JP2010082939A - Method for manufacturing liquid jet head - Google Patents

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剛 三田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the yield by reducing the unevenness of displacement of a piezoelectric element. <P>SOLUTION: The piezoelectric element having a piezoelectric body and an electrode is formed in a substrate in which a pressure chamber communicating to a nozzle for discharging a liquid is formed (step S2). The capacitance and size of the above formed piezoelectric element are surveyed (step S4). The displacement amount of the above piezoelectric element is estimated from the survey result (step S6). Based on the estimated amount of displacement of the piezoelectric element, a correction value for the processing of changing the displacement amount of the piezoelectric element is determined (step S8). The unevenness of displacement amount between the piezoelectric elements is corrected by performing the above processing using the correction value (step S10). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電素子の変位ばらつきを低減し、歩留りを向上させることができる液体吐出ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a liquid discharge head that can reduce variation in displacement of piezoelectric elements and improve yield.

液体吐出ヘッドに形成されている複数のノズルからインクを記録媒体に打滴することにより記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方式の画像形成装置が知られている。インクジェット記録方式では、記録動作時の騒音が低く、ランニングコストが安く、高解像、高品質な画像記録が可能である。インクの打滴方式として、圧電素子の変位を利用した圧電方式がある。   2. Related Art There is known an ink jet recording type image forming apparatus that records an image on a recording medium by ejecting ink onto the recording medium from a plurality of nozzles formed on a liquid discharge head. In the ink jet recording method, noise during recording operation is low, running cost is low, and high-resolution and high-quality image recording is possible. As an ink droplet ejection system, there is a piezoelectric system using displacement of a piezoelectric element.

ところで、複数の圧電素子間における変位量のばらつきに起因して、複数のノズル間で吐出ばらつきが生じ、歩留りが低下するという課題がある。このような課題の解決のため、圧電素子の静電容量を測定し、測定した静電容量に基づいて、圧力室の幅、圧電素子上の耐湿保護膜の厚さまたは開口幅を変えることが提案されている(特許文献1)。具体的には、圧電素子の静電容量と変位量とは相関があり、静電容量が大きいほど変位量は大きくなるので、静電容量が大きい部分の圧力室サイズを小さくし、静電容量の小さい部分の圧力室サイズを大きくする補正をかける。若しくは、静電容量が大きい部分の耐湿保護膜の厚さを厚くし、静電容量の小さい部分の耐湿保護膜の厚さを薄くする。若しくは、静電容量の大きい部分の耐湿保護膜の開口サイズを小さくし、静電容量の小さい部分の耐湿保護膜の開口サイズを大きくする。   By the way, there is a problem that due to variations in the amount of displacement among the plurality of piezoelectric elements, variations in ejection occur between the plurality of nozzles, resulting in a decrease in yield. In order to solve such a problem, the capacitance of the piezoelectric element is measured, and based on the measured capacitance, the width of the pressure chamber, the thickness of the moisture-resistant protective film on the piezoelectric element, or the opening width can be changed. It has been proposed (Patent Document 1). Specifically, there is a correlation between the capacitance of the piezoelectric element and the amount of displacement, and the larger the capacitance, the larger the amount of displacement. Apply a correction to increase the size of the pressure chamber in the small part. Alternatively, the thickness of the moisture-resistant protective film in a portion with a large capacitance is increased, and the thickness of the moisture-resistant protective film in a portion with a small capacitance is decreased. Alternatively, the opening size of the moisture-resistant protective film in a portion with a large capacitance is reduced, and the opening size of the moisture-resistant protective film in a portion with a small capacitance is increased.

また、一旦大きめに電極を形成し、その後電極をレーザでトリミングすることが提案されている(特許文献2、3)。
特開2008−114372号公報 特開2002−307696号公報 特開2004−291643号公報
In addition, it has been proposed to form a large electrode once and then trim the electrode with a laser (Patent Documents 2 and 3).
JP 2008-114372 A JP 2002-307696 A JP 2004-291634 A

しかしながら、実際の静電容量のバラツキには圧電体厚みや電極サイズのばらつきの効果を含む為、圧電素子の変位量を十分に補正しきることが困難であった。   However, since the actual variation in capacitance includes the effect of variations in the thickness of the piezoelectric body and the electrode size, it has been difficult to sufficiently correct the displacement of the piezoelectric element.

特許文献1に記載の発明では、圧電素子の静電容量と変位量とは確かに相関があるものの、圧電体の厚みや電極の面積といった圧電素子の形状サイズの違いが加工の補正値に十分にフィードバックされないので、変位量を十分に補正しきることが困難であった。   In the invention described in Patent Document 1, although the capacitance of the piezoelectric element and the amount of displacement are certainly correlated, the difference in the shape size of the piezoelectric element such as the thickness of the piezoelectric body and the area of the electrode is sufficient for the correction value for processing. Therefore, it is difficult to sufficiently correct the displacement.

また、特許文献2、3に記載の発明では、一旦大きめに電極を形成し、その後電極をレーザでトリミングしているので、一般に全素子の再加工が必要であり、工数がかかる。また、静電容量からのフィードバックが無いので、実際の変位ばらつきはそれほど収まらない。   Further, in the inventions described in Patent Documents 2 and 3, since the electrodes are once formed in a large size and then the electrodes are trimmed with a laser, it is generally necessary to rework all the elements, which requires man-hours. Further, since there is no feedback from the capacitance, the actual displacement variation is not so much.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、圧電素子の変位ばらつきを低減し、歩留りを向上させることができる液体吐出ヘッドの製造方法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 object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid discharge head that can reduce variation in displacement of piezoelectric elements and improve yield.

前記目的を達成するために、本発明は、液体を吐出するノズルに連通する圧力室が形成される基板に、圧電体および電極を有する圧電素子を形成する圧電素子形成ステップと、形成された前記圧電素子の静電容量と前記圧電素子のサイズとを実測する測定ステップと、前記測定ステップの実測結果から前記圧電素子の変位量を予測する変位量予測ステップと、予測された前記圧電素子の変位量に基づいて、前記圧電素子の変位量を変更する加工処理の補正値を決める補正値決定ステップと、前記補正値を用いて前記加工処理を行うことで前記圧電素子間の変位量のばらつきを補正する加工ステップと、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。   To achieve the above object, the present invention provides a piezoelectric element forming step for forming a piezoelectric element having a piezoelectric body and an electrode on a substrate on which a pressure chamber communicating with a nozzle for discharging a liquid is formed. A measurement step for actually measuring the capacitance of the piezoelectric element and the size of the piezoelectric element; a displacement amount prediction step for predicting a displacement amount of the piezoelectric element from an actual measurement result of the measurement step; and a predicted displacement of the piezoelectric element. A correction value determining step for determining a correction value of a processing process for changing the displacement amount of the piezoelectric element based on the amount; and a variation of the displacement amount between the piezoelectric elements by performing the processing process using the correction value. And a processing step for correcting the liquid ejection head.

これによれば、圧電素子の静電容量のみに基づいて加工する場合と比較して、圧電素子間の変位ばらつきが更に低減され、吐出性能が均一になるので、歩留りが向上する。   According to this, as compared with the case of processing based only on the capacitance of the piezoelectric element, the variation in displacement between the piezoelectric elements is further reduced, and the discharge performance becomes uniform, thereby improving the yield.

例えば、前記補正値決定ステップにて、前記圧力室の開口面積の補正値を決定し、前記加工ステップにて、前記補正値に基づいて、前記基板に前記圧力室を形成する。   For example, a correction value for the opening area of the pressure chamber is determined in the correction value determination step, and the pressure chamber is formed in the substrate based on the correction value in the processing step.

また、例えば、前記補正値決定ステップにて、前記圧電素子上に形成する保護膜の厚み、および、前記保護膜に形成する開口部の開口面積のうち少なくとも一方を決定し、前記加工ステップにて、前記補正値に基づいて、前記圧電素子上に前記保護膜を形成する。   Further, for example, in the correction value determining step, at least one of the thickness of the protective film formed on the piezoelectric element and the opening area of the opening formed in the protective film is determined, and in the processing step The protective film is formed on the piezoelectric element based on the correction value.

また、例えば、前記補正値決定ステップにて、前記圧力室内に形成する耐液保護膜の厚みを決定し、前記加工ステップにて、前記基板に前記圧力室を形成するとともに、前記補正値に基づいて、前記圧力室内に前記耐液保護膜を形成する。   Further, for example, in the correction value determining step, the thickness of the liquid-resistant protective film formed in the pressure chamber is determined, and in the processing step, the pressure chamber is formed in the substrate, and based on the correction value. Then, the liquid-resistant protective film is formed in the pressure chamber.

例えば、前記測定ステップにて測定する前記圧電素子のサイズは、前記圧電体の厚み、および、前記電極の面積のうち、少なくともいずれかである。   For example, the size of the piezoelectric element measured in the measuring step is at least one of the thickness of the piezoelectric body and the area of the electrode.

本発明の一態様では、前記圧電素子の静電容量およびサイズと前記圧電素子の変位量との関係を示す第1の変位特性情報、実測した前記圧電素子の静電容量、および、実測した前記圧電素子のサイズに基づいて、前記圧電素子の変位量を予測し、前記圧電素子の変位量と前記補正値との関係を示す第2の変位特性情報、および、予測した前記圧電素子の変位量に基づいて、前記補正値を求める。   In one aspect of the present invention, the first displacement characteristic information indicating the relationship between the capacitance and size of the piezoelectric element and the amount of displacement of the piezoelectric element, the measured capacitance of the piezoelectric element, and the measured Based on the size of the piezoelectric element, a displacement amount of the piezoelectric element is predicted, second displacement characteristic information indicating a relationship between the displacement amount of the piezoelectric element and the correction value, and the predicted displacement amount of the piezoelectric element Based on the above, the correction value is obtained.

これによれば、補正値を的確且つ容易に求めることができる。   According to this, the correction value can be obtained accurately and easily.

