[go: up one dir, main page]

JP5218183B2 - 液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置 - Google Patents

液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5218183B2
JP5218183B2 JP2009064191A JP2009064191A JP5218183B2 JP 5218183 B2 JP5218183 B2 JP 5218183B2 JP 2009064191 A JP2009064191 A JP 2009064191A JP 2009064191 A JP2009064191 A JP 2009064191A JP 5218183 B2 JP5218183 B2 JP 5218183B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
adhesive
resin
liquid chamber
solvent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009064191A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010214764A (ja
Inventor
壽一 古川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2009064191A priority Critical patent/JP5218183B2/ja
Publication of JP2010214764A publication Critical patent/JP2010214764A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5218183B2 publication Critical patent/JP5218183B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置に関する。
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド(液滴吐出ヘッド)からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙(紙に限定するものではなく、OHPなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、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。)に対して吐出して、画像形成(記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。)を行なうものであり、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画像形成装置がある。
なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して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媒体に付与すること(単に液滴を媒体に着弾させること)をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。
液体吐出ヘッドは、例えば、ノズル板、流路板、振動板(圧電型或いは静電型の場合)圧電素子等の複数の板状の部材からなり、これらを接着剤で貼り合わせて積層化して構成される。特に、流路板と振動板やノズル板との接合においては、流路の封止性を確保するために、部材を貼り合わせたときに流路内に接着剤がはみ出す体積の接着剤を使って接着することが一般的である(特許文献1)。
また、液体吐出ヘッドの充填性を向上するため、液室内部の壁面を親水化処理することが一般的に知られている。親水化処理としては、例えば、ポリカーボネートで構成された液室部材をアミン系溶剤で表面を溶解した後、樹脂を再析出させてインクと接する部分を多孔質構造とする親水化処理(粗面化処理)を行うことが知られている(特許文献2)。
また、ノズル板と流路板とを接合する接着層が親水膜層を兼ねるようにすることも知られている(特許文献3)。
特開2002−254642号公報 特開平4−0339663号公報 特開2006−326873号公報
上述したようにヘッドを構成する部材を接合する接着剤としては、主材が主にエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂で構成され、通常疎水性を示す樹脂である。そのため、ヘッドへのインクの初期充填時、液室内にはみ出した接着剤は、液室に入ろうとするインクをはじき出そうとする抵抗が働き、液室のインク充填性を損なう作用を持つことになり、初期充填において充填が失敗するノズルが発生することがある。特に、この問題は、ノズル数が多いラインヘッドのような長尺ヘッド、個別液室や流路の幅が狭く、液室の大きさに対してはみだした接着剤の体積の割合が大きくなるノズルピッチが300dpi相当以上の高集積ヘッドにおいて顕著になる。
そこで、通常は、接着剤のはみ出し量を制御し、封止性を確保した上で極力少量となるように制御している。しかしながら、接着剤の量が少ないと、ノズル数が多い長尺ヘッドにおいては、液室の数が多いため、ロバスト性として全ての液室について封止性を確保することが困難となってしまい、また、液室の大きさに対してはみだした接着剤の体積の割合が大きい高集積ヘッドにおいては、同じく全ての液室についてはみだし量を同じに制御することは困難である。このことが、ノズル数が多い長尺ヘッドや高集積ヘッドの歩留まりを低下させる要因の一つとなっている。
ここで、特許文献2のように、充填性を向上するため液室内部の壁面を親水化するために、ポリカーボネートで構成された液室部材を用いるものにあっては、液室部材が樹脂で構成されたヘッドに適用が限定される。また、一度硬化した樹脂を溶解するため、接着剤の界面剥離等のおそれや部材間の結合の歪みが発生するという問題が生じるおそれがある。また、一度樹脂を溶媒で液室が満たされた状態で溶解させているため、溶解した樹脂が液室内に溶解した状態で拡散して、再析出したときに目的としない箇所(例えば、流体抵抗部やノズル孔など、流路が細くなっている場所で再析出しやすいと考えられる)に樹脂が析出して、流路を細くしたり、塞いでしまったりするおそれがあり、長時間にわたって多量の樹脂を溶解することができない。その結果、図12に示すように、粗面化される凹凸の深さは限定され、表面近傍のみが荒れた状態になる。
本願発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドの初期充填性の向上することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体の滴を吐出するノズルが連通する液室を有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記液室の壁面を形成する部材同士を接合する接着剤の前記液室内に食み出した部分は、少なくとも表面に露出した複数の孔を有する多孔質構造であって、前記孔が内部で互いに連通している
構成とした。
本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体の滴を吐出するノズルが連通する液室を有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記液室の壁面を形成する部材の少なくとも一部の表面部分に樹脂層が形成され、前記樹脂層は少なくとも表面に露出した複数の孔を有する多孔質構造であって、前記孔が内部で互いに連通している
構成とした。
ここで、前記表面に露出していない孔も内部で連通している構成とできる。
また、前記複数の孔は、表面側の孔径よりも深部側の孔径が小さい構成とできる。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
液体の滴を吐出するノズルが連通する液室を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記液室の壁面を形成する部材同士を溶媒に樹脂を溶解した接着剤で貼り合わせ、
前記接着剤の硬化が完了する前に、前記接着剤の前記液室内に食み出した部分の前記溶媒を、前記溶媒よりも前記樹脂の溶解度が低い他の溶媒で液置換することで前記樹脂を析出する
