JP2010201715A - Bonding structure and bonding method for liquid flow channel, and inkjet head - Google Patents
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Abstract
【課題】微細な流路構造が高密度に配置されている複数部材を接着する際に、接着剤の接液面の保護性能及びシール性を向上させる。
【解決手段】複数の基板を接着して微細な流路構造が形成される液体流路の接着構造であって、前記複数の基板を接着剤で接着した際、前記基板同士の接合部において、前記基板を接合して形成される流路内に流す液体に対して耐液性を有する耐液膜剤を、前記流路内側に露出した接着剤を覆うように塗布して形成された耐液膜塗布部と、前記流路内側における、耐液膜塗布部と、前記耐液膜剤を塗布しない非塗布部との境界部分に設けられた、前記耐液膜剤に対し撥液性を有する撥液部分と、を備えたことを特徴とする液体流路の接着構造を提供することにより前記課題を解決する。
【選択図】図4An object of the present invention is to improve the protection performance and sealability of a liquid contact surface of an adhesive when bonding a plurality of members having a fine flow path structure arranged at high density.
A liquid flow channel bonding structure in which a plurality of substrates are bonded together to form a fine flow channel structure, and when the plurality of substrates are bonded with an adhesive, A liquid-resistant film formed by applying a liquid-resistant film agent having liquid resistance to a liquid flowing in a flow path formed by joining the substrates so as to cover an adhesive exposed inside the flow path. It has liquid repellency with respect to the liquid-resistant film agent provided at the boundary between the film-coated part, the liquid-resistant film-coated part inside the flow path, and the non-coated part where the liquid-resistant film agent is not applied. The above-mentioned problem is solved by providing an adhesive structure for a liquid flow path characterized by comprising a liquid repellent portion.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、液体流路の接着構造及び接着方法並びにインクジェットヘッドに係り、特に、複数の部材を積層して形成されるインクジェットヘッドにおける液体流路の接着構造及び接着方法並びにインクジェットヘッドに関する。 The present invention relates to a liquid flow path bonding structure, a bonding method, and an inkjet head, and more particularly to a liquid flow path bonding structure, a bonding method, and an inkjet head in an inkjet head formed by laminating a plurality of members.
従来、インクジェットヘッドは複数の部材を接合して形成されているが、部材の接合においては、加えられる温度の制約や接合対象の部材の材質の組み合わせなどの条件から接着剤を用いる場合がある。 Conventionally, an ink jet head is formed by joining a plurality of members. In joining members, an adhesive may be used depending on conditions such as restrictions on applied temperature and combinations of materials of members to be joined.
しかし、接着剤を用いて各部材間を接合した場合、塗布した接着剤がインクジェットヘッド内の微小な寸法のインク流路等の開口部にはみ出して開口部を狭くしたり、最悪の場合には開口部を塞いでしまったりする虞があった。また、接合部において接着剤が露出した部分があると、例えばインク流路内面等に露出した接着剤の場合、インクによって接着剤が浸食されて劣化し、その結果接着力が低下し、場合によっては接合された部材が剥がれてしまう虞もあった。 However, when each member is bonded using an adhesive, the applied adhesive protrudes into the opening of the ink flow path or the like with a minute size in the inkjet head, narrowing the opening, or in the worst case There was a risk of blocking the opening. In addition, if there is a portion where the adhesive is exposed at the joint, for example, in the case of the adhesive exposed on the inner surface of the ink flow path, the adhesive is eroded and deteriorated by the ink, resulting in a decrease in the adhesive force. There was also a risk that the joined member would be peeled off.
これに対して、従来、例えばノズルプレート、プールプレート、供給孔プレート、圧力室プレート、振動プレートとにおけるインク吐出を行わない面に接着剤を塗布して接着剤層を形成する際に、穴又は溝近傍には高粘度の接着剤を塗布し、それ以外の領域には低粘度の接着剤を塗布するようにして、インク流路のシールを確実にし、接着剤のはみ出し量を均一化したものが知られている(例えば、特許文献1等参照)。 On the other hand, when forming an adhesive layer by applying an adhesive to the surface of the nozzle plate, pool plate, supply hole plate, pressure chamber plate, vibration plate, etc., on which ink is not discharged, A high-viscosity adhesive is applied in the vicinity of the groove, and a low-viscosity adhesive is applied in the other areas to ensure the sealing of the ink flow path, and the amount of adhesive protruding is uniform. Is known (see, for example, Patent Document 1).
また例えば、電極や部材の接合部をパリレン(登録商標)によって被覆してインクによる浸食から保護するようにしたインクジェットヘッドが知られている(例えば、特許文献2等参照)。 In addition, for example, there is known an ink jet head in which joints of electrodes and members are covered with Parylene (registered trademark) to be protected from erosion by ink (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献1に記載のものでは、インク流路内への接着剤はみ出し防止やシール性向上についての技術が開示されているが、いずれも流路構造の寸法が大きい場合に適用されるものであり、例えば流路の断面の最大長さ(断面が円形なら直径)が1mm以下であるようなインクジェットヘッドの微細な流路部における接着剤の保護には適してはいない。 However, the technique described in Patent Document 1 discloses a technique for preventing the adhesive from protruding into the ink flow path and improving the sealing performance, but both are applied when the size of the flow path structure is large. For example, the maximum length of the cross section of the flow path (or the diameter if the cross section is circular) is 1 mm or less, it is not suitable for protecting the adhesive in the fine flow path portion of the inkjet head.
具体的には、接着前に部分的に接着剤を紫外線照射して硬化させ流動を防ぐ方法は、該当部分の接着力が低下するため、水分の浸入を防ぐシール性が低下してしまう。すなわち、上記特許文献1に記載のものを適用しようとした場合、寸法が大きな流路構造では問題ないが、流路構造が細かく高密度なものに適用しようとすると、接着面部分も狭くなるため、部分的に接着力、シール性が低下するという問題がある。 Specifically, the method of preventing the flow by partially irradiating the adhesive with ultraviolet rays before bonding causes the adhesive strength of the corresponding part to decrease, and therefore the sealing performance to prevent moisture from entering deteriorates. That is, when trying to apply the one described in Patent Document 1 above, there is no problem with the flow channel structure having a large size, but if the flow channel structure is applied to a fine and high-density one, the bonding surface portion is also narrowed. There is a problem that adhesive strength and sealability are partially reduced.
また、上記特許文献2に記載のものも、インクジェットヘッドの微細な流路構造を形成する部材の接合部における接着剤の保護について具体的な記載はなく、そのまま適用することはできない。 Further, the one described in Patent Document 2 is not specifically described for protecting the adhesive at the joint portion of the member forming the fine flow path structure of the ink jet head, and cannot be applied as it is.
また、上述したように、インクジェットヘッドを構成するために、各構成部材を接着する必要が生じる場合があるが、その際には接着剤に強度と適度な柔軟性が要求される。強度は当然であるが、柔軟性は、インクジェットヘッドが置かれている環境が変化することによる周囲温度や気圧の変動が原因の変形によって発生する応力によりインクジェットヘッドが破壊しないようにするために必要とされる。 In addition, as described above, in order to configure the ink jet head, it may be necessary to bond the respective constituent members. In this case, the adhesive is required to have strength and appropriate flexibility. The strength is natural, but flexibility is necessary to prevent the inkjet head from being destroyed by stress caused by deformation caused by changes in ambient temperature and pressure due to changes in the environment in which the inkjet head is placed. It is said.
さらに、インクに接する部分に接着を用いる場合は、インク耐性も必要である。インク耐性とは、接着剤そのものがインクの成分の浸入によって変質するなどして劣化し、接着強度が低下することがないように、インクの成分に接していても必要な強度を保持できる性質である。 Furthermore, when adhesion is used for a portion in contact with ink, ink resistance is also required. Ink resistance is a property that can maintain the required strength even when in contact with ink components so that the adhesive itself does not deteriorate due to deterioration due to the ingress of ink components and the adhesive strength does not decrease. is there.
また、接着を行った場合、接着状態が必ずしも完全でないと、接着剤と被接着物の間の接着界面にインク成分、特に水分が浸入し、接着力を低下させて被接着物を剥離することがある。接着界面への影響は、界面への直接のインクの浸入だけでなく、上述した接着剤に浸入したインク成分が接着界面に達し、接着力を低下させる場合もある。 In addition, when the adhesion is performed, if the adhesion state is not necessarily perfect, the ink component, particularly moisture, permeates into the adhesion interface between the adhesive and the adherend, and the adherend is peeled off by reducing the adhesive force. There is. The influence on the adhesion interface is not limited to the intrusion of ink directly into the interface, but the ink component that has entered the adhesive may reach the adhesion interface and reduce the adhesive force.
