JP2013006404A - 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 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属からなりインクを吐出するノズルが設けられたノズル板6と、液体吐出エネルギー発生部を有する振動板3と、ノズル板6と振動板3の間に設けられる隔壁4と、により区画されて、それぞれが前記ノズルを有する複数の液室5が形成されるインクジェットヘッドにおいて、ノズル板6と隔壁4が、水酸基を分子鎖にもつエポキシ樹脂を含む第1の接着剤により接着され、振動板3と隔壁4が、前記第1の接着剤よりも低吸湿性の第2の接着剤により接着されており、ノズル板6と隔壁4との接着接合部分であって液室5内部に面する部分(硬化樹脂21)が、振動板3と隔壁4とを接着した前記第2の接着剤の余剰分(硬化樹脂23)により被覆されている。
【選択図】図3
Description
また本発明の画像形成装置によれば、本発明のインクジェットヘッドを備えているので、長期間に渡り安定したインク吐出による画像形成を行うことができる。
また本発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、所定の接着剤塗布工程、第1貼り合わせ工程、第2貼り合わせ工程、加熱硬化工程により、簡便な方法で、本発明のインクジェットヘッドを製造することが可能である。
図1は本発明に係るインクジェットヘッドの主要部分の斜視図、図2は図1のインクジェットヘッドの断面図である。なお、図2(a)は液室短辺長方向の断面図、図2(b)は液室長辺長方向の断面図である。
図に示すように、インクジェットヘッド1は、液体吐出エネルギー発生部である圧電体素子2を有する基板(振動板3)上に、液滴状のインクを吐出するノズル(ノズル孔6a)を有する複数の加圧液室(液室5)が配列されてなり、圧電体素子2及び振動板3からなる圧電型アクチュエータを用いてノズル板6に設けたノズル孔6aから液滴を吐出させるサイドシュータータイプのものである。詳しくは、インクジェットヘッド1は、共通電極10,圧電体12,個別電極11からなる圧電体素子2と、振動板3と、該振動板3上に設けられる液室5,液室5に液体のインクを供給する為の流体抵抗部7,共通液室8と、液室5ごとに設けられインクを吐出するノズル孔6aを有するノズル板6と、から構成されている。また、振動板3には、共通インク供給口9が開口されており、ここからインクを外部から共通液室8に供給できるようになっている。
以上の動作制御を繰り返すことにより、インクジェットヘッド1は液滴を連続的に吐出でき、インクジェットヘッド1に対向して配置された被記録媒体(用紙)に画像を形成することが可能となる。
本発明は、この課題を解決すべく発明者が鋭意検討を行い、完成させたものである。以下、本発明の根幹部分について説明する。
以上のように、本発明者は、本発明における好ましい理由を推察している。ただし、本発明は上記推察に寄らない。
第1の接着剤と第2の接着剤が、乾燥速度の違いではっきりとした界面を形成したり、相溶性が悪く、液相分離の作用で明確な界面を形成したりすると、そのままではインクの水分が界面に沿って浸入しやすく、耐インク性が劣化する可能性があるためである。それぞれの接着剤に含まれる溶媒を同一のものにすることにより、第1の接着剤と第2の接着剤の界面を曖昧な状態にして硬化することが可能である。
・シランカップリング剤
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-グリシド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、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、
