JP6155738B2 - Channel unit, liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and method for manufacturing channel unit - Google Patents
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Description
本発明は、流路ユニット、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、流路ユニットの製造方法に関する。 The present invention relates to a channel unit, a liquid ejecting head, a liquid ejecting apparatus, and a method for manufacturing the channel unit.
インクジェットヘッド等の液体噴射ヘッドを構成する流路ユニットとして、例えば、液体流路用の空所を形成したグリーンシートと振動板用のグリーンシートとを一体焼成したものが知られている(特許文献1参照。)。液体流路には、例えば、壁の一部である振動板の変形によりインク等の液体に圧力が加わる圧力室、この圧力室への液体の供給路、及び、圧力室からノズルに連通する連通路が含まれる。液体噴射ヘッドは、前述の流路基板とノズルプレート等の接合基板とを接合することにより形成される。 As a flow path unit that constitutes a liquid jet head such as an ink jet head, for example, a unit in which a green sheet in which a liquid flow path space is formed and a green sheet for a diaphragm is integrally fired is known (Patent Document) 1). The liquid flow path includes, for example, a pressure chamber in which pressure is applied to a liquid such as ink by deformation of a diaphragm that is a part of a wall, a liquid supply path to the pressure chamber, and a communication from the pressure chamber to the nozzle. A passage is included. The liquid ejecting head is formed by bonding the above-described flow path substrate and a bonding substrate such as a nozzle plate.
近年のノズルは、印刷物等の出力物の高画質化及び高速化に向けて高密度化が進んでいる。また、この高密度化と相反する低コスト化も要求されている。ノズルを高密度化するには、ノズルのピッチを狭くする必要がある。ノズルピッチを狭くするには、圧力室の幅を狭くする必要がある。圧力室の幅が狭くなると、インク滴を吐出するための振動板の変位量が低下する。この変位量の低下を抑えるためには、振動板を薄くする必要がある。しかし、セラミック製の振動板を薄くすると、この薄い振動板から液の染み出しが発生することが判った。 In recent years, the density of nozzles has been increasing toward higher image quality and higher speed of printed matter such as printed matter. There is also a demand for cost reduction contrary to this higher density. In order to increase the density of the nozzles, it is necessary to reduce the nozzle pitch. In order to narrow the nozzle pitch, it is necessary to narrow the width of the pressure chamber. When the width of the pressure chamber is narrowed, the displacement amount of the diaphragm for ejecting ink droplets is reduced. In order to suppress the decrease in the displacement, it is necessary to make the diaphragm thin. However, it has been found that when a ceramic diaphragm is thinned, liquid oozes out from the thin diaphragm.
上述した液漏れの問題は、液体噴射ヘッドに限らず、種々の流路ユニットにも同様に存在する。 The above-described problem of liquid leakage is not limited to the liquid ejecting head, and similarly exists in various flow path units.
以上を鑑み、本発明の目的の一つは、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な技術を提供することにある。 In view of the above, one of the objects of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the seepage of liquid from the diaphragm.
本発明の態様の一つとして、本発明は、変形可能な振動板と、壁の一部である前記振動板の変形により液体に圧力が加わる圧力室と、を備えた流路ユニットであって、前記振動板は、透光性を有し、セラミック製の基材と、光硬化樹脂を含み、前記基材の内部にある隙間を充填し液体の通過を抑制する充填剤と、を有する態様を有する。
また、本発明の態様の一つとして、本発明は、変形可能な振動板と、壁の一部である前記振動板の変形により液体に圧力が加わる圧力室と、を備えた流路ユニットであって、前記振動板は、セラミック製の基材と、該基材の内部にある隙間を充填し液体の通過を抑制する充填剤と、を有し、前記振動板は、吸水剤を含み、前記充填剤は、溶液の水分が前記吸水剤に吸収されたときに残留する物質を含む、態様を有する。
さらに、本発明の態様の一つとして、本発明は、変形可能な振動板と、壁の一部である前記振動板の変形により液体に圧力が加わる圧力室と、を備えた流路ユニットであって、前記振動板は、セラミック製の基材と、該基材の内部にある隙間を充填し液体の通過を抑制する充填剤と、を有し、前記振動板の前記圧力室側となる第一の面側における前記充填剤の存在比は、前記振動板の前記圧力室とは反対側の第二の面側における前記充填剤の存在比よりも少ない、態様を有する。
As one aspect of the present invention, the present invention is a flow path unit including a deformable diaphragm and a pressure chamber in which pressure is applied to the liquid by deformation of the diaphragm that is a part of the wall. The diaphragm has translucency, and includes a ceramic base material, and a filler containing a photo-curing resin and filling a gap inside the base material to suppress the passage of liquid. Have
Further, as one aspect of the present invention, the present invention is a flow path unit including a deformable diaphragm, and a pressure chamber in which pressure is applied to the liquid by deformation of the diaphragm that is a part of the wall. The diaphragm includes a ceramic base material and a filler that fills a gap inside the base material and suppresses passage of liquid, and the diaphragm includes a water absorbing agent, The filler has an aspect in which the filler contains a substance that remains when water in the solution is absorbed by the water-absorbing agent.
Furthermore, as one aspect of the present invention, the present invention is a flow path unit including a deformable diaphragm, and a pressure chamber in which pressure is applied to the liquid by deformation of the diaphragm that is a part of the wall. The diaphragm includes a ceramic base and a filler that fills a gap in the base and suppresses the passage of liquid, and is on the pressure chamber side of the diaphragm. The abundance ratio of the filler on the first surface side is less than the abundance ratio of the filler on the second surface side opposite to the pressure chamber of the diaphragm.
また、本発明は、前記流路ユニットと、前記圧力室に連通するノズルと、を備える、インクジェットヘッド等の液体噴射ヘッドの態様を有する。
更に、本発明は、前記液体噴射ヘッドを搭載した、インクジェットプリンター等の液体噴射装置の態様を有する。
In addition, the invention includes an aspect of a liquid ejecting head such as an ink jet head that includes the flow path unit and a nozzle that communicates with the pressure chamber.
Furthermore, the invention includes an aspect of a liquid ejecting apparatus such as an ink jet printer on which the liquid ejecting head is mounted.
更に、本発明は、変形可能な振動板と、壁の一部である前記振動板の変形により液体に圧力が加わる圧力室と、を備えた流路ユニットの製造方法であって、
前記振動板の透光性を有するセラミック製の基材となる部分を少なくとも含む前駆体を加熱して前記基材を形成する形成工程と、
前記基材の内部に形成される隙間に、光硬化樹脂を含み液体の通過を抑制する充填剤を充填する充填工程と、
を含む、態様を有する。
更に、本発明は、変形可能な振動板と、壁の一部である前記振動板の変形により液体に圧力が加わる圧力室と、を備えた流路ユニットの製造方法であって、
前記振動板は、吸水剤を含み、
前記振動板のセラミック製の基材となる部分を少なくとも含む前駆体を加熱して前記基材を形成する形成工程と、
前記基材の内部に形成される隙間に、溶液の水分が前記吸水剤に吸収されたときに残留する物質を含み液体の通過を抑制する充填剤を充填する充填工程と、
を含む、態様を有する。
更に、本発明は、変形可能な振動板と、壁の一部である前記振動板の変形により液体に圧力が加わる圧力室と、を備えた流路ユニットの製造方法であって、
前記振動板のセラミック製の基材となる部分を少なくとも含む前駆体を加熱して前記基材を形成する形成工程と、
前記基材の内部に形成される隙間に、液体の通過を抑制する充填剤を充填する充填工程と、
を含み、
前記充填工程では、前記振動板の前記圧力室側となる第一の面側における前記充填剤の存在比が前記振動板の前記圧力室とは反対側の第二の面側における前記充填剤の存在比よりも少なくなるように、前記充填剤を充填する、態様を有する。
Furthermore, the present invention is a method of manufacturing a flow path unit comprising a deformable diaphragm, and a pressure chamber in which pressure is applied to the liquid by deformation of the diaphragm that is a part of a wall,
A forming step of forming the base material by heating a precursor including at least a portion to be a ceramic base material having translucency of the diaphragm;
A filling step of filling a gap formed inside the base material with a filler containing a photocurable resin and suppressing the passage of liquid; and
It has an aspect containing.
Furthermore, the present invention is a method of manufacturing a flow path unit comprising a deformable diaphragm, and a pressure chamber in which pressure is applied to the liquid by deformation of the diaphragm that is a part of a wall,
The diaphragm includes a water absorbing agent,
Forming a base material by heating a precursor including at least a portion to be a ceramic base material of the diaphragm; and
A filling step of filling a gap formed inside the base material with a filler that contains a substance that remains when the water content of the solution is absorbed by the water-absorbing agent;
It has an aspect containing.
Furthermore, the present invention is a method of manufacturing a flow path unit comprising a deformable diaphragm, and a pressure chamber in which pressure is applied to the liquid by deformation of the diaphragm that is a part of a wall,
Forming a base material by heating a precursor including at least a portion to be a ceramic base material of the diaphragm; and
A filling step of filling a gap formed inside the base material with a filler for suppressing the passage of liquid;
Including
In the filling step, the abundance ratio of the filler on the first surface side which is the pressure chamber side of the diaphragm is the second surface side of the diaphragm opposite to the pressure chamber. It has a mode in which the filler is filled so as to be less than the abundance ratio.
更に、本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射装置の製造方法、等の態様を有する。 Furthermore, the present invention includes aspects such as a method for manufacturing a liquid ejecting head and a method for manufacturing a liquid ejecting apparatus.
上述した態様において、セラミック製の基材の内部にある隙間に充填された充填剤は圧力室内の液体に由来する液が隙間を通過することを抑制する。従って、本態様は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な技術を提供することができる。
なお、染み出る液は、圧力室内の液体そのものに限られず、溶媒など液体の成分の一部を含む。
本発明は、基材の内部にある隙間の全てが充填剤で充填されることに限定されず、隙間の一部のみ充填剤で充填されることも含まれる。また、本発明は、液体の振動板通過を充填剤が完全に防止することに限定されず、充填剤の無い場合と比べて液体の振動板通過が遅くなることも含まれる。
In the above-described embodiment, the filler filled in the gap inside the ceramic substrate suppresses the liquid derived from the liquid in the pressure chamber from passing through the gap. Therefore, this aspect can provide a technique capable of suppressing the seepage of the liquid from the diaphragm.
The liquid that oozes out is not limited to the liquid itself in the pressure chamber, but includes a part of the liquid component such as a solvent.
The present invention is not limited to the fact that all of the gaps inside the base material are filled with the filler, and includes filling only a part of the gap with the filler. Further, the present invention is not limited to completely preventing the liquid from passing through the diaphragm, and includes that the liquid passes through the diaphragm more slowly than the case without the filler.
ところで、充填剤は、セラミック製の基材の内部にある隙間における液体の通過を抑制することができればよく、種々の物質が含まれる。例えば、充填剤にUV(紫外線)硬化樹脂等の光硬化樹脂が含まれてもよい。基材が透光性を有する場合、基材の内部にある隙間に液状の光硬化性樹脂を充填し、基材に光を当てると、基材の内部にある隙間に光硬化樹脂を含む材料が充填された状態になる。従って、本態様は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例を提供することができる。 By the way, a filler should just be able to suppress passage of the liquid in the clearance gap inside the ceramic base materials, and various substances are contained. For example, the filler may include a photocurable resin such as a UV (ultraviolet) curable resin. When the substrate has translucency, a material containing a photocurable resin in the gap inside the substrate when the gap inside the substrate is filled with a liquid photocurable resin and light is applied to the substrate Will be filled. Therefore, this aspect can provide a suitable example capable of suppressing the seepage of the liquid from the diaphragm.
振動板が多価アルコール等の吸水剤を含む場合、充填剤には溶液の水分が吸水剤に吸収されたときに残留する物質が含まれてもよい。例えば、基材の内部にある隙間に溶液の少なくとも一部の成分が入ると、溶液の水分が吸水剤に吸収され、残留する物質を含む材料が基材の内部にある隙間に充填された状態になる。従って、本態様は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例を提供することができる。
なお、溶液には、ノズルから噴射されるインク等の液体、充填剤を生成するための専用の液体、等が含まれる。
When the diaphragm includes a water-absorbing agent such as a polyhydric alcohol, the filler may include a substance that remains when water in the solution is absorbed by the water-absorbing agent. For example, when at least a part of the solution enters the gap inside the substrate, the water in the solution is absorbed by the water-absorbing agent, and the material containing the remaining substance is filled in the gap inside the substrate. become. Therefore, this aspect can provide a suitable example capable of suppressing the seepage of the liquid from the diaphragm.
Note that the solution includes a liquid such as ink ejected from a nozzle, a dedicated liquid for generating a filler, and the like.
振動板が溶液から固まりを生成する変性剤を含む場合、充填剤には変性剤によって溶液から生成される固まりが含まれてもよい。例えば、基材の内部にある隙間に溶液の少なくとも一部の成分が入ると、変性剤によって溶液から固まりが生成され、この固まりを含む材料が基材の内部にある隙間に充填された状態になる。従って、本態様は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例を提供することができる。
なお、固まりには、溶質と変性剤とが反応して生じた析出成分といった溶液の一部と変性剤とが結合した固まり、ゲルといった溶液全体を含む固まり、等が含まれる。溶液には、ノズルから噴射されるインク等の液体、充填剤を生成するための専用の液体、等が含まれる。
In the case where the diaphragm includes a modifier that generates lumps from the solution, the filler may include lumps generated from the solution by the modifier. For example, when at least a part of the component of the solution enters the gap inside the substrate, a mass is generated from the solution by the modifier, and the material containing this mass is filled in the gap inside the substrate. Become. Therefore, this aspect can provide a suitable example capable of suppressing the seepage of the liquid from the diaphragm.
