JP2009012434A - Liquid ejection head, image forming apparatus, and manufacturing method for liquid ejection head - Google Patents

Liquid ejection head, image forming apparatus, and manufacturing method for liquid ejection head Download PDF

Info

Publication number
JP2009012434A
JP2009012434A JP2007180300A JP2007180300A JP2009012434A JP 2009012434 A JP2009012434 A JP 2009012434A JP 2007180300 A JP2007180300 A JP 2007180300A JP 2007180300 A JP2007180300 A JP 2007180300A JP 2009012434 A JP2009012434 A JP 2009012434A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
layer
liquid chamber
conductive layer
plating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007180300A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichiro Hashimoto
憲一郎 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2007180300A priority Critical patent/JP2009012434A/en
Publication of JP2009012434A publication Critical patent/JP2009012434A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejection head which hardly causes defects by enhancing the flatness of an ejection surface, an image forming apparatus which is equipped with the liquid ejection head, and a manufacturing method for the liquid ejection head. <P>SOLUTION: This liquid ejection head comprises a channel layer with a liquid chamber 3 which is formed of a plated layer on a conductive layer 7, and a top plate layer which is formed by plating the channel layer and which serves as a top plate 11 for the liquid chamber 3. In the liquid ejection head, a conductive layer 8 different from the plated layer is formed on the inner wall surface of the liquid chamber 3 provided with the top plate 11, and continuously formed among the plurality of liquid chambers 3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エネルギーを液体に作用させることによって液体を吐出する液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを用いた画像形成装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a liquid discharge head that discharges liquid by applying energy to the liquid, an image forming apparatus using the liquid discharge head, and a method of manufacturing the liquid discharge head.

プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置においては、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対して記録を行なう。
なお、ここで「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、全面あるいはパターン等の意味を持たない画像を被記録媒体に付与することをも意味し、画像形成、印写、印字、印刷も同義語で使用する。
産業用記録装置において、これらの画像を被記録媒体に付与するためにはこの被記録媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドを使用することが知られており、かかる液体吐出ヘッドの構成も種々提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
Printers, copiers, facsimiles with communication systems, word processors with printer units, and other industrial recording devices combined with various processing devices, paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, Recording is performed on a recording medium such as plastic, glass, wood, and ceramic.
Here, “recording” not only applies an image having a meaning such as a character or a figure to a recording medium, but also applies an image having no meaning such as the entire surface or a pattern to the recording medium. This means that image formation, printing, printing, and printing are also used synonymously.
In an industrial recording apparatus, in order to apply these images to a recording medium, it is known to use a liquid discharging head that discharges liquid onto the recording medium. Various configurations of such a liquid discharging head are also proposed. (For example, see Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、基板上に第1の導電層を形成し、基板上に流路のパターン状に型材を形成し、続いて第1の導電層に接触しないように、型材上に第2の導電層を形成し、第1の導電層及び前記第2の導電層を利用して、メッキ処理による金属膜を型材の周囲に形成することによって、基板上に吐出口と吐出口に連通する流路を貼り合せ工程なしで製造する技術が開示されている。
特許文献2には、電気機械変換素子の変位で変形されるダイヤフラム部を有する振動板あるいはインク液室に連通するノズル孔を有するノズル板と、ダイヤフラム部に対応するインク液室を形成する液室隔壁とを、電鋳金属で一体的に形成する技術が開示されている。
また、本出願人は公開前の技術であるが、特願2006−02984において、流路板と別部材を接合する時に問題となる流路板の偏肉量を低減するための技術として、流路が形成された流路板がメッキ金属で形成され、複数の流路が並ぶ流路列領域の外側に、この流路列に沿って金属がない複数の肉抜き部を設けることを提案している。
パターンの或る面に電気メッキを行なう場合、細いパターンあるいは面積の小さいパターンに電界が集中し、その部分の成長速度が他に比べて大きくなる。特許文献1に記載の第2の導電層にメッキ層を成長させる場合、メッキ層が成長する部分である型材の溝部の幅によって、メッキ層の成長速度が異なる。
In Patent Document 1, a first conductive layer is formed on a substrate, a mold material is formed on the substrate in the shape of a flow path, and then a second material is formed on the mold material so as not to contact the first conductive layer. The conductive layer is formed, and a metal film by plating is formed around the mold material by using the first conductive layer and the second conductive layer, thereby communicating with the discharge port and the discharge port on the substrate. A technique for manufacturing a flow path without a bonding step is disclosed.
Patent Document 2 discloses a diaphragm having a diaphragm portion deformed by displacement of an electromechanical transducer or a nozzle plate having a nozzle hole communicating with an ink liquid chamber, and a liquid chamber forming an ink liquid chamber corresponding to the diaphragm portion. A technique for integrally forming the partition walls with electroformed metal is disclosed.
In addition, although the present applicant is a technology before publication, in Japanese Patent Application No. 2006-02984, as a technology for reducing the uneven thickness of the flow path plate, which is a problem when joining the flow path plate and another member, Proposed that the flow path plate in which the path is formed is made of plated metal, and that a plurality of hollow portions without metal are provided along the flow path array outside the flow path array area where the plurality of flow paths are arranged. ing.
When electroplating is performed on a certain surface of the pattern, the electric field is concentrated on a thin pattern or a pattern having a small area, and the growth rate of the portion becomes larger than the others. When a plating layer is grown on the second conductive layer described in Patent Document 1, the growth rate of the plating layer varies depending on the width of the groove portion of the mold material, which is the portion where the plating layer grows.

溝の細い部分で電界強度が大きくなり、メッキ層は速く成長する。そのため、パターンによって高さのバラツキが生じる。その結果、第2の導電層に第2のメッキ層を成長させる時点で、第2のメッキ層の成長の始点が、パターンにより差が生じて、第2のメッキ層の厚さにバラツキが生じる。
かかる第2のメッキ層を振動板に応用した場合、振動板の厚さは吐出性能に大きく影響するので、振動板の厚さがばらつくと吐出バラツキが生じてしまう。振動板の厚さに求められる精度は非常に高く、従来の方法によれば振動板を実用に耐えうる均一性で作製することはできない。また、第2のメッキ層に吐出口を形成した場合、吐出面がフラットにならない問題が生じる。
また、第1の導電層から成長したメッキ層が第2の導電層に到達するのはパターンによって異なることになる。第1の導電層から成長したメッキ層がどこかで第2の導電層に到達すると、導通している第2の導電層上にメッキ層が成長し始め、それによってメッキ面積が増加し、メッキ層成長速度は低下する。
第2の導電層に到達していないメッキ層の成長速度も低下し、パターンやメッキ条件によっては第2の導電層に到達した部分と到達していない部分が生じ、液室が封止できなく不良となることがある。
さらに、第1の導電層上のメッキ層から第2の導電層上のメッキ層と連続して行なう場合、第1の導電層上のメッキ層から第2の導電層上のメッキ層へ変わるところでメッキ面積が変化する。そのため、第1の導電層上のメッキ層と第2の導電層上のメッキ層で電流密度が異なることになる。しかし、第1の導電層上のメッキ層内、あるいは第2の導電層上のメッキ層内では同じ電流密度であり、各層の面内では均一である。
特開2006−69203公報 特開平11−105283号公報
The electric field strength increases in the narrow part of the groove, and the plating layer grows quickly. For this reason, the height varies depending on the pattern. As a result, when the second plating layer is grown on the second conductive layer, the growth start point of the second plating layer varies depending on the pattern, and the thickness of the second plating layer varies. .
When such a second plating layer is applied to a diaphragm, the thickness of the diaphragm greatly affects the discharge performance. Therefore, when the thickness of the diaphragm varies, discharge variation occurs. The accuracy required for the thickness of the diaphragm is very high, and according to the conventional method, the diaphragm cannot be produced with a uniformity that can withstand practical use. Further, when the discharge port is formed in the second plating layer, there arises a problem that the discharge surface does not become flat.
Further, the plating layer grown from the first conductive layer reaches the second conductive layer depending on the pattern. When the plating layer grown from the first conductive layer reaches the second conductive layer somewhere, the plating layer starts to grow on the conductive second conductive layer, thereby increasing the plating area and the plating. The layer growth rate decreases.
The growth rate of the plating layer that does not reach the second conductive layer also decreases, and depending on the pattern and plating conditions, a portion that reaches the second conductive layer and a portion that does not reach it occur, and the liquid chamber cannot be sealed May be defective.
Further, when the plating layer on the first conductive layer is continuously performed with the plating layer on the second conductive layer, the plating layer on the first conductive layer is changed to the plating layer on the second conductive layer. The plating area changes. Therefore, the current density differs between the plated layer on the first conductive layer and the plated layer on the second conductive layer. However, the current density is the same in the plated layer on the first conductive layer or in the plated layer on the second conductive layer, and is uniform in the plane of each layer.
JP 2006-69203 A JP-A-11-105283

