JP3402879B2 - インクジェットヘッドおよびその製造方法ならびにインクジェット装置 - Google Patents

インクジェットヘッドおよびその製造方法ならびにインクジェット装置

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JP3402879B2
JP3402879B2 JP28989395A JP28989395A JP3402879B2 JP 3402879 B2 JP3402879 B2 JP 3402879B2 JP 28989395 A JP28989395 A JP 28989395A JP 28989395 A JP28989395 A JP 28989395A JP 3402879 B2 JP3402879 B2 JP 3402879B2
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敏明 佐々木
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドの流路の形成方法、特に樹脂を用いた前記形成方
法、インクジェットヘッドならびにインクジェットヘッ
ドを備えたインクジェット装置に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット方式に適用されるインク
ジェットヘッド(以下、「ヘッド」と称する)には、一
般に、インクを吐出するための吐出口と、その吐出口に
供給されるインクを貯える液室と、吐出口と液室とを連
通する液流路と、その液流路の一部に設けられたインク
吐出のためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子
と、液室に外部からインクを供給するための供給口が設
けられている。
【0003】従来のヘッドの製造方法としては次のよう
なものが知られている。
【0004】(1)エネルギー発生素子が設けられた第
1の基板を備え、ガラスや金属などからなる第2の基板
に切削やエッチングなどの加工手段により吐出口、液流
路および液室を形成するための凹部ならびに前記液室と
外部とを連通するための供給口を設けたのち、第1の基
板に第2の基板を、エネルギー発生素子と液流路との位
置を合わせて接着剤により貼り合わせる方法。
【0005】(2)エネルギー発生素子が設けられたガ
ラスなどからなる第1の基板にポジ型もしくはネガ型の
感光性ドライフィルムを貼り、前記感光性ドライフィル
ムのうち、吐出口、液流路および液室に相当するパター
ンをマスクもしくは露出させて露光し、現像して、吐出
口、液流路および液室に相当するパターンの固体層を第
1の基板上に設ける。その固体層および第1の基板の上
に硬化剤が混合された液状の硬化性材料を適当な厚さに
塗布し、所定の温度で長時間放置して前記の硬化性材料
を硬化させる。次いで、硬化性材料が硬化した第1の基
板を吐出口を形成する位置で切断して固体層の端面を露
出させたのち、その固体層を溶解する溶剤中に浸漬し
て、硬化性材料が硬化した第1の基板から前記固体層を
溶解除去して内部に液流路および液室を形成する空間を
設ける方法(特開昭61−15497号公報参照)。
【0006】(3)エネルギー発生素子が設けられた第
1の基板にポジ型もしくはネガ型の感光性ドライフィル
ムを貼り、その感光性ドライフィルムのうち、吐出口、
液流路および液室に相当するパターンをマスクもしくは
露出させて露光し、現像して吐出口、液流路および液室
に相当するパターンの固体層を第1の基板上に設ける。
固体層および第1の基板の上に、活性エネルギー線によ
り硬化する活性エネルギー線硬化性材料を適当な厚さに
塗布し、液室の一部を形成するための凹部および供給口
が設けられた活性エネルギー線透過性の第2の基板を、
前記活性エネルギー線硬化性材料の上に、前記凹部を液
室が形成される予定位置に合わせて貼り付け積層体を作
る。つぎに、前記活性エネルギー線硬化性材料のうち液
室が形成される予定部分を隠すように第2の基板をマス
クして、活性エネルギー線をその第2の基板を通して活
性エネルギー線硬化性材料に照射し硬化させる。つい
で、その活性エネルギー線硬化性材料が硬化された積層
体を、吐出口を形成する位置で切断して前記固体層の端
面を露出させたのち、その固体層と未硬化の活性エネル
ギー線硬化性材料とを溶解する溶剤中に浸漬し、積層体
から固体層および未硬化の活性エネルギー線硬化性材料
を溶解除去して、内部に液流路および液室を形成する空
間を設ける方法(特開昭62−253457号公報参
照)。
【0007】(4)エネルギー発生素子が設けられた第