The mass includes a mass in which a part of the solution such as a precipitation component generated by a reaction between the solute and the denaturant and the denaturant, a mass including the entire solution such as a gel, and the like. The solution includes a liquid such as ink ejected from a nozzle, a dedicated liquid for generating a filler, and the like.
また、充填剤には、熱硬化樹脂が含まれてもよい。例えば、基材の内部にある隙間に液状の熱硬化性樹脂を充填し、基材を加熱すると、基材の内部にある隙間に熱硬化樹脂を含む材料が充填された状態になる。従って、本態様は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例を提供することができる。 Further, the filler may include a thermosetting resin. For example, when a liquid thermosetting resin is filled in the gap inside the base material and the base material is heated, the gap inside the base material is filled with a material containing the thermosetting resin. Therefore, this aspect can provide a suitable example capable of suppressing the seepage of the liquid from the diaphragm.
更に、充填剤には、配位数6以上の原子が含まれてもよい。充填剤に含まれる原子の配位数が6以上と大きいと、充填剤と基材との結合をより強固にすることができる。従って、本態様は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例を提供することができる。 Further, the filler may contain atoms having a coordination number of 6 or more. When the coordination number of the atoms contained in the filler is as large as 6 or more, the bond between the filler and the substrate can be further strengthened. Therefore, this aspect can provide a suitable example capable of suppressing the seepage of the liquid from the diaphragm.
ところで、振動板の圧力室側となる第一の面側における充填剤の存在比(R1とする。)は、振動板の圧力室とは反対側の第二の面側における充填剤の存在比(R2とする。)よりも少なくてもよい。例えば、基材の内部にある隙間に液状の光硬化性樹脂を充填し、振動板の圧力室とは反対側の第二の面側に光を照射し、振動板の圧力室側で硬化しなかった光硬化性樹脂が抜けると、R1<R2となる。従って、本態様は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例を提供することができる。 By the way, the abundance ratio (R1) of the filler on the first surface side which is the pressure chamber side of the diaphragm is the abundance ratio of the filler on the second surface side opposite to the pressure chamber of the diaphragm. (R2) may be less. For example, a liquid photo-curing resin is filled in the gap inside the substrate, light is irradiated to the second surface side opposite to the pressure chamber of the diaphragm, and cured on the pressure chamber side of the diaphragm. When the photocurable resin that was not present is removed, R1 <R2. Therefore, this aspect can provide a suitable example capable of suppressing the seepage of the liquid from the diaphragm.
逆に、R1>R2でもよい。例えば、振動板が吸水剤を含む場合、圧力室に溶液を供給すると、溶液の水分が吸水剤に吸収されたときに残留する物質の存在比は、R1>R2となる。振動板が溶液から固まりを生成する変性剤を含む場合、この固まりの存在比は、R1>R2となる。従って、本態様は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例を提供することができる。 Conversely, R1> R2 may be satisfied. For example, when the diaphragm includes a water-absorbing agent, when a solution is supplied to the pressure chamber, the abundance ratio of substances remaining when the water in the solution is absorbed by the water-absorbing agent is R1> R2. When the diaphragm includes a modifier that generates a mass from the solution, the abundance ratio of the mass is R1> R2. Therefore, this aspect can provide a suitable example capable of suppressing the seepage of the liquid from the diaphragm.
なお、上述した流路ユニットの製造方法の充填工程は、前記基材の環境を減圧すること、前記基材の環境を加圧すること、及び、前記振動板を振動させること、のうちの一つ以上を少なくとも行うことで前記充填剤の元になる液体を前記隙間に浸透させる浸透工程を含んでもよい。本態様は、充填剤の元になる液体の浸透効率を向上させることができる。 In addition, the filling process of the manufacturing method of the flow path unit mentioned above is one of depressurizing the environment of the base material, pressurizing the environment of the base material, and vibrating the diaphragm. A permeation step of permeating the liquid that is the basis of the filler into the gap by performing at least the above may be included. This aspect can improve the penetration efficiency of the liquid that is the source of the filler.
以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。 Embodiments of the present invention will be described below. Of course, the following embodiments are merely examples of the present invention, and all the features shown in the embodiments are not necessarily essential to the means for solving the invention.
(1)流路ユニット及び液体噴射ヘッドの概要の例示:
まず、流路ユニット及び液体噴射ヘッドの例を説明する。図1は、圧電素子3を設けた流路ユニットU0を模式的に例示する断面図であり、振動板11の要部を拡大して下段に示している。分かり易く示すため、セラミック結晶粒子13を振動板11の厚みと比べて大きくし、隙間CL1を粒子13と比べて大きくしている。むろん、振動板の厚みに対するセラミック結晶粒子の大きさは特に限定されず、粒子に対する隙間の大きさも特に限定されず、粒子の形状も特に限定されない。図1の上段では粒子13にハッチングを付し、図1の下段では充填剤14にハッチングを付している。図2は、流路ユニットU0を含む液体噴射ヘッド1の構成の概略を例示している。図3(a)は、液体噴射ヘッド1を図2のA1−A1の位置での断面図を示している。図3(b)は、液体噴射ヘッド1を図2のA2−A2の位置での断面図を示している。
(1) Example of outline of flow path unit and liquid jet head:
First, examples of the flow path unit and the liquid jet head will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating the flow path unit U0 provided with the
上述した図中、符号D1は振動板11及び流路ユニットU0の厚み方向を示している。符号D3は、流路ユニットU0の長手方向を示し、例えば、長尺状の圧力室21の併設方向であり、圧力室21の幅方向とされる。符号D4は、流路ユニットU0の短手方向を示し、例えば、圧力室21の長手方向とされる。各方向D1,D3,D4は、互いに直交するものとするが、互いに交わっていれば直交していなくてもよい。分かり易く示すため、各方向D1,D3,D4の拡大率は異なることがあり、圧電素子3の面積率も異なることがあり、各図は整合していないことがある。
In the figure mentioned above, the code | symbol D1 has shown the thickness direction of the
なお、本明細書で説明する位置関係は、発明を説明するための例示に過ぎず、発明を限定するものではない。従って、圧力室の上以外の位置、例えば、下、左、右、等に振動板が配置されることも、本発明に含まれる。また、方向や位置等の同一、直交、等は、厳密な同一、直交、等のみを意味するのではなく、製造時等に生じる誤差も含む意味である。更に、接すること、及び、接合することは、間に接着剤等の介在するものが有ることと、間に介在するものが無いこととの両方を含む。 In addition, the positional relationship demonstrated in this specification is only the illustration for demonstrating invention, and does not limit invention. Therefore, it is also included in the present invention that the diaphragm is disposed at a position other than above the pressure chamber, for example, below, left, right, etc. Also, the same direction, position, etc., orthogonal, etc., not only mean exactly the same, orthogonal, etc., but also include errors that occur during manufacturing. Furthermore, contacting and joining include both the presence of an intervening material such as an adhesive and the absence of any intervening material.
図1等に示す流路ユニットU0は、変形可能な振動板11と、壁の一部である振動板11の変形により液体Fに圧力が加わる圧力室21と、を備える。振動板11は、セラミック製の基材12と、該基材12の内部12cにある隙間CL1を充填し液体Fの通過を抑制する充填剤14と、を有する。
The flow path unit U0 shown in FIG. 1 and the like includes a
ここで、隙間CL1に充填剤が無い場合に圧力室21内に液体Fを満たしたときに振動板11の圧力室21とは反対側の第二の面(表面11a)から染み出る液の流量(単位時間当たりの液の重量)をQc(Qc>0)、隙間CL1に充填剤14を充填した場合に圧力室21内に液体Fを満たしたときに振動板11の第二の面(表面11a)から染み出る液の流量をQs(Qs≧0)とする。液体Fの通過を抑制するとは、Qs<Qcであることを意味する。むろん、Qs=0が理想である。また、基材の内部12cにある隙間CL1の全てが充填剤14で充填されることが理想であるが、隙間CL1の一部のみ充填剤14で充填されてもよい。振動板11の圧力室21側の第一の面(裏面11b)と反対の第二の面(表面11a)との厚み方向D1における中間位置11mの隙間CL1に充填剤14が充填されていると、充填剤14が長期間残り易いので好ましい。すなわち、厚み方向の少なくとも中間位置の隙間に充填剤が充填された振動板を有する流路ユニットは、高耐久性を有する。
Here, when there is no filler in the gap CL1, the flow rate of the liquid that exudes from the second surface (
図1に示す基材12は、グリーンシート、スラリー、といったセラミック前駆体から焼成されて形成され、多数のセラミック結晶粒子13が含まれている。粒子13同士の間には、僅かな隙間CL1が形成されている。基材12は、振動板11から隙間CL1を除いた部分を指すものとする。すなわち、基材の内部12cには、厚み方向D1へ繋がるような隙間CL1が形成されている。この隙間CL1に充填剤が充填されていない場合、圧力室内のインク等の少なくとも一部の成分が裏面11b(第一の面)から隙間CL1を通って表面(第二の面)11aに染み出してしまう。特に、圧電素子の駆動により基材が振動すると、液が染み出し易くなる。
The
図3(b)等を参照して、高画質化及び高速化に向けたノズルの高密度化と低コスト化との両立と液漏れについて説明する。ノズル62を高密度化するには、ノズル62のピッチPを狭くする必要がある。ノズルピッチPを狭くするには、圧力室21の幅Wを狭くする必要がある。圧力室の幅Wが狭くなると、液滴を吐出するための振動板の変位量が低下する。この変位量の低下を抑えるためには、振動板厚Tを例えば1〜3μm程度と薄くしなければならない。しかし、セラミック製の振動板を薄くすると、振動板から液の染み出しが発生する。グリーンシート、スラリー、といったセラミック製の振動板の前駆体は、粉体の形状を留めるためにバインダーが多く含まれている。また、粉体の焼成であるために焼成後の結晶粒界部に隙間CL1が発生し易い。このような隙間CL1による「液漏れ」は振動板が厚い場合には、途中で液が止まり、顕在化していなかったので、液漏れは振動板の厚みについて薄く極限を追求するようになって顕在化した問題と言える。
With reference to FIG. 3B and the like, a description will be given of coexistence of nozzle density and cost reduction and liquid leakage for higher image quality and higher speed. In order to increase the density of the
また、振動板を薄くしても液漏れが生じないようにするためSiウエハーを使うと、高価な半導体製造装置を用いる必要があり、液体噴射ヘッドのコストアップとなる。また、圧力室に面した振動板の表面をパラキシリレン系のポリマーでコーティングする方法は、使用中にコーティングが剥がれるという耐久性の問題と、パラキシリレン系のポリマーの付着により接合基板との接着強度が低下するという問題とがある。
更に、染み出る液は、原液インクと染料又は顔料濃度が大きく異なる場合がある。これは、インク中の粒子がフィルタリングされるためである。故に、液漏れを生む隙間CL1は微小な隙間であり抑制が難しく、液漏れを一部抑制できてもばらつきにより液体噴射ヘッドの歩留まりの低下を招く。
In addition, if an Si wafer is used so that liquid leakage does not occur even if the diaphragm is thinned, it is necessary to use an expensive semiconductor manufacturing apparatus, which increases the cost of the liquid jet head. In addition, the method of coating the surface of the diaphragm facing the pressure chamber with a paraxylylene-based polymer has a durability problem that the coating peels off during use, and adhesion of the paraxylylene-based polymer decreases due to adhesion of the paraxylylene-based polymer. There is a problem of doing.
Furthermore, the liquid that oozes out may differ greatly from the stock ink in the dye or pigment concentration. This is because particles in the ink are filtered. Therefore, the gap CL1 that causes liquid leakage is a minute gap and is difficult to suppress, and even if the liquid leakage can be partially suppressed, the yield of the liquid jet head is reduced due to variations.