N-2(-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2(-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N-2(-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2(-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、(1,3-ジメチル-ブチリデン)─プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N-ビス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)エチレンジアミン、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、3-‐フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、
アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、N-(2-(ビニルベンジンアミノ)エチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、1,2-エタンジアミン,N-{3-(トリメトキシシリル)プロピル}-,N-{(エテニルフェニル)メチル}誘導体・塩酸塩
3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、
3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、
ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン
シランカップリング剤の有機性基に関してはエポキシ樹脂と反応する官能基を有するものが好ましく、上記のカップリング剤はその一例である。これらは信越化学、東レダウコーニング、チッソなどから購入可能である。
テトラ-i-プロポキシチタン、テトラ-n-ブトキシチタン、テトラキス(2-エチルヘキシルオキシ)チタン、チタニウム-i-プロポキシオクチレングリコレート、ジ-i-プロポキシ・ビス(アセチルアセトナト)チタン、ポリ(ジ-i-プロポキシ・オキシチタン)、ポリ(ジ-n-ブトキシ・オキシチタン)、ジ-n-ブトキシ・ビス(トリエタノールアミナト)チタン、ジイソプロポキシ・ビス(トリエタノ-ルアミネ-ト)チタン、イソプロピルトリ(N-アミドエチル・アミノエチル)チタネート、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート
チタネート系、アルミネート系カップリング剤は無機表面に高分子有機被膜を形成することで接着剤の濡れ性を向上させて接着強度を向上させる。上記はチタネート系カップリング剤の一例であり限定されるものではない。これらは三菱ガス化学、日本曹達、味の素ファインテクノより購入可能である。
図4は、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法に関する第1の実施形態を示す工程図である。ここでは、液室ユニットの液室短辺長方向の断面図を示している。
以下、図4に従い、本発明のインクジェットヘッド1の製造工程を説明する。
(S12) 隔壁4の一方の面(図中上側の面)に第1の接着剤21aを塗布した後、第1の接着剤21aに含まれる溶媒を蒸発させる(図4(b))。このとき、隔壁4においてノズル板6との接合面だけに第1の接着剤21aを塗布するのではなく、液室5を構成する壁面となる面にも少し被るように塗布するとよい。
(S13) ついで、隔壁4の第1の接着剤21aが塗布された面とは反対側の面(図4では、第1の接着剤21a塗布後に隔壁4を反転させているため上側の面)に第2の接着剤22aを塗布した後、第2の接着剤22aに含まれる溶媒を蒸発させる(図4(c))。このとき、隔壁4において振動板3との接合面だけに第2の接着剤22aを塗布するのではなく、液室5を構成する壁面となる面において、第2の接着剤22aと第1の接着剤21aの境界部分では、第2の接着剤22aが第1の接着剤21aの上に少し被っている状態となるように塗布するとよい。また、第2の接着剤22aの塗布量は、振動板3と隔壁4の接着接合の際に余剰分が生じるように第1の接着剤21aよりも多めとするよい。
以上、ステップS12,13が接着剤塗布工程である。
(S15) ついで、隔壁4の第2の接着剤22aが塗布された面と接合面に樹脂コーティングが施された振動板3とを貼り合わせる(図4(e)、第2貼り合わせ工程)。これにより、第2の接着剤22aは振動板3と隔壁4の間で押しつぶされ、液室5側に若干はみ出すようになる。