これら、接着剤の変質、接着界面へのインク成分浸入は、接着剤表面での現象もあるが、インク成分の接着剤への拡散現象による浸入によって起こるものである。拡散速度は物質によって異なるが、接着剤は樹脂であるため、比較的拡散速度が速く、接着剤の変質、インク成分の浸入を完全になくすことはできず、接着剤へ浸入したインクの拡散は経時で進行する現象である。そこでこのインクの浸入を抑える機能が浸透防止剤に求められる。 These alterations of the adhesive and intrusion of the ink component into the adhesion interface may occur due to the invasion of the ink component into the adhesive, although there are phenomena on the surface of the adhesive. Although the diffusion rate varies depending on the substance, since the adhesive is a resin, the diffusion rate is relatively fast, and it is not possible to completely eliminate the deterioration of the adhesive and the penetration of the ink component. It is a phenomenon that progresses over time. Therefore, a function to suppress the infiltration of the ink is required for the penetration preventing agent.
インクの接着剤への拡散を接着剤の成分の物性で抑えることができれば望ましいが、前述のように接着強度と柔軟性とを両立させることは容易でないという問題がある。 Although it is desirable if the diffusion of the ink into the adhesive can be suppressed by the physical properties of the components of the adhesive, there is a problem that it is not easy to achieve both adhesive strength and flexibility as described above.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、インクジェットヘッド内のインク流路、特に流路断面の最大径が1mm以下であるような微細な流路構造が高密度に配置されているヘッドを形成する場合等において複数部材間を接着する際に、接着剤の接液面の保護性能及びシール性を向上させることのできる液体流路の接着構造及び接着方法並びにインクジェットヘッドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an ink flow path in an inkjet head, in particular, a fine flow path structure having a maximum cross-sectional diameter of 1 mm or less is arranged at a high density. Provided are a liquid flow path bonding structure and bonding method, and an ink jet head capable of improving the protection performance and sealing performance of a liquid contact surface of an adhesive when a plurality of members are bonded to each other in the case where a head is formed. For the purpose.
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数の基板を接着して微細な流路構造が形成される液体流路の接着構造であって、前記複数の基板を接着剤で接着した際、前記基板同士の接合部において、前記基板を接合して形成される流路内に流す液体に対して耐液性を有する耐液膜剤を、前記流路内側に露出した接着剤を覆うように塗布して形成された耐液膜塗布部と、前記流路内側における、耐液膜塗布部と、前記耐液膜剤を塗布しない非塗布部との境界部分に設けられた、前記耐液膜剤に対し撥液性を有する撥液部分と、を備えたことを特徴とする液体流路の接着構造を提供する。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a liquid flow channel bonding structure in which a plurality of substrates are bonded to form a fine flow channel structure, and the plurality of substrates are bonded to each other by an adhesive. In the bonding portion between the substrates, a liquid-resistant film agent having liquid resistance to the liquid flowing in the flow path formed by bonding the substrates is exposed to the inside of the flow path Provided at a boundary portion between a liquid-resistant film coating portion formed by coating so as to cover the agent, a liquid-resistant film coating portion inside the flow path, and a non-coating portion where the liquid-resistant film agent is not applied. A liquid flow path bonding structure comprising: a liquid repellent portion having liquid repellency with respect to the liquid-resistant film agent.
これにより、耐液膜剤を必要な部分にのみ厚く塗布することができ、例えばインクジェットヘッドにおけるインク流路に露出している接着剤のインク接液面の保護性能及びシール性を向上させることが可能となる。 As a result, the liquid-resistant film agent can be thickly applied only to necessary portions, and for example, the protection performance and the sealing performance of the ink wetted surface of the adhesive exposed in the ink flow path in the inkjet head can be improved. It becomes possible.
また、請求項2に示すように、前記撥液部分は、撥液剤中に前記液体流路の接着構造部材を沈めて形成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the liquid repellent portion is formed by sinking an adhesive structure member of the liquid flow path in a liquid repellent.
また、請求項3に示すように、前記撥液部分は、前記流路内側表面の前記塗布部と前記非塗布部との境界部分に形成された微細な多数の凹凸形状であることを特徴とする。 In addition, as shown in claim 3, the liquid repellent portion is a large number of fine irregularities formed in a boundary portion between the application portion and the non-application portion on the inner surface of the flow path. To do.
これにより、撥液部分を設けることにより、耐液膜剤を必要な部分にのみ厚く塗布することができる。 Thereby, by providing the liquid repellent portion, the liquid-resistant film agent can be thickly applied only to the necessary portion.
また、請求項4に示すように、前記耐液膜剤は、光硬化性の樹脂であり、前記流路内に照射した光によって硬化されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the liquid-resistant film agent is a photocurable resin and is cured by light irradiated in the flow path.
また、請求項5に示すように、前記耐液膜剤は、熱硬化型の樹脂であり、加熱によって硬化されることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the liquid-resistant film agent is a thermosetting resin and is cured by heating.
このように、耐液膜剤として様々なものを用いることができる。 As described above, various liquid-resistant film agents can be used.
また、同様に前記目的を達成するために、請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の液体流路の接着構造を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドを提供する。 Similarly, in order to achieve the object, an invention according to claim 6 provides an ink jet head comprising the liquid flow path adhesive structure according to any one of claims 1 to 5. To do.
これにより、インク流路に露出している接着剤のインク接液面の保護性能及びシール性を向上させた高信頼性を有するインクジェットヘッドを得ることができる。 As a result, it is possible to obtain an ink jet head having high reliability with improved protection performance and sealing performance of the ink contact surface of the adhesive exposed in the ink flow path.
また、同様に前記目的を達成するために、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のインクジェットヘッドを有することを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。 Similarly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 7 provides an ink jet recording apparatus comprising the ink jet head according to claim 6.
これにより、高信頼性を有するインクジェット記録装置を得ることができる。 Thereby, an inkjet recording apparatus having high reliability can be obtained.
また、同様に前記目的を達成するために、請求項8に記載の発明は、複数の基板を接着して微細な流路構造を形成する液体流路の接着方法であって、前記複数の基板を接着剤で接着して該接着剤を硬化し、前記基板同士の接合部において前記基板を接合して形成される流路内側表面に、該流路内に流す液体に対して耐液性を有する耐液膜剤が、前記流路内側に露出した接着剤を覆うように塗布される耐液膜塗布部と、前記耐液膜剤が塗布されない非塗布部との境界部分に、前記耐液膜剤に対し撥液性を有する撥液部分を形成し、前記耐液膜塗布部に前記耐液膜剤を塗布し、前記耐液膜剤を硬化させたことを特徴とする液体流路の接着方法を提供する。
Similarly, in order to achieve the object, the invention according to
これにより、耐液膜剤を必要な部分にのみ厚く塗布することができ、例えばインクジェットヘッドにおけるインク流路に露出している接着剤のインク接液面の保護性能及びシール性を向上させることが可能となる。 As a result, the liquid-resistant film agent can be thickly applied only to necessary portions, and for example, the protection performance and the sealing performance of the ink wetted surface of the adhesive exposed in the ink flow path in the inkjet head can be improved. It becomes possible.
また、請求項9に示すように、前記撥液部分は、撥液剤中に前記液体流路の接着構造部材を沈めて形成されることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, the liquid repellent portion is formed by sinking an adhesive structure member of the liquid flow path in a liquid repellent.
また、請求項10に示すように、前記撥液部分は、前記流路内側表面の前記塗布部と前記非塗布部との境界部分に微細な多数の凹凸形状を設けて形成されたことを特徴とする。 In addition, as shown in claim 10, the liquid repellent portion is formed by providing a large number of fine irregularities at a boundary portion between the application portion and the non-application portion on the inner surface of the flow path. And
また、請求項11に示すように、前記耐液膜剤は、光硬化性の樹脂であり、前記流路内に照射した光によって硬化されることを特徴とする。 In addition, according to an eleventh aspect of the present invention, the liquid-resistant film agent is a photo-curable resin and is cured by light irradiated in the flow path.
また、請求項12に示すように、前記耐液膜剤は、熱硬化型の樹脂であり、加熱によって硬化されることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, the liquid-resistant film agent is a thermosetting resin and is cured by heating.
