专利名称：墨水容器单元、喷墨记录头及它们的制造方法
技术领域：
本发明涉及喷出墨水进行记录的喷墨记录装置的喷墨记录头。
背景技术：
图17中表示用来说明现有技术中的喷墨记录头的构成的分解立体图，图18中表示墨水容器安装于喷墨记录头的记录头盒的横截面图，图19A至图19C中表示说明墨水流路的形成工序的示意的截面放大图。
在图17、图18中所示的喷墨记录头1020中，现有技术中，为了形成把墨水容器1040中的墨水经由墨水容器支架1210引到记录元件单元1300用的墨水流路1214，使用把墨水流路形成构件1220通过超声波熔接在墨水容器支架1210上而组装墨水容器支架单元1200的方法。
如图18中所示，在墨水容器1040安装于喷墨记录头1020的状态下，从墨水容器1040的墨水供给口1401经由具有过滤器1230、密封橡胶1240的结合部供给到喷墨记录头1020内。墨水通过墨水流路1214供给记录元件单元1300的记录元件基板1330并由硅基板内的能量元件(未图示)产生的能量喷出到记录用纸(未图示)。
此时，墨水流路1224通过流路形成构件1220由超声波熔接接合于墨水容器支架1210上而形成。当参照图19A～图19C说明组装的工序时，则如图19A中所示，在墨水容器支架1210上的接合部上设有作为溢料积存处的槽，在流路形成构件1220上的接合部上设有熔接肋片1227。如图19B中所示，为使熔接肋片1227插入作为溢料积存处1218的槽而把流路形成构件1220放在墨水容器支架1210之上，而且从上面用超声波熔接用喇叭形发射器1054压住，一边加压力一边发射超声波。借此，如图19C中所示熔接肋片1227一边熔化一边在溢料积存处1218之中扩展，墨水容器支架1210与流路形成构件1220牢固地接合并借此形成墨水流路1224。
再者，在图17、18中，1310表示第1平板，1311表示设在第1平板上的墨水供给口，1320表示第2平板，1330表示记录元件基板，1337表示设在记录元件基板上的喷出口，1340表示电气配线基板，1341表示用于把喷墨记录头电连接于喷墨记录装置上的外部信号输入端子。第1平板1310接合于流路形成构件1220，支承记录元件基板1330和第2平板1320。第2平板1320支承电气配线基板1340。由这些构件来构成记录元件单元1300。
发明内容
以上说明的方法作为低成本且短时间可靠地形成具有气密性的墨水流路的手段是合理的方法。但是，在上述现有技术中，从熔接肋片1227被超声波振动熔化出的溢料从溢料积存处1218溢出到墨水流路1224，树脂的细小颗粒粉碎成粉尘堵塞记录元件基板1330的墨水喷出口1337致使造成喷出不良，存在着降低喷墨记录头1020的可靠性的危险。
虽然为了消除此一树脂的溢料引起的粉尘，在以后的清洗工序中清洗墨水流路1224，但是溢料积存处1218并未被熔接溢料完全填满，残留着微小的间隙在清洗水流过时成为滞流部，清洗水的清洗压力也难以达到，而完全冲洗掉需要非常长的时间，无法缩短组装时间而成为提高成本的原因。
此外，因为在流路形成构件1220上设置超声波熔接肋片1227的凸部，在墨水容器支架1210上设置作为溢料积存处1218的凹部，故邻接的墨水流路之间的间隙必须设成大约≥1.5mm。结果，因为无法高密度地配置墨水流路故产生喷墨记录头的小型化困难这样的问题。
另一方面，在日本专利公开公报特开平8-183182号和美国专利公报5808641号中，公开了通过由激光的照射熔接使具有多个喷出口和多个液流路的树脂制顶板与产生喷出能量的基板一体化的技术，防止现有技术中的由弹性构件推压树脂制顶板于基板而一体化的方法中发生的树脂制顶板发生变形而使液流路或喷出口变形从而喷出性能受损的问题。
但是，为要把树脂制顶板可靠地熔接于基板，有必要预先在基板上的熔接表面上设置树脂膜，在基板制造工序中设置为了此目的的树脂膜附着工序，致使基板的成本提高。
本发明的目的在于提供一种喷墨记录头，该喷墨记录头的用来形成墨水流路(以下也称为“流体流路”)的墨水容器支架(以下也称为“容器保持构件”)与流路形成构件的接合在墨水流路内不产生异物，可以以短的流路间的间隔以确实少的工序进行。
本发明的喷墨记录头，有安装用来收容液体的液体收容容器的容器保持构件与接合于该容器保持构件的流路形成构件，在被接合了的容器保持构件与流路形成构件之间形成连通于液体收容容器的液体流路。而且，其特征是，在容器保持构件和流路形成构件的至少一方上，形成用来形成液体流路的凹部，前述容器保持构件的接合面部和前述流路形成构件的接合面部的至少一方的前述接合面部具有对具有该接合面部的构件的未被接合的部分的面具有凸形状的凸部。此外，其特征是，前述流路形成构件由对激光具有透射性的树脂来形成，至少在前述容器保持构件与前述流路形成构件的接合区域中存在着对前述激光没有透射性的非透射材料，在前述容器保持构件与前述流路形成构件被压接的状态下，通过来自前述流路形成构件侧的向前述墨水流路的周围的前述激光的照射，前述非透射材料发热，前述容器保持构件的前述接合面部与前述流路形成构件的前述接合面部被熔接而形成前述液体流路。
此外，本发明的喷墨记录头的制造方法，是有安装用来收容液体的液体收容容器的容器保持构件与接合于该容器保持构件的流路形成构件，在被接合了的容器保持构件与流路形成构件之间形成联通于前述液体收容容器的液体流路的喷墨记录头的制造方法。其特征是，包括准备在前述容器保持构件与前述流路形成构件的至少一方上形成用来形成前述流体流路的凹部，在前述容器保持构件的接合面部和前述流路形成构件的接合面部的至少一方的前述接合面部上，具有对有该接合面部的构件的未被接合的部分的面成为凸形状的凸部的前述容器保持构件和前述流路形成构件的准备工序；使至少在前述容器保持构件与前述流路形成构件的接合区域中存在着对前述激光没有透射性的非透射材料的状态下压接前述容器保持构件与前述流路形成构件的压接工序；以及在前述容器保持构件与前述流路形成构件被压接的状态下，通过来自由对前述激光具有透射性的树脂形成的前述流路形成构件侧的向前述墨水流路的周围激光的照射，前述非透射材料被加热，通过此加热将前述容器保持构件的前述接合面部与前述流路形成构件的前述接合面部熔接而形成前述液体流路的熔接工序。
