JP2024040783A - Liquid ejection head and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid ejection head and a method for manufacturing the same.
インクジェットプリンタなど、液体を吐出して紙等の記録媒体に画像や文字等の記録を行う液体吐出装置がある。液体吐出装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドを有する。さらに液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材と、吐出口形成部材が載置されている基板とが形成されている。さらに基板には、吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子や、吐出口に液体を供給するための液体流路などが形成されている。 There are liquid ejecting devices such as inkjet printers that eject liquid to record images, characters, etc. on a recording medium such as paper. The liquid ejection device has a liquid ejection head that ejects liquid. Further, the liquid ejection head includes an ejection port forming member having an ejection port for ejecting liquid, and a substrate on which the ejection port forming member is placed. Further, the substrate is formed with an energy generating element that generates energy for ejecting liquid from the ejection port, a liquid channel for supplying liquid to the ejection port, and the like.
このような液体吐出ヘッドの製造方法として、例えば、特許文献1に記載の方法がある。特許文献1では、基板に液体流路を形成した後に液体流路の開口に充填剤を充填し、基板表面を平坦にした後に、吐出口形成部材を形成することで液体吐出ヘッドを製造する。この製造方法では、液体流路の開口にテープを貼り付けてから、ディスペンス装置を用いてディスペンスニードルから液体流路に充填剤を充填する。かかる製造方法において、充填剤の充填性が基板表面の平坦性に影響し、その後に形成する吐出口の精度にも影響するため、液体流路への充填剤の充填性(平坦性)が重要となる。
As a method for manufacturing such a liquid ejection head, for example, there is a method described in
しかしながら、特許文献1に記載の方法で、例えば、先細りした液体流路を有する液体吐出ヘッドを製造する際には、充填剤の充填過程において懸念が生じる。充填剤を塗布したい面に対し、ディスペンスニードルを近づけて充填剤を塗布すると、塗布された充填剤が表面張力によりディスペンスニードルを這い上がる恐れがある。一方、充填剤を塗布したい面に対し、ディスペンスニードルを離して充填剤を塗布すると、ディスペンスニードルから排出された充填剤が広がり、充填剤を塗布したい面の側壁に充填剤が這い上がる恐れがある。このような充填剤の這い上がりが生じると、液体流路の開口の充填性が低下する恐れが生じる。
However, when manufacturing a liquid ejection head having a tapered liquid flow path using the method described in
本発明は、上記課題に鑑み、先細りした液体流路を有しながら充填剤の這い上がりを抑制する液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの充填剤の這い上がりを抑制した製造方法を提供する。 In view of the above problems, the present invention provides a liquid ejection head that suppresses creeping up of filler while having a tapered liquid flow path, and a manufacturing method that suppresses creeping up of filler in the liquid ejection head.
上記課題を解決するために本発明は、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口が形成される側の第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、前記第1の面と前記第2の面を連通する液体流路と、を有する基板と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記液体流路は、前記第2の面に接続している第1の液体流路と、前記第1の面に接続し、前記第1の液体流路と連通する第2の液体流路と、前記第1の液体流路と前記第2の液体流路とが接続する接続面を有し、前記基板の短手方向における、前記第2の液体流路の開口長さは、前記第1の液体流路の開口長さよりも短く、前記接続面に、前記第2の面の方向に突出する凸部を有し、前記凸部は、先細り形状の頂部を有し、前記頂部から、前記第2の液体流路に向かって傾斜する第1の斜面と、前記凸部と近接する前記第1の液体流路の側壁に向かって傾斜する第2の斜面を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides an ejection port for ejecting liquid, a first surface on the side where the ejection port is formed, a second surface that is the back surface of the first surface, and a second surface that is the back surface of the first surface. In a liquid ejection head comprising: a substrate having a liquid channel communicating between a first surface and the second surface, the liquid channel communicates with the first liquid a flow path, a second liquid flow path connected to the first surface and communicating with the first liquid flow path, and the first liquid flow path and the second liquid flow path are connected. the second liquid flow path has a connection surface, the opening length of the second liquid flow path in the lateral direction of the substrate is shorter than the opening length of the first liquid flow path; a convex portion protruding in the direction of the surface, the convex portion having a tapered apex, a first slope sloped from the apex toward the second liquid flow path, and the convex portion The liquid flow path may include a second slope inclined toward a side wall of the first liquid flow path adjacent to the first liquid flow path.
本発明によれば、先細りした液体流路を有しながら、充填剤の這い上がりを抑制する液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの充填剤の這い上がりを抑制した製造方法を提供することが出来る。 According to the present invention, it is possible to provide a liquid ejection head that suppresses creeping up of filler while having a tapered liquid flow path, and a manufacturing method that suppresses creeping up of filler in the liquid ejection head.
以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。尚、以下の実施形態は本発明事項を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。尚、同一の構成要素には同一の参照番号を付す。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that the following embodiments do not limit the matters of the present invention, and not all combinations of features described in the present embodiments are essential to the solution of the present invention. Note that the same reference numbers are given to the same components.
本発明に基づくシリコン基板の加工方法は、シリコン基板を含んで構成される構造体、特に液体吐出ヘッド等のデバイスの製造工程において、液体吐出ヘッドの液体流路をシリコン基板に形成する際に好適なものである。以下では、液体吐出ヘッドにおいてエネルギー発生素子が設けられる基板すなわち記録素子基板(液体吐出ヘッド)の製造に、本発明に基づく液体流路の加工方法を適用する例を説明する。もちろん、本開示に基づく液体流路の加工方法は、液体吐出ヘッドの製造のみに用いられるものではなく、シリコン基板を用いる他の構造体の製造や加工にも用いることができるものである。なお、液体吐出ヘッドの製造に、本発明に基づく液体流路の加工方法を適用する場合、シリコン基板として表面の結晶方位が(100)面であるか、あるいは(100)面と結晶方位的に同等な面であるものを用いることが好ましい。この場合、基板厚が580~750μm程度であるものを用いることが好ましい。 The method of processing a silicon substrate according to the present invention is suitable for forming a liquid flow path of a liquid ejection head in a silicon substrate in the manufacturing process of a structure including a silicon substrate, particularly a device such as a liquid ejection head. It is something. In the following, an example will be described in which the method for processing a liquid flow path according to the present invention is applied to manufacturing a substrate on which an energy generating element is provided in a liquid ejection head, that is, a recording element substrate (liquid ejection head). Of course, the liquid flow path processing method based on the present disclosure is not only used for manufacturing liquid ejection heads, but can also be used for manufacturing and processing other structures using silicon substrates. In addition, when applying the liquid flow path processing method based on the present invention to manufacturing a liquid ejection head, the crystal orientation of the surface of the silicon substrate is the (100) plane, or the crystal orientation of the surface is the (100) plane. It is preferable to use surfaces that are equivalent. In this case, it is preferable to use a substrate having a thickness of about 580 to 750 μm.
