JPH06305141A - Ink jet head and production thereof - Google Patents
Ink jet head and production thereofInfo
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- JPH06305141A JPH06305141A JP9807493A JP9807493A JPH06305141A JP H06305141 A JPH06305141 A JP H06305141A JP 9807493 A JP9807493 A JP 9807493A JP 9807493 A JP9807493 A JP 9807493A JP H06305141 A JPH06305141 A JP H06305141A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に用いるインクジェットヘッドに関わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head used in an ink jet recording apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】インクジェットヘッドを構成する部材が
ノズル板、振動板、圧力室形成部材、流路板の多層板か
ら成り、多層板の各々を接合してインクジェットヘッド
を製造する方法が、特開平1−105751号公報、特
開平2−80252号公報に示されている。従来のイン
クジェットヘッドの断面図である図3に示すように、多
層板の一つである流路板15と振動板14とは嫌気性接
着剤17で接合される(特開平1−105751号公
報)か、同じくインクジェットヘッドの断面図である図
4に示すように、耐触皮膜20として、多結晶シリコ
ン、またはアモルファスシリコンを用いて、基板21と
振動板19とを陽極接合する(特平2−80252号公
報)手段が採用されている。何れの場合も、流路板と振
動板とを接合する接合部材、及びインクジェットヘッド
の構成部材は、インク流路内で流路内を満たすインクに
接触している。2. Description of the Related Art A method for manufacturing an ink jet head is described in which a member constituting an ink jet head is composed of a nozzle plate, a vibrating plate, a pressure chamber forming member, and a multi-layer plate of a flow path plate, and each of the multi-layer plates is joined. Nos. 1-105751 and 2-80252. As shown in FIG. 3 which is a cross-sectional view of a conventional inkjet head, a flow path plate 15 which is one of multi-layer plates and a vibration plate 14 are joined by an anaerobic adhesive 17 (Japanese Patent Laid-Open No. 1-105751). Alternatively, as shown in FIG. 4 which is a sectional view of the inkjet head, the substrate 21 and the diaphragm 19 are anodically bonded by using polycrystalline silicon or amorphous silicon as the anticorrosion film 20 (Patent Document 2). No. -80252) is adopted. In any case, the joining member that joins the flow path plate and the vibration plate and the constituent member of the inkjet head are in contact with the ink that fills the flow path in the ink flow path.
【0003】一方、インク流路内でインクジェットヘッ
ドの構成部材が、インクに接しないよう発明された例と
して、図5に示す、特開昭55−71572号公報があ
る。図5は、従来のインクジェットヘッドの断面図であ
り、ヘッド構成部材のインクによる劣下を防止する為
に、ヘッド構成部材である電歪振動子26のインクに接
する面に、テフロン被覆28を保護膜として形成してい
る。On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 55-71572, shown in FIG. 5, shows an example in which the constituent members of the ink jet head are not in contact with the ink in the ink flow path. FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional inkjet head. In order to prevent deterioration of a head constituent member due to ink, a Teflon coating 28 is protected on a surface of the electrostrictive vibrator 26, which is a head constituent member, in contact with ink. It is formed as a film.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前述した如く、多層板
構造からなり、構成部材の各々を接合してインクジェッ
トヘッドを構成し、ヘッド構成部材を接合する接着剤
が、或いはシリコン等の接合部材が、インク流路内でイ
ンクに接する、図3と図4に示す従来の技術には、イン
クの作用により接合部材の吸水、或は組成変化が生じ、
接合強度の劣化が発生するという課題があった。更に
は、接合部材の劣化の為に誘発されるインク流路外への
インクの流出、或は接合部材の剥がれによるインクジェ
ットヘッドの故障を生じせしめる課題を有した。また、
インクジェットヘッドを構成する部材が流路、圧力室を
形成する内壁においてインクに接し、インクの作用によ
りヘッド構成部材の弾性率が変化する、或はヘッド構成
部材がインクに溶出するという課題を有した。As described above, an ink jet head having a multi-layered plate structure is formed by joining respective constituent members, and an adhesive agent for joining the head constituent members or a joining member such as silicon is used. In the prior art shown in FIGS. 3 and 4, which contacts the ink in the ink flow path, the action of the ink causes water absorption or composition change of the joining member.
There is a problem that the joint strength is deteriorated. Furthermore, there is a problem in that the ink flows out of the ink flow path caused by the deterioration of the joining member, or the inkjet head fails due to the peeling of the joining member. Also,
There is a problem that the member constituting the ink jet head comes into contact with the ink on the inner wall forming the flow path and the pressure chamber, and the elastic modulus of the head component changes due to the action of the ink, or the head component elutes in the ink. .
【0005】一方、ヘッド構成部材のインクに接する面
に、テフロン被覆を形成する、図5に示す従来の技術で
は、ヘッド構成部材のインクによる劣下は防止できる
が、テフロン樹脂の剛性が低いことに起因するインク吐
出速度の低下、インク吐出量の低下等のインク吐出特性
の低下は免れ得ない。何故ならテフロン樹脂の剛性の指
標となるヤング率Eは、E=4×104 Paと小さい
為、ヘッド内のインクに伝達される圧力の損失が大き
い。特に、圧力室の内壁に形成される樹脂層の剛性と厚
みは、インク吐出特性に与える影響が大きい。従って、
ヘッド部材のインクによる劣化を防止する樹脂層を、イ
ンク吐出特性を犠牲にすることなく設けることは、困難
である。On the other hand, in the conventional technique shown in FIG. 5 in which the surface of the head constituent member contacting the ink is coated with Teflon, the deterioration of the head constituent member due to the ink can be prevented, but the rigidity of the Teflon resin is low. Inevitably, the deterioration of the ink ejection characteristics, such as the decrease of the ink ejection speed and the decrease of the ink ejection amount, is caused. Because the Young's modulus E which is an index of the rigidity of the Teflon resin is as small as E = 4 × 10 4 Pa, the loss of pressure transmitted to the ink in the head is large. In particular, the rigidity and thickness of the resin layer formed on the inner wall of the pressure chamber have a great influence on the ink ejection characteristics. Therefore,
It is difficult to provide a resin layer that prevents deterioration of the head member due to ink without sacrificing ink ejection characteristics.