容器保持构件和流路形成构件的形成液体流路的部位周围的接合面中的、至少一个面成为比未被接合的部分的面凸的形状，流路形成构件由对激光具有透射性的透射树脂来形成，容器保持构件的至少接合面区域上存在着对激光没有透射性的非透射材料，由于在流路形成构件被压接于容器保持构件上的状态下，通过从流路形成构件侧向液体流路周围的激光的照射接合面被熔接而形成液体流路，所以用简单且低成本的方法，成为不发生构成容器保持构件或流路形成构件的树脂材料的粉尘，在液体流路内没有滞流部，而且可以进行液体流路的高密度地配置设计的喷墨记录头。
如果以上说明的那样，根据本发明，则有用简单且低成本的方法，可以形成不发生构成墨水容器支架或流路形成构件的树脂材料的粉尘，在液体流路内没有滞流部，而且可以进行液体流路的高密度地配置设计的喷墨记录头这样的效果。
这是因为，墨水容器支架和流路形成构件的形成墨水流路的部位周围的接合面的至少一个面的，成为比至少一个面未接合部分的面凸的形状，流路形成构件由对激光具有透射性的透射树脂来形成，在墨水容器支架的至少接合面区域上存在着对此激光没有透射性的非透射材料，通过在流路形成构件被压接于墨水容器支架的状态下的，从流路形成构件侧向墨水流路周围的激光的照射此一非透射材料发热，墨水容器支架和流路形成构件的接合面部被熔接而形成墨水流路的缘故。
图1是表示本发明的第1实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件安装于墨水容器支架的工序的示意立体图。
图2是表示本发明的第1实施方式的喷墨记录头的把激光照射于安装了流路形成构件的墨水容器支架的工序的示意立体图。
图3A、3B是图1和图2的示意的侧视剖面图。图3A表示图1。图3B表示图2。
图4A、4B、4C是表示本发明的第1实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部剖面图。图4A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系。图4B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并照射激光的状态。图4C表示接合状态。
图5A、5B是记录头盒的立体图。图5A表示组装状态。图5B表示取下了墨水容器的状态。
图6是喷墨记录头的墨水容器支架单元与记录元件单元的立体图。
图7是喷墨记录头的示意的分解立体图。
图8是构成记录元件单元的记录元件基板的示意的局部剖视立体图。
图9是表示喷墨记录头与墨水容器的关系的示意的立体图。
图10是记录头盒的示意的截面图。
图11A、11B、11C是表示本发明的第2实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部剖面图。图11A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系。图11B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并照射激光的状态。图11C表示接合状态。
图12A、12B、12C是表示本发明的第3实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部截面图。图12A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系。图12B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并照射激光的状态。图12C表示接合状态。
图13A是现有技术中的沿垂直于流体流过用超声波熔接形成的墨水流路的方向的方向切断的墨水流路的截面照片。图13B是本实施方式的沿垂直于流体流过用超声波熔接形成的墨水流路内的方向的方向切断的墨水流路的截面照片。
图14表示液体中颗粒测量装置的概念图。
图15A、15B、15C是表示本发明的第4实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部剖面图。图15A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系。图15B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并照射激光的状态。图15C表示接合状态。
图16A、16B、16C是表示本发明的第5实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部剖面图。图16A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系。图16B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并照射激光的状态。图16C表示接合状态。
图17是用来说明现有技术中例的喷墨记录头的构成的分解立体图。
图18是现有技术的例子的喷墨记录头中安装了墨水容器的记录头盒的横截面图。