1の基板を用意すると共に、一方で、液流路及び液室の
一部となる凹部と吐出口を有する吐出口プレートとを備
える第2の基板(以下、溝付天板と称す)を樹脂の一体
成形により形成しておく。そしてこれら第1の基板と溝
付天板とを弾性部材により押圧接合し、第1の基板と溝
付天板との接合領域の隙間に封止剤を流し込む方法。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】これらのインクジェッ
トヘッドはいずれもシリコン等の無機材料からなる第1
の基板上に樹脂材料で形成される部材が接合される構成
となっているが、第1の基板と樹脂材料の線膨張係数が
異なるため、長時間連続駆動を行った場合などにはその
温度変化により、(1)〜(3)で作製されたヘッドは
基板が反るおそれがあり、また、(4)で作製されたヘ
ッドは溝付天板の凹部がエネルギー発生素子からずれる
おそれがあり、印字品位が損なわれる虞があった。この
問題は一般に64〜128個程度の吐出口を有する場合
ではそれほど影響は無いものの、吐出口が記録媒体の記
録領域全幅にわたって設けられる、いわゆるフルライン
タイプのインクジェットヘッドにおいてはこの問題が顕
著である。
【0009】これらの(1)〜(3)のいずれの方法に
おいても、吐出口となる部分は最後に切断により形成さ
れる。ところが、ノズル部分を形成している樹脂原料が
硬化する際には硬化収縮を起こしているため、第1の基
板と樹脂の間に収縮応力が残っている。従って、ノズル
下部を形成している部材がシリコン基板上への薄膜形成
で得られたものであることから、切断時の衝撃で、欠け
たり、マイクロクラックが入ったりして、それがインク
吐出時のインクのよれの原因となっている。
【0010】さらに、(1)の方法では、第2の基板に
設けられる液室を形成するための凹部を大きくすること
により、高速記録に好適な大きな液室を有するヘッドを
製造することができるという利点はある。しかしなが
ら、第1の基板と第2の基板とを接着剤により貼り合わ
せる際、第1の基板の微細なエネルギー発生素子と第2
の基板の微細な液流路とを精密に位置合わせする必要が
あり、また接着剤で貼り合わせる際、微細な液流路に接
着剤が流れ込まない工夫が必要である。従って、そのた
めの装置が複雑かつ高価なものとなり、また多量生産性
が悪で、製品のコストアッブを引き起こす。また同時
に、微細な液流路を常に均一に作ることが難しく、それ
が印字時における印字品位のばらつきの原因となる。
【0011】(2)の方法では、(1)の製造方法に見
られるような第1の基板と第2の基板の貼り合わせで発
生する問題点を解決できる利点はある。しかしながら、
液室の容量は第1の基板上に設けられるパターン状の固
体層の厚さが液室の高さとなるため、液室容量はそのパ
ターン状固体層の厚さによって制限されてしまう。従っ
て、液室容量をあまり大きくすることができず、また、
工程が複雑で時間がかかり、工程数も多いことから、や
はり多量生産性が悪く、製品のコストアップを引き起こ
すという問題点がある。また同時に、吐出口の切断部に
は樹脂が硬化する時に発生した残留応力があり、切断時
に割れ、欠け等が発生して、それが印字時における印字
品位のばらつきの原因となる。
【0012】(3)の方法では、第2の基板に設ける液
室の他の一部を形成するための凹部を大きくすることに
より、大きな液室を有するヘッドを製造することができ
るという利点があり、さらに、(1)の製造方法に見ら
れるような第1の基板と第2の基板を貼り合わせる際に
発生する問題点を解決できる利点とがある。しかしなが
ら、(2)の方法と同様に工程が複雑で時間がかかり、
工程数は(2)の方法よりさらに多いことから、やはり
大量生産性に欠け、製品のコストアップを引き起こすと
いう問題点がある。また同時に、樹脂原料硬化時に発生
した残留応力があり、吐出口切断部の下側つまり基板側
の保護膜層にマイクロクラックが入って、それが印字時
の印字品位のばらつきの原因となる。
【0013】そして、(4)の方法で作製したヘッドに
おいては、第1の基板と溝付天板とを接着していないた
め、封止剤塗布工程後の製造工程で加熱や冷却を行うこ
とや保存環境下での温度変化による溝付天板の伸び縮み
によって、封止材がはがれてしまい、隣接する液流路同
士のクロストークや吐出不良による印字不良を起こす虞
もある。
【0014】本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑
みなされたものであり、フルラインタイプのように長尺
のインクジェットヘッドにおいても第1の基板の反りや
エネルギー発生素子と液流路とのずれが生じず、印字品