【0006】本発明は、かかる従来の課題を解決する為
になされたものであり、その目的はヘッド構成部材を接
合する接着剤の、インクによる劣化を防ぎ、よって圧力
室外、インク流路外へのインクの流出を防ぐことであ
る。またインク吐出特性を低下させることなく、インク
の接触によるヘッド構成部材の劣化を防止し、接着剤の
劣化防止と相まって高い信頼性を有するインクジェット
ヘッドを提供することである。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to prevent the adhesive for joining the head constituent members from being deteriorated by ink, so that the adhesive can be exposed to the outside of the pressure chamber and the ink flow path. Is to prevent the outflow of ink. Another object of the present invention is to provide an ink jet head which prevents deterioration of head constituent members due to contact of ink without deterioration of ink ejection characteristics, and has high reliability in combination with prevention of deterioration of adhesive.
【0007】[0007]
【課題を解決する為の手段】本発明のインクジェットヘ
ッドは、異なる複数の部材からなる多層板構造のインク
ジェットヘッドである。The ink jet head of the present invention is an ink jet head having a multi-layer plate structure composed of a plurality of different members.
【0008】本発明はこのようなインクジェットヘッド
において、多層板の各々を接着剤で接合し、接着剤のイ
ンクに接する面と、多層板を構成する部材のインクに接
する面とに、無機粒子を含有した樹脂層を形成すること
を特徴としている。According to the present invention, in such an ink jet head, each of the multi-layer plates is joined with an adhesive, and the surface of the member constituting the multi-layer plate in contact with the ink is coated with the inorganic particles. It is characterized in that a resin layer containing it is formed.
【0009】[0009]
【作用】本発明のインクジェットヘッドは、ヘッドの内
壁において、ヘッド構成部材を接合する接着剤と、ヘッ
ド構成部材とが、無機粒子を含有した樹脂層で被覆され
ている。インク流路外への、また圧力室外へのインクの
流出はないので高い信頼性を有するインクジェットヘッ
ドの提供を可能にする。またヘッド構成部材の剛性を低
下させないので、安定したインク吐出特性が得られる。In the ink jet head of the present invention, on the inner wall of the head, the adhesive for joining the head constituent members and the head constituent member are covered with a resin layer containing inorganic particles. Since ink does not flow out of the ink flow path or out of the pressure chamber, it is possible to provide an inkjet head having high reliability. Further, since the rigidity of the head constituent member is not reduced, stable ink ejection characteristics can be obtained.
【0010】[0010]
(実施例1)図1は、本発明のインクジェットヘッドの
一実施例を示す。図1はその断面図であり、図2は、ノ
ズル板5の上方から見たその平面図である。図1は、イ
ンク流路とする溝6の長さ方向と直交する方向に、圧力
室9の部分を切ったときの断面であり、図2において
は、ノズル穴11の中央を通り、破線で示す圧力室9の
長さ方向に平行で、破線で示す溝6の長さ方向に直行す
る方向に切断した図を示す。流路板1には、インク流路
となる溝6が形成され、溝6に対向する部分に貫通孔を
形成された振動板2とは、接着剤3で接合されている。
スペーサ板4には溝6に対向する部分と、圧力室9に相
当する部分とに貫通孔が形成され、インクの吐出口であ
るノズル11を備えたノズル板5と、接着剤8で接合さ
れている。スペーサ板4はまた、振動板2と接着剤7で
接合されている。圧力室9は、上面をノズル板5、下面
を振動板2で囲まれ、且つ隣接する圧力室とはスペーサ
板4を隔壁として独立している。同時に圧力室9は振動
板2の貫通孔と、スペーサ板4の貫通孔とを介して流路
板1の溝6と連通している。圧電素子10は、振動板2
と接着剤12で接合されている。圧電素子10に電圧を
印加すると、圧電素子10と固着している振動板2がた
わみ、ノズル11からインク滴が吐出される。図2は、
図1のノズル11の上方から見た平面図である。図2に
示すように、ノズル11は、一つの圧力室9と一つの圧
電素子10と対をなし、溝6の長さ方向と平行する方向
に複数個並んでいる。インクジェットヘッドの構成部材
である流路板1、振動板2、スペーサ板4、及びノズル
板5の材質は総てステンレスとした。振動板2は厚みが
0.03mmのステンレス箔を用いた。流路板1と振動
板2とを接合する接着剤3には、ステンレスに対して充
分な接着強度を有し、且つ耐水性も有するポリエステル
系接着剤を使用した。振動板2とスペーサ板4とを接合
する接着剤7、及びスペーサ板4とノズル板5とを接合
する接着剤8にはエポキシ系接着剤を使用し,接着剤7
と8の厚みは5μmとした。(Embodiment 1) FIG. 1 shows an embodiment of the ink jet head of the present invention. 1 is a sectional view thereof, and FIG. 2 is a plan view of the nozzle plate 5 seen from above. FIG. 1 is a cross section when a portion of the pressure chamber 9 is cut in a direction orthogonal to the length direction of the groove 6 serving as an ink flow path, and in FIG. 2, it passes through the center of the nozzle hole 11 and is indicated by a broken line. The figure is cut in the direction parallel to the lengthwise direction of the pressure chamber 9 shown and orthogonal to the lengthwise direction of the groove 6 shown by the broken line. Grooves 6 serving as ink flow paths are formed in the flow path plate 1, and the diaphragm 2 having a through hole formed in a portion facing the groove 6 is bonded with an adhesive 3.