本実施形態では、第1の実施形態と比較して、第1貼り合わせ工程と第2貼り合わせ工程を同時に行う点で異なり、前半の工程(図5(a)〜(c))はステップS11〜S13(図4(a)〜(c))と同じである。したがって、ここでは図5(d),(e)に示す工程について説明する。
(加熱硬化過程)さらに昇温して、前述のように第1の接着剤21aを第2の接着剤22aの余剰分が被覆した状態(図5(e)の状態)で第1の接着剤21a及び第2の接着剤22aを硬化させる。
(徐冷過程)第1の接着剤21aが硬化したもの(硬化樹脂21)と第2の接着剤22aが硬化したもの(硬化樹脂23)の間での界面剥離を防止するために徐冷する。
発明者は、隔壁4の接合面に工夫を施すことにより、この問題の解決を図った。以下、その実施形態について説明する。
また、逃げ溝4aの幅や深さは塗布される第1の接着剤21aの濃度や濡れ性、溶融粘度に合わせて適宜調整するとよい。
なお、第1の接着剤21aとして、常温で固体のエポキシ樹脂を用いた場合、溶媒を飛ばすことでタック性を有するようにすることができることから接着接合時の部材の取り扱いが容易となる。また、エポキシ樹脂の弾性率が高いため接着力が高くなる。しかし、溶融粘度は低い傾向が有ることから逃げ溝4aに対応するために、塗布の段階では溶剤などに溶かして流動性を持たせた状態とすることが好ましい。また、ゲル状の第1の接着剤21aでは、加圧等で該接着剤を強制的に逃げ溝4aに行き渡らせる必要性が有る。
図7は、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法に関する第3の実施形態を示す工程図である。ここでは、液室ユニットの液室短辺長方向の断面図を示している。
本実施形態では、第1の実施形態と比較して、隔壁4に代えて逃げ溝4a,4bを有する隔壁4’を用いている点で異なり、それ以外の条件は同じである。したがって、ここでは第1の実施形態と相違する点を中心に説明する。
(S32) 隔壁4’の一方の面(図中上側の面)に第1の接着剤21aを塗布した後、第1の接着剤21aに含まれる溶媒を蒸発させる(図7(b))。
(S33) ついで、隔壁4’の第1の接着剤21aが塗布された面とは反対側の面(図7では、第1の接着剤21a塗布後に隔壁4’を反転させているため上側の面)に第2の接着剤22aを塗布した後、第2の接着剤22aに含まれる溶媒を蒸発させる(図7(c))。
以上、ステップS32,33が接着剤塗布工程である。
(S35) ついで、隔壁4’の第2の接着剤22aが塗布された面と振動板3とを貼り合わせる(図7(e)、第2貼り合わせ工程)。これにより、第2の接着剤22aは振動板3と隔壁4’の間で押しつぶされ、液室5側に若干はみ出すようになる。
本工程における加熱パターン、すなわち昇温過程、加熱硬化過程、徐冷過程の条件は、第1の実施形態(図4)と同じであり、それぞれの過程で起こる現象も第1の実施形態の場合と同じである。なお、隔壁4’のノズル板6との接合面側に逃げ溝4aを形成していることで、第1の接着剤21aは逃げ溝が無い場合(図4)と比べてはみ出し量が抑制されているため、ノズル板6と隔壁4’との貼り合わせ部分の第1の接着剤21aであって液室5内部に面する部分は図4の場合よりも小さくなっており、昇温過程において移動してくる第2の接着剤22aの余剰分により相対的により厚く覆うことができる。
本実施形態では、第2の実施形態と比較して、隔壁4に代えて逃げ溝4a,4bを有する隔壁4’を用いている点で異なり、それ以外の条件は同じである。したがって、ここでは第2の実施形態と相違する点として、図8(d),(e)に示す工程について説明する。
図9に、その液体カートリッジであるインクカートリッジの外観図を示す。このインクカートリッジ80は、ノズル孔6a等を有する前述した本発明に係るインクジェットヘッド1と、このインクジェットヘッド1に対してインクを供給する液体タンクであるインクタンク82とを一体化したものである。このようにインクタンク82が一体型のインクジェットヘッド1の場合、アクチュエータ部を高精度化、高密度化、および高信頼化することで、インクカートリッジ80の歩留まりや信頼性を向上することができ、インクカートリッジ80の低コスト化を図ることができる。
本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出させて画像を形成する画像形成装置であって、前述した本発明のインクジェットヘッド又は本発明の一体型インクジェットヘッドユニットである液体カートリッジを備えていることを特徴とする。