位の優れたインクジェットヘッドの製造方法を提供する
ことを目的としたものである。
【0015】
【0016】更に別の目的は2つの基板を精密に位置合
わせして張り合せるという工程を必要とせず、また、切
断時に発生する割れ、欠け、マイクロクラック等の欠陥
の発生の低減された、簡単で工程数の少ない大量生産に
適したインクジェットヘッドの製造方法を提供すること
にある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、インクを吐出
する為の吐出口と、該吐出口に連通する液流路と、前記
インクを保持すると共に該液流路を介して前記吐出口に
連通する液室と、前記インクの吐出に利用されるエネル
ギーを発生するエネルギー発生手段と、該エネルギー発
生手段を有する基板と、前記液流路及び液室の一部とな
る凹部を有する樹脂部材と、を備え、前記基板と前記樹
脂部材とが接合されて前記液流路が形成されているイン
クジェットヘッドの製造方法において、前記樹脂部材
が、気相法で製造された、繊維径が0.1〜1.0μm
であり、且つ、繊維長が5.0〜200μmである炭素
繊維を含有する樹脂によって、押し出し成形により形成
されることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
法を提供する。
【0018】
【0019】炭素繊維は、繊維径方向と繊維長方向とで
線膨張係数が大きく異なることから、上記のように樹脂
原料に含有させることで、その樹脂原料硬化時の線膨張
係数を所望の範囲、すなわち基板として使用しているシ
リコン材料の線膨張係数と同等もしくはその近辺に調整
することが可能である。従って、そのように樹脂層(溝
付天板)形成を炭素繊維を含有する樹脂原料を用いて行
うことにより、シリコン基板と樹脂層(溝付天板)との
間の線膨張係数の差が低減され、第1の基板の反りや、
エネルギー発生素子と液流路とのずれ、吐出口形成のた
めの切断時における割れ、欠け、マイクロクラック等が
発生しにくくなる。
【0020】また、炭素繊維を樹脂に混入することによ
り樹脂の熱伝導率も大きくなるため放熱し易くなり、温
度変化による第1の基板の反りやエネルギー発生素子と
液流路とのずれをより防止することができる。
【0021】そして、炭素繊維は気相法により作製した
ものが好ましい。その理由としては以下の点が挙げられ
る。 ・炭素繊維を気相法で作製することにより、炭素繊維の
結晶が長さ方向に同心円状になり、該方向の熱伝導性及
び静電気導電性が良くなる。 ・炭素繊維を樹脂に混合した際に樹脂の中で炭素繊維の
架橋硬化により樹脂の伸びを抑えて炭素繊維の線膨張係
数に近くすることができる。 ・樹脂に混合して押し出し成形するような場合には炭素
繊維が樹脂の流れ方向に配向し易くなるため、炭素繊維
が配向された方向に樹脂が伸びにくくなる。 ・前記の効果を得るためには炭素繊維の繊維径は0.1
〜1.0μm、繊維長は5.0〜200μmとすること
が好ましいが、従来より繊維状物を作製する際に用いら
れていた方法では、繊維径は7μm程度、繊維長は30
0〜500μmが限界であり、特に繊維長が500μm
もあると樹脂に混合しにくくなる。
【0022】また、本発明の炭素繊維は樹脂部材の原料
全体に対して5.0〜70重量%含有されることが好ま
しい。
【0023】図1に、本発明の第1の方法、すなわち、
インク吐出エネルギー発生手段を有するシリコン基板上
にインク吐出口形状をポジレジストで形成し、その周囲
に気相法炭素繊維を含んだ樹脂原料で樹脂層を形成し
て、その後、吐出口となるべき部分のポジレジストを洗
い流してノズルを形成するインクジェットヘッド製造方
法で製造されるインクジェットヘッドの1例の吐出エレ
メントを示す。図5〜7は、図1の吐出エレメントを持
つヘッドの製造過程の1例を示す図である。
【0024】つまり、本発明のヘッドは、図5に示した
ように、基板2の上に第1の層7をパターニングし、そ
の上に図6のように第2の層8をパターニングし、その
後、トランスファーモールド成形機に入れて成形して樹
脂層を形成し、得られた成形品を切断によって図7に示
すような吐出エレメントに分離してから、第1の層と第
2の層を除去して作製される。なお、図7において9は
上記の樹脂層を指す。
【0025】ここで本発明において用いることができる
樹脂としては、光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂および紫外
線硬化型樹脂がある。これら樹脂としては、一般的に用
いられるものであれば、具体的な組成には特に制限はな
いが、例を挙げると、光硬化型樹脂としては、不飽和ウ
