JP2006001215A - Manufacturing method of nozzle plate, liquid-droplet discharging head and liquid-droplet discharging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルプレートの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a nozzle plate manufacturing method, a droplet discharge head, and a droplet discharge apparatus.
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとしては、例えば、インクジェットプリンタに備えられたインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般に、ノズル孔の形成されたノズルプレートと、このノズルプレートに接合され、ノズルプレートとの間でインクを収容するためのキャビティを前記ノズル孔に連通するように形成するキャビティプレートとを備え、前記ノズル孔からインク滴を吐出する(例えば、特許文献１参照)。 As a droplet discharge head for discharging droplets, for example, an inkjet head provided in an inkjet printer is known. In general, an inkjet head includes a nozzle plate in which nozzle holes are formed, and a cavity plate that is bonded to the nozzle plate and that communicates with the nozzle holes so as to communicate with the nozzle plate. And ejecting ink droplets from the nozzle holes (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１にかかるインクジェットヘッドにおいては、ノズルプレートにおけるノズル孔のインク吐出側の面でのインクの固着防止などの目的で、ノズル孔の周囲に撥液処理が施されている。より具体的には、特許文献１のノズルプレートは、ノズル孔の周囲に微細な凹凸を設けることにより撥液性を付与して、インクの固着などを防止している。
このようなノズルプレートの製造に際しては、基板にフォトレジストを形成し、前記凹凸に対応したフォトマスクを介して露光・現像することにより、前記フォトマスクの露光部分または非露光部分を除去して、マスクパターンを形成し、前記マスクパターンを介してエッチングを施すことにより前記微細な凹凸を形成する。
In the ink jet head according to Patent Document 1, a liquid repellent treatment is performed around the nozzle holes for the purpose of preventing ink sticking on the ink ejection side surface of the nozzle holes in the nozzle plate. More specifically, the nozzle plate of Patent Document 1 provides liquid repellency by providing fine irregularities around the nozzle holes to prevent ink sticking and the like.
In the production of such a nozzle plate, a photoresist is formed on the substrate, and exposed and developed through a photomask corresponding to the irregularities, thereby removing the exposed or non-exposed portion of the photomask, A fine unevenness is formed by forming a mask pattern and performing etching through the mask pattern.
しかし、特許文献１では、露光部分または非露光部分を洗い流すための処理工程（現像工程）が必要となるので、工程が煩雑となり、また、排液の処理などの手間がかかる。
また、フォトマスクを介して露光を行う必要があるため、露光用の光がフォトマスクで回折を生じてしまい、微細加工には限界がある。特許文献１では、電子線などの回折量の小さい光源を用いて、凹凸の微細化を図っているが、このような光源は高価であるため、製造コストが高くなり、その結果、ノズルプレートの高コスト化を招いてしまう。
However, in Patent Document 1, since a processing step (development step) for washing away the exposed portion or the non-exposed portion is required, the step becomes complicated, and a troublesome process such as drainage is required.
Further, since it is necessary to perform exposure through a photomask, the exposure light causes diffraction in the photomask, and there is a limit to fine processing. In Patent Document 1, a light source with a small amount of diffraction, such as an electron beam, is used to miniaturize the unevenness. However, since such a light source is expensive, the manufacturing cost is increased. Incurs high costs.
本発明の目的は、ノズルプレートの製造工程の簡略化を図るとともに、より微細な凹凸を低コストで形成することができるノズルプレートの製造方法を提供すること、さらには、低コストで、ノズル孔の周囲における液滴の固着を確実に防止することができる液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a nozzle plate manufacturing method capable of simplifying the manufacturing process of a nozzle plate and forming finer irregularities at a low cost, and further, at a low cost, a nozzle hole. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge head and a droplet discharge apparatus that can reliably prevent the adhesion of droplets around the periphery of the liquid.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のノズルプレートの製造方法は、液滴を吐出するためのノズル孔の周囲に微小な凹凸が形成されたノズルプレートの製造方法であって、
前記凹凸の凸部または凹部に対応した凸部を有する型を用いて、前記凹凸の凸部とほぼ同パターンのマスクパターンを基板の表面に形成する第１の工程と、
前記マスクパターンを用いて前記基板をエッチングすることにより、前記基板の表面に微小な凹凸を形成する第２の工程とを有することを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The method for producing a nozzle plate of the present invention is a method for producing a nozzle plate in which minute irregularities are formed around a nozzle hole for discharging droplets,
A first step of forming on the surface of the substrate a mask pattern having substantially the same pattern as the convex and concave portions using a mold having a convex portion corresponding to the concave and convex portions or concave portions;
And a second step of forming minute irregularities on the surface of the substrate by etching the substrate using the mask pattern.
これにより、露光・現像工程を必要とせずに、基板の表面にマスクパターンを形成することができるので、マスクパターンの形成工程が簡略化され、その結果、ノズルプレートの製造工程の簡略化を図ることができる。
また、型は繰り返し使用することができるため、型の微細加工にコストをかけることができ、より微細な凹凸を低コストで形成することができる。
Accordingly, since a mask pattern can be formed on the surface of the substrate without requiring an exposure / development process, the mask pattern forming process is simplified, and as a result, the nozzle plate manufacturing process is simplified. be able to.
In addition, since the mold can be used repeatedly, it is possible to cost the fine processing of the mold and to form finer irregularities at a low cost.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記第１の工程では、前記型が前記凹凸の凸部に対応した凸部を有し、前記型の凸部にマスク材料を付与した状態で、前記型を基板に押し当てることにより、前記マスク材料を前記基板に転写して、前記マスクパターンを形成することが好ましい。
これにより、型から基板へマスク材料を付与すると同時にマスクパターンが形成されるので、マスクパターンの形成工程がより簡略化され、その結果、ノズルプレートの製造工程の簡略化をより図ることができる。
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, in the first step, the mold has a convex portion corresponding to the concave and convex portion, and the mask material is applied to the convex portion of the mold. It is preferable that the mask material is transferred to the substrate by pressing the substrate onto the substrate to form the mask pattern.
Thereby, since the mask pattern is formed simultaneously with applying the mask material from the mold to the substrate, the mask pattern forming process is further simplified, and as a result, the nozzle plate manufacturing process can be further simplified.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記第１の工程では、前記型が前記凹凸の凹部に対応した凸部を有し、前記基板の表面にマスク膜を形成し、前記型の凸部と前記基板との間で前記マスク膜にエネルギを付与することにより、前記マスク膜の一部を除去して、前記マスクパターンを形成することが好ましい。
これにより、凹凸の凸部よりも凹部の方が簡単な形状をなしている場合に、基板にマスクパターンを比較的容易に形成することができる。
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, in the first step, the mold has a convex portion corresponding to the concave portion of the concave and convex portions, a mask film is formed on the surface of the substrate, It is preferable that a part of the mask film is removed by applying energy to the mask film with the substrate to form the mask pattern.
Thereby, when the concave portion has a simpler shape than the concave and convex portion, the mask pattern can be formed on the substrate relatively easily.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記エネルギとして、前記型と前記基板との間に電圧を印加することが好ましい。
これにより、型の先端を小さくするだけで、微小な開口が形成されたマスクパターンを形成することができるので、凹凸の微細化を図りつつ、型を比較的簡単に製造することができる。
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, it is preferable to apply a voltage between the mold and the substrate as the energy.