構成とした。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
液体の滴を吐出するノズルが連通する液室を有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記液室の壁面を形成する部材の少なくとも一部の表面部分に溶媒に樹脂を溶解した層を形成し、
前記層の硬化が完了する前に、前記溶媒を、前記溶媒よりも前記樹脂の溶解度が低い他の溶媒で液置換することで前記樹脂を析出する
構成とした。
ここで、前記樹脂を溶解した溶媒は不揮発性又は難揮発性溶媒である構成とできる。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えたものである。
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、液室の壁面を形成する部材を接合する接着剤のうちの液室内に食み出した部分は、少なくとも表面に露出した複数の孔を有する多孔質構造であって、孔が内部で互いに連通している構造としたので、親水性(親液性)が高くなり、初期充填性が向上する。
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、液室の壁面を形成する部材の少なくとも一部の表面部分に樹脂層が形成され、樹脂層は少なくとも表面に露出した複数の孔を有する多孔質構造であって、孔が内部で互いに連通している構成としたので、親水性(親液性)が高くなり、初期充填性が向上する。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、液室の壁面を形成する部材同士を溶媒に樹脂を溶解した接着剤で貼り合わせ、接着剤の硬化が完了する前に、接着剤の液室内に食み出した部分の溶媒を、溶媒よりも樹脂の溶解度が低い他の溶媒で液置換することで樹脂を析出する構成としたので、液室内に食み出した接着剤を多孔質構造であって孔が内部に互いに連通している構造とすることができる。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、液室の壁面を形成する部材の少なくとも一部の表面部分に溶媒に樹脂を溶解した層を形成し、層の硬化が完了する前に、溶媒を、溶媒よりも樹脂の溶解度が低い他の溶媒で液置換することで樹脂を析出する構成としたので、液室の壁面を形成する部材の少なくとも一部の表面部分を多孔質構造であって孔が内部に互いに連通している構造とすることができる。
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えるので、初期充填性が向上する。
本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す斜視図である。 図1のA−A線に沿う同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)に沿う断面説明図である。 同ヘッドのノズル配列方向(液室短手方向)に沿う断面説明図である。 ノズル板、流路板及び振動板の接合部分の拡大説明図である。 本発明を接着剤の食み出し部分に適用した接合部分の模式的拡大説明図である。 同じく接着剤の食み出し部分に適用した接合部分の他の例を示す模式的拡大説明図である。 同じく接着剤の食み出し部分に適用した接合部分の更に他の例を示す模式的拡大説明図である。 同じく接着剤の食み出し部分に適用した接合部分の更にまた他の例を示す模式的拡大説明図である。 本発明をノズル板に適した接合部分の模式的説明図である。 本発明を振動板に適した接合部分の模式的説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 従来の粗面化処理をした液室部材の表面状態を説明する模式的説明図である。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図1ないし図3を参照して説明する。なお、図1は同液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図2は図1のA−A線に沿う液室長手方向(液室の並び方向と直交する方向)に沿う断面説明図、図3は同じく液室短手方向(液室の並び方向)に沿う断面説明図である。
この液体吐出ヘッドは、SUS基板で形成した流路基板(液室基板)1と、この流路基板1の下面に接合した振動板部材2と、流路基板1の上面に接合したノズル板3とを有し、これらによって液滴(液体の滴)を吐出するノズル4が連通する個別流路としての液室(以下「加圧液室」というが、圧力室、加圧室、流路などとも称される。)6、加圧液室6に液体であるインク(記録液)を供給する供給路を兼ねた流体抵抗部7、複数の加圧液室6に記録液を供給する共通液室8を形成している。なお、共通液室8には図示しない液体タンクから供給路を介して記録液が供給される。
ここで、流路基板1は、リストリクタプレート1Aとチャンバーブレート1Bとを接着して構成している。この流路基板1は、SUS基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き(プレス)などの機械加工することで、各加圧液室6、流体抵抗部7、共通液室8などの開口をそれぞれ形成している。なお、流体抵抗部7は、リストリクタプレート1Aの部分を開口し、チャンバーブレート1Bの部分を開口しないことで形成している。
振動板部材2は、流路基板1を構成するチャンバーブレート1Bに接着剤で接合している。この振動板部材2は、金属板、樹脂板、金属板と樹脂層の積層部材などで構成され、加圧液室6の壁面を形成する部分は変形可能な振動板領域2Aとしている。
ノズル板3は、各加圧液室6に対応して直径10〜30μmの多数のノズル4を形成し、流路基板1のリストリクタプレート1Aに接着剤で接合している。このノズル板3としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、ノズル面(吐出方向の表面:吐出面)には、インクとの撥水性を確保するため、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。
そして、振動板部材2の面外側(加圧液室6と反対面側)には圧電アクチュエータ10を配置している。圧電アクチュエータ10は、複数の圧電素子柱12aをハーフカットの溝加工(スリット加工)によって分断することなくことなく形成した圧電素子部材12と、この圧電素子部材12を接合したベース部材13とを備えている。そして、圧電素子部材22の各圧電素子柱12aは、1つおきに駆動する圧電素子柱(駆動圧電素子柱)12Aと駆動しない圧電素子柱(非駆動圧電素子柱)12Bとして使用する。圧電素子部材12の圧電素子柱12Aの一端面には駆動波形を与えるためのFPCケーブルなどの配線部材14が接続される。
なお、圧電素子部材12は、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧電層と、厚さ数μm/1層の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極層とを交互に積層したものであり、内部電極を交互に端面の端面電極(外部電極)である図示しない個別電極及び共通電極にそれぞれ電気的に接続したものである。この圧電素子部材は、d33(d33は内部電極面に垂直(厚み方向)の伸び縮みを指す。)方向の圧電定数を利用した圧電素子柱12Aの伸縮により振動板領域2Aを変位させて加圧液室6を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子柱12Aに駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子柱12Aに充電された電荷が放電すると反対方向に収縮する。
なお、本実施形態では、d33方向の変位を用いた構成をとっているが、圧電素子柱12Aの圧電方向としてd31方向の変位を用いて加圧液室6内インクを加圧する構成とすることもできる。
さらに、振動板部材2の周囲にはフレーム部材17を接着剤で接合している。そして、このフレーム部材17には、振動板部材2で構成した変形可能な部分としてのダイアフラム部2Cを介して共通液室8に隣接するバッファ室18を形成している。ダイアフラム部2Cは共通液室8及びバッファ室18の壁面を形成する。なお、バッファ室18は連通路20を介して大気と連通させている。