レタンオリゴマー系感光性樹脂、重クロム酸系フォトレ
ジスト、ポリケイ皮酸ビニル系ホトレジスト、環化ゴム
−アジト系フォトレジストなど;熱硬化型樹脂としては
エポキシ系樹脂など;紫外線硬化型樹脂としては、アク
リル系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂などがある。
【0026】図8および図9は本発明の第2の方法、す
なわち、エネルギー発生素子が設けられた第1の基板を
用意すると共に、一方で、液流路及び液室の一部となる
凹部と吐出口を有する吐出口プレートとを備える溝付天
板を樹脂の一体成形により形成しておき、これら第1の
基板と溝付天板とを弾性部材により押圧接合し、第1の
基板と溝付天板との接合領域の隙間に封止剤を流し込む
インクジェットヘッド製造方法で製造されるインクジェ
ットヘッドの1例の吐出エレメントを示し、図8は、第
2の方法で形成されたインクジェットヘッドの断面模式
図、図9は、図8のインクジェットヘッドを吐出口側よ
り見た模式図である。
【0027】図8および図9において、11はエネルギ
ー発生素子を備えたシリコン製の第1の基板であり、こ
のシリコン基板11は、支持基板13上に支持されてい
る。12は液流路18及び液室17の一部となる凹部と
吐出口プレート14とを具備している溝付天板であり、
この溝付天板12は樹脂の一体成形により形成され、溝
付天板12の吐出口プレート14部分にエキシマレーザ
ーが照射され吐出口19が形成される。そして、シリコ
ン基板11と溝付天板12とを押えバネ16によって押
圧接合することにより、前記液流路18及び液室17が
形成される。最後にシリコン基板11と溝付天板12と
の接合領域の隙間10a,10bに封止剤(不図示)を
流し込むことによりインクジェットヘッドが完成する。
尚、図中12aは液室17にインクを供給するために溝
付天板に設けられたインク供給口、15はこのインク供
給口に連通しインクタンク(不図示)からインクを供給
するインク供給ユニットである。
【0028】ここで、本発明の第2の方法においては上
記樹脂として熱可塑性樹脂を用いることが好適である。
これは熱可塑性樹脂が成形加工が容易であり、熱可塑性
樹脂に炭素繊維を含有させたものはエキシマレーザーで
容易に加工できることから、吐出口形状をそろえること
ができて、信頼性の高いヘッドを得ることができるため
である。このような樹脂としては、ポリイミド、ポリエ
ーテルケトン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォ
ン、ポリフェニレンオキサイド、ポリプロピレンなどが
挙げられるが、耐インク性の観点からポリサルフォン、
ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンオキサイド、
ポリプロピレンが好ましい。
【0029】図2〜図4に、本発明が適用される好適な
インクジェットユニット(IJU)、インクジェットヘ
ッド(IJH)、インクジェットカートリッジ、インク
ジェット装置本体(IJRA)およびキャリッジ(H
C)ならびにそれら夫々の関係を示した。以下これらの
図を用いて各部構成の説明を行う。
【0030】本例のインクジェットカートリッジは、図
2の斜視図でわかるように、インクジェットヘッドIJ
HとインクカートリッジIKが分離できる形状となって
いる。インクジェットヘッドIJHは、インクジェット
装置本体IJRAに載置されているキャリッジHC(図
4)に固定支持されるとともに、そのキャリッジHCに
対して着脱可能なインクジェットヘッドである。
【0031】(1)インクジェットヘッドIJHの構成
の説明 インクジェットヘッドIJHは、電気信号に応じて膜沸
騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを
生成する電気熱変換体を用いて記録を行う、所謂バブル
ジェット方式のヘッドである。
【0032】図3において、100はSi基板上に複数
の列状に配された電気熱変換体(吐出ヒーター)と、こ
れに電力を供給するAl等の電気配線とが成膜技術によ
り形成されてなるヒーターボードである。200はヒー
ターボード100に対する配線基板でありヒーターボー
ド100の配線に対応する配線(例えばワイヤーボンデ
ィングにより接続される)と、この配線の端部に位置し
本体装置からの電気信号を受けるパット201とを有し
ている。
【0033】300は複数のインク流路へインクを供給
するインク供給口と夫々のインク供給口から供給された
インクを区分するための隔壁や各インク流路へインクを
与えるためにインクを収納するための共通液室等を設け
