JPH09131871A - Ink jet head and its manufacture and ink jet apparatus - Google Patents
Ink jet head and its manufacture and ink jet apparatusInfo
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- JPH09131871A JPH09131871A JP28989395A JP28989395A JPH09131871A JP H09131871 A JPH09131871 A JP H09131871A JP 28989395 A JP28989395 A JP 28989395A JP 28989395 A JP28989395 A JP 28989395A JP H09131871 A JPH09131871 A JP H09131871A
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Abstract
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a flow path of an inkjet head, and more particularly to the above-mentioned forming method using a resin, an inkjet head, and an inkjet apparatus equipped with the inkjet head.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Generally, an ink jet head (hereinafter referred to as "head") applied to an ink jet system has an ejection port for ejecting ink, and a liquid chamber for storing the ink supplied to the ejection port. , A liquid flow path communicating the discharge port and the liquid chamber, an energy generating element provided in a part of the liquid flow path for generating energy for ink discharge, and for supplying ink to the liquid chamber from the outside Supply port is provided.
【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。The following is known as a conventional method of manufacturing a head.
【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。(1) A first substrate provided with an energy generating element is provided, and a discharge port, a liquid flow path and a liquid chamber are formed on a second substrate made of glass or metal by a processing means such as cutting or etching. After providing a concave portion and a supply port for communicating the liquid chamber with the outside, a second substrate is placed on the first substrate and the energy generating element and the liquid flow path are aligned by an adhesive. How to attach.
【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)。(2) A positive type or negative type photosensitive dry film is attached to a first substrate made of glass or the like provided with an energy generating element, and among the photosensitive dry film, a discharge port, a liquid flow path and A pattern corresponding to the liquid chamber is exposed or exposed by masking or exposing, and then developed to form a solid layer having a pattern corresponding to the ejection port, the liquid flow path, and the liquid chamber on the first substrate. A liquid curable material in which a curing agent is mixed is applied to the solid layer and the first substrate in an appropriate thickness and left at a predetermined temperature for a long time to cure the curable material. Next, the first substrate on which the curable material has been cured is cut at a position where a discharge port is formed to expose the end surface of the solid layer, and then the solid layer is immersed in a solvent that dissolves the curable material. A method of dissolving and removing the solid layer from the cured first substrate to provide a space for forming a liquid flow path and a liquid chamber therein (see JP-A-61-15497).
【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)。(3) A positive-type or negative-type photosensitive dry film is attached to the first substrate provided with the energy generating element, and the discharge port of the photosensitive dry film is
A pattern corresponding to the liquid flow path and the liquid chamber is exposed with a mask or exposed, and developed to provide a solid layer having a pattern corresponding to the discharge port, the liquid flow path and the liquid chamber on the first substrate.
On the solid layer and the first substrate, an active energy ray curable material that is cured by an active energy ray was applied to an appropriate thickness to provide a recess and a supply port for forming a part of a liquid chamber. A second substrate transparent to active energy rays,
On the active energy ray-curable material, the recess is aligned with the position where the liquid chamber is to be formed to form a laminated body. Then, the second substrate is masked so as to hide the portion of the active energy ray-curable material where the liquid chamber is to be formed, and the active energy ray is passed through the second substrate to the active energy ray-curable material. Irradiate and cure. Then, the active energy ray-curable material-cured laminate is cut at the position where the discharge port is formed to expose the end face of the solid layer, and then the solid layer and the uncured active energy ray-curable material are cured. A method of immersing a solid layer and an uncured active energy ray-curable material in a laminate by immersing the material in a solvent that dissolves the material and providing a space for forming a liquid flow path and a liquid chamber therein (See JP 62-253457 A).
【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。(4) A second substrate provided with a first substrate provided with an energy generating element and, on the other hand, a discharge port plate having a recess and a discharge port and a part of the liquid chamber. The substrate (hereinafter, referred to as a grooved top plate) is formed by integral molding of resin. Then, the first substrate and the grooved top plate are pressure-bonded by an elastic member, and the sealant is poured into the gap in the joint region between the first substrate and the grooved top plate.
【0008】[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。All of these ink jet heads are made of an inorganic material such as silicon.