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動圧電素子柱12Aに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動圧電素子柱12Aが収縮し、振動板部材2の振動板領域2Aが下降して加圧液室6の容積が膨張することで、加圧液室6内に記録液が流入し、その後、駆動圧電素子柱12Aに印加する電圧を上げて駆動圧電素子柱12Aを積層方向に伸長させ、振動板領域2Aをノズル4方向に変形させて加圧液室6の容積/体積を収縮させることにより、加圧液室6内の記録液が加圧され、ノズル4から記録液の滴が吐出(噴射)される。
そして、駆動圧電素子柱12Aに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板領域2Aが初期位置に復元し、加圧液室6が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室8から加圧液室6内に記録液が充填される。そこで、ノズル4のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。
次に、この液体吐出ヘッドにおける流路板1、振動板部材2及びノズル板3の接合部分の詳細について図4ないし図6をも参照して説明する。
図4にも示すように、流路板1と振動板部材2、流路板1とノズル板3とはそれぞれ接着剤30で接合される。このとき、接着剤30の一部は液室6内に食み出して接合される(食み出した部分を「食み出し部分31」とする。そこで、この液室6内に食み出した接着剤30の食み出し部分31は、図5に示すように、少なくとも表面に露出した複数の孔32を有する多孔質構造であって、孔32が内部で互いに連通している構造としている。なお、図6に表面部分の構造を簡略化して模式的に示している。
このように、液室6にはみ出した接着剤30の食み出し部分31を多孔質構造とし、更に個々の孔32が互いに内部で連通している構造とすることで、疎水性材料から構成される接着剤30に親水性を付与でき、更に孔32が互いに連なっていることによって孔32内の空気が抜けやすくなり、孔32へのインクの充填性が高くなり、即ち単なる多孔質構造よりも親水性が高くなる。個々の液室6に対するインクの初期充填時の充填成功率を向上することができ、初期充填性が向上する。
この場合、図7に示すように、孔32の連通が食み出し部分32の内部で表面に露出しない孔32aについて連通する多孔質構造とすることができる。これにより、孔32が直近に無くても孔32同士が連通する構成となり、表面に露出した孔32が少数でも相互に連通した構成とすることができる。
これにより、孔32が連通する通路がより多岐に形成され、孔32に対するインクの充填性がより高くなり、より高い親水性を得ることができる。また、表面に露出した孔32が多いと、親水性が増す反面、表面積も大きく、材料としての強度も低くなり、発塵の原因となるが、このように内部で連通することによって表面に露出した孔32が比較的少なくても互いに連通していることで荒れ具合が少ない割に高い親水性を持たせることができる。
また、図8に示すように、表面側の孔32よりも深部側の孔32を小さくする(径を小さくする)多孔質構造とすることができる。毛管力は径が小さいほど強くなる。したがって、深部の孔32ほど径を小さくしてインクを孔32内に引き込む力を強くすることで、親水性を一層強くすることができる。
このように、本発明によれば、液室構成部材(ノズル板、流路板、振動板)を接合する接着剤を例に取ると、液室にはみ出した接着剤の界面の撥水性が低下し、接着剤のはみ出しの大小の影響を小さなものにしてロバスト性を高めながら、個々の液室の性能としてもインクの充填成功率を向上することができる。
本発明は、液室でインクに接する部材であれば親水性を付与することができる。例えば、ノズル板3の液室面、振動板部材2の液室面、流路板1、接着時に流路にはみ出てインクに接する接着剤30等(以下、これらのインクに接する部材を「接液部材」と総称し、インクに接する部分を「接液部分」という。)に対して有効である。
ここで、接液部材のインクに接する部分は、溶媒に溶解した樹脂が硬化する前に、前記溶媒をこの溶媒よりも樹脂の溶解度が低い他の溶媒で液置換して樹脂を析出させることで、製膜時、表面を多孔質構造とすることができる。接液部材の材料全量が親溶媒に溶解する材料であってもよいし、接液部材の接液部分のインクに接触する面に樹脂を塗布してから上記工法で樹脂を析出させてもよい。ただし、上記親溶媒に溶解した樹脂は、接液部分の材料の全量とすることで、深部まで多孔質化することができるため、より親水性の強い構造を得ることができる。
具体的には、溶媒に高分子ポリマー/高分子モノマー/高分子オリゴマーが溶解した溶液を接液部材に塗布して、また溶媒が揮発して飛んでいない状態のうちに、ポリマーが溶解しない、あるいは、溶解し難い溶媒(例えば水−グリセリン混合溶液等が用いられる。)にすばやく浸漬すると、2つの溶媒の液−液界面で置換が起こり、急激な溶解度の低下により、ポリマーが析出して成膜する。このとき、ポリマーは上述した多孔質構造を持つ膜になる。
通常、表面に近いほど孔径(開口径)の大きい傾向をもった多孔質膜となる。孔径はポリマーに対して溶解度の低い溶媒の種類や粘度、固形分濃度などにより変化する。一般に、溶解液の粘度が高いほど、置換がゆっくりと起こって孔径は小さいものとなり、孔の数が少なくなり、孔がある深度も浅くなり、孔も連なりにくくなる。逆に、粘度が低いほど、置換が起こりやすく、孔径は大きいものとなり、孔の数が多くなり、孔がある深度が深くなり、孔が連なりやすくなる。孔径があまり小さいと、インクに対して撥水性(撥インク性)を示すため好ましくなく、孔径があまり大きいと、表面積が増えることから発塵性が大幅に増すといった不具合が起こる。したがって、孔径は適度に調整する必要がある。
例えば、溶解液の粘度を一定以上に高い粘度に調整し、図8に示したように、孔32を連ならせ、更には深部にある孔32ほど径の小さい孔とした多孔質構造とすることで、前述したように、毛管力は径が小さいほど力は強くなることから、インクを孔32に引き込む力が強く、親水性を一層強くすることができる。
例えば、通常樹脂に対して溶解度の低い溶媒である水を用いる場合では、水と親和性が高く粘度の高い有機溶剤を混合するとよい。グリセリン、2−プロパノール、エチレングリコール、トリエチレングリコール、2−ピロリドン等を混合するとよい。
このとき使用する水溶性有機溶剤としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレングリコール類、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール等の1価アルコール類の他、グリセリン等が挙げられる。
上記水溶性有機溶剤の含有量については、溶解する樹脂の種類と溶解液の粘度に合わせ適宜調整する必要があり、特に制限はないが、例えば、処理液全質量の5〜60%、更には5〜40%が好適な範囲である。これら範囲でサプライの表面張力によって接着剤樹脂が孔径を最適とするよう適宜調整を行うことが好ましい。
樹脂にできる孔径は、接着剤の樹脂の種類、溶媒に溶けた接着剤樹脂の濃度、溶媒の粘度、更には浸漬の速さ、温度等にも影響を受けるため有機溶剤の濃度等条件の適宜調整が必要である。インクの表面張力にもよるが、およそ表面付近の孔の孔径が5μm以上ほどのマイクロポーラース膜とすると接着剤層はインクに対して親水性を示す。例えば、ポリアクリロニトリルの50wt%NMP溶液を塗布した膜であれば、浸漬するグリセリン水溶液は5%〜40%程度が最適である。
本発明において、接液部材の接液部分の樹脂を溶解する溶媒は揮発性が低い材料を用いることが好ましい。これは、溶媒置換法が樹脂を溶かした溶媒が揮発する前に接液部材を溶解度の低い溶媒に浸漬するために、接着剤塗布から浸漬までの時間的余裕を取り、工法として製造しやすくすることができるためである。
例えばN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルアジペート、ピメリン酸、モノメチルグルタレート、モノメチルピメレート、モノメチルアゼレート、モノメチルセバケート、モノエチルアジペート、ジメチルサクシネート、ジメチルグルタレート、ジメチルアジペート、ジメチルピメレート、ジメチルスブレート、ジメチルアゼレート、グルタリルクロライド、アジポイルクロライド、およびピメロイルクロライド等が挙げられる。
樹脂には、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が挙げられる。
