JP2009172836A - Liquid discharge head and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱抵抗体が設けられた回路基板と、ノズルが設けられたノズルシートとの接着性が向上された液体吐出ヘッド及びこの液体吐出ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head having improved adhesion between a circuit board provided with a heating resistor and a nozzle sheet provided with a nozzle, and a method of manufacturing the liquid discharge head.
液体を吐出する装置としては、例えば被記録媒体となる記録紙に対してインクを吐出させて、画像や文字を印刷するインクジェット型のプリンタ装置(以下、プリンタ装置)がある。このプリンタ装置は、インクを吐出させる発熱抵抗体等の圧力発生素子の駆動を電気的に制御することで、インク微粒子の噴出方向を制御して、紙等の記録媒体上に自在に画像を形成する方法である。このプリンタ装置は、高解像度の画像が得られること、高速印刷が可能なこと、また印刷時の音が静かなこと等の優れた特徴を有し、急速に普及し始めている。 As an apparatus for ejecting liquid, for example, there is an ink jet printer apparatus (hereinafter referred to as a printer apparatus) that ejects ink onto a recording sheet as a recording medium and prints an image or characters. This printer device controls the ejection direction of ink fine particles by electrically controlling the driving of pressure generating elements such as heating resistors that eject ink, and forms images freely on recording media such as paper. It is a method to do. This printer apparatus has excellent features such as high-resolution images, high-speed printing, and quiet sound during printing, and is beginning to spread rapidly.
このようなプリンタ装置は、インクを発熱抵抗体で加熱し、発生した気泡の成長によりインクを押圧して吐出させるサーマルインクジェット方法等、種々の方法でインクを吐出する。このプリンタ装置は、紙等の被記録媒体の搬送等を行う装置本体と、この装置本体に装着されるインクを吐出するインク吐出ヘッドと、このインク吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとが設けられている。 Such a printer apparatus ejects ink by various methods such as a thermal ink jet method in which ink is heated by a heating resistor and the ink is pressed and ejected by growth of generated bubbles. The printer apparatus includes an apparatus main body that conveys a recording medium such as paper, an ink discharge head that discharges ink attached to the apparatus main body, and an ink tank that supplies ink to the ink discharge head. It has been.
インクを吐出するインク吐出ヘッドには、インクを吐出する圧力発生体とこの圧力発生体と対向して設けられ、この圧力発生体によって押圧されたインクを吐出するノズルとが設けられた液室に、インクタンクからインクを供給する流路が形成されている。 An ink discharge head that discharges ink is provided in a liquid chamber provided with a pressure generator that discharges ink and a nozzle that discharges ink pressed by the pressure generator. A flow path for supplying ink from the ink tank is formed.
このインク吐出ヘッドは、液室や流路の一部がガラスや金属の板で形成されている。このインク吐出ヘッドは、ガラスや金属の板を切削、エッチング等して、微細な溝を形成し、この溝が液室及び流路の一部を形成する。 In this ink discharge head, a liquid chamber and a part of a flow path are formed of a glass or metal plate. This ink discharge head forms a fine groove by cutting or etching a glass or metal plate, and this groove forms a part of the liquid chamber and the flow path.
このような方法で作製されるインク吐出ヘッドは、微細なノズルが設けられた液室や流路の大きさが小さく、数μm〜数十μmであり、適切にインクがノズルに供給されるように、液室や流路に精密さが要求される。 The ink discharge head manufactured by such a method has a small size of a liquid chamber or a flow path provided with fine nozzles and is several μm to several tens μm, so that ink is appropriately supplied to the nozzles. In addition, precision is required for the liquid chamber and the flow path.
しかしながら、このインク吐出ヘッドは、上述したように、ガラスや金属の板を切削加工して溝を形成して液室や流路を形成するため、液室や流路の内壁面の荒れが大きすぎたり、従来の機械的切削では正確さにおいて不十分であり、微細な液室や流路を精度良く形成することができない。また、このインク吐出ヘッドは、切削加工に比べて、サンドブラスト法やリソグラフィ法によるエッチング加工の方がまだ適しているが、エッチング加工した場合、エッチング率の差から液室や流路に歪みが生じて、流路抵抗が一定な流路が得難く、インク吐出特性のばらつきが生じやすくなる。 However, as described above, since this ink discharge head forms a liquid chamber and a flow path by cutting a glass or metal plate to form a groove, the roughness of the inner wall surface of the liquid chamber or the flow path is large. In other words, the conventional mechanical cutting is insufficient in accuracy, and a fine liquid chamber or flow path cannot be formed with high accuracy. In addition, this ink discharge head is still more suitable for etching by sandblasting or lithography than cutting, but when etching is performed, distortion occurs in the liquid chamber and flow path due to the difference in etching rate. Therefore, it is difficult to obtain a flow path with a constant flow path resistance, and variations in ink discharge characteristics are likely to occur.
また、このインク吐出ヘッドでは、切削加工により作製した場合、切削加工の際に板の欠けや割れが生じやすく、製造歩留りが悪いという問題点もある。また、エッチング加工により作製した場合には、製造工程が多く製造コストの上昇をまねくという問題点もある。 In addition, this ink discharge head, when manufactured by cutting, has a problem that the plate is easily chipped or cracked during the cutting process and the manufacturing yield is poor. In addition, when manufactured by etching, there is a problem in that the number of manufacturing steps is large and the manufacturing cost is increased.
更に、切削加工及びエッチング加工において共通する問題点としては、微細な溝が形成されたガラスや金属の板と、この板の他に流路の一部を構成する溝が形成された流路部材と、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する圧電素子、発熱素子等のエネルギ発生体(駆動素子)が設けられた基板との圧接や貼り合せを行う際に、それぞれの位置合わせが困難であって、量産性が低下するといった問題もある。 Furthermore, as a common problem in cutting and etching, a glass or metal plate in which fine grooves are formed, and a flow path member in which grooves constituting a part of the flow path are formed in addition to this plate And a substrate that is provided with an energy generator (driving element) such as a piezoelectric element or a heat generating element that generates energy used for ejecting ink. There is also a problem that it is difficult and mass productivity is reduced.
また、インク吐出ヘッドでは、エネルギ発生体が設けられた基板とインクを吐出するノズルが形成されたノズルシートとが接着剤等で貼り合わされている(例えば、特許文献1参照。)。インク吐出ヘッドでは、基板とノズルシートとの接着力が弱いと、基板からノズルシートが剥離してしまい、液室等が変形してしまう。このため、インク吐出ヘッドでは、基板とノズルシートとの接着性を向上させ、液室等を精度良く形成することが求められている。 In the ink ejection head, a substrate provided with an energy generator and a nozzle sheet on which nozzles for ejecting ink are bonded together with an adhesive or the like (see, for example, Patent Document 1). In the ink discharge head, if the adhesive force between the substrate and the nozzle sheet is weak, the nozzle sheet is peeled off from the substrate, and the liquid chamber or the like is deformed. For this reason, the ink ejection head is required to improve the adhesion between the substrate and the nozzle sheet and form the liquid chamber and the like with high accuracy.
本発明は、このような従来の事情を鑑みて提案されたものであり、微細加工により、液室や流路が精度良く正確に形成され、歩留りもよく、安価で、高い信頼性を有する高精細な液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and a liquid chamber and a flow path are accurately and accurately formed by microfabrication, yield is high, inexpensive, and highly reliable. It is an object to provide a fine liquid discharge head and a method for manufacturing the liquid discharge head.