The structure is such that the member made of resin material is bonded onto the substrate of No. 1, but the linear expansion coefficient of the first substrate is different from that of the resin material. Due to the change, the head manufactured in (1) to (3) may warp the substrate, and the head manufactured in (4) may cause the concave portion of the grooved top plate to be displaced from the energy generating element. However, the print quality may be impaired. Although this problem is not so much affected when generally having about 64 to 128 ejection ports, this problem is remarkable in a so-called full line type inkjet head in which the ejection ports are provided over the entire recording area width of the recording medium. .
【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。In any of these methods (1) to (3), the portion to be the discharge port is finally formed by cutting. However, when the resin raw material forming the nozzle portion is cured and contracted, a contraction stress remains between the first substrate and the resin. Therefore, since the member forming the lower part of the nozzle was obtained by forming a thin film on a silicon substrate, the impact at the time of cutting may cause chipping or microcracks, which may occur during ink ejection. This is the cause of the ink dripping.
【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。Further, according to the method (1), the head having a large liquid chamber suitable for high-speed recording can be manufactured by enlarging the concave portion for forming the liquid chamber provided on the second substrate. There are advantages. However, when the first substrate and the second substrate are bonded together with an adhesive, the fine energy generating elements of the first substrate and the second substrate
It is necessary to precisely align the substrate with the fine liquid flow path, and when bonding with the adhesive, it is necessary to devise so that the adhesive does not flow into the fine liquid flow path. Therefore, the apparatus therefor becomes complicated and expensive, the mass productivity is bad, and the product cost is increased. At the same time, it is difficult to always make fine liquid flow paths uniform, which causes variations in print quality during printing.
【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。The method (2) has an advantage of being able to solve the problem that occurs in the bonding of the first substrate and the second substrate as seen in the manufacturing method (1). However,
Since the thickness of the patterned solid layer provided on the first substrate is the height of the liquid chamber, the volume of the liquid chamber is limited by the thickness of the patterned solid layer. Therefore, the volume of the liquid chamber cannot be increased so much, and
Since the process is complicated, takes a lot of time, and the number of processes is large, there is a problem that the mass productivity is poor and the cost of the product is increased. At the same time, there is residual stress generated when the resin hardens in the cut portion of the discharge port, and cracks, chips, etc. occur during cutting, which causes variations in print quality during printing.
【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。The method (3) has an advantage that a head having a large liquid chamber can be manufactured by enlarging a recess for forming another part of the liquid chamber provided on the second substrate. In addition, there is an advantage that a problem that occurs when the first substrate and the second substrate are attached to each other, which is found in the manufacturing method (1), can be solved. However, as in the method (2), the process is complicated and time-consuming,
Since the number of steps is more than that of the method (2), there is still a problem that mass productivity is lacking and the cost of the product is increased. At the same time, there is residual stress generated when the resin material is cured, and microcracks are formed in the protective film layer on the lower side of the discharge port cutting portion, that is, the substrate side, which causes variations in printing quality during printing.
【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。In the head manufactured by the method (4), since the first substrate and the grooved top plate are not adhered to each other, heating and cooling are performed in the manufacturing process after the sealant applying process. Also, the expansion and contraction of the grooved top plate due to temperature changes in a storage environment may cause the sealing material to peel off, causing crosstalk between adjacent liquid channels and defective printing due to defective ejection.
【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を提供することを目的
としたものである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. Even in a long ink jet head such as a full line type, the warpage of the first substrate, the energy generating element and the liquid flow path are caused. It is an object of the present invention to provide an inkjet head that does not cause misalignment and has excellent printing quality.
【0015】また本発明の別の目的は、該インクジェッ
トヘッドと該ヘッドを載置するための部材とを少なくと
も具備するインクジェット装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide an ink jet device including at least the ink jet head and a member for mounting the head.
【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。Still another object is that the step of precisely aligning and bonding the two substrates is not required, and the occurrence of defects such as cracks, chips and microcracks, which occur at the time of cutting, is reduced and is simple. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an inkjet head suitable for mass production with a small number of steps.
【0017】[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
クジェットヘッドにおいて、前記樹脂部材は炭素繊維を
含有することを特徴とするインクジェットヘッドを提供
する。According to the present invention, there are provided an ejection port for ejecting ink, a liquid flow path communicating with the ejection port, the ink holding port, and the ejection port through the liquid flow path. A resin member having a liquid chamber communicating with the liquid chamber, energy generating means for generating energy used for ejecting the ink, a substrate having the energy generating means, and a concave portion that is a part of the liquid flow path and the liquid chamber. And an ink jet head in which the substrate and the resin member are joined to each other to form the liquid flow path, the resin member contains carbon fiber.
