JP2007253394A - Nozzle plate, liquid jetting head using the same, and method for manufacturing nozzle plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体噴射装置に用いられるノズルプレート、及びこれを利用した液体噴射ヘッド、並びにノズルプレートの製造方法に関する。 The present invention relates to a nozzle plate used in a liquid ejecting apparatus, a liquid ejecting head using the same, and a method for manufacturing the nozzle plate.
液体噴射ヘッドは、例えばプリンタに用いられるインクジェット式記録ヘッドや、液晶ディスプレーのカラーフィルタの製造に用いられる色彩噴射ヘッドなど、様々な電子機器、あるいは電子機器の製造に用いられている。
図１０は、従来の液体噴射ヘッド１であり、図１０（ａ）は液体噴射ヘッド１の概略縦断面図、図１０（ｂ）は液体噴射ヘッド１の概略底面図である。
The liquid ejecting head is used for manufacturing various electronic devices or electronic devices such as an ink jet recording head used for a printer and a color ejecting head used for manufacturing a color filter of a liquid crystal display.
FIG. 10 shows a conventional
これらの図に示されるように、液体噴射ヘッド１は、記録紙等の液体吐出対象物と対向する底面側に、インク等の液体を噴出する複数の吐出口２，・・・が列設されたノズルプレート４を有している。また、液体噴射ヘッド１の内側には、液体を各吐出口２に導く流路部８が形成されており、この流路部８の先端に吐出口２が配置されている。そして、流路部８の途中には、圧電素子７を振動させて圧力が変化する圧力室８ａが形成され、これにより液体が吐出口２から吐出するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
As shown in these drawings, the liquid ejecting
ところで、近年の液体噴射ヘッド１においては、その印刷などを精密にするため、上述したノズルプレート４の吐出口２，２，・・・の口径を小さくして、一枚のノズルプレート４に設けられる吐出口２の数を増加するように要求されている。
また、印刷などを高速化するため、液体を一度に吐出する数を多くできるように、ノズルプレート４をできるだけ大きく形成することが要求されている。
By the way, in recent liquid ejecting
Further, in order to increase the speed of printing and the like, it is required to form the
しかしながら、このように、ノズルプレート４に対する吐出口２の密度を高くして、しかも、ノズルプレート４の大型化を図ると、その吐出口２の精密なピッチや形状等を正確に形成することが困難なことから、歩留まりが必然悪くなってしまう。また、そのようなノズルプレート４を開発する費用もかさんでしまう。
However, when the density of the
本発明は、液体噴出の高密度化と高速化を図ったとしても、生産コストを抑制することができるノズルプレート、及びこれを利用した液体噴射ヘッド、並びにノズルプレートの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a nozzle plate, a liquid jet head using the same, and a method for manufacturing the nozzle plate that can suppress the production cost even when the density and speed of liquid ejection are increased. Objective.
上述の目的は、第１の発明によれば、液体を噴出する複数の吐出口がそれぞれ同じ主面に形成されている板状の基材と、複数の前記基材の前記主面が接合される固定プレートとを備え、前記固定プレートは、前記複数の吐出口及びその周囲が露出するようにした開口部を有し、前記基材は、前記固定プレートの開口部から露出している露出領域が撥液性を有し、前記固定プレートと接合される表面領域が前記露出領域に比べて親液性が高くなっているノズルプレートにより達成される。 According to the first aspect of the present invention, a plate-like base material in which a plurality of discharge ports for ejecting liquid are respectively formed on the same main surface and the main surfaces of the plurality of base materials are joined. A fixed plate, and the fixed plate has an opening that exposes the plurality of discharge ports and the periphery thereof, and the base material is an exposed region that is exposed from the opening of the fixed plate. This is achieved by a nozzle plate having liquid repellency and having a surface region joined to the fixed plate having higher lyophilicity than the exposed region.
第１の発明の構成によれば、ノズルプレートは、液体を噴出する複数の吐出口がそれぞれ同じ主面に形成されている板状の基材と、複数の基材の同じ主面が接合される固定プレートとを備えている。このため、複数の基材が固定プレートを介して繋がれて、同じ主面側に数多くの吐出口を有する大きなノズルプレートを形成できる。
そして、大きな１枚の単体からなるノズルプレートに多数の吐出口を形成する場合に比べて、相対的に小さな基材に少数の吐出口を形成する方が、不良品の発生率は必然的に低くなる。また、もし、製造した基材の中に不良品が発生しても、その不良品だけを他の良品の基材に交換して固定プレートに接合することもできる。したがって、大きな１枚の単体からなるノズルプレートをつくるよりも、本発明のように、相対的に小さな基材を複数つくって、これらを固定プレートで繋いだ方が、歩留まりは良くなる。
また、このように基材と固定プレートとを接合したとしても、固定プレートは、吐出口が露出するようにした開口部を有しているため、この開口部から液体を噴射できる。
また、この開口部は吐出口の周囲も露出するようになっているが、基材の開口部から露出している露出領域は撥液性を有している。このため、吐出口及びその周囲に付着した残留液体をワイピングで擦りとり易くして、吐出口から液体を正確に噴射できる。
また、基材は、固定プレートと接合される表面領域が露出領域に比べて親液性が高くなっているので、基材と固定プレートとを、確実に、しかも位置精度よく接合できる。
かくして、本発明によれば、液体噴出の高密度化と高速化を図ったとしても、生産コストを抑制することができるノズルプレートを提供できる。
According to the configuration of the first invention, the nozzle plate is formed by joining a plate-like base material in which a plurality of discharge ports for ejecting liquid are formed on the same main surface and the same main surface of the plurality of base materials. Fixing plate. For this reason, a plurality of base materials are connected via the fixed plate, and a large nozzle plate having a large number of discharge ports on the same main surface side can be formed.
