JP2002001966A - Recording head, its manufacturing method, and ink jet recording device - Google Patents
Recording head, its manufacturing method, and ink jet recording deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明はノズルからインク
液滴を噴射して印字する記録ヘッドと記録ヘッドの製造
方法及びインクジェット記録装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recording head for printing by ejecting ink droplets from nozzles, a method of manufacturing the recording head, and an ink jet recording apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】インクジェット記録装置に使用する静電
型方式の記録ヘッドは、例えば特開平5−50601号
公報や特開平9−39229号公報,特開平9−392
35号公報等に示されているように、ノズルを有する加
圧液室の一面に設けた振動板に一定間隔をおいて設けた
個別電極と振動板の間に電圧を印加して振動板を個別電
極側に静電的吸引又は反発させて変形させ、加圧液室の
インクをノズルから吐出させて記録紙に印字する。この
静電型方式の記録ヘッドは薄型で高密度,高品質の印字
を行なえるとともに長寿命であるという利点を有してい
る。2. Description of the Related Art An electrostatic type recording head used in an ink jet recording apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-50601, 9-39229 and 9-392.
No. 35, etc., a voltage is applied between a diaphragm provided at a certain interval on a diaphragm provided on one surface of a pressurized liquid chamber having a nozzle, and a diaphragm is applied to the diaphragm. The ink is deformed by electrostatic attraction or repulsion toward the side, and the ink in the pressurized liquid chamber is ejected from the nozzles to print on the recording paper. This electrostatic type recording head has the advantages of being thin, capable of performing high-density, high-quality printing, and having a long service life.
【0003】この記録ヘッドのノズルを有するノズル基
板を作製するときは、例えば特開平5−4346号公報
や特開平7−156389号公報に示すように、2層以
上の複数層を電鋳により形成している。このように複数
層を電鋳により形成するのは、各ノズル孔に対向して設
けられる振動板との間に所定の間隙を作り、インクを充
填する加圧液室を形成するとともに加圧液室にインクを
供給するインク供給溝を形成するためである。When manufacturing a nozzle substrate having the nozzles of this recording head, for example, as shown in JP-A-5-4346 and JP-A-7-156389, two or more layers are formed by electroforming. are doing. Forming a plurality of layers by electroforming in this manner is performed by forming a predetermined gap between the nozzle and the diaphragm provided opposite to each nozzle hole, forming a pressurized liquid chamber for filling ink, and forming the pressurized liquid. This is for forming an ink supply groove for supplying ink to the chamber.
【0004】この複数層の電鋳により形成してノズル基
板を作製する従来の製造方法を図8の工程図を参照して
説明する。図8(a)に示すように、ステンレス板等の
導電性基板からなるマスター基板30にポジ型レジスト
を塗布して露光,現像し、所定の形状例えば直径が80μ
mで厚さが1μmの円形パターン31を形成した後、例
えばNi電鋳液中で電鋳によりマスター基板30と円形
パターン31の表面にNiを30μm析出させて第1層2
1を形成する。このとき第1層21は円形パターン31
に約30μmオーバーハングしてくるので直径約20μmの
ノズル孔23が形成される。次ぎに、図8(b)に示す
ように、第1層21の上にポジ型レジストを塗布して露
光,現像し、ノズル孔23に連通するノズル連通孔を形
成する連通孔パターン41とインク供給溝を形成する供
給溝パターン42を形成する。次ぎに、図8(c)に示
すように、第1層21と連通孔パターン41と供給溝パ
ターン42の上にNi電鋳によりNiを例えば25μm析
出させて第2層22を形成する。その後、第1層21か
らマスター基板30を遊離させて、円形パターン31と
連通孔パターン41と供給溝パターン42を剥離除去し
てノズル基板43を完成する。A conventional manufacturing method of manufacturing a nozzle substrate by forming a plurality of layers by electroforming will be described with reference to the process chart of FIG. As shown in FIG. 8A, a positive type resist is applied to a master substrate 30 made of a conductive substrate such as a stainless steel plate, exposed and developed, and a predetermined shape, for example, having a diameter of 80 μm.
After forming a circular pattern 31 having a thickness of 1 μm and a thickness of 1 μm, 30 μm of Ni is deposited on the surfaces of the master substrate 30 and the circular pattern 31 by electroforming in, for example, a Ni electroforming solution to form the first layer 2.
Form one. At this time, the first layer 21 has a circular pattern 31.
Therefore, the nozzle hole 23 having a diameter of about 20 μm is formed. Next, as shown in FIG. 8B, a positive resist is applied on the first layer 21, exposed and developed, and a communication hole pattern 41 for forming a nozzle communication hole communicating with the nozzle hole 23 and ink are formed. A supply groove pattern 42 for forming a supply groove is formed. Next, as shown in FIG. 8C, Ni is deposited on the first layer 21, the communication hole pattern 41, and the supply groove pattern 42, for example, by 25 μm by Ni electroforming to form the second layer 22. Thereafter, the master substrate 30 is released from the first layer 21, and the circular pattern 31, the communication hole pattern 41, and the supply groove pattern 42 are separated and removed, thereby completing the nozzle substrate 43.
【0005】また、ノズル基板を作製する他の製造方法
は、図9の工程図の(a)に示すよう、マスター基板3
0にポジ型レジストを塗布して露光,現像して所定の形
状の円形パターン31を形成した後、Ni電鋳法により
マスター基板30と円形パターン31の表面にNiを30
μm析出させて第1層21を形成する。次ぎに、図9
(b)に示すように、第1層21の上に例えば厚さ30μ
mのネガ型ドライフィルムレジスト(以下、ネガ型DF
Rという)を熱圧着ローラによりラミネートした後、フ
ォトリソグラフィの手法を用いてノズル孔23に連通す
るノズル連通孔を形成する連通孔パターン44とインク
供給溝を形成する供給溝パターン45を形成する。次ぎ
に、図9(c)に示すように、第1層21の上にNi電
鋳によりNiを例えば25μm析出させて第2層22を形
成する。その後、第1層21からマスター基板30を遊
離させて、円形パターン31と連通孔パターン43と供
給溝パターン44を剥離除去してノズル基板46を完成
する。Another manufacturing method for manufacturing a nozzle substrate is as shown in FIG.
Then, a positive resist is applied, exposed and developed to form a circular pattern 31 of a predetermined shape, and then Ni is applied to the surfaces of the master substrate 30 and the circular pattern 31 by Ni electroforming.
The first layer 21 is formed by depositing μm. Next, FIG.
As shown in (b), a thickness of, for example, 30 μm is formed on the first layer 21.
m dry film resist (hereinafter referred to as negative DF)
R) is laminated by a thermocompression roller, and a communication hole pattern 44 for forming a nozzle communication hole communicating with the nozzle hole 23 and a supply groove pattern 45 for forming an ink supply groove are formed by using a photolithography technique. Next, as shown in FIG. 9C, a second layer 22 is formed on the first layer 21 by depositing Ni by, for example, 25 μm by Ni electroforming. Thereafter, the master substrate 30 is released from the first layer 21, and the circular pattern 31, the communication hole pattern 43, and the supply groove pattern 44 are separated and removed, thereby completing the nozzle substrate 46.
【0006】このようにして作製したノズル基板43,
46を用いた記録ヘッドによりインク滴の吐出特性を良
好にするためには、ノズル孔23やノズル連通孔とイン
ク供給溝の内面のインクとの親水性を高くする必要があ
り、かつ、インク滴が形成されるノズルの外周部に位置
する表面はインクとの撥水性が高い必要がある。このた
めノズル基板のインク吐出側の表面に撥水層を形成して
いる。この撥水層を形成したノズル基板の製造方法を図
10の工程図を参照して説明する。The nozzle substrate 43 manufactured as described above,
In order to improve the ejection characteristics of the ink droplets by the recording head using the nozzle 46, it is necessary to increase the hydrophilicity between the nozzle hole 23 or the nozzle communication hole and the ink on the inner surface of the ink supply groove. It is necessary that the surface located at the outer peripheral portion of the nozzle where the ink is formed has high water repellency with ink. Therefore, a water-repellent layer is formed on the surface of the nozzle substrate on the ink ejection side. A method for manufacturing the nozzle substrate having the water-repellent layer formed thereon will be described with reference to the process chart of FIG.