上述した目的を達成する本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体が流路から液室に供給され、液室に充填された液体をノズルから吐出するものであり、液体を吐出する圧力発生素子が設けられた回路基板と、圧力発生素子と対向したノズルが形成されたノズルシートと、回路基板とノズルシートとの間に設けられ、液室及び流路の一部を構成し、回路基板とノズルシートとを接着する接着層とを有し、接着層は、活性エネルギ線硬化性樹脂の環化ゴム系樹脂と下記の化学式1に示す化合物が含有されなり、回路基板の圧力発生素子が設けられた面に、液室及び流路の一部を構成するように形成した後、加熱処理によって粘着性が付与され、ノズルシートが貼り合わされた後、活性エネルギ線が照射又は加熱処理され、硬化されていることを特徴とする。
The liquid discharge head according to the present invention that achieves the above-mentioned object is one in which a liquid is supplied from a flow path to a liquid chamber, and the liquid filled in the liquid chamber is discharged from a nozzle. A circuit board provided, a nozzle sheet on which a nozzle facing the pressure generating element is formed, and provided between the circuit board and the nozzle sheet, constitute a part of a liquid chamber and a flow path, and the circuit board and the nozzle An adhesive layer that adheres to the sheet, and the adhesive layer contains a cyclized rubber-based resin of an active energy ray-curable resin and a compound represented by the following
また、上述した目的を達成する本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、液体が流路から液室に供給され、液室に充填された液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドの製造方法であり、回路基板の液体を吐出する圧力発生素子が設けられた面上に、活性エネルギ線硬化性樹脂の環化ゴム系樹脂と上記化学式1に示す化合物とを含有する接着層をリソグラフィ法により液室及び流路の一部を構成するように形成し、接着層を加熱して、粘着性を付与し、接着層に、圧力発生素子と対向するノズルが形成されたノズルシートを貼り合わせ、接着層に活性エネルギ線を照射又は加熱処理を行い、接着層を硬化させて、回路基板とノズルシートとを接着することを特徴とする。
The method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention that achieves the above-described object is a method for manufacturing a liquid discharge head in which a liquid is supplied from a flow path to a liquid chamber and the liquid filled in the liquid chamber is discharged from a nozzle. An adhesive layer containing a cyclized rubber-based resin of active energy ray-curable resin and the compound represented by the above
本発明では、回路基板とノズルシートとを接着し、微細な液室及び流路の一部を構成し、活性エネルギ線硬化性樹脂の環化ゴム系樹脂と上記化学式1に示す化合物を含有する接着層をリソグラフィ法により形成することによって、微細な液室及び流路を精度良く正確に形成でき、歩留まりも良く、安価で、高い信頼性を有する高精細な液体吐出ヘッドが得られる。
In the present invention, the circuit board and the nozzle sheet are bonded to each other to form a fine liquid chamber and a part of the flow path, and contain the cyclized rubber-based resin of the active energy ray-curable resin and the compound represented by the above
本発明を適用したインク吐出ヘッド及びこのインク吐出ヘッドの製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1に示すインクジェットプリンタ装置1(以下、プリンタ装置1という。)は、画像や文字が印刷される記録紙Pの幅方向(W方向)にわたって、印刷するライン型のインクジェットプリンタ装置である。 An ink discharge head to which the present invention is applied and a method for manufacturing the ink discharge head will be described in detail with reference to the drawings. An ink jet printer apparatus 1 (hereinafter referred to as a printer apparatus 1) shown in FIG. 1 is a line type ink jet printer apparatus that prints over the width direction (W direction) of a recording paper P on which images and characters are printed.
プリンタ装置1は、図1及び図2に示すように、記録紙Pに対してインクiを吐出するインクジェットプリンタヘッドカートリッジ(以下、ヘッドカートリッジという。)2と、このヘッドカートリッジ2が装着される装置本体3とを備える。プリンタ装置1は、ヘッドカートリッジ2が装置本体3に対して着脱可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
先ず、プリンタ装置1を構成するヘッドカートリッジ2について説明する。ヘッドカートリッジ2は、例えば圧力発生素子として電気熱変換式の発熱抵抗体を用いてインクiを吐出し、記録紙Pの主面にインク液滴を着弾させる。ヘッドカートリッジ2には、図2及び図3に示すように、インクiが収容されたインクカートリッジ21が装着される。インクカートリッジ21には、色毎に、イエローインクのインクカートリッジ21y、マゼンタインクのインクカートリッジ21m、シアンインクのインクカートリッジ21c及びブラックインクのインクカートリッジ21kがある。
First, the
ここで、各インクカートリッジ21に充填されるインクiは、以下のようなものである。インクiは、水や水溶性有機溶媒等を含む溶媒に、少なくとも染料を溶解又は分散させたものである。
Here, the ink i filled in each
本発明に使用されるインクiに含有される染料としては、直接染料、酸性染料、反応性染料等の水溶性染料を何れも使用できる。 As the dye contained in the ink i used in the present invention, any of water-soluble dyes such as direct dyes, acid dyes and reactive dyes can be used.
具体的には、イエロー系の直接染料としては、C.I.ダイレクトイエロー1、同8、同11、同12、同24、同26、同27、同28、同33、同39、同44、同50、同58、同85、同86、同87、同88、同89、同98、同100、同110等を使用できる。 Specifically, yellow direct dyes include C.I. I. Direct Yellow 1, 8, 11, 12, 24, 26, 27, 28, 33, 39, 44, 50, 58, 85, 86, 87, the same 88, 89, 98, 100, 110, etc. can be used.
マゼンダ系の直接染料としては、C.I.ダイレクトレッド1、同2、同4、同9、同11、同13、同17、同20、同23、同24、同28、同31、同33、同37、同39、同44、同46、同62、同63、同75、同79、同80、同81、同83、同84、同89、同95、同99、同113、同197、同201、同218、同220、同224、同225、同226、同227、同228、同229、同230、同321等を使用できる。 Examples of magenta direct dyes include C.I. I. Direct Red 1, 2, 2, 4, 9, 13, 17, 20, 23, 24, 28, 31, 31, 33, 37, 39, 44, the same 46, 62, 63, 75, 79, 80, 81, 83, 84, 89, 95, 99, 113, 197, 201, 218, 220, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 230, 321 and the like can be used.
シアン系の直接染料としては、C.I.ダイレクトブルー1、同2、同6、同8、同15、同22、同25、同41、同71、同76、同77、同78、同80、同86、同90、同98、同106、同108、同120、同158、同160、同163、同165、同168、同192、同193、同194、同195、同196、同199、同200、同201、同202、同203、同207、同225、同226、同236、同237、同246、同248、同249等を使用できる。 Examples of cyan direct dyes include C.I. I. Direct Blue 1, 2, 6, 8, 15, 22, 25, 41, 71, 76, 77, 78, 80, 86, 90, 98, the same 106, 108, 120, 158, 160, 163, 165, 168, 192, 193, 194, 195, 196, 199, 199, 200, 201, 202, 203, 207, 225, 226, 236, 237, 246, 248, 249, etc. can be used.
ブラック系の直接染料としては、C.I.ダイレクトブラック17、同19、同22、同32、同38、同51、同56、同62、同71、同74、同75、同77、同94、同105、同106、同107、同108、同112、同113、同117、同118、同132、同133、同146等を使用できる。 Examples of black direct dyes include C.I. I. Direct Black 17, 19, 22, 32, 38, 51, 56, 62, 71, 74, 75, 77, 94, 105, 106, 107, 108, 112, 113, 117, 118, 132, 133, 146, etc. can be used.
イエロー系の酸性染料としては、C.I.アシッドブルー1、同3、同7、同11、同17、同19、同23、同25、同29、同36、同38、同40、同42、同44、同49、同59、同61、同70、同72、同75、同76、同78、同79、同98、同99、同110、同111、同112、同114、同116、同118、同119、同127、同128、同131、同135、同141、同142、同161、同162、同163、同164、同165等を使用できる。 Examples of yellow acid dyes include C.I. I. Acid Blue 1, 3, 7, 7, 19, 19, 23, 25, 29, 36, 38, 40, 42, 44, 49, 59, 61, 70, 72, 75, 76, 78, 79, 98, 99, 110, 111, 112, 114, 116, 118, 119, 127, 128, 131, 135, 141, 142, 161, 162, 163, 164, 165, etc. can be used.