た天板で、インクカートリッジIKから供給されるイン
クを受けて上述の共通液室ヘ導入するインク供給口30
1、共通液室302を複数有するものである。
【0034】これらの加工ガラスとしてはホウ珪酸ガラ
スが好ましいが、他のガラスあるいは成形用樹脂材料で
も良い。天板300とヒーターボード100はエポキシ
系の接着剤で接着される。この接着剤には光硬化型接着
剤、あるいは光と熱硬化の組み合わせにより硬化するも
の、熱により硬化するものなどが用いられる。ヒーター
ボード100はシリコン系あるいはエポキシ系接着剤に
より接着される。接着剤は接着力を持たせると共にヒー
ターボードが発生させる熱を放熱するための熱伝導性の
良いものが選ばれる。また支持体400は、ディストリ
ビューターDBを3つの位置決め穴で位置決めし、熱融
着により融着保持する。
【0035】ディストリビューターDBには、4本のイ
ンク供給ノズルが設けられており、インクカートリッジ
IKB、IKY、IKM、IKCと接続される。インク
カートリッジはIKY、IKC、IKMの3色一体のも
のと3色それぞれが別々のものとがあり、必要に応じて
使い分ける。
【0036】インクカートリッジは、ユーザーによる取
り替えが可能となっており、インクがなくなった時点
で、使用済みのものを取り外し、新しいカートリッジを
取りつける。その際、インク供給ノズルとインクタンク
の間に生じたアワは、装置本体IJRAに付属している
回復機能で回復することにより印字不良を防止すること
ができる。
【0037】ディストリビューターDBの中には、ゴミ
の流入を防止するためのフィルターが設けられており、
インクタンクより流れてくるゴミに対して保護してい
る。また、インクカートリッジIKBが接続されるノズ
ルにはフィルター弁が設けられており、フィルター部に
溜る泡が回復時に抜けやすいような構造となっている。
【0038】ディストリビューターDBとヒーターボー
ドとの接続は、インク供給部材とインク供給口の間で
は、インク供給部材を機械的に押しつぶしてシールする
ことで、さらに、接続口の周囲とワイヤーボンディング
された周囲等は同時に封止剤で封止することで行われて
いる。このインクジェットヘッドIJHでは、インクジ
ェットヘッドIJHがキャリッジHCに固定されてお
り、インクがなくなった時点でユーザーがインクカート
リッジ交換のみ行うようにしたもので、交換による印字
品位のばらつきを回避している。
【0039】(2)インクジェット装置本体の概略説明 図4は、本発明が適用されるインクジェット装置IJR
Aの概観図で、駆動モーター5013の正逆回転に連動
して駆動力伝達ギヤー5011、5009を介して回転
するリードスクリュー5005の螺旋溝5004に対し
て係合するキャリッジHCはピン(不図示)を有し、矢
印a,b方向に往復移動される。
【0040】5002は紙押え板であり、キャリッジ移
動方向にわたって紙をプラテン5000に対して押圧す
る。5007、5008はフォトカプラで、キャリッジ
のレバー5006のこの領域での存在を確認してモータ
ー5013の回転方向切り換え等を行うためのホームポ
ジション検知手段である。5016はヘッドの前面をキ
ャップするキャップ部材5022を支持する部材で、5
015はこのキャップ内を吸引する手段であり、キャッ
プ内開口5023を介してヘッドの吸引回復を行う。
【0041】5017はクリーニングブレードで、50
19はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材で
あり、本体支持板5018にこれらは支持されている。
ブレードは、ここに示した形態のもの以外に、周知のク
リーニングブレードが本例に適用できることは言うまで
もない。
【0042】5012は、吸引回復の吸引を開始するた
めのレバーで、キャリッジと係合するカム5020の移
動に伴って移動し、駆動モーターからの駆動力がクラッ
チ切り換え等の公知の伝達手段で移動制御される。これ
らのキャッピング、クリーニンおよび吸引回復は、キャ
リッジがホームポジション側領域にきた時に、リードス
クリュー5005の作用によってそれらの対応位置で所
望の処理が行えるように構成されているが、周知のタイ
ミングで所望の作動を行うようにすれば何れも適用でき
る。
【0043】
【実施例】以下、本発明を実施例によって詳細に説明す
る。
【0044】(実施例1)電気熱変換素子を有するシリ
コン基板上に図5および図6に示すように、第1の層7
と第2の層8からなるインク吐出口形状をポジレジスト
(東京応化(株)OFPR−2あるいはシプレイ(Ship
ley)社AZ−1350)で形成した。