そこで、本流路ユニットU0の基材内部12cの隙間CL1には、充填剤14を充填している。この充填剤14は、圧力室21内の液体Fが隙間CL1を厚み方向D1へ通過することを抑制する。従って、本技術は、圧力室21内の液体Fに由来する液の振動板11からの染み出しを抑制することが可能である。
なお、隙間CL1に充填剤14が充填されているか否かは、断面EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)マッピング分析、XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)、FT−IR(Fourier Transform Infrared)法、等により確認することができる。
Therefore, a
Whether or not the
図2に例示する液体噴射ヘッド1は、符号10,20,30の各部を有する流路ユニットU0と、圧力室21に連通するノズル62と、を備え、インク(液体)を噴射(吐出)するインクジェット式記録ヘッドである。図14に例示する液体噴射装置200は、前述のような液体噴射ヘッドを搭載したインクジェットプリンター(記録装置)である。
なお、液体噴射ヘッド1は、封止プレート40やリザーバープレート50を必ずしも備える必要は無い。例えば、封止プレートが無い場合にはリザーバープレートを接合基板にすることができ、リザーバープレートも無い場合にはノズルプレートを接合基板にすることができる。また、液体噴射ヘッドはいわゆるコンプライアンスプレート等の他のプレートを備えていてもよく、例えば、コンプライアンスプレートがリザーバープレートとノズルプレートとの間に配置されてもよい。更に、これらのプレートが複数のプレートで構成されてもよいし、複数のプレートの機能を一枚のプレートが備えていてもよい。
The
The
振動板部10は、振動板11、圧電素子3、リード電極84、等を有する圧電アクチュエーターである。振動板部10は、駆動信号SG1に応じて変形して圧力室21内の液体に圧力を加える。
振動板11は、スペーサー部20の一方の面(表面20a)を封止し、該スペーサー部20と接する裏面11bとは反対側の表面11aに圧電素子3、リード電極84、等が設けられている。振動板の裏面11bは、圧力室21の壁面の一部を構成する。すなわち、圧力室21の壁の一部である振動板11は、圧電素子3により駆動信号SG1に応じた変形をする。振動板11は、矩形板状でもよいし、矩形板状でなくてもよい。
The
The
圧電素子3は、圧電体層82と、該圧電体層の圧力室21側に設けられた下電極(第一電極)81と、圧電体層82の他方側に設けられた上電極(第二電極)83とを有する圧力発生部である。図2に示す各圧電素子3は、各圧力室21に対応した位置にある。圧電素子3を駆動制御するための制御回路基板91は、例えば、上電極83に対してフレキシブル基板等といったケーブル類92を介して接続される。電極81,83の一方は、共通電極にされてもよい。上下電極の構成金属には、例えば、Pt(白金)、Au(金)、Ir(イリジウム)、Ti(チタン)、等の一種以上を用いることができる。圧電体層82には、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛、Pb(Zrx,Ti1-x)O3)といった強誘電体、非鉛系ペロブスカイト型酸化物、といったペロブスカイト構造を有する材料等を用いることができる。リード電極84は、下電極81に接続されてもよいし、上電極83に接続されてもよい。リード電極の構成金属には、Au、Pt、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、Ni(ニッケル)、Cr(クロム)、Ti、等の一種以上を用いることができる。
The
スペーサー部20には、厚み方向D1へ貫通した圧力室21が形成されている。このスペーサー部20が振動板11と接続部30とに挟まれることにより、圧力室21が流路ユニットU0の内部に設けられる。スペーサー部20は、矩形板状でもよいし、矩形板状でなくてもよい。
各圧力室21は、長手方向を流路基板の短手方向D4に向けた長尺状に形成され、流路基板の長手方向D3へ複数並べられている。圧力室21同士の間は、隔壁22とされる。圧力室21内の液体には、壁の一部である振動板11の変形により圧力が加わる。圧力室21の幅や長さは、裏面20b側の長さが表面20a側の長さよりも短くされてもよい。流路基板の長手方向D3へ並んだ圧力室21の列は、流路基板の短手方向D4へ複数並べられてもよい。
The
Each
接続部30には、各圧力室21に連通する位置で厚み方向D1へ貫通した液体の供給孔31及びノズル連通孔32が形成されている。すなわち、接続部30は、孔31,32を除いてスペーサー部20における表面20aとは反対側の他方の面(裏面20b)を封止する。接続部30は、矩形板状でもよいし、矩形板状でなくてもよい。各供給孔31は各圧力室21の長手方向(D4)の一端に対応する位置に設けられ、各ノズル連通孔32は各圧力室21の長手方向(D4)の他端に対応する位置に設けられている。孔31,32及び圧力室21は、流路ユニットU0の液体流路F1となる。
The
なお、振動板11、スペーサー部20及び接続部30には、例えば、ジルコニア(ZrOx)、酸化イットリウム(YOx)、アルミナ(AlOx)、といったセラミックス等の一種以上の絶縁性材料を用いることができる。
For the
接続部30の裏面30bに接合される封止プレート40には、厚み方向D1へ貫通した液体の共通供給孔41、ノズル連通孔42、及び、リザーバー51への液体導入孔43(図3(a)参照)が形成されている。共通供給孔41は、長手方向を封止プレート40の長手方向D3に向けた長尺状に形成され、接続部の複数の供給孔31に連通する位置に設けられている。各ノズル連通孔42は、接続部の各ノズル連通孔32に連通する位置に設けられている。液体導入孔43は、流路ユニットU0に接しない位置に設けられている。封止プレートの裏面40bは、リザーバー51の壁面の一部を構成する。
リザーバープレート50には、厚み方向D1へ貫通したリザーバー51及びノズル連通孔52が形成されている。リザーバー51は、共通供給孔41と液体導入孔43とに連通した共通インク室である。各ノズル連通孔52は、封止プレートの各ノズル連通孔42に連通する位置に設けられている。
The sealing
In the
ノズルプレート60には、各ノズル連通孔52に連通する位置で厚み方向D1へ貫通したノズル62が形成されている。ノズルプレート60の裏面は、ノズル62から液滴を噴射するノズル面60bとされる。図2に示すノズルプレート60は、各圧力室21に連通するノズル62が所定方向(D3)へ所定間隔で並べられたノズル列を有している。複数のノズルは、千鳥状に配置されてもよい。
なお、上記プレート40,50,60を含む種々のプレートの材料には、例えば、ステンレスやニッケルといった金属、合成樹脂、セラミックス、等の一種以上を用いることができる。
In the
In addition, as materials for various plates including the
上述した液体噴射ヘッド1において、インク等の液体Fは、液体導入孔43から導入されてリザーバー51内を満たし、共通供給孔41及び個別の供給孔31を通って圧力室21内を満たす。制御回路基板91からの駆動電圧(駆動信号SG1)に応じて振動板11を圧力室21側へ膨らませるように圧電素子3が変形すると、それに応じて振動板11も変形し、振動板11の変形により圧力室21内の液体Fの圧力が高まり、ノズル連通孔32,42,52を介してノズル62から液滴が噴射される。
In the
(2)液体噴射ヘッド製造方法の概要の例示:
次に、図1〜3とともに図4を参照して、液体噴射ヘッドの製造方法を例示する。図4は、流路基板の短手方向D4に沿った垂直断面図である。
(2) An example of an outline of a method of manufacturing a liquid jet head
Next, with reference to FIGS. 1 to 3 together with FIGS. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view along the short direction D4 of the flow path substrate.
まず、例えばジルコニア等といったセラミック粉体とバインダーと溶媒を含むペーストから所望の厚みのグリーンシートを成形する。この成形には、ドクターブレード装置やリバースロールコーター装置等といった一般的な装置を用いることができる。スペーサー部20用のグリーンシート、及び、接続部30用のグリーンシートには、切断や切削や打ち抜き等といった機械加工やレーザー加工を施す。これにより、圧力室21を有するシート状のスペーサー部前駆体120が得られ、孔31,32を有するシート状の接続部前駆体130が得られる。振動板11用のグリーンシートは、必要無ければ加工は不要である。得られる振動板前駆体111とスペーサー部前駆体120と接続部前駆体130とを積層すると、図4(a)に示すような前駆体100となる。
以上が、振動板11のセラミック製の基材12となる部分を少なくとも含む前駆体100を形成する前駆体形成工程S1である。
First, a green sheet having a desired thickness is formed from a paste containing ceramic powder such as zirconia, a binder, and a solvent. For this molding, a general device such as a doctor blade device or a reverse roll coater device can be used. The green sheet for the
The above is the precursor forming step S <b> 1 for forming the
次いで、上記前駆体100を一体焼成し、図4(b)に示すようにセラミック製の基材12を含む流路ユニット本体101を形成する(加熱工程S2)。焼成温度は、一体化されたセラミック製流路ユニット本体が形成される温度であれば特に限定されず、例えば、1300〜1500℃程度とすることができる。焼成前に、焼成温度よりも低い脱脂温度で加熱して前駆体100を脱脂してもよい。更に、脱脂前に、脱脂温度よりも低い乾燥温度で加熱して前駆体を乾燥させてもよい。得られる流路ユニット本体101は、特別な接着処理等を加える必要が無く、各部12,20,30の重ね合わせ面のシール性が得られる。
なお、流路ユニット本体は、セラミック粉体とバインダーと溶媒を含むスラリーを用いるゲルキャスト法等により形成してもよい。
Next, the
The flow path unit main body may be formed by a gel casting method using a slurry containing ceramic powder, a binder, and a solvent.
前駆体を焼成すると、多数のセラミック結晶粒子が形成される。これらの粒子同士の間には、隙間が形成されることがある。ノズルを高密度化するため振動板を薄くすると、振動板の基材の内部に形成される隙間を通った圧力室内の液が圧電素子側に染み出す現象が生じる。そこで、液体噴射ヘッドの製造工程の途中で隙間に充填剤を充填することにしている。図4(c)の例では基材12の内部の隙間に充填剤を充填した振動板11を形成した後に圧電素子3を形成しているが、圧電素子形成後に充填剤の充填工程を行うことも可能である。この充填工程の詳細は、後述する。
When the precursor is fired, a large number of ceramic crystal particles are formed. A gap may be formed between these particles. When the diaphragm is thinned to increase the density of the nozzles, a phenomenon occurs that the liquid in the pressure chamber that has passed through the gap formed in the substrate of the diaphragm oozes out to the piezoelectric element side. Therefore, the filler is filled in the gap during the manufacturing process of the liquid jet head. In the example of FIG. 4C, the
充填工程を経て、振動板11を含む流路ユニットU0を形成した後、図4(c)に示すように、振動板11上に下電極81、リード電極84(図3(a)参照)、圧電体層82、及び、上電極83を形成する(圧電素子形成工程S3)。電極81,83,84は、スパッタ法等といった気相法で形成してもよいし、スピンコート法等といった液相法で形成した塗布膜を加熱する方法等で形成してもよい。スピンコート法等といった液相法によって圧電体層を形成する場合、例えば、PZTを構成する金属の有機物を分散媒に分散した前駆体溶液の塗布工程、例えば170〜180℃程度の乾燥工程、例えば300〜400℃程度の脱脂工程、及び、例えば550〜800℃程度の焼成工程の組合せを複数回行えばよい。不要箇所の電極や圧電体層は、パターニングにより除去してもよい。また、レジストパターンを振動板上に形成し、振動板全面上に電極や圧電体層を形成した後にレジストパターンとともに電極や圧電体層を除去してもよい。
After forming the flow path unit U0 including the
その後、流路ユニットU0、封止プレート40、リザーバープレート50、及び、ノズルプレート60を接合し、制御回路基板91をケーブル類92で圧電素子3に接続する(ヘッド形成工程)。部材U0,40,50,60間の接合は、プレートと略同じ孔を形成した熱圧着用接着シートを部材間に挟んだ状態で部材同士を熱圧着する方法、液状の接着剤を部材間に塗布する方法、熱圧着性(自己圧着性)を有する部材を用いて部材同士を熱圧着する方法、等が可能である。制御回路基板91の接続は、部材U0,40,50,60間の一部又は全部を接合する前に行ってもよい。
以上により、図3(a),(b)で示したような液体噴射ヘッド1が製造される。
Thereafter, the flow path unit U0, the sealing
As described above, the
(3)流路ユニット及びその製造方法の第一の例:
次に、図5〜9を参照して、流路ユニットU0及びその製造方法の第一の例を説明する。
図5(a)は、液状熱硬化性物質F11を利用する流路ユニット製造工程を示している。まず、例えば、ジルコニア(ZrOx)に酸化イットリウム(YOx)をモル比で4〜8%添加した粉体をバインダー等に分散したペーストをシート状に成形してグリーンシートを形成し、必要に応じてグリーンシートを加工して、各前駆体111,120,130を形成して積層する(前駆体形成工程S11)。次いで、前駆体111,120,130を一体的に脱脂し(脱脂工程S12)、例えば1300〜1500℃程度で一体焼成する(焼成工程S13)。基材12とスペーサー部20と接続部30を接合した一体焼成物(101)の断面の様子を図5(b)の最上段に示している。この一体焼成物には、多数の結晶粒子13が形成され、粒子13間に隙間CL1が形成されている。
以上の工程S11〜S13は、基材12を形成する形成工程の例である。
(3) First example of flow path unit and manufacturing method thereof:
Next, a first example of the flow path unit U0 and its manufacturing method will be described with reference to FIGS.
FIG. 5A shows a flow path unit manufacturing process using the liquid thermosetting substance F11. First, for example, a green sheet is formed by forming a paste in which a powder obtained by adding 4 to 8% by mole of yttrium oxide (YO x ) to zirconia (ZrO x ) in a binder is formed into a sheet shape. Accordingly, the green sheet is processed to form and laminate the
The above steps S11 to S13 are examples of forming steps for forming the
次いで、液状熱硬化性物質F11を一体焼成物の少なくとも振動板になる部分の基材12に含浸させる(液状熱硬化性物質含浸工程S14)。このときの様子を図5(b)の上から2段目に示している。液状熱硬化性物質の縮合、架橋、等の結合反応は、隙間CL1のミクロ部への浸透後が好ましい。
液状熱硬化性物質F11には、有機金属化合物溶液、塩化金属溶液といったハロゲン化金属溶液、有機物溶液、等の一種以上を用いることができる。有機金属化合物には、図6(a)に例示する金属アルコキシド、図6(b),(c)に例示する金属キレート、図6(d)に例示する金属アシレート、図6(e)に例示する金属の酢酸塩といったカルボン酸塩、金属の炭酸アンモニウム塩、等が含まれる。図6(a)〜(d)中、「R」は炭化水素を表す。それぞれの「R」は、異なる炭化水素でもよい。また、図6(a)〜(e)中、「M」は金属を表す。
Next, the liquid thermosetting substance F11 is impregnated in the
As the liquid thermosetting substance F11, one or more of a metal halide solution such as an organometallic compound solution and a metal chloride solution, an organic solution, and the like can be used. The organometallic compound includes a metal alkoxide illustrated in FIG. 6A, a metal chelate illustrated in FIGS. 6B and 6C, a metal acylate illustrated in FIG. 6D, and illustrated in FIG. 6E. Carboxylic acid salts such as metal acetates, metal ammonium carbonates, and the like. In FIGS. 6A to 6D, “R” represents a hydrocarbon. Each “R” may be a different hydrocarbon. In FIGS. 6A to 6E, “M” represents a metal.