マゼンタ系の酸性染料としては、C.I.アシッドレッド1、同6、同8、同9、同13、同14、同18、同26、同27、同32、同35、同37、同42、同51、同52、同57、同75、同77、同80、同82、同83、同85、同87、同88、同89、同92、同94、同97、同106、同111、同114、同115、同117、同118、同119、同129、同130、同131、同133、同134、同138、同143、同145、同154、同155、同158、同168、同180、同183、同184、同186、同194、同198、同199、同209、同211、同215、同216、同217、同219、同249、同252、同254、同256、同257、同262、同265、同266、同274、同276、同282、同283、同303、同317、同318、同320、同321、同322等を使用できる。 Examples of magenta acid dyes include C.I. I. Acid Red 1, 6, 8, 9, 13, 14, 18, 26, 27, 32, 35, 37, 42, 51, 52, 57, 75, 77, 80, 82, 83, 85, 87, 88, 89, 92, 94, 97, 106, 111, 114, 115, 117, 118, 119, 129, 130, 131, 133, 134, 138, 143, 145, 154, 155, 158, 168, 180, 183, 184 186, 194, 198, 199, 209, 209, 211, 215, 216, 217, 219, 249, 252, 254, 256, 257, 262, 262 265, 266, 274, 276, 282, 283 The 303, the 317, the 318, the 320, the 321, the same 322, etc. can be used.
シアン系の酸性染料としては、C.I.アシッドブルー1、同7、同9、同15、同22、同23、同25、同27、同29、同40、同41、同43、同45、同54、同59、同60、同62、同72、同74、同78、同80、同82、同83、同90、同92、同93、同100、同102、同103、同104、同112、同113、同8117、同120、同126、同127、同129、同130、同131、同138、同140、同142、同143、同151、同154、同158、同161、同166、同167、同168、同170、同171、同175、同182、同183、同184、同187、同192、同199、同203、同204、同205、同229、同234、同236等を使用できる。 Examples of cyan acid dyes include C.I. I. Acid Blue 1, 7, 9, 15, 22, 23, 25, 27, 29, 40, 41, 43, 45, 54, 59, 60, 62, 72, 74, 78, 80, 82, 83, 90, 92, 93, 100, 102, 103, 104, 112, 113, 8117, 120, 126, 127, 129, 130, 131, 138, 140, 142, 143, 151, 154, 158, 161, 166, 167, 168 170, 171, 175, 182, 183, 183, 184, 187, 192, 199, 203, 204, 205, 229, 234, 236, etc. can be used.
ブラック系の酸性染料としては、C.I.アシッドブラック1、同2、同7、同24、同26、同29、同31、同44、同48、同50、同51、同52、同58、同60、同62、同63、同64、同67、同72、同76、同77、同94、同107、同108、同109、同110、同112、同115、同118、同119、同121、同122、同131、同132、同139、同140、同155、同156、同157、同158、同159、同191等を使用できる。 Examples of black acid dyes include C.I. I. Acid Black 1, 2, 2, 7, 26, 29, 31, 31, 44, 48, 50, 51, 52, 58, 60, 62, 63, 64, 67, 72, 76, 77, 94, 107, 108, 109, 110, 112, 115, 118, 119, 121, 122, 131, 132, 139, 140, 155, 156, 157, 158, 159, 191 and the like can be used.
インクiに含有される水溶性有機溶剤としては、脂肪族一価アルコール、多価アルコール、多価アルコール誘導体等を使用できる。 As the water-soluble organic solvent contained in the ink i, aliphatic monohydric alcohol, polyhydric alcohol, polyhydric alcohol derivative and the like can be used.
具体的には、脂肪族一価アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、s−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール等の低級アルコール等を使用できる。特に、これら脂肪族一価アルコールのうち、エチルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコールを使用することが好ましい。 Specifically, as the aliphatic monohydric alcohol, lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, s-butyl alcohol, and t-butyl alcohol are used. it can. Of these aliphatic monohydric alcohols, ethyl alcohol, i-propyl alcohol, and n-butyl alcohol are particularly preferably used.
これら脂肪族一価アルコールは、インクiの表面張力を調製し、普通紙、専用紙等の記録紙Pへの浸透性、ドット形成性、印刷された画像の乾燥性を向上する効果が高いので、インクiに含有されることが好ましい。 These aliphatic monohydric alcohols are highly effective in adjusting the surface tension of the ink i and improving the penetrability of recording paper P such as plain paper and special paper, dot formation, and drying of printed images. Ink i is preferably contained.
多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール及びグリセロール等のアルキレングリコール類、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類、チオジグリコール等を使用できる。 Examples of the polyhydric alcohol include alkylene glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol and glycerol, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, and thiodiglycol.
多価アルコール誘導体としては、エチレングリコールジメチルエーテル等の上述した多価アルコールの低級アルキルエーテル類、エチレングリコールジアセテート等の上述した多価アルコールの低級カルボン酸エステル類等を使用できる。 As the polyhydric alcohol derivative, the above-mentioned lower alkyl ethers of polyhydric alcohol such as ethylene glycol dimethyl ether, the above-mentioned lower carboxylic acid esters of polyhydric alcohol such as ethylene glycol diacetate, and the like can be used.
これら多価アルコール及び多価アルコール誘導体は、蒸発しにくく、インクiの氷点を下げるので、インクiの保存安定性を高め、プリンタ装置1のノズル43の目詰まりを防止する効果があるので、インクi中に含有されることが好ましい。
These polyhydric alcohols and polyhydric alcohol derivatives are less likely to evaporate and lower the freezing point of ink i, so that the storage stability of ink i is improved and the
なお、インクiには、上述した脂肪族一価アルコール、多価アルコール及び多価アルコール誘導体等の水溶性有機溶剤に、界面活性剤、pH調整剤、防腐剤、キレート剤等の添加物が、必要に応じて含有してもよい。 Ink i contains additives such as surfactants, pH adjusters, preservatives, and chelating agents in addition to the above-described water-soluble organic solvents such as aliphatic monohydric alcohols, polyhydric alcohols, and polyhydric alcohol derivatives. You may contain as needed.