【0007】図10(a)に示すように、マスター基板
30にポジ型レジストを塗布して露光,現像して所定の
形状の円形パターン31を形成した後、Ni電鋳法によ
りマスター基板30と円形パターン31の表面にNiを
30μm析出させて第1層21を形成する。次ぎに図10
(b)に示すように、第1層21をマスター基板30か
ら遊離させて、円形パターン31を剥離除去する。次ぎ
に図10(c)に示すように、第1層21の円形パター
ン31で形成された円形部とは反対側の下面に例えば厚
さ70μmのネガ型DFRを熱圧着ローラ(温度60℃)に
よりラミネートしてネガ型DFRをノズル孔23内へ潜
り込ませてレジスト層47を形成する。また、図10
(d)に示すように、第1層21の上面に例えば厚さ20
μmのネガ型DFRを熱圧着ローラー(温度60℃)によ
りラミネートしてレジスト層48を形成し、第1層21
をレジスト層47とレジスト層48で挾み込んだ後に、
下面のレジスト層47側から全面露光を行なう。その
後、現像してリンスを行うことにより、図10(e)に
示すように、光の当たった第1層21の下面のレジスト
層47とノズル孔23から突出した円柱状のレジスト部
49が残存する。次ぎに、フッ素系樹脂例えばポリテト
ラフルオロエチレン(以下、PTFEという)の粒子を
含有したNiの電鋳液中にて電解共析メッキ法により、
第1層21の上面(インク吐出面)にのみPTFE−N
i層の撥水層50を形成する。その後、レジスト層47
とレジスト部49を第1層21から剥離して洗浄し、例
えば350℃で1時間熱処理を行ない、ノズル孔以外の吐
出面に良好な撥水性を示す撥水層50を形成する。As shown in FIG. 10A, a positive resist is applied to the master substrate 30, exposed and developed to form a circular pattern 31 of a predetermined shape. Ni on the surface of the circular pattern 31
The first layer 21 is formed by depositing 30 μm. Next Figure 10
As shown in (b), the first layer 21 is released from the master substrate 30, and the circular pattern 31 is peeled off. Next, as shown in FIG. 10C, a negative DFR having a thickness of, for example, 70 μm is placed on the lower surface of the first layer 21 opposite to the circular portion formed by the circular pattern 31 by a thermocompression roller (temperature: 60 ° C.). And a negative type DFR is sunk into the nozzle hole 23 to form a resist layer 47. FIG.
As shown in (d), a thickness of, for example, 20
A resist layer 48 is formed by laminating a negative type DFR having a thickness of μm using a thermocompression roller (temperature of 60 ° C.).
Is sandwiched between the resist layers 47 and 48,
The entire surface is exposed from the lower side of the resist layer 47 side. Thereafter, by performing development and rinsing, as shown in FIG. 10E, the resist layer 47 on the lower surface of the first layer 21 exposed to light and the cylindrical resist portion 49 protruding from the nozzle hole 23 remain. I do. Next, in an electroforming solution of Ni containing particles of a fluororesin, for example, polytetrafluoroethylene (hereinafter, referred to as PTFE), by electrolytic eutectoid plating,
PTFE-N only on the upper surface (ink ejection surface) of the first layer 21
An i-layer water-repellent layer 50 is formed. After that, the resist layer 47
Then, the resist portion 49 is peeled off from the first layer 21 and washed, and heat treatment is performed at 350 ° C. for 1 hour, for example, to form a water-repellent layer 50 exhibiting good water repellency on the discharge surface other than the nozzle holes.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図8の工
程図に示す製造方法により作製したノズル基板43は第
2層22を形成するときに連通孔パターン41と供給溝
パターン42にNiメッキ層がオーバーハングするた
め、第1層21と第2層22の界面の第2層端面には連
通孔パターン41と供給溝パターン42の厚さの空間5
1が存在する。このような空間51は記録ヘッドとして
組み立て後、インクを充填するときに、インクの流れが
発生しないため、この空間51は気泡を抱える危険性が
高い。また、真空充填などにより気泡が無いようにイン
クを充填した場合でも、供給されたインク中に混入した
気泡が空間51に滞留する危険性がある。このような気
泡は振動板を作動させてインク圧力を高めノズルからよ
りインクを吐出させる一連の動作において、インク圧力
を減じる作用を生じると共にガスキャビテーションの発
生源になる。ガスキャビテーションとはエアレーション
とも呼ばれ、液中の気泡が加圧,減圧の繰り返しを受け
ることにより液中に溶解する気体を取り込み、成長,分
解することをいう。この振動板の動作により発生させる
圧力を減らすことはインク滴の吐出速度と吐出量を減少
させることになり、印字品質を劣化させ、甚だしい場合
にはインク滴の吐出そのものを阻害する場合もある。However, the nozzle substrate 43 manufactured by the manufacturing method shown in the process diagram of FIG. 8 has a Ni plating layer over the communication hole pattern 41 and the supply groove pattern 42 when the second layer 22 is formed. Because of the hang, the space 5 having the thickness of the communication hole pattern 41 and the supply groove pattern 42 is provided at the end face of the second layer at the interface between the first layer 21 and the second layer 22.
There is one. Since such a space 51 does not generate a flow of ink when filled with ink after being assembled as a recording head, there is a high risk that the space 51 will contain bubbles. Further, even when the ink is filled so as to eliminate bubbles by vacuum filling or the like, there is a risk that bubbles mixed in the supplied ink may stay in the space 51. Such air bubbles act to reduce the ink pressure and act as a source of gas cavitation in a series of operations for operating the vibration plate to increase the ink pressure and discharge the ink from the nozzles. Gas cavitation is also referred to as aeration, and means that bubbles in a liquid are subjected to repeated pressurization and depressurization to take in a gas dissolved in the liquid, grow, and decompose. Reducing the pressure generated by the operation of the vibrating plate reduces the discharge speed and discharge amount of ink droplets, degrades print quality, and in extreme cases, may hinder the discharge of ink droplets themselves.
【0009】また、図9に示す工程図に示す製造方法で
作製されたノズル基板46は、図8で作製されたノズル
基板46のように第1層21と第2層22の界面に気泡
を滞留することはないが、第2層22で形成したノズル
連通孔52が第1層21の表面から垂直に立ち上がって
いるため、このノズル基板46に撥水層50を形成する
場合には次ぎのような問題点がある。すなわち、図11
の工程図の(a)に示すように、ノズル基板46を作製
した後、図11(b)に示すように、例えば厚さ70μm
のネガ型DFR53をノズル基板46の吐出面と反対側
の下面から熱圧着ローラによりラミネートするとき、ノ
ズル孔23及びノズル連通孔52内に存在する気泡はノ
ズル孔方向Aとノズル連通孔方向Bの2方向から完全に
排出されることが望ましい。しかしながら、ノズル連通
孔52が第1層21の表面から垂直に立ち上がっている
ため、ノズル連通孔方向Bからの排気が十分に行なわれ
ず、ネガ型DFR53をラミネートして第1層21の下
面にレジスト層47を形成したとき、図11(c)に示
すように、第1層21と第2層22の界面近傍に気泡部
54が残留する。この状態でノズル基板46の吐出面に
レジスト層48を形成して、第1層21の下面のレジス
ト層47側から全面露光すると、図11(d)に示すよ
うに、残留した気泡部54により散乱光が発生し、ノズ
ル孔23の気泡部54と反対側方向に進む。その後、現
像してリンスを行なうと、図11(e)に示すように、
光の当たった第1層21の下面のレジスト層47とノズ
ル孔23から突出した円柱状のレジスト部49が形成さ
れるが、形成された円柱状のレジスト部49の残留した
気泡部54による散乱光が入射した部分55にはノズル
孔23よりも大きい面積が残る。その後、図11(f)
に示すように、第1層21の表面に撥水層50を形成
し、レジスト層47とレジスト部49を剥離,洗浄して
熱処理を行なうと、図11(g)に示すように、ノズル
孔23の外周部の気泡部54による散乱光が入射した部
分55には撥水層50のない部分が生じる。このように
ノズル孔23の外周部に撥水層50が局部的になく親水
性の状態となっていると、インク滴の吐出を行なったと
きに、親水性の状態になっている側にインク液滴が引き
寄せられ吐出曲がりの不良が発生してしまい、安定した
吐出特性が得られなくなる。この現象はネガ型DFR5
3を使用した場合以外にも液状レジストのような感光性
材料等を充填する場合にも同様に発生する。The nozzle substrate 46 manufactured by the manufacturing method shown in the process diagram shown in FIG. 9 has bubbles at the interface between the first layer 21 and the second layer 22 like the nozzle substrate 46 manufactured in FIG. Although there is no stagnation, since the nozzle communication hole 52 formed in the second layer 22 rises vertically from the surface of the first layer 21, when forming the water-repellent layer 50 on the nozzle substrate 46, There is such a problem. That is, FIG.