Through holes are formed in the spacer plate 4 in a portion facing the groove 6 and in a portion corresponding to the pressure chamber 9, and the spacer plate 4 is joined with a nozzle plate 5 having a nozzle 11 which is an ink ejection port by an adhesive 8. ing. The spacer plate 4 is also bonded to the diaphragm 2 with an adhesive 7. The pressure chamber 9 is surrounded by the nozzle plate 5 on the upper surface and the vibrating plate 2 on the lower surface, and is independent from the adjacent pressure chambers by using the spacer plate 4 as a partition wall. At the same time, the pressure chamber 9 communicates with the groove 6 of the flow path plate 1 through the through hole of the vibration plate 2 and the through hole of the spacer plate 4. The piezoelectric element 10 is the diaphragm 2
Are bonded with an adhesive 12. When a voltage is applied to the piezoelectric element 10, the vibrating plate 2 fixed to the piezoelectric element 10 bends and ink droplets are ejected from the nozzle 11. Figure 2
It is the top view seen from the upper part of the nozzle 11 of FIG. As shown in FIG. 2, one nozzle 11 is paired with one pressure chamber 9 and one piezoelectric element 10, and a plurality of nozzles 11 are arranged in a direction parallel to the length direction of the groove 6. The flow path plate 1, the vibration plate 2, the spacer plate 4, and the nozzle plate 5, which are constituent members of the inkjet head, are all made of stainless steel. As the diaphragm 2, a stainless foil having a thickness of 0.03 mm was used. As the adhesive 3 for joining the flow path plate 1 and the vibration plate 2, a polyester adhesive having sufficient adhesive strength to stainless steel and also having water resistance was used. An epoxy adhesive is used as the adhesive 7 for joining the diaphragm 2 and the spacer plate 4 and the adhesive 8 for joining the spacer plate 4 and the nozzle plate 5, and the adhesive 7
The thickness of and 8 was 5 μm.
【0011】次に図1中の無機粒子を分散させた樹脂層
13の形成方法を説明する。粒径が0.1μmから0.
2μmの酸化チタンTi02 を無機粒子の材料とし、こ
のTi02 を5重量%、樹脂材料として粒径が0.1μ
mから0.2μmのエマルジョン型スチレンアクリル共
重合体樹脂を20重量%、無機粒子と樹脂の分散剤とし
て、アニオン系界面活性剤アルキルベンゼンスルホン酸
塩を1重量%、各々溶解させた水溶液に、水素イオン濃
度指数PHが9から10になるようトリエタノールアミ
ンを3から7重量%混合して、無機粒子と樹脂の分散液
を作成した。ここで分散液をアルカリ性にする理由は、
樹脂と無機粒子の分散を安定にする為である。このよう
にして得られた分散液を、図1に示すインクジェットヘ
ッドのインク流路内と圧力室内に充填する。この後、イ
ンク流路内と圧力室内に充填した分散液の水素イオン濃
度指数PHが7から8になるように、凝集剤として塩酸
水溶液を注入する。インク流路内と圧力室内の分散液の
PHが中性側に傾いた為、分散液中の樹脂及び無機粒子
であるTi02が液中での分散安定性を失い、インク流
路と圧力室の内壁表面にTi02と樹脂が凝集する。凝
集したTi02と樹脂は、ヘッドの内壁面上で一体化し
均一な膜厚を有する層をなす。この樹脂層は、Ti02
を核としてスチレンアクリル共重合体樹脂が凝集、成長
することで形成される。凝集した樹脂は、近接するTi
02のバインダーとしての役割を担う。室温におけるス
チレンアクリル共重合体樹脂とTi02の凝集量は、厚
みでO.2μm/1時間であった。塩酸水溶液を注入し
た後の分散液のPHを、より小さくし酸性側へ傾ける
と、樹脂と無機粒子の凝集速度は増すが、ヘッドを構成
するノズル板5などの金属部材が、腐食する恐れがあ
る。実施例1では、塩酸水溶液を注入した後の分散液の
PHを8に設定し、Ti02を含有した樹脂層13の厚
みが0.5μmから1μmになった所で分散液を排出し
て、所望のインクジェットヘッドを製造した。Next, a method for forming the resin layer 13 in which the inorganic particles shown in FIG. 1 are dispersed will be described. The particle size is from 0.1 μm to 0.