また、同様に前記目的を達成するために、請求項13に記載の発明は、複数の基板を接着して微細な流路構造を形成する液体流路の接着方法であって、前記基板の接合部近傍に、前記基板を接合して形成される流路を塞ぐ部材を設け、前記複数の基板を接着剤で接着して該接着剤を硬化し、前記流路内側に露出した接着剤を覆い、前記流路を塞ぐ部材にも付着するように前記流路内に流す液体に対して耐液性を有する耐液膜剤を塗布し、前記耐液膜剤を硬化した後、前記流路を塞ぐ部材を除去することを特徴とする液体流路の接着方法を提供する。 Similarly, in order to achieve the object, the invention according to claim 13 is a liquid channel bonding method for bonding a plurality of substrates to form a fine channel structure, and bonding the substrates A member that closes the flow path formed by joining the substrates is provided near the portion, the plurality of substrates are bonded with an adhesive, the adhesive is cured, and the adhesive exposed inside the flow path is covered. Applying a liquid-resistant film agent having liquid resistance to the liquid flowing in the flow path so as to adhere to a member that closes the flow path, and curing the liquid-resistant film agent, A method for adhering a liquid flow path is provided, wherein a member for closing is removed.
これにより、微小構造に耐液膜剤を塗布する際、意図しない部分に耐液膜剤が付着するのを防止することができる。 Thereby, when apply | coating a liquid-resistant film agent to a micro structure, it can prevent that a liquid-resistant film agent adheres to the part which is not intended.
また、請求項14に示すように、前記流路構造はインクジェットヘッドのインク流路に用いられ、前記流路を塞ぐ部材は前記インクジェットヘッドの構造材を兼ねることを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, the flow path structure is used for an ink flow path of an ink jet head, and a member that closes the flow path also serves as a structural material of the ink jet head.
これにより、不要な部分に耐液膜剤が付着することなく、インクジェットとしての信頼性を高め、その特性を安定させることができる。 Thereby, the liquid-resistant film agent does not adhere to unnecessary portions, the reliability as an ink jet can be improved, and the characteristics can be stabilized.
さらに、前記流路を塞ぐ部材は前記インクジェットヘッドの構造材を兼ねているため、部品点数を増やすことなく、製造方法も複雑にならずに済むため、少ないコストで実現可能である。 Furthermore, since the member that closes the flow path also serves as the structural material of the ink jet head, the manufacturing method is not complicated without increasing the number of parts, and thus can be realized at a low cost.
また、請求項15に示すように、前記流路を塞ぐ部材上にさらに四角錐状の突起を形成し、少なくとも流路構造の光硬化性接着剤もしくは光硬化性耐液膜剤を硬化させるための光を前記四角錐状の突起の斜面に照射し、反射させて光硬化性接着剤もしくは光硬化性耐液膜剤を硬化させることを特徴とする。 Further, as shown in claim 15, in order to further form a quadrangular pyramid-shaped protrusion on the member that closes the flow path, and to cure at least the photocurable adhesive or the photocurable liquid-resistant film agent of the flow path structure. Is irradiated onto the slope of the quadrangular pyramidal projections and reflected to cure the photocurable adhesive or the photocurable liquid-resistant film agent.
これにより、微細な流路構造において、接着剤、耐液膜剤を確実に硬化させることができる。 Thereby, an adhesive agent and a liquid-resistant film agent can be reliably cured in a fine channel structure.
また、同様に前記目的を達成するために、請求項16に記載の発明は、複数の基板を接着して微細な流路構造を形成する液体流路の接着方法であって、前記複数の基板を光硬化性接着剤で接着して該接着剤を硬化し、前記基板を接合して形成される流路内に流す液体に対して耐液性を有する光硬化性耐液膜剤を前記基板の接合部において前記流路内に露出する接着剤を覆うように塗布して硬化する際に、前記光硬化性接着剤または前記光硬化性耐液膜剤を硬化させるための光を前記流路内側の壁面に照射して反射させることにより、前記光硬化性接着剤または前記光硬化性耐液膜剤を硬化させることを特徴とする液体流路の接着方法を提供する。 Similarly, in order to achieve the object, the invention according to claim 16 is a liquid channel bonding method for bonding a plurality of substrates to form a fine channel structure, wherein the plurality of substrates Is bonded with a photocurable adhesive to cure the adhesive, and the substrate is provided with a photocurable liquid-resistant film agent having liquid resistance to a liquid flowing in a flow path formed by joining the substrates. When applying and curing so as to cover the adhesive exposed in the flow path at the joint portion, light for curing the photocurable adhesive or the photocurable liquid-resistant film agent is supplied to the flow path. Provided is a method for adhering a liquid flow path, wherein the photocurable adhesive or the photocurable liquid-resistant film agent is cured by irradiating and reflecting an inner wall surface.
これにより、微細な流路構造において、接着剤、耐液膜剤を確実に硬化させることができる。 Thereby, an adhesive agent and a liquid-resistant film agent can be reliably cured in a fine channel structure.
また、請求項17に示すように、前記硬化させるための光を反射させる前記流路内側の壁面は反射率の高い材料でメッキされたことを特徴とする。 Further, according to a seventeenth aspect of the present invention, the wall surface inside the flow path that reflects the light for curing is plated with a material having high reflectivity.
これにより、反射率を高め硬化効率を向上させることができる。 Thereby, a reflectance can be improved and hardening efficiency can be improved.
また、請求項18に示すように、前記流路内側の壁面に照射する前記硬化させるための光は、略平行光であることを特徴とする。 In addition, as shown in claim 18, the light for curing applied to the inner wall surface of the flow path is substantially parallel light.
これにより、平行光を照射しているため、接着対象の流路部が複数ある場合にも、流路内壁の接着剤端面全周を硬化させるために、接着対象と光源を流路の中心軸に平行な軸の周りに相対的に回転させることで単一の光で各流路部の全周を硬化させることができる。 As a result, since parallel light is radiated, even when there are multiple flow path portions to be bonded, the bonding target and the light source are connected to the central axis of the flow path in order to cure the entire circumference of the adhesive end surface of the flow path inner wall. The entire circumference of each flow path portion can be cured with a single light.
また、請求項19に示すように、前記流路内側の壁面に照射する前記硬化させるための光は、略収束光であることを特徴とする。 Further, according to a nineteenth aspect of the present invention, the light for curing applied to the inner wall surface of the flow path is substantially convergent light.
このように光を集光したため、照度の高い光を照射したい部分にのみ照射することができ、効率的に硬化させることができる。 Since the light is collected in this way, it is possible to irradiate only a portion where light with high illuminance is desired, and it is possible to cure efficiently.
また、請求項20に示すように、前記硬化させるための光を照射し反射させる前記流路内側の壁面は該流路の中心軸を回転軸とする回転放物面であることを特徴とする。ここで照射している光は、略平行光である。
In addition, as shown in
これにより、略平行光を照射しているため、接着対象の流路部が複数ある場合にも、流路内壁の接着剤端面全周を硬化させるために、接着対象と光源を流路の中心軸に平行な軸の周りに相対的に回転させることで単一の光で各流路部の全周を硬化させることができる。さらに、前記流路内側の壁面は該流路の中心軸を回転軸とする回転放物面であるため、略平行光を集光することができて、照度の高い光を照射したい部分にのみ当てるように光をその1点に収束させることができる。 As a result, substantially parallel light is radiated, so even when there are multiple flow path portions to be bonded, the bonding target and the light source are centered on the flow path in order to cure the entire circumference of the adhesive end surface of the flow path inner wall. By rotating relatively around an axis parallel to the axis, the entire circumference of each flow path portion can be cured with a single light. Furthermore, since the inner wall surface of the flow path is a paraboloid of revolution having the central axis of the flow path as a rotation axis, substantially parallel light can be collected, and only a portion where light with high illuminance is desired to be irradiated. The light can be converged to one point so as to be hit.
また、同様に前記目的を達成するために、請求項21に記載の発明は、請求項8〜20のいずれかに記載の液体流路の接着方法を用いてインク流路を製造することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法を提供する。
Similarly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 21 is characterized in that an ink channel is manufactured by using the liquid channel bonding method according to any one of
これにより、信頼性に優れたインクジェットヘッドを製造することができる。 Thereby, an inkjet head excellent in reliability can be manufactured.
以上説明したように、本発明によれば、耐液膜剤を必要な部分にのみ厚く塗布することができ、例えばインクジェットヘッドにおけるインク流路に露出している接着剤のインク接液面の保護性能及びシール性を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, the liquid-resistant film agent can be thickly applied only to a necessary portion, for example, protection of the ink wetted surface of the adhesive exposed in the ink flow path in the inkjet head. It becomes possible to improve performance and sealing performance.