And, compared with the case where a large number of discharge ports are formed on a single nozzle plate, a smaller number of discharge ports are inevitably caused by the occurrence of defective products. Lower. Also, even if a defective product occurs in the manufactured base material, only the defective product can be replaced with another good base material and bonded to the fixed plate. Therefore, rather than making a single nozzle plate consisting of a single large piece, the yield is better when a plurality of relatively small substrates are formed and connected by a fixed plate as in the present invention.
Further, even if the base material and the fixed plate are joined in this manner, the fixed plate has an opening that exposes the discharge port, so that liquid can be ejected from the opening.
Moreover, although this opening part also exposes the periphery of a discharge outlet, the exposed area | region exposed from the opening part of a base material has liquid repellency. For this reason, it is easy to wipe off the residual liquid adhering to the discharge port and its periphery by wiping, and the liquid can be accurately ejected from the discharge port.
In addition, since the surface area of the base material joined to the fixed plate is higher in lyophilicity than the exposed area, the base material and the fixed plate can be reliably joined with high positional accuracy.
Thus, according to the present invention, it is possible to provide a nozzle plate that can suppress the production cost even if the density and speed of liquid ejection are increased.
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記開口部の口径は、前記基材側と反対側に向かうに従って大きくなっていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、開口部の口径は、基材側と反対側に向かうに従って大きくなっている。このため、固定プレートの表面と基材の表面との間に段部が形成されることがなくなり、ワイピングする際のワイピング部材が、固定プレートの表面と基材の表面との間で円滑に移動する。したがって、ワイピング部材が傷むこともなく、確実にワイピングできる。
According to a second aspect of the invention, in the configuration of the first aspect of the invention, the diameter of the opening is increased toward the side opposite to the base material side.
According to the structure of 2nd invention, the aperture diameter is large as it goes to the opposite side to the base material side. For this reason, a step portion is not formed between the surface of the fixed plate and the surface of the base material, and the wiping member when wiping moves smoothly between the surface of the fixed plate and the surface of the base material. To do. Therefore, the wiping member can be reliably wiped without being damaged.
また、上述の目的は、第３の発明によれば、液体を噴出する複数の吐出口が形成されているノズルプレートと、前記吐出口に前記液体を供給する流路部とを備えた液体噴射ヘッドであって、前記ノズルプレートは、前記複数の吐出口がそれぞれ同じ主面に形成されている板状の基材と、複数の前記基材の前記主面が接合される固定プレートとを備えており、前記固定プレートは、前記複数の吐出口及びその周囲が露出するようにした開口部を有し、前記基材は、前記固定プレートの開口部から露出している露出領域が撥液性を有し、前記固定プレートと接合される表面領域が前記露出領域に比べて親液性が高くなっている液体噴射ヘッドにより達成される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a liquid jet comprising a nozzle plate in which a plurality of ejection openings for ejecting liquid is formed, and a flow path section that supplies the liquid to the ejection opening. The nozzle plate includes a plate-like base material in which the plurality of discharge ports are respectively formed on the same main surface, and a fixed plate to which the main surfaces of the plurality of base materials are joined. The fixing plate has an opening that exposes the plurality of discharge ports and the periphery thereof, and the base material has a liquid-repellent exposed region exposed from the opening of the fixing plate. And a surface region joined to the fixed plate is achieved by a liquid ejecting head having higher lyophilicity than the exposed region.
第３の発明の構成によれば、液体噴射ヘッドのノズルプレートは、液体を噴出する複数の吐出口がそれぞれ同じ主面に形成されている板状の基材と、複数の基材の主面が接合される固定プレートとを備えている。したがって、第１の発明と同様に、同じ主面側に数多くの吐出口を有する大きなノズルプレートを形成でき、さらに、歩留まりも良くなる。
また、固定プレートは、吐出口が露出するようにした開口部を有しているため、この開口部から液体を噴射できるが、この開口部は吐出口だけではなくその周囲も露出し、一方、基材は開口部から露出している露出領域が撥液性を有している。このため、第１の発明と同様に、吐出口及びその周囲に付着した残留液体をワイピングで擦りとり易くし、吐出口から液体を正確に噴射させることができる。
また、基材は、固定プレートと接合される表面領域が露出領域に比べて親液性が高くなっているので、基材と固定プレートとを確実に、しかも位置精度よく接合できる。
かくして、本発明によれば、液体噴出の高密度化と高速化を図ったとしても、生産コストを抑制することができるノズルプレートを利用した液体噴射ヘッドを提供することができる。
According to the configuration of the third invention, the nozzle plate of the liquid jet head includes a plate-like base material in which a plurality of ejection openings for ejecting liquid are formed on the same main surface, and a main surface of the plurality of base materials. And a fixing plate to be joined. Therefore, similarly to the first invention, a large nozzle plate having a large number of discharge ports on the same main surface side can be formed, and the yield is improved.
In addition, since the fixed plate has an opening so that the discharge port is exposed, liquid can be ejected from this opening, but this opening also exposes not only the discharge port but also its surroundings, The exposed region of the base material exposed from the opening has liquid repellency. For this reason, similarly to the first invention, it is possible to easily scrape off the residual liquid adhering to the discharge port and its periphery by wiping, and to accurately eject the liquid from the discharge port.
In addition, since the surface area of the base material joined to the fixed plate is higher in lyophilicity than the exposed area, the base material and the fixed plate can be reliably joined with high positional accuracy.
Thus, according to the present invention, it is possible to provide a liquid ejecting head using a nozzle plate that can suppress the production cost even if the density and speed of liquid ejection are increased.