As shown in FIG. 11A, after the nozzle substrate 46 is manufactured, as shown in FIG.
When the negative DFR 53 is laminated from the lower surface on the side opposite to the discharge surface of the nozzle substrate 46 by a thermocompression bonding roller, the bubbles existing in the nozzle holes 23 and the nozzle communication holes 52 are displaced in the nozzle hole direction A and the nozzle communication hole direction B. It is desirable that the liquid is completely discharged from two directions. However, since the nozzle communication hole 52 rises vertically from the surface of the first layer 21, exhaust from the nozzle communication hole direction B is not sufficiently performed, and the negative DFR 53 is laminated and a resist is formed on the lower surface of the first layer 21. When the layer 47 is formed, the bubble portion 54 remains near the interface between the first layer 21 and the second layer 22, as shown in FIG. In this state, a resist layer 48 is formed on the discharge surface of the nozzle substrate 46, and when the entire surface is exposed from the resist layer 47 side on the lower surface of the first layer 21, as shown in FIG. Scattered light is generated and proceeds in a direction opposite to the bubble portion 54 of the nozzle hole 23. Thereafter, when development and rinsing are performed, as shown in FIG.
The resist layer 47 on the lower surface of the first layer 21 exposed to the light and the cylindrical resist portion 49 protruding from the nozzle hole 23 are formed, but the formed resist portion 49 is scattered by the remaining bubbles 54. An area larger than the nozzle hole 23 remains in the portion 55 where the light has entered. Then, FIG.
As shown in FIG. 11 (g), when a water-repellent layer 50 is formed on the surface of the first layer 21, the resist layer 47 and the resist part 49 are peeled off, washed and heat-treated, as shown in FIG. A portion without the water-repellent layer 50 is formed in a portion 55 of the outer periphery of the portion 23 where the light scattered by the bubble portion 54 is incident. As described above, when the water-repellent layer 50 is not locally located on the outer peripheral portion of the nozzle hole 23 and is in a hydrophilic state, when the ink droplets are ejected, the ink becomes The droplets are attracted to cause a defective ejection bend, so that stable ejection characteristics cannot be obtained. This phenomenon is negative DFR5
In addition to the case where No.3 is used, a similar problem occurs when a photosensitive material such as a liquid resist is filled.
【0010】この発明はかかる短所を改善し、インクの
貯蔵部分に気泡の滞留部が生じることを防いで安定して
インクを吐出することができるとともに、インク吐出側
の表面に均質な撥水層を形成でき、安定した吐出特性で
インクを吐出させて良質な画像を安定して形成すること
ができる記録ヘッドと記録ヘッドの製造方法及びインク
ジェット記録装置を提供することを目的とするものであ
る。According to the present invention, it is possible to improve the disadvantages of the present invention, and to stably eject ink by preventing the generation of bubbles in the ink storage portion, and to form a uniform water-repellent layer on the surface of the ink ejection side. It is an object of the present invention to provide a recording head, a method for manufacturing the recording head, and an ink jet recording apparatus capable of forming a recording head, ejecting ink with stable ejection characteristics, and stably forming a high-quality image.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明に係る記録ヘッ
ドは、複数回の電鋳により第1層目にインク液滴を吐出
するノズル孔を形成した後、第2層目以降でノズル孔に
連通するノズル連通孔を形成したノズル基板と振動板基
板とが積層され、ノズル基板と振動板基板でノズルに連
通する加圧液室を形成し、加圧液室の一面には振動板を
有し、振動板を変位させて加圧液室内のインクをノズル
から吐出させる記録ヘッドにおいて、ノズル基板のノズ
ル連通孔が第1層から90度以上の角度で立ち上がりノズ
ル孔に対して先細形状になっており、かつノズル孔とノ
ズル連通孔を形成する各層のノズル孔とノズル連通孔の
内周面の界面には隙間がないことを特徴とする。A recording head according to the present invention forms a nozzle hole for discharging ink droplets on a first layer by electroforming a plurality of times, and then forms a nozzle hole on the second layer and thereafter. A nozzle substrate having a nozzle communication hole formed therein and a diaphragm substrate are laminated, a pressurized liquid chamber communicating with the nozzle is formed by the nozzle substrate and the diaphragm substrate, and a diaphragm is provided on one surface of the pressurized liquid chamber. In a recording head that displaces the diaphragm and discharges ink in the pressurized liquid chamber from the nozzle, the nozzle communication hole of the nozzle substrate rises at an angle of 90 degrees or more from the first layer and has a tapered shape with respect to the nozzle hole. In addition, there is no gap at the interface between the nozzle hole of each layer forming the nozzle hole and the nozzle communication hole and the inner peripheral surface of the nozzle communication hole.
【0012】上記ノズル基板のノズル孔を有する第1層
の少なくともノズル孔の外周を含むインク吐出面側に撥
水層を有することが望ましい。It is desirable that the first layer having the nozzle holes of the nozzle substrate has a water-repellent layer on at least the ink ejection surface side including the outer periphery of the nozzle holes.
【0013】この発明に係る記録ヘッドの製造方法は、
複数回の電鋳により第1層目にインク液滴を吐出するノ
ズル孔を形成した後、第2層目以降でノズル孔に連通す
るノズル連通孔を形成したノズル基板と振動板基板とが
積層され、ノズル基板と振動板基板でノズルに連通する
加圧液室を形成し、加圧液室の一面には振動板を有し、
振動板を変位させて加圧液室内のインクをノズルから吐
出させる記録ヘッドの製造方法において、ノズル基板の
ノズル連通孔を第1層から90度以上の角度で立ち上げノ
ズル孔に対して先細形状に形成し、かつノズル孔とノズ
ル連通孔を形成する各層のノズル孔とノズル連通孔の内
周面の界面に隙間がないように形成したことを特徴とす
る。A method of manufacturing a recording head according to the present invention comprises:
After forming a nozzle hole for ejecting ink droplets on the first layer by electroforming a plurality of times, a nozzle substrate and a diaphragm substrate on which a nozzle communication hole communicating with the nozzle hole is formed on the second and subsequent layers are laminated. A pressurized liquid chamber communicating with the nozzle is formed by the nozzle substrate and the vibration plate substrate, and a vibration plate is provided on one surface of the pressurized liquid chamber,
In a method for manufacturing a recording head in which a diaphragm is displaced and ink in a pressurized liquid chamber is ejected from a nozzle, a nozzle communication hole of a nozzle substrate is raised from the first layer at an angle of 90 degrees or more and has a tapered shape with respect to the nozzle hole. And the nozzle hole of each layer forming the nozzle communication hole and the nozzle communication hole is formed such that there is no gap between the interfaces of the inner peripheral surfaces of the nozzle communication hole.
【0014】上記ノズル基板の第1層目に、第2層の形
成面側の開口端がラウンド形状のノズル孔を形成し、第
2層目以降で形成するノズル連通孔の開口端をノズル孔
の開口端のラウンド形状に倣ったラウンド形状に形成す
ると良い。In the first layer of the nozzle substrate, a round-shaped nozzle hole is formed at the opening end on the surface on which the second layer is formed, and the opening end of the nozzle communication hole formed in the second and subsequent layers is formed as a nozzle hole. It is good to form in the round shape following the round shape of the opening end of this.