图19A、19B、19C是表示现有技术的例子的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部剖面图。图19A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系。图19B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并从上面用超声波熔接用喇叭形发射器压住而发射超声波的状态。图19C表示接合状态。
具体实施例方式
接下来，参照附图详细地说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的第1实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件安装于墨水容器支架的工序的立体图，图2是表示本发明的第1实施方式的喷墨记录头的把激光照射于安装了流路形成构件的墨水容器支架的工序的示意立体图，图3A、3B是图1和图2的示意的侧视剖面图，图3A对应于图1，图3B对应于图2。图4A～图4C是表示本发明的第1实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部剖面图，图4A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系，图4B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并照射激光的状态，图4C表示接合状态。
首先，说明本发明的第1实施方式的喷墨记录头的构成，以及与与其关联的记录头盒、墨水容器、喷墨记录装置主体、滑架的关系。图5A和图5B～图9是用于此的说明图，图5是记录头盒的立体图，图5A表示组装状态，图5B表示取下了墨水容器的状态，图6是喷墨记录头的墨水容器支架单元与记录元件单元的立体图，图7是喷墨记录头的示意的分解立体图，图8是构成记录元件单元的记录元件基板的示意的局部剖切立体图，图9是表示喷墨记录头与墨水容器的关系的示意的立体图。下面，参照这些附图就各部分的构成进行说明。
在图5A和图5B的立体图中可以看出，本发明的喷墨记录头20是构成记录头盒10的一个构成要素，记录头盒10由喷墨记录头20与装拆自如地设在喷墨记录头20上的作为液体收容容器的墨水容器40(41、42、43、44、45、46)来构成。此记录头盒10由载置于未图示的喷墨记录装置主体上的滑架的定位机构和电接点固定支承，并且相对该滑架能够装拆。墨水容器41为黑色墨水用，墨水容器42为浅青色墨水用，墨水容器43为浅品红色墨水用，墨水容器44为青色墨水用，墨水容器45为品红色墨水用，墨水容器46为黄色墨水用。像这样墨水容器41、42、43、44、45、46分别相对于喷墨记录头装拆自如，各个墨水容器能够更换，借此可以降低喷墨记录装置中的印刷的运行成本。由于图5至图9中所示的记录头盒、喷墨记录头、墨水容器、喷墨记录装置主体、滑架成为使用了在本发明的成立阶段所做成的种种全新的技术的构成，所以一边简单地说明这些构成一边说明总体。
(1)喷墨记录头的说明喷墨记录头20是用根据电气信号生成用来使墨水产生膜沸腾的热能的电热变换体进行记录的气泡喷墨方式的侧发射(side shoote)型喷墨记录头。
如图6的分解立体图中所示，喷墨记录头20由记录元件单元300与墨水容器支架单元200构成。而且，如图7的分解立体图中所示，记录元件单元300由记录元件基板330、第1平板310、电气配线基板340、第2平板320来构成，此外，墨水容器支架单元200由作为容器保持构件的墨水容器支架210、流路形成构件220、过滤器230、密封橡胶240来构成。
(1-1)记录元件单元图8是为了说明记录元件基板330的构成而剖切一部分的立体图。记录元件基板330由例如厚度0.5～1mm的硅基板331形成薄膜。此外，作为6色的墨水的流路形成6列由长槽状的贯通口组成的墨水供给口332，在各个墨水供给口332的两侧交错地各排列一列电热变换元件333，电热变换元件333与把电力供给到电热变换元件333的Al等的电气配线通过成膜技术来形成。此外，在用来供给于电气配线电力的电极部334上设有Au等的突起(bump)335。在墨水供给口332的形成中，利用硅基板331的结晶方位，进行各向异性蚀刻。在晶片面上具有<100>、厚度方向上具有<111>的结晶方位的场合，通过碱类(KOH、TMAH、联氨等)的各向异性蚀刻，以大约54.7°的角度进行蚀刻。用此方法，蚀刻到想要的深度。此外，在硅基板331上，通过光刻技术形成用来形成对应于电热变换元件333的墨水流路的墨水流路壁336与喷出口337，形成对应于6色的墨水的6列的喷出口列338。此外，与喷出口337相对地设置电热变换元件333，由电热变换元件333使从墨水供给口332所供给的墨水产生气泡而喷出墨水。
第1平板310由例如厚度0.5～10mm的氧化铝(Al2O3)材料形成。再者，第1平板的材料不限于氧化铝，也可以由具有与记录元件基板330的材料的线膨胀率同等的线膨胀率、而且具有与记录元件基板330的材料的热传导系数同等或同等以上的热传导系数的材料来制成。第1平板310的材料也可以是例如硅(Si)、氮化铝(AlN)、氧化锆(ZrO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、钼(Mo)、钨(W)当中的某一种。在第1平板310上，形成用来向记录元件基板330供给6色的墨水的6个墨水供给口311，记录元件基板330的6个墨水供给口332分别对应于第1平板310的6个墨水供给口311，而且，记录元件基板330相对于第1平板310位置精度高地粘接固定。粘接中所用的第1粘接剂在第1平板310上大致以记录元件基板的形状，而且在相邻的墨水供给口间不产生空气通路地涂布。该第1粘接剂最好是例如粘度低、在接触面上所形成的粘接层薄、而且固化后具有比较高的硬度且具有耐墨水性的物质。该第1粘接剂最好是例如以环氧树脂为主要成分的热固化粘接剂，粘接层的厚度最好是≤50μm。