【0018】更に、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−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、前記樹脂部材は炭素繊維を含有する
樹脂によって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。Further, an ejection port for ejecting ink, a liquid channel communicating with the ejection port, a liquid chamber for holding the ink and communicating with the ejection port through the liquid channel, The substrate includes an energy generating unit that generates energy used for ejecting ink, a substrate that has the energy generating unit, and a resin member that has a concave portion that is a part of the liquid flow path and the liquid chamber. In the method of manufacturing an inkjet head in which the liquid flow path is formed by joining the resin member and the resin member, the resin member is formed of a resin containing carbon fiber. provide.
【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。Since the linear expansion coefficient of carbon fiber differs greatly in the fiber radial direction and the fiber length direction, the linear expansion coefficient at the time of curing the resin raw material falls within a desired range by including it in the resin raw material as described above. That is, the linear expansion coefficient of the silicon material used as the substrate can be adjusted to be equal to or close to the linear expansion coefficient. Therefore, when the resin layer (groove top plate) is thus formed using the resin raw material containing carbon fiber, the difference in linear expansion coefficient between the silicon substrate and the resin layer (groove top plate) is reduced. Reduced warpage of the first substrate,
Displacement between the energy generating element and the liquid flow path, cracking, chipping, microcracking, etc. during cutting for forming the discharge port are less likely to occur.
【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。Further, by mixing the carbon fiber into the resin, the thermal conductivity of the resin also becomes large, so that the heat is easily radiated, and the warp of the first substrate due to the temperature change and the deviation between the energy generating element and the liquid flow path are further suppressed. Can be prevented.
【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。The carbon fiber is preferably produced by a vapor phase method. The reasons are as follows. By producing the carbon fiber by the vapor phase method, the crystal of the carbon fiber becomes concentric in the length direction, and the thermal conductivity and electrostatic conductivity in the direction are improved. When the carbon fiber is mixed with the resin, the elongation of the resin can be suppressed by the crosslinking and hardening of the carbon fiber in the resin, and the coefficient of linear expansion can be made close to that of the carbon fiber. When the resin is mixed with the resin and extrusion-molded, the carbon fibers are easily oriented in the resin flow direction, so that the resin is less likely to stretch in the direction in which the carbon fibers are oriented. -To obtain the above effect, the fiber diameter of carbon fiber is 0.1.
The fiber diameter is preferably about 7 μm and the fiber length is 30 μm, and the fiber length is preferably 5.0 to 200 μm.
0 to 500 μm is the limit, especially fiber length is 500 μm
If it is present, it will be difficult to mix it with the resin.
【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。Further, the carbon fiber of the present invention is preferably contained in an amount of 5.0 to 70% by weight based on the whole raw material of the resin member.
【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。Referring to FIG. 1, a first method of the present invention, namely,
An ink ejection port shape should be formed on a silicon substrate having an ink ejection energy generating means with a positive resist, and a resin layer should be formed around the resin raw material containing vapor grown carbon fiber, and then the ejection port should be formed. 1 shows an example of an ejection element of an inkjet head manufactured by an inkjet head manufacturing method in which a portion of positive resist is washed away to form nozzles. 5 to 7 are views showing an example of a manufacturing process of a head having the ejection element of FIG.
【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。That is, in the head of the present invention, as shown in FIG. 5, the first layer 7 is patterned on the substrate 2, and the second layer 8 is patterned thereon as shown in FIG. Then, it is put into a transfer mold molding machine to form a resin layer, and the obtained molded product is cut into discharge elements as shown in FIG. 7, and then the first layer and the second layer are separated. It is made by removing. In FIG. 7, 9 indicates the above resin layer.
【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。Resins that can be used in the present invention include photocurable resins, thermosetting resins and ultraviolet curable resins. There is no particular limitation on the specific composition of these resins as long as they are generally used, but examples thereof include unsaturated urethane oligomer photosensitive resin and heavy chromium. Acid-based photoresists, polyvinyl cinnamate-based photoresists, cyclized rubber-azito-based photoresists, etc .; thermosetting resins such as epoxy resins; UV-curable resins such as acrylic resins and epoxy acrylate resins. is there.