また、本発明は、液体を吐出するノズルに連通する圧力室が形成される基板に、圧電体および電極を有する圧電素子を形成する圧電素子形成ステップと、形成された前記圧電素子の変位量または変位体積を実測する測定ステップと、前記測定ステップの実測結果に基づいて、前記圧電素子の変位量を変更する加工処理の補正値を決める補正値決定ステップと、前記補正値を用いて前記加工処理を行うことで前記圧電素子間の変位量のばらつきを補正する加工ステップと、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。   Further, the present invention provides a piezoelectric element forming step of forming a piezoelectric element having a piezoelectric body and an electrode on a substrate on which a pressure chamber communicating with a nozzle for discharging a liquid is formed, and a displacement amount of the formed piezoelectric element or A measurement step for actually measuring the displacement volume, a correction value determining step for determining a correction value for a processing process for changing the displacement amount of the piezoelectric element based on the actual measurement result of the measurement step, and the processing process using the correction value. And a processing step of correcting variation in the amount of displacement between the piezoelectric elements by performing the above.

例えば、前記補正値決定ステップにて、前記圧電素子上に形成する保護膜の厚み、および、前記保護膜に形成する開口部の開口面積のうち少なくとも一方を決定し、前記加工ステップにて、前記補正値に基づいて、前記圧電素子上に前記保護膜を形成する。   For example, in the correction value determination step, at least one of the thickness of the protective film formed on the piezoelectric element and the opening area of the opening formed in the protective film is determined, and in the processing step, The protective film is formed on the piezoelectric element based on the correction value.

本発明によれば、圧電素子の変位ばらつきを低減し、歩留りを向上させることができる。   According to the present invention, variation in displacement of piezoelectric elements can be reduced, and yield can be improved.

以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[画像形成装置]
図1は、本発明を適用した液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置の一例(インクジェット記録装置)を示す全体構成図である。
[Image forming apparatus]
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an example (inkjet recording apparatus) of an image forming apparatus including a liquid ejection head to which the present invention is applied.

図1に示すインクジェット記録装置100は、インク及び処理液を用いて、枚葉紙からなる記録媒体114上に画像形成を行う2液凝集方式が適用された画像形成装置である。   An ink jet recording apparatus 100 shown in FIG. 1 is an image forming apparatus to which a two-liquid aggregation method for forming an image on a recording medium 114 made of a sheet using ink and a processing liquid is applied.

インクジェット記録装置100は、主として、記録媒体114を供給する給紙部102と、記録媒体114に対して浸透抑制剤を付与する浸透抑制層形成部104と、記録媒体114に処理液を付与する処理液付与部106と、記録媒体114に色インクを打滴するインク打滴部(印字部)108と、色インクが打滴された記録媒体114の乾燥を行う乾燥部110と、記録媒体114上に形成された画像を定着させる定着部112と、画像が形成された記録媒体114を搬送して排出する排紙部113とを備えて構成される。   The ink jet recording apparatus 100 mainly includes a paper supply unit 102 that supplies a recording medium 114, a permeation suppression layer forming unit 104 that applies a permeation suppression agent to the recording medium 114, and a process that applies a treatment liquid to the recording medium 114. On the recording medium 114, the liquid application unit 106, the ink droplet ejection unit (printing unit) 108 that ejects colored ink onto the recording medium 114, the drying unit 110 that dries the recording medium 114 on which the color ink has been ejected, The image forming apparatus includes a fixing unit 112 that fixes an image formed on the recording medium and a paper discharge unit 113 that conveys and discharges the recording medium 114 on which the image is formed.

図1では図示を省略するが、記録媒体114の搬送機構を構成する各圧胴126A〜126E、及びこれらに隣接して設けられる各渡し胴124A〜124Eには、それぞれ、記録媒体114の先端を保持する保持爪(グリッパ)が1又は複数形成されており、圧胴及び渡し胴の各保持爪間で記録媒体114の受け渡しが行われる。保持爪の構成については公知のものを適用すればよいため、ここでは説明を省略する。   Although not shown in FIG. 1, the leading end of the recording medium 114 is placed on each of the impression cylinders 126 </ b> A to 126 </ b> E constituting the conveyance mechanism of the recording medium 114 and the transfer cylinders 124 </ b> A to 124 </ b> E provided adjacent thereto. One or a plurality of holding claws (grippers) to hold are formed, and the recording medium 114 is transferred between the holding claws of the impression cylinder and the transfer cylinder. Since a well-known thing should just be applied about the structure of a holding nail | claw, description is abbreviate | omitted here.

給紙部102には、記録媒体114を積載する給紙台120が設けられている。給紙台120の前方(図1において左側)にはフィーダボード122が接続されており、給紙台120に積載された記録媒体114は1番上から順に1枚ずつフィーダボード122に送り出される。フィーダボード122に送り出された記録媒体114は、渡し胴124Aを介して浸透抑制層形成部104の圧胴126Aに受け渡される。   The paper feed unit 102 is provided with a paper feed stand 120 on which the recording media 114 are stacked. A feeder board 122 is connected in front of the paper feed tray 120 (left side in FIG. 1), and the recording media 114 stacked on the paper feed tray 120 are sent to the feeder board 122 one by one in order from the top. The recording medium 114 sent to the feeder board 122 is transferred to the impression cylinder 126A of the permeation suppression layer forming unit 104 via the transfer cylinder 124A.

浸透抑制層形成部104は、処理液及びインクに含まれる水及び親水的な有機溶剤の記録媒体114への浸透を抑制する浸透抑制剤を付与する。浸透抑制剤としては、溶液中に樹脂をエマルジョンの形で分散、もしくは樹脂を溶解させたものを用いる。溶媒としては、有機溶剤または水を用いる。有機溶剤としては、メチルエチルケトン、石油類、等が好適に用いられる。記録用紙の温度T1を樹脂の最低造膜温度Tf1より高くしておく。Tf1とT1との差はおよそ10〜20℃が好ましい。これにより、樹脂が記録媒体114に付着後、即座に良好な膜を形成し、後から記録媒体114に付与されるインク及び処理液の溶媒の記録媒体114内部への浸透を良好に抑制することができる。記録媒体114の温度の調整は、圧胴126A内部にヒータ等の発熱体を設置するという方法や、記録媒体114の表面(上面)から熱風を当てる方法、赤外線ヒータ等を用いた加熱等があり、これらを組み合わせても良い。   The permeation suppression layer forming unit 104 applies a permeation suppression agent that suppresses permeation of water and a hydrophilic organic solvent contained in the treatment liquid and ink into the recording medium 114. As the permeation inhibitor, a resin in which a resin is dispersed in the form of an emulsion or a resin is dissolved is used. As the solvent, an organic solvent or water is used. As the organic solvent, methyl ethyl ketone, petroleum, and the like are preferably used. The temperature T1 of the recording paper is set higher than the minimum film forming temperature Tf1 of the resin. The difference between Tf1 and T1 is preferably about 10 to 20 ° C. As a result, a good film is immediately formed after the resin adheres to the recording medium 114, and the penetration of the ink and the treatment liquid solvent applied to the recording medium 114 into the recording medium 114 is suppressed well. Can do. Adjustment of the temperature of the recording medium 114 includes a method of installing a heating element such as a heater inside the pressure drum 126A, a method of applying hot air from the surface (upper surface) of the recording medium 114, heating using an infrared heater or the like. These may be combined.

記録媒体114のカールが発生しにくい場合は、浸透抑制層形成部104を省略することも可能である。例えば、記録媒体114の種類に応じて浸透抑制剤の付与量(浸透抑制剤を付与しない場合を含む)を制御するようにしてもよい。   If the curling of the recording medium 114 is difficult to occur, the permeation suppression layer forming unit 104 can be omitted. For example, the application amount of the penetration inhibitor (including the case where the penetration inhibitor is not applied) may be controlled according to the type of the recording medium 114.

浸透抑制層形成部104には、圧胴126Aの回転方向(図1において反時計回り方向)の上流側から順に、圧胴126Aの表面に対向する位置に、用紙予熱ユニット128、浸透抑制剤吐出ヘッド130、及び浸透抑制剤乾燥ユニット132がそれぞれ設けられている。   In the permeation suppression layer forming unit 104, a sheet preheating unit 128 and a permeation suppression agent discharge are disposed at positions facing the surface of the pressure drum 126 A in order from the upstream side in the rotation direction (counterclockwise direction in FIG. 1) of the pressure drum 126 A. A head 130 and a permeation suppression agent drying unit 132 are provided.

用紙予熱ユニット128及び浸透抑制剤乾燥ユニット132には、それぞれ所定の範囲で温度や風量を制御可能な熱風乾燥機が設けられる。圧胴126Aに保持された記録媒体114が、用紙予熱ユニット128や浸透抑制剤乾燥ユニット132に対向する位置を通過する際、熱風乾燥機によって加熱された空気(熱風)が記録媒体114上に吹き付けられる構成となっている。   Each of the paper preheating unit 128 and the permeation suppression agent drying unit 132 is provided with a hot air dryer capable of controlling the temperature and the air volume within a predetermined range. When the recording medium 114 held on the impression cylinder 126A passes through a position facing the paper preheating unit 128 and the permeation suppression agent drying unit 132, air (hot air) heated by the hot air dryer is blown onto the recording medium 114. It has a configuration that can be.

浸透抑制剤吐出ヘッド130は、圧胴126Aに保持される記録媒体114に対して浸透抑制剤を打滴するものであり、後述するインク打滴部108の各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bと同一構成が適用される。   The permeation suppression agent ejection head 130 ejects a permeation suppression agent onto the recording medium 114 held by the impression cylinder 126A. Each of the ink ejection heads 140C, 140M, 140Y, The same configuration as 140K, 140R, 140G, 140B is applied.

本例では、記録媒体114の表面に対して浸透抑制剤を付与する手段として、インクジェットヘッドを適用したが、これに限定されず、例えば、スプレー方式、塗布方式などの各種方式を適用することも可能である。これらの中でも、本例のようにインクジェット方式により浸透抑制剤を付与する態様が好ましく、各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bによる各色インクの打滴位置及びその周辺のみに選択的に浸透抑制剤を付与することができる。   In this example, an inkjet head is applied as a means for applying a permeation inhibitor to the surface of the recording medium 114. However, the present invention is not limited to this. For example, various methods such as a spray method and a coating method may be applied. Is possible. Among these, a mode in which a permeation inhibitor is applied by an ink jet method as in this example is preferable, and only the ink droplet ejection positions by the ink ejection heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B and the periphery thereof are used. A permeation inhibitor can be selectively applied to the surface.

