JP6207216B2 - Liquid discharge head - Google Patents
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本発明は、液体吐出ヘッドに関する The present invention relates to a liquid discharge head.
液体吐出ヘッドはインクジェット記録装置等の液体吐出装置に用いられ、吐出口形成部材と基板とを有する。吐出口形成部材は基板上(基板の表面側)に樹脂等で形成されており、吐出口面に吐出口が開口している。吐出口形成部材の内部には、吐出口と連通する液体流路が形成されている。基板はシリコン等で形成されており、基板には、基板を貫通する液体供給口が形成されている。液体供給口からは液体流路に液体が供給され、供給された液体は、基板が有する吐出エネルギー発生素子によってエネルギーを与えられて吐出口から吐出され、記録媒体に着弾する。 The liquid discharge head is used in a liquid discharge apparatus such as an ink jet recording apparatus, and includes a discharge port forming member and a substrate. The discharge port forming member is formed of a resin or the like on the substrate (the surface side of the substrate), and the discharge port is opened on the discharge port surface. A liquid flow path communicating with the discharge port is formed inside the discharge port forming member. The substrate is formed of silicon or the like, and a liquid supply port that penetrates the substrate is formed in the substrate. The liquid is supplied from the liquid supply port to the liquid flow path, and the supplied liquid is discharged from the discharge port by being given energy by the discharge energy generating element of the substrate and landed on the recording medium.
液体吐出ヘッドが液体を吐出していると、吐出口面の吐出口近傍に液体が付着し、付着した液体が吐出に影響を与えることがある。この為、吐出口面をワイピングブレードでワイピングすることが知られているが、ワイピングブレードによって吐出口の形状が変形してしまうという課題がある。 When the liquid ejection head ejects liquid, the liquid adheres to the vicinity of the ejection port on the ejection port surface, and the adhered liquid may affect ejection. For this reason, it is known to wipe the discharge port surface with a wiping blade, but there is a problem that the shape of the discharge port is deformed by the wiping blade.
これに対し、特許文献1には、吐出口形成部材の吐出口面に窪みを形成する方法が記載されている。この窪みは1つの吐出口に対応して1つ形成されており、窪みの中に吐出口が開口している。この方法によって製造された液体吐出ヘッドでは、1つの窪みの中に1つの吐出口が開口しており、ワイピングブレードから吐出口を保護することができる。
On the other hand,
また、特許文献2には、吐出口形成部材の吐出口面の撥水状態を維持する為に、開口を有するプレートで吐出口形成部材の吐出口面を覆うことが記載されている。吐出口はプレートの開口内に開口しており、この方法によって製造された液体吐出ヘッドも、ワイピングブレードから吐出口を保護することができる。 Patent Document 2 describes that the discharge port surface of the discharge port forming member is covered with a plate having an opening in order to maintain the water-repellent state of the discharge port surface of the discharge port forming member. The discharge port is opened in the opening of the plate, and the liquid discharge head manufactured by this method can also protect the discharge port from the wiping blade.
しかしながら、特許文献1に記載の方法で製造した液体吐出ヘッドは、1つの吐出口に対してそれを囲むように1つの窪みが形成されている為、窪みの中にワイピングブレードが入りこみにくい。よって、吐出口面をワイピングすることはできるが、吐出口の開口した部分及びその近傍をワイピングすることは困難であり、吐出口の開口した部分近辺に液体が残り、吐出に影響を与えることがある。
However, since the liquid discharge head manufactured by the method described in
特許文献2に記載の方法で製造した液体吐出ヘッドは、吐出口形成部材の吐出口面に対して別部材であるプレートを貼り合わせる為、吐出口面とプレートとの間に段差や隙間が少なからず生じる。この為、ワイピングブレードによる液体の拭き残しが発生する場合がある。また、プレートを貼り合わせる際に、吐出口面を吸着したりハンドリングしたりする必要があり、この過程で吐出口面が傷つく場合がある。さらに、プレートは吐出口形成部材とは別部材なので、その分部品点数が増えてコストが増加するといったこともある。 Since the liquid discharge head manufactured by the method described in Patent Document 2 has a plate as a separate member attached to the discharge port surface of the discharge port forming member, there are few steps or gaps between the discharge port surface and the plate. Will occur. For this reason, the wiping blade may leave uncleaned liquid. In addition, when the plates are bonded together, it is necessary to suck or handle the discharge port surface, and the discharge port surface may be damaged in this process. Furthermore, since the plate is a separate member from the discharge port forming member, the number of parts may be increased and the cost may increase accordingly.