【0015】また、ノズル基板の第1層目に、第2層の
形成面側の開口端がラウンド形状の孔を形成し、第1層
目の開口端がラウンド形状の孔の内周面に第2層目以降
を形成してノズル孔と開口端がラウンド形状のノズル連
通孔を形成しても良い。In the first layer of the nozzle substrate, a round-shaped hole is formed at the opening end on the side where the second layer is formed, and the opening end of the first layer is formed on the inner peripheral surface of the round-shaped hole. The second and subsequent layers may be formed to form a nozzle communication hole in which the nozzle hole and the opening end are round.
【0016】さらに、ノズル孔を形成した第1層の少な
くともノズル孔の外周を含むインク吐出面側に撥水層を
形成することが望ましい。Further, it is desirable to form a water-repellent layer on the ink ejection surface side including at least the outer periphery of the nozzle hole of the first layer in which the nozzle hole is formed.
【0017】この発明に係るインクジェット記録装置は
上記製造方法で作製した記録ヘッドを有することを特徴
とする。An ink jet recording apparatus according to the present invention has a recording head manufactured by the above-described manufacturing method.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】この発明の記録ヘッドは、ノズル
基板と振動板基板と電極基板が接合されて積層されてい
る。ノズル基板には複数のノズルがアレイ状に設けられ
ている。この記録ヘッドは各ノズル毎に、ノズル基板と
振動板基板で個々のノズルに連通する加圧液室と流体抵
抗路を形成し、流体抵抗路は共通液室に連通している。
加圧液室の一面には振動板を有する。電極基板には振動
板と対向して個別電極が設けられ、各個別電極にはコン
タクト部を介してプリント配線板であるFPCが接続さ
れている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a recording head according to the present invention, a nozzle substrate, a diaphragm substrate and an electrode substrate are joined and laminated. A plurality of nozzles are provided in an array on the nozzle substrate. In this recording head, a pressurized liquid chamber and a fluid resistance path communicating with each nozzle are formed by a nozzle substrate and a diaphragm substrate for each nozzle, and the fluid resistance path communicates with a common liquid chamber.
A vibrating plate is provided on one surface of the pressurized liquid chamber. Individual electrodes are provided on the electrode substrate so as to face the vibration plate, and FPCs, which are printed wiring boards, are connected to the individual electrodes via contact portions.
【0019】ノズルを有するノズル基板は複数回の電鋳
により複数層、例えば、第1層と第2層の2層で形成さ
れ、第1層にインク液滴を吐出するノズル孔を形成した
後、第2層でノズル孔に連通するノズル連通孔と流体抵
抗路を形成するインク供給溝を形成している。このノズ
ル連通孔の形状はノズル孔に対して先細形状になってい
る。また、ノズル孔とノズル連通孔の内周面の第1層と
第2層の界面には隙間がないように形成されている。A nozzle substrate having a nozzle is formed in a plurality of layers, for example, two layers of a first layer and a second layer by electroforming a plurality of times, and after forming a nozzle hole for discharging ink droplets in the first layer. The second layer has an ink supply groove that forms a fluid resistance path with the nozzle communication hole that communicates with the nozzle hole. The shape of the nozzle communication hole is tapered with respect to the nozzle hole. The interface between the first layer and the second layer on the inner peripheral surface of the nozzle hole and the nozzle communication hole is formed such that there is no gap.
【0020】このノズル基板の製造方法を製造するとき
は、例えばステンレス板等の導電性材料からなるマスタ
ー基板の各ノズルに対応した位置にポジ型レジストを塗
布して露光,現像し、所定の形状の円形パターンを形成
する。この円形パターンを有する表面に、例えばNi電
鋳によりNiメッキを所定厚さ析出させて第1層を形成
する。このときNiメッキは円形パターンに一定量オー
バーハングして開口端がラウンド形状をした一定直径の
ノズル孔が形成される。次ぎに、電鋳マスク材、例えば
ネガ型ドライフイルムレジスト(以下、ネガ型DFRと
いう)を熱圧着ローラによりラミネートした後、フォト
リソグラフィの手法を用いて、ノズル孔に連通するノズ
ル連通孔を形成する連通孔パターンとインク供給溝を形
成する供給溝パターンをパターンニングする。このと
き、連通孔パターンと供給溝パターンは逆テーパ形状に
パターンニングする。次ぎに、連通孔パターンと供給溝
パターンをマスクとして第1層の表面に電鋳によりNi
メッキを一定厚さ析出させて第2層を形成する。その
後、第1層をマスター基板から遊離させ、円形パターン
と連通孔パターン及び供給溝パターンを剥離除去してノ
ズル基板を完成する。When manufacturing this nozzle substrate manufacturing method, a positive type resist is applied to a position corresponding to each nozzle of a master substrate made of a conductive material such as a stainless steel plate, and exposed and developed to form a predetermined shape. Is formed. A first layer is formed on the surface having the circular pattern by depositing Ni plating to a predetermined thickness by, for example, Ni electroforming. At this time, the Ni plating overhangs a certain amount in a circular pattern to form a nozzle hole having a constant diameter and a round opening end. Next, after laminating an electroformed mask material, for example, a negative type dry film resist (hereinafter, referred to as a negative type DFR) with a thermocompression bonding roller, a nozzle communication hole communicating with the nozzle hole is formed by using a photolithography technique. The communication hole pattern and the supply groove pattern forming the ink supply groove are patterned. At this time, the communication hole pattern and the supply groove pattern are patterned in a reverse taper shape. Next, using the communication hole pattern and the supply groove pattern as a mask, Ni is formed on the surface of the first layer by electroforming.
A second layer is formed by depositing plating to a constant thickness. Thereafter, the first layer is released from the master substrate, and the circular pattern, the communication hole pattern, and the supply groove pattern are peeled off to complete the nozzle substrate.
【0021】[0021]
【実施例】図1はこの発明の一実施例の構成図である。
図に示すように、インクジェットプリンタ1はシアン
C,マゼンタM、イェロY,ブラックBkの各色のイン
クをそれぞれ収納した4個のインクカートリッジ2と、
複数のノズルを有し各インクカートリッジ2からインク
が供給される4個の記録ヘッド3と、インクカートリッ
ジ2と記録ヘッド3を搭載したキャリッジ4と、記録紙
を収納した給紙トレイ5a,5bや手差しテーブル6か
ら記録紙を印字部7に搬送する搬送ローラ8と、印字し
た記録紙を排紙トレイ9に排出する排出ローラ10を有
する。そしてホスト装置から送られる画像データを記録
紙に印字するときは、キャリッジ4をキャリッジガイド
ローラ11に倣って走査しながら、搬送ローラ8により
印字部7に送られた記録紙に記録ヘッド3のノズルから
画像データに応じてインクを噴射して文字や画像を記録
する。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention.
As shown in the figure, an ink jet printer 1 includes four ink cartridges 2 each containing ink of each color of cyan C, magenta M, yellow Y, and black Bk,
Four recording heads 3 each having a plurality of nozzles and supplied with ink from each ink cartridge 2, a carriage 4 on which the ink cartridge 2 and the recording head 3 are mounted, and paper feed trays 5a, 5b containing recording paper, It has a transport roller 8 for transporting recording paper from the manual feed table 6 to the printing unit 7, and a discharge roller 10 for discharging the printed recording paper to a discharge tray 9. When printing the image data sent from the host device on the recording paper, the carriage 4 scans along the carriage guide roller 11 while the nozzles of the recording head 3 print on the recording paper sent to the printing unit 7 by the transport rollers 8. And ejects ink according to the image data to record characters and images.
【0022】記録ヘッド3は、図2の分解斜視図と図3
の断面図に示すように、ノズル基板12と振動板基板1
3と電極基板14が接着剤や陽極接合などにより接合さ
れて積層されている。ノズル基板12には複数のノズル
15がアレイ状に設けられている。この記録ヘッド3は
各ノズル15毎に、ノズル基板12と振動板基板13で
ノズル15に連通する加圧液室16と流体抵抗路17を
形成し、流体抵抗路17は共通液室18に連通してい
る。加圧液室16の一面には振動板19を有する。電極
基板14には振動板19と対向して個別電極20が設け
られ、各個別電極20にはコンタクト部を介してプリン
ト配線板であるFPCが接続されている。The recording head 3 is shown in an exploded perspective view of FIG.