电气配线基板340用于对记录元件基板330施加用来喷出墨水的信号电压，包括用来装入记录元件基板330的开口部、对应于记录元件基板330的电极部334的电极端子(未图示)、以及位于此配线端部用来获取来自主体装置的电气信号的外部信号输入端子341。电气配线基板340与记录元件基板330被电气连接，连接方法如下，例如，通过在记录元件基板330的电极部334与电气配线基板340的电极端子间涂布热固化粘接树脂后，用加热工具把记录元件基板330的电极部334与电气配线基板340的电极端子一起加热并且加压，使热固化粘接树脂固化，这样，电极部334与电极端子电气一并连接。此外，即使在作为热固化粘接树脂，用含有导电颗粒的各向异性导电粘接剂的场合也同样是可能的。作为电气配线基板340的材料，可以使用例如配线为两层结构的挠性配线基板，表层由保护膜覆盖。此外，在外部信号输入端子341的里面侧粘接加强板，提高外部信号输入端子341处的平面性。作为加强板的材料，可以使用例如板厚0.5～2mm的玻璃环氧树脂、铝等具有耐热性的材料。
第2平板320用例如厚度0.5～1mm的氧化铝(Al2O3)材料来形成。再者，第2平板的材料不限于氧化铝，也可以用具有与记录元件基板330和第1平板310同等的线膨胀率、而且具有与它们的热传导系数同等或同等以上的热传导系数的材料来制成。而且，第2平板320成为具有大于粘接固定于第1平板310上的记录元件基板330的外形尺寸的开口部的形状。此外，以记录元件基板330与电气配线基板340可以平面地电气连接的方式由第2粘接剂粘接于第1平板310，电气配线基板340的里面由第3粘接剂粘接固定。此外，电气配线基板340在粘接于第2平板320的同时，在第1平板310和第2平板320的一侧面处被弯曲，由第3粘接剂粘接固定于第1平板310的侧面。第2粘接剂，可以使用例如黏度低、在接触面上所形成的粘接层薄、而且具有耐墨水性的粘接剂。此外，第3粘接剂可以使用例如以环氧树脂为主要成分的厚度10～100μm的热固化粘接膜。
像以上这样所构成的记录元件单元300的记录元件基板330与电气配线基板340的电气连接部分由第1封固剂和第2封固剂来密封，保护电气连接部分免遭墨水的腐蚀或外部冲击。第1封固剂主要密封记录元件基板330的外周部分，第2封固剂密封电气配线基板340的开口部的边缘。此外，弯曲的电气配线基板340与墨水容器支架单元200的形状吻合，进而被定形。
(1-2)墨水容器支架单元墨水容器支架210例如通过树脂成形来形成。在该树脂材料中，为了提高形状的刚性最好是使用混入5～40％玻璃纤维的树脂材料。墨水容器支架210是保持装拆自如的墨水容器40的构件，包括墨水容器40的墨水容器定位销，分别接合第1爪、第2爪、第3爪的墨水容器定位孔，第1孔，第2孔，第3孔，以及墨水残留量检测中使用的棱镜用的开口部。此外，具有用来把记录头盒10导向到喷墨记录装置主体的滑架的安装位置的安装导向部，用来由头就位杆把记录头盒10安装固定于滑架的配合部，以及用来定位于滑架的规定的位置的X抵接部、Y抵接部和Z抵接部。此外，有定位固定记录元件单元300的外部信号输入端子341部分的端子固定部，在端子固定部及其周围设有多个肋片，提高具有端子固定部的面的刚性。此外，在安装各墨水容器41、42、43、44、45、46的各色之间的部分，设有防止各色的混色的色间肋片。此外，在墨水容器支架210的侧面上设有抓手部，提高喷墨记录头20的装卸性。此外，如图7中所示，墨水容器支架210是形成用来把墨水从墨水容器40引到记录元件单元300的墨水流路214的墨水容器支架单元200的一个构成构件，现有技术中通过超声波熔接流路形成构件220来形成墨水流路214。此外，在与墨水容器40结合的连接部上，通过热熔接接合有用来防止来自外部的粉尘的进入的过滤器230，而且，为了防止来自连接部的墨水的蒸发，安装有密封橡胶240。
(1-3)记录元件单元与墨水容器支架单元的结合如图6中所示，喷墨记录头20通过把记录元件单元300结合于墨水容器支架单元200而完成。结合是如下地进行的。使记录元件单元300的墨水供给口(第1平板310的墨水供给口311)与墨水容器支架单元200的墨水供给口(流路形成构件220的墨水流路224)连通地涂布第4粘接剂，进行粘接固定。此外，在墨水供给口以外的部分也在数处由第5粘接剂粘接固定记录元件单元300与墨水容器支架单元200的接触部分。第4粘接剂与第5粘接剂最好是具有耐墨水性、并在常温下固化、而且具有可以承受异种材料间的线膨胀差的柔软性的粘接剂，在本实施方式中，使用例如吸湿固化型的硅粘接剂。此外，第4粘接树脂与第5粘接树脂也可以是同一粘接剂。此外，在把记录元件单元300用第4粘接剂与第5粘接剂粘接于墨水容器支架单元200之际，用第6粘接剂定位固定记录元件单元300。该第6粘接剂最好是瞬时固化的粘接剂，虽然在本实施方式中使用例如紫外线固化粘接剂，但是也可以用其他粘接剂。
前述记录元件单元300的外部信号输入端子341部分在墨水容器支架210的一个侧面上，由端子定位销(两处)与端子定位孔(两处)定位固定。固定方法，例如，例如使设在墨水容器支架210上的端子结合销与设在电气配线基板340的外部信号输入端子341周边的端子结合孔配合，通过热熔接端子结合销来固定，但是也可以用其他固定机构。