金属アルコキシドは、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ノルマルプロピルジルコネート、ノルマルブチルジルコネート、等を例示することができる。金属キレートは、チタントリエタノールアミネート、チタンラクテート、チタンアセチルアセトネート、チタンエチルアセトアセテート、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムエチルアセトアセテート、等を例示することができる。金属アシレートは、チタンイソステアレート、オクチル酸ジルコニウム化合物、ステアリン酸ジルコニウム、等を例示することができる。 Examples of the metal alkoxide include tetraisopropyl titanate, tetranormal butyl titanate, normal propyl zirconate, and normal butyl zirconate. Examples of the metal chelate include titanium triethanolamate, titanium lactate, titanium acetylacetonate, titanium ethyl acetoacetate, zirconium lactate ammonium salt, zirconium tetraacetylacetonate, zirconium ethyl acetoacetate, and the like. Examples of the metal acylate include titanium isostearate, zirconium octylate compound, zirconium stearate, and the like.
有機金属化合物は、ヒドロキシル基、カルボニル基、カルボキシル基、炭素二重結合といった不飽和結合、エーテル結合、エステル結合、等の官能基を有するものが好ましい。このような有機金属化合物を用いると、焼成された基材と充填剤とを強固に結合することができる。 The organometallic compound preferably has a functional group such as an unsaturated bond such as a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group or a carbon double bond, an ether bond or an ester bond. When such an organometallic compound is used, the fired base material and the filler can be firmly bonded.
有機金属化合物を構成する金属は、Ti、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)、等、配位数6以上の原子が好ましい。例えば、Tiは4価6配位の金属原子であり、Zrは4価8配位の金属原子である。充填剤に含まれる原子の配位数が6以上と大きいと、充填剤と基材との結合をより強固にすることができ、振動板からの液の染み出しを抑制するのに好適である。 The metal constituting the organometallic compound is preferably an atom having a coordination number of 6 or more, such as Ti, Zr (zirconium), and Hf (hafnium). For example, Ti is a tetravalent hexacoordinate metal atom, and Zr is a tetravalent octacoordinate metal atom. When the coordination number of the atoms contained in the filler is as large as 6 or more, the bond between the filler and the base material can be further strengthened, which is suitable for suppressing the seepage of the liquid from the diaphragm. .
液状熱硬化性物質は、例えば、上述した有機金属化合物等の分散質(溶質を含む)を分散媒(溶媒を含む)に分散(溶解を含む)させることにより作製することができる。分散媒中に熱硬化性の分散質を分散させた液状熱硬化性物質は、溶媒中に溶質が分子レベルで分散している、すなわち、溶媒中に溶質が溶解している溶液が特に好ましい。このような溶液は、隙間CL1に入り込み易いので、容易に基材12に含浸させることができる。また、分散媒中に熱硬化性の分散質を分散させた液状熱硬化性物質は、分散媒中にナノレベル、例えば、径10〜50nmの分散質が分散した分散系が好ましい。このような分散質を含む分散系も、隙間CL1に入り込み易いので、容易に基材12に含浸させることができる。塩化金属水溶液では、加水分解反応により10〜50nmの微粒子を得ることもできる。
ここで重要な点は、分散質を分散媒中に分子レベル又はナノレベルで確実に分散させることである。
The liquid thermosetting substance can be produced, for example, by dispersing (including dissolving) a dispersoid (including a solute) such as the above-described organometallic compound in a dispersion medium (including a solvent). The liquid thermosetting substance in which the thermosetting dispersoid is dispersed in the dispersion medium is particularly preferably a solution in which the solute is dispersed at a molecular level in the solvent, that is, the solute is dissolved in the solvent. Since such a solution easily enters the gap CL1, the
The important point here is to ensure that the dispersoid is dispersed in the dispersion medium at the molecular or nano level.
分散質(溶質)は、ジルコニウムアルコキシド、ジルコニウムキレート、ジルコニウムアシレート、といった有機ジルコニウム化合物、塩化ジルコニウム、炭酸アンモニウムジルコニウム、等のZr含有物質が特に好ましい。これは、Zrが8配位と高い配位数をとるうえ、振動板の主組成であるジルコニアと相性が良く、基材と強固に結合可能であるためである。また、Ti含有物質やHf含有物質でも分子レベル又はナノレベルの分散が可能であるうえ、高い配位数をとるため、基材と強固に結合可能である。 The dispersoid (solute) is particularly preferably an organic zirconium compound such as zirconium alkoxide, zirconium chelate or zirconium acylate, or a Zr-containing substance such as zirconium chloride or ammonium zirconium carbonate. This is because Zr has a high coordination number such as 8-coordination, is compatible with zirconia, which is the main composition of the diaphragm, and can be firmly bonded to the substrate. In addition, even a Ti-containing substance or a Hf-containing substance can be dispersed at the molecular level or nano level, and has a high coordination number, so that it can be firmly bonded to the substrate.
分散媒(溶媒)には、水、エタノール、イソプロパノール、ブチルグリコール、メトキシプロパノール、アセトン、等の一種以上を用いることができる。分散媒(溶媒)と分散質(溶質)は、出来上がる焼成体と含浸プロセスの組合せにより好適な組合せを選択すればよい。炭酸アンモニウムジルコニウムを用いる場合、反応を調整するために酒石酸を添加しても良い。
また、基材に充填剤を強固に結合させるため、必要に応じて加水分解と重縮合を行うことも可能である。この場合、水と金属アルコキシドの組合せ等を選択すればよい。
As the dispersion medium (solvent), one or more of water, ethanol, isopropanol, butyl glycol, methoxypropanol, acetone, and the like can be used. A suitable combination of the dispersion medium (solvent) and the dispersoid (solute) may be selected depending on the combination of the finished fired body and the impregnation process. When ammonium zirconium carbonate is used, tartaric acid may be added to adjust the reaction.
Further, in order to firmly bond the filler to the substrate, hydrolysis and polycondensation can be performed as necessary. In this case, a combination of water and metal alkoxide may be selected.
液状熱硬化性物質の含浸処理は、大気圧下で溶液槽380に入れた液状熱硬化性物質に流路ユニット本体101をディッピングする(図7参照)だけでもよいが、減圧処理と加圧処理の少なくとも一方を組み合わせてもよい。これらの処理とディッピングとの組合せで含浸処理を行うのは、比較的容易なプロセスで比較的有効な効果を得るためである。より強い効果、更なる適正化を進める場合は、図7に示すような含浸装置300を用い図8の例1〜5に示すような含浸処理も可能である。
The impregnation treatment with the liquid thermosetting substance may be performed by simply dipping the flow
図7は、上記処理を実行可能な含浸装置300を模式的に例示している。この含浸装置300は、圧力調整バルブ322を介して減圧用ポンプ320を接続した減圧チャンバー310と、圧力調整バルブ342を介して加圧用窒素ボンベ340を接続した加圧チャンバー330とを備えている。減圧チャンバー310には、外部との間で流路ユニット本体101又は溶液槽380を出し入れ可能な移動口兼開閉バルブ312が設けられている。加圧チャンバー330には、外部との間で流路ユニット本体101又は溶液槽380を出し入れ可能な移動口兼開閉バルブ332が設けられている。減圧チャンバー310と加圧チャンバー330との間には、チャンバー310,330間で流路ユニット本体101又は溶液槽380を移動可能な移動口兼開閉バルブ334が設けられている。
FIG. 7 schematically illustrates an
図8は、含浸処理の例1〜7を示している。もちろん含浸処理は、これら7つの例に限られるものではない。例1は、大気圧下で溶液槽380に流路ユニット本体101を入れてから所定時間後、溶液槽380から流路ユニット本体101を取り出して減圧チャンバー310内で所定時間減圧処理(例えば絶対圧0.1〜0.5気圧程度)を行う含浸処理を示している。減圧処理を行う工程は、基材の環境を減圧することで充填剤の元になる液体を隙間に浸透させる工程である。例2は、例1の処理後、流路ユニット本体101を減圧チャンバー310内から加圧チャンバー330内に移して所定時間加圧処理(例えば絶対圧2〜9気圧程度)を行う含浸処理を示している。加圧処理を行う工程は、基材の環境を加圧することで充填剤の元になる液体を隙間に浸透させる工程であり、減圧処理と組み合わせることも可能である。例3は、大気圧下で溶液槽に流路ユニット本体を入れてから所定時間後、溶液槽から流路ユニット本体を取り出して加圧チャンバー内で所定時間加圧処理を行う含浸処理を示している。これにより、浸透効率が向上する。例4は、減圧チャンバー内に入れた溶液槽に流路ユニット本体を入れてから所定時間減圧処理を行う含浸処理を示している。例5は、加圧チャンバー内に入れた溶液槽に流路ユニット本体を入れてから所定時間加圧処理を行う含浸処理を示している。例6は、流路ユニット本体101を用いて液体噴射ヘッドの状態に組み立て、液状熱硬化性物質F11を圧力室21内に供給した後、圧電素子3を繰り返し駆動させる駆動電圧(駆動信号SG1)を制御回路基板91から出して振動板を振動させる振動処理を行う含浸処理を示している。振動処理を行う工程は、振動板を振動させることで充填剤の元になる液体を隙間に浸透させる工程であり、減圧処理や加圧処理と組み合わせることも可能である。例7は、大気圧下で溶液槽に流路ユニット本体を入れて所定時間ディッピング処理を行う含浸処理を示している。
減圧処理、加圧処理、及び、振動処理のうちの一つ以上を少なくとも行うことで充填剤の元になる液体を隙間に浸透させる浸透工程が充填工程に含まれていると、充填剤の元になる液体の浸透効率が向上する。
FIG. 8 shows Examples 1 to 7 of the impregnation treatment. Of course, the impregnation treatment is not limited to these seven examples. In Example 1, the flow path unit
If the filling step includes a permeation step that permeates the liquid that is the source of the filler into the gap by performing at least one of the decompression treatment, the pressure treatment, and the vibration treatment, the source of the filler The penetration efficiency of the resulting liquid is improved.
図9は、上記例6の振動板振動処理時の様子を模式的に例示している。この例の圧電素子3は、制御回路基板91からの駆動電圧が”L”(ロー)である場合に撓みの少ない状態となり、前記駆動電圧が”H”(ハイ)である場合に撓みの多い状態となっている。この圧電素子3の変形により基材12が圧力室21側に撓むと、裏面11b側の隙間CL1が若干拡がる。駆動電圧”H”を繰り返し供給して基材12を繰り返し撓ませると、隙間CL1が拡がったり狭まったりするので、隙間CL1に液状熱硬化性物質F11が入り込み易くなる。また、繰り返しの撓みは圧力室21に繰り返しの加圧と減圧も生じさせる。従って、振動板を振動させながら溶液槽の液を浸透させる例6は、浸透効率が向上する。また、直流電圧”H”の印加を維持して図9の下段に示す状態を保っても、隙間CL1が拡がっているため、浸透効率が向上する。
なお、含浸工程は、焼成後であれば良く、他の部品組み込み後などでも処理が可能であれば後工程になるほど良い。
また、液体を振動板の隙間に浸透させると、液体の浸透状況や液体自体の状態等により振動板の状態が変化する。そこで、制御回路基板91から圧電素子3に駆動信号を供給して振動板を振動させるとき、振動板の状態に応じて駆動信号を調整してもよい。この処理は、例えば、浸透回数、浸透時間、振動板の電気抵抗や残留振動や固有振動周期といった電気的状態、等に基づいて駆動信号の電圧や周波数等を調整することにより行うことができる。振動板の状態に応じて駆動信号を調整する例も、液漏れが抑制される好適な例となる。
FIG. 9 schematically illustrates the state of the diaphragm vibration processing of Example 6 described above. The
Note that the impregnation step may be after firing, and the later step is better if processing is possible even after other components are incorporated.
Further, when the liquid penetrates into the gaps of the diaphragm, the state of the diaphragm changes depending on the state of penetration of the liquid and the state of the liquid itself. Therefore, when a drive signal is supplied from the
含浸工程の後、流路内における液状熱硬化性物質の余分な付着を除去する洗浄を行った後に流路ユニット本体を乾燥させる(洗浄工程S15)。このときの様子を図5(b)の上から3段目に示している。その後、含浸させた液を安定化させて移動を防ぐため加熱装置を用いて加熱処理を行い(加熱工程S16)、隙間CL1の液状熱硬化性物質F11を固形状の熱硬化物質に変化させて、流路ユニットU0を完成させる。この熱硬化物質(14)は、図5(b)の最下段に示すように、基材内部の隙間CL1を閉塞する。従って、加熱工程によって基材12の内部に形成される隙間CL1に充填される充填剤14は、厚み方向D1への液体Fの通過を抑制する。
以上の工程S14〜S16は、充填剤14を充填する充填工程の例である。
After the impregnation step, the flow path unit main body is dried after cleaning to remove excess adhesion of the liquid thermosetting substance in the flow channel (cleaning step S15). The situation at this time is shown in the third row from the top in FIG. Thereafter, in order to stabilize the impregnated liquid and prevent movement, heat treatment is performed using a heating device (heating step S16), and the liquid thermosetting substance F11 in the gap CL1 is changed to a solid thermosetting substance. Then, the flow path unit U0 is completed. This thermosetting substance (14) closes the gap CL1 inside the substrate as shown in the lowermost part of FIG. 5 (b). Therefore, the
The above steps S14 to S16 are examples of a filling step for filling the
液状熱硬化性物質に有機金属化合物溶液やハロゲン化金属溶液を用いる場合、酸素を介する共有結合、すなわち、更に強固な結合を得るために例えば300〜600℃程度の加熱処理を行う。これにより、図6(f)に例示するように、熱硬化物である金属酸化物を含む充填剤14が液状熱硬化性物質F11から形成され、隙間CL1に充填される。また、基材12側の金属(例えばZr)と充填剤14側の金属Mとが酸素を介して共有結合し、基材12と充填剤14とが強固に結合した振動板11が形成される。
上記以外の液状熱硬化性物質を用いる場合、液状熱硬化性物質の熱硬化特性に応じた温度で加熱すればよい。
When an organometallic compound solution or a metal halide solution is used as the liquid thermosetting substance, for example, heat treatment is performed at about 300 to 600 ° C. in order to obtain a covalent bond via oxygen, that is, a stronger bond. Thereby, as illustrated in FIG. 6F, the
When a liquid thermosetting substance other than the above is used, the liquid thermosetting substance may be heated at a temperature corresponding to the thermosetting characteristics of the liquid thermosetting substance.
