member by heating and pressing at a pressure lower than the predetermined pressure is performed to suppress the occurrence of the distortion.
上述したように、ノズル板のノズル面には、吐出不良を防ぐためにインク等の付着を防ぐために撥水層が形成されている。この撥水層は、所定の温度以上になると熱分解を起こす撥水剤で形成されている。上記液滴吐出部材の接合に用いられる熱硬化性接着剤は、液室の耐久性や液室内積の寸法精度の関係から、インクに対する高い耐液性、塗布後のはみ出しが少ない低い粘性の接着剤を用いている。このように上記液滴吐出部材に用いられる熱硬化性接着剤は、一般に撥水剤が熱分解を起こす虞のある温度以上の硬化温度となる接着剤が多い。ところが、この熱硬化性接着剤を用いても上記特許文献１のように一度の接合工程で上記液滴吐出部材を形成した場合のように短い加熱時間であれば撥水性に影響を及ぼすほどの撥水層の熱分解は起きないことがわかっている。しかし、上述したように、上記液滴吐出部材の接合工程後に、上記インク供給路部材のような別体の接合部材を上記液滴吐出部材に接合する接合工程を追加した場合、各接合工程で上記熱硬化性接着剤をそれぞれで加熱硬化させることになる。このため、ノズル板の撥水層も繰り返し加熱されることになり、撥水層が熱分解する温度以上での各加熱時間の累積時間が増加してしまう。これにより、撥水層の熱分解が進み、撥水性の低下が起こるという問題があった。
As described above, a water repellent layer is formed on the nozzle surface of the nozzle plate in order to prevent ink from adhering to prevent ejection failure. This water-repellent layer is formed of a water-repellent agent that causes thermal decomposition when a predetermined temperature or higher is reached. The thermosetting adhesive used for joining the droplet ejection member is a low-viscosity adhesive that has high liquid resistance to ink and little protrusion after application due to the durability of the liquid chamber and the dimensional accuracy of the liquid chamber product. The agent is used. As described above, many thermosetting adhesives used for the droplet discharge member generally have a curing temperature equal to or higher than a temperature at which the water repellent may cause thermal decomposition. However, even if this thermosetting adhesive is used, if the heating time is short as in the case of forming the droplet discharge member in a single joining step as in
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ノズル面における撥水層の熱分解を抑え、撥水性の低下を抑制できる液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid droplet ejection head and an image forming apparatus capable of suppressing thermal decomposition of a water repellent layer on a nozzle surface and suppressing a decrease in water repellency. It is.
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液滴を吐出するノズルが設けられ、ノズル面に撥水剤を塗布して撥水層が形成されているノズル板と、前記ノズル面の他方の面に接合されて前記ノズルに対応して設けられ前記ノズルに連通する個別液室及び共通液室を少なくとも構成する流路板と、前記ノズル板と接合する前記流路板における他方の面に接合されて前記個別液室の一部を構成する振動板とを、前記撥水層を形成する撥水剤の撥水性が損なわれる温度以上の硬化温度の熱硬化性接着剤で接合して形成される液滴吐出部材に、該液滴吐出部材と別体の接合部材を接合して構成する液滴吐出ヘッドにおいて、所定の時間加熱して前記撥水層を形成する撥水剤の撥水性が損なわれる温度より低い硬化温度の熱硬化性接着剤を用いて、前記接合部材を前記液滴吐出部材に接合することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記接合部材は、前記ノズル面に対して直交する方向で前記液滴吐出部材に接合される部材であることを特徴とするものである。
更に、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記接合部材は、前記液滴吐出部材の共通液室に連通する液体流路を形成する液体供給路部材であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、基準穴を設けた少なくとも２個以上の部材を、前記基準穴を合わせてピンで位置決めして接合し前記個別液室及び前記共通液室を形成する第一のユニットと、前記基準穴を設けた少なくとも２個以上の部材を、前記基準穴を合わせてピンで位置決めして接合し上記第一のユニット以外の少なくとも１つ以上の第二のユニット、または少なくとも１個以上の部材を、各ユニットの接合で用いた前記第一のユニットの前記基準穴と、前記第一のユニット以外の少なくとも１つ以上のユニットの前記基準穴、または少なくとも１つ以上の個別部品の前記基準穴を用いてピン位置決めして接合することを特徴とするものである。
更に、請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドから液体を媒体に吐出して画像形成を行うことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the first aspect,
The joining member is a member joined to the droplet discharge member in a direction orthogonal to the nozzle surface.
Furthermore, the invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to any one of the first to third aspects, at least two members provided with a reference hole are positioned with a pin by aligning the reference hole. And joining the first unit forming the individual liquid chamber and the common liquid chamber with at least two members provided with the reference hole by aligning the reference hole with a pin and joining them. At least one second unit other than the first unit, or at least one member, the reference hole of the first unit used for joining each unit, and other than the first unit Pin positioning is performed using the reference holes of at least one unit or the reference holes of at least one or more individual parts.