As a result, a mask pattern in which minute openings are formed can be formed simply by reducing the tip of the mold, so that the mold can be manufactured relatively easily while miniaturizing the unevenness.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記型を前記基板に押し当てることによって、前記マスク膜に前記エネルギとして押圧力を印加することが好ましい。
これにより、有機膜にマスクパターンを簡単かつ精度よく形成することができる。
本発明のノズルプレートの製造方法では、第２の工程では、前記マスクパターンとともに、前記マスクパターンを介して前記基板をドライエッチングすることにより、前記凹凸を形成することが好ましい。
これにより、有機膜に形成された凹凸の形状に応じた凹凸を基板の表面に形成することができる。したがって、横断面積が底面に向け漸減した凹部を有機膜に形成することにより、横断面積が底面に向け漸減した凹部を有する凹凸を基板に形成することができる。
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, it is preferable to apply a pressing force as the energy to the mask film by pressing the mold against the substrate.
Thereby, the mask pattern can be easily and accurately formed on the organic film.
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, in the second step, it is preferable to form the irregularities by dry etching the substrate together with the mask pattern through the mask pattern.
Thereby, the unevenness | corrugation according to the shape of the unevenness | corrugation formed in the organic film can be formed in the surface of a board | substrate. Therefore, by forming a recess in the organic film with the cross-sectional area gradually decreasing toward the bottom surface, it is possible to form the unevenness having the recess with the cross-sectional area gradually decreasing toward the bottom surface on the substrate.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記凸部のピッチが１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましい。
これにより、ノズルプレートの製造工程の簡略化および低コスト化を図りつつ、得られるノズルプレートは、ノズル孔の周囲での液滴の付着をより確実に防止することができる。
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, it is preferable that the pitch of the convex portions is 10 nm to 10 μm.
Thereby, the nozzle plate obtained can more reliably prevent adhesion of droplets around the nozzle holes while simplifying the manufacturing process of the nozzle plate and reducing the cost.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記凸部の横断面形状は、ほぼ円形またはほぼ多角形をなしていることが好ましい。
これにより、ノズルプレートの製造工程の簡略化および低コスト化を図りつつ、得られるノズルプレートは、ノズル孔の周囲での液滴の付着をより確実に防止することができる。
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, it is preferable that a cross-sectional shape of the convex portion is substantially circular or substantially polygonal.
Thereby, the nozzle plate obtained can more reliably prevent adhesion of droplets around the nozzle holes while simplifying the manufacturing process of the nozzle plate and reducing the cost.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記凹凸の凹部の深さは、１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましい。
これにより、ノズルプレートの製造工程の簡略化および低コスト化を図りつつ、得られるノズルプレートは、ノズル孔の周囲での液滴の付着をより確実に防止することができる。
In the method for manufacturing a nozzle plate according to the present invention, the depth of the concave and convex portions is preferably 10 nm to 10 μm.
Thereby, the nozzle plate obtained can more reliably prevent adhesion of droplets around the nozzle holes while simplifying the manufacturing process of the nozzle plate and reducing the cost.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記第２の工程の後に、前記基板の凹凸が形成された面に、撥液性を化学的に付与する処理を施す工程を有することが好ましい。
これにより、ノズルプレートの製造工程の簡略化および低コスト化を図りつつ、得られるノズルプレートは、凹凸による撥液性とともに、化学的な撥液性を発揮し、ノズル孔の周囲での液滴の付着をより確実に防止することができる。
In the method for manufacturing a nozzle plate of the present invention, it is preferable that after the second step, a process of chemically imparting liquid repellency is performed on the surface of the substrate where the irregularities are formed.
As a result, while simplifying the manufacturing process and reducing the cost of the nozzle plate, the resulting nozzle plate exhibits chemical liquid repellency as well as liquid repellency due to unevenness, and droplets around the nozzle holes. Can be more reliably prevented.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記撥液性を化学的に付与する処理は、撥液性を有する材料を主材料として構成された薄膜を、前記基板の凹凸が形成された面に形成することにより行うことが好ましい。
これにより、基板に化学的に撥液性を付する処理を比較的簡単に施すことができる。
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記撥液性を有する材料は、樹脂であることが好ましい。
これにより、基板に化学的に撥液性を付する処理をより簡単に施すことができる。
In the method for manufacturing a nozzle plate of the present invention, the treatment for chemically imparting liquid repellency is performed by forming a thin film composed mainly of a material having liquid repellency on the surface on which the irregularities of the substrate are formed. It is preferable to carry out by doing.
Thereby, the process of chemically imparting liquid repellency to the substrate can be performed relatively easily.
In the method for manufacturing a nozzle plate according to the present invention, the material having liquid repellency is preferably a resin.
As a result, the process of chemically imparting liquid repellency to the substrate can be more easily performed.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記樹脂は、脱アンモニア型ウレタンモノマーの重合体であることが好ましい。
これにより、化学的に撥液性を付する処理を比較的簡単に施すことができるとともに、得られるノズルプレートは、凹凸による撥液性とともに、化学的により優れた撥液性を発揮し、ノズル孔の周囲での液滴の付着をさらに確実に防止することができる。
In the method for producing a nozzle plate of the present invention, the resin is preferably a polymer of a deammonia type urethane monomer.
As a result, the process of chemically imparting liquid repellency can be performed relatively easily, and the resulting nozzle plate exhibits chemically superior liquid repellency as well as liquid repellency due to unevenness. It is possible to more reliably prevent the droplets from adhering around the hole.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記型は、シリコンを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、型から基板へより精度よくマスク材料を転写することができる。その結果、得られるノズルプレートの凹凸をより微細なものとすることができる。
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記型は、金属ガラスを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、型から基板へより精度よくマスク材料を転写することができる。その結果、得られるノズルプレートの凹凸をより微細なものとすることができる。
また、金属ガラスは型の成形時における流動性に特に優れているため、型をより精度の高いものとすることができる。その結果、この点でも、得られるノズルプレートの凹凸をより微細なものとすることができる。
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, it is preferable that the mold is made of silicon as a main material.
Thereby, the mask material can be transferred from the mold to the substrate with higher accuracy. As a result, the unevenness of the obtained nozzle plate can be made finer.
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, it is preferable that the mold is made of metal glass as a main material.
Thereby, the mask material can be transferred from the mold to the substrate with higher accuracy. As a result, the unevenness of the obtained nozzle plate can be made finer.
Further, since the metallic glass is particularly excellent in fluidity at the time of molding the mold, the mold can be made more accurate. As a result, also in this respect, the unevenness of the obtained nozzle plate can be made finer.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記第１の工程に先立ち、前記基板に前記ノズル孔を形成することが好ましい。
これにより、比較的簡単にノズル孔を所望の長さおよび形状とするとともに、ノズル孔の周囲に凹凸を形成することができる。
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記基板は、シリコンを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、一般にシリコンを主材料として構成されるキャビティ基板とノズルプレートとを接合した際に、キャビティ基板とノズルプレートとの間に生じる応力を低減することができ、その結果、キャビティ基板とノズルプレートとをより強固に接合することができる。また、ノズルプレートをより精度よく加工することができる。
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, it is preferable to form the nozzle holes in the substrate prior to the first step.
Thereby, while making a nozzle hole into desired length and shape comparatively easily, an unevenness | corrugation can be formed in the circumference | surroundings of a nozzle hole.
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, it is preferable that the substrate is made of silicon as a main material.
As a result, when a cavity substrate generally composed of silicon as a main material and a nozzle plate are joined, the stress generated between the cavity substrate and the nozzle plate can be reduced. As a result, the cavity substrate and the nozzle plate can be reduced. Can be joined more firmly. Further, the nozzle plate can be processed with higher accuracy.