しかしながら、特許文献1では、この場合、第1の導電層上のメッキ層が面内で厚さムラを生じていたら、徐々に電鋳面積が変わっていき、それに伴い電流密度が時間的に変化していく。
そのため、第1の導電層上のメッキ層、あるいは第2の導電層上のメッキ層のぞれぞれで面内における電流密度が異なり、電流密度に依存する表面性、結晶構造などに面内ムラが生じることになる。表面性、結晶構造などにムラが生じると、液体との接触抵抗、液体に対する耐液性などにムラが生じたり、制御できなくなったりして、液体吐出ヘッドとしてバラツキや不良の原因となる。
また、第1の導電層上のメッキ層から第2の導電層上のメッキ層へ変わる時に、第1の導電上のメッキ層と第2の導電層上のメッキ層の表面性、結晶構造、メッキ層成長速度などを補正するため、第1の導電層上へのメッキから第2の導電層上へ変わる時に、電流値を変えることもあり得る。
この場合も、第1の導電層上のメッキ層が面内で厚さムラが生じていたら、電流値を切り換えるタイミングを設定できないという問題が生じる。電流値を切り換えたとしても、上記と同様に徐々に面積が変わっていってしまい、電流密度が徐々に変わるので、電鋳の表面性、結晶構造などに面内ムラが生じることになる。
徐々に変化する面積に伴い、電流値を調整するのは現実的ではない。第1の導電層上へのメッキから第2の導電層上へのメッキは連続して行なうので、第1の導電層上でのメッキ層の厚さムラを研磨などの方法で均一にすることもできない。
特許文献2では、ダイヤフラム部に対応するインク液室を形成する液室隔壁と、電気機械変換素子の変位で変形されるダイヤフラム部を有する振動板とを、電鋳金属で一体的に形成しているが、液室隔壁層の厚さムラにより上記と同様の問題が生じるが、対策は示されていない。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、吐出面の平坦性を向上させ、不良の少ない液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを備えるが形成装置及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
However, in Patent Document 1, in this case, if the plating layer on the first conductive layer has uneven thickness in the surface, the electroforming area gradually changes, and the current density changes with time accordingly. I will do it.
Therefore, the current density in the plane differs depending on whether the plating layer on the first conductive layer or the plating layer on the second conductive layer, and the surface property and crystal structure depending on the current density are in-plane. Unevenness will occur. If unevenness occurs in the surface property, crystal structure, etc., the contact resistance with the liquid and the liquid resistance against the liquid may become uneven or uncontrollable, causing variations and defects in the liquid ejection head.
In addition, when changing from a plated layer on the first conductive layer to a plated layer on the second conductive layer, the surface properties of the plated layer on the first conductive layer and the plated layer on the second conductive layer, the crystal structure, In order to correct the plating layer growth rate and the like, the current value may be changed when the plating changes from the plating on the first conductive layer to the second conductive layer.
Also in this case, there is a problem that the timing for switching the current value cannot be set if the thickness of the plating layer on the first conductive layer is uneven within the surface. Even if the current value is switched, the area gradually changes in the same manner as described above, and the current density gradually changes. Therefore, in-plane unevenness occurs in the surface properties and crystal structure of electroforming.
It is not realistic to adjust the current value with the gradually changing area. Since plating on the first conductive layer is continuously performed from plating on the first conductive layer, the thickness unevenness of the plating layer on the first conductive layer is made uniform by a method such as polishing. I can't.
In Patent Document 2, a liquid chamber partition wall that forms an ink liquid chamber corresponding to a diaphragm portion and a diaphragm having a diaphragm portion that is deformed by the displacement of an electromechanical conversion element are integrally formed of electroformed metal. Although the same problem as described above occurs due to the uneven thickness of the liquid chamber partition layer, no countermeasure is shown.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid discharge head that improves the flatness of the discharge surface and has few defects in consideration of the above-described circumstances, and a forming apparatus and a method of manufacturing the liquid discharge head that include this liquid discharge head. There is to do.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、導電層上のメッキ層によって形成された液室を有する流路層と、該流路層へのメッキによって形成されかつ前記液室の天板となる天板層と、を備え、前記天板の前記液室内壁面には前記メッキ層とは異なる導電層が形成され、前記導電層は複数の前記液室間で連続して形成されていることを特徴とする。
また請求項2に記載の発明は、前記天板層には変形可能な振動板が形成されている請求項1の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項3に記載の発明は、前記天板層には液体を吐出する吐出口が形成されている請求項1の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項4に記載の発明は、複数の前記液室が配列された液室列が複数設けられ、前記導電層は複数の液室列間で連続している請求項1乃至3の何れか1項記載の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項5に記載の発明は、複数の液室が流体抵抗部を介して共通して連通する共通液室を、前記流路層に設けた請求項1乃至4の何れか1項記載の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項6に記載の発明は、前記流路層には前記液室に連通しないパターンが設けられており、前記パターン間の隔壁の間隔は前記液室間の隔壁の幅と略同一である請求項1乃至5の何れか1項記載の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項7に記載の発明は、前記パターンは形状と間隔が液室と類似したパターンである請求項6の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項8に記載の発明は、給紙部から送られた記録媒体上に画像を印字形成する画像形成装置において、印字部の液体吐出ヘッドとして請求項1乃至7の何れか1項記載の液体吐出ヘッドを搭載する画像形成装置を特徴とする。
また請求項9に記載の発明は、少なくとも2層以上のメッキ層からなり、前記メッキ層のうち少なくとも1層は液室が形成された流路層であり、別のメッキ層は液室の天板となる天板層であり、天板の液室内壁面にメッキ層とは別の導電層が形成されている液体吐出ヘッドの製造方法おいて、基板上に液室形状に型材を形成する工程と、前記型材上に複数の前記型材間で連続する導電層を形成する工程と、メッキ処理による流路層を前記型材の周囲に形成する工程と、前記流路層上と前記導電層が電気的に接続した後にさらにメッキ処理を行ない、前記天板層を形成する工程と、所定の厚さで前記天板層のメッキ処理を停止する工程と、前記型材を除去して前記液室を形成する工程と、を有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that a flow path layer having a liquid chamber formed by a plating layer on a conductive layer, and a liquid layer formed by plating on the flow path layer and the liquid. A top plate layer serving as a top plate of a chamber, and a conductive layer different from the plating layer is formed on a wall surface of the liquid chamber of the top plate, and the conductive layer is continuously formed between the plurality of liquid chambers. It is formed.
According to a second aspect of the present invention, the liquid ejection head according to the first aspect is characterized in that a deformable diaphragm is formed on the top plate layer.
According to a third aspect of the present invention, the liquid ejection head according to the first aspect is characterized in that a discharge port for discharging a liquid is formed in the top plate layer.
According to a fourth aspect of the present invention, there are provided a plurality of liquid chamber rows in which a plurality of the liquid chambers are arranged, and the conductive layer is continuous between the plurality of liquid chamber rows. The liquid discharge head according to item 1 is characterized.
According to a fifth aspect of the present invention, in the flow path layer according to any one of the first to fourth aspects, a common liquid chamber in which a plurality of liquid chambers communicate in common via a fluid resistance portion is provided. Features a liquid discharge head.
According to a sixth aspect of the present invention, the flow path layer is provided with a pattern that does not communicate with the liquid chamber, and the interval between the partition walls is substantially the same as the width of the partition wall between the liquid chambers. A liquid discharge head according to claim 1.
The invention according to claim 7 is characterized in that the pattern is a pattern similar in shape and interval to the liquid chamber.
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus that prints and forms an image on a recording medium sent from the paper feeding unit, the liquid discharge head of the printing unit is any one of the first to seventh aspects. The image forming apparatus is equipped with a liquid discharge head.
The invention according to claim 9 is composed of at least two plating layers, at least one of the plating layers is a flow path layer in which a liquid chamber is formed, and the other plating layer is a top of the liquid chamber. A process for forming a mold material in a liquid chamber shape on a substrate in a manufacturing method of a liquid discharge head, which is a top plate layer to be a plate, and a conductive layer different from a plating layer is formed on a liquid chamber wall surface of the top plate A step of forming a conductive layer continuous between a plurality of the mold materials on the mold material, a step of forming a flow path layer by plating around the mold material, and the electrical connection between the flow path layer and the conductive layer. After the connection, the plating process is further performed to form the top plate layer, the plating process of the top plate layer is stopped at a predetermined thickness, and the mold material is removed to form the liquid chamber. And a step of performing.

本発明によれば、導電層は複数の前記液室間で連続しているので、液室間の隔壁を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によってばらついていたとしても、或る1部分でメッキ層が導電層に達した時点で、すべての液室上の導電層に通電され、液室上の天板となるメッキ層の成長が同時に始まる。これによって、すべての液室上の天板の厚さは同じ液体吐出ヘッドが得られる。
また、本発明による液体吐出ヘッドを搭載する画像形成装置は、吐出バラツキの小さいヘッドによって、記録媒体に正確な液滴の大きさや着弾位置で液滴を着弾させることができ、画像を印字形成した場合には高品質な画像を得ることができる。
また、本発明による製造方法によれば、液室間の隔壁を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によってばらついていたとしても、或る1部分でメッキ層が導電層に達した時点で、すべての液室上の導電層に通電され、液室上の天板となるメッキ層の成長が同時に始まる。これによって、すべての液室上の天板の厚さが同じ液体吐出ヘッドを作製できる。
According to the present invention, since the conductive layer is continuous between the plurality of liquid chambers, even if the growth rate of the plating layer for forming the partition between the liquid chambers varies depending on the location, a certain part When the plated layer reaches the conductive layer, the conductive layers on all the liquid chambers are energized, and the growth of the plated layer serving as the top plate on the liquid chambers starts simultaneously. Thus, a liquid discharge head having the same thickness of the top plate on all the liquid chambers can be obtained.
Further, the image forming apparatus equipped with the liquid discharge head according to the present invention can cause the droplets to land on the recording medium with an accurate droplet size and landing position by a head with small discharge variation, thereby forming an image by printing. In some cases, a high quality image can be obtained.
Further, according to the manufacturing method of the present invention, even when the growth rate of the plating layer for forming the partition between the liquid chambers varies depending on the location, when the plating layer reaches the conductive layer in a certain part. The conductive layers on all the liquid chambers are energized, and the growth of the plating layer serving as the top plate on the liquid chambers starts simultaneously. As a result, liquid discharge heads having the same top plate thickness on all the liquid chambers can be produced.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態である熱エネルギーを利用したサーマルインクジェット方式の液体吐出ヘッドを示す図である。図1(a)は平面透視図、図1(b)は(a)のAA’断面図、図1(c)は(a)のBB’断面図、そして図1(d)は(a)のCC’断面図である。
図1(a)〜(d)を参照して、液体吐出ヘッド1は、液室3と液体吐出口となる貫通口2とを備えた流路構造体(流路層)を有している。図1では、基板10を貫通する開口部5から液体が液室3に供給され、供給された液体は、液室3内の基板10上に形成されたヒーター14で加熱されて発泡し、生じた圧力によって液体吐出口2となる貫通口から吐出される。
後で詳細に説明するように、液室3の隔壁9、9bは基板10の上方に形成されたメッキ層6によって形成される。このメッキ層6は金属層(導電層)7の上方に形成される。液室3の上面を形成する天板11は、導電層8とメッキ層6の積層構造となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a thermal ink jet type liquid discharge head using thermal energy according to a first embodiment of the present invention. 1A is a plan perspective view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1A, FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 1A, and FIG. FIG.
1A to 1D, the liquid discharge head 1 has a flow path structure (flow path layer) including a liquid chamber 3 and a through-hole 2 serving as a liquid discharge port. . In FIG. 1, liquid is supplied to the liquid chamber 3 from the opening 5 penetrating the substrate 10, and the supplied liquid is heated and foamed by the heater 14 formed on the substrate 10 in the liquid chamber 3. The liquid is discharged from the through-hole serving as the liquid discharge port 2 by the pressure.
As will be described in detail later, the partition walls 9 and 9 b of the liquid chamber 3 are formed by a plating layer 6 formed above the substrate 10. The plated layer 6 is formed above the metal layer (conductive layer) 7. The top plate 11 forming the upper surface of the liquid chamber 3 has a laminated structure of the conductive layer 8 and the plating layer 6.

図1において、複数の液室3が配列され、液室3よりも幅の狭くなった流体抵抗部12や共通液室4などの流路を持ち、共通液室4から流体抵抗部12を介して液室3へ液体が供給される。
本発明の液体吐出ヘッド1では、導電層8は複数の液室3間で連続していることが特徴となっている。後で製造方法に関して詳細に説明するように、導電層8が複数の液室3間で連続することによって、すべての液室3上の天板11の厚さdは同じものが得られる。
また、本発明の液体吐出ヘッド1では液室3に連通しないパターン25が形成されており、流路の周辺の隔壁9は、液室3間の隔壁9bとほぼ同じ幅となるようになっている。流路の周辺の隔壁9の幅は、液室3間の隔壁幅と流体抵抗部12間の隔壁幅の間に設定すればよい。
In FIG. 1, a plurality of liquid chambers 3 are arranged and have flow paths such as a fluid resistance portion 12 and a common liquid chamber 4 that are narrower than the liquid chamber 3, and the common liquid chamber 4 passes through the fluid resistance portion 12. Then, the liquid is supplied to the liquid chamber 3.
The liquid ejection head 1 of the present invention is characterized in that the conductive layer 8 is continuous between the plurality of liquid chambers 3. As will be described later in detail with respect to the manufacturing method, when the conductive layer 8 continues between the plurality of liquid chambers 3, the same thickness d of the top plate 11 on all the liquid chambers 3 is obtained.
Further, in the liquid discharge head 1 of the present invention, the pattern 25 that does not communicate with the liquid chamber 3 is formed, and the partition wall 9 around the flow path has substantially the same width as the partition wall 9 b between the liquid chambers 3. Yes. The width of the partition wall 9 around the flow path may be set between the partition wall width between the liquid chambers 3 and the partition wall width between the fluid resistance portions 12.

図2は熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの製造工程を模式的に示す工程断面図である。次に、図1に示した第1の実施の形態の熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドを例として、製造方法の概念を説明する。以下、図1(a)〜(l)の各工程について、図面を用いて説明する。
図2(a)では、基板10の表面に、ヒーターとなる発熱素子(ここでは図示せず)と基板10とを絶縁する絶縁膜15を形成する。基板10の裏面、絶縁膜15と反対の側の表面に、この基板10を貫通する開口部を形成する際に所定の部分以外の基板10がエッチングされることを防止するための保護膜16を形成する。裏面に形成された保護膜16の開口部に対応する部位の保護膜16を除去する。
ここで、基板10の材料としては、シリコン基板やガラス基板、プラスチック基板などを用いることができる。所望の強度があればどの基板を用いても構わないが、微細加工技術による高集積・高密度な駆動回路を形成し易い点や酸化して良質な絶縁膜を形成し易い点からシリコン基板を用いることが好ましい。
基板10がシリコン基板の場合、絶縁膜15及び保護膜16は、微細加工が容易なので、酸化シリコン(SiO)膜、窒化シリコン(SiNx)膜や酸窒化シリコン(SiON)膜等のシリコン系の絶縁膜が好ましい。
基板10を貫通する開口部は、シリコン基板の場合、TMAH(テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド)、KOH(水酸化カリウム)などのアルカリ系エッチング液による異方性エッチングや、RIE、DeepRIE(ICP)などのドライエッチング、サンドブラストなどによる方法が可能である。
しかし、アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやDeepRIE(ICP)は微細加工が容易なので、これらを用いることが好ましく、一度に多数の基板の処理を行なえるので、アルカリ系エッチング液を用いた異方性エッチングを採用することがより好ましい。
FIG. 2 is a process cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of a liquid discharge head using thermal energy. Next, the concept of the manufacturing method will be described by taking the liquid discharge head using the thermal energy of the first embodiment shown in FIG. 1 as an example. Hereafter, each process of Fig.1 (a)-(l) is demonstrated using drawing.
In FIG. 2A, an insulating film 15 that insulates the substrate 10 from a heating element (not shown here) serving as a heater is formed on the surface of the substrate 10. A protective film 16 for preventing the substrate 10 other than a predetermined portion from being etched when forming an opening penetrating the substrate 10 on the back surface of the substrate 10 and the surface opposite to the insulating film 15. Form. The portion of the protective film 16 corresponding to the opening of the protective film 16 formed on the back surface is removed.
Here, as a material of the substrate 10, a silicon substrate, a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used. Any substrate can be used as long as it has the desired strength. However, a silicon substrate is used because it is easy to form highly integrated and high-density drive circuits by microfabrication technology, and it is easy to form a good quality insulating film by oxidation. It is preferable to use it.
When the substrate 10 is a silicon substrate, the insulating film 15 and the protective film 16 are easy to be finely processed. Therefore, silicon-based materials such as a silicon oxide (SiO 2 ) film, a silicon nitride (SiNx) film, and a silicon oxynitride (SiON) film are used. An insulating film is preferred.
In the case of a silicon substrate, the opening penetrating the substrate 10 is anisotropic etching with an alkaline etching solution such as TMAH (tetramethylammonium hydride), KOH (potassium hydroxide), RIE, DeepRIE (ICP). For example, dry etching or sand blasting can be used.
However, anisotropic etching using an alkaline etching solution and Deep RIE (ICP) are easy to perform microfabrication, so it is preferable to use these, and a large number of substrates can be processed at one time. It is more preferable to employ isotropic etching.

アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやDeepRIE(ICP)を用いて基板10をエッチングする場合、酸化シリコン(SiO)膜、窒化シリコン(SiNx)膜や酸窒化シリコン(SiON)膜等のシリコン系の絶縁膜15は、これらのエッチングに耐性があるので好ましく用いられる。
保護膜16にシリコン系の絶縁膜を用いた場合、開口部に対応する保護膜16は、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなるパターンをマスクに、通常のドライエッチングにより除去することができる。
膜応力の調整や密着性の向上のために、絶縁膜15及び保護膜16は、例えば、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜のように2種以上の膜を積層した積層膜を使用しても良い。
When the substrate 10 is etched using anisotropic etching using an alkaline etching solution or DeepRIE (ICP), silicon-based materials such as a silicon oxide (SiO 2 ) film, a silicon nitride (SiNx) film, and a silicon oxynitride (SiON) film are used. The insulating film 15 is preferably used because it is resistant to these etchings.
When a silicon-based insulating film is used as the protective film 16, the protective film 16 corresponding to the opening can be removed by ordinary dry etching using a photo resist pattern as a mask using a photolithography method.
In order to adjust the film stress and improve the adhesion, the insulating film 15 and the protective film 16 are, for example, a laminated film in which two or more kinds of films are laminated such as a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film. May be.

次に、図2(b)では、絶縁膜15上に発熱抵抗素子14を形成する。発熱抵抗素子14は、ヒーター、電極及び配線等を通常の半導体プロセスを用いて製造することができる。
発熱抵抗素子14は、例えば、HfB、ZrB、TaN及びTaSi等の耐熱抵抗材上に、中間層(例えば、Ti、Cr等)を介して形成される。この場合に、発熱抵抗素子14は、電気良導体である金属からなる配線部(例えば、Al、Au、Ag、Cu等)を上記中間層が露出するように積層して形成され、その露出した部分がヒーター14となる。
また、吐出する液体による電食、酸化を防ぐための保護膜等が必要に応じてヒーター及び電極上に形成される。図では、ヒーターとしてヒーター14の一部となる耐熱抵抗体のみを図示している。
例えば、耐熱抵抗材は、絶縁膜15上にスパッター法を用いて、HfBからなる膜を形成し、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなる所望のパターンをマスクとして、通常のドライエッチングにより形成することができる。
Next, in FIG. 2B, the heating resistor element 14 is formed on the insulating film 15. The heating resistor element 14 can be manufactured by using a normal semiconductor process such as a heater, an electrode, and wiring.
The heating resistance element 14 is formed on a heat resistant resistance material such as HfB 2 , ZrB 2 , TaN 2 and TaSi via an intermediate layer (for example, Ti, Cr, etc.). In this case, the heating resistor element 14 is formed by laminating a wiring portion (for example, Al, Au, Ag, Cu, etc.) made of a metal that is a good electrical conductor so that the intermediate layer is exposed, and the exposed portion. Becomes the heater 14.
In addition, a protective film or the like for preventing electrolytic corrosion due to the liquid to be discharged or oxidation is formed on the heater and the electrode as necessary. In the figure, only a heat resistant resistor that is a part of the heater 14 is illustrated as a heater.
For example, the heat resistant material is formed by normal dry etching using the sputtering method on the insulating film 15 to form a film made of HfB 2 and using the photolithography method with a desired pattern made of photoresist as a mask. can do.

図2(c)では、次に、基板10上に、メッキのシード膜となる導電層(第1の導電層)17(図1の金属層7に相当)を形成する。この導電層17としては、Pt、Au、Ag、Cu、Ni等を使用することができる。
導電層17としては、低抵抗の材質が好ましく、Pt、Au、Ag、Cu等を用いるのが好ましい。なお、絶縁膜15との密着性を向上させるためにバインダーメタルとしてTiとの積層構造にすることも可能である。
メッキにより液室の壁面を形成するので、導電層17は、液室の内部となる領域に形成される必要がない。導電層17の液室の内部となる領域は、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなる所望のパターンをマスクに、通常のドライエッチングにより導電層17をエッチング除去することで形成することができる。
通常、ヒーター14上に保護膜となる絶縁膜が形成されているがこの説明では省略してある。
なお、導電層17は、メッキのシード膜となるので、導電層17の一箇所から電圧を供給することによってメッキのシード層全体に電圧が供給されることが好ましい。このため、導電層17は、基板10上で不連続な部分がないようにすることが好ましい。
In FIG. 2C, next, a conductive layer (first conductive layer) 17 (corresponding to the metal layer 7 in FIG. 1) serving as a seed film for plating is formed on the substrate 10. As the conductive layer 17, Pt, Au, Ag, Cu, Ni, or the like can be used.
The conductive layer 17 is preferably made of a low resistance material, and Pt, Au, Ag, Cu or the like is preferably used. In addition, in order to improve adhesiveness with the insulating film 15, it is also possible to make a laminated structure with Ti as a binder metal.
Since the wall surface of the liquid chamber is formed by plating, the conductive layer 17 does not need to be formed in a region that is inside the liquid chamber. The region inside the liquid chamber of the conductive layer 17 can be formed by photolithography, using the desired pattern made of photoresist as a mask and etching away the conductive layer 17 by normal dry etching.
Usually, an insulating film serving as a protective film is formed on the heater 14, but is omitted in this description.
Since the conductive layer 17 serves as a plating seed film, it is preferable that a voltage is supplied to the entire plating seed layer by supplying a voltage from one portion of the conductive layer 17. For this reason, it is preferable that the conductive layer 17 has no discontinuous portions on the substrate 10.

図2(d)では、次に、基板10上に、液室の形状を構成する第1のパターン22(後述)を形成するための、溶媒により溶解可能な樹脂層18を形成する。所望の樹脂膜を用いて所望のパターンを得る方法として、印刷法やフォトリソグラフィー法等がある。しかし、微細な形状を得るためには感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィー法を用いることが好ましい。
本工程において、後で除去することによって液室となる第1のパターン22を形成する溶解可能な樹脂層18は、例えば、スピン塗布法を用いて塗布した後、乾燥することで形成される。
図2(e)では、溶解可能な樹脂層18上に導電層(第2の導電層)19(図1の導電層8に相当)を形成する。この導電層としては、Ti、Pt、Au、Ag、Cu、Ni等を使用することができる。
基板10上の導電層としては低抵抗で、メッキ液に耐性がある材質が好ましく、Pt、Au、Agなどのイオン化傾向の小さい材料が好適に用いられる。この工程においては、後工程における型材除去時に貫通口を形成するのが容易になるので、第2のパターンを形成する領域の導電層をレーザーなどで除去しておいてもよい。
In FIG. 2D, next, a resin layer 18 that can be dissolved by a solvent for forming a first pattern 22 (described later) that forms the shape of the liquid chamber is formed on the substrate 10. Examples of a method for obtaining a desired pattern using a desired resin film include a printing method and a photolithography method. However, in order to obtain a fine shape, it is preferable to use a photosensitive resin and use a photolithography method.
In this step, the dissolvable resin layer 18 that forms the first pattern 22 to be a liquid chamber by being removed later is formed by, for example, applying using a spin coating method and then drying.
In FIG. 2E, a conductive layer (second conductive layer) 19 (corresponding to the conductive layer 8 in FIG. 1) is formed on the soluble resin layer 18. As the conductive layer, Ti, Pt, Au, Ag, Cu, Ni, or the like can be used.
The conductive layer on the substrate 10 is preferably made of a material having low resistance and resistance to the plating solution, and a material having a small ionization tendency such as Pt, Au, or Ag is preferably used. In this step, since it becomes easy to form a through-hole at the time of removing the mold material in a later step, the conductive layer in the region where the second pattern is formed may be removed with a laser or the like.

図2(f)では、後で除去することで液室の吐出口となる第2のパターンを形成する溶解可能な樹脂層20を、樹脂層18と同様の樹脂を同様の方法で塗布して乾燥する。液室の吐出口はテーパー形状を有しているのが好ましく、ポジ型の感光性樹脂を用いるのが好ましい。
図2(g)では、第1のパターン22上の導電層をパターニングするために、第2のパターンを形成する溶解可能な樹脂層20を液室の上面となる部分を残すようにマスクを用いて露光・現像する。この樹脂パターンをマスクとして第2の導電層19を除去する。
第2の導電層19がPtの場合は、イオンミーリング法を、Au及びAgの場合は、イオンミーリングあるいはウェットエッチング法を用いてエッチング除去することができる。
ここで、本発明の特徴でもあるが、第2の導電層19は液室間で連続している(図中、奥行き方向に配列された複数の液室間で連続している)。
In FIG. 2F, a dissolvable resin layer 20 that forms a second pattern that later becomes a discharge port of a liquid chamber is applied by applying a resin similar to the resin layer 18 in the same manner. dry. The discharge port of the liquid chamber preferably has a tapered shape, and a positive photosensitive resin is preferably used.
In FIG. 2G, in order to pattern the conductive layer on the first pattern 22, a mask is used so that the dissolvable resin layer 20 forming the second pattern remains on the upper surface of the liquid chamber. To expose and develop. Using this resin pattern as a mask, the second conductive layer 19 is removed.
When the second conductive layer 19 is Pt, it can be removed by ion milling, and when it is Au and Ag, it can be removed by ion milling or wet etching.
Here, as a feature of the present invention, the second conductive layer 19 is continuous between the liquid chambers (in the figure, continuous between a plurality of liquid chambers arranged in the depth direction).

次に、図2(h)では、第2の導電層19上に残った樹脂層20に、吐出口となる第2のパターン21を形成するためにマスクを用いて露光する。その後、樹脂層18を露光した後、現像して吐出口となる第2のパターン21及び液室を形成する樹脂層18と第2の導電層19の積層膜からなる第1のパターン22を形成することによって液室と吐出口とが一体形成された流路パターン22aが形成される。
ここで、本発明の液体吐出ヘッドでは、樹脂層18に流路パターン22aとは別のパターン22bが形成されている。なお、液室で発生した吐出圧力を効率良く液体の吐出に変換するために、第2のパターン21は、順テーパー形状であることが好ましい。
つまり、第2のパターン21は、第1のパターン22側の面積より上面側の面積を小さくすることが好ましい。この形状は、露光においてプロジェクション・アライナを使用した場合にはフォーカスをずらしたり、プロキシミティ・アライナを使用した場合にはフォトマスクと基板のギャップを広げたりすることで実現することができる。
また、現像においてオーバーエッチングを行なったり、フォトマスクにグラデーションマスクを使用したり、レーザーによる露光を行なうなどしても順テーパー形状にすることができる。
第1のパターン22a、22bを示している、図2(i)では、導電層17の液室の壁面を形成する領域のみが露出するようにフォトリソグラフィー法を用いてフォトレジストからなるマスク23を形成する。
Next, in FIG. 2H, the resin layer 20 remaining on the second conductive layer 19 is exposed using a mask in order to form a second pattern 21 serving as a discharge port. Thereafter, the resin layer 18 is exposed and then developed to form a second pattern 21 serving as a discharge port, and a first pattern 22 formed of a laminated film of the resin layer 18 and the second conductive layer 19 forming a liquid chamber. By doing so, the flow path pattern 22a in which the liquid chamber and the discharge port are integrally formed is formed.
Here, in the liquid discharge head according to the present invention, the resin layer 18 is formed with a pattern 22b different from the flow path pattern 22a. In order to efficiently convert the discharge pressure generated in the liquid chamber into liquid discharge, the second pattern 21 preferably has a forward tapered shape.
That is, it is preferable that the area of the upper surface side of the second pattern 21 is smaller than the area of the first pattern 22 side. This shape can be realized by shifting the focus when a projection aligner is used in exposure, or by widening the gap between the photomask and the substrate when a proximity aligner is used.
Further, a forward tapered shape can be obtained by performing over-etching in development, using a gradation mask as a photomask, or performing exposure with a laser.
In FIG. 2 (i) showing the first patterns 22a and 22b, a mask 23 made of a photoresist is used by photolithography so that only the region of the conductive layer 17 forming the wall surface of the liquid chamber is exposed. Form.

