CN101961957B

CN101961957B - 喷墨记录头

Info

Publication number: CN101961957B
Application number: CN201010233586.8A
Authority: CN
Inventors: 村山裕之; 田川义则; 黑须敏明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2030-07-19
Also published as: JP2011042165A; US20110018933A1; CN101961957A; JP5661357B2; US8388099B2

Abstract

一种喷墨记录头，所述喷墨记录头包括：涂覆树脂层，包括用于喷墨的多个喷射出口以及与所述多个喷射出口连通的多个墨流路；基板，设置有能量产生部件，该能量产生部件用于产生用于喷墨的能量；以及粘性提高层，设置在所述树脂涂覆层与所述基板之间，用于提高所述涂覆树脂层与所述基板之间的粘性。所述粘性提高层在所述基板端部的厚度大于在除了端部以外的部分的厚度。

Description

喷墨记录头

技术领域

本发明涉及一种喷墨记录头，用于通过向记录材料(介质)喷墨来实现记录。

背景技术

目前，作为一种在记录材料上实现记录的方法，使用喷墨记录头的喷墨记录方法已经被广泛使用。作为喷墨记录头的示例，已经公开了一种用于与基板垂直地喷射墨滴的侧喷式(side shooter type)喷墨记录头(第2007-261169号日本特许公开专利申请(JP-A))。

作为传统喷墨记录头的示例的侧喷式喷墨记录头具有以下构造：包括多个喷射出口的涂覆树脂层被接合到基板上。所述基板设置有供墨端口，以及在涂覆树脂层在基板上所接合的基板的接合表面，能量产生部件被布置在基板上与涂覆树脂层的相关喷射出口相应的位置处，形成用于建立从基板的供墨端口到能量产生部件之上的涂覆树脂层的喷射出口的通路的墨流路。从供墨端口向墨流路提供墨，然后通过经由能量产生部件的热产生动作而生成的气泡将墨从喷射出口喷射出来，从而粘附到记录材料。在具有所述构造的喷墨记录头中，在涂覆树脂层的中央部分，涂覆树脂层的体积与在外围部分的体积相比小了设置喷射出口和墨流路的空间。

另一方面，在JP-A 2003-080717中，已经公开了一种喷墨记录头，其中，在外围部分的涂覆树脂层被形成为厚度小于在中央部分的涂覆树脂层的厚度，从而减少涂覆树脂层在外围部分的体积。

近些年来，已经要求打印机的输出进一步提速。作为原因之一，这可归因于要求在提高计算机处理速度的情况下或在减小图像液滴的尺寸以输出更高清晰度图像的情况下提供高的图像液滴密度。

在宽(大)版式打印机或连接到网络的打印机中，对提速的要求更加明显。可通过满足以下两个要求来实现打印机的输出提速：增加每小时产生图像液滴的数量，即，提高图像喷射频率；和增加喷射出口的数量。通常，通过满足上述两个要求来实现打印机的输出提速。

然而，喷射出口数量的增加导致了喷墨记录头的延长。随着喷墨记录头的延长，通过各种测试看出：在涂覆树脂层的外围部分发生涂覆树脂层与基板分离的概率增加。也就是说，在作为外围部分的、形成有喷射出口和墨流路的区域的外侧部分，产生的应力大于在涂覆树脂层的中央部分的应力。为此，在涂覆树脂层的外围部分，发生涂覆树脂层与基板分离的频率和程度进一步加强。此外，由于涂覆树脂层的厚度较厚，即，由于涂覆树脂层的体积较大，所以在涂覆树脂层产生的应力较大，从而也可看出更加容易发生分离。

在上述JP-A 2003-080717中，涂覆树脂层在外围部分的体积被制造为小于在中央部分的体积，但是在外围部分设置有具有锯齿边缘的凹槽，从而处理变得复杂。此外，在凹槽更外侧的部分，涂覆树脂层被制造为比内侧部分薄，从而可能降低喷墨记录头的强度。

发明内容

针对上述问题而实现了本发明。本发明的一个主要目的在于提供一种高可靠性的喷墨记录头，其能够抑制涂覆树脂层与基板分离的发生。

根据本发明的一个方面，提供了一种喷墨记录头，所述喷墨记录头包括：涂覆树脂层，包括用于喷墨的多个喷射出口以及与所述多个喷射出口连通的多个墨流路；基板，被设置有用于产生用于喷墨的能量的能量产生部件；和粘性提高层，设置在树脂涂覆层与基板之间，用于提高涂覆树脂层与基板之间的粘性，其中，粘性提高层在基板端部的厚度大于在除了端部以外的部分的厚度。

考虑到以下结合附图对本发明优选实施例的描述，本发明的这些和其它目的、特点和优点将变得更加清楚。

根据本发明，可抑制发生涂覆树脂层的分离，从而可增强喷墨记录头的可靠性。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例中的喷墨记录头的示意性透视图。

