JP2014076601A - Nozzle plate manufacturing method, nozzle plate, droplet discharge head, and image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴を吐出するノズル孔が形成されたノズルプレートを製造するノズルプレート製造方法、そのノズルプレート製造方法で製造されたノズルプレート、並びに、そのノズルプレートを有する液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a nozzle plate manufacturing method for manufacturing a nozzle plate in which nozzle holes for discharging droplets are formed, a nozzle plate manufactured by the nozzle plate manufacturing method, a droplet discharge head having the nozzle plate, and an image The present invention relates to a forming apparatus.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、次のような方式が知られている。例えば媒体を搬送しながらインク液滴を媒体に吐出する液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する(単に液滴を吐出する)ことをも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばDNA試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。さらに、画像とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を3次元的に造形して形成された像も含まれる。 The following systems are known as image forming apparatuses such as printers, facsimiles, copiers, plotters, and complex machines of these. For example, an ink jet recording apparatus or the like is known as an image forming apparatus of a liquid discharge recording method using a recording head including a droplet discharge head that discharges ink droplets onto a medium while conveying the medium. The medium here is also referred to as “paper”, but the material is not limited, and a recording medium, a recording medium, a transfer material, a recording paper, and the like are also used synonymously. The image forming apparatus means an apparatus for forming an image by discharging a liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics. The image formation is not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to the medium but also giving an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply ejecting a droplet). Also means. The ink is not limited to so-called ink, and is not particularly limited as long as it becomes liquid when ejected. For example, the ink is a generic term for liquids including DNA samples, resists, pattern materials, and the like. Use. Furthermore, the image is not limited to a flat image, and includes an image given to a three-dimensionally formed image and an image formed by three-dimensionally modeling a solid itself.
上記画像形成装置において、高速化及び高画質化が望まれている。この要望に応えるため、記録ヘッドのノズル数を増やすことが考えられる。ノズル孔は、エッチングやプレスにより形成されることが多い。ノズル孔をエッチングで形成する場合は形成工程に長時間を要するために、特にライン型ヘッドなどの長尺なノズルプレートの製造には不向きである。一方、ポンチを用いたプレス工程は短時間で可能であり、有効である。 In the image forming apparatus, high speed and high image quality are desired. In order to meet this demand, it is conceivable to increase the number of nozzles of the recording head. The nozzle holes are often formed by etching or pressing. In the case where the nozzle holes are formed by etching, a long time is required for the forming process, so that it is not suitable for manufacturing a long nozzle plate such as a line type head. On the other hand, the pressing process using a punch is possible and effective in a short time.
金属材等のプレートにプレス工程でノズル孔を高密度で形成する方法として、特許文献1に記載されているものが知られている。この特許文献1のインクジェットヘッドのノズルプレート製造方法は、塑性工程と研削工程とを有する。塑性工程では、ノズルプレートの素材となる金属材の基板を貫通しないストロークでポンチを用いて基板の一方の面からプレスする。これにより、基板の一方の面に凹部が形成されるとともに、基板の他方の面に凸部が形成される。この凹部の底部は厚み方向で他方の面の位置より出ている。そして、研削工程では、形成された凸部を基板の他方の面に沿って研削し、凹部の底部を開口してノズル孔を形成する。
As a method for forming nozzle holes at a high density in a pressing process in a plate made of a metal material or the like, a method described in
しかしながら、上記特許文献1のノズルプレート製造方法では、研削されている基板の面にせん断歪みが生じ、研削後のノズルプレートにおけるノズル孔の位置が狙いの位置からずれてしまう。そこで、そのずれ量を検出して当該ずれ量に基づいて塑性加工でのプレス位置を補正するにより、研削後のノズルプレートにおけるノズル孔の位置を狙いの位置にする。上記ずれ量は、研削工程の前後におけるノズル孔の位置を検出することで算出できる。そのノズル孔の位置を検出する方法として、特許文献2のノズル孔位置検出方法が知られている。この特許文献2のノズル孔位置検出方法では、ノズルプレートのノズル面を上方から撮像手段によって撮像し、撮像画像を画像処理してノズルプレートのノズル孔の位置を検出するものである。
However, in the nozzle plate manufacturing method of