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記基板は、硼珪酸ガラスを主材料として構成されていることが好ましい。
硼珪酸ガラスは、シリコンと熱膨張特性が近似しているため、一般にシリコンを主材料として構成されるキャビティ基板とノズルプレートとを接合した際に、キャビティ基板とノズルプレートとの間に生じる応力を低減することができ、その結果、キャビティ基板とノズルプレートとをより強固に接合することができる。
In the nozzle plate manufacturing method of the present invention, the substrate is preferably made of borosilicate glass as a main material.
Since borosilicate glass has thermal expansion characteristics similar to those of silicon, generally the stress generated between the cavity substrate and the nozzle plate when the cavity substrate composed of silicon as the main material and the nozzle plate are joined. As a result, the cavity substrate and the nozzle plate can be bonded more firmly.
本発明の液滴吐出ヘッドは、本発明の製造方法により製造されたノズルプレートを備えることを特徴とする。
これにより、低コストで、ノズル孔の周囲における液滴の固着を確実に防止することができる液滴吐出ヘッドを提供することができる。
本発明の液滴吐出装置は、本発明の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
これにより、低コストで、ノズル孔の周囲における液滴の固着を確実に防止することができる液滴吐出装置を提供することができる。
The droplet discharge head according to the present invention includes a nozzle plate manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
Accordingly, it is possible to provide a droplet discharge head that can reliably prevent the droplets from being fixed around the nozzle hole at low cost.
The liquid droplet ejection apparatus of the present invention includes the liquid droplet ejection head of the present invention.
Accordingly, it is possible to provide a droplet discharge device that can reliably prevent the droplets from sticking around the nozzle hole at low cost.
以下、本発明のノズルプレートの製造方法の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明のノズルプレートの製造方法の第１実施形態を説明する。以下、本発明のノズルプレートの製造方法の説明に先立ち、かかる製造方法によって得られるノズルプレートを備える液滴吐出装置を説明する。
本実施形態では、液滴吐出装置の一例として、インク（液体）を吐出して記録用紙に画像をプリントするインクジェットプリンタに備えられるインクジェットヘッドを説明する。
Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a nozzle plate of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the nozzle plate manufacturing method of the present invention will be described. Prior to the description of the method for manufacturing a nozzle plate according to the present invention, a droplet discharge device including a nozzle plate obtained by the manufacturing method will be described below.
In the present embodiment, an ink jet head provided in an ink jet printer that discharges ink (liquid) and prints an image on a recording sheet will be described as an example of a droplet discharge device.
図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッド１の概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、インクジェットヘッド１の概略構成を示す断面図であり、図３は、インクジェットヘッド１の上視図である。なお、図１および図２は、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
図１に示すように、インクジェットヘッド１は、ノズルプレート（ノズル基板）１０、キャビティプレート（キャビティ基板）２０、電極プレート（電極基板）３０が順次接合されている。なお、インクジェットヘッド１は、図２にて左右にほぼ対称な構成となっている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the inkjet head 1 in the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the inkjet head 1, and FIG. 3 is a top view of the inkjet head 1. It is. 1 and 2 are shown upside down from a state in which they are normally used.
As shown in FIG. 1, in an inkjet head 1, a nozzle plate (nozzle substrate) 10, a cavity plate (cavity substrate) 20, and an electrode plate (electrode substrate) 30 are sequentially joined. The ink jet head 1 has a substantially symmetrical configuration in the left and right directions in FIG.
ノズルプレート１０には、図１および図２に示すように、このノズルプレート１０の一方の面（図１および図２にて上方側の面）に、凹部１１が形成され、この凹部１１に対応する領域内に、インク液滴を吐出するための多数のノズル孔１２が形成されている。言い返すれば、ノズルプレート１０は、凹部１１により薄肉部が形成されており、その薄肉部にノズル孔１２が形成されている。これにより、ノズル孔１２の先端と記録用紙などの他の物体との接触によるノズル孔１２の損傷が防止される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
凹部１１の底面には、ノズル孔１２の先端の周囲を囲むような領域に、微細（微小）な凹凸１３が形成されている。これにより、ノズル孔１２の周辺におけるインクの付着・固着を防止することができる。
凹凸１３には、凸部１３Ａの表面を覆うように、化学的な撥水性を有する撥水膜１３Ｂが形成されている。
On the bottom surface of the
A
本実施形態では、凹凸１３の凸部１３Ａの横断面形状は、ほぼ円形をなしている。
これにより、後述するノズルプレート１０の製造工程の簡略化および低コスト化を図りつつ、得られるノズルプレート１０は、ノズル孔１２の周囲での液滴の付着をより確実に防止することができる。
凹凸１３の凸部１３Ａの幅（後述する型２０２Ａの凸部２０２Ａ１の幅Ｗ）は、１０ｎｍ〜１０μｍであるのが好ましい。
これにより、後述するノズルプレート１０の製造工程の簡略化および低コスト化を図りつつ、得られるノズルプレート１０は、ノズル孔１２の周囲での液滴の付着をより確実に防止することができる。
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the
Thereby, the
The width of the
Thereby, the
凹凸１３の凸部１３Ａのピッチ（後述する型２０２Ａの凸部２０２Ａ１のピッチＰ）は、１０ｎｍ〜１０μｍであるのが好ましい。
これにより、後述するノズルプレート１０の製造工程の簡略化および低コスト化を図りつつ、得られるノズルプレート１０は、ノズル孔１２の周囲での液滴の付着をより確実に防止することができる。
また、凹凸１３の凹部１３Ａの深さは、１０ｎｍ〜１０μｍであるのが好ましい。
これにより、後述するノズルプレート１０の製造工程の簡略化および低コスト化を図りつつ、得られるノズルプレート１０は、ノズル孔１２の周囲での液滴の付着をより確実に防止することができる。
The pitch of the
Thereby, the
Moreover, it is preferable that the depth of the recessed
Thereby, the
ノズル孔１２は、ノズルプレート１０の前記一方の面側に形成されたノズル部１２Ａと、ノズルプレート１０の他方の面側に形成され、ノズル部１２Ａよりも横断面積の大きいノズル部１２Ｂとを有している。これにより、ノズル孔１２の流路抵抗を低減しつつ、インクの流れを整えて安定した吐出を実現することができる。
また、ノズルプレート１０には、ノズルプレート１０の前記一方の面に、凹部１１の両側に、凹部１４が形成されている。