图2(a)和图2(b)是图1所示的喷墨记录头的示意图，其中，图2(a)是顶视图，图2(b)是沿图2(a)中示出的A-A’线截取的截面图。

图3是示出图1所示的喷墨记录头的结构的截面图，其中，在喷墨记录头的粘性提高层的阶梯部分中的台阶数量被增加。

图4(a)至图4(f)是用于示出图1所示的喷墨记录头的阶梯产生的截面图。

图5是根据本发明的第二实施例中的喷墨记录头的示意性透视图。

图6(a)和图6(b)是图5所示的喷墨记录头的示意图，其中，图6(a)是顶视图，图6(b)是沿图6(a)中示出的A-A’线截取的截面图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。顺带提及的是，具有相同功能的构成部件由相同的标号来表示并且可从其描述中被省略。

(第一实施例)

图1是根据本发明的第一实施例中的喷墨记录头的示意性透视图。顺带提及的是，涂覆树脂层3的一部分被省略，从而可容易地理解内部结构。

通过沿两条具有预定间距的平行线排列能量产生部件来形成所述喷墨记录头，该喷墨记录头包括基板2，基板2上形成有用于建立到外部装置的电连接的接触盘13。基板2设置有供墨端口7，其在能量产生部件1的两条平行线之间开口。在基板2上，层叠有粘性提高层5和涂覆树脂层3，其中，形成有喷射出口6和墨流路，所述喷射出口6均在相关的能量产生部件1之上开口，所述墨流路均用于建立从供墨端口7到喷射出口6的通路。图2(a)是图1的喷墨记录头的顶视图。图2(b)是沿图2(a)中示出的A-A’线截取的喷墨记录头的截面图。在该实施例中，作为用于粘性提高层5的材料，使用热塑性聚醚酰胺(thermoplastic polyether amide)(Hitachi Chemical Co.，Ltd.制造的商品名称“HL-1200”)。所述材料可在溶液的状态下在商业上获得，其中，热塑性聚醚酰胺被溶解在溶剂中。通过按照旋涂等方式将所述热塑性聚醚酰胺的溶液施加到硅(Si)的基板2的表面来形成粘性提高层5，以及在粘性提高层5上形成涂覆树脂层3。作为用于形成粘性提高层5的热塑性树脂材料，除了聚醚酰胺树脂之外，可应用聚醚酰胺酰亚胺树脂(polyether amide imide resin)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)等。如上所述，在涂覆树脂层3中产生的应力根据涂覆树脂层3的厚度而变化。具体说来，随着涂覆树脂层3变厚，在涂覆树脂层3中产生的应力变大。在传统的喷墨记录头中，由于这一应力，可能发生涂覆树脂层3与基板2之间的分离，从而在某些情况下削弱了喷墨记录头的可靠性。

针对这一问题，在该实施例中，将粘性提高层5设置在涂覆树脂层3与基板2之间，从而涂覆树脂层3在外围部分的厚度小于在除了外围部分之外的部分的厚度。以下，将对此进行详细描述。

在该实施例中的喷墨记录头中，如图2(b)所示，将粘性提高层5布置在基板2与涂覆树脂层3之间。与接触所述基板2的粘性提高层5的表面相对的粘性提高层5的表面构成阶梯部分，该阶梯部分包括分离的平面区段。粘性提高层5在外围部分具有厚度t+t1，在中央部分(外围部分内部)具有厚度t。当t1＞0时，粘性提高层5在外围部分的厚度大于在中央部分的厚度，从而涂覆树脂层3在外围部分的高度(厚度)h小于涂覆树脂层3在中央部分的高度(厚度)h1。因此，可使得在涂覆树脂层3中在外围部分中产生的应力小于在中央部分产生的应力。也就是说，本发明中的涂覆树脂层3在外围部分具有高度h(＜h1)，因此，涂覆树脂层3在外围部分的体积小于在中央部分的体积，从而可使得在涂覆树脂层3中在外围部分产生的应力小于在中央部分产生的应力。换言之，通过提供在外围部分比在中央部分更厚的粘性提高层5，可将应力分散到涂覆树脂层3和粘性提高层5。结果，涂覆树脂层3中在外围部分的应力小于传统涂覆树脂层在外围部分的应力。因此，不仅可抑制涂覆树脂层3与粘性提高层5之间的分离，而且可抑制粘性提高层5与基板2之间的分离。

此外，在该实施例中，在外围部分的粘性提高层5的厚度与涂覆树脂层3的厚度之和被制造为基本上等于它们在中央部分的厚度之和。因此，在基板2的外围区域中，同样可抑制记录头的强度的降低。此外，粘性提高层5的阶梯部分的表面区段是平的，从而根据粘性提高层5在外围部分的厚度t+t1来确定涂覆树脂层3在外围部分的高度h。在该实施例中，涂覆树脂层3的内部高度h1为大约35μm到大约75μm，以及涂敷树脂层3在外围部分的高度h是大约17μm到大约37μm。在这种情况下，可期望满足h1/h≥2。此外，涂覆树脂层3在外围部分的高度h并不受限于上述范围，而是可仅要求在高度h不会引起在外围部分涂覆树脂层3与粘性提高层5之间的分离。

此外，在该实施例中，粘性提高层5被设置具有单个阶级部分(阶梯部分)，该部分在外围部分具有厚度(高度)t+t1，而且粘性提高层5也可以被设置成在外围部分具有两个或更多阶级的阶梯部分。也就是说，如图3所示，还可将粘性提高层5形成为具有多个阶梯，从而其厚度(高度)从在外围部分的t1+t逐步地降到在内侧部分的t。然而，在这种情况下，优选的是最外侧阶梯部分的厚度最大。通过采用这种构造，可使得涂覆树脂层3在最外围部分的高度h最小，从而可进一步降低涂覆树脂层3中在外围部分产生的应力。

如上所述，当形成阶梯部分(包括多个台阶部分)从而粘性提高层5的厚度从外部向内部逐步地减小时，涂覆树脂层3的厚度从内部向外部(外围部分)逐步地下降。结果，涂覆树脂层3中在外围部分产生的应力可根据厚度来分布，从而可进一步增强防止分离的效果。

接下来，将参照图4(a)到图4(f)来描述该实施例中的喷墨记录头的制造过程的示例。

如图4(a)所示，在包括能量产生部件1的基板2上，形成粘性提高层5。然后，如图4(b)所示，粘性提高层5经过构图从而具有沿着图案的形状，此后，将基于所述图案来形成墨流路8。作为粘性提高层5的构图方法，例如，通过使在基板2的整个表面上以厚度t+t1形成的粘性提高层5经过纳米压印(nanoimprint)技术的处理来形成包括厚度不同的部分的外围区域。或者，还可通过将粘性提高层5经过半蚀刻来形成外围区域。接下来，如图4(c)所示，形成可溶树脂层4。在构成墨流路8的图案中形成可溶树脂层4。例如，通过旋涂等方式施加抗蚀剂溶液(resist solution)或层叠干膜来形成可溶树脂层4，然后，通过向例如紫外(UV)线(诸如深度-UV光)进行暴露并通过显影等来对可溶树脂层4进行构图。在具体示例中，通过旋涂来施加聚甲基丙烯酸甲酯异丙烯基酮(polymethyl isopropenylketone)的溶液(TOKYO OHKA KOGYO CO.，LTD.制造的“ODUR-1010”)并随后使所述溶液变干来形成可溶树脂层4。然后，通过向深度UV光进行暴露并通过显影对可溶树脂层4进行构图。

然后，如图4(d)所示，在可溶树脂层4上，形成环氧树脂(epoxyresin)的涂覆树脂层3。然后，如图4(e)所示，涂覆树脂层3经过例如向UV线(深度UV光)进行暴露并经过显影，从而形成喷射出口6的图案。接下来，如图4(f)所示，通过使用碱性溶液等进行湿法蚀刻或通过进行干法蚀刻来形成供墨端口7，然后，去除可溶树脂层4。然后，对所产生的结构进行热固化，从而完成喷墨记录头。

如上所述，根据该实施例，通过在涂覆树脂层3与基板2之间设置粘性提高层5使得涂覆树脂层3在外围部分的厚度小于在中央部分的厚度，从而可减少涂覆树脂层3中在外围部分产生的应力，因此可抑制涂覆树脂层3在外围部分的分离。此外，涂覆树脂层3在设置有喷射出口6的一侧的表面没有设置阶梯部分，因此，所述表面可以是平面。此外，在该实施例中，如图1所示，描述了以下构造：涂覆树脂层3的厚度在相对于基板2的宽度方向的涂覆树脂3的端部被减小。这是因为传统涂覆树脂层在所述区域(在端部)的体积大，因此，具体说来，涂覆树脂层与基板分离的影响大。然而，本发明并不受限于上述构造，而是可采用用于不仅在相对于基板2的宽度方向的端部减小涂覆树脂层3的厚度，而且在相对于基板2的长度方向的端部减小涂覆树脂层3的厚度(即，在涂覆树脂层3的整个外围减小涂覆树脂层3的厚度)的构造。

(第二实施例)

图5是根据本发明的第一实施例中的喷墨记录头的示意性透视图。顺带提及的是，将基板2的上侧层的一部分省略，从而可容易地理解内部结构。图6是图5的喷墨记录头的顶视图，图6(b)是沿图6(a)中示出的A-A’线截取的喷墨记录头的示意图。

在第一实施例中，在基板2与涂覆树脂层3之间设置粘性提高层5，由于所述粘性提高层5的存在，使得涂覆树脂层3在外围部分的厚度小于在外围部分之内的厚度。另一方面，在该实施例中，在涂覆树脂层3的外围部分，设置粘性提高层5，从而使其夹在涂覆树脂层3的两个部分之间。也就是说，在粘性提高层5的外围部分，布置粘性提高层5，从而相对于涂覆树脂层3的厚度方向将涂覆树脂层3划分为两个部分。以下，将更加详细地描述这一构造。顺带提及的是，该实施例中喷墨记录头的构造类似于第一实施例中喷墨记录头的构造，只是粘性提高层5的外围部分相对于涂覆树脂层3的厚度所在方向将涂覆树脂层3的外围部分划分为两个部分。因此，将省略对与第一实施例中类似的点的详细描述，将通过使用第一实施例中使用的相同标号或符号来描述与第一实施例中相同的构成部件。

粘性提高层5是具有步阶形状的薄层，其被布置为在基板2的中央部分夹在基板2与涂覆树脂层3之间。此外，粘性提高层5在外围部分与基板2的表面隔开，并进入涂覆树脂层3的外围部分的内部，从而构成将涂覆树脂层3的外围部分相对于涂覆树脂层3的厚度方向划分为两部分的层。由于所述粘性提高层5的存在，涂覆树脂层3是在中央部分具有高度(厚度)h的单层，但是涂覆树脂层3被划分为具有小于高度h的高度h1的上侧层和具有小于高度h的高度h2的下侧层。在通过粘性提高层5划分的涂覆树脂层3中产生的应力也根据上侧层和下侧层的高度中的相关高度被划分为两个应力值，从而应力小于在传统形状中的应力，因此，可抑制分离。即使在基板2与在外围部分划分的涂覆树脂层3的下侧层之间发生分离，在粘性提高层5之下的下侧层的高度是小的，因此，在粘性提高层5之下的下侧层中产生的应力是小的，从而在粘性提高层5与基板2之间不发生分离。在该实施例中，在外围部分处在粘性提高层5上的涂覆树脂层3的上侧层的高度h1类似于实施例1中的高度，具体为大约20μm到大约40μm。

此外，在以上描述中，采用的是以下构造，其中，粘性提高层5具有阶梯部分，从而较高(单个)阶梯将涂覆树脂层3的外围部分相对于涂覆树脂层3的厚度方向划分为上侧层和下侧层。此外，还可采用以下构造：按照包括多个台阶部分的阶梯形状来形成粘性提高层5，从而粘性提高层5的高度(厚度)从中央部分向外围部分逐步增加，以相对于涂覆树脂层3的厚度方向将涂覆树脂层3划分为上侧层和下侧层。

在以上描述中，数值等仅仅作为示例，因此，本发明并不受限于这些数值。

接下来，将描述在该实施例中的喷墨记录头的制造过程的示例。在包括能量产生部件1的基板2上形成涂覆树脂层3之后，在外围部分去除除了涂覆树脂层3的下侧层之外的部分。然后，在外围部分的涂覆树脂层3的整个下侧层和基板2被覆盖有粘性提高层5，粘性提高层5经过构图，从而具有沿构成其后将形成的墨流路8的图案的形状。接下来，按照构成墨流路8的形状来形成可溶树脂层4，然后，可溶树脂层4的整个表面覆盖有涂覆树脂层3。所述涂覆树脂层3在外围部分构成上侧层。接下来，形成喷射出口6，该步骤和后续步骤与第一实施例中描述的步骤相同，因此，省略对它们的解释。

尽管参照这里公开的结构描述了本发明，但是本发明并不受限于这里阐述的细节，本申请旨在覆盖可落入改进目的或所附权利要求范围之内的那种修改或改变。

Claims

1.一种喷墨记录头，所述喷墨记录头包括：

树脂层，包括用于喷墨的多个喷射出口以及与所述多个喷射出口连通的多个墨流路；

硅基板，设置有能量产生部件，该能量产生部件用于产生用于喷墨的能量；以及

粘性提高层，被设置在所述树脂层与所述硅基板之间，用于提高所述树脂层与所述硅基板之间的粘性，

其中，所述粘性提高层在所述硅基板的外围的端部的厚度大于在所述硅基板的中央部分的厚度。

2.如权利要求1所述的喷墨记录头，其中，端部是相对于所述硅基板的宽度方向的基板端部。

3.如权利要求1所述的喷墨记录头，其中，所述粘性提高层从所述硅基板的中央部分向所述硅基板的端部以阶梯方式变厚。