以上の課題を鑑み、本発明は、吐出口面をワイピングブレード等でワイピングしても、吐出口の開口した部分及びその近傍を保護しながらも良好にワイピングすることができる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a liquid discharge head capable of wiping well even while wiping the discharge port surface with a wiping blade or the like while protecting the opening portion of the discharge port and its vicinity. For the purpose.
上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち本発明は、複数の吐出口を形成する吐出口形成部材を有する液体吐出ヘッドであって、前記複数の吐出口は前記吐出口形成部材の吐出口面に配列方向に沿って配列して開口しており、前記吐出口面には前記複数の吐出口の配列方向に沿って延在し前記吐出口形成部材の短手方向における断面形状が円弧形状の溝が形成されており、前記溝には前記配列方向に沿って配列した複数の吐出口が開口しており、前記吐出口形成部材の長手方向において隣接する吐出口は、前記吐出口形成部材の短手方向において前記溝の中心に対して互いに反対側の位置に開口していることを特徴とする液体吐出ヘッドである。 The above problems are solved by the present invention described below. That is, the present invention is a liquid discharge head having a discharge port forming member that forms a plurality of discharge ports, wherein the plurality of discharge ports are arranged on the discharge port surface of the discharge port forming member in an arrangement direction. and it has, above the discharge port surface and the cross-sectional shape in the lateral direction of the discharge port forming member to extend along the arrangement direction of the plurality of outlets is formed a groove arcuate shape and the groove Has a plurality of discharge ports arranged along the arrangement direction, and the discharge ports adjacent in the longitudinal direction of the discharge port forming member are located in the short direction of the discharge port forming member with respect to the center of the groove. Thus , the liquid ejection head is characterized by opening at positions opposite to each other .
本発明によれば、吐出口面をワイピングブレード等でワイピングしても、吐出口の開口した部分及びその近傍を保護しながらも良好にワイピングすることができる液体吐出ヘッドを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a liquid discharge head capable of wiping well even while wiping the discharge port surface with a wiping blade or the like while protecting the opening portion of the discharge port and its vicinity.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)は、本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す図である。図1(b)は、図1(a)のA−A´で示す部分での液体吐出ヘッドの断面図である。 FIG. 1A is a diagram illustrating an example of a liquid discharge head according to the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view of the liquid ejection head at a portion indicated by AA ′ in FIG.
液体吐出ヘッドは、シリコン等で形成された基板1を有する。図1における基板1の上面を表面とすると、基板1の表面側には、吐出口形成部材6が形成されている。また、基板1と吐出口形成部材6との間には、中間層4が形成されている。吐出口形成部材6はエポキシ樹脂等で形成されている。中間層4はポリエーテルアミド等で形成されている。
The liquid discharge head has a
吐出口形成部材6には、複数の吐出口10が形成されている。複数の吐出口10は、吐出口形成部材の吐出口面に開口している。また、複数の吐出口10は、配列方向に沿って配列して開口している。配列方向とは、吐出口が配列して並んでいる方向のことであり、図1(a)に示すB−B´の方向である。吐出口の配列方向は、図1(a)では基板の長手方向と一致している。
A plurality of
吐出口形成部材6の吐出口面には、複数の吐出口の配列方向に沿って延在する溝9が形成されている。溝9には、配列方向に沿って配列した複数の吐出口が開口している。溝9は、1本の吐出口列に対して1本形成されていることが好ましい。図1(a)では、各吐出口列に沿うように1本ずつ、合計2本の溝が形成されている。