このインクiが充填されるインクカートリッジ21は、記録紙Pの幅方向の寸法と略同じ寸法をなす略矩形状に形成されている。インクカートリッジ21には、図2及び図3に示すように、後述するヘッドカートリッジ2のカートリッジ本体31にインクiを供給するためのインク供給部22が設けられている。
The
インク供給部22は、インクカートリッジ21の下側略中央部に設けられている。このインク供給部22は、略突形状のノズルであり、このノズルの先端が後述するヘッドカートリッジ2の接続部35に嵌合されることにより、インクカートリッジ21とヘッドカートリッジ2のカートリッジ本体31との間をインク供給可能に接続する。インク供給部22は、弁機構を備え、この弁機構でカートリッジ本体31へのインクiの供給を調整している。なお、ヘッドカートリッジ2とインクカートリッジ21とが一体に形成されていてもよい。
The
インクカートリッジ21が装着されるヘッドカートリッジ2は、図2及び図3に示すように、カートリッジ本体31を有する。カートリッジ本体31には、インクカートリッジ21が装着される装着部32と、インクiを吐出するインク吐出ヘッド33と、インク吐出ヘッド33を保護するヘッドキャップ34とを備える。
The
装着部32の略中央には、装着部32に装着されたインクカートリッジ21のインク供給部22と接続される接続部35が設けられている。この接続部35は、装着部32に装着されたインクカートリッジ21のインク供給部22からカートリッジ本体31の底面に設けられたインクiを吐出するインク吐出ヘッド33にインクiを供給する供給路となる。接続部35は、インクカートリッジ21からインク吐出ヘッド33へのインクiの供給を弁機構で調整している。
A
接続部35からインクiが供給されるインク吐出ヘッド33は、図3及び図4に示すように、カートリッジ本体31の底面に配設されている。インク吐出ヘッド33は、接続部35から供給されるインクiを吐出する吐出口である後述するノズル43が記録紙Pの幅方向、すなわち図3及び図4中矢印W方向に略ライン状に並設されている。インク吐出ヘッド33は、インクiを吐出する際に、記録紙Pの幅方向(W方向)に移動することなく、イエローのノズルライン43y、マゼンタのノズルライン43m、シアンのノズルライン43c、ブラックのノズルライン43k毎にインクiを吐出する。
The
インク吐出ヘッド33は、図4及び図5に示すように、ヘッドカートリッジ2の接続部35からインクiが供給され、供給されたインクiを各ノズル43へと導く流路板41と、供給されたインクiを吐出するヘッドチップ42と、インクiを吐出するためのノズル43が形成されたノズルシート44と、ノズルシート44を支持するフレーム45とを有する。このインク吐出ヘッド33には、図5に示すように、後述するインク流路51からインクiが供給され、インクiを押圧して吐出するインク液室46が形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
流路板41は、インクiの色毎に設けられ、例えば金属など、容易に変形しない剛性及び収容されるインクiに対して耐インク性を備えた材料で形成される。流路板41は、図4及び図5に示すように、後述する各色のノズルライン43y、43m、43c、43kを形成している複数のノズル43すべてにインクiが供給されるように、ノズル43が並設されている記録紙Pの幅方向に、記録紙Pの幅に相当する長さに亘って形成されている。流路板41は、記録紙Pの幅に相当する長さのインク流路51を形成する流路形成部52と、この流路形成部52の上面略中央に接続部35側に向かって形成され、カートリッジ本体31に設けられた接続部35と流路形成部52とを接続する流路接続部53とを有する。流路形成部52には、流路接続部53が設けられている側とは反対側の面に、インクiを供給する後述するヘッドチップ42が配設される。この流路板41は、流路接続部53がカートリッジ本体31に設けられた接続部35に接続され、インクカートリッジ21から接続部35を介して供給されたインクiを流路形成部52のインク流路51に供給し、ヘッドチップ42にインクiを供給する。
The
ヘッドチップ42は、図5に示すように、電気熱変化式の発熱抵抗体61aが設けられた回路基板61と、この回路基板61とノズルシート44との間に介在し、回路基板61とノズルシート44とを接着する接着層62とから構成される。このヘッドチップ42は、図4に示すように、記録紙Pの幅方向(図4中W方向)に亘って略ライン状に設けられた複数のノズル43のうち、所定の数を一組にした組毎に設けられている。このヘッドチップ42は、図4及び図5に示すように、インク流路51を挟み、色毎に千鳥状に記録紙Pの幅方向に略ライン状に配置され、隣接するヘッドチップ42の端部が対向するように設けられている。
As shown in FIG. 5, the
回路基板61は、例えばシリコンウエハ、ガラス基板、セラミック基板等の基板の一方の面に、インクiを加熱、押圧する発熱抵抗体61aと、ロジックIC(Integrated Circuit)やドライバートランジスタ、シフトレジスタ等からなる発熱抵抗体61aの制御回路が形成されている。この回路基板61は、図5に示すように、インク液室46の上面を形成する。
The
接着層62は、活性エネルギ線硬化性樹脂の環化ゴム系樹脂と下記の化学式1に示す化合物とが含有されて形成されている。
The
接着層62を形成する活性エネルギ線硬化性樹脂の環化ゴム系樹脂は、活性エネルギ線が照射されることにより硬化するネガ型の樹脂であり、硬化物を加熱処理することにより接着性を示すものである。なお、活性エネルギ線硬化性樹脂としては、環化ゴム系樹脂の他に、紫外線、電子線、X線等の活性エネルギ線の照射により硬化し、その硬化物が加熱処理により接着性を示すものを用いることができる。
The cyclized rubber-based resin of the active energy ray-curable resin that forms the
具体的に、環化ゴム系樹脂としては、天然又は合成の、シス−1,4ポリイソプレンを部分的に環化したものやポリブタジエンに感光基としてビスアジド化合物を添加したものである。ビスアジド化合物を添加したものは、紫外線を照射すると、N2ガスを放出し、ナイトレンラジカルとなり、環化ゴムの二重結合に架橋する反応、水素引き抜き反応、ナイトレンラジカル同志の縮合反応などが生じ、現像液に不溶化となる。 Specifically, as the cyclized rubber-based resin, natural or synthetic cis-1,4 polyisoprene is partially cyclized, or polybutadiene is added with a bisazide compound as a photosensitive group. When a bisazide compound is added, when irradiated with ultraviolet rays, N 2 gas is released to form a nitrene radical, which causes crosslinking to a double bond of a cyclized rubber, a hydrogen abstraction reaction, a condensation reaction of nitrene radicals, and the like. Occurs and becomes insoluble in the developer.
環化ゴム系樹脂の特性としては、品質、保存性が安定していること、各種金属、ガラス質、プラスチックに対する密着性が優れていること、酸系、アルカリ系に対して高い耐性があり、電気絶縁性に優れていること、現像、剥離工程に有機溶剤を使用することができる等を挙げることができる。接着層62は、このような特性を有する環化ゴム系樹脂を用いて形成されることによって、インクiに対する耐性が高いものとなる。ここで、接着層62に用いられる環化ゴム系樹脂は、シップレ−社製の商品名 AZ系列、東京応化社製の商品名 OMR系列等がある。
As the characteristics of the cyclized rubber resin, the quality and storage stability are stable, the adhesion to various metals, glassy and plastics is excellent, and there is high resistance to acid and alkali. For example, it is excellent in electrical insulation, and an organic solvent can be used in the development and peeling processes. By forming the
化学式1に示す化合物は、接着層62の回路基板61やノズルシート44に対する接着性をさらに向上させて、接着層62が回路基板61やノズルシート44から剥離せず、インク吐出ヘッド33を変形させず、インク吐出ヘッド33の信頼性の向上させる。化学式1に示す化合物としては、市販されているもので、例えば新中村化学株式会社の商品名NKエステル ACB−3等がある。化学式1に示す化合物は、環化ゴム系樹脂の重量分100に対して、3重量%〜20重量%含有される。20重量%よりも多い場合には、環化ゴム系樹脂と化学式1に示す化合物の相溶性が低くなり、接着層62を均一に仕上げることが非常に困難となるためである。また、化学式1に示す化合物は、低分子量であるため、この化学式1に示す化合物の量が多くなると、接着層62が非常に脆くなってしまい問題を生じるためである。したがって、化学式1に示す化合物の含有量を環化ゴム系樹脂の重量分100に対して、3重量%〜20重量%とすることによって、環化ゴム系樹脂と化学式1の化合物が相溶し、接着層62を均一に形成でき、不具合の生じない接着層62を形成することができる。また、この化学式1の化合物は、水に溶けないため、インクi中に溶出せず、溶出物がインク液室46やインク流路に51に入り込むことを防止できる。