【0045】次に、トランスファー成形樹脂として、ニ
トロン−T8526(日東電工(株)製成形樹脂)10
0重量部とフレップ10(東レチオコール(株)製変性
エポキシ樹脂)20部の混合物をベースとして気相法炭
素繊維VGFC(昭和電工(株)製)を50重量%添加
したものを用いて、トランスファーモールド成形機で成
形を行った(図7)。その後、第1の層および第2の層
を洗浄・除去して図1に示す吐出エレメントを有するヘ
ッドを作製した。
【0046】なお、この成形用樹脂でトランスファーモ
ールドされたトランスファー樹脂は、気相法炭素繊維の
繊維径方向の線膨張係数と繊維長方向の線膨張係数が異
なるため、この気相法炭素繊維を含んだ樹脂の線膨張係
数は25×10-6となり、気相法炭素繊維を入れない樹
脂の線膨張係数105×10-6の約1/5となり、従来
問題となっていたSiの線膨張係数2.4〜4.0×1
-6との差が小さくなり、トランスファー成形した後の
残留応力が減少していることがわかった。
【0047】さらに、このヘッドの吐出口周辺では、剥
がれや破壊は認められなかった。
【0048】(実施例2)成形用樹脂の原料としてポリ
サルフォンをベ−スとしたものに気相法炭素繊維VGF
C(昭和電工(株)製)を50重量%添加したものを用
いて、成形を行い溝付天板を形成した。その後、溝付天
板の吐出プレート部にエキシマレーザーで吐出口を形成
した。この溝付天板を電気熱変換素子を有するシリコン
基板に当接し、押えバネで押圧接合した。最後にシリコ
ン基板と溝付天板との接合領域の隙間に封止剤TSE3
99black(商品名:東芝シリコーン社製)を流し
込んでインクジェットヘッドを作製した(図8)。
【0049】その結果実施例1同様、溝付天板とシリコ
ン基板との間の線膨張係数の差が小さくなり、溝付天板
の凹部がエネルギー発生素子からずれることや封止材が
はがれてしまい隣接する液流路同士のクロストークや吐
出不良による印字不良を起こすことが見受けられなかっ
た。
【0050】本発明は、特にインクジェット方式の中で
も熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行
うインクジェット方式のヘッドおよび装置において、優
れた効果をもたらすものである。
【0051】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この記録方式
は所謂オンデマンド型、コンティニュアンス型のいずれ
にも適用可能である。
【0052】この記録方式を簡単に説明すると、液体
(インク)が保持されているシートや液路に対応して配
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して液体
(インク)に核沸騰現象を越えた沸騰現象を生じるよう
な急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せし
め、ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせる。このよう
に液体(インク)から電気熱変換体に付与する駆動信号
に一対一に対応した気泡を形成できるため、特にオンデ
マンド型の記録法には有効である。この気泡の成長、収
縮により吐出口を介して液体(インク)を吐出させて、
少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス
形状にすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるの
で、特に応答性に優れた液体(インク)の吐出が達成で
き、より好ましい。このパルス形状の駆動信号として
は、米国特許第4463359号明細書、同第4345
262号明細書に記載されているようなものが適してい
る。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米
国特許第4313124号明細書に記載されている条件
を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【0053】ヘッドの構成としては、上述の各明細書に
開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換体を
組み合わせた構成(直線状液流路または直角液流路)の
他に、米国特許第4558333号明細書、米国特許第
4459600号明細書に開示されているように、熱作
用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも本発
明に含まれる。