浸透抑制層形成部104に続いて処理液付与部106が設けられている。浸透抑制層形成部104の圧胴126Aと処理液付与部106の圧胴126Bとの間には、これらに対接するようにして渡し胴124Bが設けられており、圧胴126Aに保持された記録媒体114は、浸透抑制剤が付与された後、渡し胴124Bを介して圧胴126Bに受け渡される。   A treatment liquid application unit 106 is provided following the permeation suppression layer forming unit 104. A transfer drum 124B is provided between the pressure drum 126A of the permeation suppression layer forming unit 104 and the pressure drum 126B of the treatment liquid applying unit 106 so as to be in contact therewith, and the recording held by the pressure drum 126A. The medium 114 is delivered to the impression cylinder 126B via the transfer cylinder 124B after the permeation inhibitor is applied.

処理液付与部106には、圧胴126Bの回転方向(図1において反時計回り方向)の上流側から順に、圧胴126Bの表面に対向する位置に、用紙予熱ユニット134、処理液吐出ヘッド136、及び処理液乾燥ユニット138がそれぞれ設けられている。   In the treatment liquid application unit 106, a sheet preheating unit 134 and a treatment liquid discharge head 136 are disposed at positions facing the surface of the pressure drum 126B in order from the upstream side in the rotation direction (counterclockwise direction in FIG. 1) of the pressure drum 126B. , And a processing liquid drying unit 138 are provided.

処理液付与部106の各部(用紙予熱ユニット134、処理液吐出ヘッド136、及び処理液乾燥ユニット138)については、上述した浸透抑制層形成部104の用紙予熱ユニット128、浸透抑制剤吐出ヘッド130、及び浸透抑制剤乾燥ユニット132とそれぞれ同様の構成が適用されるため、ここでは説明を省略する。もちろん、浸透抑制層形成部104と異なる構成を適用することも可能である。   Regarding each part of the processing liquid application unit 106 (the paper preheating unit 134, the processing liquid discharge head 136, and the processing liquid drying unit 138), the paper preheating unit 128 of the permeation suppression layer forming unit 104, the permeation suppression agent discharge head 130, and the like. Since the same configuration as that of the permeation suppression agent drying unit 132 is applied, the description thereof is omitted here. Of course, a configuration different from that of the permeation suppression layer forming unit 104 may be applied.

本例では、圧胴126Bの直径は540mmであり、記録媒体114の全面に対して処理液が厚み5μmで付与される。   In this example, the diameter of the impression cylinder 126B is 540 mm, and the treatment liquid is applied to the entire surface of the recording medium 114 with a thickness of 5 μm.

本例で用いられる処理液は、後段のインク打滴部108に配置される各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bから記録媒体114に向かって吐出されるインクに含有される色材を凝集させる作用を有する酸性液である。   The treatment liquid used in this example is contained in the ink ejected from the respective ink ejection heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B toward the recording medium 114, which are disposed in the ink ejection unit 108 at the subsequent stage. It is the acidic liquid which has the effect | action which agglomerates the coloring material which is made.

処理液乾燥ユニット138には、所定の範囲で温度や風量を制御可能な熱風乾燥機が設けられており、圧胴126Bに保持された記録媒体114が処理液乾燥ユニット138の熱風乾燥機に対向する位置を通過する際、熱風乾燥機によって加熱された空気(熱風)が記録媒体114上の処理液に吹き付けられる構成となっている。   The treatment liquid drying unit 138 is provided with a hot air dryer capable of controlling the temperature and the air volume within a predetermined range, and the recording medium 114 held on the impression cylinder 126B faces the hot air dryer of the treatment liquid drying unit 138. When passing through the position, air heated by a hot air dryer (hot air) is sprayed onto the processing liquid on the recording medium 114.

熱風乾燥機の温度や風量は、圧胴126Bの回転方向上流側に配置される処理液吐出ヘッド136により記録媒体114上に付与された処理液を乾燥させて、記録媒体114の表面上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層(処理液が乾燥した薄膜層)が形成されるような値に設定される。本例では、70℃の熱風にて1秒間の乾燥が行われる。   The temperature and air volume of the hot air dryer are such that the treatment liquid applied on the recording medium 114 is dried by the treatment liquid discharge head 136 disposed on the upstream side in the rotation direction of the impression cylinder 126 </ b> B, and a solid is formed on the surface of the recording medium 114. Or a semi-solid solution aggregation treatment agent layer (thin film layer in which the treatment liquid is dried) is set to such a value. In this example, drying is performed with hot air at 70 ° C. for 1 second.

記録媒体114の表面上に処理液の液体層(処理液層)が存在した状態でインク液滴が打滴されると、処理液層中にインク色材(インクドット)が浮遊して移動してしまい、画像品質の劣化を招く要因となる。そこで、図1に示すインクジェット記録装置100では、色材移動(ドット浮遊)による画像劣化を防止するために、記録媒体114上にインク液滴を打滴する前に、記録媒体114上の処理液を乾燥させて、記録媒体114上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を形成する。   When an ink droplet is ejected in a state where a liquid layer (processing liquid layer) of the processing liquid exists on the surface of the recording medium 114, the ink color material (ink dot) floats and moves in the processing liquid layer. As a result, the image quality is degraded. Therefore, in the ink jet recording apparatus 100 shown in FIG. 1, in order to prevent image deterioration due to color material movement (dot floating), before the ink droplet is ejected onto the recording medium 114, the treatment liquid on the recording medium 114 is treated. Is dried to form a solid or semi-solid solution processing agent layer on the recording medium 114.

本例の如く、記録媒体114上に処理液が付与される前に、用紙予熱ユニット134によって記録媒体114を予備加熱する態様が好ましい。この場合、処理液の乾燥に要する加熱エネルギーを低く抑えることが可能となり、省エネルギー化を図ることができる。   As in this example, it is preferable that the recording medium 114 be preheated by the paper preheating unit 134 before the treatment liquid is applied onto the recording medium 114. In this case, the heating energy required for drying the treatment liquid can be kept low, and energy saving can be achieved.

処理液付与部106に続いてインク打滴部108が設けられている。処理液付与部106の圧胴126Bとインク打滴部108の圧胴126Cとの間には、これらに対接するようにして渡し胴124Cが設けられており、圧胴126Bに保持された記録媒体114は、処理液が付与されて固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された後に、渡し胴124Cを介して圧胴126Cに受け渡される。このとき、渡し胴124Cで記録媒体114上の処理液層(凝集処理剤層)を追加乾燥(例えば60℃で加熱)する態様も好ましい。   An ink droplet ejection unit 108 is provided following the treatment liquid application unit 106. A transfer drum 124C is provided between the pressure drum 126B of the treatment liquid application unit 106 and the pressure drum 126C of the ink droplet ejection unit 108 so as to be in contact therewith, and the recording medium held by the pressure drum 126B. 114 is transferred to the impression cylinder 126C via the transfer cylinder 124C after the treatment liquid is applied to form a solid or semi-solid coagulation treatment agent layer. At this time, a mode in which the treatment liquid layer (aggregation treatment agent layer) on the recording medium 114 is additionally dried (for example, heated at 60 ° C.) with the transfer cylinder 124C is also preferable.

インク打滴部108には、圧胴126Cの回転方向(図1において反時計回り方向)の上流側から順に、圧胴126Cの表面に対向する位置に、CMYKRGBの7色のインクにそれぞれ対応したインク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bが並んで設けられている。   The ink droplet ejecting section 108 corresponds to the seven colors of CMYKRGB at positions facing the surface of the impression cylinder 126C in order from the upstream side in the rotation direction (counterclockwise direction in FIG. 1) of the impression cylinder 126C. Ink discharge heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B are provided side by side.

各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bは、上述した浸透抑制剤吐出ヘッド130や処理液吐出ヘッド136と同様に、インクジェット方式の記録ヘッド(インクジェットヘッド)が適用される。即ち、各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bは、それぞれ対応する色インクの液滴を圧胴126Cに保持された記録媒体114に向かって吐出する。   As each of the ink discharge heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B, an ink jet recording head (ink jet head) is applied in the same manner as the permeation suppression agent discharge head 130 and the treatment liquid discharge head 136 described above. . That is, each of the ink discharge heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B discharges the corresponding color ink droplets toward the recording medium 114 held by the impression cylinder 126C.

インク貯蔵/装填部(不図示)は、各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bにそれぞれ供給するインクを各々貯蔵するインクタンクを含んで構成される。各インクタンクは所要の流路を介してそれぞれ対応するヘッドと連通されており、各インク吐出ヘッドに対してそれぞれ対応するインクを供給する。インク貯蔵/装填部は、タンク内の液体残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段(表示手段、警告音発生手段)を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。   The ink storage / loading unit (not shown) is configured to include ink tanks for storing inks respectively supplied to the ink ejection heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B. Each ink tank communicates with a corresponding head through a required flow path, and supplies a corresponding ink to each ink discharge head. The ink storage / loading unit includes notifying means (display means, warning sound generating means) for notifying when the remaining amount of liquid in the tank is low, and has a mechanism for preventing erroneous loading between colors. ing.

インク貯蔵/装填部の各インクタンクから各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bにインクが供給され、画像信号に応じて各140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bから記録媒体114に対してそれぞれ対応する色インクが打滴される。   Ink is supplied from each ink tank of the ink storage / loading unit to each of the ink ejection heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B, and 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, and 140G according to the image signal. , 140B, the corresponding color ink is ejected onto the recording medium 114.

各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bは、それぞれ圧胴126Cに保持される記録媒体114における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有し、そのインク吐出面には画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズル(図1中不図示、図2に符号161で図示)が複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている。各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bが圧胴126Cの回転方向(記録媒体114の搬送方向)と直交する方向に延在するように固定設置される。   Each of the ink discharge heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B has a length corresponding to the maximum width of the image forming area in the recording medium 114 held by the impression cylinder 126C, and its ink discharge surface 1 is a full-line head in which a plurality of nozzles for ink ejection (not shown in FIG. 1 and indicated by reference numeral 161 in FIG. 2) are arranged over the entire width of the image forming area. Each of the ink discharge heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B is fixedly installed so as to extend in a direction orthogonal to the rotation direction of the impression cylinder 126C (the conveyance direction of the recording medium 114).