Furthermore, the invention of claim 5 is characterized in that an image is formed by discharging a liquid from a droplet discharge head according to any one of
本発明においては、上記液滴吐出部材を形成するノズル板、流路板及び振動板の各部材の接合界面から接着剤がはみ出すと、液室内にはみ出した接着剤によって液室内の寸法精度が変わり液室内に所定の加圧が加えられても液滴吐出の圧力とならず液滴吐出の不良が発生する。また、液室内にはみ出した接着剤が液室内の液体で腐食して接合箇所の接着性能が低下して上記液滴吐出部材の耐久性が悪化する。このような液滴吐出の不良や耐久性の悪化を防ぐために、ノズル板、流路板及び振動板の各部材の接合での接着剤には、接着剤のはみ出しが少ない、粘性の低い接着剤である高い硬化温度の熱硬化性接着剤を用いている。この熱硬化性接着剤の硬化温度は撥水層を形成する撥水剤の撥水性を損なう温度以上であるが、所定の累積加熱時間に至らない加熱時間での加熱であれば撥水剤の撥水性を損なうことはない。一方、上記液滴吐出部材に別体の接合部材を接合するときは、撥水層を形成する撥水剤の撥水性が損なわれる温度より低い硬化温度の熱硬化性接着剤を用いる。ノズル板、流路板及び振動板の各部材を接合して上記液滴吐出部材を形成し、上記液滴吐出部材に接合部材を接合する工程を行ったとしても、これらの接合工程における撥水層を形成する撥水剤の撥水性を損なう温度以上による加熱時間の累積時間は上記所定の累積加熱時間を超えない。よって、撥水層の熱分解を抑え、撥水性の低下を抑制することができる。 In the present invention, when the adhesive protrudes from the bonding interface between the nozzle plate, the flow path plate, and the vibration plate forming the droplet discharge member, the dimensional accuracy in the liquid chamber changes due to the adhesive protruding into the liquid chamber. Even if a predetermined pressure is applied to the liquid chamber, the droplet discharge pressure does not occur and a droplet discharge failure occurs. In addition, the adhesive that protrudes into the liquid chamber corrodes with the liquid in the liquid chamber, and the bonding performance at the joint is lowered, so that the durability of the droplet discharge member deteriorates. In order to prevent such droplet discharge failure and deterioration of durability, the adhesive for joining the nozzle plate, flow path plate, and vibration plate members has a low adhesive stickiness and low viscosity. A thermosetting adhesive having a high curing temperature is used. The curing temperature of this thermosetting adhesive is not less than the temperature that impairs the water repellency of the water repellent that forms the water repellent layer, but if it is heated for a heating time that does not reach the predetermined cumulative heating time, Water repellency is not impaired. On the other hand, when a separate joining member is joined to the droplet discharge member, a thermosetting adhesive having a curing temperature lower than the temperature at which the water repellency of the water repellent forming the water repellent layer is impaired is used. Even if the process of joining each member of a nozzle plate, a flow path plate, and a diaphragm to form the above-mentioned droplet discharge member, and joining a joint member to the above-mentioned droplet discharge member, water repellent in these joining steps The accumulated time of the heating time at a temperature higher than the temperature that impairs the water repellency of the water repellent that forms the layer does not exceed the predetermined accumulated heating time. Therefore, thermal decomposition of the water repellent layer can be suppressed, and a decrease in water repellency can be suppressed.
以上、本発明によれば、ノズル面における撥水層の熱分解を抑え、撥水性の低下を抑制できるという効果を得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an effect that the thermal decomposition of the water-repellent layer on the nozzle surface can be suppressed and the decrease in water repellency can be suppressed.
以下、本発明を適用した画像形成装置として、インクジェット記録装置の実施形態について説明する。
図１は本実施形態のインクジェット記録装置を前方から見た斜視図である。同図に示す本実施形態のインクジェット記録装置１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ１０２と、装置本体１０１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ１０３とを備えている。また、装置本体１０１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１０１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部１０４を有し、このカートリッジ装填部１０４の上面には操作ボタンや表示器などの操作／表示部１０５が設けられている。
Hereinafter, an embodiment of an ink jet recording apparatus will be described as an image forming apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 1 is a perspective view of the ink jet recording apparatus according to the present embodiment as viewed from the front. An
このカートリッジ装填部１０４には、色の異なる色材である記録液（インク）、例えばブラック（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数の記録液収容手段としての記録液カートリッジであるインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１１０」という。）を、装置本体１０１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部１０４の前面側には、インクカートリッジ１１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）１０６が開閉可能に設けられている。また、インクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙは縦置き状態で横方向に並べて装填する構成となっている。
The
また、操作／表示部１０５には、各色のインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙの装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙの残量がニアーエンド及びエンドになったことを表示するための各色の残量表示部１１１ｋ、１１１ｃ、１１１ｍ、１１１ｙを配置している。更に、この操作／表示部１０５には、電源ボタン１１２、用紙送り／印刷再開ボタン１１３、キャンセルボタン１１４も配置されている。
Further, the operation /
次に、このインクジェット記録装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同機構部の概要を示す側面図、図３は同じく要部平面図である。 Next, the mechanism part of the ink jet recording apparatus will be described with reference to FIGS. 2 is a side view showing the outline of the mechanism, and FIG. 3 is a plan view of the main part.