【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。FIGS. 8 and 9 show a second method of the present invention, that is, a first substrate provided with an energy generating element is prepared, while a concave portion which becomes a part of a liquid flow path and a liquid chamber is prepared. A grooved top plate including a discharge port plate having a discharge port and a discharge port plate is integrally formed of resin, and the first substrate and the grooved top plate are pressed and joined by an elastic member to form a first substrate. FIG. 8 shows an ejection element of an example of an inkjet head manufactured by an inkjet head manufacturing method in which a sealant is poured into a gap in a bonding region with a grooved top plate, and FIG. 8 shows an inkjet head formed by the second method. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 8 viewed from the ejection port side.
【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。In FIG. 8 and FIG. 9, 11 is a silicon first substrate provided with an energy generating element, and this silicon substrate 11 is supported on a support substrate 13. Reference numeral 12 is a grooved top plate having a liquid flow path 18 and a concave portion which is a part of the liquid chamber 17, and a discharge port plate 14,
The grooved top plate 12 is formed by integral molding of resin, and the discharge port plate 14 portion of the grooved top plate 12 is irradiated with excimer laser to form the discharge port 19. Then, the silicon substrate 11 and the grooved top plate 12 are pressed and joined by the pressing spring 16 to form the liquid flow path 18 and the liquid chamber 17. Finally, an ink jet head is completed by pouring a sealant (not shown) into the gaps 10a and 10b in the joining region between the silicon substrate 11 and the grooved top plate 12.
In the figure, 12a is an ink supply port provided in the grooved top plate for supplying ink to the liquid chamber 17, and 15 is an ink supply which communicates with this ink supply port and supplies ink from an ink tank (not shown). It is a unit.
【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。In the second method of the present invention, it is preferable to use a thermoplastic resin as the resin.
This is because the thermoplastic resin is easy to mold, and the one containing carbon fiber in the thermoplastic resin can be easily processed with an excimer laser, so the ejection port shapes can be made uniform and a highly reliable head can be obtained. This is because it can be obtained. Examples of such a resin include polyimide, polyether ketone, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene oxide, and polypropylene, but from the viewpoint of ink resistance, polysulfone,
Polyether sulfone, polyphenylene oxide,
Polypropylene is preferred.
【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。2 to 4, suitable ink jet unit (IJU), ink jet head (IJH), ink jet cartridge, ink jet apparatus main body (IJRA) and carriage (H) to which the present invention is applied.
C) and the relationship between them are shown. The configuration of each part will be described below with reference to these drawings.
【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。As shown in the perspective view of FIG. 2, the ink jet cartridge of this embodiment has an ink jet head IJ.
The shape is such that the H and the ink cartridge IK can be separated. The inkjet head IJH is an inkjet head that is fixedly supported by the carriage HC (FIG. 4) mounted on the inkjet apparatus main body IJRA and is detachable from the carriage HC.
【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。(1) Description of Configuration of Inkjet Head IJH The inkjet head IJH performs recording by using an electrothermal converter that generates thermal energy for causing film boiling in the ink in response to an electric signal. This is a so-called bubble jet type head.
【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。In FIG. 3, reference numeral 100 denotes an electrothermal converter (discharge heater) arranged in a plurality of rows on a Si substrate, and electric wiring such as Al for supplying electric power to the electrothermal converter, which is formed by a film forming technique. It is a heater board. Reference numeral 200 denotes a wiring board for the heater board 100, which includes wiring corresponding to the wiring of the heater board 100 (for example, is connected by wire bonding) and a pad 201 located at an end of this wiring and receiving an electric signal from the main body device. Have
【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。Reference numeral 300 denotes an ink supply port for supplying ink to a plurality of ink flow paths, a partition for separating the ink supplied from each ink supply port, and an ink storage for supplying ink to each ink flow path. An ink supply port 30 for receiving the ink supplied from the ink cartridge IK and introducing the ink into the common liquid chamber described above by a top plate provided with a common liquid chamber for
1, having a plurality of common liquid chambers 302.
【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。Borosilicate glass is preferable as these processed glasses, but other glasses or molding resin materials may be used. The top plate 300 and the heater board 100 are bonded with an epoxy adhesive. As this adhesive, a photo-curing adhesive, one that is cured by a combination of light and heat curing, or one that is cured by heat is used. The heater board 100 is adhered with a silicone or epoxy adhesive. As the adhesive, an adhesive having good thermal conductivity for radiating heat generated by the heater board is selected. Further, the support body 400 positions the distributor DB with three positioning holes, and heat-bonds and holds the distributor DB.