The compound represented by
この接着層62は、図5及び図6に示すように、上述したインク流路51と連通される部分を除いて、1つの発熱抵抗体61aを囲むように回路基板61上にリソグラフィ法のフォトリソプロセスによって形成される。接着層62は、インク液室46の側面を形成し、回路基板61と共に、インク液室46を構成する。また、この接着層62には、回路基板61とは反対側の面にノズルシート44が貼り合わされる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
なお、接着層62には、更に、必要に応じて、慣用されている染料、顔料、重合禁止剤、消泡剤等を加えてもよい。
In addition, you may add the dye, a pigment, a polymerization inhibitor, an antifoamer etc. which are conventionally used to the
ノズルシート44は、図4及び図5に示すように、発熱抵抗体61aと対向するように、千鳥状に略ライン状に形成された貫通孔からなる複数のノズル43を有する。このノズルシート44は、各色のノズルライン43y、43m、43c、43kが1枚のシート状に一体に形成されている。ノズルシート44は、インク液室46の底面を形成している。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
このノズルシート44は、例えば、電鋳により、ニッケル(Ni)等の金属材料を主成分として形成されている。なお、ノズルシート44は、Niの他にコバルト(Co)が含有されたニッケル−コバルト合金で形成してもよく、用途や使用環境に応じて要求される物性を有する材料で形成される。ノズルシート44では、電鋳によりノズル43を形成することによって、隣接するノズル43の間隔が狭くても、多数のノズル43を形成することができる。
The
このノズルシート44を支持するフレーム45は、図4及び図5に示すように、流路板41及びヘッドチップ42が嵌め込まれる開口部45aを有する。このフレーム45のヘッドチップ42が配置される側の面には、ノズルシート44が貼り合わされる。フレーム45は、ノズルシート44のノズル43と、ヘッドチップ42の発熱抵抗体61aとを対向させて、ヘッドチップ42及び流路板41と、ノズルシート44とを貼り合わせることができるように、ノズルシート44を支持する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
以上のような構成からなるインク吐出ヘッド33は、次のようにして製造する。
The
先ず、上述したように、Niを主成分にして電鋳法により、色毎にノズルライン43y、43m、43c、43kが形成されたノズルシート44を作製する。
First, as described above, the
次に、作製したノズルシート44を平坦な面を有する図示しない支持治具上に載置し、ノズルライン43y、43m、43c、43kがフレーム45に設けた開口部45aと対向するようにノズルシート44上にフレーム45を載せ、ノズルシート44とフレーム45とを貼り合わせる。ノズルシート44とフレーム45とを貼り合わせる方法は、例えばノズルシート44とフレーム45との間に熱硬化型シート接着剤等の接着剤を介在させて貼り合わせる。ノズルシート44は、フレーム45によって支持されるため、支持治具から剥離する。
Next, the
別工程において、回路基板61上に接着層62を形成する。具体的には、図7(A)に示すように、回路基板61の発熱抵抗体61aが設けられた面の全面に、環化ゴム系樹脂と化学式1に示す化合物とを溶媒に溶解させて作製した塗布液をロールコーター、カーテンフローコーター、スクリーン印刷、スプレーコーター、スピンコーター等により塗布して、紫外線等の活性エネルギ線の照射により硬化する接着層62を厚み約12μmで形成する。
In a separate process, the
環化ゴム系樹脂と化学式1に示す化合物とを溶解させる溶剤としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、1,1,1−トリクロロエタン、トリクロロエチレン等のうち1種又は2種以上を混合したものを用いる。
Solvents for dissolving the cyclized rubber resin and the compound represented by
次に、インク液室46及びインク流路51となる部分と対向する部分が遮光されたマスクを介して、紫外線等の活性エネルギ線を接着層62に照射して、接着層62を選択的に半硬化させる。この際に、接着層62には、紫外線等の活性エネルギ線の量が0.05〜0.15J/cm2の強度で照射される。照射強度が0.05J/cm2よりも少ない場合には、照射部分に十分な硬化性を与えることができず、0.15J/cm2よりも多い場合には、接着層62中の紫外線等の活性エネルギ線により硬化する硬化成分が完全に硬化してしまい、接着性を得ることが難しくなり以後の工程に差し支えてしまう場合があるため、好ましくない。
Next, the
次に、図7(B)に示すように、未照射部分であるインク液室46及びインク流路51となる部分の接着層62を現像液を用いて除去する。この工程では、未照射部分を除去することによって、図6に示すように、接着層62が櫛歯形状に形成され、インク液室46及びインク流路51の一部が形成される。
Next, as shown in FIG. 7B, the
次に、回路基板61上の接着層62に対して、85℃〜150℃で加熱処理を行い、柔軟性及び粘着性を付与し、接着層62を形成し、ヘッドチップ42を作製する。
Next, heat treatment is performed on the
次に、図8に示すように、得られたヘッドチップ42をフレーム45に貼り合わされたノズルシート44と接着する。具体的には、フレーム45の開口部45aにヘッドチップ42の接着層62がノズルシート44と対向し、回路基板61上に設けられた発熱抵抗体61aとノズル43とが対向するように、ヘッドチップ42を各色のノズルライン43y、43m、43c、43kに沿って千鳥状にノズルシート44上に載置する。そして、温度50〜150℃、圧力1〜20kg/cm2の範囲で、ヘッドチップ42とノズルシート44とを熱圧着する。なお、ヘッドチップ42とノズルシート44との密着性をより確実なものとするために、更に温度を120〜180℃に上げて、数分間熱圧着を続けるようにしてもよい。その後、全体を温度120〜200℃の範囲で数分〜数時間加熱するか、又は1〜5J/cm2の範囲で紫外線等の活性エネルギ線の照射して、接着層62を完全硬化させ、接着層62を介してノズルシート44と回路基板61とを接着する。これにより、図5に示すように、ノズルシート44と回路基板61と接着層62とによってインク液室46が形成され、またインク流路51の一部も形成される。
Next, as shown in FIG. 8, the obtained
なお、接着層62を硬化させる際には、活性エネルギ線の照射又は熱処理のどちらか一方でも充分な硬化性が得られるが、両者を併用することにより硬化時間の短縮を図ることができる。接着層62を硬化させる際の紫外線等の活性エネルギ線の照射は、ノズルシート44が紫外線等の活性エネルギ線を透過するものの場合に行う。接着層62を硬化させるための温度が120℃以下では、接着層62の硬化が始まらず、200℃以上では、接着層62が軟化してパターン形状が不正確になるため好ましくない。上述したように、回路基板61上に環化ゴム系樹脂と化学式1の化合物とを含む接着層62をフォトリソプロセスで形成することによって、微細なインク液室46及びインク流路51を精度良く形成することができる。
In addition, when hardening the
次に、別の工程で組み立てられた流路板41の流路形成部52をフレーム45の開口部45aに嵌め込み、流路形成部52の底面とヘッドチップ42の回路基板61とを接着剤で接着する。ヘッドチップ42と流路形成部52とを接着することによって、図5に示すように、インク液室46とインク流路51とがインクiを供給可能に接続されたインク吐出ヘッド33が得られる。
Next, the flow
以上のようなインク吐出ヘッド33の製造方法では、ノズルシート44と回路基板61とを接着する接着層62が紫外線等の活性エネルギ線で硬化する環化ゴム系樹脂と化学式1に示す化合物とを含有しているため、活性エネルギ線の照射及び加熱処理を行うことによって、ノズルシート44及び回路基板61に対して高い接着性が得られる。これにより、インク吐出ヘッド33では、接着層62と、ノズルシート44や回路基板61との界面において、接着層62がノズルシート44や回路基板61から剥がれてしまうことを防止でき、インク液室46やインク流路51が変形せず、長期使用における信頼性が得られる。また、インク吐出ヘッド33では、接着層62と、ノズルシート44や回路基板61との界面において、接着層62が剥離しないことによって、インクiがこの界面から漏れることを防止できる。
In the manufacturing method of the
また、このインク吐出ヘッド33の製造方法では、接着層62を回路基板61上にフォトリソプロセスで形成することにより、次のような作用効果が得られる。このインク吐出ヘッド33の製造方法では、微細なインク液室46やインク流路51を極めて簡単に形成することができ、更に複数のインク液室46やインク流路51を均一に形成することができる。このインク吐出ヘッド33の製造方法では、同じ構成の多数のインク吐出ヘッド33を同時に作製することができる。このインク吐出ヘッド33の製造方法では、再現性が良好であり、連続且つ大量生産することができる。このインク吐出ヘッド33の製造方法では、製造工程数が減り、比較的少ない製造工程数でインク吐出ヘッド33を製造することができ、生産性が良好となる。このインク吐出ヘッド33の製造方法では、ノズルシート44と回路基板61との位置合わせを容易で確実に行うことができ、寸法精度の高いインク吐出ヘッド33を歩留まり良く得ることができる。このインク吐出ヘッド33の製造方法では、接着層62の厚みの調整が極めて容易となり、インク液室46の深さや高さ、インク流路51の幅等を所望の寸法で容易に形成することができる。