インクジェット記録装置の機構部において、フレーム１２１を構成する左右の側板１２１Ａ、１２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド１３１とステー１３２とでキャリッジ１３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図３で矢示方向である双方向のキャリッジ主走査方向に移動走査する。
In the mechanism of the ink jet recording apparatus, the
キャリッジ１３３には、前述したように、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液滴吐出ヘッド１３４ａ〜１３４ｄとからなる液滴吐出ヘッド１３４が、主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。なお、各色のインク液滴を吐出するノズル列を有する１又は複数のヘッド構成などを採用することもできる。
As described above, the
ここで、液滴吐出ヘッド１３４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体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を、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。
Here, the inkjet head constituting the
また、キャリッジ１３３には、各液滴吐出ヘッド１３４ａ〜１３４ｄに各色のインクを供給するためのヘッドタンク１３５ａ〜１３５ｄを搭載している。各ヘッドタンク１３５ａ〜１３５ｄには各色のインクを送液する可撓性のインク供給チューブ１３６を介してカートリッジ装填部１０４に装着された各色のインクカートリッジ１１０ｙ，１１０ｍ，１１０ｃ，１１０ｋから各色のインクが充填供給される。なお、このカートリッジ装填１０４にはインクカートリッジ１１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット１２４が設けられ、またインク供給チューブ１３６は這い回しの途中でフレーム１２１を構成する後板１２１Ｃに係止部材１２５にて保持されている。供給ポンプユニット１２４は逆方向に送液（逆転送液）することもできる。
Further, the
一方、図２の給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１４１から用紙１４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１４３及び給紙コロ１４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４４を備え、この分離パッド１４４は給紙コロ１４３側に付勢されている。
On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the
そして、この給紙部から給紙された用紙１４２を液滴吐出ヘッド１３４の下方側に送り込むために、用紙１４２を案内するガイド部材１４５と、カウンタローラ１４６と、搬送ガイド部材１４７と、先端加圧コロ１４９を有する押さえ部材１４８とを備えるとともに、給送された用紙１４２を静電吸着して液滴吐出ヘッド１３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト１５１を備えている。
In order to feed the
この搬送ベルト１５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１５２とテンションローラ１５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト１５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１５６を備えている。この帯電ローラ１５６は、搬送ベルト１５１の表層に接触し、搬送ベルト１５１の回動に従動して回転するように配置されている。更に、搬送ベルト１５１の裏側には、液滴吐出ヘッド１３４による印写領域に対応してガイド部材１５７が配置されている。
The
この搬送ベルト１５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ１５２が回転駆動されることによって図２のベルト搬送方向に周回移動する。
The
更に、液滴吐出ヘッド１３４で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離するための分離爪１６１と、排紙ローラ１６２及び排紙コロ１６３とを備え、排紙ローラ１６２の下方に排紙トレイ１０３を備えている。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
また、装置本体１０１の背面部には両面ユニット１７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット１７１は搬送ベルト１５１の逆方向回転で戻される用紙１４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１４６と搬送ベルト１５１との間に給紙する。また、この両面ユニット１７１の上面は手差しトレイ１７２としている。
A double-
更に、図３に示すように、キャリッジ１３３の走査方向一方側の非印字領域には、液滴吐出ヘッド１３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構１８１を配置している。
Further, as shown in FIG. 3, a maintenance /
この維持回復機構１８１には、液滴吐出ヘッド１３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）１８２ａ〜１８２ｄ（区別しないときは「キャップ１８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け１８４などを備えている。ここでは、キャップ１８２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ１８２ｂ〜１８２ｄは保湿用キャップとしている。
The maintenance /
そして、この維持回復機構１８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ１８２に排出されたインク、あるいはワイパーブレード１８３に付着してワイパークリーナ１８５で除去されたインク、空吐出受け１９４に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。
Then, the waste liquid of the recording liquid generated by the maintenance / recovery operation by the maintenance /
また、図３に示すように、キャリッジ１３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け１８８を配置し、この空吐出受け１８８には液滴吐出ヘッド１３４のノズル列方向に沿った開口１８９などを備えている。
Further, as shown in FIG. 3, in the non-printing area on the other side in the scanning direction of the
このように構成した本実施形態のインクジェット記録装置においては、給紙トレイ１０２から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２はガイド１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンタローラ１４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１３７で案内されて先端加圧コロ１４９で搬送ベルト１５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
In the ink jet recording apparatus of this embodiment configured as described above, the
このとき、後述する制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ１５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１５１上に用紙１４２が給送されると、用紙１４２が搬送ベルト１５１に吸着され、搬送ベルト１５１の周回移動によって用紙１４２が副走査方向に搬送される。
At this time, a charging voltage pattern in which a positive output and a negative output are alternately repeated from the AC bias supply unit of the control unit, which will be described later, to the charging
そこで、リニアエンコーダ１３７による主走査位置情報に基づいてキャリッジ１３３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１３４を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。
Therefore, ink droplets are ejected onto the stopped
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１３３は維持回復機構１８１側に移動されて、キャップ１８２ａ〜１８２ｄで液滴吐出ヘッド１３４ａ〜１３４ｄがキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ１８２で液滴吐出ヘッド１３４をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、液滴吐出ヘッド１３４の安定した吐出性能を維持する。
Further, while waiting for printing (recording), the
本発明に係る画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、これらの複合機などにも適用することができる。また、インク以外の液体、例えばＤＮＡ試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液滴吐出ヘッドや液滴吐出装置、或いはこれらを備える画像形成装置にも適用することができる。画像形成装置としてインクジェットプリンタを例として説明したが、インクジェットコピー、インクジェットファックス、あるいはそれらの複合型記録装置にも適用できる。また、画像形成装置以外にも、インクジェット技術を用いたカラーフィルター製造装置、金属配線製造装置、捺染装置、DNAチップ製造装置など工業用製造装置にも適用できる。 The image forming apparatus according to the present invention can also be applied to a printer, a facsimile machine, a copying machine, a complex machine of these, and the like. Further, the present invention can also be applied to a droplet discharge head or a droplet discharge device that discharges a liquid other than ink, such as a DNA sample, a resist, or a pattern material, or an image forming apparatus that includes these. Although an ink jet printer has been described as an example of the image forming apparatus, it can also be applied to an ink jet copy, an ink jet fax, or a composite type recording apparatus thereof. In addition to image forming apparatuses, the present invention can also be applied to industrial manufacturing apparatuses such as color filter manufacturing apparatuses, metal wiring manufacturing apparatuses, textile printing apparatuses, and DNA chip manufacturing apparatuses using inkjet technology.