以下、添付図面を参照して、本発明に係る液体流路の接着構造及び接着方法並びにインクジェットヘッドについて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a liquid flow path bonding structure and bonding method, and an inkjet head according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係る液体流路の接着構造を備えたインクジェットヘッドが組み込まれたインクジェット記録装置の一実施形態を模式的に示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an embodiment of an ink jet recording apparatus in which an ink jet head having a liquid flow path bonding structure according to the present invention is incorporated.
図1に示すように、この画像形成装置としてのインクジェット記録装置100は、主として、記録媒体122を給紙する給紙部110と、給紙部110から給紙された記録媒体122の記録面に所定の処理液を付与する処理液付与部112と、処理液が付与された記録媒体122の記録面にインク滴を打滴して画像を描画する印字部114と、画像が描画された記録媒体122の記録面を乾燥させる乾燥部116と、記録面に形成された画像を定着させる定着部118と、画像が記録された記録媒体122を回収する排紙部120とで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
給紙部110は、記録媒体122を格納するマガジン140を備えており、このマガジン140から記録媒体122が1枚ずつ給紙トレイ150に給紙される。給紙トレイ150に給紙された記録媒体122は、渡し胴152を介して処理液付与部112の処理液ドラム154に受け渡される。
The
処理液ドラム154は、渡し胴152から受け渡された記録媒体122を受け取り、回転搬送して、第1の中間搬送ドラム124に受け渡す。処理液付与部112では、この処理液ドラム154によって回転搬送される記録媒体122に対して所定の処理液を一定の厚みで付与する。処理液の付与は、処理液付与装置156によって行われ、処理液付与装置156は、例えば、表面に処理液が付与された塗布ローラを記録媒体122の記録面に当接させて、処理液を付与する。処理液が付与された記録媒体122は、さらにドライヤ158とヒータ160で乾燥されたのち、第1の中間搬送ドラム124に受け渡される。
The
なお、この処理液付与部112で付与される処理液は、後段の印字部114で付与されるインク中の色材(顔料又は染料)を凝集又は増粘させる成分を含有する処理液である。このような処理液をインクの打滴前に付与することにより、ブリーディング等を防止でき、高品質な画像を印字することが可能になる。
Note that the treatment liquid applied by the treatment
第1の中間搬送ドラム124は、処理液ドラム154から受け渡された記録媒体122を受け取り、回転搬送して、印字部114の印字ドラム170に受け渡す。
The first
印字ドラム170は、第1の中間搬送ドラム124から受け渡された記録媒体122を受け取り、回転搬送して、第2の中間搬送ドラム126に受け渡す。印字部114では、この印字ドラム170によって回転搬送される記録媒体122に対して、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のインクジェットヘッド172C、172M、172Y、172Kからインク滴を打滴して、画像を印字する。
The
各インクジェットヘッド172C、172M、172Y、172Kは、所定の隙間をもって印字ドラム170に対向して配置されており、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順で印字ドラム170の回転方向上流側から配置されている。また、各インクジェットヘッド172C、172M、172Y、172Kは、ラインヘッドで構成されており、記録媒体122の記録幅に対応して形成されている。
Each
各インクジェットヘッド172C、172M、172Y、172Kでインクが打滴された記録媒体122は、印字ドラム170から第2の中間搬送ドラム126に受け渡される。第2の中間搬送ドラム126は、印字ドラム170から受け渡された記録媒体122を受け取り、回転搬送して、乾燥部116の乾燥ドラム176に受け渡す。
The
乾燥ドラム176は、第2の中間搬送ドラム126から受け渡された記録媒体122を受け取り、回転搬送して、第3の中間搬送ドラム128に受け渡す。乾燥部116では、この乾燥ドラム176によって回転搬送される記録媒体122を第1、第2のヒータ178、182、及び、ドライヤ180によって乾燥させる。
The drying
乾燥された記録媒体122は、乾燥ドラム176から第3の中間搬送ドラム128に受け渡される。第3の中間搬送ドラム128は、乾燥ドラム176から受け渡された記録媒体122を受け取り、回転搬送して、定着部118の定着ドラム184に受け渡す。
The dried
定着ドラム184は、第3の中間搬送ドラム128から受け渡された記録媒体122を受け取り、回転搬送して、排紙部120のコンベア196に受け渡す。定着部118では、この定着ドラム184によって回転搬送される記録媒体122に対して、第1、第2の定着ローラ186、188で加熱、加圧して、印字された画像を定着させる。
The fixing
画像が定着された記録媒体122は、定着ドラム184から排紙部120のコンベア196に受け渡される。コンベア196は、定着ドラム184から記録媒体122を受け取り、排紙部120に備えられた排紙トレイ192に搬送し、排紙トレイ192に回収する。
The
以上のように構成されたインクジェット記録装置100によれば、印字部114において、各インクジェットヘッドから安定したインクの吐出ができるので、安定した画像の形成が可能となる。
According to the ink
次に、印字部114に配置されるインクジェットヘッド172C、172M、172Y、172Kの構造について説明する。なお、インクジェットヘッド172C、172M、172Y、172Kの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号12によってインクヘッド(ヘッド本体)を示す。
Next, the structure of the inkjet heads 172C, 172M, 172Y, and 172K disposed in the
図2は、ヘッド本体12の平面透視図である。図2に示すように、ヘッド本体12には、インクに圧力を付与してノズル(不図示)から液滴として吐出させる圧力室ユニット20が、所定の配列パターン(本実施形態では千鳥格子状のパターン)に従って2次元的に配列され、さらに各圧力室ユニット20にインクを供給するためのインク流路が高密度に配置されている。
FIG. 2 is a perspective plan view of the head body 12. As shown in FIG. 2, a
圧力室ユニット20は、インクを液滴として吐出するノズル22と、インクを貯留し、貯留したインクに圧力を付与してノズル22から液滴として吐出させる圧力室24と、圧力室24にインクを導入(供給)するインク導入(供給)口26(流路)とを備えて構成されている。本実施形態では、図2に示すように、圧力室24の平面形状が正方形状に形成されており、その対角線の一方の端にノズル22、他方の端にインク導入口26が形成されている。インクは、図示しない共通流路からインク導入口26を介して圧力室24に導入され、圧力室24で圧力が付与されて、ノズル22から液滴として吐出される。
The
図3は、圧力室ユニット20の概略構成を示す縦断面図である。シリコン基板(圧力室プレート)25中に圧力室24が形成され、各圧力室24の天面(天井面)は、共通の振動板28で構成されている。振動板28の上には、各圧力室24に対応して、圧電素子30が配置されている。各圧電素子30は、その上面に形成された個別電極32と、共通電極として機能する振動板28との間に電圧を印加することにより変形する。そして、圧電素子30が変形することにより、対応する圧力室24の天面(振動板28)が変形し、ノズル22からインク滴が吐出される。すなわち、圧力室24の天面が圧力室24側に変形することにより、圧力室24の容積が減少し、この結果、圧力室24内のインクに圧力が加わり、ノズル22からインク滴が吐出される。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the
各圧電素子30の上側には、各圧電素子30の自由な駆動を確保し、保護するための共通のカバー34が設けられている。また、カバー34の上側には、各圧力室24にインクを供給するための共通流路36が形成されている。各圧力室24は、それぞれインク導入口26を介して共通流路36と連通されている。インクをノズル22から吐出された圧力室24は、元に戻る際、インク導入口26を介して共通流路36から新しいインクが供給される。
A
本発明は、微細なインク流路等を有する流路構造を接着によって形成する際、接着の機能とシールの機能をそれぞれ別の材料に分離した構成をとることにより、接着強度とシール性の2つの性能を両立させるものである。 In the present invention, when a flow path structure having a fine ink flow path or the like is formed by bonding, the bonding function and the sealing function are separated into different materials, so that the adhesive strength and the sealing performance can be reduced. The two performances are compatible.
そこで、ここでは図3に示すような、圧電素子30等が形成された圧力室24等からなる下側の部材に対してカバー34等からなる上側の部材を接合する場合を例にとって本発明に係る液体流路の接着構造及び接着方法について説明することとする。
Therefore, here, as shown in FIG. 3, the present invention is applied to the case where the upper member composed of the
図3において、圧力室24等からなる下側の部材とカバー34等からなる上側の部材は図に符号Pで示す面で接合される。
In FIG. 3, the lower member composed of the
上述したように、ヘッド本体12には、圧力室ユニット20及びインク流路等が高密度に配置されているため、接着面Pにおいて接着面部分が比較的狭くなっている。
As described above, since the
接着剤は、狭い接着面積で長期の寿命を保証することが必要であるため、接合強度を保つ接着剤と、インク成分が接着剤に触れるのを防止するための浸透防止剤(耐液膜剤)とにそれぞれ接着の機能とシールの機能を分離する。接着剤は、紫外線もしくは加熱によって酸が発生し硬化する接着剤を用いることとする。 Adhesives need to guarantee a long service life with a narrow adhesive area, so adhesives that maintain bonding strength and penetration inhibitors (liquid-resistant film agents) to prevent ink components from touching the adhesive ) And the adhesive function and the sealing function, respectively. As the adhesive, an adhesive which generates an acid by ultraviolet rays or heat and is cured is used.