記録媒体114の画像形成領域の全幅をカバーするノズル列を有するフルラインヘッドがインク色毎に設けられる構成によれば、記録媒体114の搬送方向(副走査方向)について、記録媒体114と各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bを相対的に移動させる動作を1回行うだけで(即ち1回の副走査で)、記録媒体114の画像形成領域に1次画像を記録することができる。これにより、記録媒体114の搬送方向(副走査方向)と直交する方向(主走査方向)に往復動作するシリアル(シャトル)型ヘッドが適用される場合に比べて高速印字が可能であり、プリント生産性を向上させることができる。   According to the configuration in which a full line head having a nozzle row covering the entire width of the image forming area of the recording medium 114 is provided for each ink color, the recording medium 114 and each ink in the transport direction (sub-scanning direction) of the recording medium 114 The primary image is formed in the image forming area of the recording medium 114 by performing the operation of relatively moving the ejection heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B once (that is, by one sub-scan). Can be recorded. As a result, printing can be performed at a higher speed than when a serial (shuttle) type head that reciprocates in the direction (main scanning direction) orthogonal to the conveyance direction (sub-scanning direction) of the recording medium 114 is applied. Can be improved.

本例のインクジェット記録装置100は、最大菊半サイズの記録媒体(記録用紙)までの記録が可能であり、圧胴126Cとして、記録媒体幅720mmに対応した直径810mmのドラムが用いられる。インク打滴時のドラム回転周速度は、530mm/secである。また、各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bのインク吐出体積は2plであり、記録密度は主走査方向(記録媒体114の幅方向)及び副走査方向(記録媒体114の搬送方向)ともに1200dpiである。   The ink jet recording apparatus 100 of this example is capable of recording up to a recording medium (recording paper) of a maximum half-size, and a drum having a diameter of 810 mm corresponding to a recording medium width of 720 mm is used as the impression cylinder 126C. The drum rotation peripheral speed at the time of ink ejection is 530 mm / sec. The ink ejection volumes of the ink ejection heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B are 2 pl, and the recording density is the main scanning direction (width direction of the recording medium 114) and the sub-scanning direction (recording medium 114). The transporting direction) is 1200 dpi.

また、本例では、CMYKRGBの7色の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。   In this example, the configuration of seven colors of CMYKRGB is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink, dark ink, and special color ink are added as necessary. May be. For example, it is possible to add a head for ejecting light ink such as light cyan and light magenta, and the arrangement order of the color heads is not particularly limited.

インク打滴部108に続いて乾燥部110が設けられている。インク打滴部108の圧胴126Cと乾燥部110の圧胴126Dとの間には、これらに対接するように渡し胴124Dが設けられており、圧胴126Cに保持された記録媒体114は、各色インクが付与された後に、渡し胴124Dを介して圧胴126Dに受け渡される。   A drying unit 110 is provided following the ink droplet ejection unit 108. A transfer drum 124D is provided between the pressure drum 126C of the ink ejection unit 108 and the pressure drum 126D of the drying unit 110 so as to be in contact therewith, and the recording medium 114 held by the pressure drum 126C is After each color ink is applied, the ink is transferred to the impression cylinder 126D via the transfer cylinder 124D.

乾燥部110には、圧胴126Dの回転方向(図1において反時計回り方向)の上流側から、圧胴126Dの表面に対向する位置に、熱風ノズル機141およびIRヒータ144が交互に設けられている。   In the drying unit 110, hot air nozzle machines 141 and IR heaters 144 are alternately provided at positions facing the surface of the impression cylinder 126D from the upstream side in the rotation direction of the impression cylinder 126D (counterclockwise direction in FIG. 1). ing.

記録媒体114の表面上に形成された固体状又は半固溶状の凝集処理剤層上にインク液滴が打滴されると、記録媒体114上には、インク凝集体(色材凝集体)が形成されるとともに、色材と分離されたインク溶媒が広がり、凝集処理剤が溶解した液体層が形成される。このようにして記録媒体114上に残った液体成分(溶媒成分)は、記録媒体114のカールだけでなく、画像劣化を招く要因となる。そこで、本例では、各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bからそれぞれ対応する色インクが記録媒体114上に打滴された後、熱風ノズル機141およびIRヒータ144(赤外線ヒータ)により、記録媒体114上の液体成分を蒸発させる。   When ink droplets are ejected onto the solid or semi-solid aggregation processing agent layer formed on the surface of the recording medium 114, ink aggregates (coloring material aggregates) are formed on the recording medium 114. As it is formed, the ink solvent separated from the color material spreads to form a liquid layer in which the aggregating agent is dissolved. In this way, the liquid component (solvent component) remaining on the recording medium 114 causes not only curling of the recording medium 114 but also image degradation. Therefore, in this example, after each corresponding color ink is ejected onto the recording medium 114 from each of the ink ejection heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B, the hot air nozzle unit 141 and the IR heater 144 ( The liquid component on the recording medium 114 is evaporated by an infrared heater.

本例では、記録媒体114の搬送方向に対して直交する方向に沿って4個の熱風ノズル機141と3個のIRヒータ144が配置されている。記録媒体114が乾燥部110の圧胴126Dの上面を通過する際、熱風ノズル機141から熱風が記録媒体114に向けて送風されるとともに、IRヒータ144から赤外線が記録媒体114に向けて放射される。例えば、熱風ノズル機141から70℃の熱風を10m/secで噴出するとともに、IRヒータ144から1000℃の赤外線を放射する。これにより、記録媒体114上の液体水分が蒸発し、記録媒体114が乾燥する。なお、熱風ノズル機141およびIRヒータ144については、後に詳説する。   In this example, four hot air nozzle machines 141 and three IR heaters 144 are arranged along a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording medium 114. When the recording medium 114 passes through the upper surface of the pressure drum 126D of the drying unit 110, hot air is blown from the hot air nozzle unit 141 toward the recording medium 114, and infrared rays are emitted from the IR heater 144 toward the recording medium 114. The For example, hot air of 70 ° C. is ejected from the hot air nozzle unit 141 at 10 m / sec, and infrared rays of 1000 ° C. are emitted from the IR heater 144. Thereby, the liquid moisture on the recording medium 114 evaporates, and the recording medium 114 is dried. The hot air nozzle unit 141 and the IR heater 144 will be described in detail later.

乾燥部110に続いて定着部112が設けられている。乾燥部110の圧胴126Dと定着部112の圧胴126Eとの間には、これらに対接するように渡し胴124Eが設けられている。圧胴126Dに保持された記録媒体114は、渡し胴124Eを介して圧胴126Eに受け渡される。   A fixing unit 112 is provided following the drying unit 110. A transfer drum 124E is provided between the pressure drum 126D of the drying unit 110 and the pressure drum 126E of the fixing unit 112 so as to be in contact therewith. The recording medium 114 held on the impression cylinder 126D is transferred to the impression cylinder 126E via the transfer cylinder 124E.

定着部112には、圧胴126Eの回転方向(図1において反時計回り方向)の上流側から順に、圧胴126Eの表面に対向する位置に、インク打滴部108による印字結果を読み取る印字検出部146、加熱ローラ148A、148Bがそれぞれ設けられている。   In the fixing unit 112, print detection is performed by reading the print result of the ink droplet ejection unit 108 at a position facing the surface of the pressure drum 126E sequentially from the upstream side in the rotation direction (counterclockwise direction in FIG. 1) of the pressure drum 126E. A portion 146 and heating rollers 148A and 148B are provided, respectively.

印字検出部146は、インク打滴部108の印字結果(各インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bの打滴結果)を撮像するためのイメージセンサ(ラインセンサ等)を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。   The print detection unit 146 captures an image sensor (line sensor or the like) for imaging a printing result of the ink droplet ejection unit 108 (a droplet ejection result of each of the ink ejection heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B). In addition, it functions as a means for checking nozzle clogging and other ejection defects from the droplet ejection image read by the image sensor.

加熱ローラ148A、148Bは、所定の範囲(例えば100℃〜180℃)で温度制御可能なローラであり、加熱ローラ148A、148Bと圧胴126Eとの間に挟みこまれた記録媒体114を加熱加圧しながら、記録媒体114上に形成された画像を定着させる。   The heating rollers 148A and 148B are rollers whose temperature can be controlled within a predetermined range (for example, 100 ° C. to 180 ° C.), and heat the recording medium 114 sandwiched between the heating rollers 148A and 148B and the impression cylinder 126E. While pressing, the image formed on the recording medium 114 is fixed.

本例では、加熱ローラ148A、148Bの加熱温度は110℃、圧胴126Eの表面温度は60℃に設定される。また、加熱ローラ148A、148Bのニップ圧力は1MPaである。加熱ローラ148A、148Bの加熱温度は、処理液又はインクに含有されるポリマー微粒子のガラス転移点温度などに応じて設定することが好ましい。   In this example, the heating temperature of the heating rollers 148A and 148B is set to 110 ° C., and the surface temperature of the impression cylinder 126E is set to 60 ° C. The nip pressure of the heating rollers 148A and 148B is 1 MPa. The heating temperature of the heating rollers 148A and 148B is preferably set according to the glass transition temperature of the polymer fine particles contained in the treatment liquid or ink.

定着部112に続いて排紙部113が設けられている。排紙部113には、画像が定着された記録媒体114を受ける排紙胴150と、該記録媒体114を積載する排紙台152と、排紙胴150に設けられたスプロケットと排紙台152の上方に設けられたスプロケットとの間に掛け渡され、複数の排紙用グリッパを備えた排紙用チェーン154とが設けられている。   Subsequent to the fixing unit 112, a paper discharge unit 113 is provided. The paper discharge unit 113 includes a paper discharge drum 150 that receives the recording medium 114 on which an image is fixed, a paper discharge tray 152 on which the recording medium 114 is loaded, and a sprocket and a paper discharge tray 152 provided on the paper discharge drum 150. And a paper discharge chain 154 provided with a plurality of paper discharge grippers.