(第1の実施形態)
(液体吐出ヘッド)
図1(a)は、本実施形態の液体吐出ヘッド1を示す斜視図であり、図1(b)は、図1(a)に示す液体吐出ヘッド1の各部材を分解して示す分解斜視図である。図1(b)に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッド1は、主に記録素子ユニット41と筐体ユニット42とで構成される。
(First embodiment)
(Liquid discharge head)
FIG. 1(a) is a perspective view showing the
記録素子ユニット41は、液体を吐出する吐出口11(図2)等を有する記録素子基板44及び45、記録素子基板44及び45に電力を供給するための電気配線基板48、記録素子基板44及び45を支持する支持プレート47とから、主に構成されている。
The
筐体ユニット42は、吐出口11(図2)に供給する液体を収容する液体収容器(不図示)が接続される筐体43と、液体収容器(不図示)からの液体を吐出口11に供給するための流路が形成された流路形成部材46とから、主に構成されている。
The
(記録素子基板)
図2を用いて記録素子基板44の説明をする。図2(a)は記録素子基板44の概略図である。記録素子基板44から液体が吐出されるため、記録素子基板そのものを液体吐出ヘッドとも称する。図2(a)に示すように、記録素子基板44は、シリコン等で形成された基板10と、吐出口形成部材9とを備える。基板10には、吐出口11から液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子2が形成されている。
(Recording element substrate)
The
エネルギー発生素子2は、アルミニウム等からなる電気配線(不図示)を介して、基板10に形成された端子49と電気的に接続されている。端子49の表面には、例えば、金からなるめっき層(Au層)が形成されている。
The energy generating
記録素子基板44は、端子49を介して電気配線基板48と電気的に接続される。エネルギー発生素子2は、電気配線基板48から電気信号を受けて、インクといった液体を吐出させるための吐出エネルギーを発生する。
The
吐出口形成部材9は、液体を吐出するための吐出口11と、吐出口11に連通する圧力室12を形成している。基板10には吐出口11と連通する液体流路53が形成されており、液体流路は基板10を貫通する貫通穴である。本実施形態では、液体流路53として液体供給流路が形成されている。液体は液体供給流路から圧力室12へ供給される。本実施形態では、液体流路53として液体供給流路を元に説明するが、液体流路53としては、吐出口から吐出されなかった液体を回収する流路である液体回収流路であってもよい。また、基板10は、エネルギー発生素子2の配列方向に延びる長方形形状であり、基板10の吐出口11が列を成している長手方向をX方向とし、X方向に直交する短手方向をY方向とする。
The discharge
図2(b)は、第1の実施形態における記録素子基板(液体吐出ヘッド)の図2(a)におけるA-A′断面図である。また、以下の説明では、記録素子基板44(液体吐出ヘッド)の断面図は、図2(a)におけるA-A′断面図を表す。基板10の2つの表面のうち、吐出口が形成される側を第1の面21と呼び、第1の面21の裏面を第2の面22と呼ぶ。以下では、図2(b)に示す本実施形態における液体吐出ヘッドの特徴及びその製造方法について詳述する。
FIG. 2(b) is a sectional view taken along line AA' in FIG. 2(a) of the recording element substrate (liquid ejection head) in the first embodiment. Furthermore, in the following description, a cross-sectional view of the recording element substrate 44 (liquid ejection head) represents a cross-sectional view taken along line AA' in FIG. 2(a). Of the two surfaces of the
(液体吐出ヘッドの製造方法)
図3は、本実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法の各工程を説明するフローチャートである。以下では、フローチャートの各工程を液体吐出ヘッドの製造方法と対応させて説明する。
(Method for manufacturing liquid ejection head)
FIG. 3 is a flowchart illustrating each step of the method for manufacturing a liquid ejection head in this embodiment. Each process in the flowchart will be explained below in association with a method for manufacturing a liquid ejection head.
図4は、本実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を説明する断面図である。図4(a)は液体吐出ヘッド用基板に、密着向上層20を形成する工程を示している。密着向上層20は、基板10と後に形成する吐出口形成部材9との密着性を高めるためのものである。密着向上層20としては、例えばポリエーテルアミドを用いることができる。密着向上層20の形成方法としては、例えばポジ型の感光性樹脂をマスクとして用いて、一般的なフォトリソグラフィー技術によって形成する方法が挙げられる。あるいは、密着向上層20として、感光性のエポキシ樹脂を用いることも可能である。密着向上層20の膜厚としては1~5μm程度が好ましい。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a liquid ejection head in this embodiment. FIG. 4A shows a step of forming the
本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するエネルギーを発生させるエネルギー発生素子2が、所定のピッチで2列に並んで形成された基板10を有する。液体吐出ヘッドを構成する基板10の一方の表面のみに、エネルギー発生素子が設けられている。ここで、基板10の2つの表面の内、エネルギー発生素子2が設けられている面(吐出口が形成される側の面)が第1の面21である。尚、本実施形態では、エネルギー発生素子2としては発熱抵抗素子を用いているが、これに限られない。すなわち、エネルギー発生素子として圧電素子(ピエゾ)を用いて液体を吐出する吐出方式、または他の吐出方式も採用することが出来る。
The liquid ejection head of this embodiment includes a
第1の面21の全面もしくは一部には、例えばSiO2である酸化膜4が設けられていることが好ましい。また、第2の面22の全面もしくは一部にも、例えばSiO2である酸化膜4が設けられていることが好ましい。さらに、酸化膜4以外にも必要に応じて種々の無機膜が設けられていてもよい。
It is preferable that an
図4(b)は、基板10に液体流路53を形成し、充填剤15を第2の液体流路14に充填した状態の液体吐出ヘッドの概略図である。液体流路の形成方法及び充填剤15の充填方法については、後に詳述する。
FIG. 4B is a schematic diagram of a liquid ejection head in which a
吐出口と連通する液体流路53は、第2の面22に接続している第1の液体流路13と、第1の面21に接続し、第1の液体流路13と連通する第2の液体流路14を有する。本実施形態では、液体流路53は液体供給流路であるため、第1の液体流路13から第2の液体流路14へと液体が供給され、第2の液体流路14から圧力室12を通って、吐出口11へ液体が供給されることになる。
The
ここで、本実施形態では、第1の液体流路13は、基板10の長手方向に延在しており、第2の液体流路14は、長手方向において間隔を空けて複数形成されている。すなわち、第1の液体流路13は、複数の第2の液体流路14に液体を供給しており、複数の第2の液体流路14から圧力室12に液体が供給される。換言すると、第1の液体流路13は共通供給流路であり、第2の液体流路14は個別供給流路の役割を果たす。尚、第1の液体流路13が第2の液体流路14のように、長手方向において間隔を空けて複数形成されていてもよく、第2の液体流路14が第1の液体流路13のように長手方向に延在していてもよい。すなわち、第2の液体流路14が第1の液体流路13に比べて先細りしていればよい。換言すると、基板の短手方向における、第2の液体流路14の開口長さは、第1の液体流路13の開口長さよりも短くなっていればよい。
Here, in this embodiment, the first
また、本実施形態では、液体流路53を液体供給流路として説明しているが、液体流路53は、吐出口から吐出されなかった液体を回収する流路である液体回収流路であってもよい。その場合、吐出口11から吐出されなかった液体は、圧力室12を通って第2の液体流路に回収され、さらに第2の液体流路から第1の液体流路に回収される。
Further, in this embodiment, the
また、第1の液体流路13と第2の液体流路14とが接続する接続面61に、第2の面22の方向に突出する凸部23を有している。さらに、凸部23は先細り形状の頂部65を有し、頂部65から、第2の液体流路に向かって傾斜する第1の斜面63と、凸部と近接する第1の流路の側壁に向かって傾斜する第2の斜面64を含んでいる。凸部23の詳細については、後に詳述する。
Further, the connecting
充填剤15としては、親水性または親油性を問わず除去可能なものであれば、適当な溶媒に溶解させた樹脂を用いることが可能である。尚、後述するように型材19(図4(c))の除去に有機溶媒を使用する場合には、有機溶媒により溶解しない水性の充填剤を使用することが好ましい。水性の充填剤としては、例えば、PVA(ポリビニールアルコール)を純水に溶解させた充填剤を使用することが出来る。
As the
図4(c)は、基板10の第1の面21に吐出口形成部材9、および吐出口に連通する圧力室12となる型材19をパターニングする工程を示している。吐出口形成部材9により、吐出口11が形成される。吐出口形成部材9としては、例えばネガ型の感光性エポキシ樹脂を用いることができる。吐出口形成部材9は、圧力室12の天井や側壁などとしても機能する部材である。吐出口形成部材9は液体と接触する部材であるため、吐出口形成部材9には、構造材料としての高い機械的強度、下地である基板10との密着性及び耐液性(例えば耐インク性)を備える部材を用いるのが好ましい。さらに吐出口形成部材9は、吐出口11としての微細なパターンをパターニングするための解像性を備えることが好ましい。吐出口11の形成方法としては、一般的なフォトリソグラフィー技術を用いることで形成が可能である。
FIG. 4C shows a step of patterning the discharge
圧力室12は、エネルギー発生素子2が発生させる圧力が液体に作用する液室である。圧力室12で液体に圧力が作用することにより、吐出口11から液体が吐出される。圧力室12の形成方法としては、一般的なフォトリソグラフィー技術を用いることで形成が可能である。
The
第1の面21から吐出口11表面までの距離(高さ)としては10~100μm程度が好ましい。また、吐出口の形状としては吐出特性に応じて真円形状、楕円形状等の種々の形状が可能である。寸法に関しても同様に吐出特性に応じて種々の寸法が可能である。寸法としては、例えば40~450μm2程度の吐出口断面積となるような寸法が好ましい。
The distance (height) from the
図4(d)は、型材19と充填剤15を除去する工程を示している。尚、本工程は図3(e)に対応している。充填剤15は、型材19が除去された後に除去される。型材19の除去材料としては、例えば、乳酸メチルを用いることができる。充填剤15としてPVA(ポリビニールアルコール)を純水に溶解させた充填剤を使用する場合には、充填剤の除去材料として純水を用いることができる。尚、充填剤の除去材料は充填剤の種類によるためこれに限られず、充填剤を除去可能であり、液体吐出ヘッドの他の部材を溶解させないものであればよい。次いで、ベーク処理を行うことで液体吐出ヘッド44が完成する。
FIG. 4(d) shows the step of removing the
以上が、本実施形態における液体吐出ヘッドの製造過程である。 The above is the manufacturing process of the liquid ejection head in this embodiment.