以下、本発明を適用した液滴吐出ヘッドの一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図４は実施形態の液滴吐出ヘッドの液室長軸方向に沿う断面図である。図５は実施形態の液滴吐出ヘッドの液室短軸方向に沿う断面図である。図６は実施形態の液滴吐出ヘッドの変形例の液室短軸方向に沿う断面図である。本実施形態ではPZT型の液適吐出ヘッドを用いて説明する。接合面に関して、本実施形態に記載する説明図では、平面であることを中心に説明するが、部材表面に複数の凹凸があっても良い。図４に示す液滴吐出ヘッド１０は、液室１−１、流体抵抗部１−２を形成する流路板１と、この流路板１の上面に接合した液滴を吐出するノズル２−１を形成するノズル板２と、流路板１の下面に接合してダイアフラム部４−２を有した振動板４と、この振動板４と接合され、液室１−１内の圧力を変化させる積層圧電素子５と、積層圧電素子５を固定するベース基板６を備えている。図４では接着層は他部材に比べると厚さが薄いために図示していない。振動板４には図５には３層、図６には２層の凸部４−３と厚肉部４−４を設ける構成も考えられる。
Hereinafter, an embodiment of a droplet discharge head to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid droplet ejection head according to the embodiment along the longitudinal direction of the liquid chamber. FIG. 5 is a cross-sectional view along the minor axis direction of the liquid chamber of the droplet discharge head of the embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view along the minor axis direction of the liquid chamber of a modified example of the droplet discharge head of the embodiment. In the present embodiment, description will be made using a PZT liquid proper discharge head. Regarding the joint surface, in the explanatory diagram described in the present embodiment, the description will be focused on being a flat surface, but there may be a plurality of irregularities on the surface of the member. A
本実施形態では、圧電素子５は圧電材料層と内部電極とを交互に積層したもので、圧電素子５の圧電方向としてd33方向の変位を用いて液室１−１内の液体を加圧する構成としている。また、本実施形態は、図５に示したような、積層圧電素子５はハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、１つ毎に圧電素子５−１と支持部材５−２として使用する。この構造をバイピッチ構造と呼ぶ。支持部材５−２により流路ユニットを支持しているので、液室１−１の圧力上昇によって流路板１が持ち上がることを防ぎ、いわゆる相互干渉を抑えることに非常に有効である。より液室を高密度化させた図７に示したような圧電素子５の圧電素子５−１をノズルピッチと同じ間隔として、支持部材５−２を形成しない構造（ノーマルピッチ構造）でも良い。
In the present embodiment, the piezoelectric element 5 is formed by alternately laminating piezoelectric material layers and internal electrodes, and pressurizes the liquid in the liquid chamber 1-1 using the displacement in the d33 direction as the piezoelectric direction of the piezoelectric element 5. It is said. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the laminated piezoelectric element 5 is divided on comb teeth by half-cut dicing, and each is used as the piezoelectric element 5-1 and the support member 5-2. To do. This structure is called a bi-pitch structure. Since the flow path unit is supported by the support member 5-2, it is very effective in preventing the
そして、流路板１の材料はSUS304や別のSUS材、Si、Ni、42アロイであっても良い。流路板１の液体に接する面には、窒化チタン膜あるいはポリイミドなどの有機樹脂膜からなる耐液性薄膜を成膜しても良い。このような耐液性薄膜を形成することで、流路板材料が液体に対して溶出しにくく、また濡れ性も向上するため気泡の滞留が生じにくくなり、安定した滴吐出が可能になる。本発明において「層」や「膜」は、実質的な平らな全ての構造物を含む意味に用いる。
The material of the
図４、図５に示す本実施形態では、流路板１の厚さが４０［μｍ］〜６００［μｍ］である。流路板１の厚さが６００［μｍ］となるときは流路板１を積層することにより液室を形成することも考えられるからである。液室１−１の長手方向の長さは、４００［μｍ］〜１６００［μｍ］、液室１−１の幅は１２０［μｍ］〜１３９［μｍ］とした。流路隔壁の幅は振動板４との接合面で約１５［μｍ］〜５０［μm］（液室ピッチが１５０［dpi］のため）である。
In this embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the thickness of the
また、図７に示す実施形態では、流路板１の厚さが１００［μｍ］〜６００［μｍ］である。流路板１の厚さが６００［μｍ］となるときは流路板１を積層することにより液室を形成することも考えられるからである。液室１−１の長手方向の長さは、４００［μｍ］〜１２００［μｍ］、液室１−１の幅は５０［μｍ］〜７０［μｍ］（液室ピッチが３００［dpi］のため）とした構造であっても良い。
In the embodiment shown in FIG. 7, the thickness of the
更に、ノズル板２は金属材料、例えば電鋳工法によるＮiメッキ膜等で形成したもので、液滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル２−１を多数形成している。このノズル２−１の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でも良い。）に形成している。また、このノズル２−１の径は液滴出口側の直径で約１５［μｍ］〜３５［μｍ］である。本実施形態では、ノズル２−１の直径は１８［μｍ］〜２４［μｍ］とした。各列のノズルピッチは、１５０［dpi］又は３００［dpi］である。ノズル板の材料としてSUS304や他のSUS材又は樹脂材を用いることもある。
Further, the
このノズル板２の液滴吐出面は、撥水性の表面処理を施した撥水層３を設けている。PTFE−Ni共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、液体物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、液体の滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
The droplet discharge surface of the
図４に示すように、外部から液体を供給するための液体供給口７−１と、共通液室７−２となる彫り込みが形成するフレーム７はエポキシ系樹脂の射出成形により形成している。樹脂材料は、ポリフェニレンサルファイト等でも良い。また、フレーム７はSUS304やその他のSUS材、金属材によって形成されても良い。
As shown in FIG. 4, the liquid supply port 7-1 for supplying a liquid from the outside and the
このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、記録信号に応じて圧電素子５に駆動波形（１０［Ｖ］〜５０［Ｖ］のパルス電圧）を印加することによって、圧電素子５に積層方向の変位が生起し、振動板４を介して液室１−１が加圧されて圧力が上昇し、ノズル２−１から液滴が吐出される。その後、液滴吐出の終了に伴い、液室１−１内の液体圧力が低減し、液体の流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって液室１−１内に負圧が発生して液体充填工程へ移行する。このとき、液体タンクから供給された液体は、共通液室７−２に流入し、共通液室７−２から液体流入口４−１を経て流体抵抗部１−２を通り、液室１−１内に充填される。
In the droplet discharge head configured as described above, a drive waveform (pulse voltage of 10 [V] to 50 [V]) is applied to the piezoelectric element 5 in accordance with the recording signal, so that the piezoelectric element 5 has a stacking direction. Displacement occurs, the liquid chamber 1-1 is pressurized through the
流体抵抗部１−２は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による再充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次の液滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。 The fluid resistance unit 1-2 has an effect on the attenuation of the residual pressure vibration after ejection, but becomes resistant to refilling (refill) due to surface tension. By appropriately selecting the fluid resistance portion, it is possible to balance the attenuation of the residual pressure and the refill time, and to shorten the time (drive period) until shifting to the next droplet discharge operation.