次に、インク打滴部108に配置されるインク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bの構造について詳説する。なお、インク吐出ヘッド140C、140M、140Y、140K、140R、140G、140Bの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号160によってインク吐出ヘッド(以下、「液体吐出ヘッド」または単に「ヘッド」と称することもある。)を示すものとする。   Next, the structure of the ink discharge heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B disposed in the ink droplet ejection unit 108 will be described in detail. Since the structures of the ink discharge heads 140C, 140M, 140Y, 140K, 140R, 140G, and 140B are common, the ink discharge head (hereinafter referred to as “liquid discharge head” or simply referred to as “liquid discharge head” hereinafter) is represented by reference numeral 160. It may also be called “head”).

図2(a)はヘッド160の構造例を示す平面透視図であり、図2(b)はその一部の拡大図であり、図2(c)はヘッド160の他の構造例を示す平面透視図である。また、図3はヘッド160の一部の立体的構成を示す断面図(図2(a)、(b)中のIV−IV線に沿う断面図)である。   2A is a perspective plan view showing an example of the structure of the head 160, FIG. 2B is an enlarged view of a part thereof, and FIG. 2C is a plan view showing another example of the structure of the head 160. FIG. 3 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIGS. 2A and 2B) showing a three-dimensional configuration of a part of the head 160. FIG.

記録媒体114上に形成されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド160におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド160は、図2(a)、(b)に示すように、インク滴の吐出口であるノズル161と、各ノズル161に対応する圧力室162を有する複数の圧力室ユニット163を千鳥でマトリクス状に(2次元的に)配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向(記録媒体搬送方向と直交する主走査方向)に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔(投影ノズルピッチ)の高密度化を達成している。   In order to increase the dot pitch formed on the recording medium 114, it is necessary to increase the nozzle pitch in the head 160. As shown in FIGS. 2A and 2B, the head 160 of this example includes a plurality of pressure chamber units 163 having nozzles 161 serving as ink droplet ejection ports and pressure chambers 162 corresponding to the nozzles 161. Substrate having nozzles arranged in a staggered matrix (two-dimensionally), and thereby projected substantially in a line along the head longitudinal direction (main scanning direction perpendicular to the recording medium conveyance direction) High density of the interval (projection nozzle pitch) is achieved.

記録媒体114の搬送方向と略直交する方向に記録媒体114の全幅に対応する長さにわたり1列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図2(a)の構成に代えて、図2(c)に示すように、複数のノズル161が2次元に配列された短尺のヘッドブロック160’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体114の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。また、図示は省略するが、短尺のヘッドを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。   The form in which one or more nozzle rows are configured over a length corresponding to the entire width of the recording medium 114 in a direction substantially orthogonal to the conveyance direction of the recording medium 114 is not limited to this example. For example, instead of the configuration of FIG. 2A, as shown in FIG. 2C, short head blocks 160 ′ in which a plurality of nozzles 161 are two-dimensionally arranged are arranged in a staggered manner and connected. A line head having a nozzle row having a length corresponding to the entire width of the recording medium 114 may be configured. Although not shown, a line head may be configured by arranging short heads in a line.

各ノズル161に対応して設けられている圧力室162は、その平面形状が概略正方形となっており、ノズル161と供給口164が設けられている。各圧力室162は共通流路165と連通している。共通流路165はインク供給源たるインク供給タンク(図示量略)と連通しており、インクは共通流路165を介して各圧力室162に分配供給される。   The pressure chamber 162 provided corresponding to each nozzle 161 has a substantially square planar shape, and is provided with a nozzle 161 and a supply port 164. Each pressure chamber 162 communicates with a common channel 165. The common channel 165 communicates with an ink supply tank (not shown) serving as an ink supply source, and ink is distributed and supplied to each pressure chamber 162 via the common channel 165.

圧力室162の天面を構成する振動板250には、絶縁体膜255を介して、共通電極260(本例にて「下電極」ともいう)と、圧電体270と、個別電極280(本例にて「上電極」ともいう)とを備えた圧電素子300が接合されており、個別電極280に駆動電圧を印加することによって圧電素子300が変形してノズル161からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路165から供給口164を通って新しいインクが圧力室162に供給される。   A diaphragm 250 constituting the top surface of the pressure chamber 162 is provided with a common electrode 260 (also referred to as a “lower electrode” in this example), a piezoelectric body 270, and an individual electrode 280 (main) via an insulator film 255. In the example, the piezoelectric element 300 including the “upper electrode” is joined, and by applying a driving voltage to the individual electrode 280, the piezoelectric element 300 is deformed and ink is ejected from the nozzle 161. When ink is ejected, new ink is supplied from the common channel 165 to the pressure chamber 162 through the supply port 164.

圧電素子300上には、耐湿性を有する絶縁材料からなる耐湿保護膜200が形成されている。耐湿保護膜200は、上電極280の上面および側面と圧電体270の側面を覆っている。また、耐湿保護膜200には、開口部201が形成されている。このような耐湿保護膜200により、大気中の水分に因る圧電素子300の損傷を防止することができる。また、耐湿保護膜200の開口部201により、圧電素子300の変位を阻害することなく、インク吐出特性を良好にすることができる。   On the piezoelectric element 300, a moisture-resistant protective film 200 made of an insulating material having moisture resistance is formed. The moisture-resistant protective film 200 covers the upper surface and side surfaces of the upper electrode 280 and the side surfaces of the piezoelectric body 270. Further, an opening 201 is formed in the moisture resistant protective film 200. Such a moisture-resistant protective film 200 can prevent damage to the piezoelectric element 300 due to moisture in the atmosphere. In addition, the opening 201 of the moisture-resistant protective film 200 can improve the ink ejection characteristics without hindering the displacement of the piezoelectric element 300.

また、圧力室162、供給口164および共通流路165の内壁面には、耐液体性を有する耐液保護膜216が形成されている。   A liquid-resistant protective film 216 having liquid resistance is formed on the inner wall surfaces of the pressure chamber 162, the supply port 164, and the common flow path 165.

また、図3にて、複数の圧力室162および複数の圧電素子300が形成されている流路形成基板210に、複数のノズル161が形成されているノズル板220を固着することにより、複数の圧力室ユニット163を有する液体吐出ヘッド160が構成される。   In FIG. 3, a plurality of pressure chambers 162 and a plurality of piezoelectric elements 300 are formed, and a plurality of nozzle plates 220 on which a plurality of nozzles 161 are formed are fixed to a flow path forming substrate 210. A liquid discharge head 160 having a pressure chamber unit 163 is configured.

このような構造の圧力室ユニット163を図2(b)に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。   As shown in FIG. 2B, the pressure chamber unit 163 having such a structure is constant along the row direction along the main scanning direction and the oblique column direction having a constant angle θ that is not orthogonal to the main scanning direction. The high-density nozzle head of this example is realized by arranging a large number of lattice patterns in an array pattern.

即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿って圧力室ユニット163を一定のピッチdで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチPはd× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル161が一定のピッチPで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が1インチ当たり2400個(2400ノズル/インチ)におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。   That is, with the structure in which a plurality of pressure chamber units 163 are arranged at a constant pitch d along the direction of an angle θ with respect to the main scanning direction, the pitch P of the nozzles projected so as to be aligned in the main scanning direction is d × cos θ. Thus, in the main scanning direction, each nozzle 161 can be handled equivalently as a linear array with a constant pitch P. With such a configuration, it is possible to realize a high-density nozzle configuration in which 2400 nozzle rows are projected per inch (2400 nozzles / inch) so as to be aligned in the main scanning direction.

なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に1列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。   In the implementation of the present invention, the nozzle arrangement structure is not limited to the illustrated example, and various nozzle arrangement structures such as an arrangement structure having one nozzle row in the sub-scanning direction can be applied.

また、本発明の適用範囲はライン型ヘッドによる印字方式に限定されず、記録媒体114の幅方向(主走査方向)の長さに満たない短尺のヘッドを記録媒体114の幅方向に走査させて当該幅方向の印字を行い、1回の幅方向の印字が終わると記録媒体114の幅方向と直交する方向(副走査方向)に所定量だけ移動させて、次の印字領域の記録媒体114の幅方向の印字を行い、この動作を繰り返して記録媒体114の印字領域の全面にわたって印字を行うシリアル方式を適用してもよい。   Further, the application range of the present invention is not limited to a printing method using a line-type head, and a short head that is less than the length in the width direction (main scanning direction) of the recording medium 114 is scanned in the width direction of the recording medium 114. Printing in the width direction is performed, and when printing in one width direction is completed, the recording medium 114 is moved by a predetermined amount in a direction (sub-scanning direction) perpendicular to the width direction of the recording medium 114, and the recording medium 114 in the next printing area is moved. A serial method may be applied in which printing in the width direction is performed and printing is performed over the entire printing area of the recording medium 114 by repeating this operation.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法について、第1実施形態および第2実施形態に分けて説明する。特に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の要部、すなわち圧電素子300間の変位ばらつきの補正手順について、説明する。   Next, the manufacturing method of the liquid discharge head according to the present invention will be described separately for the first embodiment and the second embodiment. In particular, the main part of the method for manufacturing a liquid ejection head according to the present invention, that is, a procedure for correcting displacement variation between piezoelectric elements 300 will be described.

(第1実施形態)
図4は、第1実施形態における変位ばらつき補正手順の一例の流れを示すフローチャートである。
(First embodiment)
FIG. 4 is a flowchart showing an exemplary flow of a displacement variation correction procedure in the first embodiment.

ステップS2にて、圧電素子300を流路形成基板210上に形成する。圧電素子300は、図3に示したように、下電極260および圧電体270および上電極280から構成されている。圧電素子300の形成の具体例は後に説明する。また、本例では、圧電素子300上の耐湿保護膜200の形成、圧力室162の形成、および、圧力室162の内壁面の耐液保護膜216の形成を、後述のステップS10にて行う。   In step S <b> 2, the piezoelectric element 300 is formed on the flow path forming substrate 210. As illustrated in FIG. 3, the piezoelectric element 300 includes a lower electrode 260, a piezoelectric body 270, and an upper electrode 280. A specific example of forming the piezoelectric element 300 will be described later. In this example, formation of the moisture-resistant protective film 200 on the piezoelectric element 300, formation of the pressure chamber 162, and formation of the liquid-resistant protective film 216 on the inner wall surface of the pressure chamber 162 are performed in step S10 described later.