ここでは、図10及び図11を用いて、本発明のインクジェットヘッド1を搭載した画像形成装置であるインクジェット記録装置を実施例として説明する。なお、図10は同記録装置の斜視説明図、図11は同記録装置の機構部の側面説明図である。
〔実施例A〕
(実施例A1)
つぎの条件で、インクジェットヘッド1の液室ユニット(接合サンプルA)を作製した。
(1)部材
・振動板3 ;Ni箔(厚さ27μm、表面をポリイミド樹脂でコーティング)
・隔壁4 ;ステンレス薄板(厚さ40μm)
・ノズル板6;ステンレス薄板(厚さ50μm、表面にSiO2がスパッタリングにより被覆されているもの、接着接合表面をプラズマ処理してから使用した)
(a)第1の接着剤21a;以下の薬剤をブレンドして得た。
・主剤樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂 100重量部
(商品名jER1010(エポキシ当量3000〜5000)、三菱化学社製)
・硬化剤 ;アミン系硬化剤 0.14重量部
(商品名DICY7(ジシアンジアミンを主とする、三菱化学社製)
・溶媒 ;メチルエチルケトン(MEK) 482.1重量部
(関東化学社製)
(b)第2の接着剤22a;以下の薬剤をブレンドして得た。
・主剤樹脂;DCPD型エポキシ樹脂 100重量部
(商品名EPICLON HP-7200HH、DIC社製)
・硬化剤 ;アミン系硬化剤 3.39重量部
(商品名DICY7(ジシアンジアミンを主とする、三菱化学社製)
・溶媒 ;メチルエチルケトン(MEK) 497.7重量部
(関東化学社製)
図5に示す作製手順(本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の第2の実施形態)に従い、液室ユニットの接合サンプルAを作製した。
なお、ステップS25(加熱硬化工程)における加熱パターンは、まず常温から徐々に昇温して175℃とした後、その温度で7時間加熱を保持し、ついで8時間かけて常温まで冷却するものとした。
ここで、第1の接着剤21aの主剤樹脂(jER1010)のガラス転移点は140℃前後であり、第2の接着剤22aの主剤樹脂(EPICLON HP-7200HH)の軟化点は15℃であることから、昇温過程において、第1の接着剤21a、第2の接着剤22a共に流動性を示した。このとき、第2の接着剤22aは、第1の接着剤21aに比べて塗布量が多く、かつ第1の接着剤21aよりも後で塗布されているので、その表面張力により滑らかにノズル板6と隔壁4との貼り合わせ部分の第1の接着剤21aであって液室5内部に面する部分を被覆した。同時に、加熱により第1の接着剤21a、第2の接着剤22aそれぞれの溶媒が揮発するが、両者は同一の溶媒(MEK)であるため、はっきりとした層分離をしにくくなり、両者の界面は曖昧な状態となった。
また、加熱硬化過程において、第1の接着剤21aと第2の接着剤22aでは同一の硬化剤(DICY7)としているため、第1の接着剤21aと第2の接着剤22aはほぼ同時に硬化反応が始まり、それぞれの主剤樹脂(エポキシ樹脂)が一つの硬化樹脂として硬化した。その結果、硬化樹脂21と硬化樹脂23の間で界面剥離が生じにくい状態となった。
つぎの条件で、インクジェットヘッド1の液室ユニット(接合サンプルB)を作製した。
(1)部材
・振動板3 ;Ni箔(厚さ27μm、表面をポリイミド樹脂でコーティング)
・隔壁4 ;ステンレス薄板(厚さ40μm)
・ノズル板6;ステンレス薄板(厚さ50μm、表面にSiO2がスパッタリングにより被覆されているもの、接着接合表面をプラズマ処理してから使用した)
(a)第1の接着剤21a;以下の薬剤をブレンドして得た。
・主剤樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂 100重量部
(商品名jER827(エポキシ当量180〜190)、三菱化学社製)
・硬化剤 ;アミン系硬化剤 4重量部
(商品名DICY7(ジシアンジアミンを主とする、三菱化学社製)
・溶媒 ;メチルエチルケトン(MEK) 500.65重量部
(関東化学社製)
(b)第2の接着剤22a;以下の薬剤をブレンドして得た。
・主剤樹脂;DCPD型エポキシ樹脂 100重量部
(商品名EPICLON HP-7200HH、DIC社製)