【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。The distributor DB is provided with four ink supply nozzles and is connected to the ink cartridges IKB, IKY, IKM and IKC. There are two types of ink cartridges, one of which is integrated with three colors of IKY, IKC, and IKM, and the other of which has three different colors.
【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。The ink cartridge can be replaced by the user. When the ink runs out, the used cartridge is removed and a new cartridge is attached. At this time, the bubbles generated between the ink supply nozzle and the ink tank are recovered by the recovery function attached to the apparatus main body IJRA, so that the printing defect can be prevented.
【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。A filter for preventing the inflow of dust is provided in the distributor DB,
It protects against dust that flows from the ink tank. Further, a filter valve is provided in the nozzle to which the ink cartridge IKB is connected, and the structure is such that bubbles accumulated in the filter portion are easily removed during recovery.
【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。The distributor DB is connected to the heater board by mechanically crushing and sealing the ink supply member between the ink supply member and the ink supply port, and wire bonding is performed around the connection port. The surroundings and the like are simultaneously sealed with a sealant. In this inkjet head IJH, the inkjet head IJH is fixed to the carriage HC, and the user only replaces the ink cartridge at the time when the ink is exhausted, so that variations in print quality due to replacement are avoided.
【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。(2) General Description of Inkjet Device Main Body FIG. 4 shows an inkjet device IJR to which the present invention is applied.
In the schematic view of A, the carriage HC that engages with the spiral groove 5004 of the lead screw 5005 that rotates via the driving force transmission gears 5011 and 5009 in association with the forward and reverse rotation of the drive motor 5013 is a pin (not shown). And is reciprocated in the directions of arrows a and b.
【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。A paper pressing plate 5002 presses the paper against the platen 5000 in the carriage movement direction. Reference numerals 5007 and 5008 denote photocouplers, which are home position detecting means for confirming the presence of the lever 5006 of the carriage in this area and switching the rotation direction of the motor 5013. 5016 is a member that supports a cap member 5022 that caps the front surface of the head.
Reference numeral 015 denotes a means for sucking the inside of the cap, which performs suction recovery of the head through the opening 5023 in the cap.
【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。5017 is a cleaning blade,
Reference numeral 19 denotes a member that allows the blade to move in the front-rear direction, and these members are supported by the main body support plate 5018.
Needless to say, a known cleaning blade can be applied to this example other than the blade shown in the form.
【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。Reference numeral 5012 is a lever for starting suction for suction recovery, which moves with the movement of the cam 5020 engaging with the carriage, and the driving force from the driving motor moves by a known transmission means such as clutch switching. Controlled. The capping, cleaning, and suction recovery are configured such that when the carriage comes to the home position side area, the desired processing can be performed at the corresponding positions by the action of the lead screw 5005. Any of them can be applied as long as it is operated.
【0043】[0043]
【実施例】以下、本発明を実施例によって詳細に説明す
る。The present invention will be described below in detail with reference to examples.
【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。Example 1 As shown in FIGS. 5 and 6, a first layer 7 was formed on a silicon substrate having an electrothermal conversion element.
The shape of the ink ejection port composed of the second layer 8 and the positive resist (Tokyo Ohka Co., Ltd. OFPR-2 or Shipley
ley) AZ-1350).
【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。Next, as a transfer molding resin, Nitron-T8526 (molding resin manufactured by Nitto Denko Corporation) 10
Using a mixture of 0 parts by weight and 20 parts of Flep 10 (modified epoxy resin manufactured by Toraythiocol Co., Ltd.) as a base, 50% by weight of vapor grown carbon fiber VGFC (manufactured by Showa Denko KK) was added, and the transfer was performed. Molding was performed with a molding machine (FIG. 7). Then, the first layer and the second layer were washed and removed to manufacture a head having the ejection element shown in FIG.
【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
0-6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。Since the transfer resin transfer-molded with this molding resin has a different linear expansion coefficient in the fiber diameter direction and the linear expansion coefficient in the fiber length direction of the vapor grown carbon fiber, the vapor grown carbon fiber is The linear expansion coefficient of the included resin is 25 × 10 -6 , which is about 1/5 of the linear expansion coefficient of 105 × 10 -6 of the resin that does not contain vapor grown carbon fiber. Coefficient 2.4 to 4.0 × 1
It was found that the difference from 0 -6 was small and the residual stress after transfer molding was reduced.