特に、本発明は液室数の多いラインヘッドのような長尺ヘッドや高集積のヘッドにおいて効果が大きいが、このようなヘッドでは、特に接液部材の高精度な接合が必要であり、このため接液部材としての接着剤に用いる樹脂としては樹脂の中でも熱収縮/熱膨潤の変化幅が小さいエポキシ樹脂に対して実施することが好ましい。また、耐薬品性が高く接液性に優れることから使用可能なサプライの種類の幅を大きく取ることができる。多孔質に構造とすることで、表面積が増えるため、耐薬品性はより求められることになる。
エポキシ樹脂としては、例えば、グリシジルアミン型のエポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ポリスルフィド変性エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂、ポリアルキレングリコール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールAの骨格に脂肪族骨格(例えば炭化水素鎖やポリエーテル鎖)を追加したエポキシ樹脂等が挙げられる。
また、他に添加剤として、シランカップリング剤を添加することもできる。特に、ウェハ等のSi部材への接着にはシランカップリング剤を使用することで部材へのぬれ性が向上し、接着強度が向上する。これは、加水分解して生成されるシラノール基がSi部材等と接合し、強い接着強度が発現するからである。
具体的には、例えば次のようなものがある。3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシランカップリング剤、3―グリシドキシプロピロトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3―グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3―グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシシランカップリング剤、ビニルシランカップリング剤、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のアクリルシランカップリング剤、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のメタクリロキシシランカップリング剤などである。
このシランカップリング剤の添加量は、エポキシ樹脂組成物や薄膜転写法やスプレー法等の塗布方法により変化するが、エポキシ樹脂組成物の合計100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましい。0.1重量部未満であると、ぬれ性が低下し、10重量部を超えると、樹脂の凝集力が低下し、接着強度や信頼性が低下する。
また、シランカップリング剤はあらかじめ部材に塗布しておき、その後に接着剤用エポキシ樹脂組成物を塗布してもよい。接液部材への塗布方法としては、いかなる薄膜塗布法を用いてもよく、例えばシランカップリング剤をメタノール、エタノール等の有機溶媒に溶いて塗布する場合や、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂に拡散させ、塗布する。
また、ウレタン鎖状高分子を添加することもできる。ウレタン鎖上高分子は、エポキシ樹脂中に拡散し、樹脂全体に柔軟性を与え、接着強度を向上させることができる。また、接着剤の硬化のための加熱時において、流動性が上昇するエポキシ樹脂の粘度調整剤として働き、非接着部への流れ出しを抑制する効果がある。
また、高分子粒子を加えることが可能である。例えば、具体的にはポリエチレン粒子、ポリプロピレン粒子、架橋ポリメチルメタクリレート粒子、架橋ポリスチレン粒子、ポリウレタン樹脂粒子、フェノール樹脂粒子、エポキシ樹脂粒子等などが挙げられる。特にこれらに限定されるものではない。高分子粒子を使用することで、硬化接着時の染み出しを防止することができ、更に硬化物に可撓性を与えることができ、接着強度が向上する。
特に、架橋ポリアクリレート系粒子においてはエポキシ樹脂の硬化の際、流動性の増したエポキシ樹脂をゲル化し、染み出し防止に寄与するだけでなく、柔軟性を硬化物に付与することもでき、接着強度を増加させる効果もある。エポキシ樹脂組成物の粘度調整も混合量で任意に調整でき、塗布工程などの作業性を良好にする。これら高分子粒子の粒径は小さい方が好ましく、特に1μm以下であることが特に好ましい。粒径が1μm以上である場合、微細塗布接着が困難となり、更に硬化接着時における染み出しの防止効果が少なくなり、接着強度も低下する。
なお、高分子粒子の混合量としては、染み出し防止の点などからエポキシ樹脂100重量部に対して40重量部以下が好ましい。40重量部を越えると粘度上昇でエポキシ樹脂組成物の塗布性が損なわれる。その上、耐インク性が劣化する傾向にある。なお、充填剤の混合に当たっては、均一分散するために三本ロール等で混練し、微細化して使用することが望ましい。なお、これら無機フィラーと高分子粒子は併用して用いることによって、より効果が出る。
また、無機充填剤を加えることが可能である。具体的には、酸化チタン、シリカを一種又は二種以上併用して使用されることが好ましい。また、これら無機充填剤の粒径は小さい方が好ましく、特に1μm以下、1次粒子が100nm以下程度のものであることが特に好ましい。粒径が1μm以上である場合、微細塗布接着が困難となり、更に硬化接着時における染み出しの防止効果が少なくなる。
無機充填剤を混合する場合、エポキシ樹脂組成物の粘度調整が容易にでき、種々塗布粘度に対応することができる。さらに、無機充填剤添加は硬化物の耐インク性を向上させる。これら充填剤を添加する場合の添加量は、本発明のエポキシ樹脂組成物、特に充填剤そのものの種類により大きく変化するが、エポキシ樹脂100重量部に対して、100重量部以内が望ましい。更に硬化物の耐インク性の面からもこの範囲内が好ましい。ただし、100重量部を越えると、粘度上昇でエポキシ樹脂組成物の塗布性が損なわれる。その上、接着性が劣化する傾向にある。なお、充填剤の混合に当たっては、均一分散するために三本ロール等で混練し、微細化して使用することが好ましい。
なお、無機充填剤を使用する際にシランカップリング剤及びチタンカップリング剤などを使用することが好ましい。
また、粘度調整のため、反応性希釈剤を添加することもできる。反応性希釈剤としては、低粘度なエポキシ反応性希釈剤であれば使用することができる。特に、反応性基が2官能以上であることが好ましく、例えば、ジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ジグリシジルアニリン、ネオペンチルグリコールグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、アルキレンジグリシジルエーテル、ポリグリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテルなどが挙げられる。これらは単独で用いても、混合して用いても良い。
反応性希釈剤の量は、エポキシ樹脂(A)、もしくはエポキシ樹脂(A)とエポキシ樹脂(C)の合計、100重量部に対して、100重量部以下が好ましい。この重量が100重量部を越えると、希釈効果はあるものの、最終硬化物である接着剤用エポキシ樹脂組成物そのものの物性が変化し、接着強度や、硬化性が低下したりする。
また、前記接着剤用エポキシ樹脂構成物を接着する部材に均一に塗布する方法としては、各部位、部材によって異なるが、一般に使用される均一塗布法であれば良く、例えば、スクリーン印刷法、スピンコート法、転写法、ディスペンサー方式、スプレー方式、フィルム転写方式等があるが、これらに限定されるものではない。これら方法にあわせた粘度調整を接着剤用エポキシ樹脂組成物は行うことができ、有効である。例えば、スプレー方式ではメチルエチルケトン等の有機溶媒を用いて希釈することで、部材に対して均一な塗布が可能になる。
さらに、接着剤用エポキシ樹脂組成物の塗布膜厚は各部材の接着及びヘッドの性能に影響を及ぼさない範囲であればよく、例えば静電型ヘッドのノズル板と流路部材の接着の場合、接着剤用エポキシ樹脂組成物の流れ出しが噴射特性に影響を与えるため、塗布膜厚を1μm程度にする必要がある。なお、液室上面に塗布する方法は転写法、またはスプレー法により膜厚を制御する。
転写法とは、ローラにドクターブレードで接着剤用エポキシ樹脂組成物を薄膜化し、転写パッドにより、ローラから接着剤用エポキシ樹脂組成物を転写し、更に転写パッドから液室上面に接着剤用エポキシ樹脂組成物を転写する方法である。