また、上述の目的は、第４の発明によれば、液体を噴出する複数の吐出口をそれぞれ同じ主面に形成した板状の基材に対して、前記主面全体に撥液膜を形成する基材形成工程と、前記基材の前記主面であって前記複数の吐出口及びその周囲より外側の表面領域を、少なくとも前記撥液膜に比べて親液性を高くするように改質する表面改質工程と、前記複数の基材の前記表面領域に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記複数の基材のそれぞれの前記表面領域と開口部が形成された固定プレートとを、前記開口部から前記複数の吐出口及びその周囲が露出するようにして接合する基材合体工程とを有するノズルプレートの製造方法により達成される。 According to the fourth aspect of the present invention, the liquid repellent film is formed on the entire main surface of the plate-like base material in which a plurality of discharge ports for ejecting liquid are formed on the same main surface. A base material forming step, and modifying the main surface of the base material and the surface area outside the plurality of discharge ports and the periphery thereof so as to be at least more lyophilic than the liquid repellent film. A surface modification step, an adhesive application step of applying an adhesive to the surface regions of the plurality of base materials, and a fixing plate on which the surface regions and openings of the plurality of base materials are formed. It is achieved by a method of manufacturing a nozzle plate, which includes a base material combining step of joining the plurality of discharge ports and their surroundings so as to be exposed from the opening.
第４の発明の構成によれば、液体を噴出する複数の吐出口をそれぞれ同じ主面に形成した板状の基材を形成する基材形成工程と、基材の表面領域（即ち、基材の主面であって複数の吐出口及びその周囲より外側）に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、複数の基材のそれぞれの表面領域と固定プレートとを接合する基材合体工程とを有する。したがって、第１の発明と同様の作用により、複数の基材を固定プレートを介して繋いで、同じ主面側に数多くの吐出口を有する大きなノズルプレートを形成できる共に、歩留まりを良くできる。
また、基材合体工程では、固定プレートの開口部から、複数の吐出口及びその周囲が露出するようにしているため、この開口部を通って吐出口から液体を噴射できる。
また、複数の基材と固定プレートとは、接着剤塗布工程で塗布した接着剤を用いて接合するが、この接着剤は、表面改質工程において親液性を高くするように改質した表面領域に塗布している。したがって、複数の基材と固定プレートとを、確実に、しかも位置精度よく接合できる。
さらに、基材合体工程において、基材と固定プレートとは、開口部から吐出口及びその周囲が露出するように接合しているが、基材合体工程より前の基材形成工程で、基材には撥液膜が形成されている。このため、開口部から露出した吐出口及びその周囲には撥液膜が形成されている。したがって、吐出口及びその周囲に付着した残留液体をワイピングで擦りとり易くし、吐出口から液体を正確に噴射させることができる。
かくして、本発明によれば、液体噴出の高密度化と高速化を図ったとしても、生産コストを抑制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ができる。
According to the structure of 4th invention, the base material formation process which forms the plate-shaped base material which each formed the several discharge outlet which ejects a liquid in the same main surface, and the surface area (namely, base material) of a base material An adhesive application step of applying an adhesive to the main surface of the plurality of discharge ports and the periphery thereof, and a base material combining step of joining each surface region of the plurality of base materials to the fixing plate Have. Therefore, by the same operation as that of the first invention, a plurality of base materials can be connected via the fixed plate to form a large nozzle plate having many discharge ports on the same main surface side, and the yield can be improved.
Further, in the base material combining step, a plurality of discharge ports and their surroundings are exposed from the opening of the fixed plate, so that liquid can be ejected from the discharge through the opening.
In addition, the plurality of base materials and the fixing plate are bonded using the adhesive applied in the adhesive application process, but this adhesive is a surface that has been modified to increase lyophilicity in the surface modification process. It is applied to the area. Therefore, it is possible to reliably join the plurality of base materials and the fixing plate with high positional accuracy.
Furthermore, in the base material merging step, the base material and the fixing plate are joined so that the discharge port and its periphery are exposed from the opening, but in the base material forming step before the base material merging step, Is formed with a liquid repellent film. For this reason, a liquid repellent film is formed at and around the discharge port exposed from the opening. Therefore, the residual liquid adhering to the discharge port and its surroundings can be easily rubbed off by wiping, and the liquid can be accurately ejected from the discharge port.
Thus, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a nozzle plate that can suppress the production cost even if the density and speed of liquid ejection are increased.
第５の発明は、第４の発明の構成において、前記表面改質工程では、前記基材の前記複数の吐出口及びその周囲をマスキングした後に、前記基材に対して、大気圧近傍下でプラズマ処理して前記表面領域を改質することを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、表面改質工程では、基材の複数の吐出口及びその周囲をマスキングした後にプラズマ処理している。このため、例えばウエットエッチングのようにマスキングした領域にエチング液が進入する恐れがなく、マスキングした複数の吐出口及びその周囲に形成されている撥液膜にダメージを与えることがない。
さらに、このプラズマ処理は大気圧近傍下で行なっているため、チャンバー内を真空にする必要がなく、連続処理が可能であり、また、マスキングも簡易な方法で済む。したがって、製造を容易にしてコストダウンが図れると共に、生産性も向上できる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the fourth aspect, in the surface modification step, after masking the plurality of discharge ports and the periphery of the base material, the base material is under atmospheric pressure. The surface region is modified by plasma treatment.
According to the configuration of the fifth aspect of the invention, in the surface modification step, the plasma treatment is performed after masking the plurality of outlets of the substrate and the surroundings. For this reason, for example, there is no possibility that the etching solution enters the masked region as in wet etching, and the plurality of masked discharge ports and the liquid repellent film formed around them are not damaged.