【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。Further, no peeling or breakage was observed around the ejection port of this head.
【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)。(Example 2) Polycarbonate-based carbon fiber VGF was used as a raw material for molding resin.
Molding was performed using a material containing 50% by weight of C (manufactured by Showa Denko KK) to form a grooved top plate. Then, the discharge port was formed by the excimer laser in the discharge plate part of the grooved top plate. This grooved top plate was brought into contact with a silicon substrate having an electrothermal conversion element, and pressure-bonded by a pressing spring. Finally, the sealant TSE3 is placed in the gap in the joining region between the silicon substrate and the grooved top plate.
An inkjet head was manufactured by pouring 99 black (trade name: manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.) (FIG. 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。As a result, as in Example 1, the difference in coefficient of linear expansion between the grooved top plate and the silicon substrate becomes small, the concave portion of the grooved top plate is displaced from the energy generating element, and the sealing material is peeled off. Therefore, it was not found that crosstalk between adjacent liquid flow paths or defective printing caused by defective ejection occurred.
【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。The present invention brings excellent effects particularly in an ink jet type head and apparatus for recording by forming flying droplets by utilizing thermal energy among the ink jet type.
【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。The typical configuration and principle are described in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740.
No. 796, and the present invention is preferably performed using these basic principles. This recording method is applicable to both the so-called on-demand type and the continuous type.
【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。To briefly explain this recording method, the electrothermal converter is arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink), and the liquid (ink) corresponding to the recording information. Thermal energy is generated by applying at least one driving signal for giving a rapid temperature rise that causes a boiling phenomenon exceeding the nucleate boiling phenomenon, and film boiling is caused on the heat acting surface of the head. In this way, bubbles can be formed in a one-to-one correspondence with the drive signal applied from the liquid (ink) to the electrothermal converter, which is particularly effective for the on-demand recording method. By the growth and contraction of the bubbles, liquid (ink) is ejected through the ejection port,
Form at least one drop. When this drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are immediately and appropriately performed, and therefore, the ejection of liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable. Examples of the drive signal in the form of a pulse include U.S. Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345.
No. 262 are suitable. If the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the rate of temperature rise on the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.
【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。As the structure of the head, other than the structure (straight liquid flow path or right-angled liquid flow path) in which the ejection port, the liquid flow path, and the electrothermal converter are combined as disclosed in the above-mentioned specifications. In addition, as disclosed in U.S. Pat. No. 4,558,333 and U.S. Pat. No. 4,459,600, the present invention includes those having a configuration in which a heat acting portion is arranged in a bending region.
【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。In addition, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 123670/1984, which discloses a structure in which a common slit is used as a discharge port of a plurality of electrothermal converters, and a pressure wave of thermal energy is absorbed. The present invention is also effective in a configuration based on Japanese Patent Laid-Open No. 138461/1984 which discloses a configuration in which the corresponding opening corresponds to the ejection portion.
【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。Further, as a head in which the present invention is effectively used, there is a full line type head having a length corresponding to the maximum width of the recording medium which can be recorded by the ink jet apparatus. The full line head may be a full line configuration formed by combining a plurality of heads as disclosed in the above specification, or a single full line head integrally formed.
【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。In addition, by being mounted on the apparatus main body, it can be electrically connected to the apparatus main body and ink can be supplied from the apparatus main body, which is a replaceable chip type head, or integrally with the head itself. The present invention is effective even when the head of the provided cartridge type is used.
【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。Further, it is preferable to add recovery means for the head, preliminary auxiliary means, etc. to the ink jet apparatus of the present invention because recording by the apparatus of the present invention can be made more stable. Specific examples thereof include capping means, cleaning means, pressurizing or suctioning means, an electrothermal converter or a heating element other than this, preheating means for the head, recording for the head. It is also effective to perform stable recording by adding a means for performing a preliminary ejection mode for performing ejection different from the above.
【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。Further, the recording mode of the ink jet apparatus is not limited to the mode for recording only the mainstream color such as black, but may be one in which the head is integrally formed or a combination of a plurality of heads. The present invention is extremely effective for an apparatus provided with at least one of a multicolor of different colors or a full color by mixing colors.
【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。In the above description, a liquid ink is used, but in the present invention, either an ink which is solid at room temperature or an ink which is in a softened state at room temperature can be used. In general, in the above-described ink jet device, the temperature of the ink itself is adjusted within a range of 30 ° C. or more and 70 ° C. or less to control the temperature so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. It is sufficient if the ink is in a liquid state.