図2(j)では、メッキ処理により液室・貫通口を覆うように導電層17をシード膜として液室の壁面となるメッキ層24を形成する。メッキの種類としてはCu、Ni、Cr、Zn、Sn、Ag、Auなどの単金属メッキ、合金メッキ、PTFEなどを析出させる複合メッキなどがあげられる。耐薬品性、強度、コストの点からNiを用いること好ましい。
電解メッキ法でメッキ層24を形成する場合、このメッキ層24が第1のパターン22の上面に形成されている第2の導電層19に達するまでは第1のパターン22の壁面にメッキ層24が形成される。
メッキ層24が第1のパターン22の上面に形成された第2の導電層19に達すると、第2の導電層19上と、その外周囲に形成されているメッキ層24上とにメッキ層24が形成される。よって、メッキ層24が第2の導電層19に達する以前と達した後では、第2の導電層19の面積分だけメッキ面積が増加する。
In FIG. 2 (j), a plating layer 24 serving as a wall surface of the liquid chamber is formed using the conductive layer 17 as a seed film so as to cover the liquid chamber and the through-hole by plating. Examples of the plating include single metal plating such as Cu, Ni, Cr, Zn, Sn, Ag, and Au, alloy plating, and composite plating that deposits PTFE. Ni is preferably used from the viewpoint of chemical resistance, strength, and cost.
When the plating layer 24 is formed by the electrolytic plating method, the plating layer 24 is formed on the wall surface of the first pattern 22 until the plating layer 24 reaches the second conductive layer 19 formed on the upper surface of the first pattern 22. Is formed.
When the plating layer 24 reaches the second conductive layer 19 formed on the upper surface of the first pattern 22, the plating layer is formed on the second conductive layer 19 and on the plating layer 24 formed on the outer periphery thereof. 24 is formed. Therefore, after reaching before the plating layer 24 reaches the second conductive layer 19, the plating area increases by the area of the second conductive layer 19.

本発明では、第2の導電層19は液室列の液室間で連続するように構成されている。図2(k)では、共通液室が流路層22aに設けられており、共通液室は各液室に連通している。共通液室上にも第2の導電層19が形成されており、共通液室上の第2の導電層19を介して、各液室上の第2の導電層19が導通している。
これによって、液室間の隔壁を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によってばらついていたとしても、或る1部分でメッキ層が第2の導電層19に達した時点で、すべての液室上と共通液室上の導電膜に通電され、液室上の天板となるメッキ層24は同時に成長が始まる。これによって、すべての液室上の天板は同じ厚さで得られる。
前述のように吐出口をテーパー形状とした場合、天板の厚さによって、吐出口径が異なることになる。吐出口径は液吐出速度や液滴の大きさに大きな影響を与える。
そこで、本発明のように導電膜(導電層)を液室配列間で導通させることにより、均一な吐出口が得られる。また、共通液室を流路層22aに設けたことにより、特別なパターンや構成を設けることなく、第2の導電層19を液室間で連続するように作製することができる。
In the present invention, the second conductive layer 19 is configured to be continuous between the liquid chambers of the liquid chamber row. In FIG. 2 (k), a common liquid chamber is provided in the flow path layer 22a, and the common liquid chamber communicates with each liquid chamber. A second conductive layer 19 is also formed on the common liquid chamber, and the second conductive layer 19 on each liquid chamber is conducted through the second conductive layer 19 on the common liquid chamber.
As a result, even if the growth rate of the plating layer for forming the partition between the liquid chambers varies depending on the location, when the plating layer reaches the second conductive layer 19 in a certain part, all the liquids The conductive film on the chamber and the common liquid chamber are energized, and the plating layer 24 serving as the top plate on the liquid chamber starts to grow simultaneously. Thereby, the top plate on all the liquid chambers is obtained with the same thickness.
When the discharge port is tapered as described above, the discharge port diameter varies depending on the thickness of the top plate. The discharge port diameter has a great influence on the liquid discharge speed and the droplet size.
Therefore, a uniform discharge port can be obtained by conducting a conductive film (conductive layer) between the liquid chamber arrays as in the present invention. In addition, since the common liquid chamber is provided in the flow path layer 22a, the second conductive layer 19 can be continuously formed between the liquid chambers without providing a special pattern or configuration.

また、図2(l)では、図1(b)と同じである液体吐出ヘッド1の完成品を示している。流路以外に液室に連通しないパターン25(22b)が形成されている。流路の周辺の隔壁9(図1)は、液室間の隔壁9b(25(22b))とほぼ同じ幅となるようになっているので、メッキ面積の差による電界の差が緩和され、メッキ層成長速度が面内で均一になる。そのため、電流密度に依存する表面性、結晶構造などに面内ムラが小さい。
表面性、結晶構造などにムラが生じると、液体との接触抵抗、液体に対する耐液性などにムラが生じたり、制御できなくなったりして、液体吐出ヘッドとしてバラツキや不良の原因となることがあるが、そのようなバラツキや不良を防止することができる。
また、上述した工程で、第1の導電層17上のメッキ層から第2の導電層19上のメッキ層へ変わる時、第1の導電層17上のメッキ層と第2の導電層19上のメッキ層の表面性、結晶構造、メッキ層成長速度などを補正するため、第1の導電層17上のメッキから第2の導電層19上のメッキへ変わる時に、電流値を変えることも可能である。
この場合も、第1の導電層17上のメッキ層が面内で厚さムラが生じていたら、電流値を切り換えるタイミングを設定できないという問題が生じる。しかし、本発明では、メッキ層厚さの面内バラツキが小さいので、第2の導電層19上のメッキ層は面内でほぼ同時に開始し、その時点で電流値を切り換えることができる。
FIG. 2 (l) shows a completed product of the liquid discharge head 1 which is the same as FIG. 1 (b). In addition to the flow path, a pattern 25 (22b) that does not communicate with the liquid chamber is formed. Since the partition wall 9 (FIG. 1) around the flow path has substantially the same width as the partition wall 9b (25 (22b)) between the liquid chambers, the difference in electric field due to the difference in plating area is reduced. The plating layer growth rate becomes uniform in the plane. Therefore, in-plane unevenness is small in the surface property, crystal structure, etc. depending on the current density.
If unevenness occurs in the surface properties, crystal structure, etc., the contact resistance with the liquid and the liquid resistance against the liquid may become uneven or uncontrollable, which may cause variations and defects in the liquid discharge head. However, such variations and defects can be prevented.
Further, when the plating layer on the first conductive layer 17 is changed to the plating layer on the second conductive layer 19 in the above-described process, the plating layer on the first conductive layer 17 and the second conductive layer 19 are changed. It is possible to change the current value when changing from plating on the first conductive layer 17 to plating on the second conductive layer 19 in order to correct the surface properties, crystal structure, plating layer growth rate, etc. It is.
Also in this case, there is a problem that the timing for switching the current value cannot be set if the plating layer on the first conductive layer 17 has uneven thickness in the surface. However, in the present invention, since the in-plane variation of the plating layer thickness is small, the plating layer on the second conductive layer 19 starts almost simultaneously in the surface, and the current value can be switched at that time.

図3は比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。図3(a)は平面透視図であり、図3(b)は図3(a)のABCにおける断面図である。
本発明による液体吐出ヘッドの製造工程において作成した、液室に連通しないパターン22bを形成した別の効果を説明する。図3は、本発明の製造工程を示している図2(i)の工程に対応する構成を示している。
液室、流体抵抗部や共通液室の周辺の隔壁の幅(図に示す工程では第1のパターン409の溝幅)は本発明とは異なり、液室間隔壁となる部分の溝420と、液室や共通液室周囲の隔壁となる部分の溝420bの幅が異なる。図3には、さらに、第1の導電層404、第2の導電層406、吐出口を形成するための第2のパターン408、マスク410が示されている。
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of a conventional configuration shown for comparison. 3A is a plan perspective view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along ABC in FIG. 3A.
Another effect of forming the pattern 22b which is created in the manufacturing process of the liquid discharge head according to the present invention and does not communicate with the liquid chamber will be described. FIG. 3 shows a configuration corresponding to the process of FIG. 2 (i) showing the manufacturing process of the present invention.
Unlike the present invention, the width of the partition wall around the liquid chamber, the fluid resistance portion and the common liquid chamber (the groove width of the first pattern 409 in the process shown in the figure) is different from the present invention. The width of the groove 420b in the portion that becomes the partition wall around the liquid chamber and the common liquid chamber is different. FIG. 3 further shows a first conductive layer 404, a second conductive layer 406, a second pattern 408 for forming an ejection port, and a mask 410.

図4は比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。図4は図3の構成で前述のように電界メッキを施し、液室、共通液室や吐出口を形成する過程を示している。
図4(a)は電気メッキの初期段階を示す断面図、図4(b)は電気メッキが導電層に達した状態を示す断面図、そして図4(c)はメッキ工程終盤を示す断面図である。
図4(a)の電気メッキの初期段階において、電界は細いパターンに集中するという性質があるので、電気メッキの初期段階において、溝の細いパターン部分(A)で電界強度が大きくなり、メッキ層は速く成長し、溝の太いパターン部分(B)では電界強度が小さく、メッキ層の成長は遅い。
図4(b)では、電気メッキが導電層406に達し、導電層406上に形成され始めると、細いパターンへの電界集中は緩和される。しかし、初期段階でのパターン幅によるメッキ層成長速度差により、メッキ厚にバラツキが生じる。
図4(c)のメッキ工程終盤では、第2のパターン408の上面を超えないあたりでメッキを終了する。しかし、上述したように、パターン幅の太い部分(B)である420bはメッキ層成長速度が小さく、薄くなったり、最悪の場合には、液室が閉じられないといった不具合が生じる。図4には、さらに、導電層404、406、マスク410を示している。
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of a conventional configuration shown for comparison. FIG. 4 shows a process of forming a liquid chamber, a common liquid chamber, and a discharge port by performing electroplating as described above with the configuration of FIG.
4A is a cross-sectional view showing the initial stage of electroplating, FIG. 4B is a cross-sectional view showing a state in which electroplating has reached the conductive layer, and FIG. 4C is a cross-sectional view showing the final stage of the plating process. It is.
In the initial stage of electroplating in FIG. 4 (a), the electric field concentrates on a thin pattern. Therefore, in the initial stage of electroplating, the electric field strength is increased at the narrow pattern portion (A), and the plating layer Grows fast, and the pattern portion (B) with a thick groove has a small electric field strength, and the growth of the plating layer is slow.
In FIG. 4B, when the electroplating reaches the conductive layer 406 and starts to be formed on the conductive layer 406, the electric field concentration on the narrow pattern is alleviated. However, the plating thickness varies due to the difference in the growth rate of the plating layer depending on the pattern width in the initial stage.
In the final stage of the plating process shown in FIG. 4C, the plating is finished before the upper surface of the second pattern 408 is exceeded. However, as described above, 420b, which is a portion (B) having a large pattern width, has a low growth rate of the plating layer, and becomes thin. In the worst case, the liquid chamber cannot be closed. FIG. 4 further shows conductive layers 404 and 406 and a mask 410.

本発明の構成では、流路周辺の隔壁は、液室間の隔壁とほぼ同じ幅で形成されているので、液室周囲の隔壁の高さにバラツキが生じて、吐出口面の高さがばらついたり、液室が閉じられないといった不具合を防止することができる。
また、メッキを行なう面積が小さくなるので、メッキ層成長速度が大きくなり、製造スループットが向上する。さらに、メッキ面積が小さくなることによって、材料となるペレット材の消耗が少なくなり、製造コストを下げることができる。
流路層の厚さの面内バラツキが小さいので、第2の導電層406(19)上のメッキ層厚さも均一になる。よって吐出口2(図1)部分の厚さも各吐出口間で均一となり、バラツキのない液吐出性能が得られる。
In the configuration of the present invention, since the partition wall around the flow channel is formed with substantially the same width as the partition wall between the liquid chambers, the height of the partition wall around the liquid chamber varies, and the height of the discharge port surface is reduced. It is possible to prevent problems such as variations and the liquid chamber not being closed.
Moreover, since the area to be plated is reduced, the growth rate of the plating layer is increased and the manufacturing throughput is improved. Furthermore, since the plating area is reduced, the consumption of the pellet material, which is a material, is reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
Since the in-plane variation of the thickness of the flow path layer is small, the plating layer thickness on the second conductive layer 406 (19) is also uniform. Therefore, the thickness of the discharge port 2 (FIG. 1) is also uniform among the discharge ports, and liquid discharge performance without variation is obtained.

図2(h)で説明したように、吐出口2(第2のパターン21)の形状を順テーパーとした場合は、吐出口部の厚さのバラツキが吐出口2の大きさのバラツキとなり、吐出バラツキに大きな影響を与える。本発明では吐出口部分の厚さが面内均一となるので、吐出口の大きさも均一となり、吐出バラツキの小さい液体吐出ヘッドの作製が可能となる。
また、液体が貫通口周辺で濡れ拡がると、液体の吐出方向に乱れを生じるので、メッキ層24の表面は撥水性であることが好ましい。このために、少なくとも金属膜(メッキ層24)の最上面は、PTFEなどを析出させる複合メッキを行ない、撥液性を高めることが好ましい。また、添加剤を加えてメッキ処理を行なうことで硬さや表面粗さを制御することもできる。
As described in FIG. 2 (h), when the shape of the discharge port 2 (second pattern 21) is a forward taper, the variation in the thickness of the discharge port becomes the variation in the size of the discharge port 2. It has a big influence on discharge variation. In the present invention, since the thickness of the discharge port portion is uniform within the surface, the size of the discharge port is also uniform, and a liquid discharge head with small discharge variation can be manufactured.
In addition, if the liquid wets and spreads around the through-hole, the liquid discharge direction is disturbed, so the surface of the plating layer 24 is preferably water-repellent. Therefore, at least the uppermost surface of the metal film (plating layer 24) is preferably subjected to composite plating for depositing PTFE or the like to improve liquid repellency. Further, the hardness and surface roughness can be controlled by adding an additive to perform the plating treatment.