(液体流路の形成方法)
次に、図4で説明した液体吐出ヘッドの製造方法のうち、液体流路53の形成過程の詳細を図5で説明する。
(Method for forming liquid flow path)
Next, in the method for manufacturing the liquid ejection head described in FIG. 4, details of the process of forming the
図5(a)は第1の液体流路13を形成するために、基板10の第2の面22側からレーザー加工を行う工程を示している。まず、第2の面22において、第1の液体流路13を開口させたい領域以外を基板裏面保護膜17でパターニングする。基板裏面保護膜17としては、例えば、上述の密着向上層20をパターニングする手法と同様のプロセスで形成することができる。次いで、基板裏面保護膜17で保護されていない領域の酸化膜4を除去することで、第1の液体流路13を開口する開口エリアを形成する。酸化膜4の除去方法としては、例えばバッファードフッ酸によるウェット処理がある。第1の液体流路13の短手方向の開口長さとしては、200~1500μm程度が好ましい。長手方向の開口寸法としては、形成される吐出口11の数に応じて適正に設定するのが好ましい。例えば、長手方向の開口寸法としては、5000~40000μm程度が好ましい。
FIG. 5A shows a step in which laser processing is performed from the
次に、開口させたい領域に第2の面22側から所定の深さの複数の未貫通孔(以下、先導孔31)をレーザーにて加工する。上述の通り、第1の液体流路13と第2の液体流路14とが接続する接続面61に、第2の面の方向に突出する凸部23を有する。そのため、図5(a)に示した通り、形成したい形状に応じて先導孔31の深さを変えて加工する必要がある。先導孔31のパターン、深さとしては、形成したい形状と開口寸法に応じて適宜調整が可能である。例えば先導孔31のレーザー径を30μm程度とした場合、レーザーピッチは長手短手ともに、隣接する先導孔31どうしが干渉しないように30~400μm程度が好ましい。凸部23を形成する時のレーザー深さは、基板10の厚みを725μm程度とした場合、例えば370~650μm、接続面61では、350~670μm程度が好ましい。また、短手方向のレーザー本数としては1~5本程度が好ましい。
Next, a plurality of unpierced holes (hereinafter referred to as guide holes 31) having a predetermined depth are machined using a laser from the
図5(b)は、異方性エッチングにより第1の液体流路13を形成する工程を示している。異方性エッチングに用いるエッチング液としては、例えば、TMAHやKOH等の強アルカリ溶液が挙げられる。異方性エッチングは先導孔31にエッチング液が浸透して、先導孔に沿ってエッチングが進行していく、やがて先導孔31どうしがつながることで、第1の液体流路13が形成される。エッチング時間が長すぎると、エッチングが進行して、凸部23が形成されなくなるため、エッチング時間は先導孔のパターン、深さおよび所望の斜面形状、開口寸法を考慮して適宜調整する必要がある。エッチング時間としては、例えば1~4時間程度が好ましい。接続面61が形成される位置としては、第1の面21から基板の深さ方向に30~300μm程度が好ましい。凸部23は、充填剤の充填を妨げない形状であることが望ましい。例えば、基板の短手方向における、第1の液体流路の開口長さをa、凸部の長さをwとすると、a/4<w<a/2の関係になっていることが好ましい。ここで、凸部の長さwとは、第1の斜面63及び第2の斜面64のそれぞれと、接続面61が接続する部分との距離を表わす。さらに、第1の液体流路の深さをb、接続面61から凸部の頂部65までの高さをhとすると、b/20<h<bの関係になっていることが好ましい。また、凸部23の形状は、角部がR形状になっていてもよく、平坦部があってもよい。平坦部がある場合は、ディスペンスニードルへの充填剤の這い上がりを抑制するため、吐出される充填剤の液滴径よりも平坦部の長さが小さい方が好ましい。
FIG. 5(b) shows a step of forming the first
また、図5(b)のように、凸部23は、第2の液体流路に向かって傾斜する第1の斜面63と、凸部と近接する第1の液体流路の側壁に向かって傾斜する第2の斜面64から形成されている。凸部23の詳細については、後述する。
Further, as shown in FIG. 5(b), the
図5(c)は第2の液体流路14を形成する工程を示している。まず、第1の面21において、第2の液体流路14を開口させたい領域以外を図5(a)と同様の手法により表面保護膜16でパターニングして形成する。第2の液体流路14の開口形状としては、四角形の形状が好ましいが、円や楕円形状であってもよい。また、四角形の場合、角部がR形状になっていてもよい。第2の液体流路14の開口寸法としては、30~200μm程度が好ましい。本実施形態では、複数形成された第2の液体流路14どうしは、等間隔に配置されていることが好ましく、隣り合う第2の液体流路14の端部の間隔としては30~200μm程度が好ましい。
FIG. 5(c) shows the step of forming the second
次に、第1の面21側からドライエッチングによって第2の液体流路14を形成する。第2の液体流路14の形成方法としては、ドライエッチング以外にも、レーザー加工による形成も可能である。第2の液体流路14の深さとしては、基板10の厚みと既に形成した第1の液体流路13の形状により既に決定しているが、30~300μm程度が好ましい。
Next, the second
図5(d)は表面保護膜16及び裏面保護膜17を除去する工程を示す。除去方法としては、使用したポジ型の感光樹脂を除去可能な剥離液を用いて除去することができる。
FIG. 5(d) shows a step of removing the front
以上の工程により、本実施形態の液体吐出ヘッドの流路構造を形成することが出来る。尚、本実施形態の液体吐出ヘッドの流路構造の形成方法を説明したが、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法においては、図5(d)に示す基板を用意すればよい(図3(a))。すなわち、図5(d)に示す基板10を用意し、上述した方法で液体吐出ヘッドを製造しても良い。
Through the above steps, the flow path structure of the liquid ejection head of this embodiment can be formed. Although the method for forming the flow path structure of the liquid ejection head of this embodiment has been described, in the method of manufacturing the liquid ejection head of this embodiment, the substrate shown in FIG. 5(d) may be prepared (see FIG. (a)). That is, the
(充填剤の充填方法)
次に、上述した方法にて形成した第1の液体流路13および第2の液体流路14への充填剤15の充填過程の詳細を図6にて説明する。尚、充填剤15は第2の液体流路14の第1の面21側の開口を平坦に充填出来ていればよく、必ずしも第2の液体流路14が全て充填剤15で充填されている必要はない。また、第1の液体流路13についても必ずしも充填剤15で充填されている必要はない。尚、本工程は図3(c)に対応している。
(Method of filling filler)
Next, details of the process of filling the
図6(a)は、第1の液体流路13および第2の液体流路14に充填剤15を充填する際に、充填剤15が漏れ出さないように第1の面21にテープ25を貼付する工程を示している。尚、本工程は図3(b)に対応している。また、第1の面21全面にテープ25が貼り付けられる必要はなく、充填剤15が開口から漏れ出さないように、第2の液体流路の開口にテープを貼付すればよい。テープ25としては、充填剤15が漏れ出さないように、第1の面21の段差を吸収して貼り付けられる材質のものが好ましい。また、充填剤15を充填した後にベークにて溶媒を揮発させる必要がある場合には、ベーク温度に耐えうる材質のものが好ましい。また、粘着層が充填剤15に触れることになるため、充填剤の溶媒に耐性のあるものが好ましい。
In FIG. 6(a), a