Further, since this plasma treatment is performed near atmospheric pressure, it is not necessary to evacuate the chamber, continuous treatment is possible, and masking is also simple. Therefore, manufacturing can be facilitated to reduce costs, and productivity can be improved.
第６の発明は、第４の発明の構成において、前記表面改質工程では、前記基材の前記複数の吐出口及びその周囲をマスキングした後に、前記基材に対して、紫外線を照射して前記表面領域を改質することを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、表面改質工程では、前記基材の前記複数の吐出口及びその周囲をマスキングした後に、前記基材に対して、紫外線を照射している。このため、例えばウエットエッチングのようにマスキングした領域にエチング液が進入する恐れがなく、マスキングした複数の吐出口及びその周囲に形成されている撥液膜にダメージを与えることがない。
さらに、表面改質方法を紫外線照射の方法にすると、マスキングが簡易な方法で済み、また、紫外線照射用のランプをスキャン或いは複数並べて一括処理することもできる。したがって、製造を容易にしてコストダウンが図れると共に、生産性も向上できる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the fourth aspect, in the surface modification step, after the plurality of discharge ports and the periphery thereof are masked, the base material is irradiated with ultraviolet rays. The surface region is modified.
According to the configuration of the sixth aspect of the invention, in the surface modification step, the plurality of discharge ports and the surroundings of the base material are masked, and then the base material is irradiated with ultraviolet rays. For this reason, for example, there is no possibility that the etching solution enters the masked region as in wet etching, and the plurality of masked discharge ports and the liquid repellent film formed around them are not damaged.
Further, when the surface modification method is an ultraviolet irradiation method, a masking method is simple, and it is possible to scan or array a plurality of ultraviolet irradiation lamps at once. Therefore, manufacturing can be facilitated to reduce costs, and productivity can be improved.
図１ないし図４は、本発明の実施形態に係る液体噴射装置１０であって、図１が液体噴射装置１０の概略斜視図、図２は液体噴射装置１０の液体噴射ヘッド２０の一部を底面側から角度をつけて見た概略斜視図、図３は図２のＡ−Ａ線概略切断断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線の位置で切断して、ノズルプレート３０付近を拡大した部分拡大断面図である。
なお、理解の便宜のため、図１では液体噴射装置１０の所定の内部のみを図示し、図２では図３のケース２２等の部分を取り除いて図示している。
1 to 4 show a
For convenience of understanding, FIG. 1 illustrates only a predetermined interior of the
本実施形態の液体噴射装置１０は、インクジェットプリンタとも呼ばれるインクジェット式記録措置を例示している。
液体噴射装置１０は、図１に示されるように、筐体１２内に取り付けられたガイドレール１４に支持されているキャリッジ１６と、このキャリッジ１６の下部（底面側）に設けられた液体噴射ヘッド２０をクリーニングするためのメンテナンス装置１８とを有している。
The
As shown in FIG. 1, the
キャリッジ１６は、ガイドレール１４に移動可能に支持されると共に、図示しないモータに接続されたベルト１５により、ガイドレール１４の長手方向に沿って往復走行するようになっている。そして、キャリッジ１６の上部には図示しないインクカートリッジが着脱可能に装着され、キャリッジ１６の下部には液体噴射ヘッド２０が設けられており、インクカートリッジから液体噴射ヘッド２０に液体であるインクが供給されるようになっている。
The
液体噴射ヘッド２０は、図２および図３に示すように、液体を噴出する複数の吐出口３２，３２，・・・が形成されているノズルプレート３０と、吐出口３２に液体を供給するための流路部Ｓを有する流路ユニット２６とを備えている。
本実施形態のノズルプレート３０は、図２および図３に示すように、液体を噴出する複数の吐出口３２，３２，・・・が形成されている複数の板状の基材３４，３４，・・・どうしを、１枚の固定プレート３６で繋ぐように固定している。なお、図２では、作図の関係上、吐出口３２を大きくかつ数を少なく図示しているが、実際の吐出口３２は直径数十μｍ程度の多数の貫通孔からなっている。
このノズルプレート３０については、後で詳細に説明する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The
流路ユニット２６は、図３に示すように、合成樹脂製等のケース２２の底面側（液体吐出対象物側）の先端に設けられ、シリコンウエハー等の基板２７をエッチング加工することで所定の内部空間が形成されている。この内部空間が流路部Ｓとなる。そして、基板２７内に形成された流路部Ｓを封止するように、基板２７の上に振動板２９が重ねられている。
As shown in FIG. 3, the
流路部Ｓは、インクカートリッジから供給されたインクを一旦溜めるようにしたインク溜り部２５ａと、このインク溜り部２５ａとつながった圧力室２５ｂとを有しており、圧力室２５ｂの吐出側がノズルプレート３０に設けられた吐出口３２へとつながっている。
そして、圧力室２５ｂを封止するようにした振動板２９には、島部２１を介して、固定板２３に一端側が固定された圧電素子２４が接続されており、この圧電素子２４の他端側を励振させることで、島部２１を圧力室２５ｂ側に押したり引っ張ったりして、圧力室２５ｂ内の圧力を変動させて、インクを吐出させている。
The flow path section S has an
A
メンテナンス装置１８は、図１に示されるように、筐体１２内の非印刷領域に配置されると共に、液体噴射ヘッド２０の底面（記録紙等の液体吐出対象物と対向する面）と対向できるように、ガイドレール１４の長手方向に沿って移動可能となっている。そして、メンテナンス装置１８は、図示しないポンプにより、液体噴射ヘッド２０の底面に付着した残留液体を吸引して、その液体を廃液タンク１８ａに溜めようになっている。また、メンテナンス装置１８には、弾性部材でなるワイピング部材１９が設けられ、液体噴射ヘッド２０の底面を擦るようにして、図２等に示す吐出口３２周りの残留液体を払拭するようになっている。