2 μm of titanium oxide TiO 2 was used as the material of the inorganic particles, and this TiO 2 was 5% by weight, and the particle size of the resin material was
20% by weight of emulsion type styrene-acrylic copolymer resin of m to 0.2 μm, and 1% by weight of anionic surfactant alkylbenzene sulfonate as a dispersant for inorganic particles and resin are dissolved in an aqueous solution. Triethanolamine was mixed in an amount of 3 to 7% by weight so that the ion concentration index PH was 9 to 10 to prepare a dispersion liquid of inorganic particles and a resin. The reason for making the dispersion alkaline here is
This is to stabilize the dispersion of the resin and the inorganic particles. The dispersion liquid thus obtained is filled into the ink flow path and the pressure chamber of the inkjet head shown in FIG. Then, a hydrochloric acid aqueous solution is injected as a coagulant so that the hydrogen ion concentration index PH of the dispersion liquid filled in the ink flow path and the pressure chamber becomes 7 to 8. Since PH in the ink flow path and the pressure chamber of the dispersion is inclined neutral side, a resin and inorganic particles in the dispersion Ti0 2 loses dispersion stability in liquids, the ink flow path and the pressure chamber TiO 2 and resin aggregate on the inner wall surface of the. The aggregated TiO 2 and the resin are integrated on the inner wall surface of the head to form a layer having a uniform film thickness. The resin layer, Ti0 2
It is formed by aggregating and growing a styrene-acrylic copolymer resin with the as a nucleus. The aggregated resin is
It plays a role as a binder of O 2 . The aggregation amount of the styrene-acrylic copolymer resin and TiO 2 at room temperature is 0. It was 2 μm / 1 hour. If the pH of the dispersion after injecting the hydrochloric acid aqueous solution is made smaller and tilted toward the acidic side, the aggregation speed of the resin and the inorganic particles increases, but the metal members such as the nozzle plate 5 forming the head may be corroded. is there. In Example 1, the pH of the dispersion after injecting the hydrochloric acid aqueous solution was set to 8, and the dispersion was discharged when the thickness of the resin layer 13 containing TiO 2 was changed from 0.5 μm to 1 μm, The desired inkjet head was manufactured.
【0012】図1に示すインクジェットヘッドと、図1
で無機粒子を含有した樹脂層13を備えないインクジェ
ットヘッドとの比較を、耐久試験によって行った。耐久
試験は、ヘッドの設置環境温度を45度に保ち、PHが
9のインクを10億ドット吐出させ、インクの吐出速
度、吐出量に変化が見られないか、インク流路外、圧力
室外へのインクの流出はないか、を観察することで行っ
た。The ink jet head shown in FIG. 1 and FIG.
In comparison with the inkjet head not provided with the resin layer 13 containing the inorganic particles, the durability test was performed. The durability test was conducted by keeping the head installation environment temperature at 45 degrees, ejecting 1 billion dots of ink having a PH of 9 and checking whether there is no change in the ink ejection speed and ejection amount, or to the outside of the ink flow path or pressure chamber. It was carried out by observing whether there was any outflow of ink.
【0013】耐久試験の結果、Ti02を含有した樹脂
層13を備えないインクジェットヘッドは、エポキシ系
接着剤である接着剤7及び8が剥離し、圧力室9の外部
へのインク漏れが認められた。為にインク吐出速度、吐
出量がノズル孔11の間で一定しないという不具合が発
生した。また接着剤3から厚電素子10へのインク漏れ
が一部で発生し、厚電素子10の動作不能も認められ
た。従って、紙上での印字品質は著しい低下を見た。As a result of the durability test, in the ink jet head not provided with the resin layer 13 containing TiO 2 , the adhesives 7 and 8 which are epoxy adhesives were peeled off, and ink leakage to the outside of the pressure chamber 9 was recognized. It was Therefore, there is a problem that the ink ejection speed and the ejection amount are not constant between the nozzle holes 11. In addition, ink leakage from the adhesive 3 to the thick electric element 10 partially occurred, and the thick electric element 10 was also found to be inoperable. Therefore, the print quality on the paper was remarkably deteriorated.
【0014】一方本発明のインクジェットヘッドは、接
着剤7と8と3の剥離は発生せず、インク吐出速度、イ
ンク吐出量等のインク吐出特性は、ノズル間での差が5
%以内と安定し、また厚電素子10のインク漏れによる
動作不能も発生しなかった。紙上での印字品質は、耐久
試験実施の前後において変化がなかった。On the other hand, in the ink jet head of the present invention, peeling of the adhesives 7, 8 and 3 does not occur, and the ink ejection characteristics such as ink ejection speed and ink ejection amount have a difference of 5 between nozzles.
The thickness was stable within%, and the thick electric element 10 was not inoperable due to ink leakage. The print quality on paper did not change before and after the durability test.
【0015】本発明のインクジェットヘッドが、前述し
た耐久試験において、充分な信頼性を示し得たのは、接
着剤7及び8また接着剤3の表面を覆うTi02を含有
した樹脂層13が、エポキシ接着剤7と8の、及びポリ
エステル系接着剤3の保護膜となり、インクによる劣化
を防止したことによる。PHが9のインクに対して樹脂
層13が保護膜として充分機能するのは、樹脂層13を
形成するエマルジョン型樹脂、実施例1ではスチレンア
クリル共重合体樹脂の持つ、凝集後は再溶解しないとい
う性質によるものである。The ink jet head of the present invention was able to show sufficient reliability in the above-mentioned durability test because the resin layers 13 containing TiO 2 covering the surfaces of the adhesives 7 and 8 and the adhesive 3 were This is because it serves as a protective film for the epoxy adhesives 7 and 8 and for the polyester adhesive 3 to prevent deterioration due to ink. The resin layer 13 sufficiently functions as a protective film with respect to the ink having a pH of 9 because the emulsion type resin forming the resin layer 13, which in Example 1 has the styrene-acrylic copolymer resin, does not redissolve after aggregation. This is due to the nature.