なお、本発明で用いる接着剤用エポキシ樹脂組成物は、サーマルアクチュエータ、圧電アクチュエータ、静電アクチュエータなどの各種のアクチュエータを滴吐出用駆動手段として用いる各種の液体吐出ヘッドに使用可能であり、液体吐出ヘッド製造における、各々部材の接着に利用できる。特に、インクに接する部材の接着において効果がある。
接着剤自体について、酢酸ビニル系樹脂、ロジン系樹脂を添加した酢酸ビニル系樹脂、メトキシ化ポリアミド樹脂、塩化ビニル共重合体、塩素化ポリプロピレン樹脂などを用いた場合、印刷インキに軟化、膨潤、溶解するため、接着剤の量が少ないと耐刷性が低下し、接着剤の量が多いと鮮明な印刷物が得られない。また、ジイソシアネートとポリオエーテルジオールとの反応プレポリマーであるウレタン接着剤を用いる場合は、耐インキ性が良いので少量で耐刷強度は大きいものの、接着剤溶液のポットライフの管理、湿度の調整が困難であり、硬化ムラを生じ易い。
以下、具体的な実施例について説明する。
[ヘッドの製造方法及び初期充填成功率]
(実施例1)アクリル樹脂接着剤
(1)アクリル樹脂接着剤(スリーボンド社製30Y−296G)をN−メチル−2−ピロリドンに溶解して固形分濃度15%とした接着剤を、液室幅をインクジェットプリンタGX3000((株)RICOH製:以下「使用プリンタ」という。)に搭載されているインクジェットヘッドの半分とした150dpi相当で液室6が配列された流路板に転写塗布装置にて塗布を行った。
(2)(1)において接着剤が塗布された流路板に対して、振動板とノズル板のアライメントを合わせて重ねた上で、UV接着剤にて仮固定を行った。
(3)(2)において仮固定された振動板、流路板、ノズル板を超音波振動をかけた30%グリセリン水溶液内にすばやく浸漬した後、1h放置する。
(4)30%グリセリン水溶液から(3)の部材を引き上げ、真空チャンバーに入れ、減圧して流路内から溶媒を引き出す。
(5)100℃−30分間の乾燥を行った後、150℃−10hの加熱を行い、接着剤を硬化する。
(6)(5)に対してその他部材を接着固定して試作ヘッドA1を構成する。
(7)(6)の試作ヘッドA1に対して、使用プリンタに使用される純正インクを充填し、初期充填の成功及び不成功を記録する。前記試作ヘッドA1は20個製作し、初期充填の成功率を算出した。
(実施例2)ウレタン樹脂接着剤
接着剤にウレタン樹脂接着剤(武田薬品工業社製 タケネートA260)を使用した以外は実施例1と同様にして、製作した20個の試作ヘッドB1について同様にしてインクを充填し、初期充填の成功率を算出した。
(実施例3)エポキシ樹脂接着剤
接着剤に下記処方によるエポキシ樹脂接着剤を使用した以外は実施例1と同様にして、製作した20個の試作ヘッドC1について同様にしてインクを充填し、初期充填の成功率を算出した。
アミン型エポキシ樹脂(JER社製、JER630) 25重量部
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(JER社製、JER1009) 75重量部
潜在性硬化剤(四国化成社製、2−フェニルーイミダゾール) 4重量部
シランカップリング剤(東レ・ダウコーニング社製、Z6040) 1重量部
SiOフィラー(日本アエロジル社製、RY200) 5重量部
(実施例4)シリコーン樹脂接着剤
接着剤にシリコーン樹脂接着剤(東レ・ダウコーニング社製、ダウコーニング340)を使用した以外は実施例1と同様にして、製作した20個の試作ヘッドD1について同様にしてインクを充填し、初期充填の成功率を算出した。
(比較例1)アクリル樹脂接着剤
(1)アクリル樹脂接着剤(スリーボンド社製、30Y−296G)をNMPに溶解して固形分濃度50%とした接着剤を、液室幅を使用プリンタに搭載されているインクジェットヘッドの半分とした150dpi相当で液室6が配列された流路板に転写塗布装置にて塗布を行った。
(2)(1)において接着剤が塗布された流路板に対して、振動板とノズル板を、アライメントを合わせて重ねた上で、UV接着剤にて仮固定を行った
(3)150℃−5hの加熱を行い、接着剤を硬化する。
(4)(3)に対してその他部材を接着固定した試作ヘッドA2を構成する。
(5)(4)の試作ヘッドA2に対して、使用プリンタの純正インクを充填し、初期充填の成功及び不成功を記録する。前記試作ヘッドA2は20個製作し、初期充填の成功率を算出した。
(比較例2)ウレタン樹脂接着剤
接着剤に一液型ウレタン接着剤(武田薬品工業社製タケネートA260)を使用した以外は比較例1と同様にして、製作した20個の試作ヘッドB2に対して同様にしてインクを充填し、初期充填の成功率を算出した。
(比較例3)エポキシ樹脂接着剤
接着剤に下記処方によるエポキシ樹脂接着剤を使用した以外は比較例1と同様にして、製作した20個の試作ヘッドC2に対して同様にしてインクを充填し、初期充填の成功率を算出した。
アミン型エポキシ樹脂(JER社製、JER630) 25重量部
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(JER社製、JER1009) 75重量部
潜在性硬化剤(四国化成社製、2−フェニルーイミダゾール) 4重量部
シランカップリング剤(東レ・ダウコーニング社製、Z6040) 1重量部
SiO2フィラー(日本アエロジル社製、RY200) 5重量部
(比較例4)シリコーン樹脂接着剤
接着剤にシリコーン樹脂接着剤(ダウコ−ニング340)を使用した以外は比較例1と同様にして、製作した20個の試作ヘッドD2に対して同様にしてインクを充填し、初期充填の成功率を算出した。
実施例1〜4及び比較例1〜4の各初期充填成功率を、表1に示している。
Figure 0005218183
この表1の結果から、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂において、溶媒置換法で液室に食み出した接着剤を多孔質にした状態で硬化させたヘッドでは、同接着剤を界面が平坦な状態で加熱硬化させたヘッドと比較して初期充填率が向上した。シリコーン樹脂接着剤は初期の初インク性が高いため、初期充填成功率は比較的アクリル樹脂接着剤、ウレタン樹脂接着剤、エポキシ接着剤と比較して小さかった。
[接液後吐出成功率]
(実施例5)アクリル樹脂接着剤
実施例1と同様に試作ヘッドA1に前記インクを充填した後、50℃で6ヶ月保持したのち、流路内部を洗浄し、再度前記インクを充填して吐出を行った。これを20個のヘッドA1に対して行い、その成功率を算出した。
(実施例6)ウレタン樹脂接着剤
実施例2と同様に試作ヘッドB1に前記インクを充填した後、50℃で6ヶ月保持したのち、流路内部を洗浄し、再度前記インクを充填して吐出を行った。これを20個のヘッドA1に対して行い、その成功率を算出した。
(実施例7)エポキシ樹脂接着剤
実施例3と同様に試作ヘッドC1に前記インクを充填した後、50℃で6ヶ月保持したのち、流路内部を洗浄し、再度前記インクを充填して吐出を行った。これを20個のヘッドA1に対して行い、その成功率を算出した。
(実施例8)シリコーン樹脂接着剤
実施例4と同様に試作ヘッドD1に前記インクを充填した後、50℃で6ヶ月保持したのち、流路内部を洗浄し、再度前記インクを充填して吐出を行った。これを20個のヘッドA1に対して行い、その成功率を算出した。
実施例1ないし4についても初期充填後吐出を行い、同様にして成功率を算出した。実施例1ないし8の吐出成功率の結果を表2に示している。
Figure 0005218183
この表2からアクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂において、溶媒置換法で液室に食み出した接着剤を多孔質にした状態で硬化させたヘッドでは、インク接液を行うと接着剤が溶出するなどして不吐出ノズルが発生する確率が増えた。相対的に、エポキシ樹脂接着剤は耐薬品性が強いため接液後も吐出安定性が変化せず、他のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂よりも充填成功率が高かった。
(比較例5)
実施例3に対して、接着剤の固形分濃度50%とした以外は実施例1と同様にして塗布を行って製作した試作ヘッド20個について前記インクを充填し、初期充填の成功率を算出した。
(比較例6)
実施例3に対して、置換液をグリセリン水溶液60%とした以外は実施例1と同様にして塗布を行って製作した試作ヘッド20個について前記インクを充填し、初期充填の成功率を算出した。
(比較例7)
比較例3のヘッドC2に対して、メチルエチルケトンを30分充填した後、グリセリン水溶液30%でメチルエチルケトンを置換した20個のヘッドC3について前記インクを充填し、初期充填の成功率を算出した。