Further, in the method for manufacturing the
また、このインク吐出ヘッド33の製造方法では、ノズルシート44と回路基板61との接着に、フォトリソプロセスで形成した接着層62を用い、接着剤を使用しないため、接着剤がインクi中に流動して、微細なインク液室46やインク流路51が塞がれたり、発熱抵抗体61aに流動物が付着して機能低下を引き起こすことがなく、インクiの吐出特性が低下することを防止できる。このインク吐出ヘッド33の製造方法では、接着層62が回路基板61上に塗布され、乾燥した後、流動性を持たないため、未照射部分を現像液で除去した後、除去した部分、即ちインク液室46やインク流路51に回路基板61上に残存している接着層62が流れ込んで塞ぐことを防止できる。
In this method of manufacturing the
また、このインク吐出ヘッド33の製造方法では、色毎に、ヘッドチップ42を記録紙Pの幅方向に亘って千鳥状に設けた高密度マルチアレイインク吐出ヘッドを容易に製造することができる。
Further, in the method for manufacturing the
また、インク吐出ヘッド33の製造方法では、ガラス等を切削してインク液室46やインク流路51を形成しないため、ガラスをフッ化水素等の強酸類のエッチング液を用いて切削する必要がなく、作業効率が向上する。
Further, in the method of manufacturing the
以上のことから、このインク吐出ヘッド33の製造方法では、環化ゴム系樹脂と化学式1の化合物を含有する接着層62をフォトリソプロセスで形成することによって、微細なインク液室46やインク流路51が精度良く正確に形成でき、接着層62がノズルシート44や回路基板61から剥離しないため、歩留まりがよく、安価で、信頼性の高い精密なインク吐出ヘッドを得ることができる。
From the above, in the method of manufacturing the
以上のようにして得られたインク吐出ヘッド33では、次のようにしてインクiをノズル43より吐出する。インク吐出ヘッド33では、インクカートリッジ21からカートリッジ本体31に設けられた接続部35を介して、流路板41で形成されたインク流路51にインクiが供給され、インク流路51からインク液室46にインクiが供給される。インク吐出ヘッド33では、回路基板61の制御回路が発熱抵抗体61aを駆動制御し、選択された発熱抵抗体61aに対して、パルス電流を供給し、発熱抵抗体61aを急速に加熱する。インク吐出ヘッド33では、発熱抵抗体61aを加熱すると、図9(A)に示すように、発熱抵抗体61aと接するインク液室46内のインクiに気泡bが発生する。そして、インク吐出ヘッド33では、図9(B)に示すように、このインク液室46内において、気泡bが膨張しながらインクiを押圧し、押し退けられたインクiが液滴状態でノズル43より吐出される。インクiが吐出された後は、インク流路51を介してインクiがインク液室46に供給されることによって、再び吐出前の状態へと戻る。このようにして、インク吐出ヘッド33では、インク液室46に充填されたインクiを繰り返し押圧することで、インク液滴を繰り返し吐出することができる。
In the
上述したインク吐出ヘッド33のインクiが吐出される吐出面33aを保護するためのヘッドキャップ34は、図2に示すように、インクiを吐出せず、印刷をしない間、インク吐出ヘッド33の吐出面33aを閉塞し、ノズル43を乾燥等から保護している。印刷を行う際には、ヘッドキャップ34は、図2及び図10に示すように、ヘッドカートリッジ2の底面から装置本体3の前方、即ち図2中矢印A1方向に移動し、インク吐出ヘッド33の吐出面33aを外部に露出させる。印刷を行った後には、ヘッドキャップ34は、図2に示すように、装置本体3の前方からヘッドカートリッジ2の底面、即ち図2中矢印A2方向に移動し、インク吐出ヘッド33の吐出面33aを保護する。
As shown in FIG. 2, the
このヘッドキャップ34には、吐出面33aに付着している余分なインクiを拭き取るクリーニングローラ34aが設けられている。ヘッドキャップ34は、吐出面33aを開放する際に、クリーニングローラ34aで吐出面33aをクリーニングし、吐出面33aに付着している余分なインクiやノズルシート44の表面に付着している増粘したインクiを吸引する。なお、ヘッドキャップ34は、印刷後にヘッドカートリッジ2の底面に移動する際に、クリーニングローラ34aで吐出面33aをクリーニングするようにしてもよい。
The
上述した構成のヘッドカートリッジ2が装着される装置本体3には、図1に示すように、ヘッドカートリッジ装着部91にヘッドカートリッジ2が装着される。また、装置本体3には、前面下側に設けられた給紙口92に印刷される前の記録紙Pを積層して収納された給紙トレイ93が取り付けられ、前面上側に設けられた排紙口94に印刷後の記録紙Pを収納する排紙トレイ95が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
以上のような構成からなるプリンタ装置1は、外部に設けられた情報処理装置から入力された印刷データに基づき印刷を行う。即ち、プリンタ装置1では、ヘッドキャップ34を図示しないヘッドキャップ開閉機構によりヘッドカートリッジ2の底面から装置本体3の前面側に移動する。これにより、プリンタ装置1は、インク吐出ヘッド33の吐出面33aに設けられたノズル43が外部に露出し、インクiが吐出できるようになる。
The
次に、プリンタ装置1は、装置本体3に設けられた操作ボタン3aの操作により、図10に示すように、複数の給紙ローラ96、97、98で、給紙トレイ93から1枚だけ記録紙Pを引き出す。プリンタ装置1は、給紙トレイ93から引き出した記録紙Pを反転ローラ99でヘッドカートリッジ2側に反転し、搬送ベルト100で吐出面33aと対向する位置に設けられたプラテン板101上に搬送し、記録紙Pが吐出面33aと対向するようになる。
Next, the
次に、プリンタ装置1は、インク吐出ヘッド33に色毎に設けられた複数の発熱抵抗体61aに印刷データの制御信号に基づいて、駆動電流を供給し、色毎に発熱抵抗体61aを加熱する。プリンタ装置1は、発熱抵抗体61aを加熱することによって、記録紙Pに対して、イエローのノズルライン43y、マゼンタのノズルライン43m、シアンのノズルライン43c、ブラックのノズルライン43kの順で、図10に示すように、ノズル43より上述した各色のインクiを色毎に液滴の状態にして吐出し、複数の色からなるカラー画像や文字を印刷する。
Next, the
次に、プリンタ装置1は、印刷が終わった記録紙Pを排紙口94方向に回転する搬送ベルト100と、搬送ベルト100と対向して設けられた排紙ローラ102とによって、記録紙Pを排紙口94に送り出し、排紙トレイ95に印刷後の記録紙Pを排紙する。
Next, the
以上のように、プリンタ装置1では、インク吐出ヘッド33において、ノズルシート44と回路基板61とを環化ゴム系樹脂と化学式1に示す化合物を含有する接着層62をフォトリソプロセスで形成し、紫外線照射や加熱処理を行うことにより、接着層62とノズルシート44及び回路基板61との接着性が向上し、接着層62がノズルシート44や回路基板61から剥がれたりせず、インク吐出ヘッド33が変形しないため、長期的な信頼性が高くなっている。このため、このプリンタ装置1では、インクiがインク流路51からインク液室46に適切に供給され、インク液室46内で発熱抵抗体61aによって適切に加熱され、インクiの吐出が途切れたり、吐出不能とならず、安定にインクiを吐出することができるため、高品位な画像や文字を印刷することができる。
As described above, in the
以上では、インク吐出ヘッド33において、ヘッドチップ42を記録紙Pの幅方向(W方向)に千鳥状に複数並設したが、このことに限らず、回路基板61をインク吐出ヘッド33の底面とほぼ同じ大きさに形成し、記録紙Pの幅方向に並設したノズル43すべてにインクiが行き渡るように、ノズルライン43y、43m、43c、43kにほぼ沿って、インク流路となる貫通孔を形成してもよく、この場合であっても接着層62で回路基板61とノズルシート44とを良好に接着し、信頼性を得ることができる。
In the above, a plurality of
また、インク吐出ヘッド33では、本発明を適用した接着層62を回路基板61とノズルシート44との接着に用いたが、このことに限らず、リソグラフィ方法を適用してパターン形成しなければ、他の部材間の接着にも用いることができ、他の部材間の接着にも用いることで、更に信頼性を向上させるようにしてもよい。
In the
また、上述したプリンタ装置1では、本発明を適用した接着層62をフルカラーのインク吐出ヘッド33に適用したものを例に挙げて説明したが、このことに限らず、モノカラーのインク吐出ヘッドにも本発明の接着層62を適用することができる。また、上述したプリンタ装置1では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のインク吐出ヘッド33が一体に形成されているが、このことに限らず、1色毎に独立したインク吐出ヘッドとしてもよい。
In the above-described