図6(b)は、第2の液体流路14に充填剤15を充填する様子の概略図である。充填剤15の充填方法としては例えば、第1の液体流路13内に挿入できる程度のディスペンスニードル26を備えたディスペンス装置による充填方法が挙げられる。基板の短手方向における、第1の液体流路13の開口長さが400μm程度の場合、ニードル径(外径)の最大幅は350μm程度以下が好ましい。充填剤の充填に用いる装置としては、液体吐出ヘッドの微小な流路を充填する観点からはディスペンスニードルを備えたディスペンス装置が好ましいが、これに限られない。すなわち、微小な流路に充填剤を充填できる装置または器具であればよい。
FIG. 6(b) is a schematic diagram showing how the second
本実施形態の思想としては、凸部23の頂部65に充填剤15を垂らすことで、第1の斜面63と第2の斜面64を充填剤15が流動し、第2の液体流路14に充填剤が充填されるものである。そのため、充填する際には充填剤15が凸部23の頂部65に触れるように、凸部23の直上から充填剤15をディスペンスさせる。また、充填剤が凸部23に触れるよりも先に、第1の液体流路13の側壁に触れてしまうと、充填剤が壁面を這い上がり、第2の液体流路の充填性が低下する恐れがある。また、ディスペンスニードル26の先端が凸部23と接触すると、ディスペンスニードル26の先端を損傷する恐れがある。したがって、ディスペンスニードル26の先端から頂部65までの距離は、充填剤15が頂部65に接触し、かつ、ディスペンスニードル26と頂部65が接触しない距離を保つのが好ましい。例えば、凸部23の短手方向の寸法が150μm、高さが100μm、ディスペンスニードル内径が25μmの場合、ディスペンスニードル26の先端から頂部65までの距離は、10~50μm程度が好ましい。
The idea of this embodiment is that by dropping the
図6(c)及び図6(d)は充填剤15が第2の液体流路14に充填される様子を示している。まず、図6(c)に示したように、凸部23の頂部に塗布された充填剤15は、凸部23が第1の斜面63及び第2の斜面64から形成されているため、凸部23の頂部65に留まることが抑制される。すなわち、充填剤15は、第1の斜面63及び第2の斜面64を流動する。そのため、ディスペンスニードル26の先端と頂部65の距離を近づけることが出来る。すなわち、ディスペンスニードル26の先端と頂部65の距離を近づけた状態で充填剤を塗布した場合であっても、充填剤15のディスペンスニードル26への這い上がりが抑制される。さらに、ディスペンスニードル26を頂部65に近づけて充填剤15を塗布できるため、充填剤が液体流路の内壁を這い上がる恐れを低減することが出来る。したがって、本実施形態の液体吐出ヘッドでは、先細りした液体流路を有しながら、充填剤のディスペンスニードル26への這い上がり及び液体流路の壁面への這い上がりを抑制することが出来る。尚、図6(b)~(d)の工程は、図3(c)に対応している。
6(c) and 6(d) show how the second
また、本実施形態の液体吐出ヘッドは、凸部23が第2の液体流路14に向かって傾斜する第1の斜面63を有しているため、凸部23の頂部65に塗布された充填剤15は、第1の斜面63を流動して第2の液体流路14を充填する。したがって、第2の液体流路14に充填剤15が覆いかぶさるように充填することが抑制されるため、充填剤が気泡を抱き込む恐れを低減することが出来る。
Further, in the liquid ejection head of the present embodiment, since the
尚、第1の斜面63の、接続面61に対する傾斜角度αが小さ過ぎると、充填剤15が斜面を流動して第2の液体流路14を充填しづらくなってしまう。また、第1の斜面63の接続面61に対する傾斜角度αが大きすぎると、上述の理由から、充填剤が気泡を抱き込んでしまう。そのため、接続面61に対する第1の斜面の傾斜角度αが20°~70°であることが好ましい。
Note that if the inclination angle α of the
また、第2の斜面64の接続面61に対する傾斜角度βが小さすぎると、充填剤が凸部23の頂点で留まってしまうしまうため、充填剤の這い上がりが生じやすくなってしまう。一方、第2の斜面64の接続面61に対する傾斜角度βが大きすぎると、凸部23の頂点に付着した充填剤のうち、第1の斜面63を流動し、第2の液体流路14を充填する充填剤の量が少なくなってしまう。そのため、接続面61に対する傾斜角度βは20°~70°であることが好ましい。
Furthermore, if the inclination angle β of the
さらに、第2の液体流路を充填剤により充填する観点では、第1の斜面63を流動する充填剤の量が、第2の斜面64を流動する充填剤の量よりも多いことが好ましい。すなわち、接続面61に対する第1の斜面の傾斜角度αが、接続面61に対する第2の斜面の傾斜角度βより大きいことが好ましい。
Furthermore, from the viewpoint of filling the second liquid flow path with the filler, it is preferable that the amount of filler flowing on the
また、後述する図10(b)及び図10(c)に示すように、短手方向において、第2の液体流路14の一方側に凸部23は複数形成されていてもよい。第2の液体流路14へ広がる充填剤の量を低減させないため、複数の凸部のうち、第2の液体流路に近い方の凸部の方が小さいことが好ましい。
Furthermore, as shown in FIGS. 10(b) and 10(c), which will be described later, a plurality of
また、第1の斜面63から第2の液体流路14へと充填剤15が流れこみやすくなるように、第2の液体流路の内壁に充填剤の材料特性に応じた表面処理を施すことが好ましい。
Further, in order to make it easier for the
水性の充填剤を使用する場合には、第2の液体流路14の内壁に親水膜が形成されていることが好ましい。これにより、第1の斜面63よりも第2の液体流路の方が親水性が高くなる。すなわち、親水性の充填剤が第1の斜面63から第2の液体流路に広がりやすくなるため、第2の液体流路の充填性が向上する。ここで、本実施形態における親水膜とは、純水に対する接触角が70°以下の物を表す。さらに、親水膜の純水に対する接触角が40°以下であることが好ましい。第2の液体流路14の親水性が大きいほど、第2の液体流路の充填性の向上が期待できる。ここで、本実施形態における接触角とは、部材表面における純水の動的後退接触角を表す。一般に、動的後退接触角は部材表面に液滴を着液後、液を注入したり吸収したりする際の挙動を測定する拡張収縮法により測定することが出来る。
When using an aqueous filler, it is preferable that a hydrophilic film is formed on the inner wall of the second
油性の充填剤を使用する場合には、第2の液体流路の14の内壁に親油膜が形成されていることが好ましい。これにより、第1の斜面63よりも第2の液体流路の方が親油性が高くなる。すなわち、親水性の充填剤の場合と同様に、油性の充填剤が第1の斜面63から第2の液体流路に広がりやすくなるため、第2の液体流路の充填性が向上する。ここで、本実施形態における親油膜とは、純水に対する接触角が110°以上の物を表す。さらに、親油膜の純水に対する接触角が150°以上であることが好ましい。第2の液体流路14の親油性が大きいほど、第2の液体流路の充填性の向上が期待できる。
When using an oil-based filler, it is preferable that a lipophilic film is formed on the inner wall of the second
また、液体吐出ヘッドの製造方法において第2の液体流路に親水膜または親油膜を形成する場合、充填剤を充填する工程の前に形成する必要がある。尚、親水膜及び親油膜の形成方法は特に限定されず、いずれの方法で形成してもよい。 Furthermore, when forming a hydrophilic film or a lipophilic film in the second liquid flow path in the method for manufacturing a liquid ejection head, it is necessary to form the film before the step of filling the filler. Note that the method for forming the hydrophilic film and the lipophilic film is not particularly limited, and any method may be used.