【0016】また本発明のインクジェットヘッドのイン
ク吐出特性が、良好且つ安定であるのは、Ti02を含
有したスチレンアクリル共重合体樹脂層13の剛性即ち
ヤング率Eが、E=7×1010Paと大きく、圧電素子
10の振動によって圧力室9内に発生する圧力の損失
が、なかったことによる。ヘッド構成部材の、インクに
よる劣化を防止する保護膜は、樹脂のみで形成すること
も可能であるが、スチレンアクリル共重合体樹脂のみで
形成する場合、樹脂のみの層のヤング率Eは、E=3×
109Paと一桁小さく、圧力室内の圧力損失は大き
い。従って、樹脂のみ で保護膜を形成すると、インク
吐出特性は劣化した。無機粒子を含有させた保護膜はイ
ンク吐出特性に与える影響がないので有効である。[0016] Also the ink ejection characteristics of the ink jet head of the present invention, a good and stable, Ti0 2 and containing stiffness namely Young's modulus E of the styrene-acrylic copolymer resin layer 13, E = 7 × 10 10 This is because Pa is large and there is no pressure loss generated in the pressure chamber 9 due to the vibration of the piezoelectric element 10. The protective film for preventing the deterioration of the head constituent member due to the ink can be formed of only the resin, but when it is formed of only the styrene-acrylic copolymer resin, the Young's modulus E of the layer containing only the resin is E = 3 x
The pressure loss in the pressure chamber is large, which is an order of magnitude smaller than 10 9 Pa. Therefore, when the protective film was formed of only the resin, the ink ejection characteristics deteriorated. The protective film containing inorganic particles is effective because it does not affect the ink ejection characteristics.
【0017】本発明のインクジェットヘッドはまた、ヘ
ッド内壁全面を、同質で均一な膜厚を有するTi02を
含有したスチレンアクリル共重合体樹脂層13で被覆し
たことにより、ヘッド内壁面において、ヘッド構成部材
の材質の違いによる、インクの流路抵抗の相違がなくな
った。従って、インク内に発生する気泡が、インク流路
内、或は圧力室内で滞留することがなくなり、インク内
に発生し、且つヘッド内壁に滞留する気泡によって誘発
されるインク吐出不良の発現が皆無となりインク吐出特
性は更に安定した。The ink jet head of the present invention also includes a head whole inner wall surface, by coated with styrene-acrylic copolymer resin layer 13 containing the Ti0 2 having a uniform thickness homogenous, in the head inner wall surface, the head structure There is no difference in the ink flow resistance due to the difference in the material of the member. Therefore, the air bubbles generated in the ink do not stay in the ink flow path or the pressure chamber, and there is no occurrence of ink ejection failure induced by the air bubbles generated in the ink and staying on the inner wall of the head. The ink ejection characteristics became more stable.
【0018】本発明のインクジェットヘッドの耐久試験
を、水素イオン濃度指数PHが7である中性水溶性イン
クと油性インクを使用して行ったが、その結果は、前述
したPHが9の水溶性アルカリインクの場合と全く変わ
りなかった。即ち本発明のインクジェットヘッドは、イ
ンクの性質の如何に関わらず、良好且つ安定したインク
吐出特性と高い信頼性を有するインクジェットヘッドの
提供を可能にした。A durability test of the ink jet head of the present invention was carried out by using a neutral water-soluble ink having a hydrogen ion concentration index PH of 7 and an oil-based ink. It was no different from the case of alkaline ink. That is, the inkjet head of the present invention can provide an inkjet head having good and stable ink ejection characteristics and high reliability regardless of the properties of the ink.
【0019】(実施例2)実施例1では、接着剤7と8
の厚みが5μmである例を示した。インク流路内、圧力
室内といったヘッド内壁面に、無機粒子を含有した樹脂
層13を備えることで、良好で安定したインク吐出特性
を確保し、同時に耐インク性の確保も実現した。(Example 2) In Example 1, adhesives 7 and 8 were used.
An example is shown in which the thickness is 5 μm. By providing the resin layer 13 containing the inorganic particles on the inner wall surface of the head such as in the ink flow path and the pressure chamber, good and stable ink ejection characteristics were secured, and at the same time, ink resistance was also secured.
【0020】更に、ヘッドの機械的強度、特にノズル板
5とスペーサ板4との引っ張り接合強度、及びスペーサ
板4と振動板2との引っ張り接合強度を増す必要がある
場合は、接着剤7と8の厚みを、更に増すことが有効で
ある。但し、無機粒子を含有した樹脂層13を設けない
で、単純に接着剤7と8の厚みを増しただけでは、接着
剤のヤング率が小さい為に圧力室9の剛性コンプライア
ンスが増大し、為に圧力室内の圧力損失が発生し、イン
ク吐出特性が低下するという副作用がある。この課題を
解決する手段としても、本発明の無機粒子を含有する樹
脂層が極めて有効である。Further, when it is necessary to increase the mechanical strength of the head, particularly the tensile joint strength between the nozzle plate 5 and the spacer plate 4, and the tensile joint strength between the spacer plate 4 and the diaphragm 2, an adhesive 7 is used. It is effective to further increase the thickness of No. 8. However, if the thickness of the adhesives 7 and 8 is simply increased without providing the resin layer 13 containing the inorganic particles, the rigidity compliance of the pressure chamber 9 increases because the Young's modulus of the adhesives is small. In addition, there is a side effect that a pressure loss occurs in the pressure chamber, which deteriorates ink ejection characteristics. As a means for solving this problem, the resin layer containing the inorganic particles of the present invention is extremely effective.