・硬化剤 ;アミン系硬化剤 3.39重量部
(商品名DICY7(ジシアンジアミンを主とする、三菱化学社製)
・溶媒 ;メチルエチルケトン(MEK) 497.7重量部
(関東化学社製)
図4に示す作製手順(本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の第1の実施形態)に従い、液室ユニットの接合サンプルBを作製した。
なお、ステップS16(加熱硬化工程)における加熱パターンは、まず常温から徐々に昇温して175℃とした後、その温度で7時間加熱を保持し、ついで8時間かけて常温まで冷却するものとした。ここで、第1の接着剤21aの主剤樹脂(jER827)は常温液体であり、第2の接着剤22aの主剤樹脂(EPICLON HP-7200HH)の軟化点は15℃であることから、昇温過程において、第1の接着剤21a、第2の接着剤22a共に流動性を示した。このとき、第2の接着剤22aは、第1の接着剤21aに比べて塗布量が多く、かつ第1の接着剤21aよりも後で塗布されているので、その表面張力により滑らかにノズル板6と隔壁4との貼り合わせ部分の第1の接着剤21aであって液室5内部に面する部分を被覆した。同時に、加熱により第1の接着剤21a、第2の接着剤22aそれぞれの溶媒が揮発するが、両者は同一の溶媒(MEK)であるため、はっきりとした層分離をしにくくなり、両者の界面は曖昧な状態となった。
また、加熱硬化過程において、第1の接着剤21aと第2の接着剤22aでは同一の硬化剤(DICY7)としているため、第1の接着剤21aと第2の接着剤22aはほぼ同時に硬化反応が始まり、それぞれの主剤樹脂(エポキシ樹脂)が一つの硬化樹脂として硬化した。その結果、硬化樹脂21と硬化樹脂23の間で界面剥離が生じにくい状態となった。
実施例A1において、第2の接着剤22aを第1の接着剤21aに置き換えて、隔壁4の両面に第1の接着剤21aを塗布し、それ以外は実施例A1と同じ条件で液室ユニットの接合サンプルCを作製した。
実施例A1において、第1の接着剤21aを第2の接着剤22aに置き換えて、隔壁4の両面に第2の接着剤22aを塗布し、それ以外は実施例A1と同じ条件で液室ユニットの接合サンプルDを作製した。
以上のようにして得られた接合サンプルA〜Dについて、以下の評価を行った。
(1)インク接液後の剥離強度測定
接合サンプルA,B,C,Dを下記に示すインクXに60℃に加熱しながら180日間浸漬し、その接合サンプルを期間中所定の日数ごとに取り出して、接合サンプルにおけるノズル板6と隔壁4との剥離強度を測定した。
なお、剥離強度は、引張試験機と専用の治具を用いて、次の手順で90°剥離試験を行い測定した。
(手順1)接合サンプルの一端におけるノズル板6と隔壁4の間の接着部分を少し剥がす。
(手順2)ノズル板6を台座に固定し、ノズル板6から剥した振動板3及び隔壁4をその板面がノズル板6の板面に対して90°となるように撓ませる。
(手順3)引張試験機により振動板3及び隔壁4をその引張方向がノズル板6の板面に対して常に90°方向となるように1mm/minの速度で引張り、その抵抗力を剥離強度として測定する。
まず、下記成分のうち、各湿潤剤、浸透剤、界面活性剤、水を混合して一時間攪拌を行い均一な混合液とする。つぎに、この混合液に対して色材、消泡剤を添加して一時間攪拌し、ついでこの分散液を0.8μmセルロースアセテートメンブランフィルターにて加圧濾過し、粗大粒子やごみを除去し、評価に用いるインクXとした。
・色材;顔料樹脂分散液(REGAL660R分散液(Cabot社製))
25.8mass%
・溶剤;
・・アミド系湿潤剤;N−メチル−2−ピロリドン 25.0mass%
・・アルコール系湿潤剤;グリセリン 10.0mass%
1,3−ブタンジオール 5.0mass%
・浸透剤;1,2−ヘキサンジオール 2.0mass%
・界面活性剤;BYK−348(ビックケミー社製) 1.0mass%
・水 31.2mass%
(合計100mass%)
図12に示すように、実施例A1の接合サンプルA(図中、●プロット)は、インクXに浸漬する前で高い剥離強度を示し(初期剥離強度)、試験期間中剥離強度が低下することはなかった。また、実施例A2の接合サンプルB(図中、■プロット)は、接合サンプルAよりも低い値であるが、ある程度の初期剥離強度を示し、試験期間中その値が低下することはなかった。