メッキによって形成される金属膜は第2のパターン21の上面を超えないことが好ましい。メッキによる金属膜が第2のパターン21の上面を超えた場合、貫通口断面形状の角が丸まってしまい、着弾精度が下がってしまう。これを防ぐために研磨などの工程を行なわなければならない。
ここで第2のパターン21上面の高さとは、第2のパターン21を形成する溶解可能な樹脂の塗布・乾燥を行なった際の表面がパターニング後に残った領域から基板までの距離の最小値を指す。
例えば、Ni電気メッキを行なう場合、メッキ前処理として5%の希硫酸に浸漬し、所望の濃度と温度のスルファミン酸Ni電鋳浴に入れ、電気メッキ処理を行なう。金属膜の最大厚さが30μmで電気メッキ処理を止める。
その後、スルファミン酸Ni、塩化Ni、ホウ酸、PTFEの微粒子(粒径0.3μm)などを所望の配合で混ぜ、所望の濃度と温度にした電鋳浴に入れ、電気メッキ処理を行なう。Ni−PTFE層が2μmで電気メッキを止め、水洗、乾燥する。
It is preferable that the metal film formed by plating does not exceed the upper surface of the second pattern 21. When the metal film by plating exceeds the upper surface of the second pattern 21, the corner of the through-hole cross-sectional shape is rounded, and the landing accuracy is lowered. In order to prevent this, a process such as polishing must be performed.
Here, the height of the upper surface of the second pattern 21 is the minimum value of the distance from the region where the surface left after patterning to the substrate when the dissolvable resin for forming the second pattern 21 is applied and dried. Point to.
For example, in the case of performing Ni electroplating, as a pretreatment for plating, it is immersed in 5% dilute sulfuric acid and placed in a sulfamic acid Ni electroforming bath having a desired concentration and temperature, and electroplating is performed. The electroplating process is stopped when the maximum thickness of the metal film is 30 μm.
Thereafter, sulfamic acid Ni, Ni chloride, boric acid, PTFE fine particles (particle size: 0.3 μm) and the like are mixed in a desired composition, placed in an electroforming bath having a desired concentration and temperature, and subjected to electroplating. When the Ni-PTFE layer is 2 μm, the electroplating is stopped, washed with water and dried.

図2(k)では、基板の裏面に形成された保護膜16の開口部を介してアルカリ系エッチング液による異方性エッチングやDeepRIE(ICP)法によるエッチングを利用して基板10をエッチング除去する。基板表面に形成された絶縁膜15は、このエッチングエッチング停止層の役割を果たし、絶縁膜15に達すると停止する。
その後、絶縁膜15をドライエッチング法あるいはウェットエッチング法を用いて除去することで溶媒により溶解可能な樹脂膜18が露出した開口部5が形成される。この開口部5は熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの場合、液室への液体の供給口となる。
アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやDeepRIE(ICP)法によるエッチングから基板表面を保護するために、後に除去可能な樹脂を基板表面に塗布したり、裏面側のみ処理可能な治具に基板を装着したりする(図示せず)。
In FIG. 2 (k), the substrate 10 is removed by etching using anisotropic etching with an alkali-based etchant or deep RIE (ICP) method through the opening of the protective film 16 formed on the back surface of the substrate. . The insulating film 15 formed on the substrate surface serves as this etching etching stop layer, and stops when it reaches the insulating film 15.
Thereafter, the insulating film 15 is removed using a dry etching method or a wet etching method, thereby forming the opening 5 in which the resin film 18 that can be dissolved by the solvent is exposed. In the case of a liquid discharge head using thermal energy, the opening 5 serves as a liquid supply port to the liquid chamber.
In order to protect the substrate surface from anisotropic etching with an alkaline etching solution or etching by DeepRIE (ICP) method, a resin that can be removed later is applied to the substrate surface, or the substrate is placed on a jig that can be processed only on the back side. (Not shown).

図2(l)では、最後に、図2(f)に示すような、溶媒により溶解可能な樹脂膜18、20からなる第1のパターン22及び第2のパターン21を溶媒により溶解して取り除く。
その後、液体の吐出口となる第2のパターン21が除去された後の開口部の底面に露出する第2の導電層19を、ドライエッチングあるいはウェットエッチングなどで除去して吐出口2、液室3及び共通液室4を形成し、図1と同様な液体吐出ヘッド1が完成する。
ここで、第1のパターン22のうちメッキ隔壁の間の溝である22bは、溶媒で除去できないが、機能上、とくに問題はなく、除去する必要はない。除去しないことによって、中空部分がなくなるので、剛性を向上させることができる。
流路層には液室に連通しないパターン22bが設けられており、このパターン間の隔壁の間隔は液室間の隔壁の幅と略同一であるので、液室周囲の隔壁の高さにばらつきが生じて、吐出口面の高さがばらついたり、液室が閉じられないといった不具合を防止することができる。
また、メッキを行う面積が小さくなるので、メッキ層成長速度が大きくなり、製造スループットが向上する。さらに、メッキ面積が小さくなることにより、材料となるペレット材の消耗が少なくなり、製造コストを下げることができる。
後述するように、液室と貫通口を備えた流路構造体を有する圧電素子をアクチュエータに持つ液体吐出ヘッドの場合も、ヒーターでなく圧電素子を形成する点が異なるだけで、液室と貫通口を備えた流路構造体を製造する方法は上記と同様に製造できることは言うまでもない。
In FIG. 2L, finally, as shown in FIG. 2F, the first pattern 22 and the second pattern 21 made of the resin films 18 and 20 that can be dissolved by the solvent are dissolved and removed by the solvent. .
Thereafter, the second conductive layer 19 exposed on the bottom surface of the opening after the second pattern 21 serving as the liquid discharge port is removed is removed by dry etching or wet etching, and the discharge port 2 and the liquid chamber. 3 and the common liquid chamber 4 are formed, and the liquid discharge head 1 similar to FIG. 1 is completed.
Here, 22b, which is a groove between the plating partitions in the first pattern 22, cannot be removed with a solvent, but there is no particular problem in terms of function, and it is not necessary to remove it. By not removing the hollow portion, the rigidity can be improved.
The flow path layer is provided with a pattern 22b that does not communicate with the liquid chamber, and the distance between the partition walls is substantially the same as the width of the partition wall between the liquid chambers. This can prevent problems such as variations in the height of the discharge port surface and inability to close the liquid chamber.
Moreover, since the area to be plated is reduced, the growth rate of the plating layer is increased and the manufacturing throughput is improved. Furthermore, since the plating area is reduced, the consumption of the pellet material, which is a material, is reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
As will be described later, a liquid discharge head having a piezoelectric element having a flow path structure with a liquid chamber and a through-hole as an actuator also differs in that the piezoelectric element is formed instead of the heater. It goes without saying that the method of manufacturing the flow channel structure having the mouth can be manufactured in the same manner as described above.

図5は本発明の液体吐出ヘッドの第2の実施の形態を示す平面透視図である。この第2の実施の形態では、1つの共通液室4から2列の吐出口列110a、110bを千鳥状に配置したものである。一列の吐出口列のピッチを600dpi(約42.3μm)に配列した場合、2列の千鳥状では1200dpiの印字が1パスで可能となる。
天板の液室内壁面の導電層(図示せず)は液室3間、及び2列の液室列間で共通液室4内壁面の導電層を介して連続している。そのため、各液室3、及び共通液室4上の天板の厚さは均一なものが得られる。
また、本実施の形態では、液室3、共通液室4等の流路以外にパターン25が形成されており、周辺の隔壁9は、液室3間の隔壁9bとほぼ同じ幅で、複数形成されている。図5には、さらに、吐出口2、ヒーター14を示している。
このような構成により、電気メッキによりメッキ層を成長させた隔壁の幅は液体吐出ヘッドの全体に渡りほぼ同じものとなり、電気メッキ時の電界は、液体吐出ヘッド全体で均一となる。
よって、電気メッキによるメッキ層の成長速度が均一となり、完成した液体吐出ヘッドの吐出口面は高さバラツキの少ないものが得られる。そのため、吐出口面の余剰液を拭き取るワイピングの特性も良くなり、吐出バラツキの少ない液体吐出ヘッドを得ることができる。
FIG. 5 is a plan perspective view showing a second embodiment of the liquid discharge head of the present invention. In the second embodiment, two discharge port arrays 110a and 110b are arranged in a staggered manner from one common liquid chamber 4. When the pitch of one ejection port array is arranged at 600 dpi (about 42.3 μm), 1200 dpi printing can be performed in one pass with two rows of staggered patterns.
A conductive layer (not shown) on the liquid chamber wall surface of the top plate is continuous between the liquid chambers 3 and between the two liquid chamber rows via the conductive layer on the inner wall surface of the common liquid chamber 4. Therefore, the thickness of the top plate on each liquid chamber 3 and the common liquid chamber 4 is uniform.
Further, in the present embodiment, the pattern 25 is formed in addition to the flow paths such as the liquid chamber 3 and the common liquid chamber 4, and the peripheral partition walls 9 are substantially the same width as the partition walls 9 b between the liquid chambers 3, Is formed. FIG. 5 further shows the discharge port 2 and the heater 14.
With such a configuration, the width of the partition wall on which the plating layer is grown by electroplating is substantially the same throughout the liquid discharge head, and the electric field during electroplating is uniform throughout the liquid discharge head.
Therefore, the growth rate of the plating layer by electroplating becomes uniform, and the discharge port surface of the completed liquid discharge head can be obtained with little height variation. Therefore, the wiping characteristics for wiping off excess liquid on the discharge port surface are improved, and a liquid discharge head with less discharge variation can be obtained.

図6は本発明の液体吐出ヘッドの第3の実施の形態を示す平面透視図である。第3の実施の形態の液室配列では、流路以外のパターン25が第2の実施の形態とは異なるっている。図6に示す第3の実施の形態は、液室3との擬似パターン25を並べたものである。1つの共通液室4から2列の吐出口列110a、110bを千鳥状に配置している。
パターン25の間の隔壁幅は、液室3間の隔壁9bの幅とほぼ同一としている。本実施の形態のパターンでは、液室3部分と、液室3周辺部分のパターンが同一であるので、パターンによるメッキ層の成長速度の差はより小さくすることができる。
図7は本発明の液体吐出ヘッドの第3の実施の形態の変形例を示す平面透視図である。この変形例は、液室3、流体抵抗部と共通液室4との擬似パターン25を並べたものである。
本変形例のパターンでは、共通液室4も含めた擬似パターンを設けているので、液室周辺部のパターンによるメッキ層の成長速度の差はなくすことができる。この変形例でも、1つの共通液室4から2列の吐出口列110a、110bを千鳥状に配置している。
FIG. 6 is a plan perspective view showing a third embodiment of the liquid ejection head of the present invention. In the liquid chamber arrangement of the third embodiment, the pattern 25 other than the flow path is different from that of the second embodiment. In the third embodiment shown in FIG. 6, pseudo patterns 25 with the liquid chamber 3 are arranged. Two discharge port arrays 110a and 110b are arranged in a staggered pattern from one common liquid chamber 4.
The partition wall width between the patterns 25 is substantially the same as the width of the partition wall 9 b between the liquid chambers 3. In the pattern of the present embodiment, the pattern of the liquid chamber 3 portion and the pattern of the peripheral portion of the liquid chamber 3 are the same, so the difference in the growth rate of the plating layer due to the pattern can be further reduced.
FIG. 7 is a plan perspective view showing a modification of the third embodiment of the liquid ejection head of the present invention. In this modification, pseudo patterns 25 of the liquid chamber 3 and the fluid resistance portion and the common liquid chamber 4 are arranged.
In the pattern of this modification, since the pseudo pattern including the common liquid chamber 4 is provided, the difference in the growth rate of the plating layer due to the pattern around the liquid chamber can be eliminated. Also in this modified example, two discharge port arrays 110a and 110b are arranged in a staggered manner from one common liquid chamber 4.