図6(e)は充填剤15を充填後にベークを行い、テープ25を除去する工程を示している。尚、本工程は図3(d)に対応している。ベークとしてはホットプレート、もしくはオーブンのいずれを用いることかできる。ベーク条件としては溶媒の揮発温度や、充填剤の固形分濃度によって、適宜調整が可能である。テープ25は剥離により除去することが出来る。また、テープ25のみを溶解させる液体を用いて、テープ25を溶解させることにより除去しても良い。
FIG. 6(e) shows a step of baking after filling the
以上により、先細りした液体流路(第2の液体流路)を有している場合であっても、充填剤の這い上がりが抑制されるため、充填剤を第2の液体流路に精度よく効率的に充填することが出来る。充填性が向上すると基板表面の平坦性も向上するため、吐出安定性に優れた液体吐出ヘッドが得られる。 As described above, even if the liquid channel has a tapered shape (second liquid channel), creeping up of the filler is suppressed, so that the filler can be accurately transferred to the second liquid channel. It can be filled efficiently. If the filling property is improved, the flatness of the substrate surface is also improved, so that a liquid ejection head with excellent ejection stability can be obtained.
また、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法では、工程が簡単で比較的安価に液体吐出ヘッドを製造できる。さらに、基板表面に吐出口等を形成するよりも先に液体流路を形成できるため、吐出口等を形成してから液体流路を形成する場合に比べて、製法上の制約を受けにくく、比較的自由度の高い液体流路設計が可能となる。そのため、液体流路幅を狭めることで、チップサイズをシュリンクすることも可能となり、コストダウンが期待できる。 Further, in the method for manufacturing a liquid ejection head of this embodiment, the process is simple and the liquid ejection head can be manufactured at relatively low cost. Furthermore, since the liquid flow path can be formed before forming the ejection ports etc. on the substrate surface, it is less subject to restrictions on the manufacturing method compared to the case where the liquid flow path is formed after the ejection ports etc. are formed. It becomes possible to design a liquid flow path with a relatively high degree of freedom. Therefore, by narrowing the width of the liquid flow path, it is possible to shrink the chip size, which can be expected to reduce costs.
尚、本発明は上記の実施形態に制限されるものではない。本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。上述の実施形態に基づいて、以下に本開示にかかる実施例を示す。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Examples according to the present disclosure will be shown below based on the above-described embodiments.
(第2の実施形態)
第2の実施形態における液体吐出ヘッドの構成を説明する。尚、以降の説明においては、主として第1の実施形態と異なる部分のみを説明し、第1の実施形態と同様の部分については説明を省略する。
(Second embodiment)
The configuration of the liquid ejection head in the second embodiment will be described. In the following description, only the parts that are different from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same parts as the first embodiment will be omitted.
図7に第2の実施形態における液体吐出ヘッドの構成を示す。第2の実施形態における液体吐出ヘッドでは、基板10の短手方向において、第2の液体流路14の左右両側に凸部23が形成されている。凸部23が第2の液体流路の左右両側に形成されていることで、気泡24を第2の液体流路14を閉塞しない大きさまで細分化することが出来る。尚、基板の短手方向において、第2の液体流路の一方側にのみ凸部が形成されている場合であっても、気泡を細分化する効果が得られるが、第2の液体流路の左右両側に凸部が形成されていることで、気泡をより細分化しやすくなる。
FIG. 7 shows the configuration of a liquid ejection head in the second embodiment. In the liquid ejection head according to the second embodiment,
以上より、凸部が、基板の短手方向において、第2の液体流路の左右両側に形成されていることで、充填剤の這い上がりを抑制するだけでなく、流路内に生じた気泡を細分化することが出来る。 From the above, by forming the convex portions on both the left and right sides of the second liquid channel in the transverse direction of the substrate, it is possible to not only suppress the creeping up of the filler but also to prevent air bubbles from forming in the channel. can be subdivided.
(第3の実施形態)
第3の実施形態における液体吐出ヘッドの構成を説明する。図8(b)は第3の実施形態における液体吐出ヘッドの断面図である。第3の実施形態の液体吐出ヘッドは、いわゆる循環型の液体吐出ヘッドであり、基板10の短手方向に、液体流路として液体供給流路に加えて液体回収流路を備えている点が第1の実施形態と異なる。液体供給流路は第1の供給流路及び第2の供給流路を有し、液体回収流路は第1の回収流路及び第2の回収流路を有している。すなわち、第1の液体流路として、第1の供給流路及び第1の回収流路を、第2の液体流路として、第2の供給流路及び第2の回収流路を有している。
(Third embodiment)
The configuration of a liquid ejection head in the third embodiment will be described. FIG. 8(b) is a cross-sectional view of a liquid ejection head in the third embodiment. The liquid ejection head of the third embodiment is a so-called circulation type liquid ejection head, and has a liquid recovery channel in addition to a liquid supply channel as a liquid channel in the transverse direction of the
本実施形態の液体吐出ヘッドでは、第1の供給流路及び第2の供給流路を流動した液体が圧力室12に供給され、吐出口11から吐出される。そして、吐出されなかった液体は、圧力室12から第2の回収流路及び第1の回収流路に回収される。すなわち、第1の供給流路、第2の供給流路、圧力室12、第2の回収流路、第1の回収流路の順に液体が循環する。液体が循環することで、液体の蒸発による増粘及びこれにより吐出不良を抑制することが出来る。
In the liquid ejection head of this embodiment, the liquid that has flowed through the first supply flow path and the second supply flow path is supplied to the
液体供給流路と液体回収流路は第1の実施形態と同様の方法で製造することが出来る。尚、液体供給流路と液体回収流路の構造は異なっていても良いが、製造の観点から共通の構造であることが好ましい。また、液体供給流路と液体回収流路の凸部が形成されている位置は、吐出口の位置を中心に反転していても良い。 The liquid supply channel and the liquid recovery channel can be manufactured by the same method as in the first embodiment. Note that the structures of the liquid supply channel and the liquid recovery channel may be different, but from the viewpoint of manufacturing, it is preferable that they have a common structure. Further, the positions where the convex portions of the liquid supply channel and the liquid recovery channel are formed may be reversed with respect to the position of the ejection port.
以上より、液体流路が液体供給流路及び液体回収流路を有している場合であっても、液体流路に凸部を有していることで、液体吐出ヘッドの製造において充填剤の這い上がりを抑制することができる。 From the above, even if the liquid channel has a liquid supply channel and a liquid recovery channel, by having a convex part in the liquid channel, filler can be Climbing can be suppressed.
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。また、それぞれの実施形態を適宜組み合わせた形態も可能である。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Further, a form in which the respective embodiments are appropriately combined is also possible.