また、ノズルプレート１０のノズルプレート１０の他方の面（図１および図２にて下方側の面）には、後述するインク供給口を形成するための溝１５と、リザーバ５０を形成するための溝１６とが形成されているとともに、キャビティプレート２０が接合されている。
The
The
Further, a
図２に示すように、ノズルプレート１０とキャビティプレート２０との間には、前述した各ノズル１２に対応する独立した複数のキャビティ４０と、１つのリザーバ（共通インク室）５０と、このリザーバ５０を各キャビティ４０に連通させるインク供給口（オリフィス）６０とが区画形成されている。本実施形態では、キャビティ４０は、キャビティプレート２０の上面に形成された溝２１の壁面と、ノズルプレート１０の下面とで区画形成されている。また、リザーバ５０は、ノズルプレート１０の下面に形成された溝１６の壁面と、キャビティプレート２０の上面に形成された溝２２の壁面とで区画形成されている。また、インク供給口６０は、ノズルプレート１０の下面に形成された溝１５の壁面と、キャビティプレート２０の上面とで区画形成されている。
As shown in FIG. 2, between the
複数のキャビティ４０は、図１に示すように、それぞれ、対応するノズル孔１２に連通し、短冊状（直方体状）をなしている。そして、各キャビティ４０は、インク供給口６０を介して、リザーバ５０からインクの供給を受けるようになっている。このリザーバ５０には、図示しないインクカートリッジからインクを補給するためのインク取入れ口２３が連通している。
As shown in FIG. 1, each of the plurality of
また、キャビティプレート２０は、図２に示すように、各キャビティ４０の薄肉に形成された底壁部が、その厚さ方向、すなわち図２において上下方向に弾性変形（弾性変位）可能な振動板２４をなしている。したがって、各キャビティ４０は、この振動板２４の振動（変位）により、その容積が可変であり、この容積変化によりノズル孔１２からインク（液体）を液滴状に吐出するよう構成されている。
As shown in FIG. 2, the
この振動板２４は、後述する電極３２との間に電圧を印加する電圧印加装置７０に接続されており、電圧印加装置７０からの電圧により弾性変形するものである。
また、振動板２４は、その下方の面に、シリコンの酸化膜（ＳｉＯ２）等の絶縁層（図示せず）が設けられている。これにより、振動板２４と電極３２との接触による短絡を好適に防止することができる。
このようなキャビティプレート２０の一方の面（図１および図２にて下方側の面）に、電極プレート３０が接合されている。
The
The
The
電極プレート３０は、キャビティプレート２０側の面に、前述した各キャビティ４０に対応する凹部３１が形成されているとともに電極３２が設けられている。言い換えすれば、電極プレート３０は、電極３２が、キャビティプレート２０の振動板２４に対し微小な空隙を隔てて対向するようになっている。
電極３２は、前述した電圧印加装置７０に接続されている。
The
The
このように、本実施形態のインクジェットヘッド１は、電極３２と、電極３２に微小空隙を隔てて対向する振動板２４とを有し、電極３２と振動板２４との間に、電圧を印加することにより、電極３２と振動板２４との間に静電引力を生じさせて、振動板２４を変位させるように構成されている静電アクチュエータを備えるものである。
As described above, the inkjet head 1 according to this embodiment includes the
以上のような構成のインクジェットヘッド１は、次のようにして駆動する。
振動板２４と電極３２との間に、電圧を印加すると、振動板２４と電極３２との間に、静電引力（クーロン力）が生じる。この静電引力により、振動板２４が下方に撓んで変位して電極３２に当接する。
このようにして、キャビティ４０内の容積が拡大する。その際、インクには、図示しないインクカートリッジからキャビティ４０へ向かう圧力（正方向への圧力）とノズル孔１２からキャビティ４０へ向かう圧力とが作用している。これらの圧力に対してノズル孔１２にはメニスカスの表面張力が作用しているため、空気がノズル孔１２からキャビティ４０へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクが前記インクカートリッジからリザーバ５０およびインク供給口６０を介してキャビティ４０へ供給される。
The inkjet head 1 configured as described above is driven as follows.
When a voltage is applied between the
In this way, the volume in the
このようにキャビティ４０の容積が拡大された状態から、振動板２４と電極３２との間の電位差を急激に低下させると、振動板２４は、その弾性復元力によって図中上方に復元して、初期状態となる。
これにより、キャビティ４０の容積が急激に収縮される。その結果、キャビティ４０を満たすインク（液体）の一部が、このキャビティ４０に連通するノズル孔１２からインク滴として吐出される。
When the potential difference between the
Thereby, the volume of the
このようなインクジェットヘッド１は、例えば、次のようにして製造することができる。
図４ないし図６は、それぞれ、インクジェットヘッド１の製造方法を説明するための図（縦断面図）であり、図７は、基板の表面の微細加工のための微細凹凸加工装置２００の概略構成を示す図であり、図８は、微細凹凸加工装置２００に備えられた型の概略構成を示す図であり、図９は、微細凹凸加工装置２００による微細加工の工程を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図５ないし図９中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Such an inkjet head 1 can be manufactured as follows, for example.
4 to 6 are diagrams (longitudinal sectional views) for explaining a method of manufacturing the inkjet head 1, and FIG. 7 is a schematic configuration of a fine
（ノズルプレート１０の製造工程）
［Ａ１］ まず、ガラスやシリコンなどを主材料として構成された基板１０５を用意する。
基板１０５がシリコンを主材料として構成されていると、一般にシリコンを主材料として構成されるキャビティプレート２０と熱膨張特性が等しいため、キャビティプレート２０とノズルプレート１０とを接合した際に、キャビティプレート２０とノズルプレート１０との間に生じる応力を低減することができ、その結果、キャビティプレート２０とノズルプレート１０とをより強固に接合することができる。また、ノズルプレート１０をより精度よく加工することができる。
(Manufacturing process of nozzle plate 10)
[A1] First, a
When the
また、基板１０５が硼珪酸ガラスを主材料として構成されていると、硼珪酸ガラスは、シリコンと熱膨張特性が近似しているため、一般にシリコンを主材料として構成されるキャビティプレート２０とノズルプレート１０とを接合した際に、キャビティプレート２０とノズルプレート１０との間に生じる応力を低減することができ、その結果、キャビティプレート２０とノズルプレート１０とをより強固に接合することができる。
Further, when the
そして、図４（Ａ）に示すように、基板１０５の一方の面に、ノズル孔１２の１２Ａを形成する領域を除いてノズルプレート１０の平面形状に対応するように、例えば、クロムや金、アルミニウム等の金属マスク１０６を形成する。
金属マスク１０６（金属膜）の成膜方法としては、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、金属箔の接合等が挙げられる。なお、以下の各工程における金属膜の成膜においても、同様の方法を用いることができる。
Then, as shown in FIG. 4A, on one surface of the
As a method for forming the metal mask 106 (metal film), vacuum deposition, sputtering (low temperature sputtering), dry plating methods such as ion plating, wet plating methods such as electrolytic plating and electroless plating, thermal spraying methods, metal foil Joining etc. are mentioned. Note that the same method can also be used for forming a metal film in the following steps.
次に、図４（Ｂ）に示すように、金属マスク１０６を介して、基板１０５の前記一方の面をエッチングして、凹部１０７を形成する。
エッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウエットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。
その後、金属マスク１０６を除去し、図４（Ｃ）に示すように、基板１０５の前記一方の面に、ノズル孔１２のノズル部１２Ｂと溝１５、１６とを形成する領域を除いてノズルプレート１０の平面形状に対応するように、例えば、クロムや金、アルミニウム等の金属マスク１０８を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the one surface of the
As an etching method, for example, one or more of physical etching methods such as plasma etching, reactive ion etching, beam etching, and optically assisted etching, and chemical etching methods such as wet etching are used in combination. be able to. Note that the same method can be used for etching in the following steps.