図8は圧電アクチュエータを有する液体吐出ヘッドを示す模式的断面図である。図8の液体吐出ヘッドでは、フレーム50、圧電素子51、フレーム50に形成された、圧電素子51が収まる開口部52及び液体の供給口となる液体供給口53、フレーム50に接合された振動板54を有している。
圧電素子51の力による振動板54の変形で生じた圧力によって液体供給口より液室55に供給された液体は吐出口56から吐出される。図8には、天板57、導電層58、導電層(金属膜)59が示されている。
図9は圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第2の実施の形態を示す模式的断面図である。フレーム50、圧電素子51、フレーム50に形成された圧電素子51が収まる開口部52、液体の供給口となる液体供給口53、及びフレーム50上に接合された振動板60を有している。
圧電素子51の力による振動板60の変形で生じた圧力によって液体供給口53から液室55に供給された液体は吐出口56から吐出される。本実施の形態では、振動板60と、液室55の隔壁61を電鋳で作製している。吐出口56が設けられた吐出口板62は別部材で作製し、天板57を含む隔壁61に接着接合される。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a liquid discharge head having a piezoelectric actuator. In the liquid discharge head of FIG. 8, the diaphragm 50 bonded to the frame 50, the piezoelectric element 51, the opening 52 formed in the frame 50 for accommodating the piezoelectric element 51, the liquid supply port 53 serving as a liquid supply port, and the frame 50. 54.
The liquid supplied from the liquid supply port to the liquid chamber 55 by the pressure generated by the deformation of the vibration plate 54 by the force of the piezoelectric element 51 is discharged from the discharge port 56. FIG. 8 shows a top plate 57, a conductive layer 58, and a conductive layer (metal film) 59.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the liquid discharge head of the present invention using a piezoelectric element. It has a frame 50, a piezoelectric element 51, an opening 52 for accommodating the piezoelectric element 51 formed in the frame 50, a liquid supply port 53 serving as a liquid supply port, and a diaphragm 60 joined on the frame 50.
The liquid supplied from the liquid supply port 53 to the liquid chamber 55 by the pressure generated by the deformation of the diaphragm 60 by the force of the piezoelectric element 51 is discharged from the discharge port 56. In the present embodiment, the diaphragm 60 and the partition wall 61 of the liquid chamber 55 are produced by electroforming. The discharge port plate 62 provided with the discharge ports 56 is made of a separate member and is adhesively bonded to the partition wall 61 including the top plate 57.

図10は振動板と液室隔壁の作製方法を示す模式的工程断面図である。次に、図9に示した第2の実施の形態の液体吐出ヘッドの振動板60と液室隔壁61の各作成工程(a)〜(h)について、図面を用いて説明する。
図10(a)では、図1の実施の形態の製造方法を示す図2と同様に、基板10上に、メッキのシード膜となる導電層(第1の導電層)17、液室の形状を構成する第1のパターンを形成するための溶媒により溶解可能な樹脂膜18、導電層(第2の導電層)19、後に除去することで液室への液供給口となる第2パターンを形成する溶解可能な樹脂20を順に積層形成する。
図10(b)では、第1のパターン上の導電層19をパターニングするために、第2パターン21を形成する溶解可能な樹脂20を、液室の上面となる部分を残すようにマスクを用いて露光・現像する。この樹脂パターンをマスクとして導電層19を除去する。
FIG. 10 is a schematic process cross-sectional view showing a method for producing a diaphragm and a liquid chamber partition wall. Next, the respective production steps (a) to (h) of the diaphragm 60 and the liquid chamber partition 61 of the liquid ejection head according to the second embodiment shown in FIG. 9 will be described with reference to the drawings.
10A, similarly to FIG. 2 showing the manufacturing method of the embodiment of FIG. 1, a conductive layer (first conductive layer) 17 serving as a seed film for plating is formed on the substrate 10 and the shape of the liquid chamber. A resin film 18 that can be dissolved by a solvent for forming the first pattern that constitutes the conductive film, a conductive layer (second conductive layer) 19, and a second pattern that later becomes a liquid supply port to the liquid chamber by removing it. The dissolvable resin 20 to be formed is sequentially laminated.
In FIG. 10B, in order to pattern the conductive layer 19 on the first pattern, the dissolvable resin 20 forming the second pattern 21 is used with a mask so as to leave a portion that becomes the upper surface of the liquid chamber. To expose and develop. Using this resin pattern as a mask, the conductive layer 19 is removed.

次に、図10(c)では、導電層19上に残った樹脂膜20に、液供給口となる第2のパターン21を形成するためにマスクを用いて露光する。その後、樹脂膜18を露光した後、現像して液供給口となる21及び液室を形成する樹脂膜18と導電層19の積層膜からなる第1のパターン22を形成することで液室と吐出口とが一体形成された流路パターンが形成される。本実施の形態においても導電層19は液室列の液室間で連続するように構成されている。
図10(d)では、第1のパターン22の周囲にメッキ処理により液室を覆うように導電層17をシード膜として液室の壁面となるメッキ層24を形成する。本実施の形態の構成においても、流路周辺の隔壁は、液室間の隔壁とほぼ同じ幅で形成されているので、液室周囲の隔壁の高さにバラツキが生じて、液供給口面の高さがばらついたり、液室が閉じられないといった不具合を防止することができる。
図10(e)では、第1のパターン22の上方に溶解可能な樹脂を塗布し、フォトリソにより第3の樹脂パターン63を形成する。図10(f)では、導電層17をシード膜とするメッキ処理によりメッキ層24上に振動板の凸形状となるメッキ層64を形成する。
Next, in FIG. 10C, the resin film 20 remaining on the conductive layer 19 is exposed using a mask in order to form the second pattern 21 serving as a liquid supply port. Thereafter, the resin film 18 is exposed and then developed to form a liquid supply port 21 and a first pattern 22 formed of a laminated film of the resin film 18 and the conductive layer 19 forming the liquid chamber. A flow path pattern integrally formed with the discharge ports is formed. Also in the present embodiment, the conductive layer 19 is configured to be continuous between the liquid chambers of the liquid chamber row.
In FIG. 10D, a plating layer 24 serving as a wall surface of the liquid chamber is formed around the first pattern 22 by using the conductive layer 17 as a seed film so as to cover the liquid chamber by plating. Also in the configuration of the present embodiment, since the partition wall around the flow channel is formed with substantially the same width as the partition wall between the liquid chambers, the height of the partition wall around the liquid chamber varies, and the liquid supply port surface It is possible to prevent problems such as variations in the height of the liquid and the liquid chamber not being closed.
In FIG. 10E, a dissolvable resin is applied above the first pattern 22, and the third resin pattern 63 is formed by photolithography. In FIG. 10F, a plating layer 64 having a vibrating plate convex shape is formed on the plating layer 24 by plating using the conductive layer 17 as a seed film.

図10(g)では、基板10(図10(a))から第1のパターン22及びメッキ層24を剥離する。最後に、図10(h)では、溶媒により溶解可能な樹脂膜からなる第1のパターン22、第2のパターン20及び第3のパターン63(図10(a)、(e))を溶媒により溶解して取り除く。
その後、図9に示すように、図10(h)の製品を、上下を逆にして吐出口板62、圧電素子51、フレーム50を隔壁61に接合接着することによって組み立てることにより、圧電素子51を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第2の実施の形態が完成する。
図9及び図10の本実施の形態においても、導電層19は液室列の液室55間で連続するように構成されている。これによって、液室55間の隔壁61を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によって僅かにばらついていたとしても、或る1部分でメッキ層が導電層19に達した時点で、すべての液室55上と共通液室上の導電層に通電され、図10(h)で、液室55上の振動板60のメッキ層は同時に成長が始まる。
従って、すべての液室55上の振動板60の同じ厚さで得られる。振動板60の厚さは吐出性能に大きく影響を与えるものであるので、各液室55に対応する振動板60の厚さは高精度に均一にする必要がある。従来のような構成においては、このように高精度な均一性を得ることは不可能であった。
本実施の形態によれば、各液室55に対応する振動板60のメッキ層の成長は同時に開始されるので、高精度に厚さの制御が可能となる。よって、高精度な均一性の要求される振動板の形成にも適用が可能となる。
また、本実施の形態では、流路層には、液室以外のパターンが形成されており、流路層の厚さの面内バラツキが小さいので、導電層19上のメッキ層厚さも均一になる。よって振動板60の厚さも面内均一となり、バラツキのない液吐出性能が得られる。
In FIG. 10G, the first pattern 22 and the plating layer 24 are peeled from the substrate 10 (FIG. 10A). Finally, in FIG. 10 (h), the first pattern 22, the second pattern 20, and the third pattern 63 (FIGS. 10 (a) and (e)) made of a resin film that can be dissolved by a solvent are removed by using a solvent. Dissolve and remove.
Thereafter, as shown in FIG. 9, the product of FIG. 10H is assembled by bonding the discharge port plate 62, the piezoelectric element 51, and the frame 50 to the partition wall 61 by turning the product upside down. A second embodiment of the liquid discharge head of the present invention using the above is completed.
9 and 10 also, the conductive layer 19 is configured to be continuous between the liquid chambers 55 in the liquid chamber row. As a result, even if the growth rate of the plating layer for forming the partition wall 61 between the liquid chambers 55 varies slightly depending on the location, when the plating layer reaches the conductive layer 19 in a certain part, The conductive layers on the liquid chamber 55 and the common liquid chamber are energized, and the plating layer of the vibration plate 60 on the liquid chamber 55 starts to grow at the same time in FIG.
Accordingly, the diaphragm 60 on all the liquid chambers 55 can be obtained with the same thickness. Since the thickness of the diaphragm 60 greatly affects the discharge performance, the thickness of the diaphragm 60 corresponding to each liquid chamber 55 needs to be uniform with high accuracy. In the conventional configuration, it has been impossible to obtain such high-precision uniformity.
According to the present embodiment, since the growth of the plating layer of the vibration plate 60 corresponding to each liquid chamber 55 is started simultaneously, the thickness can be controlled with high accuracy. Therefore, it can also be applied to the formation of a diaphragm that requires high precision uniformity.
In the present embodiment, the flow path layer is formed with a pattern other than the liquid chamber, and the in-plane variation in the thickness of the flow path layer is small. Therefore, the plating layer thickness on the conductive layer 19 is also uniform. Become. Therefore, the thickness of the diaphragm 60 is also uniform in the surface, and liquid discharge performance without variation is obtained.

図11は圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第3の実施の形態を示す模式的断面図である。図12は吐出口板、流路、振動板をメッキで形成する作製方法を示す模式的工程断面図である。
図11及び図12は、圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第2の実施の形態の吐出口板62、流路、振動板60をメッキで形成する構成及び製造方法を示している。
図11の液体吐出ヘッドは、フレーム50、圧電素子51、液体の供給口となる液体供給口53、液室55、吐出口56、天板57、金属層58、フレーム50上に接合された振動板60、吐出口板62を有している。
図12(a)では、基板10上に、メッキのシード膜となる導電層(第1の導電層)65、液室の形状を構成する第1のパターンを形成するための溶媒により溶解可能な樹脂膜66を形成する。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment of the liquid discharge head of the present invention using a piezoelectric element. FIG. 12 is a schematic process cross-sectional view illustrating a manufacturing method for forming the discharge port plate, the flow path, and the vibration plate by plating.
11 and 12 show a configuration and a manufacturing method for forming the discharge port plate 62, the flow path, and the vibration plate 60 of the second embodiment of the liquid discharge head of the present invention using piezoelectric elements by plating. .
11 includes a frame 50, a piezoelectric element 51, a liquid supply port 53 serving as a liquid supply port, a liquid chamber 55, a discharge port 56, a top plate 57, a metal layer 58, and a vibration bonded to the frame 50. A plate 60 and a discharge port plate 62 are provided.
In FIG. 12A, a conductive layer (first conductive layer) 65 serving as a plating seed film on the substrate 10 and a solvent for forming the first pattern constituting the shape of the liquid chamber can be dissolved. A resin film 66 is formed.

次に、図12(b)では、導電層65上に残った樹脂膜66に、吐出口となる第2のパターン67を形成するためにマスクを用いて露光、現像する。
図12(c)では、メッキ処理により、導電層65をシード膜として吐出口板62となるメッキ層を形成する。メッキ層62がパターン67の厚さより厚くなった後は、メッキ層62はパターン67の上にも成長する。パターン67の大きさは、吐出口56となる開口の大きさと、このパターン67上へのメッキ層62の成長を加味して設計する。
図12(d)では、吐出口板62となるメッキ層の上に、液室の形状を構成する第1のパターン20を形成するための溶媒により溶解可能な樹脂膜18、導電層(第2の導電層)19、後で除去することで液室への液供給口となる第2パターン21を形成する溶解可能な樹脂20を順に積層形成する。
この後は、第2の実施の形態の(b)〜(h)と同じ工程により、図12(e)に示すような吐出口板62、流路、振動板54を一体にメッキで形成したものが得られる。図1に示すように、圧電素子51、及びフレーム50を振動板54に接合接着することによって組み立てることにより、液体吐出ヘッドが完成する。
Next, in FIG. 12B, the resin film 66 remaining on the conductive layer 65 is exposed and developed using a mask in order to form a second pattern 67 serving as a discharge port.
In FIG. 12C, a plating layer to be the discharge port plate 62 is formed by plating using the conductive layer 65 as a seed film. After the plated layer 62 becomes thicker than the pattern 67, the plated layer 62 also grows on the pattern 67. The size of the pattern 67 is designed in consideration of the size of the opening serving as the discharge port 56 and the growth of the plating layer 62 on the pattern 67.
In FIG. 12D, the resin film 18 that can be dissolved by the solvent for forming the first pattern 20 constituting the shape of the liquid chamber on the plating layer that becomes the discharge port plate 62, the conductive layer (second layer). 19), a dissolvable resin 20 that forms the second pattern 21 to be a liquid supply port to the liquid chamber by being removed later is sequentially laminated.
Thereafter, the discharge port plate 62, the flow path, and the vibration plate 54 as shown in FIG. 12 (e) were integrally formed by plating through the same steps as (b) to (h) of the second embodiment. Things are obtained. As shown in FIG. 1, the liquid discharge head is completed by assembling the piezoelectric element 51 and the frame 50 by bonding them to the vibration plate 54.