一方、比較例A1の接合サンプルC(図中、▲プロット)は、高い初期剥離強度を示したが、その後3週間で急激に剥離強度が低下し、それ以降も徐々に剥離強度の低下が見られた。また、比較例A2の接合サンプルD(図中、×プロット)は、初期から極めて低い剥離強度を示し、試験期間中その値が変化することはなかった。
接合サンプルA,B,C,Dを用いて図1,図2に示す構成のインクジェットヘッドを作製し、それぞれをヘッドサンプルA,B,C,Dとした。ついで、ヘッドサンプルA,B,C,Dに前記インクXを充填した状態で60℃に加熱して180日間保管し、そのヘッドサンプルA,B,C,Dを期間中所定の日数ごとに取り出して、インク吐出を行い、インク滴の吐出速度Vjを測定した。なお、インク滴の吐出速度の測定は、常温下でインクジェットヘッドの圧電体素子2の電極(共通電極10,個別電極11)に、電圧7.6V、周波数30Hz、波形PULLのパルス電圧を印加してインクXの吐出を行い、その吐出の様子を高速度カメラで撮影した動画をコマ送りして吐出速度を求めた。
実施例A1,A2の接合サンプルを適用したヘッドサンプルA,B(図中、●,■プロット)は、試験期間中安定した高い吐出速度を示した。
一方、接合サンプルCを適用したヘッドサンプルC(図中、▲プロット)は、初期には高い吐出速度を示したが、122日目の測定でヘッドへのインク充填中にヘッドサンプルCが壊れてしまった。また、接合サンプルDを適用したヘッドサンプルD(図中、×プロット)は、初期の段階でインク充填の圧力に耐えられずに壊れてしまった。
(実施例B1)
実施例A1において、隔壁4を以下に示す隔壁4’に代え、それ以外は実施例A1と同じ条件で液室ユニットの接合サンプルEを作製した。
・隔壁4’ ;ステンレス薄板(厚さ40μm)。なお、それぞれの主面について一方向に研磨する研磨処理を行い、逃げ溝4a,4bを形成した。逃げ溝4a,4bの溝の幅は7〜10μm、溝の深さは2〜5μmであった。
実施例A2において、隔壁4を下記の隔壁4’に代え、それ以外は実施例A2と同じ条件で液室ユニットの接合サンプルFを作製した。
・隔壁4’ ;ステンレス薄板(厚さ40μm)。なお、それぞれの主面について一方向に研磨する研磨処理を行い、逃げ溝4a,4bを形成した。逃げ溝4a,4bの溝の幅は7〜10μm、溝の深さは2〜5μmであった。
以上のようにして得られた接合サンプルE,F及び実施例Aで作製した接合サンプルA,Bについて、以下の評価を行った。
(1)インク接液後の剥離強度測定
接合サンプルA,B,E,Fを前述したインクXに70℃に加熱しながら510日間浸漬し、その接合サンプルを期間中所定の日数ごとに取り出して、接合サンプルにおけるノズル板6と隔壁4との剥離強度を測定した。
なお、剥離強度は、引張試験機と専用の治具を用いて、次の手順で90°剥離試験を行い測定した。
(手順1)接合サンプルの一端におけるノズル板6と隔壁4の間の接着部分を少し剥がす。
(手順2)ノズル板6を台座に固定し、ノズル板6から剥した振動板3及び隔壁4をその板面がノズル板6の板面に対して90°となるように撓ませる。
(手順3)引張試験機により振動板3及び隔壁4をその引張方向がノズル板6の板面に対して常に90°方向となるように1mm/minの速度で引張り、その抵抗力を剥離強度として測定する。
図14に示すように、実施例B1の接合サンプルE(図中、◆プロット)は、インクXに浸漬する前で高い剥離強度を示し(初期剥離強度)、試験期間中剥離強度が低下することはなかった。また、実施例B2の接合サンプルF(図中、*プロット)は、接合サンプルEよりも低い値であるが、ある程度の初期剥離強度を示し、試験期間中その値が低下することはなかった。
一方、実施例A1の接合サンプルA(図中、●プロット)は、実施例B1の接合サンプルEよりもやや低い初期剥離強度を示し、それ以降ゆっくりとではあるが徐々に剥離強度の低下が見られた。また、実施例A2の接合サンプルB(図中、■プロット)は、実施例B2の接合サンプルFよりもやや低い初期剥離強度を示し、実施例A1と同じく、徐々に剥離強度の低下が見られた。
接合サンプルA,B,E,Fを用いて図1,図2に示す構成のインクジェットヘッドを作製し、それぞれをヘッドサンプルA,B,E,Fとした。ついで、ヘッドサンプルA,B,E,Fに前記インクXを充填した状態で70℃に加熱して510日間保管し、そのヘッドサンプルA,B,E,Fを期間中所定の日数ごとに取り出して、インク吐出を行い、インク滴の吐出速度Vjを測定した。なお、インク滴の吐出速度の測定は、常温下でインクジェットヘッドの圧電体素子2の電極(共通電極10,個別電極11)に、電圧7.6V、周波数30Hz、波形PULLのパルス電圧を印加してインクXの吐出を行い、その吐出の様子を高速度カメラで撮影した動画をコマ送りして吐出速度を求めた。