(2)记录头盒的说明参照说明构成记录头盒10的喷墨记录头20与墨水容器41、42、43、44、45、46的安装的图9，在墨水容器41、42、43、44、45、46的内部分别收容着对应的色的墨水。此外，在各个墨水容器40上形成用来把墨水容器内的墨水供给到喷墨记录头20的墨水供给口401。例如在墨水容器41上形成着墨水供给口401，在墨水容器41安装于喷墨记录头20的状态下，墨水容器41内的黑色的墨水经由墨水供给口401供给到喷墨记录头20。
此外，参照作为记录头盒10的剖面图的图10，在箱状的喷墨记录头20的下面的一侧部侧设有记录元件基板330。此外，在喷墨记录头20上，如前所述设有连接部，在该连接部上形成向记录元件基板330延伸的墨水流路214。作为这种记录头盒10中的墨水的流动，以黑色的墨水用的墨水容器41为例进行说明。墨水容器41内的墨水经由墨水容器41的墨水供给口401和连接部供给到喷墨记录头20内。供给到喷墨记录头20内的墨水通过墨水容器支架210内的墨水流路214与流路形成构件220内的墨水流路224供给到记录元件基板330的第1平板310，进而，从第1平板310供给到记录元件基板330的墨水供给口332，进而，供给到具有记录元件基板330的电热变换元件333与喷出口337的发泡室。供给到发泡室的墨水，借助由电热变换元件333所给予的热能向作为被记录介质的记录用纸从喷出口337喷出。
(本发明的第1实施方式)接下来参照图1～图4A～图4C就本发明的第1实施方式的喷墨记录头的构成与特征进行说明。本发明的第1实施方式的如上所述的构成的喷墨记录头20为了在用来形成墨水流路224的流路形成构件220与墨水容器支架210的接合面区域上配置对激光没有透射性的非透射材料，墨水容器支架210本身由含有吸收激光的染料或颜料的树脂来成形，另一方面，流路形成构件220由透射此激光的树脂来成形，仅流路形成构件220的接合面223相对于其他未接合的面成为具有凸的形状的凸部。此外，墨水容器支架210和流路形成构件220的形成流体流路的部分周围的接合面全都是同一平面状。
在本实施方式中，具体地用于流路形成构件的材料是既透射激光又耐墨水性优秀的透明材料，是“GE塑料”(通用电气国际公司)的透明诺里尔“TPN9221”。此外，作为墨水容器支架的材料，采用了黑色诺里尔“SE1X”。作为流路形成构件的材料可使用透明诺里尔“TN300”。
再者，在此，诺里尔是改性聚亚苯基醚(Modified Polyphenyleneether)或改性聚苯醚(Modified Polyphenylene oxide)。诺里尔是前述通用电气公司所开发的树脂，是为了提高耐热性和强度而使聚亚苯基醚(聚苯醚)改性者，属于热塑性树脂，具有耐酸·碱性强的特征。前述透明诺里尔是不含色料的诺里尔。
在第1实施方式中，墨水流路224形成在流路形成构件220上，其截面形状在被接合的状态下以墨水容器支架210为一边成为几乎长方形的构成。
本发明的第1实施方式的喷墨记录头，在上述喷墨记录头中，如图1、图3A、图4A中所示，把流路形成构件220沿箭头方向安装于墨水容器支架210后，如图3B、图4B中所示，用对激光有透射性的压紧夹具53推压流路形成构件220使接合面紧密接触后，如图2、图3B、图4B中所示从激光照射机51照射激光，借此形成墨水容器支架210的模内所含有的吸收激光的染料或颜料发热而树脂熔化，通过此时的发热使流路形成构件220也发热熔化，借此如图4C中所示，墨水流路224的周围的接合面223熔接接合。再者，图3A、图3B中的架支承台52是在把流路形成构件熔接于墨水容器支架之际支承墨水容器支架210的台。
这里，流路形成构件220由于仅接合面成为比其他未接合的面凸形状而提高紧密接触性，发热的墨水容器支架210的树脂的熔化热效率高地传递到流路形成构件220的模塑树脂而可以相互熔融结合。虽然在墨水容器支架210与流路形成构件220的熔接面上产生熔化部228，但是在墨水流路224中不发生现有技术中例那种大的溢料。
此外，因为墨水容器支架210和流路形成构件220的形成液体流路的部位周围的接合面全都为同一平面状，所以如果使激光的光源与接合面部的距离符合一定，则可以完全熔接液体流路的周围，可以降低制造成本。
虽然在本实施方式中，如上所述，作为流路形成构件的材料用透明诺里尔，但是在用其他具有耐墨水性的树脂，例如PPS(聚苯硫醚)材料的场合不能充分透射激光而墨水容器支架与流路形成构件的熔接部的接合强度不足，作为流路形成构件不能得到足够的机械强度。此外，其他具有激光透射性高的牌子的ABS树脂或聚碳酸酯等，即适于激光熔接的多种树脂相反耐墨水性差者居多，作为流路形成构件的材料是不足的。
与此相反，在作为流路形成构件的材料使用前述的透明诺里尔的场合，因为充分地透射激光，故可以以足够良好的接合强度熔接墨水容器支架与流路形成构件，因此作为流路形成构件可以得到足够的机械强度。进而，可以得到足够的耐墨水性。
(本发明的第2实施方式)接下来参照图11A～图11C对本发明的第2实施方式的喷墨记录头的构成与特征进行说明。图11A～图11C是表示本发明的第2实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部截面图，图11A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系，图11B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并照射激光的状态，图11C表示粘接状态。这里对与第1实施方式同一的构件赋予同一标号。