Thereafter, the
次に、図４（Ｄ）に示すように、金属マスク１０８を介して、基板１０５の前記一方の面をエッチングして、溝１５、１６を形成する。
その後、金属マスク１０８を除去し、図４（Ｅ）に示すように、基板１０５の他方の面に、凹部１１、１４を形成する領域を除いてノズルプレート１０の平面形状に対応するように、例えば、クロムや金、アルミニウム等の金属マスク１０９を形成する。
Next, as shown in FIG. 4D, the one surface of the
Thereafter, the
次に、図４（Ｆ）に示すように、金属マスク１０９を介して、基板１０５の前記一方の面をエッチングして、凹部１１、１４を形成する。その後、金属マスク１０９を除去して、基板１０５は、図４（Ｇ）に示すような形態になる。
このときノズル孔１２が形成される。このように、後述する微細凹凸加工（第１の工程）に先立ち、基板１０５にノズル孔１２を形成するので、比較的簡単にノズル孔１２を所望の長さおよび形状とするとともに、ノズル孔１２の周囲に凹凸１３を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 4F, the one surface of the
At this time, the
図４（Ｇ）に示すような基板１０５に対し、凹部１１の底面に微細凹凸加工を施して凹凸１３を形成した後に、基板１０５の凹凸１３が形成された面に撥水性を化学的に付与する処理を施して撥水膜１３Ｂを形成して、ノズルプレート１０を得る。この微細凹凸加工は、金属マスク１０９を除去する前に行ってもよい。なお、この微細凹凸加工については、後で詳述する。
A
このように、微細凹凸加工（第２の工程）の後に、基板１０５の凹凸１３が形成された面に、撥液性を化学的に付与する処理を施すので、ノズルプレート１０の製造工程の簡略化および低コスト化を図りつつ、得られるノズルプレート１０は、凹凸１３による撥液性とともに、撥水膜１３Ｂによる化学的な撥液性を発揮し、ノズル孔１２の周囲での液滴の付着をより確実に防止することができる。
Thus, after the fine unevenness processing (second step), the surface of the
前記撥液性を化学的に付与する処理は、特に限定されないが、例えば、ノズルプレート１０（基板１０５）の表面の改質、撥液性を有する材料を主材料として構成された薄膜の形成などが挙げられる。
中でも、撥液性を有する材料を主材料として構成された薄膜の形成により撥水膜１３Ｂを形成すると、ノズルプレート１０（基板１０５）に化学的に撥液性を付する処理を比較的簡単に施すことができる。
The treatment for chemically imparting the liquid repellency is not particularly limited. For example, the surface of the nozzle plate 10 (the substrate 105) is modified, and a thin film composed mainly of a liquid repellant material is formed. Is mentioned.
In particular, when the
また、前記撥液性を有する材料としては、撥液性を付与することができるものであれば、特に限定されず、例えば、各種有機材料および各種無機材料を用いることができるが、樹脂であると、ノズルプレート１０（基板１０５）に化学的に撥液性を付する処理をより簡単に施すことができる。
前記樹脂は、脱アンモニア型ウレタンモノマーの重合体であるのが好ましい。例えば、前記樹脂としてパラックコート（登録商標）などを用いるのが好ましい。これにより、化学的に撥液性を付する処理を比較的簡単に施すことができるとともに、得られるノズルプレート１０は、凹凸１３による撥液性とともに、撥水膜１３Ｂが化学的により優れた撥液性を発揮し、ノズル孔１２の周囲でのインク液滴の付着をさらに確実に防止することができる。
Further, the material having liquid repellency is not particularly limited as long as it can impart liquid repellency. For example, various organic materials and various inorganic materials can be used. Then, the process of chemically imparting liquid repellency to the nozzle plate 10 (substrate 105) can be more easily performed.
The resin is preferably a polymer of deammonia type urethane monomer. For example, it is preferable to use Parak Coat (registered trademark) as the resin. This makes it possible to relatively easily perform a process of chemically imparting liquid repellency, and the obtained
以上の工程により、ノズルプレート１０が得られる。
なお、前述の工程では、ノズル孔１２の形成をエッチングにより形成したが、これに限定されない。
例えば、ノズル孔１２の形成は、基板１０５にレーザを照射することにより行うことができる。この場合、比較的簡単にノズル孔１２を形成することができる。
Through the above steps, the
In the above process, the
For example, the
また、ノズル孔１２の形成は、基板１０５におけるノズル孔１２の形成予定部位の表面にレーザ光を照射して変性させた後に、ウエットエッチングにより行うと、比較的精度よく、かつ、比較的短時間にノズル孔１２を形成することができる。
また、ノズル孔１２の形成は、ドライエッチングにより行うと、特に高い精度でノズル孔１２を形成することができる。
また、ノズル孔１２の形成は、基板１０５の一方の面にプレス成形により穴部（ノズル部１２Ａ、１２Ｂ）を形成した後に、基板１０５を他方の面側から研磨して、前記穴部を貫通させることにより行うことができる。この場合、比較的精度よくノズル孔１２を形成するとともに、ノズル孔１２の長さを所望のものとすることができる。
In addition, the
Further, when the nozzle holes 12 are formed by dry etching, the nozzle holes 12 can be formed with particularly high accuracy.
The
（キャビティプレートの製造工程）
［Ａ２］ 一方、シリコンを主材料として構成された基板１１０を用意する。
次に、図５（Ｈ）に示すように、基板１１０の全周面に、熱酸化処理により、酸化膜１１１（ＳｉＯ２膜）を形成する。
熱酸化処理の方法としては、特に限定されず、スチーム酸化、ウェット酸化、ドライ酸化、高圧酸化、希釈酸素酸化等のうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。例えば、スチーム酸化の場合には、水蒸気を含有する酸素存在雰囲気下で行う。
(Cavity plate manufacturing process)
[A2] On the other hand, a
Next, as shown in FIG. 5H, an oxide film 111 (SiO 2 film) is formed on the entire peripheral surface of the
The method for the thermal oxidation treatment is not particularly limited, and one or more of steam oxidation, wet oxidation, dry oxidation, high pressure oxidation, diluted oxygen oxidation, and the like can be used. For example, in the case of steam oxidation, it is performed in an oxygen-existing atmosphere containing water vapor.
次に、図５（Ｉ）に示すように、基板１１０の前記一方の面側の酸化膜１１１のうち、溝２１、２２を形成する領域と、ノズルプレート１０の平面形状の外周に対応する領域とを除去する。このとき、溝２２に対応する領域については、酸化膜の膜厚の半分程度だけ除去する。
次に、図５（Ｊ）に示すように、基板１１０の他方の面側の酸化膜１１１を除去し、基板１１０の下面に、不純物をドープし、不純物拡散層１１２を形成する。
Next, as shown in FIG. 5I, in the
Next, as shown in FIG. 5J, the
この不純物拡散層１１２は、得られるインクジェットヘッドにおいて振動板２４を構成するものである。また、この不純物拡散層１１２は、エッチング液に対するエッチング速度が基板１１０と異なるので、後工程で行う基板１１０のエッチングに際して、エッチングの停止層として機能する。
したがって、この不純物拡散層１１２の厚さを制御することによって、所望の厚さの振動板２４を形成することができる。また、不純物拡散層１１２は、基板１１０に比べて低抵抗であることから、特に、振動板２４となる部分においては、共通電極として良好な導電性が得られる。
The
Therefore, the
次に、図５（Ｋ）に示すように、基板１１０の前記他方の面、すなわち不純物拡散層１１２の表面に、酸化膜（ＳｉＯ２膜）１１３を形成する。
この酸化膜１１３の形成方法としては、前述した、金属膜の形成方法と同様のものを用いることができる。
次に、図５（Ｌ）に示すように、基板１１０の前記他方の面側の酸化膜１１３のうち、インク取入れ口２３を形成する領域と、ノズルプレート１０の平面形状の外周に対応する領域とを除去する。
Next, as illustrated in FIG. 5K, an oxide film (SiO 2 film) 113 is formed on the other surface of the