As shown in FIG. 1, the
ここで、本実施形態のノズルプレート３０については、図２ないし図４に示されるように、液体を噴出する複数の吐出口３２，３２，・・・がそれぞれ同じ主面（即ち、紙等の液体吐出対象物側の主面）に形成されている板状の基材３４と、複数の基材３４，３４，・・・の液体吐出対象物側の主面が接合される固定プレート３６とから形成されている。
すなわち、例えば薄手のステンレス板（本実施形態ではＳＵＳ３１６）を用いた複数の基材３４を用意し、これら複数の基材３４，３４，・・・の主面が同一面となるように配列されている。なお、複数の基材３４，３４，・・・のそれぞれには、図２および図３に示すように、流路ユニット２６及び圧電素子２４が設けられており、各基材３４の圧電素子２４は、固定板２３で固定されている。
Here, for the
That is, for example, a plurality of
そして、同一面となるように並んだ複数の基材３４，３４，・・・の全体の外形と略同じか或いはそれ以上の大きな外形を有する固定プレート３６の主面と、各基材３４の液体吐出対象物側の主面とが対向するようにして、図示しない接着剤で接合されている。
なお、固定プレート３６は、基材３４と同様にステンレス板で形成されており、図４に示すように、ワイピング部材１９で吐出口３２及びその周囲の残存液体を上手く擦りとることができるように、厚みＤ１は極力薄く形成するようになっており、本実施形態の厚みＤ１は０．１ｍｍ程度とされている。
そして、固定プレート３６は、各基材３４の吐出口３２及びその周囲に対応する位置に貫通孔が形成されており、これにより、複数の基材３４，・・・と接合された際、吐出口３２及びその周囲が紙等の液体吐出対象物側に露出する開口部３８，３８，・・・が形成されている。なお、本実施形態の開口部３８は略矩形状の貫通孔からなっている。
And the main surface of the fixed
The fixing
The fixing
また、本実施形態の基材３４については、固定プレート３６の開口部３８から露出している露出領域が、撥水性及び／又は撥油性を備える撥液性を有するように、撥液膜４０が被覆されている。撥液膜４０は、浸漬法あるいはプラズマ重合で成膜できるが、プラズマ重合の場合、金属アルコキシドの分子膜を有するように形成され、好ましくはフッ素を含む長鎖分子基を有する金属アルコキシドまたは撥液基を有する金属酸塩の単分子膜である。本実施形態の場合、撥液膜４０は、製造コストを安価にするため浸漬法を利用しており、撥液性高分子樹脂の粒子を含む電解質溶液中に、電極が接続された基材３４を浸漬し、表面全体に均一に撥液膜４０を付着させている。
In addition, for the
このように撥液膜４０を設けるのは、吐出口３２に付着したインクを除去して、正確な印刷を可能にするためである。すなわち、吐出口３２からインクを精度よく紙等の記録媒体に吐出するためには、インクの吐出方向を正確に制御する必要があるが、吐出口３２にインクが残存してインクの吐出方向が変わってしまわないように、上述のワイピング部材１９で吐出口３２およびその周囲を擦りとって残存インクを除去している。そこで、ワイピング部材１９で残存インクをきれいに払拭するため、残存インクの接触角が大きくなるように、吐出部３２およびその周囲を撥液性にしている。
The reason why the
なお、図３および図４に示されるように、本実施形態の固定プレート３６の開口部３８の口径は、少なくともワイピング方向（図４の左右方向）について、基材３４側と反対側に向かうに従って大きくなって、周縁がテーパー状になっている。これにより、固定プレート３６の液体吐出対象物側の主面と、基材３４の液体吐出対象物側の主面との間に段部が形成されなくなり、ワイピング部材１９が、固定プレート３６の表面と基材３４の表面との間で円滑に移動して、傷んでしまうことを防止している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the diameter of the
一方、図４に示されるように、基材３４の固定プレート３６と接合される表面領域３４ａについては、基材３４と固定プレート３６との接合力を高めるため、少なくとも吐出口３２およびその周囲の露出領域に比べて親液性が高くなるように形成している。
この際、上述のように生産コストを安価にするため、本実施形態では、浸漬法により各基材３４の表面全体に均一に撥液膜４０を付着させている。このため、基材３４の固定プレート３６と接合される表面領域３４ａについては、この撥液膜４０の表面を改質するようにしている。
On the other hand, as shown in FIG. 4, for the
At this time, in order to reduce the production cost as described above, in this embodiment, the
この撥液膜４０の表面を改質する方法には、フォトリソグラフィー技術を用いて所謂ウエットエッチングをする方法も考えられるが、本実施形態では、大気圧プラズマ処理をして表面を改質するようにしている。この大気圧プラズマ処理については、後の製造方法の欄で詳細に説明する。
As a method for modifying the surface of the
本発明の実施形態は以上のように構成されており、次に、この実施形態に係るノズルプレート３０の製造方法の一例について、図５ないし図７を参照しながら説明する。
図５はノズルプレート３０の製造工程を示し、図６は図５の製造工程のＳＴ１〜ＳＴ４に対応し、図７は図５の製造工程のＳＴ５〜ＳＴ７に対応した図である。
本実施形態のノズルプレート３０は、まず、図５のＳＴ１及びＳＴ２に示されるように、基材形成工程を行なう。
The embodiment of the present invention is configured as described above. Next, an example of a method for manufacturing the
FIG. 5 shows the manufacturing process of the
The
具体的には、図６（ａ）に示すように、薄板状のステンレス材（例えばＳＵＳ３１６）や石英等を矩形状に切り出して、基材３４の元となる母材３４−１を複数形成し、その母材３４−１の厚み方向に穴あけ加工をするなどして、液体を噴出する複数の吐出孔３２，３２，・・・を、同じ主面の中央部領域に列設するように形成する（図５のＳＴ１）。なお、上述の矩形状に切り出す寸法は、複数の吐出口３２を形成しても、吐出口３２の位置等が正確であって、１枚の基材３４毎の歩留まりが良い寸法にしておく。
Specifically, as shown in FIG. 6A, a thin stainless steel material (for example, SUS316), quartz, or the like is cut into a rectangular shape to form a plurality of base materials 34-1 from which the
そして、図６（ａ）のＣ−Ｃ線の切断面部分に対応した図６（ｂ）に示すように、板状の各基材３４に対して撥液膜４０を形成する（図５のＳＴ２）。本実施形態の場合、撥液膜４０は、製造コストを安価にするため浸漬法を利用しており、例えばニッケルイオン等の金属イオンとポリテトラフルオロエチレン等の撥液性高分子樹脂の粒子を含む電解質溶液中に、電極を接続した各基材３４の全体を浸漬し、各基材３４の表面全体に均一に撥液膜４０を付着させる。