上記特許文献2のノズル孔位置検出方法を用いて研削工程の前後におけるノズル孔の位置を検出した場合、研削工程後のノズル孔の画像部と基板の面の画像部との境界線があらわれる。これにより、ノズル孔の画像部を画像処理して研削工程後のノズル孔の位置を正確に検出することができる。しかし、研削工程前のノズル面の撮像画像では、凸部に相当する画像部と基板の面の画像部との濃淡などが略同じで各画像部の境界線があらわれず、凸部の頂上部を特定できず、研削工程前のノズル孔の位置を正確に検出することが難しい。このため、研削工程の前後でノズルプレートにおけるノズル孔位置のずれ量を正確に算出することが難しい。 When the position of the nozzle hole before and after the grinding process is detected using the nozzle hole position detection method of Patent Document 2, a boundary line between the image part of the nozzle hole after the grinding process and the image part of the surface of the substrate appears. Thereby, the image part of a nozzle hole can be image-processed, and the position of the nozzle hole after a grinding process can be detected correctly. However, in the captured image of the nozzle surface before the grinding process, the density of the image portion corresponding to the convex portion and the image portion of the substrate surface are substantially the same, and the boundary line of each image portion does not appear, and the top of the convex portion Cannot be specified, and it is difficult to accurately detect the position of the nozzle hole before the grinding process. For this reason, it is difficult to accurately calculate the deviation amount of the nozzle hole position in the nozzle plate before and after the grinding process.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、研削工程の前後でノズルプレートにおけるノズル孔位置のずれ量を正確に算出することができる、ノズルプレート製造方法、ノズルプレート、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to accurately calculate the amount of displacement of the nozzle hole position in the nozzle plate before and after the grinding step. A droplet discharge head and an image forming apparatus are provided.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されるノズルプレートとなる基板における一方の面に塑性を加えて前記基板の他方の面に凸部を形成する塑性工程と、前記凸部を研削してノズル孔を形成する研削工程とを有するノズルプレート製造方法において、基板の他方の面に、狙いのノズル孔を形成しようとする場合のノズル孔の並び方向に沿って研削を開始する狙いのノズル孔の近傍と、研削が終了する狙いのノズル孔の近傍とに、それぞれ少なくとも1つずつ設けた、ノズル孔の位置を観察するためのノズル孔位置観察部を前記研削工程の前後で撮像し、撮像した前記ノズル孔位置観察部の各画像部に基づいて前記研削工程の前後で基板における前記ノズル孔位置観察部間の位置ずれのずれ量を検出するずれ量検出工程と、検出したずれ量に基づいて前記塑性工程における前記凸部を形成する位置を補正する補正工程とを有することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
本発明では、ノズル孔位置観察部を、狙いのノズル孔の並び方向に沿って研削を開始する狙いのノズル孔の近傍と、研削が終了する狙いのノズル孔の近傍とに、それぞれ少なくとも1つずつ設けた。各ノズル孔の予め研削工程時に基板の面で生じるせん断歪によって、研削工程後のノズル孔及び各ノズル孔位置観察部の位置は、研削工程前のノズル孔及び各ノズル孔位置観察部の位置から互いに同じように動く。このため、研削工程の前後での基板におけるノズル孔位置観察部間の位置のずれ量は、研削工程の前後での基板におけるノズル孔列における位置ずれ量に相当する。そして、研削工程の前後に、各ノズル孔位置観察部をそれぞれ撮像する。撮像した各ノズル孔位置観察部の画像部は基板の面と異なる部分の画像部であるので、研削工程の前後にそれぞれ撮像した画像部に基づいて各ノズル孔位置観察部の各位置を正確に検出できる。研削工程の前後での基板におけるノズル孔位置観察部間の位置のずれ量は正確に検出できる。これにより、研削工程の前後でノズルプレートにおけるノズル孔位置のずれ量を正確に算出することができる、という特有な効果が得られる。 In the present invention, at least one nozzle hole position observation section is provided in each of the vicinity of the target nozzle hole for starting grinding along the alignment direction of the target nozzle holes and the vicinity of the target nozzle hole for finishing the grinding. One by one. The position of the nozzle hole and each nozzle hole position observing part after the grinding process is determined from the position of the nozzle hole and each nozzle hole position observing part before the grinding process due to shear strain generated on the surface of the substrate during the grinding process in advance of each nozzle hole. Move in the same way. For this reason, the amount of positional deviation between the nozzle hole position observation portions in the substrate before and after the grinding step corresponds to the amount of positional deviation in the nozzle hole row in the substrate before and after the grinding step. And before and after a grinding process, each nozzle hole position observation part is imaged, respectively. Since the captured image portion of each nozzle hole position observation portion is an image portion that is different from the surface of the substrate, each position of each nozzle hole position observation portion is accurately determined based on the respective image portions that were picked up before and after the grinding process. It can be detected. The positional deviation amount between the nozzle hole position observation portions in the substrate before and after the grinding process can be accurately detected. Thereby, the specific effect that the deviation | shift amount of the nozzle hole position in a nozzle plate can be calculated correctly before and after a grinding process is acquired.