As shown in the sectional view of FIG.
3 and the electrode substrate 14 are bonded and laminated by an adhesive or anodic bonding. The nozzle substrate 12 is provided with a plurality of nozzles 15 in an array. The recording head 3 forms, for each nozzle 15, a pressurized liquid chamber 16 and a fluid resistance path 17 communicating with the nozzle 15 by the nozzle substrate 12 and the diaphragm substrate 13, and the fluid resistance path 17 communicates with a common liquid chamber 18. are doing. A vibrating plate 19 is provided on one surface of the pressurized liquid chamber 16. Individual electrodes 20 are provided on the electrode substrate 14 so as to face the vibration plate 19, and an FPC, which is a printed wiring board, is connected to each individual electrode 20 via a contact portion.
【0023】ノズル15を有するノズル基板12は複数
回の電鋳により複数層、例えば、図4の断面図に示すよ
うに、第1層21と第2層22の2層で形成され、第1
層21にインク液滴を吐出するノズル孔23を形成した
後、第2層22でノズル孔23に連通するノズル連通孔
24と流体抵抗路17を構成するインク供給溝25を形
成している。このノズル連通孔24の形状はノズル孔2
3に対して先細形状になっている。また、ノズル孔23
とノズル連通孔24の内周面の第1層21と第2層22
の界面には隙間がないように形成されている。The nozzle substrate 12 having the nozzle 15 is formed of a plurality of layers by electroforming a plurality of times, for example, as shown in a sectional view of FIG. 4, two layers of a first layer 21 and a second layer 22.
After a nozzle hole 23 for discharging ink droplets is formed in the layer 21, a nozzle communication hole 24 communicating with the nozzle hole 23 and an ink supply groove 25 forming the fluid resistance path 17 are formed in the second layer 22. The shape of the nozzle communication hole 24 is the nozzle hole 2
3 is tapered. In addition, the nozzle hole 23
Layer 21 and second layer 22 on the inner peripheral surface of nozzle communication hole 24
Are formed such that there is no gap at the interface.
【0024】このノズル基板12の製造方法を図5の工
程図を参照して説明する。図5(a)に示すように、例
えばステンレス板等の導電性材料からなるマスター基板
30のノズル基板12のノズル孔23とノズル連通孔2
4を有するノズル15に対応した位置にポジ型レジスト
を塗布して露光,現像し、所定の形状例えば直径が80μ
mで厚さ1μmの円形パターン31を形成する。この円
形パターン31を有する表面に、例えばNi電鋳液中
で、電鋳法によりNiメッキを所定厚さ例えば30μm析
出させて第1層21を形成する。このときNiメッキは
円形パターン31にほぼ30μmオーバーハングしてくる
ので、直径が約20μmのノズル孔23が形成される。次
ぎに、図5(b)に示すように、第1層21の上に電鋳
マスク材、例えば厚さ30μmのネガ型ドライフイルムレ
ジスト(以下、ネガ型DFRという)を熱圧着ローラに
よりラミネートした後、フォトリソグラフィの手法を用
いて、ノズル連通孔24を形成する連通孔パターン32
とインク供給溝25を形成する供給溝パターン33をパ
ターンニングする。このとき、連通孔パターン32と供
給溝パターン33は逆テーパ形状にパターンニングす
る。次ぎに図5(c)に示すように、連通孔パターン3
2と供給溝パターン33をマスクとして第1層21の表
面に電鋳によりNiメッキを例えば25μm析出させて第
2層22を形成する。このNiメッキの第2層22を電
鋳により形成するときに、ネガ型DFRを電鋳マスク材
として使用しているが、厚膜型レジストを用いても良
い。微細パターン形成には液状である厚膜型レジストが
有利であるが、取り扱いやコストの面でネガ型DFRが
有利である。その後、図5(d)に示すように、第1層
21と第2層22をマスター基板30から遊離させて、
円形パターン31と連通孔パターン32及び供給溝パタ
ーン33を剥離除去してノズル基板12を完成する。The method for manufacturing the nozzle substrate 12 will be described with reference to the process chart of FIG. As shown in FIG. 5A, the nozzle holes 23 and the nozzle communication holes 2 of the nozzle substrate 12 of the master substrate 30 made of a conductive material such as a stainless steel plate are provided.
A positive resist is applied to the position corresponding to the nozzle 15 having the nozzle 4 and exposed and developed to a predetermined shape, for example, 80 μm in diameter.
A circular pattern 31 having a thickness of 1 μm and a thickness of 1 μm is formed. The first layer 21 is formed on the surface having the circular pattern 31 by, for example, depositing Ni plating to a predetermined thickness of 30 μm, for example, in a Ni electroforming solution by electroforming. At this time, since the Ni plating overhangs the circular pattern 31 by about 30 μm, the nozzle hole 23 having a diameter of about 20 μm is formed. Next, as shown in FIG. 5B, an electroformed mask material, for example, a negative type dry film resist (hereinafter, referred to as a negative type DFR) having a thickness of 30 μm was laminated on the first layer 21 by a thermocompression roller. Thereafter, the communication hole pattern 32 for forming the nozzle communication hole 24 by using a photolithography technique.
And the supply groove pattern 33 that forms the ink supply groove 25 is patterned. At this time, the communication hole pattern 32 and the supply groove pattern 33 are patterned in a reverse taper shape. Next, as shown in FIG.
The second layer 22 is formed by depositing, for example, 25 μm of Ni plating on the surface of the first layer 21 by electroforming using the 2 and the supply groove pattern 33 as a mask. When the second layer 22 of Ni plating is formed by electroforming, a negative DFR is used as an electroforming mask material, but a thick film resist may be used. A liquid thick film resist is advantageous for forming a fine pattern, but a negative DFR is advantageous in terms of handling and cost. Thereafter, as shown in FIG. 5D, the first layer 21 and the second layer 22 are released from the master substrate 30,
The nozzle substrate 12 is completed by peeling and removing the circular pattern 31, the communication hole pattern 32, and the supply groove pattern 33.
【0025】このように第1層21の表面に電鋳により
Niメッキを析出して第2層22を形成するから、第1
層21と第2層22の界面に隙間ができることを防ぐこ
とができる。また、連通孔パターン32の表面に連続し
て、かつ逆テーパ形状に形成された円形パターン31を
マスクとして第2層22を形成することにより、ノズル
孔23に向かって先細形状となり、第1層21から90度
以上の角度で立ち上がったノズル連通孔24を形成する
ことができる。このノズル基板12を使用して記録ヘッ
ド3を作製し、インクを充填すると、流体抵抗路17を
通るインクは開口端が90度以上の角度をしたインク供給
溝25を通ってインクが流れるから、流体抵抗路17に
気泡が滞留することを防ぐことができる。また、第1層
21と第2層22の界面に隙間がないとともにノズル連
通孔24がノズル孔23に向かって先細形状となり、第
1層21から90度以上の角度で立ち上がっているいるか
ら、ノズル連通孔24に気泡が滞留することを防ぐこと
ができる。したがって、ノズル15からインクを吐出す
るときに気泡の影響を受けずに安定した吐出圧力でイン
クを吐出させることができ、インク滴の吐出速度と吐出
量の変動を防止して良質な印字を安定して行なうことが
できる。As described above, the second layer 22 is formed by depositing Ni plating on the surface of the first layer 21 by electroforming.
The formation of a gap at the interface between the layer 21 and the second layer 22 can be prevented. In addition, by forming the second layer 22 using the circular pattern 31 formed on the surface of the communication hole pattern 32 and having a reverse taper shape as a mask, the second layer 22 is tapered toward the nozzle hole 23 and becomes the first layer. The nozzle communication hole 24 that rises from 21 to an angle of 90 degrees or more can be formed. When the recording head 3 is manufactured using the nozzle substrate 12 and filled with ink, the ink passing through the fluid resistance path 17 flows through the ink supply groove 25 having an open end at an angle of 90 degrees or more. Bubbles can be prevented from staying in the fluid resistance path 17. In addition, since there is no gap at the interface between the first layer 21 and the second layer 22 and the nozzle communication hole 24 is tapered toward the nozzle hole 23 and rises from the first layer 21 at an angle of 90 degrees or more. Bubbles can be prevented from staying in the nozzle communication holes 24. Therefore, when the ink is ejected from the nozzle 15, the ink can be ejected at a stable ejection pressure without being affected by the bubbles, and the fluctuation of the ejection speed and the ejection amount of the ink droplet can be prevented, and the high quality printing can be stably performed. You can do it.