(比較例)
次に、比較例の液体吐出ヘッドについて説明する。図12に比較例における液体吐出ヘッドへの充填剤の充填過程を示す模式図を示す。比較例の液体吐出ヘッド70は、先細りした液体流路、すなわち、流路幅の広い第1の液体流路72及び流路幅の狭い第2の液体流路73を含む液体流路71を有する。尚、比較例の液体吐出ヘッド70では、液体流路に凸部23を有していない。
(Comparative example)
Next, a liquid ejection head of a comparative example will be described. FIG. 12 is a schematic diagram showing a process of filling a filler into a liquid ejection head in a comparative example. The
このような液体吐出ヘッドを製造する際には、充填剤の充填性に懸念が生じる。図12(a)に、第2の液体流路73に、例えばディスペンスニードル26を用いて充填剤15を充填する際の概略図を示す。充填剤15を、ディスペンスニードル26を用いて直接第2の液体流路73に充填しようとすると、気泡を抱き込み、基板の平坦性ひいては吐出口精度及び吐出安定性にも影響してしまう。そのため、第2の液体流路73に直接充填剤15を塗布するのではなく、第1の液体流路72と第2の液体流路73とが接続する接続面74を伝わらせて第2の液体流路73に充填剤を充填する。
When manufacturing such a liquid ejection head, concerns arise about the fillability of the filler. FIG. 12A shows a schematic diagram of filling the second
また、接続面74には流路製造時の公差により高さのばらつきが少なからず生じる。すなわち、充填剤を充填する際に、ディスペンスニードル26と接続面74との距離にもばらつきが生じる。ディスペンスニードル26と、接続面74との距離が離れた状態で充填剤を充填しようとすると、図12(b)のように充填剤15が広がる恐れがある。さらに、充填剤15が広がることで第1の液体流路の側壁と接近し、充填剤15が側壁を這い上がり、第2の液体流路73が充分に充填されない恐れがある。また、ディスペンスニードル26と接続面74との距離が離れていると、図12(c)に示すように、充填剤が第2の液体流路73に覆いかぶさるように充填されることで、気泡75を抱き込んでしまう恐れがある。充填剤15が気泡75を抱き込んだまま第2の液体流路73に充填されると、基板表面の平坦性に影響し、ひいては吐出口の形成精度及び吐出安定性にも影響する恐れがある。
Further, the
一方、図12(d)のようにディスペンスニードル26と接続面74の距離が近い状態で充填剤を充填しようとすると、接続面74に触れた充填剤が表面張力によりディスペンスニードル26の側面を這い上がる恐れがある。この場合であっても、第2の液体流路73が充分に充填されない恐れが生じる。
On the other hand, when trying to fill the filler in a state where the distance between the dispensing
次に、比較例の液体吐出ヘッドの液体流路が気泡24で閉塞される際の模式図を示す。 Next, a schematic diagram is shown in which the liquid flow path of a liquid ejection head of a comparative example is blocked by air bubbles 24.
液体吐出ヘッドでは、流路内で気泡が発生する場合や、供給される液体に気泡が含まれる場合が発生する。このような場合、微小な気泡が集まり大きな気泡を形成する恐れがある。上述したように、比較例の液体吐出ヘッドでは、液体流路に凸部23を有していない。そのため、図13(a)のように、発生した大きな気泡24が液体流路から圧力室12に供給される際に、図13(b)のように、第2の液体流路14を気泡24が閉塞する恐れがある。第2の液体流路14が気泡24で閉塞されてしまうと、圧力室への液体の供給量が少なくなり、吐出不良が生じる恐れがある。
In a liquid ejection head, bubbles may be generated within the flow path, or bubbles may be included in the supplied liquid. In such a case, there is a possibility that minute bubbles gather to form large bubbles. As described above, the liquid ejection head of the comparative example does not have the
上述の実施形態に基づいて、以下に本発明にかかる実施例を示す。 Examples according to the present invention will be shown below based on the above-described embodiments.
実施例1を以下に示す。尚、上述の実施形態と同様の形成過程や構造の場合は、図を用いての説明は省略する。 Example 1 is shown below. In addition, in the case of the formation process and structure similar to the above-mentioned embodiment, explanation using figures will be omitted.
図9は実施例1における液体吐出ヘッドの概略図である。液体吐出ヘッドの状態としては完成した状態、すなわち実施形態で示した図2(b)の状態である。基板10の厚みとしては725μmとした。
FIG. 9 is a schematic diagram of a liquid ejection head in Example 1. The state of the liquid ejection head is the completed state, that is, the state shown in FIG. 2(b) in the embodiment. The thickness of the
図9(a)は液体吐出ヘッドを第1の面21側からみた上面図である。構成としては第2の液体流路14が基板の長手方向に沿って1列形成されており、その両側に吐出口11が液体吐出ヘッド用基板の長手方向に沿って左右1列ずつ形成されているものである。実施例1においては、第2の液体流路14の開口形状は正方形の形状とし、開口寸法は100μmとした。また、隣り合う第2の液体流路14の端部の間隔としては50μmとした。短手方向について、第2の液体流路14の開口中心から吐出口11の開口中心までの距離は130μmとした。また、吐出口11の開口形状および開口寸法は直径8μmの真円形状とした。長手方向について、隣り合う吐出口11の間隔は40μmとした。尚、第2の液体流路14に対して左右の吐出口列は必ずしも対称に配置されている必要はなく、吐出口サイズや吐出特性等を考慮して、左右それぞれ異なる位置関係に配置されていてもよい。
FIG. 9A is a top view of the liquid ejection head viewed from the
図9(b)は、図9(a)におけるB-B′断面図である。第1の液体流路13の短手方向の開口寸法としては400μmとし、長手方向の開口寸法としては20000μmとした。凸部23の短手方向の寸法は150μm、高さは100μmとした。さらに図9(c)の液体吐出ヘッド用基板の斜視図に示すように、凸部23は長手方向に延在している。
FIG. 9(b) is a sectional view taken along line BB' in FIG. 9(a). The opening size of the first
実施例2を以下に示す。尚、上述の実施形態と同様の形成過程や構造の場合は、図を用いての説明は省略する。また、具体的な寸法、位置関係等に関しても、実施例1と同様な場合は省略する。 Example 2 is shown below. In addition, in the case of the formation process and structure similar to the above-mentioned embodiment, explanation using figures will be omitted. Also, regarding specific dimensions, positional relationships, etc., cases similar to those in Example 1 will be omitted.
図10は実施例2における液体吐出ヘッドの概略図である。液体吐出ヘッドの状態としては完成した状態、すなわち、図2(b)の状態である。 FIG. 10 is a schematic diagram of a liquid ejection head in Example 2. The state of the liquid ejection head is the completed state, that is, the state shown in FIG. 2(b).
図10(a)は液体吐出ヘッド用基板を第1の面21側からみた上面図である。構成としては実施例1と同様である。図10(b)は10(a)におけるC-C′断面図である。第1の液体流路13の短手方向の開口寸法、長手方向の開口寸法としては実施例1と同様である。実施例2では、凸部23は、基板の短手方向において、第2の液体流路の一方側に2つ形成されている。2つの凸部のうち、第2の液体流路に近い方の凸部が小さくなっている。具体的には、第2の液体流路14に近い凸部の短手寸法を60μm、高さを40μm、第1の液体流路13の流路壁面に近い凸部の短手寸法を90μm、高さを60μmとした。
FIG. 10A is a top view of the liquid ejection head substrate viewed from the
実施例3を以下に示す。尚、上述の実施形態と同様の形成過程や構造の場合は、図を用いての説明は省略する。また、具体的な寸法、位置関係等に関しても、上記実施例と同様の場合は記述を省略する。 Example 3 is shown below. In addition, in the case of the formation process and structure similar to the above-mentioned embodiment, explanation using figures will be omitted. Furthermore, descriptions of specific dimensions, positional relationships, etc. will be omitted if they are the same as in the above embodiments.
図8は実施例2における液体吐出ヘッドの概略図である。液体吐出ヘッドとしては完成した状態、すなわち、図2(b)の状態である。 FIG. 8 is a schematic diagram of a liquid ejection head in Example 2. The liquid ejection head is in a completed state, that is, the state shown in FIG. 2(b).