As a method of forming the
Next, as shown in FIG. 5L, in the
次に、図５（Ｍ）に示すように、酸化膜１１１、１１３を介して、基板１１０の両面を途中までエッチングする。
そして、図５（Ｎ）に示すように、基板１１０の前記一方の面側の酸化膜１１１をその膜厚の半分だけエッチングした後に、酸化膜１１１、１１３を介して、基板１１０の両面をエッチングして、溝２１、２２、インク取入れ口２３を形成するとともに、キャビティプレート２０の外周を形成する。
次に、図５（Ｏ）に示すように、酸化膜１１１、１１３を除去して、キャビティプレート２０を得る。
Next, as shown in FIG. 5M, both surfaces of the
Then, as shown in FIG. 5N, after etching the
Next, as shown in FIG. 5 (O), the
（電極プレート３０の製造工程）
［Ａ３］ 一方、ガラスを主材料として構成された基板１１４を用意する。
そして、図６（Ｐ）に示すように、基板１１４の一方の面に、例えば、クロムや金、アルミニウム等により金属膜１１５を形成する。
次に、図６（Ｑ）に示すように、基板１１４の前記一方の面側の金属膜１１５のうち、凹部３１を形成する領域を除去して、金属マスク１１６を形成する。
(Manufacturing process of electrode plate 30)
[A3] On the other hand, a
Then, as shown in FIG. 6P, a
Next, as shown in FIG. 6Q, the
次に、図６（Ｒ）に示すように、この金属マスク１１６を介して、基板１１４の前記一方の面側をエッチングして、凹部３１を形成する。
そして、金属マスク１１６を除去した後、図６（Ｓ）に示すように、基板１１４の前記一方の面に、ＩＴＯ等からなる導電膜１１７を形成する。
導電膜１１７の形成方法としては、前述した、金属膜の形成方法と同様のものを用いることができる。
次に、図６（Ｔ）に示すように、導電膜１１７の一部を除去して、電極３２を形成する。
次に、図６（Ｕ）に示すように、基板１１４に、ドリル等を用いて、インク供給孔３３を形成して、電極プレート３０を得る。
Next, as shown in FIG. 6R, the one surface side of the
Then, after removing the
As a method for forming the
Next, as shown in FIG. 6T, a part of the
Next, as shown in FIG. 6 (U), the
（各プレートの接合工程）
前述のようにして得られた、ノズルプレート１０、キャビティプレート２０、電極基板３０を直接接合、陽極接合、接着接合などにより接合して、図１および図２に示すようなインクジェットヘッドを得る。
（基板１０５の表面への微細凹凸加工）
ここで、ノズルプレート１０の製造工程における基板１０５の表面に対する微細凹凸加工について図７ないし図９に基づき詳細に説明する。なお、図７ないし図９では、説明の便宜上、寸法等を適宜変更して模式的に示している。また、以下では、図７および図９中、上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」として説明する。
(Joint process for each plate)
The
(Fine uneven processing on the surface of the substrate 105)
Here, the fine unevenness processing on the surface of the
この微細凹凸加工には、微細な凹凸１３の凸部１３Ａと同パターンのマスクパターンを基板１０５の表面に形成するために、図７に示すような微細凹凸加工装置２００を用いる。
微細凹凸加工装置２００は、図７に示すように、図４（Ｇ）に示すような基板１０５を保持する保持体２０１と、微細な凹凸１３の凸部１３Ａに対応した型を有する型本体２０２とを備え、これらが上下方向で接離するように相対的に移動可能となっている。
保持体２０１は、基板１０５を保持する基板ホルダ２０１Ａと、基板ホルダ２０１Ａを支持しこれを水平方向に移動可能なアクチュエータ２０１Ｂとを有している。
In order to form a mask pattern having the same pattern as the
As shown in FIG. 7, the fine
The holding
基板ホルダ２０１Ａは、基板１０５の下面（凹部１１が形成されている面とは逆側の面）を下方から支持するとともに、基板１０５を水平方向での移動を防止するように固定する機能を有するものである。この基板ホルダ２０１Ａに保持された基板１０５は、凹部１１、すなわち凹凸１３が形成されるべき部位が上方に向け露出する。
アクチュエータ２０１Ｂは、基板１０５を支持しこれを水平方向に微小距離ずつ移動可能な微動アクチュエータ２０１Ｂ１と、微動アクチュエータ２０１Ｂ１を支持しこれを水平方向に比較的大きな距離ずつ移動可能な粗動アクチュエータ２０１Ｂ２とからなる。
The
The
このようなアクチュエータ２０１Ｂでは、型本体２０２に対する基板１０５の水平方向での位置を、粗動アクチュエータ２０１Ｂ２を作動させることによりおおよそ合わせた後に、微動アクチュエータ２０１Ｂ１を作動させることにより正確に合わせる。これらのアクチュエータ２０１Ｂ１、２０１Ｂ２は、駆動制御装置２０３によって駆動を制御される。
In such an
型本体２０２は、凹凸１３の凸部１３Ａに対応した型２０２Ａと、型２０２Ａを保持する型ホルダ２０２Ｂとを有する。
型２０２Ａは、図７および図８に示すように、形成されるべき凹凸１３の凸部１３Ａに対応した凸部２０２Ａ１が形成されている。すなわち、この凸部２０２Ａ１は、その横断面形状がほぼ円形をなしている。
The
As shown in FIGS. 7 and 8, the
また、凸部２０２Ａ１の先端には、マスク材料２０４が離脱可能に付着している。
マスク材料２０４としては、エッチングに耐性があり、かつ、型２０２Ａから基板１０５への転写が可能であるものであれば、特に限定されず、各種有機材料や各種無機材料を用いることができる。
型２０２Ａの凸部２０２Ａ１の形成方法は、特に限定されないが、例えば、化学的エッチング、機械的エッチング、研磨処理、物質の選択的な堆積等を用いることができる。
Further, the
The
A method for forming the convex portion 202A1 of the
特に、本発明において、型２０２Ａの凸部２０２Ａ１の形成方法としては、いわゆるナノインプリント法に用いるのと同様に、電子線を用いたリソグラフィーが好適に用いられる。これにより、直径１００ｎｍ以下の凸部を形成することができる。この場合、型の構成材料として、金属または半導体などの導電性材料を用いる。
また、単層のカーボンナノチューブを選択成長させることによっても、型２０２Ａの凸部２０２Ａ１を形成することができる。この場合、型２０２Ａの凸部２０２Ａ１の加工寸法をさらに小さくすることができる。
In particular, in the present invention, as a method for forming the convex portion 202A1 of the
Further, the convex portion 202A1 of the
また、型２０２Ａの構成材料は、型を成形でき、かつ、型としての機能を発揮できるものであれば、特に限定されなず、各種材料を用いることができるが、型２０２Ａは、シリコンや、結晶粒が実質的に存在しない材料を主材料として構成されているのが好ましい。これにより、型２０２Ａから基板１０５へより精度よくマスク材料を転写することができる。その結果、得られるノズルプレート１０の凹凸１３をより微細なものとすることができる。
The constituent material of the
前記結晶粒が実質的に存在しない材料は、金属ガラスであるのが好ましい。すなわち、型２０２Ａは、金属ガラスを主材料として構成されているのが好ましい。
これにより、型２０２Ａから基板１０５へより精度よくマスク材料を転写することができる。その結果、得られるノズルプレート１０の凹凸１３をより微細なものとすることができる。
The material substantially free of crystal grains is preferably metallic glass. That is, it is preferable that the
Accordingly, the mask material can be transferred from the
また、金属ガラスは型２０２Ａの成形時における流動性に特に優れているため、型２０２Ａをより精度の高いものとすることができる。その結果、この点でも、得られるノズルプレート１０の凹凸１３をより微細なものとすることができる。
このような微細凹凸加工装置２００を用いて、基板１０５の表面に凹凸１３を形成するには、以下のようにして行う。
Further, since the metallic glass is particularly excellent in fluidity at the time of molding the
In order to form the
（第１の工程）
基板１０５に凹凸加工を施すに際しては、まず、前述した微小凹凸加工装置２００を用いて、凹凸１３に対応したマスクを基板１０５の表面に形成する。
具体的には、まず、図９（Ａ）に示すように、基板１０５と型２０２Ａとが離間した状態で、少なくとも型２０２Ａの凸部２０２Ａ１の先端に、マスク材料２０４を供給する。このとき、マスク材料２０４は、液状、固体状、ゲル状、粉状などいずれの状態であってもよい。
(First step)
When the unevenness processing is performed on the
Specifically, first, as shown in FIG. 9A, in a state where the
次に、図９（Ｂ）に示すように、基板１０５と型２０２Ａとを接触または近接させて、型２０２Ａの凸部２０２Ａ１の先端に付着したマスク材料２０４を、基板１０５の凹部１１の底面に接触させる。