【0026】さらに、第1層21の表面の吐出面に撥水
層を形成するため、第2層22の下面にネガ型DFRを
ラミネートするときに、ノズル連通孔24が第1層21
から90度以上の角度で立ち上がっているいるから、ノズ
ル連通孔24から気泡を安定して排出することができ、
ノズル連通孔24に気泡溜りが生じることを防いでノズ
ル孔23の外周面に均質な撥水層を形成でき、安定した
吐出特性でインクを吐出させることができる。Further, in order to form a water-repellent layer on the discharge surface on the surface of the first layer 21, when laminating the negative type DFR on the lower surface of the second layer 22, the nozzle communication holes 24 are formed in the first layer 21.
Since it rises at an angle of 90 degrees or more, air bubbles can be stably discharged from the nozzle communication hole 24,
A uniform water-repellent layer can be formed on the outer peripheral surface of the nozzle hole 23 by preventing the formation of air bubbles in the nozzle communication hole 24, and the ink can be discharged with stable discharge characteristics.
【0027】次ぎにノズル基板12の第2の製造方法を
図6の工程図を参照して説明する。図6(a)に示すよ
うに、例えばステンレス板等の導電性材料からなるマス
ター基板30のノズル基板12のノズル孔23とノズル
連通孔24を有するノズル15に対応した位置にポジ型
レジストを塗布して露光,現像し、所定の形状例えば直
径が80μmで厚さ1μmの円形パターン31を形成す
る。この円形パターン31を有する表面に、例えばNi
電鋳液中で、電鋳法によりNiメッキを所定厚さ例えば
30μm析出させて第1層21を形成する。このときNi
メッキは円形パターン31にほぼ30μmオーバーハング
してくるので、直径が約20μmのノズル孔23が形成さ
れる。次ぎに、図6(b)に示すように、第1層21の
上に電鋳マスク材、例えば厚さ30μmのネガ型DFRを
熱圧着ローラによりラミネートした後、フォトリソグラ
フィの手法を用いて、連通孔パターン32と供給溝パタ
ーン33をパターンニングする。このとき連通孔パター
ン32は第1層21のラウンド形状の上に形成する。こ
の連通孔パターン32と供給溝パターン33は垂直形状
でも良いが逆テーパ形状に形成することが好ましい。次
ぎに図6(c)に示すように、連通孔パターン32と供
給溝パターン33をマスクとして第1層21の表面に電
鋳によりNiメッキを例えば25μm析出させて第2層2
2を形成する。この形成された第2層22の連通孔パタ
ーン32をマスクとした部分の上部開口端は第1層21
のラウンド形状を反映させたラウンド形状になる。その
後、図6(d)に示すように、第1層21と第2層22
をマスター基板30から遊離させて、円形パターン31
と連通孔パターン32及び供給溝パターン33を剥離除
去してノズル基板12を完成する。Next, a second method for manufacturing the nozzle substrate 12 will be described with reference to the process chart of FIG. As shown in FIG. 6A, a positive resist is applied to a position corresponding to a nozzle 15 having a nozzle hole 23 and a nozzle communication hole 24 of a nozzle substrate 12 of a master substrate 30 made of a conductive material such as a stainless steel plate. Then, exposure and development are performed to form a circular pattern 31 having a predetermined shape, for example, a diameter of 80 μm and a thickness of 1 μm. On the surface having the circular pattern 31, for example, Ni
In an electroforming solution, Ni plating is applied to a predetermined thickness by electroforming, for example.
The first layer 21 is formed by depositing 30 μm. At this time, Ni
Since the plating overhangs the circular pattern 31 by approximately 30 μm, the nozzle hole 23 having a diameter of about 20 μm is formed. Next, as shown in FIG. 6B, an electroformed mask material, for example, a negative DFR having a thickness of 30 μm is laminated on the first layer 21 by a thermocompression roller, and then, using a photolithography technique, The communication hole pattern 32 and the supply groove pattern 33 are patterned. At this time, the communication hole pattern 32 is formed on the round shape of the first layer 21. The communication hole pattern 32 and the supply groove pattern 33 may have a vertical shape, but are preferably formed in an inverted tapered shape. Next, as shown in FIG. 6C, Ni plating is deposited on the surface of the first layer 21 by, for example, 25 μm by electroforming using the communication hole pattern 32 and the supply groove pattern 33 as a mask to form the second layer 2.
Form 2 The upper opening end of the portion of the formed second layer 22 using the communication hole pattern 32 as a mask is the first layer 21.
The round shape reflects the round shape. Thereafter, as shown in FIG. 6D, the first layer 21 and the second layer 22 are formed.
Is released from the master substrate 30 to form a circular pattern 31.
Then, the communication hole pattern 32 and the supply groove pattern 33 are peeled and removed to complete the nozzle substrate 12.
【0028】このように連通孔パターン32を第1層2
1のラウンド形状の上に形成し、第2層22に形成する
ノズル孔23に連通するノズル連通孔24の開口端をラ
ウンド形状にするから、インクに含まれる気泡の排出性
能が高く、気泡の滞留確率が低い形状にすることができ
とともに第1層21の表面の吐出面に均質な撥水層を形
成することができる。As described above, the communication hole pattern 32 is formed on the first layer 2.
1 is formed on the round shape, and the opening end of the nozzle communication hole 24 communicating with the nozzle hole 23 formed in the second layer 22 is formed in a round shape. A shape having a low retention probability can be formed, and a uniform water-repellent layer can be formed on the ejection surface on the surface of the first layer 21.
【0029】次ぎにノズル基板12の第3の製造方法を
図7の工程図を参照して説明する。図7(a)に示すよ
うに、例えばステンレス板等の導電性材料からなるマス
ター基板30のノズル基板12のノズル孔23と連通孔
24を有するノズル15に対応した位置にポジ型レジス
トを塗布して露光,現像し、前記第1の製造方法と第2
の製造方法で形成した円形パターン31より大きな直
径、例えば直径が130μmで厚さ1μmの円形パターン
34を形成する。この円形パターン34を有する表面
に、例えばNi電鋳液中で、電鋳法によりNiメッキを
所定厚さ例えば30μm析出させて第1層21を形成す
る。このときNiメッキは円形パターン31にほぼ30μ
mオーバーハングしてくるので、直径が約70μmの孔3
5が形成される。次ぎに、図7(b)に示すように、第
1層21の上に電鋳マスク材、例えば厚さ30μmのネガ
型DFRを熱圧着ローラによりラミネートした後、フォ
トリソグラフィの手法を用いて、インク供給溝25を形
成する供給溝パターン33を形成する。次ぎに図7
(c)に示すように、供給溝パターン33をマスクとし
て第1層21の表面に電鋳によりNiメッキを例えば25
μm析出させて第2層22を形成する。このとき第1層
21の孔35の部分には電鋳マスク材が存在しないため
に、第1層21の孔35の部分に連続してNiメッキが
されて第2層22を形成する。この孔35の部分にはN
iメッキが25μmオーバーハングしてノズル径が約20μ
mのノズル孔23が形成され、かつ第2層22の上部開
口端は第1層21のラウンド形状を反映したラウンド形
状となる。その後、図7(d)に示すように、第1層2
1と第2層22をマスター基板30から遊離させて、円
形パターン34と供給溝パターン33を剥離除去してノ
ズル基板12を完成する。Next, a third manufacturing method of the nozzle substrate 12 will be described with reference to the process chart of FIG. As shown in FIG. 7A, a positive resist is applied to a position corresponding to the nozzle 15 having the nozzle hole 23 and the communication hole 24 of the nozzle substrate 12 of the master substrate 30 made of a conductive material such as a stainless steel plate. Exposure and development, the first manufacturing method and the second
A circular pattern 34 having a diameter larger than that of the circular pattern 31 formed by the manufacturing method described above, for example, 130 μm in diameter and 1 μm in thickness is formed. The first layer 21 is formed on the surface having the circular pattern 34 by, for example, depositing Ni plating to a predetermined thickness of 30 μm, for example, in a Ni electroforming solution by electroforming. At this time, the Ni plating is approximately 30 μm on the circular pattern 31.
The hole 3 has a diameter of about 70 μm
5 are formed. Next, as shown in FIG. 7B, an electroformed mask material, for example, a negative type DFR having a thickness of 30 μm is laminated on the first layer 21 by a thermocompression roller, and then, using a photolithography technique, A supply groove pattern 33 for forming the ink supply groove 25 is formed. Next Figure 7
As shown in (c), Ni plating is applied to the surface of the first layer 21 by electroforming, for example, using the supply groove pattern 33 as a mask.
The second layer 22 is formed by depositing μm. At this time, since the electroformed mask material does not exist in the hole 35 of the first layer 21, Ni plating is continuously performed on the hole 35 of the first layer 21 to form the second layer 22. The hole 35 has N
i-plate overhangs 25μm and nozzle diameter is about 20μ
m nozzle holes 23 are formed, and the upper open end of the second layer 22 has a round shape reflecting the round shape of the first layer 21. Thereafter, as shown in FIG.
The first and second layers 22 are released from the master substrate 30, and the circular pattern 34 and the supply groove pattern 33 are peeled off to complete the nozzle substrate 12.
【0030】このように第1層21の孔35の部分に連
続してNiメッキをして第2層22を形成することによ
り、ノズル孔23に連通するノズル連通孔24の形状
を、ノズル孔23に向かい先細りとなるホーン形状にす
ることができ、インクに混在する気泡の排出性能を高め
ることができるとともに、第1層21の表面の吐出面に
均質な撥水層を形成することができる。As described above, by continuously plating the portion of the hole 35 of the first layer 21 with Ni to form the second layer 22, the shape of the nozzle communication hole 24 communicating with the nozzle hole 23 is changed. 23 can be formed into a horn shape that is tapered, and the discharge performance of air bubbles mixed in the ink can be improved, and a uniform water-repellent layer can be formed on the ejection surface of the surface of the first layer 21. .
【0031】このようにインクに混在する気泡の排出性
能を高めることができるとともに、第1層21の表面の
吐出面に均質な撥水層を形成することができるから、高
密度の記録ヘッド3を安定して製造することができ、こ
の記録ヘッド3をインクジェットプリンタ1等の画像形
成装置に使用することにより安定した吐出特性で高密度
の画像を形成することができる。As described above, it is possible to improve the discharging performance of bubbles mixed in the ink and to form a uniform water-repellent layer on the ejection surface of the surface of the first layer 21. Can be manufactured stably, and by using this recording head 3 in an image forming apparatus such as the ink jet printer 1, a high density image can be formed with stable ejection characteristics.
【0032】上記実施例は静電型方式の記録ヘッド3に
ついて説明したが、圧電素子を用いた記録ヘッドやバブ
ルジェット(登録商標)方式の記録ヘッドにも同様にし
て適用することができる。Although the above-described embodiment has been described with respect to the recording head 3 of the electrostatic type, it can be similarly applied to a recording head using a piezoelectric element or a recording head of a bubble jet (registered trademark) type.
【0033】[0033]
【発明の効果】この発明は以上説明したように、複数回
の電鋳により第1層目にインク液滴を吐出するノズル孔
を形成した後、第2層目以降でノズル孔に連通するノズ
ル連通孔を形成するときに、ノズル連通孔を第1層から
90度以上の角度で立ち上げノズル孔に対して先細形状に
形成し、かつノズル孔とノズル連通孔を形成する各層の
ノズル孔とノズル連通孔の内周面の界面に隙間がないよ
うに形成したから、ノズル連通孔に気泡が滞留すること
を防ぐことができ、ノズルからインクを吐出するときに
気泡の影響を受けずに安定した吐出圧力でインクを吐出
させてインク滴の吐出速度と吐出量の変動を防止して良
質な印字を安定して行なうことができる。As described above, according to the present invention, after a nozzle hole for discharging ink droplets is formed in the first layer by electroforming a plurality of times, the nozzles communicating with the nozzle holes in the second and subsequent layers are formed. When forming the communication hole, the nozzle communication hole is formed from the first layer.
Formed at an angle of 90 degrees or more to the rising nozzle hole and formed so that there is no gap at the interface between the nozzle hole of each layer forming the nozzle hole and the nozzle communication hole and the inner peripheral surface of the nozzle communication hole As a result, it is possible to prevent bubbles from staying in the nozzle communication holes, and to discharge ink at a stable discharge pressure without being affected by bubbles when discharging ink from the nozzles, and to discharge ink droplets at a stable speed. High-quality printing can be stably performed by preventing fluctuations in the amount.
【0034】また、第1層の表面の吐出面に撥水層を形
成するときに、第2層以降で形成したノズル連通孔が第
1層から90度以上の角度で立ち上がっているいるから、
ノズル孔とノズル連通孔をマスキングする場合に、ノズ
ル連通孔の気泡を安定して排出することができ、ノズル
連通孔に気泡溜りが生じることを防いで吐出面のノズル
孔の外周面に均質な撥水層を形成することができ安定し
た吐出特性でインクを吐出させることができる。When the water-repellent layer is formed on the discharge surface on the surface of the first layer, the nozzle communication holes formed in the second and subsequent layers rise from the first layer at an angle of 90 ° or more.
When masking the nozzle hole and the nozzle communication hole, the air bubbles in the nozzle communication hole can be stably discharged, and a uniform bubble is formed on the outer peripheral surface of the nozzle hole on the discharge surface by preventing the formation of air bubbles in the nozzle communication hole. A water-repellent layer can be formed, and ink can be ejected with stable ejection characteristics.
【0035】さらに、ノズル基板の第1層目に、第2層
の形成面側の開口端がラウンド形状のノズル孔を形成
し、第2層目以降で形成するノズル連通孔の開口端をノ
ズル孔の開口端のラウンド形状に倣ったラウンド形状に
形成することにより、ノズル連通孔に気泡が滞留するこ
とを防ぐことができるとともに、第1層の表面の吐出面
に撥水層を形成するために、ノズル孔とノズル連通孔を
マスキングするときのノズル連通孔からの気泡の排出性
能をより高めることができる。Further, the first layer of the nozzle substrate has a round nozzle opening on the side of the surface on which the second layer is formed, and the opening end of the nozzle communication hole formed on the second layer and the subsequent layers has a nozzle shape. By forming a round shape following the round shape of the opening end of the hole, it is possible to prevent bubbles from staying in the nozzle communication hole, and to form a water-repellent layer on the discharge surface on the surface of the first layer. Furthermore, the performance of discharging air bubbles from the nozzle communication holes when masking the nozzle holes and the nozzle communication holes can be further improved.
【0036】また、ノズル基板の第1層目に、第2層の
形成面側の開口端がラウンド形状の孔を形成し、第1層
目の開口端がラウンド形状の孔の内周面に第2層目以降
を形成してノズル孔と開口端がラウンド形状のノズル連
通孔を形成することにより、ノズル孔とノズル連通孔を
連続したホーン形状にすることができ、気泡の排出性能
をより高めることができる。In the first layer of the nozzle substrate, a round-shaped hole is formed at the opening end of the second-layer forming surface, and the opening end of the first layer is formed at the inner peripheral surface of the round-shaped hole. By forming the second layer and the subsequent layers to form a nozzle communication hole having a round nozzle opening and an open end, the nozzle hole and the nozzle communication hole can be formed in a continuous horn shape, thereby improving the bubble discharging performance. Can be enhanced.
【0037】さらに、この気泡の排出性能を高めたノズ
ル基板を有する記録ヘッドをインクジェット方式のプリ
ンタや複写機,ファクシミリ等の記録装置に使用するこ
とにより、安定した噴射特性でインク滴をノズルから吐
出させることができ、高画質の画像を安定して形成する
ことができる。Further, by using a recording head having a nozzle substrate with improved bubble discharging performance in a recording apparatus such as an ink jet printer, a copying machine, a facsimile, etc., ink droplets are ejected from the nozzles with stable ejection characteristics. And a high-quality image can be stably formed.
【図1】この発明の実施例のインクジェットプリンタの
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
【図2】記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a recording head.
【図3】記録ヘッドの構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a recording head.
【図4】ノズル基板の構成を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a nozzle substrate.
【図5】ノズル基板の製造方法を示す工程図である。FIG. 5 is a process chart showing a method for manufacturing a nozzle substrate.
【図6】ノズル基板の第2の製造方法を示す工程図であ
る。FIG. 6 is a process chart showing a second method for manufacturing a nozzle substrate.
【図7】ノズル基板の第3の製造方法を示す工程図であ
る。FIG. 7 is a process chart showing a third method for manufacturing a nozzle substrate.
【図8】従来のノズル基板の製造方法を示す工程図であ
る。FIG. 8 is a process chart showing a conventional method for manufacturing a nozzle substrate.
【図9】従来のノズル基板の第2の製造方法を示す工程
図である。FIG. 9 is a process chart showing a second conventional method for manufacturing a nozzle substrate.
【図10】従来のノズル基板の第3の製造方法を示す工
程図である。FIG. 10 is a process chart showing a third method of manufacturing a conventional nozzle substrate.
【図11】従来のノズル基板の第4の製造方法を示す工
程図である。FIG. 11 is a process chart showing a fourth conventional method for manufacturing a nozzle substrate.
1;インクジェットプリンタ、2;インクカートリッ
ジ、3;記録ヘッド、4;キャリッジ、12;ノズル基
板、13;振動板基板、14;電極基板、15;ノズ
ル、16;加圧液室、19;振動板、20;個別電極、
21;第1層、22;第2層、23;ノズル孔、24;
ノズル連通孔、25;インク供給溝、30;マスター基
板、31;円形パターン、32;連通孔パターン、3
3;供給溝パターン。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Ink jet printer, 2; Ink cartridge, 3; Recording head, 4; Carriage, 12; Nozzle substrate, 13; Diaphragm substrate, 14; Electrode substrate, 15; Nozzle, 16; , 20; individual electrodes,
21; first layer, 22; second layer, 23; nozzle hole, 24;
Nozzle communication hole, 25; ink supply groove, 30; master substrate, 31; circular pattern, 32; communication hole pattern, 3
3: supply groove pattern.
フロントページの続き Fターム(参考) 2C057 AF78 AF80 AF93 AG04 AG07 AG08 AG14 AG30 AN01 AP02 AP13 AP25 AP28 AP38 AP60 AQ06 BA03 BA15 Continued on the front page F-term (reference) 2C057 AF78 AF80 AF93 AG04 AG07 AG08 AG14 AG30 AN01 AP02 AP13 AP25 AP28 AP38 AP60 AQ06 BA03 BA15
Claims (7)
滴を吐出するノズル孔を形成した後、第2層目以降でノ
ズル孔に連通するノズル連通孔を形成したノズル基板と
振動板基板とが積層され、ノズル基板と振動板基板でノ
ズルに連通する加圧液室を形成し、加圧液室の一面には
振動板を有し、振動板を変位させて加圧液室内のインク
をノズルから吐出させる記録ヘッドにおいて、 ノズル基板のノズル連通孔が第1層から90度以上の角度
で立ち上がりノズル孔に対して先細形状になっており、
かつノズル孔とノズル連通孔を形成する各層のノズル孔
とノズル連通孔の内周面の界面には隙間がないことを特
徴とする記録ヘッド。A nozzle substrate for forming a nozzle hole for discharging ink droplets in a first layer by electroforming a plurality of times, and a nozzle substrate having a nozzle communication hole communicating with the nozzle hole in the second and subsequent layers; A pressurized liquid chamber communicating with the nozzle is formed by the nozzle substrate and the vibrating plate substrate, and the vibrating plate is provided on one surface of the pressurized liquid chamber. In the recording head for discharging the ink from the nozzle, the nozzle communication hole of the nozzle substrate rises at an angle of 90 degrees or more from the first layer and is tapered with respect to the nozzle hole,
In addition, there is no gap at the interface between the nozzle hole and the inner peripheral surface of the nozzle communication hole of each layer forming the nozzle communication hole.
層の少なくともノズル孔の外周を含むインク吐出面側に
撥水層を有する請求項1記載の記録ヘッド。2. The method according to claim 1, wherein the first nozzle substrate has a nozzle hole.
The recording head according to claim 1, further comprising a water-repellent layer on at least the ink ejection surface side including the outer periphery of the nozzle hole.
滴を吐出するノズル孔を形成した後、第2層目以降でノ
ズル孔に連通するノズル連通孔を形成したノズル基板と
振動板基板とが積層され、ノズル基板と振動板基板でノ
ズルに連通する加圧液室を形成し、加圧液室の一面には
振動板を有し、振動板を変位させて加圧液室内のインク
をノズルから吐出させる記録ヘッドの製造方法におい
て、 ノズル基板のノズル連通孔を第1層から90度以上の角度
で立ち上げノズル孔に対して先細形状に形成し、かつノ
ズル孔とノズル連通孔を形成する各層のノズル孔とノズ
ル連通孔の内周面の界面に隙間がないように形成したこ
とを特徴とする記録ヘッドの製造方法。3. A method of forming a nozzle hole for discharging ink droplets on a first layer by electroforming a plurality of times, and then forming a nozzle communication hole communicating with the nozzle hole on the second and subsequent layers, and vibrating with a nozzle substrate. A pressurized liquid chamber communicating with the nozzle is formed by the nozzle substrate and the vibrating plate substrate, and the vibrating plate is provided on one surface of the pressurized liquid chamber. Forming a nozzle communication hole of a nozzle substrate at an angle of 90 ° or more from the first layer and forming a tapered shape with respect to the nozzle hole, and communicating with the nozzle hole. A method for manufacturing a recording head, wherein a gap is formed at an interface between a nozzle hole of each layer forming a hole and an inner peripheral surface of the nozzle communication hole.
形成面側の開口端がラウンド形状のノズル孔を形成し、
第2層目以降で形成するノズル連通孔の開口端をノズル
孔の開口端のラウンド形状に倣ったラウンド形状に形成
する請求項3記載の記録ヘッドの製造方法。4. A nozzle hole in the first layer of the nozzle substrate, the opening end of which is formed on the side of the surface on which the second layer is formed, having a round shape.
4. The method according to claim 3, wherein the opening ends of the nozzle communication holes formed in the second and subsequent layers are formed in a round shape following the round shape of the opening ends of the nozzle holes.
形成面側の開口端がラウンド形状の孔を形成し、第1層
目の開口端がラウンド形状の孔の内周面に第2層目以降
を形成してノズル孔と開口端がラウンド形状のノズル連
通孔を形成する請求項3記載の記録ヘッドの製造方法。5. The first layer of the nozzle substrate has a round-shaped opening at the opening end of the second-layer forming surface, and the opening end of the first layer has an inner peripheral surface of the round-shaped opening. 4. The method according to claim 3, wherein the second and subsequent layers are formed to form a nozzle communication hole having a round nozzle opening and an open end.
ともノズル孔の外周を含むインク吐出面側に撥水層を形
成する請求項3,4又は5記載の記録ヘッドの製造方
法。6. The method for manufacturing a recording head according to claim 3, wherein a water-repellent layer is formed on the ink ejection surface side including at least the outer periphery of the nozzle hole in the first layer in which the nozzle hole is formed.
作製した記録ヘッドを有することを特徴とするインクジ
ェット記録装置。7. An ink jet recording apparatus comprising a recording head produced by the production method according to claim 3.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000187178A JP2002001966A (en) | 2000-06-22 | 2000-06-22 | Recording head, its manufacturing method, and ink jet recording device |
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- 2000-06-22 JP JP2000187178A patent/JP2002001966A/en active Pending
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