ここで示す例ではインクジェットヘッド構造材にシリコンを用いているため、シリコンへの接着性が良いSU8を接着剤に用いているが、これに限定されるものではない。例えばこの他に、熱硬化型のエポキシ接着剤、2液混合型のエポキシ接着剤、光硬化型の接着剤あるいはアクリル接着剤など様々なものが適用可能である。 In the example shown here, since silicon is used for the ink-jet head structural material, SU8, which has good adhesion to silicon, is used as the adhesive, but the present invention is not limited to this. For example, in addition to this, various things such as a thermosetting epoxy adhesive, a two-component mixed epoxy adhesive, a photocurable adhesive, or an acrylic adhesive can be applied.
各構造材は、それぞれの部材に必要な流路を加工した後、接合される。本実施形態では、シリコンを用いているため、シリコン同士の接合で、他に耐熱性に問題のある部材がない場合は1000℃程度に加熱、加圧して熱拡散接合を行う。 Each structural material is joined after processing a flow path required for each member. In this embodiment, since silicon is used, when there is no other member having a problem with heat resistance in joining silicon, heat diffusion joining is performed by heating and pressurizing to about 1000 ° C.
しかし、インクジェットヘッドのアクチュエータである圧電素子30や電気配線を形成した後は、熱拡散接合を用いると、圧電素子30の劣化や電気配線材料の拡散が起こってインクジェットヘッドの特性が低下し、場合によっては故障してしまうため、この場合は、接着剤による接合を行うようにしているものである。同様に、シリコンと樹脂などの異種材料の接合にも接着剤を用いている。
However, after forming the
以下では、これら接着剤を用いて接合を行う微細流路部分に絞って説明する。 Below, it demonstrates focusing on the fine flow path part joined using these adhesive agents.
図4は、液体流路の接着構造の第1の実施形態を示す、図3のインク導入口26部分を拡大した拡大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the first embodiment of the bonding structure of the liquid flow path, in which the
図4に示すように、圧力室24が形成された圧力室プレート25からなる下側の部材とカバー34等からなる上側の部材が接着剤40によって接合されている。圧力室プレート25及びカバー34はそれぞれ一つの部材のように表現されているが、実際はそれぞれ複数枚の板状の部材を積層して形成されている。なお、図4においては、図3の振動板28は表示を省略している。
As shown in FIG. 4, the lower member formed of the
図3からもわかるように、圧電素子30や図示を省略した配線は、図4の接着剤40のごく近傍にまで存在しており、その部分では接着することができないため、接着面積が限られている。
As can be seen from FIG. 3, the
図4に示すように、下側の部材である圧力室プレート25と上側の部材であるカバー34とを接着剤40によって接合した後、インク導入口26側に露出した接着剤40の部分に浸透防止剤(耐液膜剤)42を付着させて露出している接着剤40を覆い、インク導入口26にインクが導入されても接着剤40にインクが触れないようにする。
As shown in FIG. 4, the
このとき図4に示すように、浸透防止剤42は、インク導入口26内に露出している接着剤40の部分に盛り上げるように厚く塗布され、その後、上からUV光を照射して硬化される。
At this time, as shown in FIG. 4, the permeation
また、浸透防止剤42を塗布するとき、浸透防止剤42が必要な部分に厚く塗れるようにするとともに、インク導入口26内の浸透防止剤42が付いてほしくない部分に浸透防止剤42が着かないように、浸透防止剤塗布部(耐液膜塗布部)を挟むように、撥液部分を形成しておく。このようにすることで浸透防止剤42が塗布される位置を限定できるとともに、撥液性により浸透防止剤42が広がらないため厚塗りができ、浸透防止効果を増すとともに、浸透防止剤42を硬化させる際にUV光を照射する場合にUV光を浸透防止剤42に効率良く当てることができる。
In addition, when the
ここで用いる浸透防止剤は、流路部材及び接着剤に充分密着する必要があるため、結果的に塗れ広がりやすい材料となる。しかし、塗れ広がりやすい材料では、浸透防止剤の厚みを確保することが難しく、また上述したようにUV光を照射して硬化させる際にUV光が当たり難い。 The permeation preventive agent used here needs to be sufficiently adhered to the flow path member and the adhesive, and as a result, becomes a material that easily spreads. However, with a material that spreads easily, it is difficult to ensure the thickness of the penetration inhibitor and, as described above, it is difficult to hit the UV light when cured by irradiating with UV light.
そこで、本実施形態では、上述したように、浸透防止剤42が塗布される部分を、その上下の撥液部分で規制し、浸透防止剤42が撥液部分まで広がることがないようにしている。これにより、図4に示すように、流路内に凸になる量を安定的に大きくすることができ、液体の浸透距離(浸透防止剤42の厚み)を長くしてシール性を向上させることができるとともに、UV光が当たる面積を大きくすることができ、浸透防止剤42を完全に硬化させることができる。
Therefore, in this embodiment, as described above, the portion to which the
次に、本実施形態における液体流路の接着方法について説明する。 Next, a method for adhering a liquid channel in the present embodiment will be described.
まず、接合する下側の部材である圧力室プレート25と上側の部材であるカバー34とをプラズマ洗浄によって洗浄し、表面にシランカップリング剤を蒸着する。なお、前にも述べたように、圧力室プレート25及びカバー34の実際に接合される部分はそれぞれ板状の部材である。
First, the
次に、下の部材(圧力室プレート25)に接着剤40を塗布する。そして下の部材に上の部材を貼り合わせ、治具で固定し加熱して硬化させる。 Next, the adhesive 40 is applied to the lower member (pressure chamber plate 25). Then, the upper member is bonded to the lower member, fixed with a jig, and heated to be cured.
次に、インク導入口26内の浸透防止剤42を塗布する部分の上下に撥液剤を塗布する。これは、上述したように、次に行う浸透防止剤42の塗布範囲を規制するために行うものである。撥液剤は、浸透防止剤42が塗れ広がり難い表面エネルギーのものを選択することが好ましい。具体的には、サイトップなどのフッ素樹脂材料が好適に使用可能である。
Next, a liquid repellent agent is applied to the upper and lower portions of the
撥液剤を塗布する方法としては、様々な方法が考えられるが、例えば、撥液剤を入れたバット(平たい皿)に接着剤40で接合した流路部材(接合された上の部材及び下の部材)を浮かせ、撥液材が流路内の必要な高さに達するように調整して、流路部材を沈める。その際、撥液材の表面張力によって流路内の液面高さが変わるので、これを考慮して沈める深さを制御する。これを流路部材の表面、裏面についてそれぞれ行う。 Various methods are conceivable as a method of applying the liquid repellent. For example, a flow path member (a joined upper member and a lower member) joined to a bat (flat plate) containing the liquid repellent with an adhesive 40. ), And the liquid repellent material is adjusted to reach the required height in the flow path, and the flow path member is submerged. At this time, the liquid surface height in the flow path changes depending on the surface tension of the liquid repellent material, and the depth of sinking is controlled in consideration of this. This is performed for the front and back surfaces of the flow path member.
また、撥液剤を塗布する代わりに撥液剤塗布部分に相当する範囲の流路部材表面に微細な凹凸構造を形成し、これによって撥液性を持たせてもよい。この凹凸形状は、例えば縦横それぞれ2μ程度の断面が四角形に形成される。この場合は、流路部材がシリコンの場合はエッチングによって流路方向に平行な筋状の凹凸を形成する。エッチングは、各部材に対して、撥液面が必要な深さまで行い、撥液面が不要な残りの流路は反対面からエッチングして凹凸形状無しで形成する。 Further, instead of applying the liquid repellent, a fine concavo-convex structure may be formed on the surface of the flow path member in a range corresponding to the liquid repellent application portion, thereby imparting liquid repellency. In this uneven shape, for example, a cross section of about 2 μ in both vertical and horizontal directions is formed in a square shape. In this case, when the flow path member is silicon, streaky irregularities parallel to the flow path direction are formed by etching. Etching is performed to each member to a depth that requires a liquid-repellent surface, and the remaining flow path that does not require the liquid-repellent surface is etched from the opposite surface to be formed without an uneven shape.