On the discharge port surface of the discharge
図1(b)に示すように、溝9の底には吐出口10が開口している。図1(b)では、吐出口形成部材の短手方向に関して、溝9と吐出口10の開口部分の中心とが一致している。このような配置の場合、吐出が制御しやすく好ましい。また、吐出口形成部材の短手方向に関して、溝9と吐出口10の開口部分の中心とは一致させないこともできる。例えば、図1(b)に示すような左右対称の溝9に対し、吐出口10の開口部分を左右のいずれかの方向にずらして配置する。このような配置の場合、溝9の底に溜まることがある液体の影響を受けにくくすることができる。また、溝内の吐出口の開口部分をずらし、吐出口の開口部分が溝の中心に対して一方にずれている場合、その溝におけるワイピングは吐出口が開口している側、即ち一方の方向から行うことが好ましい。より具体的には、ある吐出口10の開口部分を図1(b)の溝の左側にずらした場合、図1(b)の左側からワイピングを行う。そのようにすることで、吐出口の開口部分をワイピングした後で溝の底がワイピングされることになるので、溝の底に溜まった液体が吐出口付近に集まることを抑制できる。また、吐出口の開口部分のずらし方を、吐出口形成部材の長手方向に関して隣接する吐出口でずらすこともできる。即ち、ある吐出口10の開口部分を図1(b)の溝の左側にずらした場合、隣接する吐出口の開口部分は右側にずらす。このような配置であれば、吐出方向の偏りを液体吐出ヘッド全体として制御することができる。
As shown in FIG. 1B, a
図1(a)及び(b)に示す液体吐出ヘッドの吐出口面を、ワイピングブレードでワイピングした状態を、図1(c)に示す。ワイピングブレード17は、例えば液体吐出装置に装着されており、吐出口面に付着した液体18をワイピングする。ワイピングブレードは、ゴム等で形成されている。
FIG. 1C shows a state where the discharge port surface of the liquid discharge head shown in FIGS. 1A and 1B is wiped with a wiping blade. The
溝9には、複数の吐出口が開口している。そして、溝9が複数の吐出口の配列方向に沿って延在している。このような形状である為、ワイピングブレード17が溝9の中に入り込み、吐出口の開口した部分及びその近傍をワイピングすることができる。その一方で、吐出口は溝9の中に開口している為、ワイピングブレード等によって吐出口の形状が変形してしまうことを十分に抑制できる。
A plurality of discharge ports are opened in the
ワイピングブレード17は、吐出口形成部材の短手方向に沿って吐出口形成部材をワイピングすることが好ましい。また、ワイピングブレードの吐出口面をワイピングする部分は、R形状であることが好ましい。特に、ワイピングブレードの角部がR形状であり、この角部を吐出口面に当接させながら、ワイピングブレードを吐出口形成部材の短手方向に沿って移動させる方法が好ましい。
The
溝9は、吐出口形成部材6の長手方向の端部まで延在していることが好ましい。溝9が吐出口形成部材の長手方向の端部まで延在していることで、ワイピングブレードが溝9内に良好に入りこみ、吐出口の開口した部分及びその近傍を十分にワイピングすることができる。特に、ワイピングブレードの長手方向の長さが、吐出口形成部材の長手方向以上の長さとなったときに、その効果は顕著である。さらに、溝9は吐出口形成部材6の長手方向の両端部まで延在していることがより好ましい。長手方向の両端部まで延在していることで、ワイピング効果がより向上する。
It is preferable that the
図1(d)は、図1(c)における吐出口面にワイピングブレードが接触した部分を拡大したものである。図1(c)においては、ワイピングブレードの角部はR形状で、曲率半径は50μmである。また、吐出口形成部材の短手方向に関する溝9の幅は50μmであり、基板の表面に対して垂直方向の溝9の深さは3μmである。
FIG. 1D is an enlarged view of a portion where the wiping blade is in contact with the discharge port surface in FIG. In FIG.1 (c), the corner | angular part of a wiping blade is R shape and a curvature radius is 50 micrometers. The width of the
吐出口形成部材の短手方向に関して、溝9の幅は吐出口10の開口部分の幅よりも長いことが好ましい。より好ましくは2倍以上であり、吐出口の開口部分の幅が10μmの場合、溝の幅を20μm以上とする。さらに好ましくは3倍以上である。
The width of the
一方で、吐出口形成部材の短手方向における溝9の幅が長くなりすぎると、例えばワイピングブレードの強い接触や吐出口面への吸着等に対し、吐出口の開口部分を十分に保護することができない場合がある。この為、吐出口形成部材の短手方向における溝9の幅は、1000μm以下とすることが好ましい。
On the other hand, if the width of the
基板の表面に対して垂直方向の溝9の深さは1μm以上であることが好ましい。1μm以上であることで、吐出口の開口部分を良好に保護することができる。より好ましくは2μm以上、さらに好ましくは3μm以上である。一方で、溝9の幅にもよるが、基板の表面に対して垂直方向の溝9の深さが深すぎると、ワイピングブレードが吐出口の開口部分をワイピングしにくくなる。この為、基板の表面に対して垂直方向の溝9の深さは、100μm以下であることが好ましい。より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは10μm以下である。
The depth of the
次に、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明する。 Next, an example of the manufacturing method of the liquid discharge head of the present invention will be described.