ステップS4にて、圧電素子300の変位量を決めるパラメータを測定する。本例では、圧電素子300の静電容量を測定するだけでなく、変形量ばらつきの要因となる圧電素子300のサイズを実測する。以下では、説明の便宜上、圧電素子300の静電容量および圧電体270の厚み(以下「圧電体厚み」という)を測定し、これらの測定結果に基づいて変位ばらつきを補正する場合について説明するが、圧電素子300の他のサイズ(例えば上電極280の面積)を測定して変位ばらつきを補正してもよい。   In step S4, a parameter that determines the amount of displacement of the piezoelectric element 300 is measured. In this example, not only the capacitance of the piezoelectric element 300 is measured, but also the size of the piezoelectric element 300 that causes variation in the deformation amount is measured. In the following, for convenience of explanation, a case will be described in which the capacitance of the piezoelectric element 300 and the thickness of the piezoelectric body 270 (hereinafter referred to as “piezoelectric body thickness”) are measured and the displacement variation is corrected based on these measurement results. Alternatively, the displacement variation may be corrected by measuring another size of the piezoelectric element 300 (for example, the area of the upper electrode 280).

圧電体厚みの測定方法としては、例えば、レーザ干渉計を用いて光学的に測定する方法、段差計を用いてメカニカルに測定する方法などが挙げられる。   Examples of the method for measuring the thickness of the piezoelectric body include a method of measuring optically using a laser interferometer, a method of measuring mechanically using a step gauge, and the like.

ステップS6において、ステップS4の測定結果に基づいて、圧電素子300の変位量の予測値を算出する。本例では、静電容量の測定結果および圧電体厚みの測定結果をパラメータとして、圧電素子300の静電容量およびサイズと圧電素子300の変位量との相関関係を示す第1の変位特性情報に基づいて、圧電素子300の変位量の予測値を算出する。例えば、重回帰分析を用いて、変位量を予測する。   In step S6, a predicted value of the displacement amount of the piezoelectric element 300 is calculated based on the measurement result in step S4. In this example, the first displacement characteristic information indicating the correlation between the capacitance and size of the piezoelectric element 300 and the amount of displacement of the piezoelectric element 300 is used with the measurement result of the capacitance and the measurement result of the piezoelectric body thickness as parameters. Based on this, a predicted value of the displacement amount of the piezoelectric element 300 is calculated. For example, the amount of displacement is predicted using multiple regression analysis.

静電容量と変位量とは図5に示す相関関係があり、圧電体厚みと変位量とは図6に示す相関関係がある。また、静電容量を独立変数X1とし、圧電体厚みを独立変数X2とし、圧電素子300の変位量を従属変数Yとしたとき、変位量Yは数1にて表される。   The capacitance and the displacement amount have a correlation shown in FIG. 5, and the piezoelectric body thickness and the displacement amount have a correlation shown in FIG. Further, when the electrostatic capacity is an independent variable X1, the thickness of the piezoelectric body is an independent variable X2, and the displacement amount of the piezoelectric element 300 is a dependent variable Y, the displacement amount Y is expressed by Equation 1.

[数1]
Y=a×X1+b×X2+C
ここで、a、bは、それぞれ静電容量および圧電体厚みに対する係数である。係数aは図5に示した静電容量と変位量との相関関係から定まり、係数bは図6に示した圧電体厚みと変位量との相関関係から定まる。Cは定数である。
[Equation 1]
Y = a * X1 + b * X2 + C
Here, a and b are coefficients for the capacitance and the piezoelectric thickness, respectively. The coefficient a is determined from the correlation between the capacitance and the displacement shown in FIG. 5, and the coefficient b is determined from the correlation between the piezoelectric thickness and the displacement shown in FIG. C is a constant.

図7は、数1を用いて予測した変位量(理論値)と実績値との相関を示す説明図である。実験によれば、重相関係数Rは0.9以上であった。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the correlation between the displacement amount (theoretical value) predicted using Equation 1 and the actual value. According to experiments, the multiple correlation coefficient R was 0.9 or more.

ステップS8において、ステップS6で求めた圧電素子300の変位量の予測値をパラメータとして、圧電素子300の変位量と加工の補正値との相関関係を示す第2の変位特性情報に基づいて、加工の補正値を取得する。加工の補正値は、ステップS10にて変位量ばらつき補正のために流路形成基板210に施される加工の基準値との差分である。本例の液体吐出ヘッド160では、補正可能事項として、圧力室162の開口幅、耐湿保護膜200の開口部201の幅、耐湿保護膜200の厚み、圧力室162内の耐液保護膜216の厚みがある。図8(a)は圧力室162の開口幅の補正値と圧電素子300の変位量との相関関係データを示し、図8(b)は耐湿保護膜200の開口部201の幅の補正値と圧電素子300の変位量との相関関係データを示し、図8(c)は耐湿保護膜200の厚みの補正値と圧電素子300の変位量との相関関係データを示す。補正したい項目の相関関係データに基づいて、変位量の予測値(Y)に対応する補正値(Wa、Wb、Wc)を取得する。圧力室162の内壁面に形成する耐液保護膜216の厚みを補正値として取得してもよい。   In step S8, the predicted value of the displacement amount of the piezoelectric element 300 obtained in step S6 is used as a parameter, based on the second displacement characteristic information indicating the correlation between the displacement amount of the piezoelectric element 300 and the machining correction value. Get the correction value. The processing correction value is a difference from a processing reference value applied to the flow path forming substrate 210 in order to correct the displacement variation in step S10. In the liquid discharge head 160 of the present example, the correction width includes the opening width of the pressure chamber 162, the width of the opening 201 of the moisture-resistant protective film 200, the thickness of the moisture-resistant protective film 200, and the liquid-resistant protective film 216 in the pressure chamber 162. There is thickness. FIG. 8A shows correlation data between the correction value of the opening width of the pressure chamber 162 and the amount of displacement of the piezoelectric element 300, and FIG. 8B shows the correction value of the width of the opening 201 of the moisture-resistant protective film 200. FIG. 8C shows correlation data between the correction value of the thickness of the moisture-resistant protective film 200 and the displacement amount of the piezoelectric element 300. FIG. Based on the correlation data of the item to be corrected, correction values (Wa, Wb, Wc) corresponding to the predicted displacement amount (Y) are acquired. The thickness of the liquid-resistant protective film 216 formed on the inner wall surface of the pressure chamber 162 may be acquired as a correction value.

ステップS10において、ステップS8で求めた補正値となるように流路形成基板210の加工を行う。すなわち、基準値から補正値分だけ変更して加工を行う。本例では、圧力室162の開口幅、耐湿保護膜200の開口部201の開口幅、または、耐湿保護膜200の厚みを補正する。圧力室162の内壁面に形成する耐液保護膜216の厚みを補正してもよい。このような加工処理の具体例は後に説明する。   In step S10, the flow path forming substrate 210 is processed so as to have the correction value obtained in step S8. That is, processing is performed by changing the reference value by the correction value. In this example, the opening width of the pressure chamber 162, the opening width of the opening 201 of the moisture resistant protective film 200, or the thickness of the moisture resistant protective film 200 is corrected. The thickness of the liquid-resistant protective film 216 formed on the inner wall surface of the pressure chamber 162 may be corrected. A specific example of such processing will be described later.

以上、圧電素子300の静電容量および圧電体厚みを測定し、これらの測定値に基づいて変位量ばらつきを補正する場合を例に説明したが、本発明は、圧電素子300の静電容量および上電極280の面積を測定し、これらの測定値に基づいて変位量ばらつきを補正する場合にも本発明を適用できる。また、静電容量とともに、圧電体厚みおよび電極面積の両方を測定し、静電容量および圧電体厚みおよび電極面積の測定値に基づいて変位量ばらつきを補正する場合にも本発明を適用できる。図9は、電極面積と変位量との関係を示すグラフである。   As described above, the case where the capacitance of the piezoelectric element 300 and the thickness of the piezoelectric body are measured and the variation in the displacement amount is corrected based on these measured values has been described as an example. The present invention can also be applied to the case where the area of the upper electrode 280 is measured and the displacement variation is corrected based on these measured values. The present invention can also be applied to the case where both the piezoelectric body thickness and the electrode area are measured together with the electrostatic capacity, and the displacement variation is corrected based on the measured values of the electrostatic capacity, the piezoelectric body thickness, and the electrode area. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the electrode area and the amount of displacement.

なお、電極面積の測定方法としては、例えば、デジタルカメラで撮像を行って、画像処理により測定する方法が挙げられる。   In addition, as a measuring method of an electrode area, the method of imaging with a digital camera and measuring by image processing is mentioned, for example.

つまり、本発明は、静電容量だけでなく、圧電素子300の変位のばらつきの要因となる製造ばらつきを含んだ圧電素子300のサイズ(例えば、圧電体厚み、電極面積)にも基づいて、変位量ばらつきを補正する。   In other words, the present invention is based on not only the capacitance but also the size of the piezoelectric element 300 (for example, the thickness of the piezoelectric body and the electrode area) including the manufacturing variation that causes the variation in the displacement of the piezoelectric element 300. Correct the amount variation.

(第2実施形態)
図10は、第2実施形態における変位ばらつき補正手順の一例の流れを示すフローチャートである。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of an example of a displacement variation correction procedure in the second embodiment.

ステップS22は、第1実施形態でのステップS2と同様である。   Step S22 is the same as step S2 in the first embodiment.

ステップS24にて、圧電素子300の変位量または変位体積を測定する。本例では、変位量を予測するための圧電素子300の静電容量、圧電体270の厚み及び上電極280の面積についての測定は、行わない。   In step S24, the displacement amount or displacement volume of the piezoelectric element 300 is measured. In this example, the measurement of the capacitance of the piezoelectric element 300, the thickness of the piezoelectric body 270, and the area of the upper electrode 280 for predicting the displacement amount is not performed.