次に、インク導入口26内に露出している接着剤40端面を覆うように、シール性を有する浸透防止剤42を塗布する。塗布は、ディスペンサーによって行う。
Next, a
次に、インク導入口26上部からUV光を照射し、浸透防止剤42を硬化させる。ディスペンサーで塗布した浸透防止剤42は、流路内面に凸になって出ているので、インク導入口26上部からUV光を照射して硬化させることができる。
Next, UV light is irradiated from the upper part of the
なお、撥液剤は、浸透防止剤42を硬化させた後に除去しても良い。例えば、使用するインクが上記撥液剤に対して塗れ広がり難い場合は、撥液剤を除去した方が良い。
The liquid repellent may be removed after the
このように第1の実施形態においては、微小面積に浸透防止剤を塗布する際に、塗布する部分を限定する撥液性の部分を設けるようにしたため、浸透防止剤を必要な部分にのみ厚く塗布することができ、浸透防止効果を高めることができる。またさらに、浸透防止剤を厚く塗布することができるので、UV光等の硬化光を照射した際に、効率良く浸透防止剤を硬化させることができる。 As described above, in the first embodiment, when the penetration inhibitor is applied to a small area, the liquid-repellent portion that limits the portion to be applied is provided, so that the penetration inhibitor is thickened only in a necessary portion. It can apply | coat and can improve the penetration preventing effect. Furthermore, since the penetration inhibitor can be applied thickly, the penetration inhibitor can be efficiently cured when irradiated with curing light such as UV light.
次に、液体流路の接着構造の第2の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the adhesion structure of the liquid channel will be described.
図5に、液体流路の接着構造の第2の実施形態を説明するためのインク導入口26部分の拡大断面図を示す。
FIG. 5 shows an enlarged cross-sectional view of the
この第2の実施形態は、浸透防止剤を保護が必要な接着剤部分にのみ塗布でき、流路のより奥の部分には入り込まないように浸透防止剤が流れ込むのを確実に防止するものである。 In this second embodiment, the permeation preventive agent can be applied only to the adhesive part that needs to be protected, and the permeation preventive agent is surely prevented from flowing into the deeper part of the flow path. is there.
流路(インク導入口26)のより奥の部分には、圧力室24やノズル22などの流路構造があり、ここに浸透防止剤42が入り込むと、これが詰まり、不吐出や気泡の付着による異常吐出などの不良の原因となるため、浸透防止剤42が必要な部分にのみ塗布できるということは重要である。
In the deeper part of the flow path (ink introduction port 26), there are flow path structures such as the
すなわち、図5に示すように、本第2実施形態においては、接着剤保護の浸透防止層を形成する流路(インク導入口26)に、突き当たりとなる薄いシリコンの層27を設ける。このシリコンの層27の流路部分の前後は他の部材はなく、容易に貫通できる構造となっている。このシリコンの層27は、ヘッド全体に存在するように形成しても良く、例えばインク吐出を行うアクチュエータの振動板28で兼用するようにしてもよい。
That is, as shown in FIG. 5, in the second embodiment, a
図5に示すように、この突き当たりの層(シリコンの層27)が流路を塞いでいる状態で流路を構成する下の部材(圧力室プレート25)と上の部材(カバー34)とを接着し、その後、スプレーコート等の方法を用いて浸透防止剤42を流路内に塗布する。すると図に斜めハッチングで示すように、流路(インク導入口26)内に浸透防止剤42が塗布される。
As shown in FIG. 5, the lower member (pressure chamber plate 25) and the upper member (cover 34) constituting the flow path are formed in a state where the contact layer (silicon layer 27) blocks the flow path. Then, the
その後、上からUV光を照射して浸透防止剤42を硬化する。ここに示す例では、UV光で浸透防止剤42を硬化させているが、加熱で硬化する浸透防止剤の場合には、加熱処理を行って硬化させる。
Thereafter, the
浸透防止剤42が硬化した後、突き当たり層(シリコンの層27)を除去する。このシリコンの層27を除去する方法は特に限定はされず、例えば下面からシリコンをエッチング処理によって除去してもよいし、サンドブラストによって除去するようにしてもよい。
After the
本実施形態によれば、突き当たりとなる層より奥の流路には浸透防止剤を混入させることなく、接着剤保護が必要な部分にのみ浸透防止剤を塗布し、硬化させることができる。 According to the present embodiment, the penetration inhibitor can be applied and cured only in a portion where adhesive protection is necessary, without mixing the penetration inhibitor into the flow path behind the layer to be abutted.
このように、第2の実施形態によれば、浸透防止剤を塗布する流路部分を塞ぐように、塗布する部分を限定する規制部材を設け、塗布、硬化後にこの規制部材を除去するようにしたため、微小構造に浸透防止剤を塗布する際に、意図しない部分に浸透防止剤が付くことを防止でき、インクジェットヘッドとしての信頼性を高め、特性を安定させることができる。 As described above, according to the second embodiment, the restriction member for limiting the portion to be applied is provided so as to block the flow path portion to which the penetration preventing agent is applied, and the restriction member is removed after application and curing. Therefore, when the penetration inhibitor is applied to the microstructure, the penetration inhibitor can be prevented from being attached to an unintended portion, and the reliability of the inkjet head can be improved and the characteristics can be stabilized.
次に、液体流路の接着構造の第3の実施形態について説明する。 Next, a third embodiment of the adhesion structure of the liquid channel will be described.
図6に、液体流路の接着構造の第3の実施形態を説明するためのインク導入口26部分の拡大断面図を示す。
FIG. 6 shows an enlarged cross-sectional view of the
本第3実施形態は、図6に示すように、上で述べた第2実施形態の突き当たりの層(シリコンの層27)上のインク導入口26の中央にシリコンの四角錐のピラミッド状の突起29を形成したものである。
In the third embodiment, as shown in FIG. 6, a quadrangular projection of a silicon quadrangular pyramid is formed at the center of the
そして、このピラミッド状の突起29の側面29aを鏡として用い、インク導入口26の上部から照射されるUV光をこの側面29aで反射して、接着剤40あるいは浸透防止剤42に照射させて、これらを硬化させるようにしたものである。
Then, using the
このようなピラミッド状の突起29の四角錐形状は、シリコン材料をウエットエッチングする際に、結晶面による異方性エッチングを利用して容易に形成することができる。具体的には、KOHによるシリコンの(1,0,0)面を用いた異方性エッチングであり、一般的に知られたエッチング方法である。この場合、極端な異方性エッチングにより54.74°の角度を持った(1,1,1)面が現れる。
Such a quadrangular pyramidal shape of the
このピラミッド状の突起29の側面29aを鏡として用い、接着剤硬化用のUV光をインク導入口26の上方から照射し、この側面29aで反射して流路内面方向にUV光の方向を変えて接着剤40に照射する。さらに、図6(a)に示すようにインク導入口26に露出した接着剤40を覆うように浸透防止剤42を塗布し、浸透防止剤硬化用のUV光をインク導入口26の上方から照射し、側面29aで反射して浸透防止剤42に照射する。
The
これにより、本実施形態によれば、接着剤及び浸透防止剤をより確実に硬化させることができる。 Thereby, according to this embodiment, an adhesive agent and a penetration inhibitor can be hardened more certainly.
そして、UV光によって接着剤40及び浸透防止剤42を硬化させた後、上記第2の実施形態と同様の方法で突き当り層(シリコンの層27)をピラミッド状の突起29と共に除去する。
Then, after the adhesive 40 and the
なお、図6においては円筒形の流路を示しているが、本実施形態の方法は、浸透防止剤を塗布する流路断面が四角形の場合にも適用可能である。 Although FIG. 6 shows a cylindrical flow path, the method of the present embodiment can also be applied to a case where the cross section of the flow path to which the permeation preventive agent is applied is square.
このように第3の実施形態の方法でも流路の接液面近傍のUV光硬化接着剤をより確実に硬化させることができるが、以下説明する実施形態は、他の構成、方法でUV光硬化接着剤をより一層確実に硬化させるものである。 As described above, the method of the third embodiment can more reliably cure the UV light curing adhesive near the liquid contact surface of the flow path. However, in the embodiment described below, the UV light can be obtained by other configurations and methods. The cured adhesive is cured more reliably.