(比較例8)
(1)接着剤に下記処方によるエポキシ樹脂接着剤を使用してNMPに溶解して固形分濃度50%とした接着剤を、液室幅を使用プリンタ搭載ヘッドの半分とした150dpi相当で液室を配列した流路板に転写塗布装置にて振動板との接着面に塗布を行った。
ミン型エポキシ樹脂(JER社製、JER630) 25重量部
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(JER社製、JER1009) 75重量部
潜在性硬化剤(四国化成社製、2−フェニルーイミダゾール) 4重量部
シランカップリング剤(東レ・ダウコーニング社製、Z6040) 1重量部
SiO2フィラー(日本アエロジル社製、RY200) 5重量部
(2)(1)において接着剤が塗布された流路板に対して、振動板をアライメントを合わせて重ねた上で、UV接着剤にて仮固定を行った。
(3)150℃−5hの加熱を行い、接着剤を硬化する。
(4)接着固定された流路板と振動板をメチルエチルケトン100%に30分浸漬後、30%グリセリン水溶液に手早く移し入れ、メチルエチルケトンを洗浄する。
(5)(1)と同様にしてノズル板との接着面に同接着剤を塗布する。
(6)150℃−5hの加熱を行い、接着剤を硬化する。
(7)(6)に対してその他部材を接着固定した試作ヘッドC4を構成する。
(8)(7)の試作ヘッドC4に対して、前記インクを充填し、初期充填の成功/不成功を記録する。前記試作ヘッドC4は20個作成し、初期充填の成功率を算出した。
実施例1及び比較例5ないし8についての吐出成功率の結果を表3に示している。
Figure 0005218183
この表3の結果から、工法において、接着剤の固形分濃度をより高く、または置換液のグリセリン濃度をより高くすると、置換される溶液の粘度が高いために置換がゆっくりと進み、出来た孔は小さく、少なく、浅くに分散し、孔が連ならないものとなった。このため、比較例5、6で親インク性は置換液への浸漬を行わない場合(比較例1)とさほど変わらず、初期重点の成功率は同程度となった。
また、比較例7のように後から親水化処理を行ったところ、溶出した接着剤が原因でノズル孔の目詰まりがおこり不吐出となるノズルができた。流路の親水化はされたものの、比較例3よりも初期充填の成功率は低下した。また、比較例8のように後から再析出による親水化処理を行ったところ、若干親水化処理を行わない比較例3よりも初期充填率は向上が見られた。ただし、ノズル孔の目詰まりを避けるため、接着剤の塗布を振動板の接着とノズル板の接着とで二回に分けて行わなければならず、工程の工数が多くなり、また、加熱を二度行っているため歪が大きくなり、歩留りが悪くなる面があった。
次に、ノズル板3の多孔質化を行った例について説明する。
(実施例9)
(1)ポリアクリロニトリルをN−メチル−2−ピロリドンに溶解して固形分濃度15%とした接着剤を、液室幅を使用プリンタ搭載ヘッドのノズル板に転写塗布装置にて塗布を行った。
(2)(1)においてポリアクリロニトリルが塗布されたノズル板に対して、30%グリセリン水溶液内にすばやく浸漬した後、1h放置する。
(3)ノズル板を30%グリセリン水溶液から取り出して乾燥を行う。
(4)振動板とノズル板と液室幅を使用プリンタ搭載ヘッドの半分とした150dpi相当の液室配列の流路板を、アライメントを合わせて重ねた上で、UV接着剤にて仮固定を行った。
(5)150℃−5hの加熱を行い、接着剤を硬化する。
(6)(5)に対してその他部材を接着固定した試作ヘッドJを構成する。
(7)(6)の試作ヘッドJに対して、前記インクを充填し、初期充填の成功及び不成功を記録する。前記試作ヘッドJは20個製作し、初期充填の成功率を算出した。
ノズル板を多孔質化した例について図9に示している。ノズル板3は液室側表面に多孔質の樹脂層35が形成されて、接着剤30で流路板1と接合されている。
次に、振動板を多孔質化して例について説明する。
(実施例10)
(1)ポリアクリロニトリルをN−メチル−2−ピロリドンに溶解して固形分濃度15%とした接着剤を、液室幅を使用プリンタ搭載ヘッドの振動板に転写塗布装置にて塗布を行った。
(2)(1)においてポリアクリロニトリルが塗布された振動板に対して、30%グリセリン水溶液内にすばやく浸漬した後、1h放置する。
(3)振動板を30%グリセリン水溶液から取り出して乾燥を行う。
(4)振動板とノズル板と液室幅を使用プリンタ搭載ヘッドの半分とした150dpi相当で液室を配列した流路板を、アライメントを合わせて重ねた上で、UV接着剤にて仮固定を行った
(5)150℃−5hの加熱を行い、接着剤を硬化する。
(6)(5)に対してその他部材を接着固定した試作ヘッドKを構成する。
(7)(6)の試作ヘッドKに対して、前記インクを充填し、初期充填の成功及び不成功を記録する。前記試作ヘッドKは20個製作し、初期充填の成功率を算出した。
振動板部材を多孔質化した例について図10に示している。振動板部材2は液室側表面に多孔質の樹脂層35が形成されて、接着剤30で流路板1と接合されている。
実施例9、10の初期充填成功率を比較例1とともに表4に示している。
Figure 0005218183
この表4の結果から、ノズル或いは振動板の接液面の多孔質化を行ったところ、初期充填性が向上する。
以上説明したように、液室にはみ出た接着剤が孔が連なった多孔質構造であるため、接着剤表面は孔が持つ毛管力により親水性を示し、更に孔が連通しているため孔内の空気が逃げやすく高い浸水性を示すことができる。これにより液室のインク充填が妨げられず、初期充填性の高い液体吐出ヘッドを得られる。
また、孔が部材内部で互いに連通している構造は、表面に孔が露出していない孔でも連通している構造とする。孔が直近に無くても孔同士が連通する構成となり、表面に露出した孔が少数でも連通した構成とできる。したがって、連通する通路がより多岐に形成され、より孔のインクの充填性が高くなり、インク充填性がより高くなる。
また、インクに接触する表面より深部にある孔ほど孔の径が小さい構造とすることで、毛管力は径が小さいほど力は強くなることから、インクを孔に引き込む力が強く、親水性を一層強くすることができる。
また、ノズル板の液室面を多孔質化することで、初期充填性を向上できるとともに、ノズル板の液室面は表面積が大きくより初期充填性の向上効果が高い。また、アンカー効果により、部材間の接着強度も向上する。
また、振動板の液室面を多孔質化することで、初期充填性を向上できるとともに、振動板の液室面は表面積が大きくより初期充填性の向上効果が高い。また、アンカー効果により、部材間の接着強度も向上する。
また、接着剤の液室内にはみ出た部分を多孔質化することで、初期充填性を向上できる。樹脂である接着剤は撥水性が高いため、親水化処理を行うことで、効果が高く、充填性はより高くなる。
また、接合する部材の接合面、例えばノズル板と流路板、振動板と流路板との間の接合面において、接着剤層は多孔質構造ではない構造とすることで、接合部材の接合面で挟まれた部位では空孔が無い構造とし、剥離強度を確保することができる。
また、液室内に食み出した接着剤の多孔質化を、溶媒に溶解した樹脂に対して、前記溶媒よりも樹脂の溶解度の低い溶媒で溶媒を液置換し樹脂を析出させる方法により行うことで、エッチングによる削りだしのように微細なゴミを出すことも無く低コストで多孔質構造とすることができる。
また、前記溶媒に溶解した樹脂は液室でインクに触れる部材のインクに触れる部分の材料の全量である構成とすることで、樹脂層を形成しつつ親水性を示す膜を、厚みをもって形成することができる。これにより、孔を多数、深部にまで形成することができ、高い親水性を得ることができ、充填性をより向上することができる。
また、前記樹脂を溶解した溶媒は不揮発性、あるいは難揮発性溶媒とする。溶媒に溶解した樹脂の塗布から溶解度の低い溶媒への浸漬を行うまでの工程において、樹脂を溶解した溶媒が揮発しない、あるいは、揮発し難いことで工程上の時間的余裕を確保することができる。
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図11を参照して説明する。なお、図11は同装置の機構部全体の概略構成図である。
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを含む本発明に係る画像形成装置の一例について図11を参照して説明する。なお、図11は同装置の機構部全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、装置本体201の内部に画像形成部202等を有し、装置本体201の下方側に多数枚の記録媒体(用紙)203を積載可能な給紙トレイ204を備え、この給紙トレイ204から給紙される用紙203を取り込み、搬送機構205によって用紙203を搬送しながら画像形成部202によって所要の画像を記録した後、装置本体201の側方に装着された排紙トレイ206に用紙203を排紙する。