【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。In addition, the excessive temperature rise of the head or the ink due to thermal energy is positively prevented by using it as the energy of the state change of the ink from the solid state to the liquid state, or the evaporation of the ink is prevented. It is also possible to use an ink that solidifies when left as it is. In any case, such as the one in which the ink is liquefied by the application of the thermal energy according to the recording signal and is ejected as a liquid substance or the one which has already started to solidify when it reaches the recording medium,
The use of an ink that has the property of liquefying only when heat energy is applied is also applicable to the present invention.
【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。Such an ink is disclosed in JP-A-54-568.
No. 47 or JP-A No. 60-71260, facing the electrothermal converter in the state of being held as a liquid or solid in the recesses or through holes of the porous sheet. It may be in the form.
【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。In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.
【0063】[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。As described above, according to the present invention, the warp of the first substrate and the deviation between the energy generating element and the liquid flow path do not occur, and an ink jet head having excellent printing quality can be obtained. In addition, it does not require the step of precisely aligning and bonding the two substrates, and reduces the occurrence of defects such as cracks, chips, and microcracks that occur during cutting. An inkjet head manufacturing method suitable for production is provided, and it is possible to obtain an accurate and highly reliable inkjet head having excellent printing quality, and an inkjet device including the inkjet head.
【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。FIG. 1 is a schematic perspective view of a discharge element in an example of a head manufactured by the first method of the present invention.
【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。FIG. 2 is an exploded perspective view of an example of an inkjet cartridge having the head of the present invention.
【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。FIG. 3 is a schematic perspective view schematically showing an example of the overall configuration of the head of the present invention.
【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。FIG. 4 is a perspective view showing the structure of a typical inkjet device equipped with the head of the present invention.
【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。FIG. 5 is a perspective view of a molded product in which a portion to be an orifice of a discharge element in the head of the present invention is formed on the first substrate.
【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。FIG. 6 is a perspective view of a molded product in which a portion serving as a common liquid chamber is formed in the molded product of FIG.
【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。FIG. 7 is a perspective view of transfer molding performed by using the molded product of FIG. 6 and separating each discharge element into sizes.
【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。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of a discharge element of a head manufactured by the second method of the present invention.
【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。9 is a schematic view of the inkjet head of FIG. 8 viewed from the ejection port side.
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrothermal conversion element 2, 11 1st board | substrate 3, 19 Discharge port 4, 18 Ink flow path 5, 12a Ink supply port 6 Transfer resin 7 1st layer (resist) 8 2nd layer (resist) 9 resin Layer 12 Groove Top Plate 13 Support Substrate 14 Discharge Port Plate 16 Presser Spring 100 Heater Board 200 Electric Wiring Board 201 Pat 300 Top Plate 301 Ink Supply Port 302 Common Liquid Chamber 303 Si Substrate 400 Base Plate
Claims (18)
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、
前記液流路およ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にお
いて、 前記樹脂部材は炭素繊維を含有することを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。1. An ejection port for ejecting ink, a liquid flow path communicating with the ejection port, a liquid chamber for holding the ink and communicating with the ejection port via the liquid flow path, An energy generating means for generating energy used for ejecting ink, a substrate having the energy generating means,
An ink jet head comprising: the liquid flow path and a resin member having a concave portion that is a part of a liquid chamber; and the liquid flow path formed by joining the substrate and the resin member, wherein the resin member is An ink jet head containing carbon fiber.
である請求項1に記載のインクジェットヘッド。2. The ink jet head according to claim 1, wherein the carbon fiber is manufactured by a vapor phase method.
μmであり、且つ、繊維長は5.0〜200μmである
請求項1又は請求項2に記載のインクジェットヘッド。3. The carbon fiber has a fiber diameter of 0.1 to 1.0.
The inkjet head according to claim 1, wherein the fiber length is 5.0 μm and the fiber length is 5.0 to 200 μm.
して5.0〜70重量%含有される請求項1乃至請求項
3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。4. The ink jet head according to claim 1, wherein the carbon fiber is contained in an amount of 5.0 to 70% by weight based on the entire raw material of the resin member.