Then, as shown in FIG. 6 (b) corresponding to the cut surface portion of the CC line in FIG. 6 (a), a
次いで、図５のＳＴ３〜ＳＴ５に示すように、基材の所定の表面領域を、少なくとも図６（ｂ）の撥液膜４０に比べて親液性を高くするように改質する表面改質工程を行なう。
具体的には、図６（ｃ）に示すように、基材３４の液体吐出対象物側の主面に、例えば、ラミネータ等の着脱可能な簡易フィルムからなるマスク部材４４を、複数の吐出口３２及びその周囲を覆うように貼付する（図５ＳＴ３：マスキング）。このマスク部材４４で覆われた領域が、後に、図２に示すように、固定プレート３６の開口部３８から吐出口３２及びその周囲が露出する露出領域になる。
Next, as shown in ST3 to ST5 in FIG. 5, the surface modification is performed so that a predetermined surface region of the base material is modified so as to have higher lyophilicity than at least the
Specifically, as shown in FIG. 6C, a
そして、図６（ｄ）に示すように、基材３４のマスク部材４４を貼付した面が上を向くようにして、ＸＹテーブルや搬送コンベア等で水平方向に移動可能なステージ４２に載置し、吸引孔４６で吸着するなどして、複数の基材３４をステージ４２上に着脱可能に固定する（図５のＳＴ４：ステージへ載置）。
その後、図７（ｅ）に示すように、基材３４の主面（液体吐出対象物側となる主面）であって複数の吐出口３２，・・・及びその周囲より外側の表面領域３４ａを、少なくとも撥液膜４０に比べて親液性を高くするように改質する（図５のＳＴ５：表面改質）。
Then, as shown in FIG. 6D, the
Thereafter, as shown in FIG. 7 (e), the
本実施形態の場合、この表面改質は、基材３４に対して大気圧近傍下でプラズマ処理して表面領域３４ａを改質する。具体的には、図７（ｅ）に示すように、内側に図示しない放電発生用電極を収容するプラズマ発生器としてのノズル５２と、このノズル５２内部の電極間に高周波電界を印加するための高周波電源部５４とを備えた大気圧プラズマ処理装置５０を用いて、ノズル５２内に例えばヘリウムや酸素ガス５３を供給する。これにより、大気圧雰囲気下でプラズマを発生させ、このプラズマにより生成された電子エネルギーを、マスキングした領域以外の表面領域３４ａに衝突させて親液化する。
In the case of this embodiment, this surface modification modifies the
このように、本実施形態では大気圧プラズマ処理をしているので、ウエットエッチングのようにマスキングした領域にエチング液が進入する恐れがなく、マスキングした複数の吐出口３２及びその周囲に形成されている撥液膜４０にダメージを与えることがない。また、チャンバー内を真空にするような必要もなく、複数の基材３４を固定した搬送コンベア等で順次搬送しながら連続処理することが可能であり、また、マスキングも上述のように簡易な方法で済む。したがって、製造を容易にしてコストダウンが図れると共に、生産性も向上できる。
As described above, since the atmospheric pressure plasma treatment is performed in the present embodiment, there is no possibility that the etching solution enters the masked region as in the wet etching, and the masking
次いで、図５のＳＴ６に示すように、接着剤塗布工程を行なう。すなわち、図７（ｆ）に示すように、基材３４からマスク部材４４（図７（ｅ）参照）を剥がして、複数の基材３４の複数の吐出口３２，・・・及びその周囲より外側の表面領域（平行斜線で示す領域）３４ａに接着剤４８を塗布する。そうすると、表面領域３４ａは親液化されているため接着剤４８がなじむようになる。
Next, as shown in ST6 of FIG. 5, an adhesive application step is performed. That is, as shown in FIG. 7 (f), the mask member 44 (see FIG. 7 (e)) is peeled off from the
次いで、図５のＳＴ７に示すように、基材合体工程を行なう。すなわち、図７（ｇ）に示すように、複数の基材３４，３４のそれぞれの表面領域３４ａ，３４ａと開口部３８，３８が形成された固定プレート３６とを、開口部３８，３８から吐出口３２，３２，・・・及びその周囲が露出するように位置合わせして、接着剤４８で接合する。
なお、固定プレート３６の液体吐出対象物側の表面は、撥液性或いは親液性のいずれかを有するように薄膜を形成してもよいが、少なくとも基材３４側の主面には、親液性がある膜を形成するか、或いは膜を形成しないようにして、基材３４との接合強度を高める。
Next, as shown in ST7 of FIG. 5, a base material combining step is performed. That is, as shown in FIG. 7G, the
Note that a thin film may be formed on the surface of the fixed
本発明の実施形態は以上のように構成されており、ノズルプレート３０は、複数の吐出口３２がそれぞれ同じ主面に形成されている基材３４と、複数の基材３４の液体吐出対象物側の主面が接合される固定プレート３６とを備えている。このため、複数の基材３４が固定プレート３６を介して繋がれて、同じ主面側に数多くの吐出口３２を有する大きなノズルプレート３０を形成できる。そして、大きな１枚の単体からなるノズルプレートに多数の吐出口を形成する場合に比べて、相対的に小さな基材３４に少数の吐出口３２を形成する方が、不良品の発生率は必然的に低くなる。また、もし、製造した基材３４の中に不良品が発生しても、その不良品だけを他の良品の基材３４に交換して固定プレート３６に接合することもできる。したがって、大きな１枚の単体からなるノズルプレートをつくるよりも、歩留まりは良くなる。
また、このように基材３４と固定プレート３６とを接合したとしても、固定プレート３６は、吐出口３２が露出するようにした開口部３８を有しているため、この開口部３８から液体を噴射できる。また、固定プレート３６の開口部３８から露出している吐出口３２及びその周囲である露出領域に撥液性を有する薄膜が形成されているため、吐出口３２及びその周囲に付着した残留液体をワイピングで擦りとり易くして、吐出口３２から液体を正確に噴射できる。また、基材３４は、固定プレート３６と接合される表面領域が露出領域に比べて親液性が高くなっているので、基材３４と固定プレート３６とを確実に、しかも位置精度よく接合できる。
The embodiment of the present invention is configured as described above, and the
Even if the
図８および図９は、図１ないし図７で説明したノズルプレートの製造方法と比べて特徴的な部分を説明するための変形例に係る概念図である。
なお、このノズルプレートの製造方法の変形例については、図５の工程とその流れ自体は略同様であるため、重複した説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
この変形例に係る製造方法が図１ないし図７で説明した製造方法と主に相違するは、大気圧プラズマ処理の代わりに、ＵＶ照射処理をしている点である。