【0021】実施例2では、図1の接着剤7と8に実施
例1と同じくエポキシ樹脂を使用した。接着剤7と8の
厚みは15μmである。スペーサ板4の厚みは、実施例
1と比べ20μmだけ薄くした。即ちスペーサ板4と接
着剤7と接着剤8の総厚みを実施例1と同一にした。こ
れは、インク吐出特性を左右する圧力室の体積を、同一
にする為である。図1の、無機粒子を含有した樹脂層1
3の無機粒子と樹脂は、実施例1と同じく、酸化チタン
TiO2 とスチレンアクリル共重合体樹脂を採用した。
エポキシ接着剤7と8の膜厚を増した、実施例2のイン
クジェットヘッドの耐久試験を行ったところ、インク吐
出特性は耐久試験実施前後で変化はなく、且つインク吐
出特性のノズル間の差も5%以内と安定している。イン
ク吐出速度、インク吐出量は、接着剤7と8の厚みが5
μmである実施例1と比べても大きな差異は認められな
かった。エポキシ樹脂のヤング率Eは、E=4×109
Paで あるが、TiO2 を含有したスチレンアクリル
共重合体樹脂層13のヤング率Eが、E=7×1010P
aと大きい為に、圧力室内の圧力損失がなく、インク吐
出特性に影響を及ぼさなかったことによる。In Example 2, the same epoxy resin as in Example 1 was used for the adhesives 7 and 8 in FIG. The thickness of the adhesives 7 and 8 is 15 μm. The thickness of the spacer plate 4 is reduced by 20 μm as compared with the first embodiment. That is, the total thickness of the spacer plate 4, the adhesive 7 and the adhesive 8 was the same as that in the first embodiment. This is to make the volumes of the pressure chambers that influence the ink ejection characteristics the same. Resin layer 1 containing inorganic particles of FIG.
As the inorganic particles and resin of No. 3, titanium oxide TiO2 and styrene-acryl copolymer resin were adopted as in Example 1.
When the durability test of the inkjet head of Example 2 in which the film thickness of the epoxy adhesives 7 and 8 was increased, the ink ejection characteristics did not change before and after the durability test, and the difference in the ink ejection characteristics between the nozzles was also found. It is stable within 5%. The ink ejection speed and the ink ejection amount are such that the thickness of the adhesives 7 and 8 is 5
No significant difference was observed compared to Example 1 in which the thickness was μm. Young's modulus E of epoxy resin is E = 4 × 10 9
Although it is Pa, the Young's modulus E of the styrene-acrylic copolymer resin layer 13 containing TiO2 is E = 7 × 10 10 P
This is because there is no pressure loss in the pressure chamber and there is no effect on the ink ejection characteristics because of the large a.
【0022】また、実施例2のインクジェットヘッドの
機械的強度を測定したところ、ノズル板5とスペーサ板
4との、及びスペーサ板4と振動板2との引っ張り接合
強度は、何れも2.0kg/cmであった。圧力室内に
発生するインク圧力に抗する為に必要な強度、及びヘッ
ド外部から加わる、曲げ或はたわみに抗する為に必要な
強度は、0.2kg/cmである。従って、信頼性を得
る為に必要な機械強度は充分得られた。また、実施例1
の本発明のインクジェットヘッドの機械強度は、1.2
kg/cmであり、信頼性の面で不都合はないが、この
実施例1に比較して、更に充分な機械強度を得ることが
可能になった。Further, when the mechanical strength of the ink jet head of Example 2 was measured, the tensile bonding strength between the nozzle plate 5 and the spacer plate 4 and between the spacer plate 4 and the vibration plate 2 was 2.0 kg. Was / cm. The strength required to withstand the ink pressure generated in the pressure chamber and the strength required to resist bending or bending applied from outside the head are 0.2 kg / cm. Therefore, the mechanical strength necessary for obtaining reliability was sufficiently obtained. In addition, Example 1
The ink jet head of the present invention has a mechanical strength of 1.2.
Although it is kg / cm, and there is no inconvenience in terms of reliability, it becomes possible to obtain a more sufficient mechanical strength as compared with Example 1.
【0023】(実施例3)無機粒子を含有する樹脂層1
3の、無機粒子に酸化鉄Fe2O3を採用し、樹脂には、
アクリル酸エステル樹脂を採用してインクジェットヘッ
ドを、作製した。(Example 3) Resin layer 1 containing inorganic particles
Iron oxide Fe 2 O 3 is used for the inorganic particles of 3 , and the resin is
An inkjet head was manufactured by using an acrylic ester resin.
【0024】Fe2O3の粒径は、O.1μmからO.2
μmであり、アクリル酸エステル樹脂の粒径は、O.1
μmからO.2μmである。無機粒子Fe2O3とアクリ
ル酸エステル樹脂とを、水溶液中に分散させる手段と、
この分散液をヘッド内に充填させる手段と、後に凝集剤
の注入によるヘッドの内壁表面上にFe2O3とアクリル
酸エステル樹脂とを凝集させ、保護膜である無機粒子を
含有した樹脂層13を形成する手段は、実施例1及び実
施例2と同一である。スペーサ板4と接着剤7と8の厚
みは、実施例2と同一である。また、その他のヘッド構
成部材の材質は、実施例1及び実施例2と同一である。The particle size of Fe 2 O 3 is O. 1 μm to O. Two
The particle size of the acrylic ester resin is 0. 1
μm to O. 2 μm. Means for dispersing the inorganic particles Fe 2 O 3 and the acrylic ester resin in an aqueous solution;
A resin layer 13 containing inorganic particles, which is a protective film, is provided with a means for filling the dispersion liquid in the head, and after that, Fe 2 O 3 and an acrylate resin are aggregated on the inner wall surface of the head by injecting a coagulant. The means for forming is the same as in the first and second embodiments. The thicknesses of the spacer plate 4 and the adhesives 7 and 8 are the same as those in the second embodiment. The materials of the other head constituent members are the same as those in the first and second embodiments.