ここで、図６に示すように、凸部４−３と厚肉部分４−４の形状として、凸部４−３の周りは薄肉部４−２で囲まれ、その周りを厚肉部分４−４で囲んでいる構成がある。本実施形態では、振動板４は電鋳工法によって薄肉部を設けたNiを用いている。
Here, as shown in FIG. 6, as the shape of the convex portion 4-3 and the thick portion 4-4, the periphery of the convex portion 4-3 is surrounded by the thin portion 4-2, and the surrounding portion is surrounded by the
次に、Ni電鋳の２層振動板の電鋳工程について図５を参照して説明する。図８の（ａ）に示すように電鋳支持基板２１１に薄肉部を形成する第一層２１２を形成し、同図の（ｂ）に示すように厚肉部間に相当する部分が窓となるレジストパターン２１３を形成する。そして、例えばニッケル電鋳を行うことで、同図の（ｃ）に示すように、第一層２１２上にニッケルが析出され堆積してニッケル層２１４が形成され、更に電鋳を継続することで、同図の（ｄ）に示すように、窓から突出するまでニッケル層２１４が成長すると、エッジ効果によりレジストパターン２１３、そしてレジストパターン２１３の表面方向にも肥大してオーバハング部２１５が生じる。このプロセスを継続していくと、同図の（ｅ）に示すようにニッケル層２１４は厚み方向と平面方向にさらに伸長し、所定の成長の段階で電鋳を終了した後、レジストパターン２１３を除去することで、同図の（ｆ）に示すように、凹部２１５により囲まれた断面鋲型のアイランド状厚肉部２１６を備えた振動板が得られる。振動板４の部材にはNiのほか、金属層や樹脂層、Siを用いた構成も考えられる。金属部材として、本実施形態では、Ni、42アロイ、SUS304が考えられる。また、SiO2やTi等の金属膜を表面に形成することにより液体の透湿を懸念することがなくなる。また、振動板４の部材を樹脂層にすると、金属層に比べダイアフラム部４−２の剛性が低くなることで積層圧電素子５の変位効率を阻害することもなくなる。また、流路板１が金属である場合、樹脂層と金属との接合は金属同士の接合より接合強度が増す。また、樹脂層が、圧延フィルムであっても良い。これにより厚みが薄くなってもピンホールなどの欠陥がほとんど皆無で、信頼性が高い製品を提供することができる。
Next, the electroforming process of the Ni electroformed two-layer diaphragm will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8A, a
本実施形態において、振動板４と積層圧電素子５の接合領域に接着剤に対して親和性を示す処理を行うことも考えられる。親和性を示す処理として水酸基やSiO2薄膜層を形成することが考えられる。SiO2薄膜層の形成には、比較的熱のかからない、すなわち振動板４の部材に熱的影響の発生しない範囲の温度で成膜可能な方法で形成する。具体的には、スパッタリング、イオンビーム蒸着、イオンプレーティング、CVD（化学蒸着法）、P-CVD（プラズマ蒸着法）などが適しているといえる。本実施形態ではSiのスパッタリング後スパッタ膜にO2処理をしてSiO2膜を生成している。SiO2薄膜層の膜厚は密着力が確保できる範囲で必要最小限の厚さとするのが工程時間、材料費から見て有利である。本実施形態ではSiO2膜の厚さを１０〜２０００［オングストローム］の範囲で使用している。本実施形態の撥水処理に関して、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。撥水処理方法としてスピンコータ、ロールコータ、スクリーン印刷、スプレーコータなどの方法が使用可能であり、それ以外にも真空蒸着で成膜する方法も使用されている。この方法を使用すると撥水膜の密着性が向上する。本実施形態では、薄肉部の厚さは、２［μｍ］〜１０［μｍ］である。また、液室短手方向の薄肉部領域の長さを１０［μｍ］〜５０［μｍ］としている。
In the present embodiment, it is also conceivable to perform a process that shows an affinity for the adhesive on the bonding region between the
また、本実施形態では、樹脂層としてポリフェニレンサルフアイド（ＰＰＳ）樹脂を用いているが、延伸可能な他の高分子材料、例えば、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ボリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリバラバン酸（ＰＰＡ）樹脂、ボリサルホン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリオレフィン（ＡＰＯ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、アラミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリカーネート樹脂等を用いることもできる。 In this embodiment, polyphenylene sulfide (PPS) resin is used as the resin layer. However, other polymer materials that can be stretched, such as polyimide (PI) resin, polyetherimide (PEI) resin, polyamidoimide ( PAI) resin, polybalavanic acid (PPA) resin, borisulphone (PSF) resin, polyethersulfone (PES) resin, polyetherketone (PEK) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, polyolefin (APO) resin, Polyethylene naphthalate (PEN) resin, aramid resin, polypropylene resin, vinylidene chloride resin, polycarbonate resin and the like can also be used.