また、装置本体201に対して着脱可能な両面ユニット207を備え、両面印刷を行うときには、一面(表面)印刷終了後、搬送機構205によって用紙203を逆方向に搬送しながら両面ユニット207内に取り込み、反転させて他面(裏面)を印刷可能面として再度搬送機構205に送り込み、他面(裏面)印刷終了後排紙トレイ206に用紙203を排紙する。
ここで、画像形成部202は、例えばブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の液滴を吐出する、フルライン型の4個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド211k、211c、211m、211y(色を区別しないときには「記録ヘッド211」という。)を備え、各記録ヘッド211は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ213に装着している。
また、各記録ヘッド211に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構212k、212c、212m、212y(色を区別しないときには「維持回復機構212」という。)を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド211と維持回復機構212とを相対的に移動させて、記録ヘッド211のノズル面に維持回復機構212を構成するキャッピング部材などを対向させる。
なお、ここでは、記録ヘッド211は、用紙搬送方向上流側から、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた1又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドに記録液を供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。さらに、2つのヘッドを段違いで直線状に並べてライン型ヘッドとすることもできる。
給紙トレイ204の用紙203は、給紙コロ(半月コロ)221と図示しない分離パッドによって1枚ずつ分離され装置本体201内に給紙され、搬送ガイド部材223のガイド面223aに沿ってレジストローラ225と搬送ベルト233との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材226を介して搬送機構205の搬送ベルト233に送り込まれる。
また、搬送ガイド部材223には両面ユニット207から送り出される用紙203を案内するガイド面223bも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構205から戻される用紙203を両面ユニット207に案内するガイド部材227も配置している。
搬送機構205は、駆動ローラである搬送ローラ231と従動ローラ232との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト233と、この搬送ベルト233を帯電させるための帯電ローラ234と、画像形成部202に対向する部分で搬送ベルト233の平面性を維持するプラテン部材235と、搬送ベルト233から送り出す用紙203を搬送ローラ231側に押し付ける押さえコロ236と、その他図示しないが、搬送ベルト233に付着した記録液(インク)を除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。
この搬送機構205の下流側には、画像が記録された用紙203を排紙トレイ206に送り出すための排紙ローラ238及び拍車239を備えている。
このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト233は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ334と接触することで帯電される。この場合、帯電ローラ234の帯電電圧は所定の時間間隔で極性を切り替えることによって、搬送ベルト233を所定の帯電ピッチで帯電させる。
ここで、この高電位に帯電した搬送ベルト233上に用紙203が給送されると、用紙203内部が分極状態になり、搬送ベルト233上の電荷と逆極性の電荷が用紙203の搬送ベルト233と接触している面に誘電され、搬送ベルト233上の電荷と搬送される用紙203上に誘電された電荷同士が互いに静電的に引っ張り合い、用紙203は搬送ベルト233に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト233に強力に吸着した用紙203は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。
そして、搬送ベルト233を周回させて用紙203を移動させ、記録ヘッド211から液滴を吐出することで、用紙203上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙203は排紙ローラ238によって排紙トレイ206に排紙される。
このように、この画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッドを備えているので初期充填性が向上し、安定した滴吐出特性が得られ、安定して高画質画像を形成することができる。
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
1 流路板
2 振動板部材
3 ノズル板
4 ノズル
6 個別液室
10 共通液室
12 圧電素子部材
30 接着剤
31 接着剤の食み出し部分
32 孔
211k、211c、211m、211y 記録ヘッド(液体吐出ヘッド)

Claims (8)

  1. 液体の滴を吐出するノズルが連通する液室を有する液体吐出ヘッドにおいて、
    前記液室の壁面を形成する部材同士を接合する接着剤の前記液室内に食み出した部分は、少なくとも表面に露出した複数の孔を有する多孔質構造であって、前記孔が内部で互いに連通している
    ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
  2. 液体の滴を吐出するノズルが連通する液室を有する液体吐出ヘッドにおいて、
    前記液室の壁面を形成する部材の少なくとも一部の表面部分に樹脂層が形成され、前記樹脂層は少なくとも表面に露出した複数の孔を有する多孔質構造であって、前記孔が内部で互いに連通している
    ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
  3. 前記表面に露出していない孔も内部で連通していることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記複数の孔は、表面側の孔径よりも深部側の孔径が小さいことを特徴とする請求項3に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 液体の滴を吐出するノズルが連通する液室を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
    前記液室の壁面を形成する部材同士を溶媒に樹脂を溶解した接着剤で貼り合わせ、
    前記接着剤の硬化が完了する前に、前記接着剤の前記液室内に食み出した部分の前記溶媒を、前記溶媒よりも前記樹脂の溶解度が低い他の溶媒で液置換することで前記樹脂を析出する
    ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  6. 液体の滴を吐出するノズルが連通する液室を有する液体吐出ヘッドにおいて、
    前記液室の壁面を形成する部材の少なくとも一部の表面部分に溶媒に樹脂を溶解した層を形成し、
    前記層の硬化が完了する前に、前記溶媒を、前記溶媒よりも前記樹脂の溶解度が低い他の溶媒で液置換することで前記樹脂を析出する
    ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  7. 前記樹脂を溶解した溶媒は不揮発性又は難揮発性溶媒であることを特徴とする請求項5又は6に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  8. 請求項1ないし4のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