以下述べる各実施形態は、UV光硬化接着剤をより確実に硬化させる点に関して説明しているが、上述した第1の実施形態と同様の方法で塗布した浸透防止剤の硬化に対しても適用可能である。 Each of the embodiments described below is described with respect to the point that the UV light curing adhesive is cured more reliably, but is also applicable to the curing of the penetration inhibitor applied by the same method as that of the first embodiment described above. Is possible.
なお、流路の接液面近傍のUV光硬化接着剤をより確実に硬化させることにより、接着剤のインクに対する耐性を向上させることができるので、以下の各実施形態は、インクジェットヘッドの信頼性、寿命向上にも有効である。 In addition, since the UV light-curing adhesive in the vicinity of the liquid contact surface of the flow path can be cured more reliably, the resistance of the adhesive to ink can be improved. It is also effective for improving the service life.
まず、第4の実施形態について説明する。 First, a fourth embodiment will be described.
図7に、液体流路の接着構造の第4の実施形態を説明するためのインク導入口26部分を拡大して示す。図7(a)は拡大断面図であり、図7(b)はインク導入口26の内部のみを示す斜視透視図である。
FIG. 7 shows an enlarged view of the
この第4の実施形態は、貼り合わせた後にUV光が当てにくい部分にUV硬化の接着剤を使う場合に、特に流路の接液側の接着剤をより硬化重合が進むようにするためにUV光を照射する方法である。 In the fourth embodiment, when a UV-curing adhesive is used for a portion that is difficult to be irradiated with UV light after being bonded, in particular, in order to allow the curing polymerization to proceed more in the adhesive on the liquid contact side of the flow path. This is a method of irradiating UV light.
図7(a)及び図7(b)に示すように、この実施形態においては、平行光であるUV光を斜めにインク導入口26に入射して、インク導入口26の内側の側壁26aで反射し、流路(インク導入口26)内の接着剤端面に照射する。側壁26aは、シリコン部材をエッチングして形成されており、エッチング面のままでもUV光を反射し、流路入口より奥まった位置の接着剤40にUV光を到達させる。
As shown in FIGS. 7A and 7B, in this embodiment, UV light, which is parallel light, is obliquely incident on the
図7の構成は、側壁26aが円筒面であるので、円筒の中心軸に垂直な面内(水平方向)に対して集光性を有し、照射したUV光の強度を上げることができる。
In the configuration of FIG. 7, the
なお、シリコン部材をエッチングして形成した流路側壁は、エッチング面のままでもよいが、アルミや銀等の反射率の高い材料でメッキして鏡面にすることが望ましい。また、このメッキは使用するインクに浸食される部材であれば後の工程で除去する。 Note that the channel side wall formed by etching the silicon member may remain the etched surface, but it is desirable to make it a mirror surface by plating with a highly reflective material such as aluminum or silver. Further, this plating is removed in a later step if it is a member eroded by the ink used.
また、図7は、円筒形の流路に適用しているが、この方法は、浸透防止剤を塗布する流路断面が四角形の場合にも適用可能である。四角形の場合は、円筒形の場合に対し、水平方向の集光性はなくなり、広い範囲に照射されることになる。 Although FIG. 7 is applied to a cylindrical flow path, this method can also be applied to a case where the cross section of the flow path to which the permeation inhibitor is applied is a square. In the case of a quadrangle, the light collecting property in the horizontal direction is lost as compared with the case of a cylindrical shape, and the light is irradiated over a wide range.
次に、第5の実施形態について説明する。 Next, a fifth embodiment will be described.
図8に、液体流路の接着構造の第5の実施形態を説明するためのインク導入口26部分を拡大して示す。図8(a)は拡大断面図であり、図8(b)はインク導入口26の内部のみを示す斜視透視図である。
FIG. 8 is an enlarged view of the
この第5の実施形態は、上述した第4の実施形態における平行光であるUV光を斜めに入射させてインク導入口26内側の側壁26aで反射させていたものを、図8に示すように、入射光を上下方向に集光した光として、UV光を照射したい部位に集中させ、前記第4の実施形態よりもさらにUV光の強度を上げている点が異なっている。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 8, UV light that is parallel light in the fourth embodiment described above is incident obliquely and reflected by the
図8(a)及び図8(b)に示すように、インク導入口26の斜め上方から上下方向に集光した光を入射させて、インク導入口26内側の側壁26aで反射させ、反対側の側壁に露出した接着剤40に照射するようにする。
As shown in FIG. 8A and FIG. 8B, the light condensed vertically from the upper side of the
このように光を上下に集光したため、光を照射したい部分にのみ照射することができ、効率的に接着剤40を硬化させることができる。
Thus, since light was condensed up and down, only the part which wants to irradiate light can be irradiated, and the
なお、この第5の実施形態も、前述した第4の実施形態と同様に、流路断面が四角形の場合も適用できるが、水平方向の集光性はなくなり、広い範囲に照射されることとなる。 As in the fourth embodiment described above, this fifth embodiment can also be applied to the case where the channel cross section is a square, but the light collecting property in the horizontal direction is lost, and the wide range is irradiated. Become.
第4及び第5の実施形態においては、流路内壁の接着剤端面全周を硬化させるため、ヘッドと光源を流路の中心軸に平行な軸の周りに相対的に回転させることで、流路内壁に沿った全周を硬化させることができる。 In the fourth and fifth embodiments, in order to cure the entire circumference of the adhesive end face of the inner wall of the flow path, the head and the light source are rotated relative to each other around an axis parallel to the central axis of the flow path, The entire circumference along the road inner wall can be hardened.
しかし、第5の実施形態においては、UV光を集光しているため、それぞれの位置でUV光の集光度合いが変わるので、ヘッドとUV光の相対的な位置が各接着部で平均化されるように、ヘッドと光源を相対的に回転させる際に、ヘッドと光源の距離を変更するか、UV光源の光学系を調整して集光位置を変更するようにする。 However, in the fifth embodiment, since the UV light is condensed, the degree of concentration of the UV light changes at each position, so the relative positions of the head and the UV light are averaged at each bonding portion. As described above, when the head and the light source are rotated relative to each other, the distance between the head and the light source is changed, or the optical system of the UV light source is adjusted to change the condensing position.
次に、第6の実施形態について説明する。 Next, a sixth embodiment will be described.
図9に、液体流路の接着構造の第6の実施形態を説明するためのインク導入口26部分を拡大して示す。図9(a)は拡大断面図であり、図9(b)はインク導入口26の内部のみを示す斜視透視図である。
FIG. 9 shows an enlarged view of the
第6の実施形態は、UV光の照射部分は前述した第4の実施形態における平行光であるUV光を斜めに入射させて側壁26aで反射させていたものと同様であるが、本実施形態においては、インク導入口26の側壁26aを回転放物面に形成する。側壁26aを回転放物面に形成したことにより、照射するUV光が平行光であるため、側壁26aでの反射光は1点に収束する。
In the sixth embodiment, the UV light irradiation portion is the same as that in the case where the UV light that is parallel light in the fourth embodiment described above is incident obliquely and reflected by the
図9では、収束位置(焦点)を接着剤表面よりやや接着剤内側に設定しているので、反射光は1点に収束する前のやや広がった状態で、接着剤40の厚み全体に照射されるとともに、入射光の角度誤差や回転放物面の製作誤差などがあっても、接着剤40にUV光を確実に照射することができる。 In FIG. 9, since the convergence position (focal point) is set slightly inside the adhesive from the adhesive surface, the reflected light is irradiated over the entire thickness of the adhesive 40 in a slightly expanded state before converging to one point. In addition, even if there is an angle error of incident light or a manufacturing error of a paraboloid of revolution, the adhesive 40 can be reliably irradiated with UV light.
また、この第6の実施形態は、前述した第4の実施形態と同様に平行光を照射しているため、接着対象のヘッド流路部が複数ある場合にも、流路内壁の接着剤端面全周を硬化させるために、ヘッドと光源を流路の中心軸に平行な軸の周りに相対的に回転させることで、単一のUV光で各流路部の全周を硬化させることができる。 In addition, since the sixth embodiment emits parallel light in the same manner as the fourth embodiment described above, even when there are a plurality of head flow path portions to be bonded, the adhesive end face of the flow path inner wall In order to cure the entire circumference, the entire circumference of each flow path can be cured with a single UV light by rotating the head and the light source relatively around an axis parallel to the central axis of the flow path. it can.
なお、接着対象のヘッド流路部が複数ある場合に、おのおのに対して、集光したUV光を同時に平行光として照射し、ヘッドと光源を流路の中心軸に平行な軸の周りに相対的に回転させて全周を硬化させるようにしてもよい。 In addition, when there are a plurality of head flow path portions to be bonded, the condensed UV light is simultaneously irradiated as parallel light, and the head and the light source are relative to each other around an axis parallel to the central axis of the flow path. May be rotated to cure the entire circumference.