また、上述したプリンタ装置1では、1つの発熱抵抗体61aがインクiを加熱して吐出するインク吐出ヘッド33を例に挙げて説明したが、このような構造に限定されることはなく、複数の圧力発生素子を備え、各圧力発生素子に異なるエネルギ又は異なるタイミングでエネルギを供給することで吐出方向を制御することが可能な液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置にも適用可能であり、この場合であっても液体吐出ヘッドの信頼性を向上させることができる。
In the
また、上述したプリンタ装置1では、1つの発熱抵抗体61aによってインクiを加熱しながらノズル43から吐出させる電気熱変換方式を採用しているが、このような方式に限定されず、例えばピエゾ素子といった圧電素子等の電気機械変換素子等によってインクiを電気機械的にノズル43より吐出させる電気機械変換方式を採用したものであってもよく、この場合であってもインク吐出ヘッドの信頼性を向上させることができる。
In addition, the above-described
また、ライン型のプリンタ装置1を例に挙げて説明したが、このことに限定されることはなく、例えばインク吐出ヘッドが記録紙Pの走行方向と略直交する方向に移動するシリアル型の液体吐出装置にも適用可能であり、この場合であってもインク吐出ヘッドの信頼性を向上させることができる。
Further, the line
また、本発明は、プリンタ装置1に限定されるものではなく、液体を吐出する他の液体吐出装置に広く適用することが可能である。例えば液体中のDNAチップ用吐出装置、プリンタ配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出したりする液体吐出装置等にも適用可能であり、これらの液体吐出装置でもプリンタ装置1と同様に信頼性を向上させることができる。
Further, the present invention is not limited to the
以下に、本発明を適用したプリンタ装置を用いて、インク吐出ヘッドの信頼性について評価した。 The reliability of the ink ejection head was evaluated below using a printer device to which the present invention is applied.
〈実施例1〉
実施例1では、次のようにして、インク吐出ヘッドを作製した。
<Example 1>
In Example 1, an ink discharge head was manufactured as follows.
先ず、記録紙の幅方向に複数のノズルを色毎に並設したニッケルを主成分としたノズルシートを電鋳により作製した。作製したノズルシートとフレームを熱硬化型のシート接着剤で貼り合わせた。なお、1色あたりのノズル数は、5000である。 First, a nozzle sheet mainly composed of nickel in which a plurality of nozzles are arranged in parallel in the width direction of the recording paper was produced by electroforming. The prepared nozzle sheet and frame were bonded together with a thermosetting sheet adhesive. The number of nozzles per color is 5000.
別工程で、発熱抵抗体が設けられた回路基板上に、回路基板とノズルシートを接着する接着層を形成した。具体的には、回路基板の発熱抵抗体が設けられた面の全面に、環化ゴム系樹脂と化学式1に示す化合物とを溶媒に溶解させて作製した塗布液をマニュアルスピンコータで塗布し、活性エネルギ線の紫外線の照射により硬化する接着層を厚み約12μmで形成した。塗布液は、環化ゴム系樹脂として東京応化工業株式会社製の商品名OMR−83を用い、化学式1に示す化合物として新中村化学工業株式会社製の商品名NKエステル ACB−3を用い、溶媒中に環化ゴム系樹脂100重量部に対して化合物を3重量部含有させて作製した。塗布液のスピンコートの条件は、1000rpm/30sとした。
In a separate process, an adhesive layer for bonding the circuit board and the nozzle sheet was formed on the circuit board provided with the heating resistor. Specifically, a coating solution prepared by dissolving a cyclized rubber resin and a compound represented by
次に、インク液室及びインク流路となる部分と対向する部分が遮光されたマスクを介して、活性エネルギ線の紫外線を接着層に、ミラープロジェクションアライナーで720mJ/cm2の強度で照射して露光し、接着層を選択的に半硬化させた。 Next, an ultraviolet ray of active energy rays is irradiated to the adhesive layer with a mirror projection aligner at an intensity of 720 mJ / cm 2 through a mask in which a portion facing the ink liquid chamber and the ink flow path is shielded from light. Exposure and selective semi-curing of the adhesive layer.
次に、未照射部分であるインク液室及びインク流路となる部分の接着層を現像液を用いて除去し、接着層を櫛歯形状に形成して、インク液室及びインク流路の一部を形成した。 Next, the ink liquid chamber that is an unirradiated portion and the adhesive layer in the portion that becomes the ink flow path are removed using a developing solution, and the adhesive layer is formed in a comb-teeth shape so that one of the ink liquid chamber and the ink flow path is formed. Part was formed.
次に、回路基板上の樹脂層に対して、ホットプレートで加熱処理を行い、柔軟性及び粘着性を付与し、ヘッドチップを作製した。加熱処理の条件は、85℃/15minとした。 Next, the resin layer on the circuit board was heat-treated with a hot plate to give flexibility and adhesiveness, and a head chip was produced. The heat treatment conditions were 85 ° C./15 min.
次に、得られたヘッドチップをフレームに貼り合わされたノズルシートと接着した。具体的には、フレームの開口部にヘッドチップの接着層がノズルシートと対向し、回路基板上に設けられた発熱抵抗体とノズルとが対向するように、ヘッドチップをノズルラインに沿って千鳥状にノズルシート上に載置する。そして、ヘッドチップとノズルシートとを熱圧着した。熱圧着の条件は、85℃/5minとした。 Next, the obtained head chip was bonded to the nozzle sheet bonded to the frame. Specifically, the head chip is staggered along the nozzle line so that the adhesive layer of the head chip faces the nozzle sheet in the opening of the frame, and the heating resistor provided on the circuit board faces the nozzle. It is mounted on the nozzle sheet in a shape. The head chip and the nozzle sheet were thermocompression bonded. The thermocompression bonding conditions were 85 ° C./5 min.
次に、加熱処理を行い、接着層を完全硬化させ、この接着層でノズルシートと回路基板とを接着した。加熱処理の条件は、130℃/4hとした。これにより、ノズルシートと回路基板と接着層とによってインク液室が形成され、またインク流路の一部も形成され、インク吐出ヘッドを作製した。 Next, heat treatment was performed to completely cure the adhesive layer, and the nozzle sheet and the circuit board were bonded with this adhesive layer. The heat treatment conditions were 130 ° C./4 h. Thus, an ink liquid chamber was formed by the nozzle sheet, the circuit board, and the adhesive layer, and a part of the ink flow path was also formed, and an ink discharge head was produced.