在图11A～图11C中，分别构成流路形成构件220与墨水容器支架211的材料与第1实施方式是同样的。虽然在第1实施方式中仅流路形成构件220的接合面223成为比其他未接合的面具有凸的形状的凸部，但是在第2实施方式中在墨水容器支架211和流路形成构件220的两方上，各自的接合面216、223成为比其他未接合的面具有凸的形状的凸部。
在第2实施方式中也是，墨水流路224在流路形成构件220上形成，其截面形状成为在被接合的状态下以墨水容器支架211为一边的几乎长方形的构成。
本发明的第2实施方式的喷墨记录头，在上述喷墨记录头中，如图11A中所示，在把流路形成构件220沿箭头方向安装于墨水容器支架211后，如图11B中所示用对激光有透射性的压紧夹具53推压流路形成构件220使接合面紧密接触后，从激光照射机51照射激光，借此在形成墨水容器支架211的树脂模内所含有的吸收激光的染料或颜料发热而使树脂熔化，通过此时的发热，流路形成构件220也发热熔化，借此如图11C中所示，墨水流路224的周围的接合面216、223熔接接合。
这里，墨水容器支架211和流路形成构件220由于仅双方的接合面比其他未接合的面成为凸形状而提高紧密接触性，发热的墨水容器支架211的树脂的熔化热可以高效率地传递到流路形成构件220的模塑树脂而相互熔化结合。
(本发明的第3实施方式)接下来参照图12A～图12C对本发明的第3实施方式的喷墨记录头的构成及其特征进行说明。图12A～12C是表示本发明的第3实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部截面图，图12A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系，图12B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并照射激光的状态，图12C表示粘接状态。这里对与第1实施方式相同的构件赋予同一标号。
在图12A～图12C中，分别构成流路形成构件220与墨水容器支架211的材料与第1和第2实施方式是同样的。此外与第1实施方式同样仅流路形成构件221的接合面224成为具有比其他未接合的面凸的形状的凸部。
虽然在第1和第2实施方式中墨水流路224形成在流路形成构件220上，其截面形状为在被接合的状态下以墨水容器支架212为一边的大致长方形，但是在第3实施方式中，其特征在于，分别在墨水容器支架212与流路形成构件221上形成半圆状的墨水流路214、225，在被接合的状态下构成截面为圆形的墨水流路215，以接合面223为中心面成为对称截面形状。
如图12A所示，在把流路形成构件221沿箭头方向安装于墨水容器支架212后，如图12B中所示用对激光有透射性的压紧夹具53推压流路形成构件221使接合面紧密接触后从激光照射机51照射激光，借此使在形成墨水容器支架212的树脂模内所含有的吸收激光的染料或颜料发热而使树脂熔化，通过此时的发热，流路形成构件221也发热熔化，借此如图12C所示，墨水流路215的周围的接合面熔接结合。
这里，由于仅流路形成构件221的接合面比其他未接合的面成为凸形状，墨水容器支架212和流路形成构件221的紧密接触性提高，发热的墨水容器支架212的树脂的熔化热高效率地传递到流路形成构件221的模塑树脂而可相互熔化结合。
另外，因为在墨水容器支架212和流路形成构件221上形成的墨水流路的截面形状均为半圆形，以接合面作为中心面为对称截面形状，所以形成的墨水流路的截面形状为大致圆形，可形成无滞流部的墨水流路215。
由树脂加固由通过现有技术中的超声波熔接与本实施方式的激光熔接组装的各个墨水容器支架单元的墨水流路内部并将其切断、抛光、观察墨水流路截面。其显微镜照片示于图13A、13B。也就是说，图13A是通过现有技术中方法的超声波熔接形成的墨水流路的截面。
在现有技术中方法的实施例中，考虑超声波熔接，用同一树脂材料制造流路形成构件与墨水容器支架，作为耐墨水性优秀的材料，采用“GE塑料”(通用电气国际公司)的黑色诺里尔“PCN2910”。
从图13A的截面照片可以看出，观察到由于熔接时的超声波振动，产生前端的尖的刺状的溢料1229，一部分添加于塑料中的直径13μm的玻璃纤维突出将要脱落。
这是因为，在流路形成构件1220被熔接于墨水容器支架1210之际，两个构件因超声波振动而相互摩擦，接触部中由摩擦热熔化的树脂或树脂中所含有的玻璃纤维等散乱。
此外，在超声波熔接中，因为发生很多熔化溢料229，有必要设置很宽的溢料积存部218以便此一熔化溢料不过多进入墨水流路224，这成为墨水滞流部，这些在超声波熔接时发生的粉尘容易滞流，即使在以后的清洗工序中，也变得非常难以去除。
图13B是本实施例的沿垂直于液体在用激光熔接形成的墨水流路内流动的方向的方向切断的墨水容器支架单元的截面照片。
即使激光熔接也形成很少的熔接溢料229。由于流路形成构件221只是被推压到墨水容器支架212，所以熔接溢料229为从接合面突出的小的圆的凸形状，墨水流路214的截面形状为大致圆形。这样一来由于作为小的圆的凸形状的熔接溢料229不容易脱落，所以在组装时发生的粉尘可以大幅度减少。
而且，由于激光熔接进行的墨水流路形成中发生的熔化溢料的量也很少，所以可消除在由超声波熔接进行的组装中所必需的成为墨水滞流部的溢料积存处。
为了验证通过激光熔接形成的墨水容器支架单元比现有技术的通过超声波熔接形成的墨水容器支架单元发生的粉尘小且少的效果，用PH11.0的碱性清洗水清洗分别通过超声波熔接、激光熔接组装的墨水容器支架单元的墨水流路，用リオン公司的液体中颗粒计数器观察清洗排水中的粉尘。图14中表示液体中颗粒测定装置的示意图。
粉尘个数的测定，把每分大约4.5升流过的清洗排水从由清洗附具的排水软管分支出的一部分(25cc/min)引入液体中颗粒计数器，从开始清洗的1分钟内，在时间轴每3秒中检测1秒内的粉尘的个数。