実施例B1,B2の接合サンプルを適用したヘッドサンプルE,F(図中、◆,*プロット)は、試験期間中安定した高い吐出速度を示した。
一方、接合サンプルAを適用したヘッドサンプルA(図中、●プロット)は、初期には高い吐出速度を示したが、320日目の測定でヘッドへのインク充填中にヘッドサンプルAが壊れてしまった。また、接合サンプルBを適用したヘッドサンプルB(図中、■プロット)は、192日目の測定でヘッドへのインク充填中にヘッドサンプルBが壊れてしまった。
2 圧電体素子
3 振動板
4,4’ 隔壁
4a,4b 逃げ溝
5 液室
6 ノズル板
6a ノズル孔
7 流体抵抗部
8 共通液室
9 共通インク供給口
10 共通電極
11 個別電極
12 圧電体
21,22,23 硬化樹脂
21a 第1の接着剤
22a 第2の接着剤
80,99 インクカートリッジ
81 インクタンク
90 インクジェット記録装置
91 印字機構部
92 用紙
93 給紙カセット
94 手差しトレイ
95 排紙トレイ
96 主ガイドロッド
97 従ガイドロッド
98 キャリッジ
101 主走査モーター
102 駆動プーリ
103 従動プーリ
104 タイミングベルト
105 給紙ローラー
106 フリクションパッド
107,116,117 ガイド部材
108 搬送ローラー
109,112 搬送コロ
110 先端コロ
111 印写受け部材
113,115 拍車
114 排紙ローラー
118 回復装置
Claims (13)
- インクを吐出するノズルが設けられたノズル板と、液体吐出エネルギー発生部を有する基板と、前記ノズル板と基板の間に設けられる隔壁と、により区画されて、それぞれが前記ノズルを有する複数の液室が形成されるインクジェットヘッドにおいて、
前記隔壁と接合される前記ノズル板の接合面及び前記基板の接合面の何れか一方が金属材料、他方が樹脂材料で形成され、
前記金属材料の接合面と前記隔壁が、水酸基を分子鎖にもつエポキシ樹脂を含む第1の接着剤により接着され、
前記樹脂材料の接合面と前記隔壁が、前記第1の接着剤よりも低吸湿性の第2の接着剤により接着されており、
前記金属材料の接合面と前記隔壁との接着接合部分であって前記液室内部に面する部分が、前記樹脂材料の接合面と前記隔壁とを接着した前記第2の接着剤の余剰分により被覆されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 金属材料からなりインクを吐出するノズルが設けられたノズル板と、液体吐出エネルギー発生部を有する基板と、前記ノズル板と基板の間に設けられる隔壁と、により区画されて、それぞれが前記ノズルを有する複数の液室が形成されるインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズル板と前記隔壁とが、水酸基を分子鎖にもつエポキシ樹脂を含む第1の接着剤により接着され、接合面が樹脂材料からなる前記基板と前記隔壁とが、前記第1の接着剤よりも低吸湿性の第2の接着剤により接着されており、
前記ノズル板と前記隔壁との接着接合部分であって前記液室内部に面する部分が、前記基板と前記隔壁とを接着した前記第2の接着剤の余剰分により被覆されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記ノズル板は、ステンレス鋼、あるいはNiまたはSiを主成分とする金属材料からなることを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘッド。
- 前記隔壁における前記ノズル板と接着する面は、前記第1の接着剤がその面内で流動可能な逃げ溝を有することを特徴とする請求項2または3に記載のインクジェットヘッド。