流路ユニット形成後、液体噴射ヘッドの状態に組み立てていない場合には、図4(c)で示したように圧電素子3を振動板11上に形成し、図3で示したようにノズルプレート等を接合すると、液体噴射ヘッドが形成される。
If the liquid jet head is not assembled after the flow path unit is formed, the
ここで、液状熱硬化性物質にジルコニウムアルコキシド溶液を用い、図8の例1〜7の含浸処理を行って各流路ユニットを作製し、これら各流路ユニットから各液体噴射ヘッドサンプルを作製した。例6については、含浸処理後の熱処理を100℃で行った。また、含浸処理を行っていない流路ユニット本体から比較例1の液体噴射ヘッドサンプルを作製した。更に、含浸処理を行っていない流路ユニット本体の圧力室内面にパラキシリレン系のポリマーでコーティングし、得られた流路ユニットから比較例2の液体噴射ヘッドサンプルを作製した。
各サンプルについて、インク滴を繰り返し噴射させ、102回、104回、106回、108回、及び、1011回噴射させた時点の液の染み出し状態を調べた。また、サンプルを複数個作製したときの歩留まりも調べた。インク滴噴出を開始しても直ぐに発生しない不良が多い。特に本願の主旨の一つである微細な欠陥による液漏れは102回を越えて発生する。そこで接着不良、大きなクラック、大きな欠陥と早い時点で発生する不良と微細な欠陥による不良を分離する為に102回時点の良品数/全サンプル数を初期の歩留まりとした。
Here, using a zirconium alkoxide solution as the liquid thermosetting material, the impregnation treatment of Examples 1 to 7 in FIG. 8 was performed to produce each flow path unit, and each liquid jet head sample was produced from each flow path unit. . For Example 6, the heat treatment after the impregnation treatment was performed at 100 ° C. Further, a liquid jet head sample of Comparative Example 1 was produced from the flow path unit main body that was not subjected to the impregnation treatment. Furthermore, the pressure chamber surface of the flow path unit main body not subjected to the impregnation treatment was coated with a paraxylylene polymer, and a liquid jet head sample of Comparative Example 2 was produced from the obtained flow path unit.
For each sample, by repeatedly ejecting ink droplets, 10 twice, 10 4 times, 10 6 times, 10 8 times, and conditions were examined exudation of the liquid when the jetted 10 11 times. In addition, the yield when a plurality of samples were produced was also examined. There are many defects that do not immediately occur even when ink droplet ejection starts. In particular, liquid leakage due to fine defects, which is one of the main points of the present application, occurs more than 10 2 times. Therefore adhesion failure, large cracks, the non-defective / number total number of samples when 10 twice in order to separate the defective due to defective and minute defects generated in large defects and earlier time points was the initial yield.
結果を表1に示す。
ここで、白丸、白抜きの三角、黒の三角、バツ印は、それぞれ、顕微鏡観察で液漏れが見られないこと、顕微鏡観察で液漏れの痕跡は見られるが止まっておりインク滴が正常に噴射されること、顕微鏡観察で僅かに液漏れが見られるがインク滴が正常に噴射されること、液漏れが見られ且つインク滴が正常に噴射されないことを表す。
The results are shown in Table 1.
Here, white circles, white triangles, black triangles, and crosses indicate that liquid leakage is not observed by microscopic observation, and traces of liquid leakage are observed by microscopic observation, but ink drops are normal. This means that the ink droplets are ejected normally, but the ink droplets are ejected normally, and the liquid leakage is observed and the ink droplets are not ejected normally.
また、例1〜7の流路ユニットサンプルについて、振動板の内部に溶液が浸透していることを断面EDXマッピング分析により確認した。一方、比較例は、表1に示すように、漏れ止まり現象が見られず、歩留まりも低い。従って、本技術によれば、インク漏れが抑制され且つ高耐久性の液体噴射ヘッドを高い歩留まりで得ることが可能であることが判る。 Moreover, about the flow-path unit sample of Examples 1-7, it was confirmed by the cross-sectional EDX mapping analysis that the solution osmose | permeated the inside of a diaphragm. On the other hand, as shown in Table 1, the comparative example has no leakage stop phenomenon and a low yield. Therefore, according to the present technology, it is found that ink leakage is suppressed and a highly durable liquid ejecting head can be obtained with a high yield.
更に、大気圧の含浸処理の例7と比べて、減圧と加圧の少なくとも一方を伴う含浸処理の例2〜5は、耐久性及び歩留まりが高い。これは、減圧や加圧を伴う含浸処理により焼成体内部に効率良く溶液を浸透させることが出来るためと考えられる。 Furthermore, compared with Example 7 of the atmospheric pressure impregnation treatment, Examples 2 to 5 of the impregnation treatment involving at least one of decompression and pressurization have higher durability and yield. This is considered to be because the solution can be efficiently infiltrated into the fired body by the impregnation treatment accompanied by decompression or pressurization.
更に、振動板を振動させる処理を伴う含浸処理の例6は、最も歩留まりが高い。これは、振動板を動かすことにより溶液の浸透が促進され、また、最終工程に近い所での含浸処理のためインクの流れにより様々な隙間箇所が補強されるためと推測される。但し、耐久性は、減圧と加圧の少なくとも一方を伴う含浸処理の例2〜5よりも劣る。これは、硬化温度が100℃と低く、図6(f)に示すような強固な結合が得られないためと推測される。しかし、例6は、比較例よりも優れている。 Furthermore, Example 6 of the impregnation process involving the process of vibrating the diaphragm has the highest yield. This is presumably because the permeation of the solution is promoted by moving the diaphragm, and various gaps are reinforced by the flow of ink due to the impregnation treatment near the final process. However, the durability is inferior to Examples 2 to 5 of the impregnation treatment involving at least one of decompression and pressurization. This is presumably because the curing temperature is as low as 100 ° C. and a strong bond as shown in FIG. 6 (f) cannot be obtained. However, Example 6 is superior to the comparative example.
追加の例8〜11として、減圧を伴う含浸処理の例1におけるジルコニウムアルコキシド溶液の代わりに炭酸アンモニウムジルコニウム溶液、酢酸チタニウム溶液、塩化ハフニウム(化学量論比HfCl4)溶液、市販のシランカップリング剤の溶液をそれぞれ用いた流路ユニットを作製し、これら各流路ユニットから各液体噴射ヘッドサンプルを作製した。 As additional examples 8 to 11, ammonium zirconium carbonate solution, titanium acetate solution, hafnium chloride (stoichiometry HfCl 4 ) solution, commercially available silane coupling agent instead of zirconium alkoxide solution in impregnation treatment example 1 with reduced pressure A flow path unit using each of these solutions was prepared, and each liquid jet head sample was prepared from each of the flow path units.
結果を表2に示す。
また、例8〜11の流路ユニットサンプルについて、振動板の内部に溶液が浸透していることを断面EDXマッピング分析により確認した。
The results are shown in Table 2.
Moreover, about the flow-path unit sample of Examples 8-11, it was confirmed by the cross-sectional EDX mapping analysis that the solution osmose | permeated the inside of a diaphragm.
表2から、例8〜11は例1と同様な効果を有することが判る。分子レベル又はナノレベルで分散媒(溶媒)に分散させることにより微細な隙間にも溶液が浸透して隙間を埋めるためと考えられる。塩化ハフニウム水溶液では加水分解反応により10〜50nmの微粒子が得られ、この微粒子分散系でも一般的にインクに用いる染料又は顔料粒子よりも径が桁違いに小さいために隙間を埋める効果があると考えられる。シランカップリング剤を用いる場合、比較例よりも優れているが、Ti、Zr、Hfを含む溶液を用いる場合よりも耐久性が低い。これは、シロキサン結合がH2Oにより結合の弱いシラノールに変化しているためと考えられる。 From Table 2, it can be seen that Examples 8 to 11 have the same effect as Example 1. It is considered that the solution penetrates into fine gaps and disperses the gaps by dispersing them in the dispersion medium (solvent) at the molecular level or at the nano level. In the aqueous hafnium chloride solution, fine particles of 10 to 50 nm are obtained by hydrolysis reaction, and this fine particle dispersion system is considered to have an effect of filling the gap because the diameter is generally much smaller than dye or pigment particles used in ink. It is done. When using a silane coupling agent, it is superior to the comparative example, but durability is lower than when using a solution containing Ti, Zr, and Hf. This is considered because the siloxane bond is changed to silanol having a weak bond by H 2 O.
以上説明したように、流路ユニットU0の基材内部12cの隙間CL1に充填された充填剤14は、圧力室21内の液体Fが隙間CL1を厚み方向D1へ通過することを抑制する。従って、本技術は、圧力室21内の液体Fに由来する液の薄い振動板11からの染み出しを抑制することが可能である。
As described above, the
また、薄い振動板からの液漏れが抑制されることにより、ノズルの高密度化、ひいては印刷物等の出力物の高画質化及び高速化を図ることができる。また、シンプルなプロセスで液体噴射ヘッドを製造することができるので、相反する要素である低コストとノズル高密度化の両立を図ることができる。更に、充填剤により振動板の強度を補強することができるので、耐久性、及び、耐溶媒性といった信頼性の向上を図ることができる。
更に、流路ユニットの他部品との接合面に液状熱硬化性物質といった溶液が付着しても、パラキシリレン系のポリマーのような接着力の低下は生じ難い。従って、液体噴射ヘッドの歩留まり向上を図ることができる。
更に、官能基を有し配位数の高い金属を含む有機金属化合物を用いると、金属やウエハー等の材料と強固に結合する。故に、色々な工程からの含浸処理が可能であり、各部品との接合部の強化や隙間部の補強を図ることができる。
Further, by suppressing the liquid leakage from the thin diaphragm, it is possible to increase the density of the nozzles, and consequently to improve the image quality and speed of the output material such as a printed material. In addition, since the liquid ejecting head can be manufactured by a simple process, it is possible to achieve both low cost, which is a conflicting factor, and high nozzle density. Furthermore, since the strength of the diaphragm can be reinforced by the filler, it is possible to improve reliability such as durability and solvent resistance.
Furthermore, even if a solution such as a liquid thermosetting substance adheres to the joint surface with other parts of the flow path unit, the adhesive force is unlikely to decrease as in the case of paraxylylene-based polymers. Therefore, the yield of the liquid jet head can be improved.
Furthermore, when an organometallic compound containing a metal having a functional group and a high coordination number is used, it is firmly bonded to a material such as a metal or a wafer. Therefore, the impregnation process from various processes is possible, and the joint part with each component and the reinforcement of the gap part can be achieved.
なお、主目的である液漏れの抑制により耐久性や信頼性の向上を図ることができるので、民生のプリンターだけでなく、商業用や工業用の液体噴射装置への発展が期待される。 Since durability and reliability can be improved by suppressing liquid leakage, which is the main purpose, it is expected to develop not only consumer printers but also commercial and industrial liquid ejecting apparatuses.
(4)流路ユニット及びその製造方法の第二の例:
図10(a)は、液状光硬化性樹脂F12を利用する流路ユニット製造工程を示している。基材12が透光性を有し、基材12の内部にある隙間CL1に液状の光硬化性樹脂F12を充填し、基材12に光を当てると、基材内部の隙間CL1に光硬化樹脂を含む充填剤14Aが充填された状態になる。ここで透光性とは、液状光硬化性樹脂F12を硬化せることができる波長の光(可視光以外の電磁波であってもよい)を透過させることができる性質をいう。液状光硬化性樹脂F12を硬化せることができる波長の光を透過させることができれば、そのほかの波長の光は透過しても、しなくてもよい。なお、ここで透過とは100%の光を透過させるものに限られず、一部を透過させ、残りを吸収や反射することも含む。
(4) Second example of flow path unit and manufacturing method thereof:
FIG. 10A shows a flow path unit manufacturing process using the liquid photocurable resin F12. The
透光性の基材には、ジルコニア、酸化イットリウム、アルミナ、といったセラミックス等の一種以上の透光性を有する絶縁性材料を用いることができる。
液状光硬化性樹脂F12には、充填剤14Aを生成するための専用の液体、インク等の液体F、等が含まれる。例えば、液状光硬化性樹脂には、UV硬化性イミド樹脂やUV硬化性シリコーン樹脂やUV硬化性アクリル樹脂といったUV照射により硬化するUV硬化性樹脂、可視光線照射により硬化する光硬化性樹脂、等の一種以上を用いることができる。
As the light-transmitting substrate, one or more light-transmitting insulating materials such as ceramics such as zirconia, yttrium oxide, and alumina can be used.