【0025】実施例3の、本発明のインクジェットヘッ
ドを、実施例1及び実施例2で述べた耐久試験に掛け
て、以下の特性を調査した。耐久試験への投入前のイン
ク吐出特性が良好且つ安定しているか、耐久試験投入後
のインク吐出特性に変化が見られないか、インクの圧力
室及び流路外への漏れはないか、以上の項目を調査した
が、実施例3のインクジェットヘッドは、全く問題がな
かった。The ink jet head of the present invention of Example 3 was subjected to the durability test described in Examples 1 and 2, and the following characteristics were investigated. Whether the ink ejection characteristics before the durability test is good and stable, there is no change in the ink ejection characteristics after the durability test, and there is no leakage of ink outside the pressure chambers and flow paths. However, the inkjet head of Example 3 had no problem at all.
【0026】Fe2O3を含有したアクリル酸エステル樹
脂層13は、接着剤7と8及びヘッド構成部材の、イン
クによる劣化を防止し、且つ高い剛性により圧力室内の
圧力損失の発生を防止することができた。従って、良好
で且つ安定したインク吐出特性が得られた。The acrylate ester resin layer 13 containing Fe 2 O 3 prevents the adhesives 7 and 8 and the head constituent member from being deteriorated by ink, and prevents the pressure loss in the pressure chamber due to the high rigidity. I was able to. Therefore, good and stable ink ejection characteristics were obtained.
【0027】(実施例4)以上述べたように、実施例
1、実施例2、実施例3では、無機粒子を含有した樹脂
層13の構成材料が、無機粒子としてTiO2、 Fe2
O3、樹脂として、スチレンアクリル共重合体樹脂、ア
クリル酸エステル樹脂の場合を説明した。(Example 4) As described above, in Examples 1, 2 and 3, the constituent material of the resin layer 13 containing inorganic particles was TiO 2 , Fe 2 as inorganic particles.
The case where styrene-acrylic copolymer resin and acrylic ester resin are used as O 3 and the resin has been described.
【0028】更に、インクジェットヘッドのインクに接
する内壁面を、インクの作用から保護し、同時に、圧力
室内の圧力損失を防止し、インク吐出特性を良好且つ安
定たらしめる無機粒子を含有する樹脂層13の構成材料
として、以下の材料を確認した。無機粒子には、炭酸カ
ルシウムCaCO3、 鉛クロム酸化物PbCrO4、コ
バルトアルミニウム酸化物CoO・nAl2O3が適して
いる。樹脂には、エチレン酢酸ビニル共重合体、スチレ
ンブタジエン樹脂が適している。Furthermore, the inner wall surface of the ink jet head which is in contact with the ink is protected from the action of the ink, and at the same time, the pressure loss in the pressure chamber is prevented, and the resin layer 13 containing the inorganic particles which makes the ink ejection characteristics good and stable. The following materials were confirmed as the constituent materials of. Calcium carbonate CaCO 3 , lead chromium oxide PbCrO 4 , and cobalt aluminum oxide CoO.nAl 2 O 3 are suitable for the inorganic particles. Suitable resins are ethylene vinyl acetate copolymers and styrene butadiene resins.
【0029】以上実施例1、2、3、4で述べた無機粒
子と樹脂は、各々任意の組合せが可能であり、何れもヘ
ッド構成部材をインクから保護することで、高い信頼性
を得ることが可能である。また、無機粒子の効果によ
り、無機粒子を含有した樹脂層のヤング率EはE=1×
1010Paオーダーであり、そのヤング率はガラスのヤ
ング率と同等である。即ち、圧力室内において圧力損失
がないので、良好で且つ安定したインク吐出特性を得る
ことができた。The inorganic particles and the resins described in Examples 1, 2, 3 and 4 may be combined in any desired manner, and in any case, high reliability is obtained by protecting the head constituent members from the ink. Is possible. In addition, due to the effect of the inorganic particles, the Young's modulus E of the resin layer containing the inorganic particles is E = 1 ×
It is on the order of 10 10 Pa, and its Young's modulus is equivalent to that of glass. That is, since there is no pressure loss in the pressure chamber, good and stable ink ejection characteristics can be obtained.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドは、イン
ク流路を構成する部材、圧力室を構成する部材、及びこ
れらのヘッド構成部材を接合する接着剤、即ちヘッド内
壁の全面を、無機粒子を含有した樹脂層で被覆する。ヘ
ッド構成部材とヘッド構成部材を接合する接着剤は、イ
ンクに接することがないので、圧電素子へのインクの流
入はなく、圧電素子が故障することがない。また圧力室
を構成する部材と接着剤が剥離する為に誘発されるイン
ク吐出特性の低下がない。ヘッド内壁は同一材料の、且
つ膜厚の均一な無機粒子を含有した樹脂層で覆われる
為、気泡の滞留によって発生するインク吐出特性の低下
もない。ヘッド内壁を覆う無機粒子を含有した樹脂層
は、ヤング率Eが、E=1×1010Paオーダーと高
く、弾性による圧力室の圧力損失を生じることがない。
従って、良好且つ安定したインク吐出特性が得られる。
これは、ヘッド構成部材を接合する接着剤のヤング率
が、所望の値より小さく、かつ厚い厚みを有する場合で
も、効果は同じである。The ink jet head of the present invention contains inorganic particles on the member forming the ink flow path, the member forming the pressure chamber, and the adhesive for joining these head forming members, that is, the entire inner wall of the head. Coated with the resin layer. Since the head constituent member and the adhesive for joining the head constituent member do not come into contact with the ink, the ink does not flow into the piezoelectric element and the piezoelectric element does not break down. Further, there is no deterioration of ink ejection characteristics caused by peeling of the adhesive from the member forming the pressure chamber. Since the inner wall of the head is covered with a resin layer containing inorganic particles of the same material and having a uniform film thickness, there is no deterioration in ink ejection characteristics caused by retention of air bubbles. The Young's modulus E of the resin layer containing the inorganic particles covering the inner wall of the head is as high as E = 1 × 10 10 Pa order, and pressure loss of the pressure chamber due to elasticity does not occur.