図8(a)は液体吐出ヘッドを第1の面21側からみた上面図である。構成としては第2の液体流路14が液体吐出ヘッド用基板の長手方向に沿って2列形成されており、一方が液体供給流路、他方が液体回収流路である。また、第2の液体流路14の間に吐出口11が長手方向に沿って1列形成されている。短手方向について左右に配置された第2の液体流路14の開口中心間の距離としては、吐出口サイズ、吐出特性等を考慮して、適正に設定することが好ましい。実施例3においては、左右の第2の液体流路14の短手方向の距離としては、300μmとした。吐出口11は左右の第2の液体流路14を2等分する中間位置に配置した。尚、左右の第2の液体流路14の形状、寸法は左右の列で異なっていてもよい。左右の第2の液体流路14の間に形成される吐出口11については、必ずしも左右の第2の液体流路14を2等分する中間位置に配置されている必要はなく、吐出特性等に応じて、適宜調整が可能である。
FIG. 8A is a top view of the liquid ejection head viewed from the
図8(b)は図8(a)におけるD-D′断面図である。第2の液体流路14が長手方向に左右2列形成されているため、左右それぞれに応じた第1の液体流路13が形成されている。個々の第1の液体流路13の寸法は実施例1と同等とした。また、凸部23の寸法も実施例1と同等とした。短手方向について左右の第1の液体流路間の距離をLとすると、左右の第1の液体流路間距離Lは左右の第2の液体流路14の距離や、Si強度を考慮して、適正に設定するのが好ましい。実施例3においては、左右の第1の液体流路間距離Lは200μmとした。
FIG. 8(b) is a sectional view taken along line DD' in FIG. 8(a). Since the second
実施例4を以下に示す。尚、上述の実施形態と同様の形成過程や構造の場合は、図を用いての説明は省略する。また、具体的な寸法、位置関係等に関しても、上述の実施例と同様の場合は記述を省略する。 Example 4 is shown below. In addition, in the case of the formation process and structure similar to the above-mentioned embodiment, explanation using figures will be omitted. Furthermore, descriptions of specific dimensions, positional relationships, etc. will be omitted if they are similar to those of the above-described embodiments.
図11は実施例4における液体吐出ヘッドの概略図である。液体吐出ヘッドの状態としては完成した状態、すなわち、図2(b)の状態である。 FIG. 11 is a schematic diagram of a liquid ejection head in Example 4. The state of the liquid ejection head is the completed state, that is, the state shown in FIG. 2(b).
図11(a)は液体吐出ヘッド用基板を第1の面21側からみた下面図である。構成としては実施例1と同様である。
FIG. 11A is a bottom view of the liquid ejection head substrate viewed from the
図11(b)は図11(a)におけるE-E′断面図である。第1の液体流路13の短手方向の開口寸法、長手方向の開口寸法としては実施例1と同様である。図11(c)の液体吐出ヘッドの斜視図に示すように、第2の液体流路14が形成されている部分に対応する接続面61のみに凸部23が形成されている。また、凸部23の短手方向の寸法、高さ寸法は実施例1と同等とした。
FIG. 11(b) is a sectional view taken along line EE' in FIG. 11(a). The opening size in the lateral direction and the opening size in the longitudinal direction of the first
以上、本開示を整理すると、本開示は以下の構成を含むものである。 To summarize the above, this disclosure includes the following configuration.
(構成1)
液体を吐出する吐出口と、前記吐出口が形成される側の第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、前記第1の面と前記第2の面を連通する液体流路と、を有する基板と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記液体流路は、前記第2の面に接続している第1の液体流路と、前記第1の面に接続し、前記第1の液体流路と連通する第2の液体流路と、前記第1の液体流路と前記第2の液体流路とが接続する接続面を有し、前記基板の短手方向における、前記第2の液体流路の開口長さは、前記第1の液体流路の開口長さよりも短く、前記接続面に、前記第2の面の方向に突出する凸部を有し、前記凸部は、先細り形状の頂部を有し、前記頂部から、前記第2の液体流路に向かって傾斜する第1の斜面と、前記凸部と近接する前記第1の液体流路の側壁に向かって傾斜する第2の斜面を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。
(Configuration 1)
A discharge port for discharging liquid, a first surface on the side where the discharge port is formed, a second surface that is the back surface of the first surface, and a combination of the first surface and the second surface. A liquid ejection head comprising: a substrate having a liquid flow path that communicates with the liquid flow path; the liquid flow path is connected to a first liquid flow path connected to the second surface; a second liquid flow path that communicates with the first liquid flow path; and a connection surface that connects the first liquid flow path and the second liquid flow path; The opening length of the second liquid flow path in the direction is shorter than the opening length of the first liquid flow path, and the connection surface has a convex portion that projects in the direction of the second surface. , the convex portion has a tapered apex, a first slope inclined from the apex toward the second liquid flow path, and a first slope of the first liquid flow path adjacent to the convex portion. A liquid ejection head characterized in that it includes a second slope that slopes toward a side wall.
(構成2)
前記接続面に対する前記第1の斜面の傾斜角度が、20°~70°である構成1に記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 2)
The liquid ejection head according to
(構成3)
前記接続面に対する前記第2の斜面の傾斜角度が、20°~70°である構成1または2に記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 3)
The liquid ejection head according to
(構成4)
前記接続面に対する前記第1の斜面の傾斜角度が、前記接続面に対する前記第2の斜面の傾斜角度より大きい構成1乃至3のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 4)
4. The liquid ejection head according to any one of
(構成5)
前記第2の液体流路の内壁に、親水膜が形成されている構成1乃至4のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 5)
5. The liquid ejection head according to any one of
(構成6)
前記親水膜の純水に対する接触角が、40°以下である構成5に記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 6)
The liquid ejection head according to configuration 5, wherein the hydrophilic film has a contact angle with respect to pure water of 40° or less.
(構成7)
前記第2の液体流路の内壁に、親油膜が形成されている構成1乃至4のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 7)
5. The liquid ejection head according to any one of
(構成8)
前記親油膜の純水に対する接触角が、150°以上である構成7に記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 8)
8. The liquid ejection head according to configuration 7, wherein the lipophilic film has a contact angle with respect to pure water of 150° or more.