The liquid photocurable resin F12 includes a dedicated liquid for generating the
図10(a)に示す製造工程は、図5(a)で示した製造工程と比べて工程S14,S16がそれぞれ工程S21,S22に代わっている。まず、例えば、ジルコニアに酸化イットリウムをモル比で4〜8%添加した粉体をバインダー等に分散したペーストをシート状に成形してグリーンシートを形成し、必要に応じてグリーンシートを加工して、各前駆体111,120,130を形成して積層する(前駆体形成工程S11)。次いで、図5(b)の最上段に示したような流路ユニット本体101を工程S12,S13で形成する。
In the manufacturing process shown in FIG. 10A, steps S14 and S16 are replaced with processes S21 and S22, respectively, as compared with the manufacturing process shown in FIG. First, for example, a green sheet is formed by forming a paste in which a powder in which 4 to 8% of yttrium oxide is added to zirconia in a molar ratio is dispersed in a binder or the like is formed into a sheet shape, and the green sheet is processed as necessary. Each of the
次いで、液状光硬化性樹脂F12を一体焼成物(101)の少なくとも基材12に含浸させる(液状光硬化性樹脂含浸工程S21)。このときの様子を図10(b)の最上段に示している。本含浸工程S21でも、図8で示した例1〜7等の含浸処理を行うことができる。含浸工程の後、流路内における液状光硬化性樹脂の余分な付着を除去する洗浄を行った後に流路ユニット本体を乾燥させる(洗浄工程S15)。その後、含浸液の移動を防ぐため、照射部L1からの光を透光性の流路ユニット本体101に照射して液状光硬化性樹脂F12を固形状の光硬化樹脂に変え(光照射工程S22)、流路ユニットU0を完成させる。この光硬化樹脂(14A)は、図10(b)の最下段に示すように、基材内部の隙間CL1を閉塞し、液体Fの流通を抑制する。なお、振動板の表面11a側に照射部L1を配置すると振動板に近いので好適であるものの、振動板の裏面11b側等に配置されてもよい。液状光硬化性樹脂F12がUV硬化性である場合、照射部L1から紫外線を照射するなど、振動板を透過し液状光硬化性樹脂F12を硬化させることができる波長の光を照射すればよい。
光照射工程によって基材内部に形成される隙間CL1に充填される充填剤14Aは、光硬化樹脂を含んでおり、振動板厚み方向D1への液体の通過を抑制する。従って、本例は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例である。
Next, at least the
The
上記照射部L1は、液体噴射ヘッドの製造工場に設置される照射装置でもよいが、液体噴射装置内に設置されてもよい。図10(c)は、光源といった照射部L1を有する液体噴射装置200を模式的に例示している。この液体噴射装置200は、液体噴射ヘッド1と、振動板11の圧力室21とは反対側の第二の面(表面11a)側にある照射部L1と、制御回路基板91と照射部L1とを制御する制御部201とを備えている。ただし、光照射前の液体噴射ヘッド1の少なくとも基材12は、液状光硬化性樹脂が含浸された状態とされている。この場合、制御部201が照射部L1に光を照射させる制御を行うと、表面11a側から透光性の振動板に光が照射され、隙間CL1の液状光硬化性樹脂F12が硬化して光硬化樹脂を含む固形状の充填剤14Aに変化する。また、照射部L1は自らが発光するものの他、発光しているものから鏡や光ファイバーなどを用いて光を導き、照射を行うものであってもよい。
The irradiation unit L1 may be an irradiation device installed in a liquid jet head manufacturing factory, or may be installed in the liquid ejection device. FIG. 10C schematically illustrates a
以上のことから、液体噴射装置200の使用を開始した後に、圧力室21内のインク等の液体Fを液状光硬化性樹脂F12に置き換えて少なくとも振動板11に液状光硬化性樹脂F12を含浸させ、照射部L1から振動板11の表面11a側に光を照射すると、耐液漏れ性が向上する。また、インク等の液体F自体を光硬化性にすると、定期的など必要に応じて照射部L1から振動板表面11a側に光を照射する制御を制御部201で行うと、耐液漏れ性が向上する。
なお、上述したように制御回路基板91から圧電素子3に駆動信号を供給して振動板11を振動させながら光照射を行ってもよい。
また、光照射を行うと、振動板11に浸入した液体の成分の硬化により振動板の硬さ等が変化する。そこで、制御回路基板91から圧電素子3に駆動信号を供給して振動板11を振動させるとき、第一の例で述べた具体的処理等により、浸入した液体の成分の硬化状況に応じて駆動信号を調整してもよい。硬化状況に応じて駆動信号を調整する例は、液漏れが抑制される好適な例となる。
From the above, after the use of the
As described above, the light irradiation may be performed while supplying a drive signal from the
When light irradiation is performed, the hardness of the diaphragm changes due to the hardening of the liquid component that has entered the
ところで、振動板の表面11a側から光を照射する場合、振動板の表面11a側における液状光硬化性樹脂が十分に硬化する一方、振動板の裏面11b側における液状光硬化性樹脂が十分には硬化しないことがある。この場合、裏面11b側の液状光硬化性樹脂が圧力室21へ流出し、図10(d)に例示するように光硬化樹脂を含む充填剤14Aの濃度分布が表面11a側に偏ることがある。なお、図10(d)において、横軸は振動板の厚み方向D1における位置を表し、縦軸は前記位置による充填剤14Aの濃度を表す。濃度分布はあくまでも例示であり、必ずしもこのような特性になるとは限らない。例えば、振動板の裏面11b側が硬化できておらず、振動板の途中(11bと11aの間)で充填剤14Aの濃度が0になる可能性もある。
By the way, when light is irradiated from the
充填剤の濃度は、振動板の単位体積当たりの充填剤の重量等で表される。ここで、表面11aと裏面11bとの中点から裏面(第一の面)11bまでの充填剤濃度の相加平均を平均濃度Cb、中点から表面(第二の面)11aまでの充填剤濃度の相加平均を平均濃度Caとする。第一の面(11b)側における充填剤の存在比R1は、R1=Cb/(Ca+Cb)となる。第二の面(11a)側における充填剤の存在比R2は、R2=Ca/(Ca+Cb)となる。なお、中点よりも裏面11b寄りの位置から裏面11bまでの充填剤濃度の相加平均を平均濃度Cbとし、中点よりも表面11a寄りの位置から表面11aまでの充填剤濃度の相加平均を平均濃度Caとしてもよい。
これらの場合、R1<R2となる。この例も、液漏れを抑制可能な好適な例である。
The concentration of the filler is represented by the weight of the filler per unit volume of the diaphragm. Here, the arithmetic mean of the filler concentration from the midpoint of the
In these cases, R1 <R2. This example is also a suitable example capable of suppressing liquid leakage.
(5)流路ユニット及びその製造方法の第三の例:
図11(a)は、吸水剤F13を利用する流路ユニット製造工程を示している。振動板が多価アルコール等の吸水剤F13を含む場合、基材内部の隙間CL1に溶液F14の少なくとも一部の成分が入ると、溶液の水分が吸水剤F13に吸収される。これにより、溶液F14の水分が吸水剤F13に吸収されたときに残留する物質を含む充填剤14Bが基材内部の隙間CL1に充填された状態になる。
(5) Third example of flow path unit and its manufacturing method:
Fig.11 (a) has shown the flow-path unit manufacturing process using the water absorbing agent F13. When the diaphragm includes a water-absorbing agent F13 such as a polyhydric alcohol, when at least a part of the solution F14 enters the gap CL1 inside the base material, the water in the solution is absorbed by the water-absorbing agent F13. As a result, the
吸水剤F13には、グリセリンやジエチレングリコールといった多価アルコール、多糖類といった糖類、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩といった吸水性樹脂、塩化カルシウムやシリカゲルといった無機吸水剤、等を一種以上含むものを用いることができる。含浸のため可溶性吸収剤を希釈する場合、希釈用の溶媒は、水でもよいし、水でなくてもよい。例えば、多価アルコール類は、水分を吸収する(抱き込む)性質を有しており、保湿剤としてインク溶媒に用いることにより微細なノズル開口の目詰まりを防止する性能を発揮する。例えばグリセリンとジエチレングリコールを合わせて9〜20重量%程度含むインクを使用する場合、このインクから水分を吸収可能な含有比(例えばインクの多価アルコール含有比の1.5倍程度以上)の多価アルコールを吸水剤F13に含ませるとよい。
溶液F14には、インク等の液体F、充填剤14Bを生成するための専用の液体、等が含まれる。例えば、溶液F14には、Ca(カルシウム)、Mg(マグネシウム)、Ba(バリウム)といったアルカリ土類金属の塩、K(カリウム)といったアルカリ金属の塩、Cu(銅)、Zn(亜鉛)といった金属の塩、等を一種以上含む水溶液を用いることができる。これらの塩を含む水溶液は、インク等の液体にも用いられる。このような水溶液を用いる場合、溶液F14の水分が吸水剤F13に吸収されたときに残留する物質は、Ca塩といったアルカリ土類金属塩、K塩といったアルカリ金属塩、Cu塩といった金属塩、等の析出物又は濃縮液となる。
As the water absorbing agent F13, one containing one or more kinds of polyhydric alcohols such as glycerin and diethylene glycol, saccharides such as polysaccharides, water absorbing resins such as alkali metal salts of polyacrylic acid, inorganic water absorbing agents such as calcium chloride and silica gel, and the like is used. it can. When diluting the soluble absorbent for impregnation, the solvent for dilution may or may not be water. For example, polyhydric alcohols have the property of absorbing (embracing) moisture, and exhibit the ability to prevent clogging of fine nozzle openings when used as an ink solvent as a humectant. For example, when an ink containing about 9 to 20% by weight of glycerin and diethylene glycol is used, the polyvalent content of the ink can absorb water (for example, about 1.5 times the polyhydric alcohol content ratio of the ink). Alcohol may be included in the water-absorbing agent F13.
The solution F14 includes a liquid F such as ink, a liquid dedicated for generating the
図11(a)に示す製造工程は、図5(a)で示した製造工程と比べて工程S14,S16がそれぞれ工程S23,S24に代わっている。まず、図5(b)の最上段に示したような流路ユニット本体101を工程S11〜S13で形成する。
次いで、吸水剤F13を一体焼成物(101)の少なくとも基材12に含浸させる(吸水剤含浸工程S23)。このときの様子を図11(b)の最上段に示している。本含浸工程S23でも、図8で示した例1〜7等の含浸処理を行うことができる。
なお、吸水剤F13を基材12に含浸させると、含浸した液体の成分の変化(硬化等)により振動板11の硬さ等が変化する。そこで、制御回路基板91から圧電素子3に駆動信号を供給して振動板11を振動させるとき、第一の例で述べた具体的処理等により、含浸した液体の成分の変化状況に応じて駆動信号を調整してもよい。変化状況に応じて駆動信号を調整する例は、液漏れが抑制される好適な例となる。
In the manufacturing process shown in FIG. 11A, processes S14 and S16 are replaced with processes S23 and S24, respectively, as compared with the manufacturing process shown in FIG. First, the flow path unit
Next, at least the
In addition, when the
含浸工程の後、流路内における吸水剤の余分な付着を除去する洗浄を行った後に流路ユニット本体を乾燥させる(洗浄工程S15)。その後、圧力室21内に溶液F14を供給する(溶液供給工程S24)。この溶液F14の少なくとも一部の成分が基材内部の隙間CL1に入ると、溶液F14の水分が吸水剤F13に吸収され、図11(b)の最下段に示すように、残留する物質を含む材料(14B)が基材内部の隙間CL1に充填された状態になる。例えば、溶媒が水である溶液F14がアルカリ土類金属塩やアルカリ金属塩や金属塩を含むインクである場合、インクから水分が吸水剤F13に吸収されると、インクに含まれる塩が析出する。このインク残留物である析出物が隙間CL1を閉塞し、液体Fの流通を抑制する。
また、セラミック製の基材12の内部にある隙間CL1に含まれる吸水剤F13は、該吸水剤に対して水分が飽和状態でないときには圧力室21内の液体Fから水分を引き寄せるが、水分が飽和状態になると圧力室21内の液体Fから水分を引き寄せない。その結果、圧力室21内の液体Fに由来する液の隙間CL1を通る染み出しが抑制される。
After the impregnation step, the flow path unit main body is dried after washing to remove excessive adhesion of the water-absorbing agent in the flow channel (cleaning step S15). Thereafter, the solution F14 is supplied into the pressure chamber 21 (solution supply step S24). When at least a part of the component of the solution F14 enters the gap CL1 inside the base material, the water in the solution F14 is absorbed by the water absorbing agent F13 and includes the remaining substance as shown in the lowermost part of FIG. The material (14B) is in a state of being filled in the gap CL1 inside the base material. For example, when the solution F14 in which the solvent is water is an ink containing an alkaline earth metal salt, an alkali metal salt, or a metal salt, the salt contained in the ink is precipitated when moisture is absorbed from the ink into the water absorbing agent F13. . The precipitate, which is the ink residue, closes the gap CL1 and suppresses the flow of the liquid F.
Further, the water absorbent F13 contained in the gap CL1 inside the
溶液供給工程によって基材内部に形成される隙間CL1に充填される充填剤14Bは、溶液F14の水分が吸水剤F13に吸収されたときの残留物質を含んでおり、振動板厚み方向D1への液体の通過を抑制する。従って、本例は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例である。
The
なお、圧力室21内に溶液F14を供給する場合、図11(c)に例示するように、上記残留物質を含む充填剤14Bの濃度分布が裏面11b側に偏ることがある。なお、濃度分布はあくまでも例示であり、直線状の特性になるとは限らない。ここで、図10(d)と同様に、裏面(第一の面)11b側の平均濃度Cb、表面(第二の面)11a側の平均濃度Caを用い、第一の面(11b)側の存在比をR1=Cb/(Ca+Cb)、第二の面(11a)側の存在比をR2=Ca/(Ca+Cb)とする。
上記の場合、R1>R2となる。この例も、液漏れを抑制可能な好適な例である。
In addition, when supplying the solution F14 in the
In the above case, R1> R2. This example is also a suitable example capable of suppressing liquid leakage.