Therefore, good and stable ink ejection characteristics can be obtained.
This has the same effect even when the Young's modulus of the adhesive for joining the head constituent members is smaller than a desired value and has a large thickness.
【0031】以上の効果により、本発明のインクジェッ
トヘッドは、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供
することができる。With the above effects, the inkjet head of the present invention can provide a highly reliable inkjet head.
【図1】本発明のインクジェットヘッド断面図。FIG. 1 is a sectional view of an inkjet head of the present invention.
【図2】本発明のインクジェットヘッド平面図。FIG. 2 is a plan view of the inkjet head of the present invention.
【図3】従来技術のインクジェットヘッドの断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional inkjet head.
【図4】従来技術のインクジェットヘッドの断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional inkjet head.
【図5】従来技術のインクジェットヘッドの断面図。FIG. 5 is a sectional view of a conventional inkjet head.
1 流路板 2 振動板 3 接着剤 4 スペーサ板 5 ノズル板 6 溝 7 接着剤 8 接着剤 9 圧力室 10 圧電素子 11 ノズル 12 接着剤 13 無機粒子を含有した樹脂層 14 振動板 15 流路板 16 基板 17 嫌気性接着剤 18 凹部 19 振動板 20 耐触皮膜 21 基板 22 流路 23 プリント電極基板 24 分割電極 25 電極 26 電歪振動子 27 インク噴射口 28 テフロン被覆 29 筐体基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Channel plate 2 Vibration plate 3 Adhesive 4 Spacer plate 5 Nozzle plate 6 Groove 7 Adhesive 8 Adhesive 9 Pressure chamber 10 Piezoelectric element 11 Nozzle 12 Adhesive 13 Resin layer containing inorganic particles 14 Vibration plate 15 Flow path plate 16 Substrate 17 Anaerobic Adhesive 18 Recess 19 Vibrating Plate 20 Touch Resistant Film 21 Substrate 22 Flow Path 23 Printed Electrode Substrate 24 Split Electrode 25 Electrode 26 Electrostrictive Oscillator 27 Ink Jet 28 Teflon Coating 29 Case Substrate
Claims (2)
ク流路が形成された流路板と、圧力室とを具備し、該圧
力室が少なくとも二つの部材からなるインクジェットヘ
ッドであって、 前記ノズル板、前記流路板、前記圧力室を形成する前記
部材は接合部材を介して接合され、該接合部材のインク
に接する面と、前記ノズル板、前記圧力室、前記流路板
のインクに接する面である内壁面とに、無機粒子を含有
した樹脂層を形成することを特徴とするインクジェット
ヘッド。1. An inkjet head comprising a nozzle plate having nozzle holes, a flow channel plate having an ink flow channel, and a pressure chamber, the pressure chamber comprising at least two members. The nozzle plate, the flow channel plate, and the members forming the pressure chamber are bonded via a bonding member, and the surface of the bonding member that contacts the ink, the nozzle plate, the pressure chamber, and the ink of the flow channel plate. An ink-jet head, characterized in that a resin layer containing inorganic particles is formed on an inner wall surface which is a surface in contact with.
ク流路が形成された流路板と、圧力室とを具備し、該圧
力室が少なくとも二つの部材からなり、前記ノズル板、
前記流路板、前記圧力室を形成する前記部材は接合部材
を介して接合されているインクジェットヘッドの製造方
法であって、 無機粒子と樹脂とを分散させた溶液を、前記インク流路
と前記圧力室とに充填し、後に凝集剤を混入することに
よって、前記ノズル板、前記圧力室、前記流路板のイン
クに接する面である内壁面と前記接合部材のインクに接
する面とに、前記無機粒子を含有した樹脂層を形成する
ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。2. A nozzle plate having a nozzle hole, a flow channel plate having an ink flow channel, and a pressure chamber, wherein the pressure chamber is composed of at least two members.
A method of manufacturing an inkjet head, wherein the flow path plate and the member forming the pressure chamber are bonded via a bonding member, wherein a solution in which inorganic particles and a resin are dispersed By filling the pressure chamber with a coagulant afterwards, the nozzle plate, the pressure chamber, the inner wall surface of the flow path plate in contact with the ink and the surface of the bonding member in contact with the ink, A method for manufacturing an inkjet head, which comprises forming a resin layer containing inorganic particles.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9807493A JPH06305141A (en) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | Ink jet head and production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9807493A JPH06305141A (en) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | Ink jet head and production thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06305141A true JPH06305141A (en) | 1994-11-01 |
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ID=14210206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH06305141A (en) |
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-
1993
- 1993-04-23 JP JP9807493A patent/JPH06305141A/en active Pending
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