- 前記第1の接着剤は、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂のいずれかを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記第2の接着剤は、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂のいずれかを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記第1の接着剤及び第2の接着剤は、アミン系硬化剤を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記第1の接着剤及び第2の接着剤は、同一の硬化剤を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記第1の接着剤と前記第2の接着剤は同一の主溶媒を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とする画像形成装置。
- インクを吐出するノズルが設けられたノズル板と、液体吐出エネルギー発生部を有する基板と、前記ノズル板と基板の間に設けられる隔壁と、により区画されて、それぞれが前記ノズルを有する複数の液室が形成されるインクジェットヘッドの製造方法において、
前記隔壁と接合される前記ノズル板の接合面及び前記基板の接合面の何れか一方を金属材料、他方を樹脂材料として形成する工程と、
前記隔壁の一方の面に水酸基を分子鎖にもつエポキシ樹脂を含む第1の接着剤を塗布し、ついで該隔壁の前記一方の面とは反対面に前記第1の接着剤よりも低吸湿性の第2の接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記隔壁の前記第1の接着剤が塗布された面と前記金属材料で形成された接合面とを貼り合わせる第1貼り合わせ工程と、
前記隔壁の前記第2の接着剤が塗布された面と前記樹脂材料で形成された接合面とを貼り合わせる第2貼り合わせ工程と、
加熱により、前記金属材料で形成された接合面と隔壁との貼り合わせ部分における第1の接着剤と、前記樹脂材料で形成された接合面と隔壁との貼り合わせ部分における第2の接着剤を硬化させる加熱硬化工程と、
を有し、
前記加熱硬化工程では、前記加熱の昇温過程において少なくとも前記第2の接着剤に流動性を付与して、前記樹脂材料で形成された接合面と前記隔壁との貼り合わせ部分における前記第2の接着剤の余剰分が、前記金属材料で形成された接合面と前記隔壁との貼り合わせ部分の第1の接着剤であって前記液室内部に面する部分を被覆するようにし、ついで加熱硬化過程において前記第1の接着剤及び第2の接着剤を硬化させることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 金属材料からなりインクを吐出するノズルが設けられたノズル板と、液体吐出エネルギー発生部を有する基板と、前記ノズル板と基板の間に設けられる隔壁と、により区画されて、それぞれが前記ノズルを有する複数の液室が形成されるインクジェットヘッドの製造方法において、
前記隔壁の一方の面に水酸基を分子鎖にもつエポキシ樹脂を含む第1の接着剤を塗布し、ついで該隔壁の前記一方の面とは反対面に前記第1の接着剤よりも低吸湿性の第2の接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記隔壁の前記第1の接着剤が塗布された面と前記ノズル板とを貼り合わせる第1貼り合わせ工程と、
前記隔壁の前記第2の接着剤が塗布された面と接合面が樹脂材料からなる前記基板とを貼り合わせる第2貼り合わせ工程と、
加熱により、前記ノズル板と隔壁との貼り合わせ部分における第1の接着剤と、前記基板と隔壁との貼り合わせ部分における第2の接着剤を硬化させる加熱硬化工程と、
を有し、
前記加熱硬化工程では、前記加熱の昇温過程において少なくとも前記第2の接着剤に流動性を付与して、前記基板と前記隔壁との貼り合わせ部分における前記第2の接着剤の余剰分が、前記ノズル板と前記隔壁との貼り合わせ部分の第1の接着剤であって前記液室内部に面する部分を被覆するようにし、ついで加熱硬化過程において前記第1の接着剤及び第2の接着剤を硬化させることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記第1貼り合わせ工程と前記第2貼り合わせ工程を同時に行うことを特徴とする請求項11または12に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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