本発明で用いることができる液体吐出ヘッドは、電歪素子に電圧を印加して電歪素子を変形させることでインクを吐出する、いわゆるピエゾ方式であっても良いし、電熱変換素子に電流を流すことで発熱させて、発熱によりインクを発泡させることでインクを吐出する、いわゆるサーマルインクジェット方式であっても良い。
ピエゾ方式を用いる場合、ピエゾ(圧電)素子を拡張させたり縮小したり、ピエゾ素子の変形量を調整したりしてそれらの駆動波形を調整することで、様々な大きさのインク滴を吐出させることができる。そのため、階調性が良好な画像を形成するのに有利である。
一方、サーマルインクジェット方式は、吐出口の高集積化が容易であるため、多ノズルヘッドの作製に向いている。そのため、解像度が高い画像を高速で印刷するのに有利である。
本発明で用いることができるインクジェットヘッドは、インク流路から吐出口にかけての形状が直線的であるエッジシューター方式であっても良いし、インク流路の向きと吐出口の向きが異なるサイドシューター方式であっても良い。
The liquid discharge head that can be used in the present invention may be a so-called piezo method in which ink is discharged by applying a voltage to the electrostrictive element and deforming the electrostrictive element, or a current is applied to the electrothermal conversion element. A so-called thermal ink jet method may be used in which heat is generated by flowing, and ink is ejected by bubbling ink by heat generation.
When using the piezo method, ink droplets of various sizes can be ejected by adjusting their drive waveforms by expanding or contracting the piezo element or adjusting the deformation amount of the piezo element. be able to. Therefore, it is advantageous for forming an image with good gradation.
On the other hand, the thermal ink jet method is suitable for manufacturing a multi-nozzle head because it is easy to highly integrate discharge ports. Therefore, it is advantageous for printing an image with high resolution at high speed.
The inkjet head that can be used in the present invention may be an edge shooter system in which the shape from the ink flow path to the ejection port is linear, or a side shooter system in which the direction of the ink flow path and the direction of the ejection port are different. It may be.

図13はエッジシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。この液体吐出ヘッドは、ヒーター等の吐出エネルギー発生体4を有する基板に、液室3の側壁及び吐出口2を構成する壁材68及び液室3の覆いを構成する天板11を積層した構成を有する。吐出エネルギー発生体4に吐出信号を印加する電極及び吐出エネルギー発生体4に必要に応じて設けられる保護層などは省略してある。
この液体吐出ヘッドにおいては、インクが貯えられている共通液室(図示せず)からインクの流れ方向68bで液室3にインクが充填された状態で、図示してない電極を介して記録信号を吐出エネルギー発生体4に印加する。
この時、吐出エネルギー発生体4から発生した吐出エネルギーが液室3内のインクに吐出エネルギー発生体4上方(吐出エネルギー作用部)で作用し、その結果、インクが吐出口2から液滴として吐出される。吐出されたインク滴は吐出口2前方に送り込まれた紙などの被記録材に付着される。
FIG. 13 is a schematic view showing an example of an edge shooter type liquid discharge head. This liquid discharge head has a structure in which a side wall of the liquid chamber 3 and a wall material 68 forming the discharge port 2 and a top plate 11 forming a cover of the liquid chamber 3 are laminated on a substrate having a discharge energy generator 4 such as a heater. Have An electrode for applying a discharge signal to the discharge energy generator 4 and a protective layer provided on the discharge energy generator 4 as necessary are omitted.
In this liquid discharge head, a recording signal is supplied via an electrode (not shown) in a state where ink is filled in the liquid chamber 3 in the ink flow direction 68b from a common liquid chamber (not shown) in which ink is stored. Is applied to the discharge energy generator 4.
At this time, the discharge energy generated from the discharge energy generator 4 acts on the ink in the liquid chamber 3 above the discharge energy generator 4 (discharge energy operation part), and as a result, the ink is discharged as droplets from the discharge port 2. Is done. The ejected ink droplets are attached to a recording material such as paper fed to the front of the ejection port 2.

図13に示したようなエッジシューター方式の液体吐出ヘッドにおいては、各部分の精度良い微細化や吐出口のマルチ化、あるいは小型化が極めて容易であり、また、量産性に富むという利点を有する。その一方で、インク滴吐出の際の応答周波数やインク滴の飛行速度に限界がある。
また、電熱変換素子が発熱することによってインク中に気泡が発生するが、この気泡が温度低下により収縮し、吐出エネルギー発生体4近辺で消滅する際の衝撃により吐出エネルギー発生体4は徐々に破壊される。この現象は、いわゆるキャビテーション現象と呼ばれ、エッジシューター方式において顕著である。そのため、エッジシューター方式の記録ヘッドは寿命が比較的短い。
In the edge shooter type liquid discharge head as shown in FIG. 13, it is extremely easy to accurately miniaturize each part, to make the discharge ports multi-sized or downsized, and to have high mass productivity. . On the other hand, there is a limit to the response frequency and ink droplet flight speed when ejecting ink droplets.
In addition, bubbles are generated in the ink when the electrothermal conversion element generates heat. The bubbles contract due to a decrease in temperature, and the discharge energy generator 4 is gradually destroyed by an impact when the bubbles disappear in the vicinity of the discharge energy generator 4. Is done. This phenomenon is called a cavitation phenomenon and is remarkable in the edge shooter system. Therefore, the life of the edge shooter type recording head is relatively short.

図14はサイドシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。図14において、この液体吐出ヘッドは、天板11に吐出口2を設け、破線68cで示されたように液室3内の吐出エネルギー作用部へのインクの流れ方向と吐出口2の開口中心軸とを直角となした構成を有する。
このような構成とすることによって、吐出エネルギー発生体4からのエネルギーを、より効率良くインク滴の形成とその飛行の運動エネルギーへと変換できる。また、インクの供給によるメニスカスの復帰も速いという構造上の利点を有し、吐出エネルギー発生体4に発熱素子を用いた場合にとくに効果的である。
また、図13に示したエッジシューター方式の液体吐出ヘッドにおいて問題となる気泡が消滅する際の衝撃により吐出エネルギー発生体4を徐々に破壊する、いわゆるキャビテーション現象は、サイドシューター方式であれば回避することができる。つまり、サイドシューターにおいて気泡が成長し、その気泡が吐出口2に達すれば、気泡が大気に通じることになり、温度低下による気泡の収縮が起こらない。そのため、液体吐出ヘッドの寿命が長いという長所を有する。
FIG. 14 is a schematic view showing an example of a side shooter type liquid discharge head. In FIG. 14, this liquid discharge head is provided with the discharge port 2 in the top plate 11, and the flow direction of the ink to the discharge energy acting part in the liquid chamber 3 and the center of the opening of the discharge port 2 as shown by the broken line 68c. It has a configuration in which the axis is perpendicular.
With such a configuration, the energy from the ejection energy generator 4 can be more efficiently converted into the kinetic energy of ink droplet formation and flight. Further, it has a structural advantage that the meniscus can be quickly restored by supplying ink, and is particularly effective when a heating element is used for the ejection energy generator 4.
Further, the so-called cavitation phenomenon in which the ejection energy generator 4 is gradually destroyed by the impact when the bubbles that are problematic in the edge shooter type liquid ejection head shown in FIG. be able to. That is, if bubbles grow in the side shooter and the bubbles reach the discharge port 2, the bubbles communicate with the atmosphere, and the bubbles do not contract due to a decrease in temperature. Therefore, there is an advantage that the life of the liquid discharge head is long.

図15は本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例を示す概略斜視図である。図16は図15のインクジェット記録装置の機構部を説明する側面図である。
図15及び図16を参照して、このインクジェット記録装置Aは、記録装置本体81の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ93、このキャリッジ93に搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部82等を収納している。
装置本体81の下方部には前方側から多数枚の記録媒体(用紙)83を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)84を抜き差し自在に装着することができる。また、記録媒体83を手差しで給紙するための手差しトレイ85を開倒することができる。
給紙カセット84或いは手差しトレイ85から給送される記録媒体83を取り込み、印字機構部82によって所要の画像を記録した後、記録媒体83を後面側に装着された排紙トレイ86に排紙する。
FIG. 15 is a schematic perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus equipped with the liquid discharge head according to the present invention. FIG. 16 is a side view for explaining the mechanism of the ink jet recording apparatus of FIG.
Referring to FIGS. 15 and 16, the ink jet recording apparatus A includes a carriage 93 movable in the main scanning direction inside a recording apparatus main body 81, and a liquid comprising an ink jet head mounted on the carriage 93 and embodying the present invention. A printing mechanism 82 including an ink cartridge for supplying ink to the discharge head and the liquid discharge head is stored.
A paper feed cassette (or a paper feed tray) 84 on which a large number of recording media (paper sheets) 83 can be loaded from the front side can be detachably attached to the lower portion of the apparatus main body 81. Further, the manual feed tray 85 for manually feeding the recording medium 83 can be opened.
The recording medium 83 fed from the paper feed cassette 84 or the manual feed tray 85 is taken in, a required image is recorded by the printing mechanism unit 82, and then the recording medium 83 is discharged to a discharge tray 86 mounted on the rear side. .

印字機構部82は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド91と従ガイドロッド92とでキャリッジ93を主走査方向(図16で紙面垂直方向)に摺動自在に保持している。
このキャリッジ93にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド94を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ93には、ヘッド94に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ95を交換可能に装着している。
インクカートリッジ95は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有している。
この多孔質体の毛管力によってインクジェットヘッドへ供給されるインクを僅かな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド94を用いているが、各色のインク滴を吐出する吐出口を有する1個のヘッドでもよい。
The printing mechanism 82 holds the carriage 93 slidably in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper in FIG. 16) with a main guide rod 91 and a sub guide rod 92 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). is doing.
The carriage 93 has a plurality of ink discharge ports (nozzles) including a head 94 formed of an inkjet head according to the present invention that discharges ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). ) Are arranged in a direction crossing the main scanning direction, and the ink droplet ejection direction is directed downward. In addition, each ink cartridge 95 for supplying ink of each color to the head 94 is replaceably mounted on the carriage 93.
The ink cartridge 95 has an air port that communicates with the atmosphere upward, a supply port that supplies ink to the inkjet head below, and a porous body filled with ink inside.
The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the porous body. Further, although the heads 94 of the respective colors are used here as the recording heads, a single head having an ejection port for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.

ここで、キャリッジ93は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド91に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド92に摺動自在に載置している。
そして、このキャリッジ93を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ97で回転駆動される駆動プーリ98と従動プーリ99との間にタイミングベルト100を張装している。このタイミングベルト100はキャリッジ93に固定しており、主走査モータ97の正/逆回転によりキャリッジ93が往復駆動される。
一方、給紙カセット84にセットした記録媒体83をヘッド94の下方側に搬送するために、給紙カセット84から記録媒体83を分離給装する給紙ローラ101及びフリクションパッド102と、記録媒体83を案内するガイド部材103と、給紙された記録媒体83を反転させて搬送する搬送ローラ134と、この搬送ローラ134の周面に押し付けられる搬送コロ105及び搬送ローラ134からの記録媒体83の送り出し角度を規定する先端コロ106とを設けている。この場合、搬送ローラ134は副走査モータ107によってギヤ列を介して回転駆動される。
そして、キャリッジ93の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ134から送り出された記録媒体83を記録ヘッド94の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材109を設けている。
Here, the carriage 93 is slidably fitted to the main guide rod 91 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the sub guide rod 92 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). is doing.
In order to move and scan the carriage 93 in the main scanning direction, a timing belt 100 is stretched between a driving pulley 98 and a driven pulley 99 that are rotationally driven by a main scanning motor 97. The timing belt 100 is fixed to the carriage 93, and the carriage 93 is reciprocated by forward / reverse rotation of the main scanning motor 97.
On the other hand, in order to transport the recording medium 83 set in the paper feeding cassette 84 to the lower side of the head 94, the paper feeding roller 101 and the friction pad 102 for separating and feeding the recording medium 83 from the paper feeding cassette 84, and the recording medium 83. The guide member 103 for guiding the recording medium, the conveying roller 134 for reversing and conveying the fed recording medium 83, the conveying roller 105 pressed against the peripheral surface of the conveying roller 134, and the feeding of the recording medium 83 from the conveying roller 134 A tip roller 106 that defines an angle is provided. In this case, the transport roller 134 is rotationally driven by the sub-scanning motor 107 via the gear train.
A printing receiving member 109 is provided as a paper guide member that guides the recording medium 83 fed from the conveying roller 134 below the recording head 94 in accordance with the movement range of the carriage 93 in the main scanning direction.