在表1中，以合计值比较由图13A中所示的超声波熔接形成的墨水容器支架单元与由图13B中所示的本实施例的激光熔接形成的墨水容器支架单元中发生的粉尘的个数。
表1
在激光熔接中，不足5μm的粉尘的个数比超声波熔接少大约10％。此外，在激光熔接中，完全没有大于或等于5μm的尺寸，与此相对，在超声波熔接中确认有大于或等于5μm且小于15μm的尺寸的粉尘。
借此可以明白，通过激光熔接组装墨水容器支架单元，可以比现有技术中的用超声波熔接工序组装者减少粉尘的发生。
另一方面，近年来，作为用来进行高品位的喷墨记录的一种方法，为了减小从记录头喷出的液滴的体积，存在着减小用来喷出墨水的喷出口的面积的倾向。但是喷出口的直径越小，越容易发生喷出口被墨水流路内的粉尘堵塞，引起喷出不良。因而可以明白，如果用上述实验结果，则本发明的激光熔接进行的液体流路的形成，可以更合适地利用于用喷出口的最小直径小于15μm的记录头，特别是喷出口的最小直径大于或等于5μm且小于10μm的记录头的场合。
(本发明的第4实施方式)接下来参照图15A～图15C对本发明的第4实施方式的喷墨记录头的构成与特征进行说明。图15A～图15C是表示本发明的第4实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部截面图，图15A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系，图15B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并照射激光的状态，图15C表示接合状态。这里对与第1实施方式同一的构件赋予同一标号。
在图15A～图15C中，不仅流路形成构件220而且墨水容器支架210也由上述各实施方式中作为流路形成构件220的材料用的GE公司的透明诺里尔成形。
此外，与第1实施方式同样仅流路形成构件220的接合面223成为具有比其他未接合的面凸的形状的凸部。
在第4实施方式中，为了在与用来形成其墨水流路224的墨水容器支架210的接合面区域上配置非透射材料，在接合面223上涂敷对激光没有透射性的激光吸收涂料226。
在第4实施方式中，与第1和第2实施方式同样墨水流路224在流路形成构件220上形成，其截面形状在所接合的状态下成为以墨水容器支架210为一边的大致长方形的构成。
如图15A中所示在流路形成构件220的接合面223上涂敷吸收激光的涂料或由涂料组成的激光吸收涂料226后，把流路形成构件220沿箭头方向安装于墨水容器支架210上后，如图15B中所示用对激光有透射性的压紧夹具53推压流路形成构件220使接合面紧密接触后从激光照射机51照射激光，借此涂布于流路形成构件220的接合面的激光吸收涂料226发热，而接触于激光吸收涂料226的墨水容器支架210与流路形成构件220的树脂也发热熔化，借此如图15C中所示，墨水流路224的周围的接合面223熔接接合。
在此，流路形成构件220，因为仅接合面成为比其他未接合的面凸形状，可仅在接合面上涂布激光吸收涂料，发热的激光吸收涂料，仅在墨水容器支架210的树脂与流路形成构件220的模塑树脂的接合面处发热，借此这些模塑树脂相互熔融并可经由激光吸收涂料的残留物结合。
在第4实施方式中，可以用同一树脂形成墨水容器支架210和流路形成构件220而可以避免接合面处的树脂的热膨胀之差引起的影响。
虽然在本实施方式中对仅流路形成构件220的接合面为凸形状的情况进行了说明，但是也可以墨水容器支架210的接合面或者双方的接合面为凸形状，在该场合激光吸收涂料也可以涂布于墨水容器支架210的接合面。
(本发明的第5实施方式)接下来参照图16A～图16C对本发明的第5实施方式的喷墨记录头的构成与特征进行说明。图16A～图16C是表示本发明的第5实施方式的喷墨记录头的把流路形成构件接合于墨水容器支架的工序的示意的侧视局部截面图，图16A表示接合前的墨水容器支架与流路形成构件的相对关系，图16B表示使流路形成构件接触于墨水容器支架并照射激光的状态，图16C表示粘接状态。这里对于与第1实施方式同一的构件赋予同一标号。
在图16A～图16C中，构成流路形成构件220与墨水容器支架211的材料与第1至3的各实施方式是同样的。此外，与第2实施方式同样在墨水容器支架211和流路形成构件220两方上仅接合面成为具有对其他未接合的面凸形状的凸部。此外，在第5实施方式中也是，与第1、第2和第4实施方式同样墨水流路224形成在流路形成构件220上，其截面形状成为在所接合的状态下以墨水容器支架211为一边的大致长方形的构成。在第5实施方式中，墨水容器支架211的成为接合面的凸部分上施加比其他未接合的面使表面粗糙的无光泽面处理，成为接合面217。
如图16A所示，在把流路形成构件220沿箭头方向安装于墨水容器支架211后，如图16B中所示用对激光有透射性的压紧夹具53推压流路形成构件220使接合面紧密接触后从激光照射机51照射激光，借此使形成墨水容器支架211的树脂摸件含有的吸收激光的染料或颜料发热而使树脂熔化，通过此时的发热，流路形成构件220也发热熔化，借此如图16C中所示墨水流路224的周围的接合面217、223熔接接合。
这里，墨水容器支架211和流路形成构件220，因为仅接合面217、223成为具有比其他未接合的面凸形状的凸部，而且墨水容器支架211的接合面217上施行了使表面粗糙的无光泽面处理，故接触于流路形成构件220的无光泽的隆起面在短时间内熔化并熔化流路形成构件220的接触面，以无光泽的隆起部为中心模树脂可以相互熔化而牢固地结合。