FIG. 8 and FIG. 9 are conceptual diagrams according to modified examples for explaining characteristic portions as compared with the nozzle plate manufacturing method described in FIG. 1 to FIG.
In addition, about the modification of the manufacturing method of this nozzle plate, since the process of FIG. 5 and the flow itself are substantially the same, the overlapping description is abbreviate | omitted and it demonstrates centering around difference below.
The manufacturing method according to this modification is mainly different from the manufacturing method described with reference to FIGS. 1 to 7 in that UV irradiation processing is performed instead of atmospheric pressure plasma processing.
すなわち、図５のＳＴ１（吐出口形成）、及びＳＴ２（撥液膜形成）の工程と同じ手順を踏んだ後、図５のＳＴ３と同様にマスキング工程を行なう。この際、マスキングは、後述する紫外線を透過しなければ、どのような材質のマスク部材を用いてもよく、マスク部材には例えばマスクやレチクルがある。具体的には、マスクを基材３４に貼付したり、或いは、図８に示すように、紫外線を透過するガラス材等の透明部材に、複数の吐出口３２，・・・及びその周囲の領域（平行斜線で示す部分）に対応したマスクパターン４４ａが形成されたレチクル４４を配置したりする。レチクル４４を用いた場合は、後の工程でマスク部材を剥離する必要がなく、製造を容易にすることができる。
That is, after following the same procedure as the steps ST1 (discharge port formation) and ST2 (liquid repellent film formation) in FIG. 5, a masking step is performed in the same manner as ST3 in FIG. In this case, masking may be made of any material as long as it does not transmit ultraviolet rays to be described later. Examples of the mask member include a mask and a reticle. Specifically, a plurality of
次いで、図５のＳＴ４と略同様にして基材３４をステージに載置する。具体的には、図８に示すようなチャンバー５５内のＸＹテーブル等で水平方向に移動可能なステージ４２に基材３４を載置し、吸引孔４６で吸着して基材３４をステージ４２に着脱可能に固定する。なお、上述のマスキングでレチクルを用いた場合には、基材３４をステージに載置する工程と、上述のマスキング工程との順を逆にしても勿論よい。
Next, the
次いで、図５のＳＴ５の表面改質の工程では、図８に示すように、大気圧プラズマ処理の代わりにＵＶ照射処理をする。すなわち、基材３４に対して紫外線Ｌを照射することにより、複数の吐出口３２，・・・及びその周囲より外側の表面領域３４ａを改質して、少なくとも、撥液膜４０よりも親液性の高い領域とする。
具体的には、図８のチャンバー５５内を、湿気が残らないようにＮ２雰囲気にして、基材３４の表面領域３４ａの上方に配置された光照射部５７から、紫外線Ｌを照射する。この光照射部５７からは波長２００ｎｍ以下の紫外線Ｌを照射し、本変形例の場合、１７２ｎｍの波長の紫外線Ｌを発生させている。
また、本変形例の光照射部５７は、ステージ４２が図８の矢印ＳＣの方向に移動することで、基材３４の液体吐出対象物側となる主面全体をライン処理するようになっているが、例えば、基材３４の全ての表面領域３４ａに、一括して紫外線を照射するように、複数の光照射部５７を配置してもよく、これにより表面領域３４ａを速く改質できる。
Next, in the surface modification step of ST5 in FIG. 5, as shown in FIG. 8, UV irradiation treatment is performed instead of atmospheric pressure plasma treatment. That is, by irradiating the
Specifically, the inside of the
Further, the
次いで、図５のＳＴ６と同様に、マスク部材を取りはずしてから、表面領域に接着剤を塗布する。この際、本変形例では、マスク部材の取り外しの工程と、接着剤の塗布工程との間に、紫外線照射後の基材をウエット洗浄して、上述の紫外線を照射した部分（図８の表面領域３４ａ）の撥液膜を基材から除去し、撥液膜よりも親液性の高い母材表面を露出させる。
次いで図５のＳＴ７と同様に、基材合体工程を行なってノズルプレートを完成させるが、上述のように、基材をウエット洗浄したので、図９に示されるように、複数の吐出口３２，・・・及びその周囲より外側の表面領域３４ａにおける撥液膜４０は除去されている。このため、基材３４と固定プレート３６との段差は、除去された撥液膜４０の厚みＤ２の分だけ小さくなっている。
Next, as in ST6 of FIG. 5, after removing the mask member, an adhesive is applied to the surface region. At this time, in this modified example, the portion irradiated with the above-described ultraviolet rays (the surface in FIG. 8) was subjected to wet cleaning of the substrate after the ultraviolet irradiation between the step of removing the mask member and the step of applying the adhesive. The liquid repellent film in the
Next, as in ST7 of FIG. 5, the base material combining step is performed to complete the nozzle plate. As described above, since the base material is wet cleaned, as shown in FIG. .. And the
本発明の実施形態に係る製造方法の変形例は以上のように構成されており、表面改質工程では、基材３４の複数の吐出口３２，・・・及びその周囲を覆うようにマスキングした後に、基材３４に対して、紫外線を照射している。このため、所謂ウエットエッチングのようにマスキングした領域にエチング液が進入する恐れがなく、マスキングした複数の吐出口３２，・・・及びその周囲に形成されている撥液膜４０にダメージを与えることがない。さらに、表面改質方法を紫外線照射の方法にすると、マスキングが簡易な方法で済み、また、紫外線照射用のランプをスキャン或いは複数並べて一括処理することもできる。したがって、製造を容易にしてコストダウンが図れると共に、生産性も向上できる。