型樹脂、熱硬化型樹脂および紫外線硬化型樹脂からなる
群から選ばれるいずれかの樹脂である請求項1乃至請求
項4のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。5. The resin forming the resin member is any resin selected from the group consisting of a photocurable resin, a thermosetting resin and an ultraviolet curable resin. The inkjet head according to item 1.
性樹脂である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記
載のインクジェットヘッド。6. The ink jet head according to claim 1, wherein the resin forming the resin member is a thermoplastic resin.
ーを与えることによって発熱し、インクに状態変化を生
じせしめることで前記インクの吐出に利用されるエネル
ギーを発生する電気熱変換体である請求項1乃至請求項
6のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。7. The electrothermal converter, wherein the energy generating means generates heat by applying electric energy to generate a state change in the ink to generate energy used for ejecting the ink. The inkjet head according to claim 6.
記吐出口が設けられているフルラインタイプのものであ
る請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のインク
ジェットヘッド。8. The inkjet head according to claim 1, wherein the ejection port is provided over the entire width of the recording area of the recording medium, which is a full line type.
記載のインクジェットヘッドと、該ヘッドを載置する為
の部材とを少なくとも具備するインクジェット装置。9. An ink jet device comprising at least the ink jet head according to claim 1, and a member for mounting the head.
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、 前記樹脂部材は炭素繊維を含有する樹脂によって形成さ
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。10. An ejection port for ejecting ink, a liquid channel communicating with the ejection port, a liquid chamber for holding the ink and communicating with the ejection port through the liquid channel, An energy generating means for generating energy used for ejecting ink, a substrate having the energy generating means,
A method of manufacturing an inkjet head, comprising: a resin member having a concave portion that is a part of the liquid flow path and a liquid chamber, wherein the liquid flow path is formed by bonding the substrate and the resin member together, A method for manufacturing an inkjet head, wherein the resin member is formed of a resin containing carbon fiber.
のである請求項10に記載のインクジェットヘッドの製
造方法。11. The method of manufacturing an inkjet head according to claim 10, wherein the carbon fiber is manufactured by a vapor phase method.
0μmであり、且つ、繊維長は5.0〜200μmであ
る請求項10又は請求項11に記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法。12. The carbon fiber has a fiber diameter of 0.1 to 1.
The method for producing an inkjet head according to claim 10, wherein the fiber length is 0 μm, and the fiber length is 5.0 to 200 μm.
対して5.0〜70重量%含有される請求項10乃至請
求項12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。13. The method for manufacturing an inkjet head according to claim 10, wherein the carbon fiber is contained in an amount of 5.0 to 70% by weight based on the entire raw material of the resin member.
化型樹脂、熱硬化型樹脂および紫外線硬化型樹脂からな
る群から選ばれるいずれかの樹脂である請求項10乃至
請求項13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。14. The resin forming the resin member is any resin selected from the group consisting of a photocurable resin, a thermosetting resin and an ultraviolet curable resin. Item 1. A method for manufacturing an inkjet head according to item 1.
塑性樹脂である請求項10乃至請求項13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。15. The resin forming the resin member is a thermoplastic resin, according to any one of claims 10 to 13.
Item 14. The method for producing an ink jet head according to item 8.
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10乃至請求項15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。16. A pattern layer to be the liquid flow path and a liquid chamber is formed on the substrate with a soluble resin, and the pattern layer is coated with a resin containing carbon fibers and cured, and then the pattern layer is formed. The method for manufacturing an inkjet head according to claim 10, wherein the resin member is formed by removing a resin.
とで前記樹脂部材を形成する請求項10乃至請求項15
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。17. The resin member is formed by molding a resin containing carbon fiber.
The method for manufacturing an ink jet head according to any one of the above items.
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16に記載のインクジェットヘッド
の製造方法。18. The discharge port is formed by cutting the resin containing the carbon fiber and the liquid flow path portion of the substrate before removing the pattern layer, and then removing the pattern layer. 16. The method for manufacturing an inkjet head according to item 16.
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JP2016515952A (en) * | 2013-02-28 | 2016-06-02 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. | Molded fluid flow structure with sawed passages |
US10821729B2 (en) | 2013-02-28 | 2020-11-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transfer molded fluid flow structure |
US10836169B2 (en) | 2013-02-28 | 2020-11-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded printhead |
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US10081188B2 (en) | 2013-02-28 | 2018-09-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded fluid flow structure with saw cut channel |
US10821729B2 (en) | 2013-02-28 | 2020-11-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transfer molded fluid flow structure |
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