この第6の実施形態も、前述した第4の実施形態と同様に、流路断面が四角形の場合でも適用できるが、水平方向の集光性はなくなり、広い範囲に照射される。 Similar to the fourth embodiment described above, the sixth embodiment can be applied even when the flow path cross section is a quadrangle. However, the light collecting property in the horizontal direction is lost, and a wide range is irradiated.
次に、第7の実施形態について説明する。 Next, a seventh embodiment will be described.
図10に、液体流路の接着構造の第7の実施形態を説明するためのインク導入口26部分を拡大して示す。
FIG. 10 is an enlarged view of the
第7の実施形態においては、図10に示すように、接着剤40を硬化させるUV光を照射する直前に、流路(インク導入口26)内に液微粒子31を噴霧してから、UV光を照射する。すると、液微粒子31によりUV光が拡散されて接着剤40を硬化する。 In the seventh embodiment, as shown in FIG. 10, immediately after the UV light that cures the adhesive 40 is irradiated, the liquid fine particles 31 are sprayed into the flow path (ink inlet 26), and then the UV light. Irradiate. Then, the UV light is diffused by the liquid fine particles 31 and the adhesive 40 is cured.
なお、微粒子化する液は、接着剤硬化を促進する液にするとより効果がある。例えば、SU8は酸により硬化反応が進行するので、酸の溶液がこの目的に合致する。霧化された微粒子31の一部は接着剤表面に付着し、浸透して接着剤40の硬化を促進する働きをする。 In addition, it is more effective if the liquid for making fine particles is a liquid that accelerates the curing of the adhesive. For example, since the curing reaction of SU8 proceeds with an acid, an acid solution meets this purpose. A part of the atomized fine particles 31 adheres to the surface of the adhesive and penetrates to promote the curing of the adhesive 40.
このように、第3の実施形態から第7の実施形態においては、UV光を照射しにくい微小部位にUV光を照射するための反射部材を備えるようにしたため、微細な流路構造において接着剤、浸透防止剤を確実に硬化させることができる。 As described above, in the third to seventh embodiments, the reflective member for irradiating the UV light to the minute part that is difficult to irradiate the UV light is provided. The penetration inhibitor can be reliably cured.
以上、本発明の液体流路の接着構造及び接着方法並びにインクジェットヘッドについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。 The liquid channel bonding structure and bonding method and the ink jet head of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements can be made without departing from the gist of the present invention. It goes without saying that or may be modified.
12…インクヘッド、20…圧力室ユニット、22…ノズル、24…圧力室、25…圧力室プレート、26…インク導入口(流路)、27…シリコンの層(突き当たり層)、28…振動板、29…ピラミッド状の突起、30…圧電素子、34…カバー、40…接着剤、42…浸透防止剤、100…インクジェット記録装置、110…給紙部、112…処理液付与部、114…印字部、116…乾燥部、118…定着部、120…排紙部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Ink head, 20 ... Pressure chamber unit, 22 ... Nozzle, 24 ... Pressure chamber, 25 ... Pressure chamber plate, 26 ... Ink inlet (flow path), 27 ... Silicon layer (butting layer), 28 ... Vibration plate , 29 ... Pyramid projections, 30 ... Piezoelectric element, 34 ... Cover, 40 ... Adhesive, 42 ... Penetration inhibitor, 100 ... Inkjet recording device, 110 ... Paper feed unit, 112 ... Treatment liquid application unit, 114 ... Printing 116, drying unit, 118, fixing unit, 120, paper discharge unit
Claims (21)
前記複数の基板を接着剤で接着した際、前記基板同士の接合部において、前記基板を接合して形成される流路内に流す液体に対して耐液性を有する耐液膜剤を、前記流路内側に露出した接着剤を覆うように塗布して形成された耐液膜塗布部と、
前記流路内側における、耐液膜塗布部と、前記耐液膜剤を塗布しない非塗布部との境界部分に設けられた、前記耐液膜剤に対し撥液性を有する撥液部分と、
を備えたことを特徴とする液体流路の接着構造。 A liquid flow path bonding structure in which a fine flow path structure is formed by bonding a plurality of substrates,
When the plurality of substrates are bonded with an adhesive, a liquid-resistant film agent having liquid resistance to a liquid flowing in a flow path formed by bonding the substrates at a bonding portion between the substrates, A liquid-resistant film coating portion formed by coating so as to cover the adhesive exposed inside the flow path;
A liquid-repellent portion having liquid repellency with respect to the liquid-resistant film agent, provided at a boundary portion between the liquid-resistant film-coated portion and the non-coated portion where the liquid-resistant film agent is not applied, inside the flow path,
A liquid channel bonding structure characterized by comprising:
前記複数の基板を接着剤で接着して該接着剤を硬化し、
前記基板同士の接合部において前記基板を接合して形成される流路内側表面に、該流路内に流す液体に対して耐液性を有する耐液膜剤が、前記流路内側に露出した接着剤を覆うように塗布される耐液膜塗布部と、前記耐液膜剤が塗布されない非塗布部との境界部分に、前記耐液膜剤に対し撥液性を有する撥液部分を形成し、
前記耐液膜塗布部に前記耐液膜剤を塗布し、
前記耐液膜剤を硬化させたことを特徴とする液体流路の接着方法。 A liquid channel bonding method for bonding a plurality of substrates to form a fine channel structure,
Bonding the plurality of substrates with an adhesive to cure the adhesive;
On the inner surface of the flow path formed by bonding the substrates at the joint portion between the substrates, a liquid-resistant film agent having liquid resistance to the liquid flowing in the flow path is exposed to the inner side of the flow path. A liquid-repellent part having liquid repellency with respect to the liquid-resistant film agent is formed at a boundary portion between the liquid-resistant film-coated part applied so as to cover the adhesive and the non-coated part where the liquid-resistant film agent is not applied. And
Applying the liquid-resistant film agent to the liquid-resistant film application part,
A method for adhering a liquid flow path, wherein the liquid-resistant film agent is cured.
前記基板の接合部近傍に、前記基板を接合して形成される流路を塞ぐ部材を設け、
前記複数の基板を接着剤で接着して該接着剤を硬化し、
前記流路内側に露出した接着剤を覆い、前記流路を塞ぐ部材にも付着するように前記流路内に流す液体に対して耐液性を有する耐液膜剤を塗布し、
前記耐液膜剤を硬化した後、前記流路を塞ぐ部材を除去することを特徴とする液体流路の接着方法。 A liquid channel bonding method for bonding a plurality of substrates to form a fine channel structure,
Providing a member that closes the flow path formed by bonding the substrate in the vicinity of the bonding portion of the substrate,
Bonding the plurality of substrates with an adhesive to cure the adhesive;
Covering the adhesive exposed on the inside of the flow path, and applying a liquid-resistant film agent having liquid resistance to the liquid flowing in the flow path so as to adhere to the member closing the flow path,
A method for adhering a liquid flow path, comprising: removing a member blocking the flow path after curing the liquid-resistant film agent.
前記複数の基板を光硬化性接着剤で接着して該接着剤を硬化し、前記基板を接合して形成される流路内に流す液体に対して耐液性を有する光硬化性耐液膜剤を前記基板の接合部において前記流路内に露出する接着剤を覆うように塗布して硬化する際に、
前記光硬化性接着剤または前記光硬化性耐液膜剤を硬化させるための光を前記流路内側の壁面に照射して反射させることにより、前記光硬化性接着剤または前記光硬化性耐液膜剤を硬化させることを特徴とする液体流路の接着方法。 A liquid channel bonding method for bonding a plurality of substrates to form a fine channel structure,
A photocurable liquid-resistant film having liquid resistance against a liquid flowing in a flow path formed by bonding the plurality of substrates with a photocurable adhesive, curing the adhesive, and joining the substrates. When applying and curing the agent so as to cover the adhesive exposed in the flow path at the joint of the substrate,
By irradiating and reflecting the light for curing the photocurable adhesive or the photocurable liquid-resistant film agent on the inner wall surface of the flow path, the photocurable adhesive or the photocurable liquid-resistant liquid A method for adhering a liquid channel, wherein the film agent is cured.
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| JP2009048285A JP2010201715A (en) | 2009-03-02 | 2009-03-02 | Bonding structure and bonding method for liquid flow channel, and inkjet head |
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|---|---|---|---|---|
| CN115243792A (en) * | 2020-02-04 | 2022-10-25 | 加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司 | Flow cell and methods of making and using the same |
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