以下に、本発明の実施形態に係る画像形成装置の液滴吐出装置を詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である液滴吐出装置を示す斜視図である。図2は、同液滴吐出装置の機構部の側面図である。両図において、液滴吐出装置は、装置本体81の内部に、印字機構部82等を収納している。印字機構部82は、主走査方向に移動可能なキャリッジ93、キャリッジ93に搭載した本実施形態の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成されている。そして、装置本体81の下方部には前方側から多数枚の用紙83を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい)84を着脱自在に装着することができるようになっている。また、用紙83を手差しで給紙するための手差しトレイ85を開倒することができ、給紙カセット84或いは手差しトレイ85から給送される用紙83を取り込みできる。印字機構部82によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ86に排紙する。
Hereinafter, a droplet discharge device of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a perspective view showing a droplet discharge device which is an example of an image forming apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a side view of a mechanism portion of the droplet discharge device. In both figures, the droplet discharge device houses a
印字機構部82は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド91と従ガイドロッド92とでキャリッジ93を主走査方向(図11で紙面垂直方向)に摺動自在に保持している。このキャリッジ93には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する本実施形態の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド94がインク滴吐出方向を下方に向けて装着している。そして、記録ヘッド94には複数のインク吐出口(ノズル)が主走査方向と交差する方向に配列されている。またキャリッジ93には記録ヘッド94に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ95を交換可能に装着している。
The
インクカートリッジ65は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド64を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。 The ink cartridge 65 has an air port that communicates with the atmosphere above, a supply port that supplies ink to the droplet discharge head below, and a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the droplet discharge head is maintained at a slight negative pressure by capillary force. Further, although the heads 64 of the respective colors are used here as the recording heads, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.
ここで、キャリッジ63は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド61に摺動自在に嵌め込み、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド62に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ63を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ67で回転駆動される駆動プーリ68と従動プーリ69との間にタイミングベルト70を張装している。このタイミングベルト70をキャリッジ63に固定しており、主走査モータ67の正逆回転によりキャリッジ63が往復駆動される。 Here, the carriage 63 is slidably fitted to the main guide rod 61 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the sub guide rod 62 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). Yes. In order to move and scan the carriage 63 in the main scanning direction, a timing belt 70 is stretched between a driving pulley 68 and a driven pulley 69 that are rotationally driven by a main scanning motor 67. The timing belt 70 is fixed to the carriage 63, and the carriage 63 is reciprocated by forward and reverse rotation of the main scanning motor 67.
一方、給紙カセット84にセットした用紙83を記録ヘッド94の下方側に搬送するために、次の部材を設けている。給紙カセット84から用紙83を分離給装する給紙ローラ101及びフリクションパッド102、用紙83を案内するガイド部材103、給紙された用紙83を反転させて搬送する搬送ローラ104を設けている。そして、この搬送ローラ104の周面に押し付けられる搬送コロ105及び搬送ローラ104からの用紙83の送り出し角度を規定する先端コロ106を設けている。搬送ローラ104は副走査モータ107によってギヤ列を介して回転駆動される。
On the other hand, the following members are provided to convey the
そして、キャリッジ93の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ104から送り出された用紙83を記録ヘッド94の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材109を設けている。この印写受け部材109の用紙搬送方向下流側には、用紙83を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ111、拍車112を設けられている。さらに、用紙83を排紙トレイ86に送り出す排紙ローラ113及び拍車114と、排紙経路を形成するガイド部材115、116とを配設している。
A
記録時には、キャリッジ93を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド94を駆動することにより、停止している用紙83にインクを吐出して1行分を記録し、用紙83を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙83の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙83を排紙する。
At the time of recording, the
また、キャリッジ93の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド94の吐出不良を回復するための回復装置117を配置している。回復装置117はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ93は印字待機中にはこの回復装置117側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド94をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
Further, a
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド94の吐出口(ノズル孔)を密封する。そして、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle hole) of the
本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを適用することで、接合剥れの少ない安価な液滴吐出記録装置を実絵できる。液滴吐出記録装置としてインクジェットプリンタを例として説明したが、インクジェットコピー、インクジェットファックス、あるいはそれらの複合型記録装置にも適用できる。また、インクジェット記録装置以外にも、インクジェット技術を用いたカラーフィルタ製造装置、金属配線製造装置、捺染装置、DNAチップ製造装置などの工業用製造装置にも適用できる。 By applying the liquid droplet ejection head according to this embodiment, an inexpensive liquid droplet ejection recording apparatus with little joint peeling can be realized. Although an ink jet printer has been described as an example of the droplet discharge recording apparatus, the present invention can also be applied to an ink jet copy, an ink jet fax, or a composite recording apparatus thereof. In addition to inkjet recording apparatuses, the present invention can also be applied to industrial manufacturing apparatuses such as color filter manufacturing apparatuses, metal wiring manufacturing apparatuses, textile printing apparatuses, and DNA chip manufacturing apparatuses using inkjet technology.
図3は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを適用したインクカートリッジを示す図である。図3に示すインクカートリッジは、ノズル孔41等を有する上記各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッド1と、この液滴吐出ヘッド1に対してインクを供給するインクタンク50とを一体化したものである。このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの歩留まり不良は直ちにインクカートリッジ全体の不良につながる。上述したように、液滴吐出特性の向上は、ヘッド一体型インクカートリッジの信頼性向上化を図れる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an ink cartridge to which the droplet discharge head according to the present embodiment is applied. The ink cartridge shown in FIG. 3 integrates the
図4は本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの概略図、図5は本実施形態の液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図6は図4のA−A断面図、図7は図4のB−B断面図である。
図5乃至図7に示すように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、フレーム部材10上に、振動板20、流路板30、ノズルプレート40を順次積層、あるいは接合して構成されている。フレーム部材10は、金属あるいはセラミックスなどの高剛性材料で形成したベース基板13と、ベース基板13に接合されている。流路板30に備えた加圧液室31内の液体(例えばインク)を加圧するための圧力発生手段である電気機械変換素子としての積層型圧電素子14とを備えている。そして、上述の加圧液室31と連通した共通液室11となる凹部、この共通液室11に外部からインクを供給するためのインク供給穴12を形成している。
4 is a schematic diagram of a droplet discharge head according to the present embodiment, FIG. 5 is an exploded perspective view of the droplet discharge head of the present embodiment, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4, and FIG. It is BB sectional drawing.
As shown in FIGS. 5 to 7, the liquid droplet ejection head according to the present embodiment is configured by sequentially laminating or joining a
このフレーム部材10は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。積層型圧電素子14は、厚さ10〜50[μm/1層]のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧電層と、厚さ数[μm/1層]の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極層とを交互に積層したものである。そして、内部電極を交互に端面の端面電極(外部電極)である個別電極、共通電極に電気的に接続し、これらの電極に図6に示すFPCケーブル17を介して駆動信号を供給するようにしている。
The
また、積層型圧電素子14は、一方の面をベース基板13に接合されている。そして、他方の面は、振動板20に接合されている。この圧電常数がd23である積層型圧電素子14の変位により、振動板20が撓むことにより、対応する加圧液室31の内圧状態を加圧、負圧させるようになっている。積層型圧電素子14に駆動信号が印加され充電が行われると加圧液室31を加圧し、また積層型圧電素子14に充電された電荷が放電すると加圧液室31を負圧する。
The multilayer
また、図7に示すように、各積層型圧電素子14の間には加圧液室31、31間の隔壁部31aに対応して支柱部15を設けている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、1つ毎に積層型圧電素子14と支柱部15として形成している。支柱部15の構成は積層型圧電素子14と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱してのみ機能する。振動板20は、電鋳法により形成されており、その外周部20Aをフレーム部材10に接着剤にて接合されている。また、振動板20は、加圧液室31と連通してフレーム部材10の共通液室11から加圧液室31にインクを供給するためのインク供給口21を備えている。振動板20は、3層構造のニッケルの金属プレート状に形成したもので、例えば電鋳法で作製しているが、この他の金属板や樹脂板或いは金属と樹脂板との積層部材や金属と金属の積層部材(複層構造部材)などを用いることもできる。
Further, as shown in FIG. 7, between the stacked
更に、流路板30は、例えばステンレス鋼材をプレート状に成形したもので、例えばプレス加工法にて加圧液室31、インク供給路33(図3)を形成する。ダンパ室32をウエットエッチング加工法にて加圧液室31よりも浅くハーフエッチングにより形成したものや、例えば、結晶面方位(110)の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液(KOH)などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングする。加圧液室などの流路パターンを形成したもの(単結晶シリコンに限らない)などを用いることもできる。ダンパ室32は、ノズルプレート40と振動板20により、矩形の空間となるが大気連通管22を通して大気と連通することにより、エアダンパ効果を持たせる構造としている。
Further, the
ノズルプレート40は各加圧液室31に対応してノズル孔41を形成している。このノズルプレート40としては、例えばステンレス鋼材をプレート状に形成したもので、後述するように、例えばパンチを用いた打ち抜き加工もしくは塑性加工と研磨工程を組み合わせた加工によりノズル孔41を形成している。ノズルプレート40をSUS(ステンレス)系の金属部材で構成することで、安価で長尺対応なノズルプレートを形成することが可能である。また、ノズル孔41の内部形状(内側形状)は、ストレート形状、もしくはテーパー形状、または、二つを組み合わせたストレート−テーパー形状に形成し、このノズル孔41の穴径はインク滴出口側の直径で約10〜35[μm]としている。さらに、各列のノズルピッチは150[dpi]とした。
The
また、ノズルプレート40のノズル面(吐出方向の表面(外面):液滴吐出面)40Aには、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えばPTFE−Ni共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂(例えばフッ化ピッチなど)を蒸着コートしたものがある。そして、シリコン系樹脂やフッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
Further, a water-repellent treatment layer (not shown) subjected to a water-repellent surface treatment is provided on the nozzle surface (surface in the ejection direction (outer surface): droplet ejection surface) 40A of the
図8は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおけるノズルプレートの実施例を示す概略平面図である。図8に示すように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおけるノズルプレート40となる基板には、複数のノズル孔41の外周部に少なくとも2つ以上(図8では4個)のモニター孔(モニター部)43を予め設ける。そして、プレス工程の後工程である研削工程の前後で、各モニター孔43の位置をモニタリングする。これにより、プレス工程の後工程である研削工程によるノズル孔位置のずれを検出できる。また、同時にノズル孔形成後にノズル位置を検出することで、相対的にプレス工程のノズル孔位置を測定することができる。この結果から、プレス工程での定量的なプレス位置調整が可能となる。本実施形態では、ノズルプレート40として金属材料を用いているが、好ましくはステンレス鋼を用いることで、様々な液に対応することが可能で、さらに材料コストを抑えることが可能となる。ただし、ステンレス鋼に限らず、様々な金属材料でも部品形成は可能である。
FIG. 8 is a schematic plan view showing an example of a nozzle plate in the droplet discharge head according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, at least two (four in FIG. 8) monitor holes (4 in FIG. 8) are provided on the outer peripheral portion of the plurality of nozzle holes 41 in the substrate that becomes the
図9は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルプレートの製造工程を示す工程断面図である。図9に示すノズルプレート40において、ノズル孔形状(図ではテーパー形状)はプレス加工と研削工程により形成されている。図9(a)に示すように、プレス加工法によって、ステンレス鋼材などの板材を塑性変形によりノズル孔41の形状に変形させる。このとき液滴吐出面にはプレスの押し込みにより発生した凸部(突起部)42が発生する。さらに、研削工程の前に、ノズル形成のプレス加工とは別工法で、ノズル列の外周にモニター孔43を形成する。モニター孔43はプレスもしくはエッチングにより形成する。図9(b)に示すように、モニター孔43と凸部42を形成後に、凸部42を除去する研削工程を行う。研削はラッピングもしくはポリッシング研磨で行い、凸部42を除去することでノズル孔が開孔する。
FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the nozzle plate of the droplet discharge head according to the present embodiment. In the
図10は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおけるノズルプレートの変形例1を示す概略平面図である。図10に示す変形例において、モニター孔43を結ぶ線の方向がノズル列方向に対して平行とならないように、モニター孔43を形成する。これにより、ノズル位置の補正がノズル列の平行方向と直交方向の二軸で行える。 FIG. 10 is a schematic plan view showing Modification Example 1 of the nozzle plate in the droplet discharge head according to the present embodiment. In the modification shown in FIG. 10, the monitor holes 43 are formed so that the direction of the line connecting the monitor holes 43 is not parallel to the nozzle row direction. Thereby, the correction of the nozzle position can be performed in two axes in the direction perpendicular to the parallel direction of the nozzle row.
図11は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおけるノズルプレートの変形例2を示す断面図である。同図はモニター孔が貫通孔である場合のノズルプレートの断面である。図11に示すように、モニター孔43を貫通孔にすることで、画像処理測定の際に背面光がモニター孔43を通過することでモニター孔43のエッジ検出が正確に行える。以上説明したようなノズルプレート40の形状とすることで、安価な方法でプレス工程でのプレス位置が測定し、補正が行えるノズルプレートを提供することで、液滴吐出ヘッドの低コスト化を図ることができる。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing Modification Example 2 of the nozzle plate in the droplet discharge head according to the present embodiment. This figure is a cross section of the nozzle plate when the monitor hole is a through hole. As shown in FIG. 11, by making the monitor hole 43 a through-hole, the edge of the
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されるノズルプレートとなる基板における一方の面に塑性を加えて基板の他方の面に凸部を形成する塑性工程と、凸部を研削してノズル孔を形成する研削工程とを有するノズルプレート製造方法において、基板の他方の面に、狙いのノズル孔を形成しようとする場合のノズル孔の並び方向に沿って研削を開始する狙いのノズル孔の近傍と、研削が終了する狙いのノズル孔の近傍とに、それぞれ少なくとも1つずつ設けた、ノズル孔の位置を観察するためのノズル孔位置観察部を研削工程の前後で撮像し、撮像したノズル孔位置観察部の各画像部に基づいて研削工程の前後で基板におけるノズル孔位置観察部間の位置ずれのずれ量を検出するずれ量検出工程と、検出したずれ量に基づいて塑性工程における凸部を形成する位置を補正する補正工程とを有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、ノズル孔位置観察部を、狙いのノズル孔の並び方向に沿って研削を開始する狙いのノズル孔の近傍と、研削が終了する狙いのノズル孔の近傍とに、それぞれ少なくとも1つずつ設けた。各ノズル孔の予め研削工程時に基板の面で生じるせん断歪によって、研削工程後のノズル孔及び各ノズル孔位置観察部の位置は、研削工程前のノズル孔及び各ノズル孔位置観察部の位置から互いに同じように動く。このため、研削工程の前後での基板におけるノズル孔位置観察部間の位置のずれ量は、研削工程の前後での基板におけるノズル孔列における位置ずれ量に相当する。そして、研削工程の前後に、各ノズル孔位置観察部をそれぞれ撮像する。撮像した各ノズル孔位置観察部の画像部は基板の面と異なる部分の画像部であるので、研削工程の前後にそれぞれ撮像した画像部に基づいて各ノズル孔位置観察部の各位置を正確に検出できる。研削工程の前後での基板におけるノズル孔位置観察部間の位置のずれ量は正確に検出できる。これにより、研削工程の前後でノズルプレートにおけるノズル孔位置のずれ量を正確に算出することができる
(態様2)
(態様1)において、ノズル孔位置観察部は、少なくとも研削工程前に形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、研削工程の前後にそれぞれ撮像した画像部に基づいて、モニター孔の各位置を正確に検出できる。これにより、研削工程前後におけるノズル孔の位置ずれのずれ量を正確に算出することができる。
(態様3)
(態様1)又は(態様2)において、各ノズル孔位置観察部を結ぶ線の少なくとも一つの線方向がノズル孔の列方向と平行でない。これによれば、上記実施形態の変形例について説明したように、ノズル孔列の平行方向と直交する方向の二軸補正が可能となり、ノズル孔位置の補正精度の高いノズルプレートを製造できる。
(態様4)
(態様1)〜(態様3)のいずれかにおいて、全てのノズル孔位置観察部は、同時に形成される。これによれば、上記実施形態について説明したように、ノズルプレート間でのモニター孔の位置関係がなくなり、モニター孔を測定する回数が減る。このため、安価に部品の作製が可能となる。
(態様5)
(態様1)〜(態様4)のいずれかにおいて、ノズル孔位置観察部は貫通孔である。これによれば、上記実施形態について説明したように、画像処理の際に背面光が貫通孔のモニター孔を通過することでモニター孔のエッジ検出が正確に行うことができる。
(態様6)
(態様5)において、貫通孔の断面形状が円形をなす。これによれば、上記実施形態について説明したように、画像処理による測定精度が向上するに伴い、プレス位置の補正精度が向上する。この結果、ノズル孔の位置精度が向上することができる。
(態様7)
(態様5)又は(態様6)において、貫通孔はポンチによるせん断加工により形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、モニター孔として、低コストで貫通孔を形成することができる。
(態様8)
(態様1)〜(態様7)のいずれかに記載のノズルプレート製造方法により製造されたノズルプレートである。これによれば、上記実施形態について説明したように、安価に塑性工程でのプレス位置における位置補正が高精度に行うことができる。
(態様9)
(態様8)のノズルプレートと、ノズルプレートに接合され、ノズル孔と連通する複数の加圧液室及び該加圧液室に液体を供給する液体供給路を形成した流路板と、液滴吐出のための圧力を加圧液室に加えることにより、加圧液室に供給された液体をノズル孔から吐出させる圧力発生手段とを備えたこと液滴吐出ヘッドである。これによれば、上記実施形態について説明したように、安価に塑性工程でのプレス位置における位置補正が高精度に行うことができる。これにより、高速化及び高品質化が図れる液滴吐出ヘッドを実現できる。
(態様10)
(態様9)の液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置である。これによれば、上記実施形態について説明したように、高速化及び高画質化が図れる画像形成装置を実現できる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect 1)
A plastic process for forming a convex portion on the other surface of the substrate by applying plasticity to one surface of the substrate to be a nozzle plate in which a plurality of nozzle holes for discharging droplets are formed, and nozzle holes by grinding the convex portion In the nozzle plate manufacturing method having a grinding step to form a nozzle, in the vicinity of the target nozzle hole for starting grinding along the nozzle hole alignment direction when the target nozzle hole is to be formed on the other surface of the substrate In addition, at least one nozzle hole observation unit for observing the position of the nozzle hole, which is provided in the vicinity of the target nozzle hole for which grinding is finished, is imaged before and after the grinding process, and the imaged nozzle hole A deviation amount detecting step for detecting a deviation amount of a positional deviation between nozzle hole position observation portions in the substrate before and after the grinding step based on each image portion of the position observation portion, and a plasticity step based on the detected deviation amount And a correction step of correcting a position to form a part. According to this, as described in the above embodiment, the nozzle hole position observing portion is arranged in the vicinity of the target nozzle hole for starting grinding along the target nozzle hole alignment direction, and the target nozzle for finishing grinding. At least one each was provided in the vicinity of the hole. The position of the nozzle hole and each nozzle hole position observing part after the grinding process is determined from the position of the nozzle hole and each nozzle hole position observing part before the grinding process due to the shear strain generated on the surface of the substrate during the grinding process in advance of each nozzle hole. Move in the same way. For this reason, the amount of positional deviation between the nozzle hole position observation portions in the substrate before and after the grinding step corresponds to the amount of positional deviation in the nozzle hole row in the substrate before and after the grinding step. And before and after a grinding process, each nozzle hole position observation part is imaged, respectively. Since the captured image portion of each nozzle hole position observation portion is an image portion that is different from the surface of the substrate, each position of each nozzle hole position observation portion is accurately determined based on the respective image portions that were picked up before and after the grinding process. It can be detected. The positional deviation amount between the nozzle hole position observation portions in the substrate before and after the grinding process can be accurately detected. Thereby, the deviation | shift amount of the nozzle hole position in a nozzle plate can be calculated correctly before and after a grinding process (mode 2).
In (Aspect 1), the nozzle hole position observation part is formed at least before the grinding step. According to this, as described in the above embodiment, each position of the monitor hole can be accurately detected based on the image portions captured before and after the grinding step. Thereby, the deviation | shift amount of the positional deviation of the nozzle hole before and behind a grinding process can be calculated correctly.
(Aspect 3)
In (Aspect 1) or (Aspect 2), at least one line direction of lines connecting the nozzle hole position observation portions is not parallel to the row direction of the nozzle holes. According to this, as described in the modification of the above embodiment, biaxial correction in a direction orthogonal to the parallel direction of the nozzle hole row is possible, and a nozzle plate with high correction accuracy of the nozzle hole position can be manufactured.
(Aspect 4)
In any one of (Aspect 1) to (Aspect 3), all the nozzle hole position observation parts are formed simultaneously. According to this, as described in the above embodiment, the positional relationship of the monitor holes between the nozzle plates is eliminated, and the number of times of measuring the monitor holes is reduced. For this reason, it is possible to manufacture parts at low cost.
(Aspect 5)
In any one of (Aspect 1) to (Aspect 4), the nozzle hole position observation unit is a through hole. According to this, as described in the above embodiment, the edge of the monitor hole can be accurately detected when the back light passes through the monitor hole of the through hole during image processing.
(Aspect 6)
In (Aspect 5), the through hole has a circular cross-sectional shape. According to this, as described in the above embodiment, the correction accuracy of the press position is improved as the measurement accuracy by the image processing is improved. As a result, the positional accuracy of the nozzle holes can be improved.
(Aspect 7)
In (Aspect 5) or (Aspect 6), the through hole is formed by shearing with a punch. According to this, as described in the above embodiment, the through hole can be formed at a low cost as the monitor hole.
(Aspect 8)
It is a nozzle plate manufactured by the nozzle plate manufacturing method in any one of (Aspect 1)-(Aspect 7). According to this, as described in the above embodiment, the position correction at the press position in the plastic process can be performed with high accuracy at a low cost.
(Aspect 9)
(Aspect 8) Nozzle plate, a plurality of pressurized liquid chambers joined to the nozzle plate and in communication with the nozzle holes, a flow path plate forming a liquid supply path for supplying liquid to the pressurized liquid chamber, and a droplet The liquid droplet ejection head includes pressure generating means for ejecting the liquid supplied to the pressurized liquid chamber from the nozzle hole by applying a pressure for ejection to the pressurized liquid chamber. According to this, as described in the above embodiment, the position correction at the press position in the plastic process can be performed with high accuracy at a low cost. As a result, it is possible to realize a liquid droplet ejection head capable of achieving high speed and high quality.
(Aspect 10)
An image forming apparatus including the droplet discharge head according to (Aspect 9). According to this, as described in the above embodiment, it is possible to realize an image forming apparatus capable of achieving high speed and high image quality.
1 液滴吐出ヘッド
10 フレーム部材
11 共通液室
12 インク供給穴
13 ベース基板
14 積層型圧電素子
15 支柱部
17 FPCケーブル
20 振動板
21 インク供給口
22 大気連通管
30 流路板
31 加圧液室
31a 隔壁部
32 ダンパ室
33 インク供給路
40 ノズルプレート
41 ノズル孔
42 凸部
43 モニター孔
60 インクタンク
61 主ガイドロッド
62 従ガイドロッド
63 キャリッジ
64 ヘッド
65 インクカートリッジ
67 主走査モータ
68 駆動プーリ
69 従動プーリ
70 タイミングベルト
81 記録装置本体
82 印字機構部
83 用紙
84 給紙カセット
85 トレイ
86 排紙トレイ
91 主ガイドロッド
92 従ガイドロッド
93 キャリッジ
94 記録ヘッド
95 各インクカートリッジ
101 給紙ローラ
102 フリクションパッド
103 ガイド部材
104 搬送ローラ
105 搬送コロ
106 先端コロ
107 副走査モータ
109 部材
111 搬送コロ
112 拍車
113 排紙ローラ
114 拍車
115 ガイド部材
116 ガイド部材
117 回復装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
基板の他方の面に、狙いのノズル孔を形成しようとする場合のノズル孔の並び方向に沿って研削を開始する狙いのノズル孔の近傍と、研削が終了する狙いのノズル孔の近傍とに、それぞれ少なくとも1つずつ設けた、ノズル孔の位置を観察するためのノズル孔位置観察部を前記研削工程の前後で撮像し、撮像した前記ノズル孔位置観察部の各画像部に基づいて前記研削工程の前後で基板における前記ノズル孔位置観察部間の位置ずれのずれ量を検出するずれ量検出工程と、
検出したずれ量に基づいて前記塑性工程における前記凸部を形成する位置を補正する補正工程と
を有することを特徴とするノズルプレート製造方法。 A plastic process for forming a convex portion on the other surface of the substrate by applying plasticity to one surface of the substrate to be a nozzle plate in which a plurality of nozzle holes for discharging droplets are formed; and grinding the convex portion In a nozzle plate manufacturing method having a grinding step of forming a nozzle hole,
When the target nozzle hole is to be formed on the other surface of the substrate, the vicinity of the target nozzle hole to start grinding along the nozzle hole alignment direction and the vicinity of the target nozzle hole to finish grinding The nozzle hole position observation unit for observing the position of the nozzle hole, which is provided at least one each, is imaged before and after the grinding step, and the grinding is performed based on each image portion of the imaged nozzle hole position observation unit. A deviation amount detecting step for detecting a deviation amount of a positional deviation between the nozzle hole position observation portions on the substrate before and after the step;
And a correction step of correcting a position at which the convex portion is formed in the plasticity step based on the detected deviation amount.
前記ノズル孔位置観察部は、少なくとも前記研削工程前に形成されていることを特徴とするノズルプレート製造方法。 In the nozzle plate manufacturing method of Claim 1,
The nozzle plate position observation part is formed at least before the grinding step.
前記各ノズル孔位置観察部を結ぶ線の少なくとも一つの線方向がノズル孔の列方向と平行でないことを特徴とするノズルプレート製造方法。 In the nozzle plate manufacturing method according to claim 1 or 2,
A nozzle plate manufacturing method, wherein at least one line direction of the lines connecting the nozzle hole position observation portions is not parallel to the row direction of the nozzle holes.
全ての前記ノズル孔位置観察部は、同時に形成されることを特徴とするノズルプレート製造方法。 In the nozzle plate manufacturing method in any one of Claims 1-3,
All the nozzle hole position observation parts are formed simultaneously, The nozzle plate manufacturing method characterized by the above-mentioned.
前記ノズル孔位置観察部は貫通孔であることを特徴とするノズルプレート製造方法。 In the nozzle plate manufacturing method in any one of Claims 1-4,
The nozzle plate manufacturing method, wherein the nozzle hole position observation part is a through hole.
前記貫通孔の断面形状が円形をなすことを特徴とするノズルプレート製造方法。 In the nozzle plate manufacturing method of Claim 5,
The nozzle plate manufacturing method, wherein the through hole has a circular cross-sectional shape.
前記貫通孔はポンチによるせん断加工により形成されていることを特徴とするノズルプレート製造方法。 In the nozzle plate manufacturing method according to claim 5 or 6,
The nozzle plate manufacturing method, wherein the through hole is formed by a shearing process using a punch.
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JP2017047674A (en) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社リコー | Flow passage forming member, method for manufacturing flow passage forming member, liquid discharge head, ink cartridge, and device for discharging liquid |
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2012
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