【0054】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出口とする構成を開
示する特開昭59年第123670号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭59年第138461号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。
【0055】さらに、本発明が有効に利用されるヘッド
としては、インクジェット装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さのフルラインタイプのヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているようなヘッドを複数組み合わせることによって
フルライン構成にしたものや、一体的に形成された一個
のフルラインヘッドであっても良い。
【0056】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプのヘッド、あるい
はヘッド自体に一体的に設けられたカートリッジタイブ
のヘッドを用いた場合でも本発明は有効である。
【0057】また、本発明のインクジェット装置に、ヘ
ッドに対する回復手段や、予備的な補助手段等を付加す
ることは、本発明の装置による記録を一層安定にするこ
とができるので好ましいものである。これらを具体的に
挙げれば、ヘッドに対しての、キャッピング手段、クリ
ーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体あるい
はこれとは別の加熱素子、あるいはこれらの組み合わせ
による予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出
モードを行う手段を付加することも安定した記録を行う
ために有効である。
【0058】さらに、インクジェット装置の記録モード
としては黒色等の主流色のみを記録するモードだけでは
なく、ヘッドを一体的に構成したものか、複数個の組み
合わせて構成したものかのいずれでも良いが、異なる色
の複色カラーまたは、混色によるフルカラーの少なくと
も一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【0059】以上の記載では、液体インクを用いて説明
しているが、本発明では室温で固体状であるインクであ
っても、室温で軟化状態になるインクであっても用いる
ことができる。上述のインクジェット装置ではインク自
体を30℃以上70℃以下の範囲内で温度調整を行って
インクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御する
ものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインク
が液状をなすものであれば良い。
【0060】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固体状態から液体状態ヘの状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するかまたは、インクの蒸発防止を目的として放置
状態で固化するインクを用いることもできる。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化して液状物として吐出するものや記録媒体に
到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、
熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を持つ
インクの使用も本発明には適用可能である。
【0061】このようなインクは、特開昭54−568
47号公報あるいは特開昭60−71260号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部または貫通孔に液
状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体
に対して対向するような形態としても良い。
【0062】本発明において、上述した各インクに対し
て最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するも
のである。
【0063】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、第
1の基板の反りやエネルギー発生素子と液流路とのずれ