そして、図９（Ｃ）に示すように、基板１０５と型２０２Ａとを離間させて、型２０２Ａの凸部２０２Ａ１の先端に付着したマスク材料２０４を、基板１０５の凹部１１の底面に転写する。これにより、凹凸１３の凸部１３Ａとほぼ同パターンのマスク２０５（マスクパターン）が基板１０５の表面に形成される。その後、マスク材料２０４が液状やゲル状などである場合には、マスク２０５を硬化させる。
Next, as shown in FIG. 9B, the
Then, as shown in FIG. 9C, the
（第２の工程）
前述したマスク２０５を介して、基板１０５をエッチングすることにより、微細な凹凸１３が基板１０５の凹部１１の底面に形成されて、ノズルプレート１０を得る。その際、前記エッチングとしてドライエッチングを用いると、より微細な凹凸１３を得ることができる。
以上説明したように、ノズルプレート１０のノズル孔１２の液滴吐出側の面に凹凸１３が形成される。
(Second step)
By etching the
As described above, the
上述したように、本実施形態のノズルプレート１０の製造方法は、凹凸１３の凸部１３Ａに対応した凸部２０２Ａ１と有する型２０２Ａを用いて、凸部１３Ａとほぼ同パターンのマスク２０５（マスクパターン）を基板１０５の表面に形成する第１の工程と、マスク２０５を用いて基板１０５をエッチングすることにより、基板１０５の表面に凹凸１３を形成する第２の工程とを有する。
As described above, the manufacturing method of the
これにより、露光・現像工程を必要とせずに、基板１０５の表面にマスク２０５を形成することができるので、マスク２０５の形成工程が簡略化され、その結果、ノズルプレート１０の製造工程の簡略化を図ることができる。
また、型２０２Ａは繰り返し使用することができるため、型２０２Ａの微細加工にコストをかけることができ、より微細な凹凸１３を低コストで形成することができる。
Thereby, since the mask 205 can be formed on the surface of the
In addition, since the
特に、本実施形態では、第１の工程で、型２０２Ａが凹凸１３の凸部１３Ａに対応した凸部２０２Ａ１を有し、型２０２Ａにマスク材料２０４を付与した状態で、型２０２Ａを基板１０５に接触させることにより、マスク材料２０４を基板１０５に転写して、マスク２０５を形成する。
これにより、型２０２Ａから基板１０５へマスク材料２０４を付与すると同時にマスク２０５が形成されるので、マスクの形成工程がより簡略化され、その結果、ノズルプレート１０の製造工程の簡略化をより図ることができる。
以上のようにして、第１実施形態のインクジェットヘッド１が製造される。
In particular, in the present embodiment, in the first step, the
Thus, the
As described above, the inkjet head 1 of the first embodiment is manufactured.
＜第２実施形態＞
次に、本発明のノズルプレートの第２実施形態について図１０ないし図１２に基づいて説明する。以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図１０は、基板の表面の微細加工のための微細凹凸加工装置２００の概略構成を示す図であり、図１１は、微細凹凸加工装置２００に備えられた型の概略構成を示す図であり、図１２は、微細凹凸加工装置２００による微細加工の工程を説明するための図である。なお、図１０ないし図１２では、説明の便宜上、寸法等を適宜変更して模式的に示している。また、以下では、図１０および図１２中、上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」として説明する。
Second Embodiment
Next, 2nd Embodiment of the nozzle plate of this invention is described based on FIG. 10 thru | or FIG. Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a fine
本実施形態のノズルプレートの製造方法は、微細な凹凸１３に対応したマスク２０５を基板１０５の表面に形成する方法が異なる以外は、第１実施形態のノズルプレートの製造方法と同様である。
本実施形態の微細凹凸加工装置２００は、型２０２Ａの凸部２０２Ａ２が凹凸１３の凹部に対応した凸部２０２Ａ２を有している。また、本実施形態では、マクス材料２０６を、型２０２Ａの凸部２０２Ａ２の先端に付与せずに、基板１０５の表面（上方の面）に供給してある。
The nozzle plate manufacturing method of the present embodiment is the same as the nozzle plate manufacturing method of the first embodiment, except that the method of forming the mask 205 corresponding to the
In the fine
マスク材料２０６としては、エッチングに耐性があり、かつ、後述する電圧印加装置２０７による電圧を受けて除去可能であるものであれば、特に限定されず、各種有機材料や各種無機材料を用いることができる。
また、基板１０５と型２０２Ａとには、これらの間に電圧を印加する電圧印加装置２０７が接続されている。
このような微細凹凸加工装置２００を用いて、基板１０５の表面に凹凸１３を形成するには、以下のようにして行う。
The
The
In order to form the
（第１の工程）
基板１０５に凹凸加工を施すに際しては、まず、前述した微小凹凸加工装置２００を用いて、凹凸１３の凸部とほぼ同パターンのマスクパターンを基板１０５の表面に形成する。
具体的には、まず、図１２（Ａ）に示すように、基板１０５と型２０２Ａとが離間した状態で、基板１０５の上面に、マスク材料２０６を供給する。
(First step)
When the unevenness processing is performed on the
Specifically, first, as shown in FIG. 12A, a
次に、図１２（Ｂ）に示すように、基板１０５と型２０２Ａとをマスク材料２０６を介して接触または近接させた状態で、電圧印加装置２０７により、型２０２Ａの凸部２０２Ａ２の先端と基板１０５との間のマスク材料２０６に電圧を印加して、凸部２０２Ａ２と同パターンとなるようにマスク材料２０６を部分的に除去する。これにより、開口２０６Ａが形成される。
そして、図１２（Ｃ）に示すように、基板１０５と型２０２Ａとを離間させて、型２０２Ａの凸部２０２Ａ１に対応した形状、すなわち、凹凸１３の凸部１３Ａとほぼ同パターンのマスク材料２０６（マスクパターン）が基板１０５の表面に形成される。
Next, as shown in FIG. 12B, in a state where the
Then, as shown in FIG. 12C, the
（第２の工程）
前述したマスク材料２０６を介して、基板１０５をエッチングすることにより、微細な凹凸１３が基板１０５の凹部１１の底面に形成されて、ノズルプレート１０を得る。
以上説明したように、ノズルプレート１０のノズル孔１２の液滴吐出側の面に凹凸１３が形成される。
(Second step)
By etching the
As described above, the
本実施形態では、第１の工程で、型２０２Ａが凹凸１３の凹部に対応した凸部２０２Ａ２を有し、基板１０５の表面にマスク材料２０６を供給し、型２０２Ａと基板１０５との間でマスク材料２０６にエネルギを付与することにより、マスク材料２０６の一部を除去して、マスク材料２０６を形成する。
これにより、凹凸１３の凸部１３Ａよりも凹部の方が簡単な形状をなしている場合に、基板１０５にマスク材料２０６を比較的容易に形成することができる。
In the present embodiment, in the first step, the
Accordingly, the
特に、本実施形態では、前記エネルギとして、型２０２Ａと基板１０５との間に電圧を印加するので、型２０２Ａの先端を小さくするだけで、微小な開口が形成されたマスク材料２０６を形成することができるので、凹凸１３の微細化を図りつつ、型２０２Ａを比較的簡単に製造することができる。
なお、本発明のノズルプレートの製造方法は、前述したような型を用いて、微細な凹凸１３を形成するものであれば、特に限定されない。例えば、第２実施形態において、型２０２Ａと基板１０５との間に付与するエネルギは、電圧に限らず、型２０２Ａを基板１０５を押し当てる力（押圧力）、熱エネルギ、光エネルギ、電子線、磁場等でもよい。
型２０２Ａを基板１０５に押し当てることによって前記エネルギを付与する場合、マスク材料２０６とともに、マスク材料２０６を介して基板１０５をドライエッチングすることにより、凹凸１３を形成するのが好ましい。その際、マスク材料２０６として有機膜を用いる。
これにより、有機膜に形成された凹凸の形状に応じた凹凸を基板１０５の表面に形成することができる。したがって、横断面積が底面に向け漸減した凹部を有機膜に形成することにより、横断面積が底面に向け漸減した凹部を有する凹凸を基板１０５に形成することができる。
In particular, in the present embodiment, a voltage is applied between the
In addition, the manufacturing method of the nozzle plate of this invention will not be specifically limited if the fine unevenness |
When the energy is applied by pressing the
Thereby, unevenness according to the shape of the unevenness formed in the organic film can be formed on the surface of the