この印写受け部材109の用紙搬送方向下流側には、記録媒体83を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ111、拍車112を設け、さらに、記録媒体83を排紙トレイ86に送り出す排紙ローラ113及び拍車114と、排紙経路を形成するガイド部材115、116とを配設している。
記録時には、キャリッジ93を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド94を駆動することにより、停止している記録媒体83にインクを吐出して1行分を記録し、記録媒体83を所定量搬送後次の行の記録を行なう。記録終了信号または、記録媒体83の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ、記録媒体83を排紙する。
A conveyance roller 111 and a spur 112 that are rotationally driven to send the recording medium 83 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 109 in the paper conveyance direction, and the recording medium 83 is placed on the paper discharge tray 86. A paper discharge roller 113 and a spur 114 to be sent out, and guide members 115 and 116 forming a paper discharge path are disposed.
During recording, the recording head 94 is driven according to the image signal while moving the carriage 93, thereby ejecting ink onto the stopped recording medium 83 to record one line, and conveying the recording medium 83 by a predetermined amount. After that, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the rear end of the recording medium 83 reaches the recording area, the recording operation is terminated and the recording medium 83 is discharged.

また、キャリッジ93の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド94の吐出不良を回復するための回復装置117を配置している。回復装置117はキャッピング手段と吸引手段とクリーニング手段を含んでいる。
キャリッジ93は印字待機中にはこの回復装置117側に移動されてキャッピング手段でヘッド94をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド94の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(図示せず)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
Further, a recovery device 117 for recovering defective ejection of the head 94 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the movement direction of the carriage 93. The recovery device 117 includes a capping unit, a suction unit, and a cleaning unit.
The carriage 93 is moved to the recovery device 117 side during printing standby and the head 94 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant and stable ejection performance is maintained.
When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the head 94 is sealed with a capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the discharge port with the suction unit through the tube. Is removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed at the lower part of the main body and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

本発明の第1の実施の形態である熱エネルギーを利用したサーマルインクジェット方式の液体吐出ヘッドを示す図である。It is a figure which shows the liquid discharge head of the thermal inkjet system using the thermal energy which is the 1st Embodiment of this invention. 熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの製造工程を模式的に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the liquid discharge head using a thermal energy. 比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the conventional structure shown for a comparison. 比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the conventional structure shown for a comparison. 本発明の液体吐出ヘッドの第2の実施の形態を示す平面透視図である。FIG. 6 is a plan perspective view showing a second embodiment of the liquid ejection head of the present invention. 本発明の液体吐出ヘッドの第3の実施の形態を示す平面透視図である。FIG. 6 is a plan perspective view showing a third embodiment of the liquid ejection head of the present invention. 本発明の液体吐出ヘッドの第3の実施の形態の変形例を示す平面透視図である。FIG. 10 is a plan perspective view showing a modification of the third embodiment of the liquid ejection head of the present invention. 圧電アクチュエータを有する液体吐出ヘッドを示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing a liquid discharge head which has a piezoelectric actuator. 圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第2の実施の形態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing a 2nd embodiment of a liquid discharge head of the present invention using a piezoelectric element. 振動板と液室隔壁の作製方法を示す模式的工程断面図である。It is typical process sectional drawing which shows the preparation methods of a diaphragm and a liquid chamber partition. 圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第3の実施の形態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing a 3rd embodiment of a liquid discharge head of the present invention using a piezoelectric element. 吐出口板、流路、振動板をメッキで形成する作製方法を示す模式的工程断面図である。It is typical process sectional drawing which shows the preparation methods which form a discharge port plate, a flow path, and a diaphragm by plating. エッジシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the liquid discharge head of an edge shooter system. サイドシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the liquid ejection head of a side shooter system. 本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus equipped with a liquid discharge head according to the present invention. 図15のインクジェット記録装置の機構部を説明する側面図である。It is a side view explaining the mechanism part of the inkjet recording device of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

A 画像形成装置、1 液体吐出ヘッド、2 流路層(吐出口)、3 流路層(液室)、4 流路層(共通液室)、6 メッキ層、7 導電層(第1の導電層)、8 導電層(第2の導電層)、9 隔壁、10 基板、11 天板、12 流体抵抗部、14 ヒーター、17 導電層(第1の導電層)、18 樹脂膜(第1のパターン22)、19 導電層(第2の導電層)、20 樹脂膜(第2のパターン21)、24 メッキ層、51 圧電素子、54 振動板、81 記録装置本体、82 印字部(印字機構部)、84 給紙部(給紙カセット) A image forming apparatus, 1 liquid discharge head, 2 flow path layer (discharge port), 3 flow path layer (liquid chamber), 4 flow path layer (common liquid chamber), 6 plating layer, 7 conductive layer (first conductive layer) Layer), 8 conductive layer (second conductive layer), 9 partition, 10 substrate, 11 top plate, 12 fluid resistance portion, 14 heater, 17 conductive layer (first conductive layer), 18 resin film (first Pattern 22), 19 Conductive layer (second conductive layer), 20 Resin film (second pattern 21), 24 Plating layer, 51 Piezoelectric element, 54 Diaphragm, 81 Recording device main body, 82 Printing unit (printing mechanism unit) ), 84 Paper feeder (paper cassette)

Claims (9)

導電層上のメッキ層によって形成された液室を有する流路層と、該流路層へのメッキによって形成されかつ前記液室の天板となる天板層と、を備え、前記天板の前記液室内壁面には前記メッキ層とは異なる導電層が形成され、前記導電層は複数の前記液室間で連続して形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。   A flow path layer having a liquid chamber formed by a plating layer on the conductive layer, and a top plate layer formed by plating on the flow path layer and serving as a top plate of the liquid chamber. A liquid discharge head, wherein a conductive layer different from the plating layer is formed on a wall surface of the liquid chamber, and the conductive layer is continuously formed between the plurality of liquid chambers. 前記天板層には変形可能な振動板が形成されていることを特徴とする請求項1の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 1, wherein a deformable diaphragm is formed on the top plate layer. 前記天板層には液体を吐出する吐出口が形成されていることを特徴とする請求項1の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 1, wherein an ejection port for ejecting liquid is formed in the top plate layer. 複数の前記液室が配列された液室列が複数設けられ、前記導電層は複数の液室列間で連続していることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の液体吐出ヘッド。   4. The liquid according to claim 1, wherein a plurality of liquid chamber rows in which a plurality of liquid chambers are arranged are provided, and the conductive layer is continuous between the plurality of liquid chamber rows. Discharge head. 複数の液室が流体抵抗部を介して共通して連通する共通液室を、前記流路層に設けたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein a common liquid chamber in which a plurality of liquid chambers communicate in common via a fluid resistance portion is provided in the flow path layer. 前記流路層には前記液室に連通しないパターンが設けられており、前記パターン間の隔壁の間隔は前記液室間の隔壁の幅と略同一であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の液体吐出ヘッド。   6. The flow path layer is provided with a pattern that does not communicate with the liquid chamber, and the interval between the partition walls is substantially the same as the width of the partition wall between the liquid chambers. The liquid discharge head according to any one of the above. 前記パターンは形状と間隔が液室と類似したパターンであることを特徴とする請求項6の液体吐出ヘッド。   7. The liquid discharge head according to claim 6, wherein the pattern is a pattern similar in shape and interval to the liquid chamber. 給紙部から送られた記録媒体上に画像を印字形成する画像形成装置において、印字部の液体吐出ヘッドとして請求項1乃至7の何れか1項記載の液体吐出ヘッドを搭載することを特徴とする画像形成装置。   8. An image forming apparatus for printing an image on a recording medium sent from a paper supply unit, wherein the liquid discharge head according to claim 1 is mounted as a liquid discharge head of the print unit. Image forming apparatus. 少なくとも2層以上のメッキ層からなり、前記メッキ層のうち少なくとも1層は液室が形成された流路層であり、別のメッキ層は液室の天板となる天板層であり、天板の液室内壁面にメッキ層とは別の導電層が形成されている液体吐出ヘッドの製造方法おいて、
基板上に液室形状に型材を形成する工程と、前記型材上に複数の前記型材間で連続する導電層を形成する工程と、メッキ処理による流路層を前記型材の周囲に形成する工程と、前記流路層上と前記導電層が電気的に接続した後にさらにメッキ処理を行ない、前記天板層を形成する工程と、所定の厚さで前記天板層のメッキ処理を停止する工程と、前記型材を除去して前記液室を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
At least one of the plating layers is a flow path layer in which a liquid chamber is formed, and the other plating layer is a top plate layer serving as a top plate of the liquid chamber. In the manufacturing method of the liquid discharge head in which a conductive layer different from the plating layer is formed on the liquid chamber wall surface of the plate,
Forming a mold material in the shape of a liquid chamber on the substrate, forming a conductive layer between the plurality of mold materials on the mold material, and forming a flow path layer by plating around the mold material; Performing a plating process after the conductive layer is electrically connected to the flow path layer, forming the top plate layer, and stopping the plating process on the top plate layer at a predetermined thickness; And a step of forming the liquid chamber by removing the mold material.
JP2007180300A 2007-07-09 2007-07-09 Liquid ejection head, image forming apparatus, and manufacturing method for liquid ejection head Pending JP2009012434A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007180300A JP2009012434A (en) 2007-07-09 2007-07-09 Liquid ejection head, image forming apparatus, and manufacturing method for liquid ejection head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007180300A JP2009012434A (en) 2007-07-09 2007-07-09 Liquid ejection head, image forming apparatus, and manufacturing method for liquid ejection head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009012434A true JP2009012434A (en) 2009-01-22

Family

ID=40353909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007180300A Pending JP2009012434A (en) 2007-07-09 2007-07-09 Liquid ejection head, image forming apparatus, and manufacturing method for liquid ejection head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009012434A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014148141A (en) * 2013-02-04 2014-08-21 Canon Inc Recording head

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014148141A (en) * 2013-02-04 2014-08-21 Canon Inc Recording head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6497474B2 (en) Electrostatic actuator, method of producing electrostatic actuator, micropump, recording head, ink jet recording apparatus, ink cartridge, and method of producing recording head
JP2011018836A (en) Method of manufacturing piezoelectric actuator, and piezoelectric actuator manufactured by the method
JP2012051236A (en) Droplet ejecting head
JP2009051081A (en) Droplet discharge head, integrated droplet discharge head unit, and image forming apparatus
JP5327435B2 (en) Liquid discharge head, method for manufacturing the same, and image forming apparatus
JP2009126161A (en) Manufacturing method of liquid droplet ejection head
JP2009012434A (en) Liquid ejection head, image forming apparatus, and manufacturing method for liquid ejection head
JP2009220421A (en) Nozzle plate, liquid droplet discharge head, liquid cartridge and image forming apparatus
JP2004160827A (en) Liquid droplet jetting head, its manufacturing method, ink cartridge, and inkjet recording device
JP2006218671A (en) Liquid ejection head and image forming apparatus
JP2008055818A (en) Liquid discharging head, method for manufacturing liquid discharging head and image forming apparatus
JP4326772B2 (en) Droplet discharge head, ink cartridge, and ink jet recording apparatus
JP2004249668A (en) Liquid droplet discharge head, ink cartridge and ink jet recording apparatus
JP2006007498A (en) Liquid drop ejection recording head, liquid cartridge, liquid drop ejector, and printer
JP2001239671A (en) Nozzle forming member, liquid drop ejection head and ink jet recorder
JP2006103034A (en) Liquid drop delivering head, liquid cartridge, liquid drop delivering apparatus and printer
JP2006082448A (en) Liquid droplet discharging head, ink cartridge, image recording apparatus and method for manufacturing liquid droplet discharging head
JP4307938B2 (en) Electrostatic actuator, droplet discharge head, liquid cartridge, and image forming apparatus
JP2006076170A (en) Liquid droplet discharge head
JP2004167951A (en) Liquid jet head, manufacturing method for the same, ink cartridge, and inkjet recorder
JP2003094641A (en) Droplet discharge head and manufacturing method therefor
JP2007230152A (en) Nozzle plate, droplet discharge head, manufacturing method of droplet discharge head, liquid container, and image formation apparatus
JP2009066890A (en) Liquid jet head and image forming apparatus
JP2006218673A (en) Nozzle plate for liquid ejection head, manufacturing method therefor, liquid ejection head, and image forming apparatus
JP2009220396A (en) Nozzle plate, liquid droplet ejection head, liquid cartridge and inkjet recorder