(構成9)
前記基板の短手方向における、前記第1の液体流路の開口長さをa、前記凸部の長さをwとすると、a/4<w<a/2の関係になっている構成1乃至8のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 9)
If the opening length of the first liquid flow path in the transverse direction of the substrate is a, and the length of the convex portion is w, a
(構成10)
前記第1の液体流路の深さをb、前記接続面からの前記頂部までの高さをhとすると、b/20<h<bの関係になっている構成1乃至構成9のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 10)
If the depth of the first liquid flow path is b, and the height from the connection surface to the top is h, then any one of
(構成11)
前記凸部は、前記基板の短手方向において、前記第2の液体流路の一方側に複数形成されている構成1乃至10のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 11)
11. The liquid ejection head according to any one of
(構成12)
前記凸部は、前記基板の短手方向において、前記第2の液体流路の左右両側に形成されている構成1乃至11のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 12)
12. The liquid ejection head according to any one of
(構成13)
前記液体流路は、前記吐出口に液体を供給する流路である構成1乃至12のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 13)
13. The liquid ejection head according to any one of
(構成14)
前記液体流路は、前記吐出口から吐出されなかった液体を回収する流路である構成1乃至12のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
(Configuration 14)
13. The liquid ejection head according to any one of
(構成15)
液体を吐出する吐出口と、前記吐出口が形成される側の第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、前記第1の面と前記第2の面を連通する液体流路と、を有する基板と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記液体流路は、前記第2の面に接続している第1の液体流路と、前記第1の面に接続し、前記第1の液体流路と連通する第2の液体流路と、前記第1の液体流路と前記第2の液体流路とが接続する接続面を有し、前記基板の短手方向における、前記第2の液体流路の開口長さは、前記第1の液体流路の開口長さよりも短く、前記接続面に前記第2の面の方向に突出する凸部を有し、前記凸部は、先細り形状の頂部を有し、前記頂部から、前記第2の液体流路に向かって傾斜する第1の斜面と、前記凸部と近接する第1の液体流路の側壁に向かって傾斜する第2の斜面を含む、前記基板を用意する工程と、前記第2の液体流路の開口にテープを貼付する工程と、前記第2の液体流路に充填剤を充填する工程と、前記テープを除去する工程と、前記充填剤を除去する工程と、を有し、前記充填剤を充填する工程において、前記頂部に前記充填剤を垂らすことで、前記第1の斜面と前記第2の斜面を前記充填剤が流動することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
(Configuration 15)
A discharge port for discharging liquid, a first surface on the side where the discharge port is formed, a second surface that is the back surface of the first surface, and a combination of the first surface and the second surface. A method of manufacturing a liquid ejection head comprising: a substrate having a liquid flow path communicating with the first liquid flow path, the liquid flow path being connected to the second surface; a second liquid flow path that connects to the first surface and communicates with the first liquid flow path, and a connection surface that connects the first liquid flow path and the second liquid flow path; The opening length of the second liquid flow path in the lateral direction of the substrate is shorter than the opening length of the first liquid flow path, and a protrusion protrudes in the direction of the second surface on the connection surface. the convex portion has a tapered apex, a first slope sloped from the apex toward the second liquid flow path, and a first liquid adjacent to the convex portion; a step of preparing the substrate including a second slope inclined toward a side wall of the channel, a step of pasting tape to an opening of the second liquid channel, and a step of filling the second liquid channel. the step of filling the filler with a filler, the step of removing the tape, and the step of removing the filler, and in the step of filling the filler, dropping the filler on the top of the A method of manufacturing a liquid ejection head, characterized in that the filler flows on a first slope and a second slope.
(構成16)
前記充填剤は親水性であり、前記充填剤を充填する工程の前に、前記第2の液体流路の内壁に親水膜を形成する工程を有する構成15に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
(Configuration 16)
16. The method for manufacturing a liquid ejection head according to
(構成17)
前記基板の短手方向における、前記第1の液体流路の開口長さをa、前記凸部の長さをwとすると、a/4<w<a/2の関係になっている構成15または16に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
(Configuration 17)
If the opening length of the first liquid flow path in the lateral direction of the substrate is a, and the length of the convex portion is w, then a
(構成18)
前記第1の液体流路の深さをb、前記接続面から前記頂部までの高さをhとすると、b/20<h<bの関係になっている構成15乃至構成17のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
(Configuration 18)
Any one of
(構成19)
前記液体流路は、前記吐出口に液体を供給する流路である構成15乃至18のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
(Configuration 19)
19. The method for manufacturing a liquid ejection head according to any one of
(構成20)
前記液体流路は、前記吐出口から吐出されなかった液体を回収する流路である構成15乃至18のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
(Configuration 20)
19. The method for manufacturing a liquid ejection head according to any one of
9 吐出口形成部材
10 基板
11 吐出口
13 第1の液体流路
14 第2の液体流路
15 充填剤
21 第1の面21
22 第2の面22
23 凸部
26 ディスペンスニードル
44 記録素子基板(液体吐出ヘッド)
53 液体流路
61 接続面
63 第1の斜面
64 第2の斜面
65 頂部
9 Discharge
22
23
53
Claims (20)
前記吐出口が形成される側の第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、前記第1の面と前記第2の面を連通する液体流路と、を有する基板と、
を備える液体吐出ヘッドにおいて、
前記液体流路は、前記第2の面に接続している第1の液体流路と、前記第1の面に接続し、前記第1の液体流路と連通する第2の液体流路と、前記第1の液体流路と前記第2の液体流路とが接続する接続面を有し、
前記基板の短手方向における、前記第2の液体流路の開口長さは、前記第1の液体流路の開口長さよりも短く、
前記接続面に、前記第2の面の方向に突出する凸部を有し、
前記凸部は、先細り形状の頂部を有し、前記頂部から、前記第2の液体流路に向かって傾斜する第1の斜面と、前記凸部と近接する前記第1の液体流路の側壁に向かって傾斜する第2の斜面を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。 a discharge port for discharging liquid;
A first surface on the side where the discharge port is formed, a second surface that is the back surface of the first surface, and a liquid flow path that communicates the first surface and the second surface. a substrate having;
A liquid ejection head comprising:
The liquid flow path includes a first liquid flow path connected to the second surface, and a second liquid flow path connected to the first surface and communicating with the first liquid flow path. , having a connection surface where the first liquid flow path and the second liquid flow path connect,
The opening length of the second liquid flow path in the lateral direction of the substrate is shorter than the opening length of the first liquid flow path,
The connecting surface has a convex portion protruding in the direction of the second surface,
The convex portion has a tapered apex, a first slope sloped from the apex toward the second liquid flow path, and a side wall of the first liquid flow path adjacent to the convex portion. A liquid ejection head characterized in that it includes a second slope inclined toward the direction of the liquid ejection head.
前記吐出口が形成される側の第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、前記第1の面と前記第2の面を連通する液体流路と、を有する基板と、
を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記液体流路は、前記第2の面に接続している第1の液体流路と、前記第1の面に接続し、前記第1の液体流路と連通する第2の液体流路と、前記第1の液体流路と前記第2の液体流路とが接続する接続面を有し、前記基板の短手方向における、前記第2の液体流路の開口長さは、前記第1の液体流路の開口長さよりも短く、前記接続面に前記第2の面の方向に突出する凸部を有し、前記凸部は、先細り形状の頂部を有し、前記頂部から、前記第2の液体流路に向かって傾斜する第1の斜面と、前記凸部と近接する第1の液体流路の側壁に向かって傾斜する第2の斜面を含む、前記基板を用意する工程と、
前記第2の液体流路の開口にテープを貼付する工程と、
前記第2の液体流路に充填剤を充填する工程と、
前記テープを除去する工程と、
前記充填剤を除去する工程と、
を有し、
前記充填剤を充填する工程において、前記頂部に前記充填剤を垂らすことで、前記第1の斜面と前記第2の斜面を前記充填剤が流動することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 a discharge port for discharging liquid;
A first surface on the side where the discharge port is formed, a second surface that is the back surface of the first surface, and a liquid flow path that communicates the first surface and the second surface. a substrate having;
A method of manufacturing a liquid ejection head comprising:
The liquid flow path includes a first liquid flow path connected to the second surface, and a second liquid flow path connected to the first surface and communicating with the first liquid flow path. , has a connection surface where the first liquid flow path and the second liquid flow path are connected, and the opening length of the second liquid flow path in the lateral direction of the substrate is equal to the first liquid flow path. The connecting surface has a convex portion that is shorter than the opening length of the liquid flow path and protrudes in the direction of the second surface, and the convex portion has a tapered apex, and the convex portion extends from the apex to the second surface. preparing the substrate, the substrate including a first slope that slopes toward the second liquid flow path, and a second slope that slopes toward the side wall of the first liquid flow path that is adjacent to the convex portion;
affixing a tape to the opening of the second liquid flow path;
filling the second liquid flow path with a filler;
removing the tape;
removing the filler;
has
A method for manufacturing a liquid ejection head, characterized in that in the step of filling the filler, the filler flows on the first slope and the second slope by dropping the filler on the top.
前記充填剤を充填する工程の前に、前記第2の液体流路の内壁に親水膜を形成する工程を有する請求項15に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 the filler is hydrophilic;
16. The method for manufacturing a liquid ejection head according to claim 15, further comprising a step of forming a hydrophilic film on an inner wall of the second liquid flow path before the step of filling the filler.
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