また、基板１０５をシリコンなどを主材料として構成した場合には、型２０２Ａと基板１０５との間に予めマスク材料を介在させずに、型２０２Ａから基板１０５へエネルギを付与することによって、基板１０５の上面に、凹凸１３の凸部１３Ａと同パターンの酸化膜を形成し、これをマスクとして用いることもできる。
また、前述の第１、２実施形態では、ノズルプレート１０の凹凸１３の凸部の横断面形状が円形をなすものについて説明したが、凹凸１３が撥水作用を発揮するものであれば、前記凹部の形状はこれに限定されない。例えば、凹凸１３の凸部の横断面形状は、３角形、４角形、５角形などの多角形であってもよいし、これを反転したような形状であってもよい。また、凹凸１３の凸部の横断面形状は、線状をなしていてもよい。したがって、型２０２Ａの形状もこれに対応して、様々な形状を取りうることは言うまでもない。
In the case where the
Further, in the first and second embodiments described above, the description has been given of the case where the cross-sectional shape of the convex portion of the concave and
また、本発明によって製造されたノズルプレートを備える液滴吐出ヘッド（上述の実施形態では、インクジェットヘッド１）から吐出する吐出対象液（液滴）としては、特に限定されず、例えば以下のような各種の材料を含む液体（サスペンション、エマルション等の分散液を含む）とすることができる。すなわち、カラーフィルタのフィルタ材料を含むインク、有機ＥＬ（Electro Luminescence）装置におけるＥＬ発光層を形成するための発光材料、電子放出装置における電極上に蛍光体を形成するための蛍光材料、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）装置における蛍光体を形成するための蛍光材料、電気泳動表示装置における泳動体を形成する泳動体材料、基板の表面にバンクを形成するためのバンク材料、各種コーティング材料、電極を形成するための液状電極材料、２枚の基板間に微小なセルギャップを構成するためのスペーサを構成する粒子材料、金属配線を形成するための液状金属材料、マイクロレンズを形成するためのレンズ材料、レジスト材料、光拡散体を形成するための光拡散材料などである。 Further, the liquid to be ejected (liquid droplets) ejected from the liquid droplet ejection head (in the above-described embodiment, the ink jet head 1) provided with the nozzle plate manufactured according to the present invention is not particularly limited. A liquid containing various materials (including a dispersion such as a suspension or an emulsion) can be used. That is, an ink containing a filter material for a color filter, a light emitting material for forming an EL light emitting layer in an organic EL (Electro Luminescence) device, a fluorescent material for forming a phosphor on an electrode in an electron emitting device, PDP (Plasma Fluorescent material for forming phosphors in display panel devices, migrating material for forming electrophores in electrophoretic display devices, bank materials for forming banks on the surface of substrates, various coating materials, and electrodes Liquid electrode material for forming a spacer, a particle material for forming a minute cell gap between two substrates, a liquid metal material for forming a metal wiring, a lens material for forming a microlens, a resist Materials, light diffusing materials for forming light diffusers, and the like.
また、本発明によって製造されたノズルプレートを備える液滴吐出装置において、液滴を吐出する対象となる液滴受容物は、記録用紙のような紙に限らず、フィルム、織布、不織布等の他のメディアや、ガラス基板、シリコン基板等の各種基板のようなワークであってもよい。
また、本発明によって製造されたノズルプレートは、ノズルプレートを備える、あらゆる方式（形態）の液滴吐出装置に適用することができる。
In addition, in the droplet discharge device including the nozzle plate manufactured according to the present invention, the droplet receiver to which droplets are to be discharged is not limited to paper such as recording paper, but is a film, a woven fabric, a non-woven fabric, or the like. Other media and workpieces such as various substrates such as a glass substrate and a silicon substrate may be used.
In addition, the nozzle plate manufactured according to the present invention can be applied to droplet discharge devices of any system (form) including the nozzle plate.
１……インクジェットヘッド １０……ノズルプレート １１……凹部 １２……ノズル孔 １２Ａ、１２Ｂ……ノズル部 １３……凹凸 １３Ａ……凸部 １３Ｂ……撥水膜 １４……凹部 １５、１６……溝 ２０……キャビティプレート ２１、２２……溝 ２３……インク取入れ口 ２４……振動板 ３０……電極プレート ３１……凹部 ３２……電極 ３３……インク供給孔 ４０……キャビティ ５０……リザーバ ６０……インク供給口 ７０……電圧印加装置 １０５……基板 １０６……金属マスク １０７……凹部 １０８……金属マスク １０９……金属マスク １１０……基板 １１１、１１３……酸化膜 １１２……不純物拡散層 １１４……基板 １１５……金属膜 １１６……金属マスク １１７……導電膜 ２００……微細凹凸加工装置 ２０１……保持体 ２０１Ａ……基板ホルダ ２０１Ｂ……アクチュエータ ２０１Ｂ１……微動アクチュエータ ２０１Ｂ２……粗動アクチュエータ ２０２Ａ……型 ２０２Ａ１、２０２Ａ２……凸部 ２０２Ｂ……型ホルダ ２０３……駆動制御装置 ２０４……マスク材料 ２０５……マスク ２０６……マスク材料 ２０６Ａ……開口 ２０７……電圧印加装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (20)
前記凹凸の凸部または凹部に対応した凸部を有する型を用いて、前記凹凸の凸部とほぼ同パターンのマスクパターンを基板の表面に形成する第１の工程と、
前記マスクパターンを用いて前記基板をエッチングすることにより、前記基板の表面に微小な凹凸を形成する第２の工程とを有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。 A method of manufacturing a nozzle plate in which minute irregularities are formed around a nozzle hole for discharging a droplet,
A first step of forming on the surface of the substrate a mask pattern having substantially the same pattern as the convex and concave portions using a mold having a convex portion corresponding to the concave and convex portions or concave portions;
And a second step of forming minute irregularities on the surface of the substrate by etching the substrate using the mask pattern.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007313701A (en) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Konica Minolta Holdings Inc | Method for manufacturing nozzle plate |
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2004
- 2004-06-18 JP JP2004181864A patent/JP2006001215A/en active Pending
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