The modification of the manufacturing method according to the embodiment of the present invention is configured as described above, and in the surface modification step, the
本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態や各変形例の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each configuration of the embodiment and each modified example can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.
１９・・・ワイピング部材、２０・・・液体噴射ヘッド、３０・・・ノズルプレート、３２・・・吐出口、３４・・・基材、３６・・・固定プレート、３８・・・開口部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数の前記基材の前記主面が接合される固定プレートと
を備え、
前記固定プレートは、前記複数の吐出口及びその周囲が露出するようにした開口部を有し、
前記基材は、前記固定プレートの開口部から露出している露出領域が撥液性を有し、前記固定プレートと接合される表面領域が前記露出領域に比べて親液性が高くなっている
ことを特徴とするノズルプレート。 A plate-like base material in which a plurality of discharge ports for ejecting liquid are respectively formed on the same main surface;
A fixing plate to which the main surfaces of the plurality of base materials are joined,
The fixed plate has an opening that exposes the plurality of discharge ports and the periphery thereof,
In the base material, an exposed region exposed from the opening of the fixed plate has liquid repellency, and a surface region bonded to the fixed plate has higher lyophilicity than the exposed region. A nozzle plate characterized by that.
前記ノズルプレートは、
前記複数の吐出口がそれぞれ同じ主面に形成されている板状の基材と、複数の前記基材の前記主面が接合される固定プレートとを備えており、
前記固定プレートは、前記複数の吐出口及びその周囲が露出するようにした開口部を有し、
前記基材は、前記固定プレートの開口部から露出している露出領域が撥液性を有し、前記固定プレートと接合される表面領域が前記露出領域に比べて親液性が高くなっている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 A liquid ejecting head comprising a nozzle plate in which a plurality of ejection openings for ejecting liquid is formed, and a flow path section for supplying the liquid to the ejection openings,
The nozzle plate is
A plate-like base material in which the plurality of discharge ports are respectively formed on the same main surface; and a fixed plate to which the main surfaces of the plurality of base materials are joined,
The fixed plate has an opening that exposes the plurality of discharge ports and the periphery thereof,
In the base material, an exposed region exposed from the opening of the fixed plate has liquid repellency, and a surface region bonded to the fixed plate has higher lyophilicity than the exposed region. A liquid jet head characterized by that.
前記基材の前記主面であって前記複数の吐出口及びその周囲より外側の表面領域を、少なくとも前記撥液膜に比べて親液性を高くするように改質する表面改質工程と、
前記複数の基材の前記表面領域に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記複数の基材のそれぞれの前記表面領域と開口部が形成された固定プレートとを、前記開口部から前記複数の吐出口及びその周囲が露出するようにして接合する基材合体工程と
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 base material forming step of forming a liquid repellent film on the entire main surface with respect to a plate-like base material on which the plurality of discharge ports for ejecting liquid are formed on the same main surface,
A surface modification step of modifying the plurality of discharge ports and a surface region outside the periphery of the main surface of the base material so as to have at least lyophilicity as compared with the liquid repellent film;
An adhesive application step of applying an adhesive to the surface region of the plurality of substrates;
A base material combining step of joining the surface region of each of the plurality of base materials and the fixing plate formed with the openings so that the plurality of discharge ports and the periphery thereof are exposed from the openings. A method for manufacturing a nozzle plate, characterized in that:
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