また、図示していないが、液室基板とノズル基板、振動板、駆動手段やフレームとは接着剤で接合されている。その接着剤の塗布厚さは０．４［μｍ］〜１０［μｍ］程度である。本実施形態の構成では個別液室の構成部材としてノズル板２、流路板１、振動板４の３点の部品で構成しているが、ノズル板と流路板、もしくは流路板と振動板が一体となった２点の部品での構成も考えられ、流路板や振動板を積層部品で形成する場合も考えられる。また、本発明はサーマル方式のように、振動板を備えていない個別液室を形成する液滴吐出ヘッドでも適用可能である。
Although not shown, the liquid chamber substrate, the nozzle substrate, the vibration plate, the driving means, and the frame are joined with an adhesive. The coating thickness of the adhesive is about 0.4 [μm] to 10 [μm]. In the configuration of the present embodiment, the components of the individual liquid chamber are composed of the three components of the
図４のマニホールド８は個別液室に連通する共通液室８−１の一部を形成している。本実施形態ではマニホールド８の材料としてSUS304を使用し、プレス加工によって形成されている。マニホールド８の材料としてはSUS304以外のSUS材料もしくはその他の金属、樹脂材を用いることも可能である。本実施形態では図４のフィルタ９で、液室ユニット組立後の液室内への異物の侵入を防いでいる。本実施形態ではNiの電鋳部品を用いているが、例えばSUS材やその他の金属のエッチング、または樹脂材によって形成することも考えられる。
The
実施形態では、図９に示すように、個別液室を構成する部品で形成した第一のユニット１０に、マニホールド８とフィルタ９で形成した第二のユニット１１を接合して液室ユニット１２を形成している。図１０に示すように、積層部品で形成したマニホールド８の使用も可能である。また、フィルタ９を液室ユニット１２の底面に接合する以外にも、図１１に示すように底面にマニホールド８を接合して、マニホールド８でフィルタ９を挟む構成にすることも可能である。また、上記のマニホールド８とフィルタ９は例えば図１２に示すように金属材料のエッチングなどによって一体で形成したプレート１３を使用することも考えられる。また、液室ユニットを構成する部品のうち、個別液室を構成する第一のユニット以外の部品は、例えば液室の剛性を補強する部材や配線基盤またはそれを封止する天板など、実施形態のようなマニホールドや内部フィルタ以外の機能を持った部品でも本実施形態を適応できる。
In the embodiment, as shown in FIG. 9, a
硬化温度がａ［℃］以上の熱硬化性接着剤の実施形態として、図１３にエポキシ、硬化剤、シランカップリング剤の種類と比率を２種類挙げている。実施形態の熱硬化性接着剤はどちらも、常温で固体のエポキシ樹脂とアミン系の硬化剤を用いた２液性のエポキシ接着剤である。図１３の接着剤Ａ、接着剤Ｂのように常温で固体のエポキシ樹脂を用いた熱硬化性接着剤は、接合面に塗布後、乾燥させることで表面の粘着性を抑えることができるので、接着剤塗布面が他の部品と接触することによる、接合面以外への接着剤の付着や引きずりを防ぐことができる。このため、付着した熱硬化性接着剤による吐出液の充填性低下などが抑えられる。エポキシ樹脂は、実施形態で用いられたjER1010やHP7200HH以外にも、常温で固体の物なら同様に使用可能である。 As an embodiment of the thermosetting adhesive having a curing temperature of a [° C.] or higher, FIG. 13 lists two types and ratios of epoxy, curing agent, and silane coupling agent. Each of the thermosetting adhesives of the embodiment is a two-component epoxy adhesive using an epoxy resin that is solid at room temperature and an amine-based curing agent. Since the thermosetting adhesive using an epoxy resin that is solid at room temperature like the adhesive A and adhesive B in FIG. 13 can be applied to the joint surface and then dried, the adhesiveness of the surface can be suppressed. It is possible to prevent adhesion and dragging of the adhesive to other than the joining surface due to the adhesive application surface coming into contact with other components. For this reason, the fall of the filling property of the discharge liquid by the adhering thermosetting adhesive etc. is suppressed. The epoxy resin can be used in the same manner as long as it is solid at room temperature other than jER1010 and HP7200HH used in the embodiment.
実施形態では硬化剤としてジシアンジアミドを用いている。ジシアンジアミドは１６０［℃］〜１８０［℃］でエポキシ樹脂と反応するが、常温ではエポキシ樹脂との反応がほとんど進まないため、エポキシ樹脂中にジシアンジアミドを分散した状態でも、常温で長期間安定して保存ができる。このため、熱硬化性接着剤の保管と管理が容易となる。また、ジシアンジアミドとを、他の硬化剤または硬化促進剤を併用することで硬化温度を下げることも可能である。 In the embodiment, dicyandiamide is used as a curing agent. Dicyandiamide reacts with the epoxy resin at 160 [° C] to 180 [° C], but the reaction with the epoxy resin hardly progresses at room temperature. Therefore, even if dicyandiamide is dispersed in the epoxy resin, it is stable at room temperature for a long time. Can be saved. This facilitates storage and management of the thermosetting adhesive. It is also possible to lower the curing temperature by using dicyandiamide in combination with another curing agent or curing accelerator.
また、特開２００６−３１２３１２号公報のように、熱硬化性接着剤にシランカップリング剤を導入し、接合力の改善を図ることもできる。シランカップリング剤は反応性が高く、ポットライフが低下するなど作業性の面で問題が起きることが考えられるが、この対処として、例えば熱硬化性接着剤とシランカップリング剤を別々に塗布する。塗布の直前に熱硬化性接着剤にシランカップリング剤を導入するなどの方法で熱硬化性接着剤のポットライフ低下を抑えることが可能である。本実施形態ではシランカップリング剤としてＺ-6040を用いているが、Ｚ-6040以外のシランカップリング剤を用いることも可能である。 Further, as disclosed in JP-A-2006-321212, a silane coupling agent can be introduced into the thermosetting adhesive to improve the bonding force. Silane coupling agents are highly reactive and may cause problems in terms of workability, such as reduced pot life. As a countermeasure, for example, a thermosetting adhesive and a silane coupling agent are applied separately. . It is possible to suppress the pot life reduction of the thermosetting adhesive by a method such as introducing a silane coupling agent into the thermosetting adhesive immediately before application. In this embodiment, Z-6040 is used as the silane coupling agent, but a silane coupling agent other than Z-6040 can also be used.