圧電素子300の変位量または変位体積の測定方法としては、レーザードップラー振動計を用いて測定を行う方法がある。なお、変位量よりも変位体積を測定することが好ましい。実際の吐出速度および吐出体積を決めるパラメータである。例えば、レーザードップラー計で、圧電素子300の面の数点にて変位を測定することで、簡易的に変位体積を算出できる。   As a method of measuring the displacement amount or displacement volume of the piezoelectric element 300, there is a method of measuring using a laser Doppler vibrometer. It is preferable to measure the displacement volume rather than the displacement amount. This parameter determines the actual discharge speed and discharge volume. For example, the displacement volume can be simply calculated by measuring the displacement at several points on the surface of the piezoelectric element 300 with a laser Doppler meter.

ステップS26およびS28は、第1実施形態でのステップS8およびS10とそれぞれ同様である。   Steps S26 and S28 are the same as steps S8 and S10 in the first embodiment, respectively.

[製造プロセス]
以下では、本発明の容易な理解のため、特許文献1(特開2008−114372号公報)に記載された製造方法(以下「従来例」という)に本発明を適用した場合について、説明する。なお、従来例と同じ点については、特許文献1に記載されているので簡単に説明し、従来例と異なる点については、詳細に説明する。
[Manufacturing process]
Below, for easy understanding of the present invention, a case where the present invention is applied to a manufacturing method (hereinafter referred to as “conventional example”) described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-114372) will be described. Note that the same points as in the conventional example are described in Patent Document 1 and will be described briefly, and points different from the conventional example will be described in detail.

図11〜図14は、圧力室162のサイズにより変位量ばらつきを補正する場合の液体吐出ヘッド160の製造処理の工程図である。   FIGS. 11 to 14 are process diagrams of the manufacturing process of the liquid ejection head 160 in the case where the displacement amount variation is corrected by the size of the pressure chamber 162.

図11(a)に示すように、流路形成基板210の表面に二酸化シリコン膜からなる振動板250を形成し、図11(b)に示すように、振動板250上に,酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜255を形成し、図11(c)に示すように、絶縁体膜255上に導電体からなる下電極260を形成する。次に、図11(d)に示すように、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる圧電体270(圧電体層)を形成し、図12(a)に示すように、導電体からなる上電極280を形成し、図12(b)に示すように、パターニングすることにより、圧電素子300を形成する。次に、図12(c)に示すように、流路形成基板210の全面にわたって保護膜200を形成した後、保護膜200を所定形状にパターニングすることで、開口部201等を形成し、図12(d)に示すように、流路形成基板210の全面にわたってリード電極290を形成する。   As shown in FIG. 11A, a diaphragm 250 made of a silicon dioxide film is formed on the surface of the flow path forming substrate 210. As shown in FIG. 11B, the diaphragm 250 is made of zirconium oxide. An insulator film 255 is formed, and a lower electrode 260 made of a conductor is formed on the insulator film 255 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 11D, a piezoelectric body 270 (piezoelectric layer) made of PZT (lead zirconate titanate) is formed, and as shown in FIG. The electrode 280 is formed and patterned to form the piezoelectric element 300 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 12C, after forming the protective film 200 over the entire surface of the flow path forming substrate 210, the protective film 200 is patterned into a predetermined shape to form the opening 201 and the like. As shown in FIG. 12D, the lead electrode 290 is formed over the entire surface of the flow path forming substrate 210.

次に、図13(a)に示すように、保護基板230を、流路形成基板210上に接着剤235を介して接着する。次に、図13(b)に示すように、流路形成基板210を、所定の厚みに薄くする。次に、図13(c)に示すように、流路形成基板210にマスク252を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図14(a)に示すように、流路形成基板210をマスク252を介して異方性エッチング(ウエットエッチング)することにより、圧電素子300に対応する圧力室162等を形成する。次に、図14(b)に示すように、耐液保護膜216を圧力室162の内壁面に形成する。   Next, as shown in FIG. 13A, the protective substrate 230 is bonded onto the flow path forming substrate 210 via an adhesive 235. Next, as shown in FIG. 13B, the flow path forming substrate 210 is thinned to a predetermined thickness. Next, as shown in FIG. 13C, a mask 252 is newly formed on the flow path forming substrate 210 and patterned into a predetermined shape. Then, as shown in FIG. 14A, the pressure chamber 162 corresponding to the piezoelectric element 300 and the like are formed by anisotropically etching (wet etching) the flow path forming substrate 210 through the mask 252. Next, as shown in FIG. 14B, a liquid-resistant protective film 216 is formed on the inner wall surface of the pressure chamber 162.

本例では、図11(d)に示したように流路形成基板210上に圧電体270を形成後、圧電体270の厚みを測定する。また、図12(b)に示したように流路形成基板210上に上電極280を形成後、上電極280の面積を測定する。また、圧力室162の形成(図14(a))よりも前に、圧電素子300の圧電体270の静電容量を測定する。   In this example, as shown in FIG. 11D, after forming the piezoelectric body 270 on the flow path forming substrate 210, the thickness of the piezoelectric body 270 is measured. Also, as shown in FIG. 12B, after the upper electrode 280 is formed on the flow path forming substrate 210, the area of the upper electrode 280 is measured. Further, before the formation of the pressure chamber 162 (FIG. 14A), the capacitance of the piezoelectric body 270 of the piezoelectric element 300 is measured.

本例では、測定した静電容量と、測定した圧電体270の厚み及び上電極280の面積のうち少なくともいずれか一方とに基づいて、圧電素子300の変位量を予測する。予測した変位量に基づいて、圧力室162の幅(図14(a)に示すW1、W2)を変更する。図13(c)に示すようにマスク252をパターニングする際、マスク252に設けられた開口の開口面積を変更することで、圧力室162の幅W1、W2を変更する。   In this example, the displacement amount of the piezoelectric element 300 is predicted based on the measured capacitance and at least one of the measured thickness of the piezoelectric body 270 and the area of the upper electrode 280. Based on the predicted amount of displacement, the width of the pressure chamber 162 (W1, W2 shown in FIG. 14A) is changed. When patterning the mask 252 as shown in FIG. 13C, the widths W1 and W2 of the pressure chamber 162 are changed by changing the opening area of the opening provided in the mask 252.

次に、図15に示すように、圧電素子300上の耐湿保護膜200の開口部201の幅d1、d2を変更する場合について説明する。   Next, a case where the widths d1 and d2 of the openings 201 of the moisture-resistant protective film 200 on the piezoelectric element 300 are changed as shown in FIG. 15 will be described.

本例では、測定した静電容量と、測定した圧電体270の厚み及び上電極280の面積のうち少なくともいずれか一方とに基づいて、圧電素子300の変位量を予測する。予測した変位量に基づいて、耐湿保護膜200の開口部201の幅d1、d2を変更する。   In this example, the displacement amount of the piezoelectric element 300 is predicted based on the measured capacitance and at least one of the measured thickness of the piezoelectric body 270 and the area of the upper electrode 280. Based on the predicted amount of displacement, the widths d1 and d2 of the opening 201 of the moisture-resistant protective film 200 are changed.

次に、図16に示すように、圧力室162内の耐液保護膜216の厚みt1、t2を変更する場合について説明する。   Next, as shown in FIG. 16, a case where the thicknesses t1 and t2 of the liquid-resistant protective film 216 in the pressure chamber 162 are changed will be described.

本例では、測定した静電容量と、測定した圧電体270の厚み及び上電極280の面積のうち少なくともいずれか一方とに基づいて、圧電素子300の変位量を予測する。予測した変位量に基づいて、圧力室162内の耐液保護膜216の厚みt1、t2を変更する。   In this example, the displacement amount of the piezoelectric element 300 is predicted based on the measured capacitance and at least one of the measured thickness of the piezoelectric body 270 and the area of the upper electrode 280. Based on the predicted displacement amount, the thicknesses t1 and t2 of the liquid-resistant protective film 216 in the pressure chamber 162 are changed.

なお、本発明にて、圧電素子300の変位量を補正する加工は、圧力室162の開口面積の変更、圧電素子300上の耐湿保護膜200の厚み又は開口部201の開口面積の変更、圧力室162内の耐液保護膜216の厚みの変更、のうちいずれかひとつのみの変更を行う場合には限定されない。実測した圧電素子300のサイズ(圧電体270の厚み、電極面積など)に基づいて、変更する補正対象(圧力室162の開口面積、耐湿保護膜200の厚み又は開口部201の開口面積、耐液保護膜216の厚み)を選択してもよく、全ての補正対象を変更してもよい。   In the present invention, the processing for correcting the displacement amount of the piezoelectric element 300 includes changing the opening area of the pressure chamber 162, changing the thickness of the moisture-resistant protective film 200 on the piezoelectric element 300 or changing the opening area of the opening 201, and pressure. The present invention is not limited to the case where only one of the changes in the thickness of the liquid-resistant protective film 216 in the chamber 162 is changed. Based on the actually measured size of the piezoelectric element 300 (the thickness of the piezoelectric body 270, the electrode area, etc.), the correction target to be changed (the opening area of the pressure chamber 162, the thickness of the moisture resistant protective film 200 or the opening area of the opening 201, and the liquid resistance) The thickness of the protective film 216) may be selected, or all correction targets may be changed.

また、測定は、流路形成基板210上の全ての圧電素子300について行う必要はない。複数の圧電素子の中から選定した1つ以上の圧電素子300について測定してもよい。また、複数の圧電素子300からなる圧電素子群毎の中から選定した1つ以上の圧電素子300毎に測定してもよい。   Further, the measurement need not be performed for all the piezoelectric elements 300 on the flow path forming substrate 210. One or more piezoelectric elements 300 selected from a plurality of piezoelectric elements may be measured. Alternatively, the measurement may be performed for each of one or more piezoelectric elements 300 selected from each piezoelectric element group including a plurality of piezoelectric elements 300.