が生じず、印字品位の優れたインクジェットヘッドを得
ることができる。また、2つの基板を精密に位置合わせ
して貼り合わせるという工程を必要とせず、また切断時
に発生する割れ、欠け、マイクロクラック等の欠陥の発
生の低減された、簡単で工程数の少ない、大量生産に適
したインクジェットヘッド製造方法が提供され、精密で
信頼性の高い、印字品位の優れたインクジェットヘッド
ならびにそのヘッドを備えたインクジェット装置を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の方法で作製されるヘッドの1例
における吐出エレメントの模式的斜視図である。
【図2】本発明のヘッドを有するインクジェットカート
リッジの1例の分解斜視図である。
【図3】本発明のヘッドの全体構成の1例を模式的に示
す概観斜視図である。
【図4】本発明のヘッドを搭載したインクジェット装置
の代表的なものの構造を示す斜視図である。
【図5】第1の基板上に本発明のヘッドにおける吐出エ
レメントのオリフィスとなる部分を形成した成形品の斜
視図である。
【図6】図5の成形品に共通液室となる部分を形成した
成形品の斜視図である。
【図7】図6の成形品を用いてトランスファー成形を行
い、各吐出エレメントのサイズに分離したものの斜視図
である。
【図8】本発明の第2の方法で作製されるヘッドの吐出
エレメントの1例を示す模式的断面図である。
【図9】図8のインクジェットヘッドを吐出口側より見
た模式図である。
【符号の説明】
1 電気熱変換素子 2、11 第1の基板 3、19 吐出口 4、18 インク流路 5、12a インク供給口 6 トランスファー樹脂 7 第1の層(レジスト) 8 第2の層(レジスト) 9 樹脂層 12 溝付天板 13 支持基板 14 吐出口プレート 16 押えバネ 100 ヒーターボード 200 電気配線基板 201 パット 300 天板 301 インク供給口 302 共通液室 303 Si基板 400 ベースプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−155735(JP,A) 特開 平6−47917(JP,A) 特開 平5−318747(JP,A) 実開 平7−31348(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/16 B41J 2/05

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクを吐出する為の吐出口と、該吐出
    口に連通する液流路と、前記インクを保持すると共に該
    液流路を介して前記吐出口に連通する液室と、前記イン
    クの吐出に利用されるエネルギーを発生するエネルギー
    発生手段と、該エネルギー発生手段を有する基板と、前
    記液流路及び液室の一部となる凹部を有する樹脂部材
    と、を備え、前記基板と前記樹脂部材とが接合されて前
    記液流路が形成されているインクジェットヘッドの製造
    方法において、前記樹脂部材が、気相法で製造された、繊維径が0.1
    〜1.0μmであり、且つ、繊維長が5.0〜200μ
    mである炭素繊維を含有する樹脂によって、押し出し成
    形により形成される ことを特徴とするインクジェットヘ
    ッドの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記炭素繊維が樹脂部材の原料全体に対
    して5.0〜70重量%含有される請求項1に記載のイ
    ンクジェットヘッドの製造方法。
  3. 【請求項3】前記樹脂部材を形成する樹脂が、熱可塑性
    樹脂である請求項1または2に記載のインクジェットヘ
    ッドの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記基板上に溶解可能な樹脂で前記液流
    路及び液室となるパターン層を形成し、該パターン層上
    に炭素繊維を含有する樹脂を被覆、硬化した後、前記パ
    ターン層を除去することで前記樹脂部材を形成する請求
    項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記パターン層を除去する前に前記炭素
    繊維を含有する樹脂及び基板の前記液流路部分を切断
    し、その後、前記パターン層を除去することで前記吐出
    口を形成する請求項4に記載のインクジェットヘッドの
    製造方法。
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