(6)流路ユニット及びその製造方法の第四の例:
図12(a)は、溶液F16から固まりを生成する変性剤F15を利用する流路ユニット製造工程を示している。振動板が変性剤F15を含む場合、基材内部の隙間CL1に溶液F16の少なくとも一部の成分が入ると、変性剤F15によって溶液F16から固まりが生成される。これにより、図12(b),(c)に示すように、固まりを含む充填剤14C,14Dが基材12の内部にある隙間CL1に充填された状態になる。
(6) Fourth example of flow path unit and manufacturing method thereof:
FIG. 12A shows a flow path unit manufacturing process that uses a denaturant F15 that forms a lump from the solution F16. When the diaphragm includes the modifying agent F15, if at least part of the component of the solution F16 enters the gap CL1 inside the base material, a lump is generated from the solution F16 by the modifying agent F15. Thereby, as shown in FIGS. 12B and 12C, the fillers 14C and 14D including the lump are filled in the gap CL1 inside the
変性剤F15には、溶液F16の溶質と分散質の少なくとも一方と反応して析出する(固まりに変える)物質、溶液F16の分散質を凝集させる(固まりに変える)凝集剤、溶液F16の分散媒又は溶媒をゲル化させる(固まりに変える)物質、等を一種以上含むものを用いることができる。溶質と反応して析出する物質には、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、等が含まれる。例えば、溶液F16にCaイオンといったアルカリ土類金属のイオンが含まれる場合、リン酸ナトリウムといった水溶性のリン酸塩とからリン酸カルシウム等の難溶塩(固まり)が析出する。凝集剤には、硫酸アルミニウム、ミョウバン、ポリ塩化アルミニウム、アルギン酸ナトリウム、有機高分子凝集剤、等が含まれる。例えば、溶液F16に顔料粒子といった凝集可能なコロイド粒子が含まれる場合、凝集剤によりコロイド粒子が凝集して固まりが生成される。分散媒をゲル化させる物質には、ブドウ糖多糖といったゲル化剤等が含まれる。生成する固まりには、溶媒や分散媒が固まることによる実質的な溶液全体の固まりが含まれる。 The modifier F15 includes a substance that reacts with at least one of the solute and the dispersoid of the solution F16 and precipitates (changes to a lump), a flocculant that agglomerates (changes to a lump) the dispersoid of the solution F16, and a dispersion medium of the solution F16 Or what contains 1 or more types of the substance etc. which gelatinize a solvent (it changes into a lump), etc. can be used. Substances that react with the solute and precipitate include phosphates, carbonates, sulfates, and the like. For example, in the case where alkaline earth metal ions such as Ca ions are contained in the solution F16, a hardly soluble salt (solid) such as calcium phosphate is precipitated from a water-soluble phosphate such as sodium phosphate. The flocculant includes aluminum sulfate, alum, polyaluminum chloride, sodium alginate, organic polymer flocculant, and the like. For example, when the solution F16 includes agglomerated colloidal particles such as pigment particles, the colloidal particles are agglomerated by the aggregating agent to generate a lump. The substance that gels the dispersion medium includes a gelling agent such as glucose polysaccharide. The generated mass includes the substantial mass of the entire solution due to the solidification of the solvent and the dispersion medium.
溶液F16には、インク等の液体F、充填剤を生成するための専用の液体、等が含まれる。例えば、溶液F16には、Ca(カルシウム)、Mg(マグネシウム)、Ba(バリウム)といったアルカリ土類金属の塩、Cu(銅)、Zn(亜鉛)といった金属の塩、等を一種以上含む水溶液を用いることができる。これらの塩を含む水溶液は、インク等の液体にも用いられる。このような水溶液を用いる場合、変性剤F15に上述した溶質と反応して析出する物質を用いると、この物質とアルカリ土類金属等とから難溶塩が析出する。 The solution F16 includes a liquid F such as ink, a dedicated liquid for generating a filler, and the like. For example, the solution F16 includes an aqueous solution containing one or more of alkaline earth metal salts such as Ca (calcium), Mg (magnesium), and Ba (barium), and metal salts such as Cu (copper) and Zn (zinc). Can be used. Aqueous solutions containing these salts are also used for liquids such as ink. When such an aqueous solution is used, if a substance that reacts with the solute described above and precipitates is used as the modifier F15, a hardly soluble salt is precipitated from this substance and alkaline earth metal or the like.
図12(a)に示す製造工程は、図5(a)で示した製造工程と比べて工程S14,S16がそれぞれ工程S25,S26に代わっている。まず、図5(b)の最上段に示したような流路ユニット本体101を工程S11〜S13で形成する。
次いで、変性剤F15を一体焼成物(101)の少なくとも基材12に含浸させる(変性剤含浸工程S25)。このときの様子を図12(b)の最上段に示している。本含浸工程S25でも、図8で示した例1〜7等の含浸処理を行うことができる。
なお、変性剤F15を基材12に含浸させると、含浸した液体の成分の変化(硬化等)により振動板11の硬さ等が変化する。そこで、制御回路基板91から圧電素子3に駆動信号を供給して振動板11を振動させるとき、第一の例で述べた具体的処理等により、含浸した液体の成分の変化状況に応じて駆動信号を調整してもよい。変化状況に応じて駆動信号を調整する例は、液漏れが抑制される好適な例となる。
In the manufacturing process shown in FIG. 12A, steps S14 and S16 are replaced with steps S25 and S26, respectively, as compared with the manufacturing process shown in FIG. First, the flow path unit
Next, at least the
In addition, when the
含浸工程の後、流路内における変性剤の余分な付着を除去する洗浄を行った後に流路ユニット本体を乾燥させる(洗浄工程S15)。その後、圧力室21内に溶液F16を供給する(溶液供給工程S26)。この溶液F16の少なくとも一部の成分が基材内部の隙間CL1に入ると、変性剤F15によって溶液F16から固まりが生成され、この固まりを含む材料(14C,14D)が基材内部の隙間CL1に充填された状態になる。例えば、溶媒が水である溶液F16がアルカリ土類金属塩や金属塩を含むインクであり、変性剤F15がリン酸塩等の難溶塩を生成する材料である場合、この材料とアルカリ土類金属等とから難溶塩の固まりが析出する。このインク反応物である析出物が図12(b)に示すような充填剤14Cとして隙間CL1を閉塞し、液体Fの流通を抑制する。また、変性剤F15がゲル化剤である場合、隙間CL1に入った溶液F16がゲル化し、このゲルが図12(c)に示すような充填剤14Dとして隙間CL1を閉塞し、液体Fの流通を抑制する。
溶液供給工程によって基材内部に形成される隙間CL1に充填される充填剤14C,14Dは、変性剤F15によって溶液F16から生成される固まりを含んでおり、振動板厚み方向D1への液体の通過を抑制する。従って、本例は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例である。
After the impregnation step, the flow channel unit main body is dried after washing to remove excessive adhesion of the modifier in the flow channel (cleaning step S15). Thereafter, the solution F16 is supplied into the pressure chamber 21 (solution supply step S26). When at least a part of the component of the solution F16 enters the gap CL1 inside the base material, a mass is generated from the solution F16 by the modifying agent F15, and the material (14C, 14D) containing this mass enters the gap CL1 inside the base material. Filled. For example, when the solution F16 in which the solvent is water is an ink containing an alkaline earth metal salt or a metal salt, and the modifier F15 is a material that generates a hardly soluble salt such as a phosphate, this material and the alkaline earth metal are used. A lump of sparingly soluble salt precipitates from the metal or the like. The precipitate, which is the ink reactant, closes the gap CL1 as the filler 14C as shown in FIG. Further, when the modifying agent F15 is a gelling agent, the solution F16 in the gap CL1 gels, and this gel closes the gap CL1 as a filler 14D as shown in FIG. Suppress.
The fillers 14C and 14D filled in the gap CL1 formed inside the base material by the solution supply step include a mass generated from the solution F16 by the modifier F15, and the liquid passes in the diaphragm thickness direction D1. Suppress. Therefore, this example is a suitable example that can suppress the seepage of the liquid from the diaphragm.
なお、圧力室21内に溶液F16を供給する場合、図11(c)に例示したように、上記固まりを含む充填剤14C,14Dの濃度分布が裏面11b側に偏ることがある。この場合、R1>R2となる。この例も、液漏れを抑制可能な好適な例である。
In addition, when supplying the solution F16 in the
(7)流路ユニット及びその製造方法の第五の例:
図13(a)は、液状熱硬化性樹脂F17を利用する流路ユニット製造工程を示している。基材12の内部にある隙間CL1に液状の熱硬化性樹脂を充填し、基材12を加熱すると、基材内部の隙間CL1に熱硬化樹脂を含む充填剤14Eが充填された状態になる。
(7) A fifth example of the flow path unit and its manufacturing method:
FIG. 13A shows a flow path unit manufacturing process using the liquid thermosetting resin F17. When a liquid thermosetting resin is filled in the gap CL1 inside the
液状熱硬化性樹脂F17には、充填剤14Eを生成するための専用の液体、インク等の液体F、等が含まれる。例えば、液状熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、ケイ素樹脂、等の一種以上を用いることができる。
The liquid thermosetting resin F17 includes a dedicated liquid for generating the
図13(a)に示す製造工程は、図5(a)で示した製造工程と比べて工程S14,S16がそれぞれ工程S27,S28に代わっている。まず、図5(b)の最上段に示したような流路ユニット本体101を工程S11〜S13で形成する。
次いで、液状熱硬化性樹脂F17を一体焼成物(101)の少なくとも基材12に含浸させる(液状熱硬化性樹脂含浸工程S27)。このときの様子を図13(b)の最上段に示している。本含浸工程S27でも、図8で示した例1〜7等の含浸処理を行うことができる。
In the manufacturing process shown in FIG. 13A, processes S14 and S16 are replaced with processes S27 and S28, respectively, as compared with the manufacturing process shown in FIG. First, the flow path unit
Next, at least the
含浸工程の後、流路内における液状熱硬化性樹脂の余分な付着を除去する洗浄を行った後に流路ユニット本体を乾燥させる(洗浄工程S15)。その後、加熱装置で流路ユニット本体101を加熱して液状熱硬化性樹脂F17を固形状の熱硬化樹脂に変え(加熱工程S28)、流路ユニットU0を完成させる。この熱硬化樹脂(14)は、図13(b)の最下段に示すように、基材内部の隙間CL1を閉塞し、液体Fの流通を抑制する。
加熱工程によって基材内部に形成される隙間CL1に充填される充填剤14Eは、熱硬化樹脂を含んでおり、振動板厚み方向D1への液体の通過を抑制する。従って、本例は、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な好適な例である。
After the impregnation step, the flow path unit main body is dried after cleaning to remove excess adhesion of the liquid thermosetting resin in the flow channel (cleaning step S15). Thereafter, the flow path unit
The
加熱装置は、液体噴射ヘッドの製造工場に設置されてもよいが、液体噴射装置内に設置されてもよい。図13(c)は、ヒーターといった加熱部H1を有する液体噴射装置200を模式的に例示している。この液体噴射装置200は、液体噴射ヘッド1と、振動板11の圧力室21とは反対側の第二の面(表面11a)側にある加熱部H1と、制御回路基板91と加熱部H1とを制御する制御部201とを備えている。ただし、加熱前の液体噴射ヘッド1の少なくとも基材12は、液状熱硬化性樹脂が含浸された状態とされている。この場合、制御部201が加熱部H1を通電制御すると、表面11a側から振動板が加熱され、隙間CL1の液状熱硬化性樹脂F17が硬化して熱硬化樹脂を含む固形状の充填剤14Eに変化する。
The heating device may be installed in the liquid jet head manufacturing factory, but may be installed in the liquid jet device. FIG. 13C schematically illustrates a
以上のことから、液体噴射装置200の使用を開始した後に、圧力室21内のインク等の液体Fを液状熱硬化性樹脂F17に置き換えて少なくとも振動板11に液状熱硬化性樹脂F17を含浸させ、加熱部H1で振動板11を表面11a側から加熱すると、耐液漏れ性が向上する。また、インク等の液体F自体を熱硬化性にすると、定期的など必要に応じて加熱部H1で振動板11を加熱する制御を制御部201で行うと、耐液漏れ性が向上する。
From the above, after the use of the
また、加熱部H1が無くても、圧電素子3の駆動電圧を”H”と”L”とに繰り返し切り替えることにより圧電素子3が発熱し、振動板11が昇温する。そこで、圧力室21内に液状熱硬化性樹脂F17に供給し、又は、インク等の液体F自体を熱硬化性にすると、定期的など必要に応じて圧電素子3の駆動電圧を”H”と”L”とに繰り返し切り替える制御を制御部201で行うことにより、振動板11が加熱される。これにより、隙間CL1にある液状熱硬化性樹脂F17、又は、熱硬化性の液体Fが硬化し、耐液漏れ性が向上する。
なお、振動板を加熱すると、振動板に浸入した液体の成分の熱硬化により振動板の硬さ等が変化する。そこで、制御回路基板91から圧電素子3に駆動信号を供給して振動板11を振動させるとき、第一の例で述べた具体的処理等により、浸入した液体の成分の熱硬化状況に応じて駆動信号を調整してもよい。熱硬化状況に応じて駆動信号を調整する例も、液漏れが抑制される好適な例となる。
Even without the heating unit H1, the
When the diaphragm is heated, the hardness or the like of the diaphragm changes due to thermosetting of the liquid component that has entered the diaphragm. Therefore, when a drive signal is supplied from the
(8)液体噴射装置の例:
図14は、上述した液体噴射ヘッド1を記録ヘッドとして有するインクジェット式の記録装置である液体噴射装置200の外観を示している。液体噴射ヘッド1を記録ヘッドユニット211,212に組み込むと、液体噴射装置200を製造することができる。図14に示す液体噴射装置200は、記録ヘッドユニット211,212のそれぞれに、液体噴射ヘッド1が設けられ、外部インク供給手段であるインクカートリッジ221,222が着脱可能に設けられている。記録ヘッドユニット211,212を搭載したキャリッジ203は、装置本体204に取り付けられたキャリッジ軸205に沿って往復移動可能に設けられている。駆動モーター206の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト207を介してキャリッジ203に伝達されると、キャリッジ203がキャリッジ軸205に沿って移動する。図示しない給紙ローラー等により給紙される記録シート290は、プラテン208上に搬送され、インクカートリッジ221,222から供給され液体噴射ヘッド1から噴射されるインク滴により印刷がなされる。
(8) Example of liquid ejecting apparatus:
FIG. 14 shows the appearance of a
(9)応用、その他:
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、記録装置は、印刷中に液体噴射ヘッドが移動しないように固定されて、記録シートを移動させるだけで印刷を行ういわゆるラインヘッド型のプリンターでもよい。
流体噴射ヘッドから吐出される液体は、液体噴射ヘッドから吐出可能な材料であればよく、染料等が溶媒に溶解した溶液、顔料や金属粒子といった固形粒子が分散媒に分散したゾル、等の流体が含まれる。このような流体には、インク、液晶、等が含まれる。液体噴射ヘッドは、プリンターといった画像記録装置の他、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置、有機ELディスプレーやFED(電解放出ディスプレー)等の電極の製造装置、バイオチップ製造装置、等に搭載可能である。
圧力室に圧力を与えるための圧電素子は、図3(a),(b)で示したような薄膜型に限定されず、圧電材料と電極材料とを交互に積層させた積層型、縦振動させて各圧力室に圧力変化を与える縦振動型、等でもよい。また、圧電アクチュエーターは、発熱素子の発熱で生じる気泡によってノズルから液滴を噴射させるアクチュエーター、振動板と電極との間に発生させた静電気によって振動板を変形させてノズルから液滴を噴射させるいわゆる静電式アクチュエーター、等でもよい。更には、そのほかの様々な流路ユニットに適用することができる。
(9) Application and others:
Various modifications can be considered for the present invention.