個別液室を形成する第一のユニットと、例えば共通液室を構成する部材との接合面では、熱硬化性接着剤のはみ出し量や引きずりが個々の吐出チャンネル間の吐出性能に差異を及ぼすような影響は、個別液室の接合に比べて小さい。また、図１４に示すように、個別液室の隔壁と比較して封止部分の幅が広くできるため、個別液室の接合に比べて強度が低い熱硬化性接着剤でも、封止性を確保することができる。このため、加熱により撥水性が低下する温度ａ［℃］よりも低く、かつ吐出液によって接液性の良い熱硬化性接着剤であれば使用可能であり、例えば常温で硬化する２液性のエポキシ系接着剤も使用可能である。 At the joint surface between the first unit forming the individual liquid chamber and, for example, a member constituting the common liquid chamber, the amount of protrusion and dragging of the thermosetting adhesive may affect the discharge performance between the individual discharge channels. The effect is small compared to the joining of individual liquid chambers. Further, as shown in FIG. 14, since the width of the sealing portion can be made wider than the partition of the individual liquid chamber, even a thermosetting adhesive having a lower strength than the bonding of the individual liquid chamber has a sealing property. Can be secured. For this reason, any thermosetting adhesive that is lower than the temperature a [° C.] at which water repellency is lowered by heating and has good wettability with the discharge liquid can be used. Epoxy adhesives can also be used.
図１５は流路板の厚みバラつきの発生に関する説明図である。プレス等の機械加工によって流路板に液室を形成した場合、バリや変形が形成されてしまう。そのバリや変形が接合時に問題となるので研磨を行い、接合面を平坦にすることが必要となっている。図１５の（ａ）に示すように、流路板１は枠部１−ａと格子部１−ｂに分けられる。図１５の（ｂ）に示すＡ−Ａ’線断面図である図１５の（ｃ）に示すように格子部１−ｂは厚み方向に変形しやすい。研磨時に変形しやすく研磨紙に接触しやすい格子部と変形しにくい枠部とで研磨量に差異が生じ、部品の厚みバラツキとなってしまう。そして、流路板の厚みバラツキに着目して説明を行っているが、ノズル板や振動板の厚みバラツキでも同様な問題が生じてしまう。また、本実施形態では、プレスといった機械加工による厚みバラツキを説明しているが、機械加工以外、例えば電鋳による液室部品を形成する場合にも、レジストパターンが密集領域、密集していないその間の領域で電流密度に差異が生じて、同様な厚みバラツキが生じてしまう。
FIG. 15 is an explanatory diagram relating to the occurrence of variation in the thickness of the flow path plate. When the liquid chamber is formed in the flow path plate by machining such as pressing, burrs and deformations are formed. Since the burr and deformation become a problem at the time of joining, it is necessary to polish and flatten the joining surface. As shown in FIG. 15A, the
上記のような部品ごとの変形や厚みばらつきによる接合不良を防ぐため、液室近傍を均一に加圧して接合を行う方法が考えられるが、図１６に示すように、撥水層３を有するノズル板２、流路板１及び振動板４を含む第一のユニット１０と、マニホールド８及びフィルタ９を含む第二のユニット１１を一度に接合しようとした場合、第一のユニット１０だけの厚さと、第一のユニット１０及び第二のユニット１１の厚さとの間に差ができ、第一のユニット１０及び第二のユニット１１の接合箇所の部材には高い圧力が加わって第一のユニットの全体を均一に加圧することが困難となる。そこで、個別液室の封止性を確保するため、図１７の（ａ）に示すように、個別液室等の液室を形成する部品による第一のユニット１０を加熱加圧して形成し、図１７の（ｂ）に示すように、第一のユニット１０と第二のユニット１１とを接合して液室ユニットを形成している。このとき、第一のユニット１０を構成するノズル板２に形成された撥水層３は、一定の温度ａ［℃］以上での加熱で撥水性が損なわれる撥水剤で形成されている。実施形態ではオプツールをノズル板の吐出面に蒸着させて撥水層３を形成しているが、このオプツール蒸着の撥水層は１００［℃］以上の加熱では撥水性が損なわれる。一方、実施形態で使用している熱硬化性接着剤は、１６０［℃］〜１８０［℃］で加熱硬化が行われる。よって、第一のユニット１０の接合では熱硬化性接着剤の硬化温度が撥水層３の熱分解が起きる温度よりも高いため、加熱硬化時に撥水性が低下する。このため、概液室ユニット１２の接合を全て概ね第一のユニット１０と同じ、硬化温度がａ［℃］以上の概接着剤で接合する場合、第一のユニット１０の形成とそれ以外のユニットとの接合工程を分けると、撥水層３が繰り返し加熱される。よって、撥水層３の撥水性が損なわれる温度での加熱時間が増加してしまう。
In order to prevent bonding failure due to deformation and thickness variation for each component as described above, a method of bonding by pressurizing the vicinity of the liquid chamber uniformly can be considered. As shown in FIG. 16, a nozzle having a water-
そこで、本実施形態では、図１７に示すように、ａ［℃］以上で硬化する熱硬化性接着剤１４で図中の流路板１、ノズル板２、振動板４を接合して概ね第一のユニット１０を形成してから、その第一のユニット１０と、マ二ホールド８とフィルタ９で形成された第二のユニット１１を、ａ［℃］より低い温度で硬化する熱硬化性接着剤１５を用いて接合している。これによって、撥水層３の撥水性が低下する温度での加熱時間は増えず、当該加熱時間の累積時間は撥水性が低下する所定の累積加熱時間を超えない。よって、加熱による撥水層３の撥水性の低下を抑えることができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 17, the
図１８はノズル板、流路板及び振動板の位置決めを示す分解斜視図である。同図において、ノズル板２、流路板１、振動板４はそれぞれに形成された基準穴１６−１を用いてピンで位置決め接合され、概ね第一のユニット１０が形成される。また、マニホールド８とフィルタ９もそれぞれに形成された基準穴１６−２を用いて、ピンで位置決め接合して概ね第二のユニット１１が形成される。そして、概ね第一のユニット１０と概ね第二のユニット１１は、図１９に示すように、それぞれのユニットの接合で用いた基準穴１６−１、１６−２を用いてピンで位置決め接合を行い、液室ユニット１２を形成している。この方式では基準穴が１組で済むため、各部品の面積を小さくできるので、液滴吐出ヘッドの小型化とコストダウンが可能になる。
FIG. 18 is an exploded perspective view showing the positioning of the nozzle plate, the channel plate, and the diaphragm. In the figure, the
以上説明したように、実施形態によれば、図１７に示すように、ノズル板のノズル面に塗布された撥水剤の撥水性が損なわれる温度以上で硬化する熱硬化性接着剤１４を流路板１、ノズル板２、振動板４の接合に用いる。そして、流路板１、ノズル板２、振動板４を接合して形成した第一のユニット１０に、マ二ホールド８とフィルタ９で形成された第二のユニット１１を、熱硬化性接着剤１４の硬化温度より低い温度で硬化する熱硬化性接着剤１５を用いて接合する。このため、熱硬化性接着剤１４を用いた接合における加熱時間は増えず、その加熱時間は撥水剤の撥水性が損なわれる所定の累積加算時間までには至らない。よって、撥水層の熱分解を抑え、撥水性の低下を抑制することができる。