まず、図2(a)に示すように、シリコン等で形成された基板1を用意する。基板1の表面側には、エネルギー発生素子2が形成されている。エネルギー発生素子2としては、熱エネルギー発生素子や圧電素子が挙げられる。エネルギー発生素子2は、基板1に接触していても、基板1に対して一部中空状に形成されていてもよい。エネルギー発生素子2は、保護膜3で覆われている。保護膜3としては、例えばSiNやSiO2等の絶縁膜や、Ta等の耐キャビテーション膜が挙げられる。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、図2(b)に示すように、中間層4を形成する。中間層4としてはポリエーテルアミド等が挙げられる。中間層4は必須ではないが、基板1や保護膜3と流路形成部材等との密着性を考えると、形成しておくことが好ましい。
Next, as shown in FIG. 2B, the intermediate layer 4 is formed. Examples of the intermediate layer 4 include polyether amide. The intermediate layer 4 is not essential, but is preferably formed in consideration of the adhesion between the
次に、図2(c)に示すように、基板の表面側に、液体流路の型材5と、型材5を覆う吐出口形成部材6を形成する。型材5は感光性樹脂、特にはポジ型感光性樹脂で形成することが好ましい。吐出口形成部材6は感光性樹脂、特にはネガ型感光性樹脂で形成することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 2C, the
吐出口形成部材6の製造方法は、これに限られることはない。例えば、型材5を形成せずに、感光性樹脂層を複数層重ねてパターニングし、そのうちいずれかの層を吐出口形成部材としてもよい。また、液体流路の壁を先に形成しておき、その上に吐出口形成部材を形成してもよい。
The manufacturing method of the discharge
次に、図2(d)に示すように、吐出口形成部材の表面である吐出口面に、必要に応じて撥水材7を塗工する。撥水材7としては、フッ素系の樹脂を用いることが好ましい。撥水材7は、フィルム状態として吐出口形成部材の吐出口面に積層させてもよいし、液体に近い状態として吐出口形成部材の吐出口面から吐出口形成部材に浸透させてもよい。
Next, as shown in FIG.2 (d), the water-
次に、図2(e)及び(f)に示すように、吐出口形成部材の吐出口面に溝9を形成する。ここでは、吐出口形成部材6としてネガ型感光性樹脂を用いた例で、溝9の形成方法を説明する。まず、図2(e)に示すように、マスク8を用いて吐出口形成部材6を露光する。マスク8は、溝9を形成したい部分を遮光するようなパターンとする。露光は500J/cm2以上1000J/cm2以下で行うことが好ましい。続いて、露光した吐出口形成部材を加熱する。加熱の条件は100℃で4分程度とする。加熱によって溝を形成したい部分の溶媒が揮発し、溝9が形成される。溝9の幅や長さ、深さ等は、この露光及び加熱の条件によって制御することができる。
Next, as shown in FIGS. 2E and 2F, a
溝9の形成方法としては、これに限られず、例えば吐出口形成部材に型を押し付ける方法でもよい。この場合は、型の形状や押し付け方によって溝9の形状を制御する。
The method of forming the
次に、図3(a)に示すように、吐出口形成部材6に吐出口10を複数形成する。ここでは、吐出口形成部材6としてネガ型感光性樹脂を用いているので、吐出口を形成したい部分を遮光するようなパターンを有するマスク11を用い、露光を行う。露光は2000J/cm2以上8000J/cm2以下で行うことが好ましい。露光後、現像液を用いて非露光部分を現像し、溝に開口する吐出口10を形成する。吐出口10は、例えばドライエッチング等によって形成することもできる。吐出口10は、溝の中に、配列方向に沿って配列するように形成する。吐出口の開口部分の位置は、この時に決定すればよい。
Next, as shown in FIG. 3A, a plurality of
その後、必要に応じて図3(b)に示すように吐出口形成部材6を保護部材12で覆い、図3(c)に示すように基板1の裏面側にSiO2等からなるマスク層13を形成する。続いて図3(d)に示すように、ウェットエッチングやドライエッチング等によって液体供給口14を形成する。液体供給口14は基板1の表面側まで到達させる。続いて図3(e)に示すように保護膜3の一部をドライエッチング等によって除去し、空間部分15を形成する。そして保護部材12及び型材5を除去液等で除去し、200℃で60分程度加熱することで、図3(f)に示すような液体吐出ヘッドが製造される。
Thereafter, if necessary, the discharge
以上のようにして、本発明の液体吐出ヘッドが製造される。このような製造方法で製造された液体吐出ヘッドは、吐出口面に吐出口の配列方向に沿って延在する溝が形成されており、溝には吐出口が開口した構成となる。 As described above, the liquid discharge head of the present invention is manufactured. The liquid discharge head manufactured by such a manufacturing method has a structure in which a groove extending along the arrangement direction of the discharge ports is formed on the discharge port surface, and the discharge ports are opened in the groove.
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