JP2009064191A 2009-03-17 2009-03-17 液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置 Expired - Fee Related JP5218183B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009064191A JP5218183B2 (ja) 2009-03-17 2009-03-17 液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009064191A JP5218183B2 (ja) 2009-03-17 2009-03-17 液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010214764A JP2010214764A (ja) 2010-09-30
JP5218183B2 true JP5218183B2 (ja) 2013-06-26

Family

ID=42974125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009064191A Expired - Fee Related JP5218183B2 (ja) 2009-03-17 2009-03-17 液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5218183B2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5764977B2 (ja) * 2011-03-03 2015-08-19 株式会社リコー 液体吐出ヘッド及び画像形成装置
JP5760726B2 (ja) * 2011-06-10 2015-08-12 株式会社リコー 部品接合装置及び液滴吐出ヘッド製造装置及び部品接合方法
JP5861817B2 (ja) * 2011-08-31 2016-02-16 セイコーエプソン株式会社 流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP6136424B2 (ja) * 2013-03-22 2017-05-31 セイコーエプソン株式会社 流路ユニット、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、流路ユニットの製造方法
JP2015150827A (ja) * 2014-02-18 2015-08-24 セイコーエプソン株式会社 配線実装構造及びその製造方法、並びに液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP6988612B2 (ja) * 2018-03-19 2022-01-05 株式会社リコー 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5416381A (en) * 1977-07-06 1979-02-06 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Preparation of ultrafiltrating membrane
JPH058390A (ja) * 1991-07-08 1993-01-19 Ricoh Co Ltd インクジエツト記録ヘツド及びその製造方法
JP3140820B2 (ja) * 1991-12-06 2001-03-05 大日本印刷株式会社 ホログラム転写箔
JP3674817B2 (ja) * 1998-07-17 2005-07-27 リコープリンティングシステムズ株式会社 オンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッドの製造方法
JP2000143848A (ja) * 1998-11-13 2000-05-26 Daicel Chem Ind Ltd インク受像シート及びその製造方法
JP3589125B2 (ja) * 1999-11-19 2004-11-17 宇部興産株式会社 多孔質膜の製造方法および多孔質膜
JP4305902B2 (ja) * 2003-06-13 2009-07-29 株式会社リコー 液滴吐出装置及びインクジェット記録装置
JP4986546B2 (ja) * 2006-09-01 2012-07-25 株式会社リコー 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置、液体吐出ヘッドの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010214764A (ja) 2010-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100912413B1 (ko) 액체토출헤드, 액체토출헤드의 노즐부재, 카트리지 및 액체토출 기록장치
JP5218183B2 (ja) 液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置
CN101389720B (zh) 喷墨记录装置和喷墨记录方法
JP6844120B2 (ja) 記録装置及び記録方法
JP5108565B2 (ja) 液滴吐出ヘッドとその製造方法、液滴吐出ヘッドを具備した画像記録装置
US9004648B2 (en) Inkjet printheads containing epoxy adhesives and methods for fabrication thereof
JP5849552B2 (ja) インクジェットヘッド及びその製造方法、並びに画像形成装置
JP4627422B2 (ja) 液滴吐出ヘッドの製造方法
JP5068063B2 (ja) 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置、液体吐出ヘッドの製造方法
JP2020117683A (ja) インク、インクの製造方法、印刷方法、及び印刷装置
JP5764977B2 (ja) 液体吐出ヘッド及び画像形成装置
JP6493799B2 (ja) インクジェット記録装置及びそれを用いた記録方法
CN100526080C (zh) 液体喷头及其制造方法、图像形成装置
JP5532555B2 (ja) 撥液層被覆部材の作製方法
CN108472955A (zh) 喷墨记录装置和喷墨记录方法
JP2011189659A (ja) 液体噴射装置
JP4838056B2 (ja) 液滴吐出装置および画像形成装置
JP4942383B2 (ja) 画像形成装置
JP5728934B2 (ja) ヘッド回復装置及び画像形成装置
JP4527466B2 (ja) 液体吐出ヘッド及び画像形成装置
JP2011153189A (ja) カーボンブラック分散液及びその製造方法
JP7540237B2 (ja) 液体吐出ヘッド、ヘッドモジュール、液体カートリッジ、液体吐出ユニット及び液体吐出装置
JP2009220396A (ja) ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ及びインクジェット記録装置
JPH106494A (ja) インクジェットヘッド
JP2009172903A (ja) 液体吐出ヘッド及び画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120228

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130130

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130218

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160315

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5218183

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160315

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees