CN102019757A - 排液头的制造方法 - Google Patents

Abstract

排液头的制造方法，该排液头包括排出元件基板和用于支持该排出元件基板的支持部件，该排出元件基板由硅构成并且在一个表面具有产生用于排出液体的能量的能量产生元件，该制造方法包括：在该排出元件基板和该支持部件之间设置树脂组合物以与该排出元件基板的该一个表面的后表面的一部分和该支持部件这两者接触，该树脂组合物包括树脂并且能够通过热而固化；和通过硅板从该排出元件基板侧向该树脂组合物上照射至少包括紫外线和红外线的光以使该树脂组合物固化。

Description

排液头的制造方法

技术领域

本发明涉及用于排出液体的排液头的制造方法，更具体地，涉及用于通过将墨排出到记录介质来进行记录的喷墨记录头的制造方法。

背景技术

作为用于排出液体的排液头的代表例，有由喷墨记录装置采用的喷墨记录头。其制造方法公开于日本专利申请公开No.2009-061710中。其如下所述。

首先，准备设置有产生用于排墨的能量的能量产生元件和排墨口的记录元件基板。其次，将粘合剂初步施涂在该记录元件基板上的预定位置。其次，将用于向该记录元件基板供给墨的由树脂模塑制成的墨供给部件与该记录元件基板对位后，使用该粘合剂将该记录元件基板与作为该记录元件基板的支持部件的墨供给部件粘合。此外，通过UV光将该粘合剂预固化，然后通过热固化将其完全固化。

但是，由于该记录元件基板和该墨供给部件的线膨胀系数不同，由于通过将该粘合剂固化时的加热将双方加热，它们以不同的速率膨胀直至将该粘合剂完全固化并且因此将两者之间的相对位置固定。因此，有可能没有在所需的相对位置将该记录元件基板和该墨供给部件粘合。在这种情况下，将喷墨记录头安装在打印机中时，预先设定的打印机的排出口的位置与实际固定的排出口的位置不同，以致担心墨滴无法着陆于所需的位置并且这影响打印质量。

发明内容

本发明的目的是提供能够得到高产率的排液头的排液头的制造方法，该排液头具有以比相关技术更高的精度彼此固定的液体供给部件和记录元件基板。

根据本发明的实例，提供能够得到高产率的排液头的排液头的制造方法，该排液头具有以高精度彼此固定的液体供给部件和记录元件基板。

由以下参照附图对示例性实施方案的说明，本发明进一步的特征将变得清楚。

附图说明

图1是用于说明根据本发明实施方案制造的喷墨记录头的构造例的示意图。

图2是用于说明根据本发明实施方案制造的喷墨记录头的构造例(一体化的墨供给体、记录元件基板)的示意图。

图3A和3B是用于说明使用氙闪光灯(xenon flash lamp)进行粘合剂固化的方法的示意图。

图4是表示硅板的光吸收与波长的关系的坐标图。

具体实施方式

现在根据附图对本发明的优选实施方案进行详细说明。此外，在以下说明中，对于本发明的应用例，例示喷墨记录头。但是，本发明的应用范围并不限于此，并且可应用于为了生物芯片的制造或电子电路的印刷的排液头。作为排液头，除了喷墨记录头以外，例如，有用于制造滤色器的头。

实施方案1

图1是用于说明根据本实施方案的喷墨记录头的构造的示意图。根据本实施方案的喷墨记录头1包括记录元件基板2、墨供给部件5、电配线带3和用于支持该记录元件基板的支持部件4。用密封剂12将该记录元件基板的周边密封。记录元件基板2具有用于排出墨的排出口13。该墨供给部件向该记录元件基板2供给墨并且存储待排出的墨。支持部件4包括通过其将墨从该墨供给部件5供给到该记录元件基板2的墨通路，该墨通路夹在该记录元件基板2和该墨供给部件5之间，并且支持部件4具有用于支持和固定至少该记录元件基板2的接合面。在此，本实施方案中，将该支持部件4与该墨供给部件5一体地形成以构成一体的墨供给体6。此外，图2中，为了方便，示出了与该墨供给部件分离的该支持部件4和通过将该支持部件4与该墨供给部件5彼此一体化而形成的一体的墨供给体6两者。此外，根据本发明，该支持部件4可看作该墨供给部件的一部分。将该支持部件4看作该墨供给体的一部分还是看作与该墨供给部件分离的部件只是表达上的差异。

用于形成该记录元件基板的支持部分的支持部件4的材料可以是具有与墨供给部件5相同的耐墨性的材料。

此外，由于支持部件4具有与记录元件基板2粘合的表面，因此可具有优异的平面性。而且，支持部件4可具有优异的其与主体粘合的能力。此外，由于支持部件4决定从纸表面到喷墨记录头的位置关系，因此支持部件4可具有优异的尺寸精度和刚性。

能够用于支持部件4的材料的实例包括树脂、氧化铝和金属。

用于支持部件4的树脂并无特别限制。但是，可采用任何通用工程塑料和超级工程塑料。由于支持部件4是伴有与墨液的接触的部件，因此支持部件4能够耐碱和耐热。由于喷墨制品是大量生产和消耗品商业的结果，可使用通用工程塑料。作为通用工程塑料，例如，候选者包括均聚物例如聚苯乙烯、丙烯酸类树脂、HIPS(高抗冲(抗冲击)聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、尼龙和PSF(聚砜)，或上述树脂的聚合物共混物，和配合物例如聚合物合金。

此外，支持部件4具有液体通路(墨通路)并且与墨液接触。因此，支持部件4的材料可以是由于与墨液接触而不将有机或无机组分从中抽提到墨液中并且具有高的温限和良好的注塑性的材料。从该观点出发，支持部件4的材料可以是改性PPE或包括改性PPE和PPS的聚合物合金。

此外，作为添加到支持部件4中的填料，例如，可使用作为无机填料的玻璃填料、碳填料、二氧化硅、氧化铝、云母和滑石。填料并不特别限于它们并且可使用它们中的任何填料，只要其降低树脂的线膨胀系数。可使用球形的填料。由于球形填料，能够以高含量将该填料填充到改性PPE中。此外，在捏合和模塑工序过程中可能发生的装置的材料接触部分的磨损能够减少，由此进一步解决线膨胀系数的各向异性。

当聚合物合金组合物的填料含量设定为等于或大于50质量％时，可在捏合过程中在高温下施加非常强的剪切力。作为能够进行这种捏合的装置，可以使用例如开炼辊连续挤出机“Kneadex”(产品名，由Mitsui Mining Co.，Ltd.制造)。通过将用离心磨机粉碎的改性PPE和填料供给到该装置，由于捏合该装置继续操作直至形成粒料。

其次，使用模塑机将产生的粒料灌注到具有预定形状的模具中以进行注塑，由此得到支持部件4。在此，当聚合物合金组合物的填料含量等于或大于50质量％时，由于该组合物的流动性低，因此可使用能够以高速灌注该聚合物合金组合物的模塑机，特别地，可将高速和高压模塑机用作该模塑机。典型的模塑机具有约500mm/sec的注射速度，但高速和高压模塑机实现约1500-2000mm/sec的注射速度。

此外，支持部件4的注塑过程中的模塑温度可以等于或小于320℃。当模塑温度等于或小于320℃时，不会发生改性PPE的树脂组分的分解，这是好的。将PPE和聚苯乙烯的聚合物合金用于该改性PPE时，注塑过程中模具温度可等于或小于100℃。通过使模塑温度等于或低于作为改性PPE的组分的聚苯乙烯的玻璃化转变温度(100℃)，不会产生模塑制品的变形或平面性的下降，这是好的。例如，使用高速和高压模塑机，在具有预定形状的模具中，可以在1500mm/sec的注射速度、340MPa的注射压力、300℃的模塑温度和80℃的模具温度下进行注塑，由此得到支持部件4。

此外，可通过夹物模压(insert molding)将制造的支持部件4固定于墨供给部件。例如，可将模塑的支持部件4配置在墨供给部件的模具中，并且将作为墨供给部件材料的树脂组合物灌注到模具中，由此进行夹物模压。因此，能够得到通过将支持部件4与墨供给部件接合而形成的一体的墨供给体(一体的液体供给体)。否则，可对支持部件4和供给部件进行两色模塑(two-color molding)，由此得到一体的液体供给体。

记录元件基板可具有如下构造，其中，例如，通过半导体工艺在硅基板上形成排液所需的热产生元件、金属配线图案和包括感光性树脂的液体通路。

在此，参照图3A和3B对用于得到图1中所示的喷墨记录头的制造方法进行说明。图3A和3B是用于说明根据本发明的排液头的制造方法的实例的示意图。图3B表示沿图1和3A的线3B-3B并且与记录元件基板垂直地所取的喷墨记录头的横截面的一部分。

为了将记录元件基板2与一体的墨供给体连接，将粘合剂11施涂于支持部件4的待粘合记录元件基板2的预定区域以获得图3B中所示的状态，并且如图3A中所示，由光源7发出包括紫外线和红外线的光。然后，由硅板制成的滤光器8吸收一部分光，主要是红外线，并且透过硅板的光14中包括的红外线透过记录元件基板2并且到达粘合剂11。通过被入射的红外线加热并且也通过从被入射红外线加热的支持部件4向粘合剂11传递的热而加热，使粘合剂11固化。

根据本发明，特别地，可将瞬间施加高能的卤素灯中的短弧灯或长弧灯用作光源7。特别地，作为长弧灯的氙闪光灯能够进行在微秒到几十微秒的数量级的时间内到100-150℃或更高的高温的加热。此外，可将0.01-5质量％的红外线吸收剂(近红外线吸收剂)添加到粘合剂中以增加红外线的吸收效率，由此在短时间内将要加热的材料选择性固化。

滤光器8由硅形成。硅具有图4中所示的吸收曲线并且主要吸收紫外区域的光。图4是表示晶体硅板(厚度约50μm)的吸收与光的波长之间关系的坐标图。此外，据说紫外光的波长通常在10-400nm的范围内。此外，据说红外光(以下称为红外线)的波长通常在约0.7μm(或770nm)-1mm的范围内。如图4中所示，硅吸收波长等于或小于1.3μm的光，并且特别有效地吸收等于或小于1.0μm的光。因此，能够有效地减少用于加速粘合剂11的固化的照射光中包括的紫外光(以下称为紫外线)。滤光器8可由具有预定厚度的硅板制成。此外，根据本发明，记录元件基板2包括硅基板(半导体基板)，并且在该硅基板上形成例如涂覆树脂层或孔板。

用光照射的硅基板的温度增加，因此该硅基板由于温度上升而膨胀。因此，将硅用于滤光器8，能够有效地减少作为记录元件基板中包括的硅的加热的原因的部分紫外光和红外光，并且使将粘合剂固化的红外光透过，以致能够有效地将含有红外线吸收剂的粘合剂加热。

用作滤光器8的硅板的厚度可以是50-200μm。在该范围内，能够更有选择性地加热粘合剂，并且防止记录元件基板的温度增加，以致能够抑制由温度上升引起的液体供给部件和记录元件基板之间在线膨胀和应力-应变上的差异。

根据本发明，对由通过热固化的树脂组合物制成的粘合剂11使用用红外线的热进行固化的方法。使用该方法，在短时间内实现粘合，以致能够减少由向粘合剂的热传递引起的支持部件4和由硅制成的记录元件基板2的热膨胀。为此，延迟固化型UV阳离子环氧粘合剂更有效。

作为粘合剂，可使用光酸产生剂(光阳离子聚合引发剂)接受光能并产生酸以致使其固化的那些粘合剂。可采用包括环氧、氧杂环丁烷和乙烯基醚的那些作为树脂。例如，可采用环氧UV阳离子粘合剂(产品名，“KR-827”，由ADEKA制造)、环氧UV阳离子粘合剂(产品名，“KR-826”，由ADEKA制造)和环氧UV阳离子粘合剂(产品名，“KR-820”，由ADEKA制造)。

而且，通过使粘合剂11包括红外线吸收剂，使红外光(红外线)的吸收效率增加以致能够在短时间内将该粘合剂固化。此外，使用通过离子聚合反应机理固化的粘合剂作为该粘合剂时，能够在短时间内粘合。作为通过离子聚合反应机理固化的粘合剂，例如，可采用UV阳离子环氧粘合剂，并且在UV阳离子环氧粘合剂中，延迟固化型UV阳离子环氧粘合剂有效。由于通过离子聚合反应机理使UV阳离子环氧粘合剂固化，在预定温度下迅速地实现固化，这使得能够在短时间内粘合。

红外线吸收剂(包括近红外线吸收剂)的含量可以在0.01-5质量％的范围内。通过使含量在该范围内，能够提高红外线的吸收效率。

红外线吸收剂的种类并无特别限制，只要它们是吸收红外光的材料。此外，由于由硅制成的滤光器8的吸收与波长范围之间的关系，红外光的吸收可以等于或大于1.0μm，更特别地，等于或大于1.3μm的红外光的吸收更好。作为红外线吸收剂，例如，有菁类化合物、酞菁类化合物、萘菁(naphthalocyanine)类化合物、萘醌类化合物、蒽醌类化合物、

类化合物、镍络合物和diimoniums。此外，可以使用其一种或将其两种以上混合使用。

而且，作为有机红外线吸收剂，具体地，有“THX0113”(产品名，由TOSCO制造)、“NIR-IM1”或“NIR-AM1”(产品名，由Nagase ChemteX Corporation制造)、“IRG-2”或“IRG-3”(产品名，由Nippon Kayaku Co.，Ltd.制造)。作为无机红外线吸收剂，可以使用碳化合物，也可以使用石墨化碳并且具有等于或小于70nm的算术粒径的石墨化碳可更优选使用。

作为光源7，尽管并无特别限制，可使用至少发出红外光的光源。特别地，可使用能够瞬间施加高能并因此使固化反应缩短的卤素灯或氙灯。这样的灯发出红外光和紫外光。该灯可发出可见光。

红外光(或红外线)是波长比可见光长的电磁波的一种，并且是指从可见光端(约770nm)在约1.0μm(1mm)的波长范围内的光。根据本发明，通过将红外光照射到粘合剂上，使固化反应加速。根据波长将红外线分为近红外线、中红外线和远红外线，尽管本发明与粘合剂中包括的红外线吸收剂的种类有关，但优选具有宽射线分布范围的近红外线和中红外线。

特别地，波长等于或大于1.3μm的长波的红外线，当该波长范围的红外线透过构成记录元件基板2的至少一部分的硅基板时，能够使粘合剂固化而几乎不使记录元件基板2的温度增加。此外，为了防止记录元件基板2由于粘合剂的温度上升而被加热，红外线的光源可以是非常强的光源。通常，可非常适合地使用能够以几十到几百毫秒达到预定温度的灯，例如卤素闪光灯或氙闪光灯。

在使用具有这样的高发光输出的灯的情况下，本发明特别有效。通过滤光器8使由作为光源7的灯产生的紫外线10减少，由此防止记录元件基板2的温度上升。

由于硅板具有800℃以上的耐热性和高导热率，因此即使吸收具有高输出的灯的红外线，硅板也不会破裂。此外，由于硅板有效地吸收不希望照射到记录元件基板2上的波长等于或小于1.3μm的短波红外线，能够有效地防止记录元件基板2的温度上升。通过使灯的输出或发光条件、硅板的厚度和待添加到粘合剂中的红外线吸收剂的量最优化，能够使粘合剂固化并几乎不加热记录元件基板，因此能够显著地提高安装精度。此外，进行如下方法时，其中通过灯连续地长时间照射光时替换被照射的物体，必须注意硅板的温度上升。因此，在难以制备厚硅板的情况下，可准备多个薄硅板以在硅板的温度高的时间点替换薄硅板。此外，在照射过程中，可使用空气冷却、水冷却或其他冷却工具对硅板进行冷却。

根据本发明，通过有效地减少加热记录元件基板中包括的硅基板的波长的光，粘合剂的温度达到固化温度而没有加热硅基板。通过直接激发添加到粘合剂中的红外线吸收剂，能够在没有加热记录元件基板的情况下将粘合剂固化。

此外，作为根据本发明使用的光源7的另一实例，有卤素加热器。该卤素加热器具有从紫外区域到红外区域的光谱分布，具有高功率密度，并且能够使被照射的物体快速升温。此外，由于卤素循环，其灯丝具有长寿命。此外，还有能够通过可控硅整流器容易地控制输出的优点。此外，能够以1毫秒到几秒的数量级实现粘合剂固化所需的以约100℃的温度的加热。在以下方面存在照射条件的自由度：粘合剂的施涂范围，和是否必须取决于施涂厚度并以附属于卤素加热器的镜的形状进行均匀的表面照射或者必须将光汇聚成聚焦型以只加热所需的部分。

为了在喷墨记录头制造线中连续地进行该工序，可将高温的硅滤光器冷却到约室温。因此，可在装置中安装用于容纳和冷却多片硅滤光器的机构和用于在处理预定数目的头后更换硅滤光器的机构。

液体供给部件

液体供给部件是用于将液体例如墨供给到记录元件基板的槽部件并且可由有机或无机材料制成。液体供给部件可具有如下材料：即使该材料与液体例如墨接触，也不溶胀、溶解或放出有机或无机材料。此外，在原材料的成本和加工的容易性方面，可使用热塑性树脂。例如，可将通用树脂例如聚丙烯或改性PPE(改性聚苯醚)主要用于液体供给部件。为了提高机械强度，可将二氧化硅或氧化铝用作填料。

实施例1

以下对实施例进行说明。

在本实施例中，参照图3A和3B对用于得到图1中所示的喷墨记录头的制造方法进行说明。图1中所示的喷墨记录头1包括记录元件基板2、电配线带3、支持部件4和墨供给部件5。此外，通过夹物模压将支持部件4和墨供给部件彼此一体地形成以用作一体的墨供给体6。

图3A和3B是用于说明根据本发明的排液头的制造方法的实例的透视图。

以质量比例25∶75将作为聚合物合金的改性PPE(产品名“SE-1X”，由SABIC制造)即支持部件4的材料与球状二氧化硅(产品名“S-430”，由Micron Technology制造)捏合并且产生粒料。使用高速和高压模塑机和具有预定形状的模具对得到的粒料进行注塑(注射速度1,500mm/sec，注射压力340MPa，模塑温度300℃和模具温度80℃)，由此得到支持部件4。

预先将该支持部件放置在墨供给部件的模具内，将改性PPE(PCN-2910(产品名，由SABIC制造))灌注到模具中以进行夹物模压。其中，注射速度设定为70mm/sec，注射压力设定为150MPa，模塑温度设定为300℃，和模具温度设定为80℃。因此，得到一体的墨供给体，其通过将支持部件与墨供给部件彼此接合而构成。

其中，图3B表示沿图1的线3B-3B且与记录元件基板2垂直地所取的喷墨记录头的横截面的一部分。

如图3B中所示，将作为树脂组合物的粘合剂11施涂到制造的一体的墨供给体中的支持部件4和记录元件基板2之间的粘合部位以在固化后具有10μm的厚度。作为该粘合剂，使用了环氧UV阳离子系粘合剂(产品名“KR-827”，由ADEKA制造)和2.5质量％的红外线吸收剂(产品名“SDA 3610”，由Tosco Corporation制造)的均匀混合物。

此外，以120mW/cm²将UV光照射到粘合剂的施涂表面上3秒以通过在支持部件的预定位置安装设备来粘合记录元件基板(宽1.5mm、长19.06mm和厚0.3mm)的黑色用记录元件基板(暂时接合)。

然后，将作为滤光器8的厚度120μm的硅板设置在卤素闪光灯光源(输出60w)7与安装有记录元件基板的一体的墨供给体单元之间，然后照射卤素灯光10。将透过滤光器8的光14照射到记录元件基板的整个表面2.0秒以将粘合剂11固化。

将墨吸收部件、墨和墨供给部件盖组装到制造的一体的墨供给体单元中以构成能够进行打印的喷墨记录头。

此外，本实施例中，说明了用于黑墨的喷墨记录头。但是，本实施例并不限于此并且能够应用于彩色喷墨记录头。

实施例2

在与实施例1相同的条件下制造喷墨记录头，不同之处在于设置在光源与被照射的物体之间的作为滤光器8的硅基板的厚度为55μm。

实施例3

在与实施例1相同的条件下制造喷墨记录头，不同之处在于设置在光源与被照射的物体之间的作为滤光器8的硅基板的厚度为195μm。

实施例4

在与实施例1相同的条件下制造喷墨记录头，不同之处在于粘合剂中红外线吸收剂的含量为1.2质量％。

实施例5

在与实施例1相同的条件下制造喷墨记录头，不同之处在于粘合剂中红外线吸收剂的含量为4.8质量％。

实施例6

以质量比例8∶12∶80将作为支持部件的树脂组合物的PPS(产品名：“B-060 P”，由Tosoh Steel制造)和改性PPE(产品名“SE-1X”，由SABIC制造)、球状二氧化硅(产品名“S-430”，由Micron Technology制造)捏合以产生粒料。在与实施例1相同的条件下制造喷墨记录头，不同之处在于红外线吸收剂(产品名“Toka Black#3855”，由Tokai Carbon制造)的含量为0.5质量％。

比较例1

在与实施例1相同的条件下制造喷墨记录头，不同之处在于在卤素闪光灯光源(输出60w)与一体的墨供给体单元之间没有设置作为滤光器8的硅基板。

物流试验后打印图像质量

通过进行如下所述的温度试验后的打印检查(试验后图像质量)并观察头喷嘴表面来评价实施例1-6和比较例1-4中制造的喷墨记录头。在温度60℃和湿度20％的环境中以包装状态将其放置360小时后对头进行观察。

使用实际图像来比较在上述条件下保存后的头的打印质量。

评价基准

B：试验后，无翘曲或开裂。无由于粘合表面的剥离引起的墨颜色的颜色混合。打印质量良好。

C：试验后，看到记录元件基板中轻微的翘曲。打印质量在可接受的范围内。

粘合精度

在粘合前和后测定一体的墨供给体的基准位置与记录元件基板的对准标记之间的距离。

评价基准

A：在纵向和横向上记录元件基板的翘曲均小于3μm。

B：在纵向和横向上记录元件基板的翘曲均等于或大于3μm且小于5μm。

C：纵向和横向上记录元件基板的翘曲均等于或大于5μm。

纵向：沿3B-3B的方向

横向：与3B-3B交叉的方向

将结果示于表1中。

[表1]评价结果

尽管已参照示例性实施方案对本发明进行了说明，但应理解本发明并不限于公开的示例性实施方案。以下权利要求的范围应给予最宽泛的解释以包括所有这样的变形和等同结构和功能。

Claims (8)

1.排液头的制造方法，该排液头包括记录元件基板和用于支持该记录元件基板的支持部件，该记录元件基板由硅构成并且在一个表面具有产生用于排出液体的能量的能量产生元件，该制造方法包括：

在该记录元件基板和该支持部件之间设置树脂组合物以与该记录元件基板的该一个表面的后表面的一部分和该支持部件这两者接触，该树脂组合物包括树脂并且能够通过热而固化；和

通过硅板从该记录元件基板侧向该树脂组合物上照射至少包括紫外线和红外线的光以使该树脂组合物固化。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中该硅板具有50-200μm的厚度。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其中该树脂组合物包括固化性树脂和该树脂的固化剂。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其中该树脂组合物包括红外线吸收剂。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其中该红外线吸收剂是菁类化合物、酞菁类化合物、萘菁类化合物、萘醌类化合物、蒽醌类化合物、

类化合物、镍络合物或diimoniums。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其中发出至少包括紫外线和红外线的光的光源是氙闪光灯或卤素灯。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其中该支持部件由改性聚苯醚树脂和聚苯硫醚树脂和球状二氧化硅的混合物形成。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其中该支持部件与液体容纳容器一体地形成，该液体容纳容器用于容纳排出用的液体。

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