For example, the recording apparatus may be a so-called line head type printer that is fixed so that the liquid ejecting head does not move during printing and performs printing only by moving the recording sheet.
The liquid ejected from the fluid ejecting head may be any material that can be ejected from the liquid ejecting head, such as a solution in which a dye or the like is dissolved in a solvent, or a sol in which solid particles such as pigments or metal particles are dispersed in a dispersion medium. Is included. Such fluids include ink, liquid crystal, and the like. In addition to image recording devices such as printers, liquid ejecting heads can be mounted on color filter manufacturing devices such as liquid crystal displays, electrode manufacturing devices such as organic EL displays and FEDs (electrolytic emission displays), biochip manufacturing devices, etc. is there.
The piezoelectric element for applying pressure to the pressure chamber is not limited to the thin film type as shown in FIGS. 3A and 3B, but a laminated type in which piezoelectric materials and electrode materials are alternately laminated, and longitudinal vibration. A longitudinal vibration type that gives a pressure change to each pressure chamber may be used. In addition, the piezoelectric actuator is an actuator that ejects droplets from the nozzle by bubbles generated by heat generated by the heat generating element, so-called a droplet that is ejected from the nozzle by deforming the diaphragm by static electricity generated between the diaphragm and the electrode. An electrostatic actuator or the like may be used. Furthermore, the present invention can be applied to various other flow path units.
振動板は、液体流路を形成するスペーサー部や接続部とは別に焼成されて形成されてからスペーサー部に接合されてもよい。スペーサー部や接続部は、金属、合成樹脂、等、セラミック製でなくてもよい。セラミック製の基材の内部にある隙間に充填剤が充填された振動板を有する流路ユニットであれば、本発明を適用可能である。
上述した充填剤は、組み合わせて使用することも可能である。
The diaphragm may be formed by firing separately from the spacer part and the connection part that form the liquid flow path, and then joined to the spacer part. The spacer part and the connection part may not be made of ceramic such as metal, synthetic resin, or the like. The present invention can be applied to any flow path unit having a diaphragm in which a filler is filled in a gap inside a ceramic substrate.
The fillers described above can also be used in combination.
充填剤の形成方法も、様々考えられる。
例えば、基材内部に含浸させる溶液として、加熱不要の硬化性樹脂を用いてもよい。この場合、図13(a)に示した加熱工程S28を省略可能である。
充填剤形成用の溶液F14,F16は、圧力室21内ではなく、基材の表面11a側に供給されてもよい。
充填剤の形成工程は、前駆体焼成直後や液体噴射ヘッド形成後の他、液体噴射ヘッド形成前における流路ユニット本体とプレートとの接合直後等に行ってもよい。充填剤形成工程に加熱工程を伴う場合、液体噴射ヘッド形成後には例えば100℃程度以下の加熱しかできないが、液体噴射ヘッド製造工程の初期段階では例えば500〜600℃程度の高温加熱が可能である。
Various methods for forming the filler are also conceivable.
For example, a curable resin that does not require heating may be used as a solution to be impregnated inside the substrate. In this case, the heating step S28 shown in FIG. 13A can be omitted.
The filler forming solutions F14 and F16 may be supplied not to the inside of the
The filler forming step may be performed immediately after firing the precursor, after forming the liquid jet head, or immediately after joining the flow path unit main body and the plate before forming the liquid jet head. In the case where the heating process is accompanied with the filler forming process, after the liquid ejecting head is formed, for example, heating of only about 100 ° C. or less is possible, but high temperature heating of about 500 to 600 ° C. is possible in the initial stage of the liquid ejecting head manufacturing process. .
また、充填剤用の物質は、焼成前の前駆体に含まれていてもよい。例えば、吸水剤F13や変性剤F15が無機金属塩など耐熱性の物質である場合、この耐熱性物質を前駆体に混入しておけば、焼成後の基材12に吸水剤F13や変性剤F15が存在することになる。吸水剤F13が存在する場合、圧力室21内に溶液F14を供給すると、基材表面の吸水剤F13に溶液F14の水分が吸収され、残留物質を含む充填剤14Bが隙間CL1に充填される。基材12に変性剤F15が存在する場合、圧力室21内に溶液F16を供給すると、基材表面の変性剤F15により溶液F16から固まりが生成し、この固まりを含む充填剤14C,14Dが隙間CL1に充填される。
Moreover, the substance for fillers may be contained in the precursor before baking. For example, when the water-absorbing agent F13 or the modifier F15 is a heat-resistant substance such as an inorganic metal salt, the water-absorbing agent F13 or the modifier F15 is added to the fired
(10)結び:
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、振動板からの液の染み出しを抑制することが可能な技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
(10) Conclusion:
As described above, according to the present invention, it is possible to provide, for example, a technique that can suppress the seepage of liquid from the diaphragm by various aspects. Needless to say, the above-described basic actions and effects can be obtained even with a technique that does not have the constituent requirements according to the dependent claims but includes only the constituent requirements according to the independent claims.
In addition, the configurations disclosed in the embodiments and modifications described above are mutually replaced, the combinations are changed, the known technology, and the configurations disclosed in the embodiments and modifications described above are mutually connected. It is possible to implement a configuration in which replacement or combination is changed. The present invention includes these configurations and the like.
1…液体噴射ヘッド、3…圧電素子、10…振動板部、11…振動板、11a…表面(第二の面)、11b…裏面(第一の面)、12…基材、12c…内部、13…粒子、14…充填剤、14A…光硬化樹脂を含む充填剤、14B…残留物質を含む充填剤、14C,14D…固まりを含む充填剤、14E…熱硬化樹脂を含む充填剤、20…スペーサー部、21…圧力室、30…接続部、31…供給孔、32…ノズル連通孔、40…封止プレート、50…リザーバープレート、51…リザーバー、60…ノズルプレート、62…ノズル、100…前駆体、101…流路ユニット本体、111…振動板前駆体、120…スペーサー部前駆体、130…接続部前駆体、200…液体噴射装置、300…含浸装置、CL1…隙間、D1…厚み方向、F…液体、F1…液体流路、F11…液状熱硬化性物質、F12…液状光硬化性樹脂、F13…吸水剤、F14…溶液、F15…変性剤、F16…溶液、F17…液状熱硬化性樹脂、SG1…駆動信号、U0…流路ユニット。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
壁の一部である前記振動板の変形により液体に圧力が加わる圧力室と、
を備えた流路ユニットであって、
前記振動板は、
透光性を有し、セラミック製の基材と、
光硬化樹脂を含み、前記基材の内部にある隙間を充填し液体の通過を抑制する充填剤と、
を有する、流路ユニット。 A deformable diaphragm,
A pressure chamber in which pressure is applied to the liquid by deformation of the diaphragm that is part of the wall;
A flow path unit comprising:
The diaphragm is
A translucent, ceramic substrate;
A filler containing a photo-curing resin, filling a gap inside the substrate and suppressing the passage of liquid;
A flow path unit.
壁の一部である前記振動板の変形により液体に圧力が加わる圧力室と、
を備えた流路ユニットであって、
前記振動板は、
セラミック製の基材と、
該基材の内部にある隙間を充填し液体の通過を抑制する充填剤と、
を有し、
前記振動板は、吸水剤を含み、
前記充填剤は、溶液の水分が前記吸水剤に吸収されたときに残留する物質を含む、流路ユニット。 A deformable diaphragm,
A pressure chamber in which pressure is applied to the liquid by deformation of the diaphragm that is part of the wall;
A flow path unit comprising:
The diaphragm is
A ceramic substrate;
A filler that fills the gaps inside the substrate and suppresses the passage of liquid;
Have
The diaphragm includes a water absorbing agent,
The flow path unit , wherein the filler includes a substance that remains when water in the solution is absorbed by the water absorbent.
壁の一部である前記振動板の変形により液体に圧力が加わる圧力室と、
を備えた流路ユニットであって、
前記振動板は、
セラミック製の基材と、
該基材の内部にある隙間を充填し液体の通過を抑制する充填剤と、
を有し、
前記振動板の前記圧力室側となる第一の面側における前記充填剤の存在比は、前記振動板の前記圧力室とは反対側の第二の面側における前記充填剤の存在比よりも少ない、流路ユニット。 A deformable diaphragm,
A pressure chamber in which pressure is applied to the liquid by deformation of the diaphragm that is part of the wall;
A flow path unit comprising:
The diaphragm is
A ceramic substrate;
A filler that fills the gaps inside the substrate and suppresses the passage of liquid;
Have
The abundance ratio of the filler on the first surface side that is the pressure chamber side of the diaphragm is greater than the abundance ratio of the filler on the second surface side of the diaphragm opposite to the pressure chamber. less, the channel unit.
前記圧力室に連通するノズルと、
を備える、液体噴射ヘッド。 The flow path unit according to any one of claims 1 to 6 ,
A nozzle communicating with the pressure chamber;
A liquid ejecting head.
前記振動板の透光性を有するセラミック製の基材となる部分を少なくとも含む前駆体を加熱して前記基材を形成する形成工程と、
前記基材の内部に形成される隙間に、光硬化樹脂を含み液体の通過を抑制する充填剤を充填する充填工程と、
を含む、流路ユニットの製造方法。 A flow path unit manufacturing method comprising: a deformable diaphragm; and a pressure chamber in which pressure is applied to the liquid by deformation of the diaphragm that is a part of a wall,
A forming step of forming the base material by heating a precursor including at least a portion to be a ceramic base material having translucency of the diaphragm;
A filling step of filling a gap formed inside the base material with a filler containing a photocurable resin and suppressing the passage of liquid; and
A method for manufacturing a flow path unit.
前記振動板は、吸水剤を含み、 The diaphragm includes a water absorbing agent,
前記振動板のセラミック製の基材となる部分を少なくとも含む前駆体を加熱して前記基材を形成する形成工程と、 Forming a base material by heating a precursor including at least a portion to be a ceramic base material of the diaphragm; and
前記基材の内部に形成される隙間に、溶液の水分が前記吸水剤に吸収されたときに残留する物質を含み液体の通過を抑制する充填剤を充填する充填工程と、 A filling step of filling a gap formed inside the base material with a filler that contains a substance that remains when the water content of the solution is absorbed by the water-absorbing agent;
を含む、流路ユニットの製造方法。A method for manufacturing a flow path unit.
前記振動板のセラミック製の基材となる部分を少なくとも含む前駆体を加熱して前記基材を形成する形成工程と、 Forming a base material by heating a precursor including at least a portion to be a ceramic base material of the diaphragm; and
前記基材の内部に形成される隙間に、液体の通過を抑制する充填剤を充填する充填工程と、 A filling step of filling a gap formed inside the base material with a filler for suppressing the passage of liquid;
を含み、Including
前記充填工程では、前記振動板の前記圧力室側となる第一の面側における前記充填剤の存在比が前記振動板の前記圧力室とは反対側の第二の面側における前記充填剤の存在比よりも少なくなるように、前記充填剤を充填する、流路ユニットの製造方法。 In the filling step, the abundance ratio of the filler on the first surface side which is the pressure chamber side of the diaphragm is the second surface side of the diaphragm opposite to the pressure chamber. A method for manufacturing a flow path unit, wherein the filler is filled so as to be less than the abundance ratio.
請求項9〜請求項11のいずれか一項に記載の流路ユニットの製造方法。 The filling step includes at least one of depressurizing the environment of the base material, pressurizing the environment of the base material, and vibrating the vibration plate, thereby performing the filling of the filler. Including a permeation step of permeating the original liquid into the gap,
The manufacturing method of the flow-path unit as described in any one of Claims 9-11 .
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