在本发明的上述实施例中，流路形成部件由具有激光透过性的树脂构成。激光从流路形成部的侧向墨水流路的周边照射，这样，墨水容器支架的接合面部分和流路形成部件的接合面部分熔接。
墨水容器支架由具有激光透过性的树脂形成，也可以通过将激光从流路形成部之侧向墨水流路的周边照射来熔接墨水容器支架和流路形成部件。
权利要求
1.一种喷墨记录头，具有安装用来收容液体的液体收容容器的容器保持构件、和接合于该容器保持构件的流路形成构件，在被接合的前述容器保持构件与前述流路形成构件之间形成与前述液体收容容器连通的多个液体流路，其特征在于，在前述容器保持构件和前述流路形成构件的至少一方上形成用来形成各前述液体流路的凹部，前述容器保持构件的接合面部和前述流路形成构件的接合面部的至少一方的前述接合面部具有凸部，该凸部相对于具有该接合面部的构件的未被接合的部分的面具有凸形状，前述流路形成构件由对激光具有透射性的树脂形成，在容器保持构件的至少在前述容器保持构件与前述流路形成构件的接合区域中存在对前述激光没有透射性的非透射材料，在前述流路形成构件被压接于前述容器保持构件上的状态下，通过来自前述流路形成构件侧的向前述墨水流路的周围的前述激光的照射，前述非透射材料发热而将前述容器保持构件的前述接合面部与前述流路形成构件的前述接合面部熔接，从而形成上述液体流路。
2.如权利要求1所述的喷墨记录头，其中构成前述流路形成构件的材料是不含有色料的改性聚苯醚。
3.如权利要求1或2所述的喷墨记录头，其中前述容器保持构件与前述流路形成构件分别具有前述凸部。
4.如权利要求1所述的喷墨记录头，其中前述液体流路的与液体在该液体流路中流动的方向垂直的截面形状为大致圆形。
5.如权利要求1所述的喷墨记录头，其中该喷墨记录头还具有记录部，该记录部具有连通到前述液体流路用来喷出墨水的喷出口，前述喷出口的最小直径为大于或等于5μm且小于15μm。
6.如权利要求5所述的喷墨记录头，其中前述喷出口的最小直径为大于或等于5μm且小于10μm。
7.如权利要求1所述的喷墨记录头，其中在前述接合面部具有激光吸收剂，该激光吸收剂当被上述激光照射时被加热，从而使前述容器保持构件的前述接合面部与前述流路形成构件的前述接合面部熔化。
8.如权利要求7所述的喷墨记录头，其中构成前述容器保持构件的材料是不含有色料的改性聚苯醚。
9.如权利要求1所述的喷墨记录头，其中前述容器保持构件由前述非透射材料构成。
10.一种喷墨记录头的制造方法，具有安装用来收容液体的液体收容容器的容器保持构件、和接合于该容器保持构件上的流路形成构件，在被接合的前述容器保持构件与前述流路形成构件之间形成与前述液体收容容器连通的液体流路，其特征在于，包括准备前述容器保持构件和前述流路形成构件的准备工序，其中，在前述容器保持构件和前述流路形成构件的至少一方上形成用来形成前述流体流路的凹部，在前述容器保持构件的接合面部和前述流路形成构件的接合面部的至少一方的前述接合面部上，具有相对于具有该接合面部的构件的未被接合的部分的面成为凸形状的凸部，压接工序，该压接工序在前述容器保持构件与前述流路形成构件的接合区域中存在对前述激光没有透射性的非透射材料的状态下压接前述容器保持构件与前述流路形成构件，以及熔接工序，该熔接工序为在前述容器保持构件与前述流路形成构件被压接了的状态下，从由透射前述激光的树脂形成的前述流路形成构件侧向前述墨水流路的周围照射激光，前述非透射材料被加热，借此前述容器保持构件的前述接合面部与前述流路形成构件的前述接合面部被熔接而形成前述液体流路。
11.如权利要求10所述的喷墨记录头的制造方法，其中构成前述流路形成构件的材料是不含有色料的改性聚苯醚。
12.如权利要求10或11所述的喷墨记录头的制造方法，其中前述容器保持构件与前述流路形成构件分别具有前述凸部。
13.如权利要求10或11所述的喷墨记录头的制造方法，其中前述液体流路的与液体在该液体流路中流动的方向垂直的截面形状为大致圆形。
14.如权利要求10所述的喷墨记录头的制造方法，其中该喷墨记录头还具有记录部，该记录部具有连通于前述液体流路用来喷出墨水的喷出口，前述喷出口的最小直径为大于或等于5μm且小于15μm。
15.如权利要求14所述的喷墨记录头的制造方法，其中前述喷出口的最大直径为大于或等于5μm且小于10μm。
16.如权利要求10所述的喷墨记录头的制造方法，其中在前述接合面部具有激光吸收剂，该激光吸收剂当被照射上述激光时被加热，使前述容器保持构件的前述接合面部与前述流路形成构件的前述接合面部熔化。
17.如权利要求10所述的喷墨记录头的制造方法，其中构成前述容器保持构件的材料是不含有色料的改性聚苯醚。
18.如权利要求10所述的喷墨记录头的制造方法，其中前述容器保持构件由前述非透射材料构成。
19.如权利要求10所述的喷墨记录头的制造方法，其中在前述准备工序中，前述凸部是比该凸部的前述接合面部未被接合的部分的面粗糙的表面。
全文摘要
本发明提供一种喷墨记录头，该喷墨记录头在流路形成构件(220)上形成用来形成墨水流路的凹部，流路形成构件(220)的接合面(223)成为比未被接合的面凸的状态，流路形成构件(220)由对激光有透射性的透射树脂来形成，墨水容器支架(210)由对激光没有透射性的非透射树脂形成，在把流路形成构件(220)压接于墨水容器支架(210)上的状态下通过来自流路形成构件(220)侧朝向墨水流路(224)周围的激光的照射使接合面(223)熔接而形成墨水流路(224)。用来形成墨水流路的墨水容器支架与流路形成构件的接合可以不在墨水流路内发生异物地、以确实少的工序进行。
文档编号B41J2/175GK1583408SQ200410058220
公开日2005年2月23日 申请日期2004年8月17日 优先权日2003年8月19日
发明者森田攻 申请人:佳能株式会社