As described above, according to the embodiment, as shown in FIG. 17, the thermosetting adhesive 14 that cures at a temperature higher than the temperature at which the water repellency of the water repellent applied to the nozzle surface of the nozzle plate is impaired is flowed. Used to join the
また、実施形態によれば、図１８に示すように、基準穴１６−１を用いてピンで位置決め接合して概ね第一のユニット１０を形成し、マニホールド８とフィルタ９もそれぞれに形成された基準穴１６−２を用いて、ピンで位置決め接合して概ね第二のユニット１１を形成している。そして、図１９に示すように、概ね第一のユニット１０と概ね第二のユニット１１は、それぞれのユニットの接合で用いた基準穴１６−１、１６−２を用いてピンで位置決め接合を行い、液室ユニット１２を形成している。この方式では基準穴が１組で済むため、各部品の面積を小さくできるので、液滴吐出ヘッドの小型化とコストダウンが可能になる。
Further, according to the embodiment, as shown in FIG. 18, the
１ 流路板
１−１ 個別液室
１−２ 流体抵抗部
１−３ 個別液室
２ ノズル板
２−１ ノズル孔
３ 撥水層
４ 振動板
４−１ 液体供給口
４−２ 振動板薄肉部
４−３ 振動板凸部
４−４ 振動板厚肉部
５ 積層圧電素子
５−１ 圧電素子駆動部
５−２ 圧電素子支持部
６ ベース基板
７ フレーム
７−１ 液体供給口
７−２ 共通液室
８ マニホールド
８−１ 共通液室
９ フィルタ
１０ 第一のユニット
１１ 第二のユニット
１２ 液室ユニット
１３ フィルタ・マニホールド一体プレート
１４ 熱硬化性接着剤
１５ 熱硬化性接着剤
１６ 基準穴
１６−１ 第一のユニット位置決め基準穴
１６−２ 第二のユニット位置決め基準穴
１００ インクジェット記録装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
所定の時間加熱して前記撥水層を形成する撥水剤の撥水性が損なわれる温度より低い硬化温度の熱硬化性接着剤を用いて、前記接合部材を前記液滴吐出部材に接合することを特徴とする液滴吐出ヘッド。 Nozzle for discharging droplets is provided, a nozzle plate on which a water repellent agent is applied to the nozzle surface to form a water repellent layer, and a nozzle plate bonded to the other surface of the nozzle surface and provided corresponding to the nozzle And a flow path plate constituting at least an individual liquid chamber and a common liquid chamber communicating with the nozzle, and a part of the individual liquid chamber being joined to the other surface of the flow path plate joined to the nozzle plate. A droplet discharge member formed by joining a diaphragm with a thermosetting adhesive having a curing temperature equal to or higher than a temperature at which water repellency of the water repellent agent forming the water repellent layer is impaired. In a droplet discharge head configured by joining a separate joining member with
Joining the joining member to the droplet discharge member using a thermosetting adhesive having a curing temperature lower than the temperature at which the water repellency of the water repellent that forms the water repellent layer by heating for a predetermined time is impaired. A droplet discharge head characterized by the above.
前記接合部材は、前記ノズル面に対して直交する方向で前記液滴吐出部材に接合される部材であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 The droplet discharge head according to claim 1,
The droplet discharge head, wherein the bonding member is a member bonded to the droplet discharge member in a direction orthogonal to the nozzle surface.
前記接合部材は、前記液滴吐出部材の共通液室に連通する液体流路を形成する液体供給路部材であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 The droplet discharge head according to claim 1 or 2,
The liquid droplet ejection head, wherein the joining member is a liquid supply path member that forms a liquid flow path communicating with a common liquid chamber of the liquid droplet ejection member.
基準穴を設けた少なくとも２個以上の部材を、前記基準穴を合わせてピンで位置決めして接合し前記個別液室及び前記共通液室を形成する第一のユニットと、前記基準穴を設けた少なくとも２個以上の部材を、前記基準穴を合わせてピンで位置決めして接合し上記第一のユニット以外の少なくとも１つ以上の第二のユニット、または少なくとも１個以上の部材を、各ユニットの接合で用いた前記第一のユニットの前記基準穴と、前記第一のユニット以外の少なくとも１つ以上のユニットの前記基準穴、または少なくとも１つ以上の個別部品の前記基準穴を用いてピン位置決めして接合することを特徴とする液滴吐出ヘッド。 The droplet discharge head according to any one of claims 1 to 3,
At least two or more members provided with a reference hole are aligned with the reference hole, positioned with a pin, joined to form the individual liquid chamber and the common liquid chamber, and the reference hole is provided. At least two or more members are joined by positioning with a pin with the reference holes aligned, and at least one second unit other than the first unit, or at least one member is attached to each unit. Pin positioning using the reference hole of the first unit used for joining, the reference hole of at least one unit other than the first unit, or the reference hole of at least one individual part And a droplet discharge head characterized by being bonded together.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2011
- 2011-04-18 JP JP2011091734A patent/JP2012223934A/en not_active Withdrawn
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