また、圧電素子300毎に補正値を算出して、複数の圧力室162の開口面積、複数の圧電素子300上の耐湿保護膜200の厚みまたは開口幅、または、複数の圧力室162の耐液保護膜216の厚みを、圧電素子300毎に変更する場合に、本発明は限定されない。圧電素子群毎に補正値を算出して、複数の圧力室162の開口面積、複数の圧電素子300上の耐湿保護膜200の厚みまたは開口幅、または、複数の圧力室162の耐液保護膜216の厚みを、圧電素子群毎に変更してもよい。   Further, a correction value is calculated for each piezoelectric element 300, and the opening area of the plurality of pressure chambers 162, the thickness or opening width of the moisture-resistant protective film 200 on the plurality of piezoelectric elements 300, or the liquid resistance of the plurality of pressure chambers 162. When the thickness of the protective film 216 is changed for each piezoelectric element 300, the present invention is not limited. A correction value is calculated for each piezoelectric element group, and the opening area of the plurality of pressure chambers 162, the thickness or opening width of the moisture-resistant protective film 200 on the plurality of piezoelectric elements 300, or the liquid-resistant protective film of the plurality of pressure chambers 162 The thickness of 216 may be changed for each piezoelectric element group.

なお、本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよいのはもちろんである。   The present invention is not limited to the examples described in the present specification and the examples illustrated in the drawings, and various design changes and improvements may be made without departing from the scope of the present invention. is there.

本発明を適用した液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置の一例を示す全体構成図1 is an overall configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus including a liquid ejection head to which the present invention is applied. (a)液体吐出ヘッドの構造例を示す平面透視図、(b)は(a)の拡大図、(c)は他の構造例を示す平面透視図(A) Plane perspective view showing a structural example of the liquid ejection head, (b) is an enlarged view of (a), and (c) is a plan perspective view showing another structural example. 液体吐出ヘッドの一部の立体的構成を示す断面図Sectional view showing a three-dimensional configuration of a part of the liquid discharge head 第1実施形態における圧電素子の変位量ばらつき補正手順の一例の流れを示すフローチャートThe flowchart which shows the flow of an example of the displacement amount variation | variation correction procedure of the piezoelectric element in 1st Embodiment. 静電容量と変位量との関係を示すグラフGraph showing the relationship between capacitance and displacement 圧電体厚みと変位量との関係を示すグラフGraph showing the relationship between piezoelectric thickness and displacement 変位量の理論値と実績値との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the theoretical value and actual value of displacement (a)は圧力室開口幅と変位量との関係を示すグラフ、(b)は耐湿保護膜開口幅と変位量との関係を示すグラフ、(c)は耐湿保護膜厚みと変位量との関係を示すグラフ(A) is a graph showing the relationship between the pressure chamber opening width and the displacement amount, (b) is a graph showing the relationship between the moisture resistant protective film opening width and the displacement amount, and (c) is a relationship between the moisture resistant protective film thickness and the displacement amount. Graph showing relationship 電極面積と変位量との関係を示すグラフGraph showing the relationship between electrode area and displacement 第2実施形態における圧電素子の変位量ばらつき補正手順の一例の流れを示すフローチャートThe flowchart which shows the flow of an example of the displacement amount dispersion | variation correction procedure of the piezoelectric element in 2nd Embodiment. 液体吐出ヘッドの製造処理の第1の例の工程図その1Step 1 of the first example of the manufacturing process of the liquid discharge head 液体吐出ヘッドの製造処理の第1の例の工程図その2Step 2 of the first example of the manufacturing process of the liquid discharge head 液体吐出ヘッドの製造処理の第1の例の工程図その3Process diagram 3 of the first example of the manufacturing process of the liquid discharge head 3 液体吐出ヘッドの製造処理の第1の例の工程図その4Step 4 of the first example of the manufacturing process of the liquid discharge head 液体吐出ヘッドの製造処理の第2の例の説明に用いる工程図Process drawing used to explain the second example of the manufacturing process of the liquid discharge head 液体吐出ヘッドの製造処理の第3の例の説明に用いる工程図Process drawing used to explain the third example of the manufacturing process of the liquid discharge head

符号の説明Explanation of symbols

100…インクジェット記録装置、160…インク吐出ヘッド(液体吐出ヘッド)、161…ノズル、162…圧力室、163…液体吐出素子、200…耐湿保護膜、201…耐湿保護膜の開口部、210…流路形成基板、216…耐液保護膜、220…ノズル板、250…振動板、260…下電極(共通電極)、270…圧電体、280…上電極(個別電極)、300…圧電素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Inkjet recording apparatus, 160 ... Ink discharge head (liquid discharge head), 161 ... Nozzle, 162 ... Pressure chamber, 163 ... Liquid discharge element, 200 ... Moisture-resistant protective film, 201 ... Opening of moisture-resistant protective film, 210 ... Flow Path forming substrate, 216 ... Liquid-resistant protective film, 220 ... Nozzle plate, 250 ... Vibration plate, 260 ... Lower electrode (common electrode), 270 ... Piezoelectric body, 280 ... Upper electrode (individual electrode), 300 ... Piezoelectric element

Claims (8)

液体を吐出するノズルに連通する圧力室が形成される基板に、圧電体および電極を有する圧電素子を形成する圧電素子形成ステップと、
形成された前記圧電素子の静電容量と前記圧電素子のサイズとを実測する測定ステップと、
前記測定ステップの実測結果から前記圧電素子の変位量を予測する変位量予測ステップと、
予測された前記圧電素子の変位量に基づいて、前記圧電素子の変位量を変更する加工処理の補正値を決める補正値決定ステップと、
前記補正値を用いて前記加工処理を行うことで前記圧電素子間の変位量のばらつきを補正する加工ステップと、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
A piezoelectric element forming step of forming a piezoelectric element having a piezoelectric body and an electrode on a substrate on which a pressure chamber communicating with a nozzle for discharging liquid is formed;
A measurement step of actually measuring the capacitance of the formed piezoelectric element and the size of the piezoelectric element;
A displacement amount predicting step of predicting a displacement amount of the piezoelectric element from an actual measurement result of the measuring step;
A correction value determining step for determining a correction value of a machining process for changing the displacement amount of the piezoelectric element based on the predicted displacement amount of the piezoelectric element;
A processing step of correcting variation in displacement between the piezoelectric elements by performing the processing using the correction value;
A method for manufacturing a liquid discharge head, comprising:
前記補正値決定ステップにて、前記圧力室の開口面積の補正値を決定し、
前記加工ステップにて、前記補正値に基づいて、前記基板に前記圧力室を形成することを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
In the correction value determination step, a correction value of the opening area of the pressure chamber is determined,
The method of manufacturing a liquid ejection head according to claim 1, wherein the pressure chamber is formed in the substrate based on the correction value in the processing step.
前記補正値決定ステップにて、前記圧電素子上に形成する保護膜の厚み、および、前記保護膜に形成する開口部の開口面積のうち少なくとも一方を決定し、
前記加工ステップにて、前記補正値に基づいて、前記圧電素子上に前記保護膜を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
In the correction value determination step, at least one of a thickness of a protective film formed on the piezoelectric element and an opening area of an opening formed in the protective film is determined;
3. The method of manufacturing a liquid ejection head according to claim 1, wherein, in the processing step, the protective film is formed on the piezoelectric element based on the correction value.
前記補正値決定ステップにて、前記圧力室内に形成する耐液保護膜の厚みを決定し、
前記加工ステップにて、前記基板に前記圧力室を形成するとともに、前記補正値に基づいて、前記圧力室内に前記耐液保護膜を形成することを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
In the correction value determination step, determine the thickness of the liquid-resistant protective film formed in the pressure chamber,
4. The liquid processing apparatus according to claim 1, wherein, in the processing step, the pressure chamber is formed in the substrate, and the liquid-resistant protective film is formed in the pressure chamber based on the correction value. 5. 2. A method for manufacturing a liquid discharge head according to item 1.
前記測定ステップにて測定する前記圧電素子のサイズは、前記圧電体の厚み、および、前記電極の面積のうち、少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。   5. The size of the piezoelectric element measured in the measuring step is at least one of a thickness of the piezoelectric body and an area of the electrode. 6. A manufacturing method of a liquid discharge head given in 2. 前記圧電素子の静電容量およびサイズと前記圧電素子の変位量との関係を示す第1の変位特性情報、実測した前記圧電素子の静電容量、および、実測した前記圧電素子のサイズに基づいて、前記圧電素子の変位量を予測し、
前記圧電素子の変位量と前記補正値との関係を示す第2の変位特性情報、および、予測した前記圧電素子の変位量に基づいて、前記補正値を求めることを特徴とする請求項1ないし5のうちいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
Based on the first displacement characteristic information indicating the relationship between the capacitance and size of the piezoelectric element and the displacement amount of the piezoelectric element, the measured capacitance of the piezoelectric element, and the measured size of the piezoelectric element. Predicting the amount of displacement of the piezoelectric element,
The correction value is obtained based on second displacement characteristic information indicating a relationship between the displacement amount of the piezoelectric element and the correction value, and the predicted displacement amount of the piezoelectric element. 6. A method for manufacturing a liquid discharge head according to claim 1.
液体を吐出するノズルに連通する圧力室が形成される基板に、圧電体および電極を有する圧電素子を形成する圧電素子形成ステップと、
形成された前記圧電素子の変位量または変位体積を実測する測定ステップと、
前記測定ステップの実測結果に基づいて、前記圧電素子の変位量を変更する加工処理の補正値を決める補正値決定ステップと、
前記補正値を用いて前記加工処理を行うことで前記圧電素子間の変位量のばらつきを補正する加工ステップと、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
A piezoelectric element forming step of forming a piezoelectric element having a piezoelectric body and an electrode on a substrate on which a pressure chamber communicating with a nozzle for discharging liquid is formed;
A measurement step of actually measuring the displacement amount or displacement volume of the formed piezoelectric element;
A correction value determining step for determining a correction value for processing for changing the displacement amount of the piezoelectric element based on the actual measurement result of the measuring step;
A processing step of correcting variation in displacement between the piezoelectric elements by performing the processing using the correction value;
A method for manufacturing a liquid discharge head, comprising:
前記補正値決定ステップにて、前記圧電素子上に形成する保護膜の厚み、および、前記保護膜に形成する開口部の開口面積のうち少なくとも一方を決定し、
前記加工ステップにて、前記補正値に基づいて、前記圧電素子上に前記保護膜を形成することを特徴とする請求項7に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
In the correction value determination step, at least one of a thickness of a protective film formed on the piezoelectric element and an opening area of an opening formed in the protective film is determined;
8. The method of manufacturing a liquid discharge head according to claim 7, wherein the protective film is formed on the piezoelectric element based on the correction value in the processing step.
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