〈実施例2〉
実施例2では、接着層を形成する塗布液を、実施例1と同様の環化ゴム系樹脂及び化合物を用い、溶媒中に環化ゴム系樹脂100重量部に対して化合物を10重量部含有させて作製したこと以外は実施例1と同様してインク吐出ヘッドを作製した。
<Example 2>
In Example 2, the coating liquid for forming the adhesive layer was prepared by using the same cyclized rubber resin and compound as in Example 1, and containing 10 parts by weight of the compound with respect to 100 parts by weight of the cyclized rubber resin in the solvent. An ink ejection head was produced in the same manner as in Example 1 except that the production was performed.
〈実施例3〉
実施例3では、接着層を形成する塗布液を、実施例1と同様の環化ゴム系樹脂及び化合物を用い、溶媒中に環化ゴム系樹脂100重量部に対して化合物を20重量部含有させて作製したこと以外は実施例1と同様してインク吐出ヘッドを作製した。
<Example 3>
In Example 3, the coating liquid for forming the adhesive layer is the same cyclized rubber resin and compound as in Example 1, and the solvent contains 20 parts by weight of the compound with respect to 100 parts by weight of the cyclized rubber resin. An ink ejection head was produced in the same manner as in Example 1 except that the production was performed.
〈比較例1〉
比較例1では、樹脂層を形成する塗布液を、実施例1と同様の環化ゴム系樹脂のみを溶媒中に溶解させて作製したこと以外は実施例1と同様にしてインク吐出ヘッドを作製した。
<Comparative example 1>
In Comparative Example 1, an ink discharge head was prepared in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid for forming the resin layer was prepared by dissolving only the same cyclized rubber-based resin as in Example 1 in a solvent. did.
以上のようにして作製した実施例1〜実施例3、及び比較例1のインク吐出ヘッドを上述したようなライン型のプリンタ装置(ソニー株式会社製、インクジェットプリンタ装置LPR−5000)に設け、インク吐出ヘッドの長期印画における信頼性について評価した。 The ink discharge heads of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 manufactured as described above were provided in the above-described line-type printer device (manufactured by Sony Corporation, inkjet printer device LPR-5000). The reliability of the ejection head for long-term printing was evaluated.
この評価では、2種類のインクを用いた。インク1として、インクジェットプリンタ装置LPR−5000用として市販されているインクを用いた。インク2として、染料のダイレクトブルー199を3wt%、溶媒のエチレングリコールを8wt%、ジエチレングリコールを4wt%、グリセリンを8wt%、界面活性剤のオルフィンE1010(日信化学工業株式会社製)を0.4wt%、トリエタノールアミンを0.3wt%、水を76.3wt%含有するインクを用いた。
In this evaluation, two types of ink were used. As the
評価1は、被記録媒体2万枚に対して、印刷を行った後に不吐出のノズル本数を数えた。なお、1色当たりのノズル数は5000である。不吐出のノズル数を以下の表1に示す。
In
評価1では、評価試験を行った後、評価を行ったインク吐出ヘッドを分解確認してみたところ、比較例1のヘッドチップの剥離を確認することができたのに対して、実施例1〜実施例3では剥離らしきものを確認することができなかった。このことから、実施例1〜実施例3のインク吐出ヘッドでは、本発明を適用した環化ゴム系樹脂と化学式1に示す化合物とからなる接着層で回路基板とノズルシートを貼り合わせているため、ヘッドチップの剥離が生じなかった。これにより、実施例1〜実施例3は、インク吐出ヘッドが変形しなかったため、2万枚印刷を行っても不吐出ノズルが発生しなかった。これに対して、比較例1では、接着層が環化ゴム系樹脂のみからなり、化学式1の化合物が含有されていないため、接着層の回路基板やノズルシートに対する接着力が弱く、ヘッドチップの剥離が生じ、インク吐出ヘッドが変形し、不吐出ノズルが発生した。
In
評価2は、実施例1〜実施例3及び比較例1で作製したヘッドチップをインク1及びインク2に浸漬させ、60℃1週間放置し、接着層の剥離を確認した。確認結果を以下の表2に示す。
In
この評価2は、通常環境における1年ほどの放置に相当する加速試験になる。この評価2において、表2に示すように、実施例1〜実施例3では、接着層の剥離がなく、比較例1ではやはり回路基板から接着層が剥離していることが確認できた。実施例1〜実施例3では、本発明を適用した環化ゴム系樹脂と化学式1の化合物とからなる接着層が回路基板上に形成されているため、接着力が高く、インク中に60℃1週間放置しても剥離が生じなかった。一方、比較例1では、接着層が環化ゴム系樹脂のみからなり、化学式1の化合物が含有されていないため、接着力が弱く、インク中に60℃1週間放置してしまうと、回路基板から接着層が剥離してしまった。
This
以上、評価1及び評価2より、環化ゴム系樹脂に化学式1に示す化合物を添加することで、インク吐出ヘッドの品質の耐久性が向上し、長期間における信頼性が得られることが確認できた。
As described above, it can be confirmed from
1 プリンタ装置、2 ヘッドカートリッジ、3 装置本体、21 インクカートリッジ、31 カートリッジ本体、33 インク吐出ヘッド、34 ヘッドキャップ、35 接続部、41 流路板、42 ヘッドチップ、43 ノズル、44 ノズルシート、45 フレーム、46 インク液室、51 インク流路、52 流路形成部、53 流路接続部、61 回路基板、61a 発熱抵抗体、63 接着層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記液体を吐出する圧力発生素子が設けられた回路基板と、
上記圧力発生素子と対向した上記ノズルが形成されたノズルシートと、
上記回路基板と上記ノズルシートとの間に設けられ、上記液室及び流路の一部を構成し、上記回路基板と上記ノズルシートとを接着する接着層とを有し、
上記接着層は、活性エネルギ線硬化性樹脂の環化ゴム系樹脂と下記の化学式1に示す化合物が含有されてなり、上記回路基板の上記圧力発生素子が設けられた面に、上記液室及び流路の一部を構成するように形成した後、加熱処理によって粘着性が付与され、上記ノズルシートが貼り合わされた後、活性エネルギ線が照射され又は加熱処理され、硬化されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
A circuit board provided with a pressure generating element for discharging the liquid;
A nozzle sheet on which the nozzle facing the pressure generating element is formed;
Provided between the circuit board and the nozzle sheet, constituting a part of the liquid chamber and the flow path, and having an adhesive layer for bonding the circuit board and the nozzle sheet;
The adhesive layer contains a cyclized rubber-based resin of an active energy ray-curable resin and a compound represented by the following chemical formula 1, and the liquid chamber and the surface of the circuit board on which the pressure generating element is provided are provided. After forming so as to constitute a part of the flow path, adhesiveness is imparted by heat treatment, and after the nozzle sheet is bonded, the active energy rays are irradiated or heat treatment is performed and cured. Liquid discharge head.
回路基板の上記液体を吐出する圧力発生素子が設けられた面上に、活性エネルギ線硬化性樹脂の環化ゴム系樹脂と下記の化学式1に示す化合物とを含有する接着層をリソグラフィ法により上記液室及び流路の一部を構成するように形成し、
上記接着層を加熱して、粘着性を付与し、
上記接着層に、上記圧力発生素子と対向する上記ノズルが形成されたノズルシートを貼り合わせ、
上記接着層に活性エネルギ線を照射又は加熱処理を行い、上記接着層を硬化させて、上記回路基板と上記ノズルシートとを接着することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
On the surface of the circuit board on which the pressure generating element for discharging the liquid is provided, an adhesive layer containing a cyclized rubber-based resin of active energy ray-curable resin and a compound represented by the following chemical formula 1 is formed by lithography. Forming a part of the liquid chamber and the flow path,
The adhesive layer is heated to give tackiness,
Attached to the adhesive layer is a nozzle sheet on which the nozzle facing the pressure generating element is formed,
A method of manufacturing a liquid discharge head, wherein the adhesive layer is irradiated with an active energy ray or subjected to a heat treatment, and the adhesive layer is cured to bond the circuit board and the nozzle sheet.
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