JP2006026927A - Liquid ejection head, its nozzle plate, and method of manufacturing the nozzle plate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejection head which can prevent flight deflection of liquid droplets such as ink droplets while reducing manufacturing costs by simplifying manufacturing processes, and to provide its nozzle plate and a method of manufacturing the nozzle plate. <P>SOLUTION: A rear face 21 of a nozzle plate substrate 14 is coated with the use of a masking material 22. After the masking material 22 is coated, a liquid repellent coating layer is formed at a front face 20 of the nozzle plate substrate 14. Nozzle openings 11 are formed in the nozzle plate substrate 14 by carrying out punching working of thrusting a punch 23 from the front face 20 with the liquid-repellent coating layer 19 formed thereat. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インクジェット式プリンタに代表される液体噴射装置の液体噴射ヘッド、そのノズルプレート、及び、そのノズルプレート製造方法に関する。   The present invention relates to a liquid ejecting head of a liquid ejecting apparatus represented by an ink jet printer, a nozzle plate thereof, and a method of manufacturing the nozzle plate.

液体噴射装置の液体噴射ヘッドは、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられている色材噴射ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等がある。   The liquid ejecting head of the liquid ejecting apparatus includes, for example, an ink jet recording head used in an image recording apparatus such as a printer, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, and an organic EL (Electro Luminescence) display. There are electrode material ejecting heads used for forming electrodes such as FED (surface emitting display), bioorganic matter ejecting heads used for manufacturing biochips (biochemical elements), and the like.

この種の液体噴射ヘッドは、圧力室とノズル開口とが連通されており、圧電振動子等の圧力発生素子を駆動して圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口からインク滴等の液滴を吐出させるように構成されている。   In this type of liquid ejecting head, a pressure chamber and a nozzle opening are communicated with each other, and a pressure generating element such as a piezoelectric vibrator is driven to cause a pressure fluctuation in the liquid in the pressure chamber, thereby causing an ink droplet or the like from the nozzle opening. The liquid droplets are ejected.

このような液体噴射ヘッドにおいて、ノズル開口周りの状態、すなわち、ノズル開口周囲のインク等の液体の濡れの状態によっては、吐出する液滴に飛行曲がりが発生する場合がある。つまり、ノズル開口の周囲がインク等の液体で濡れていると、この部分の表面張力によって吐出時の液滴が引っ張られ、その結果、飛行曲がりが発生する。
このような飛行曲がりを防止すべく、ノズルプレートの製造時において、ノズル開口周囲のインク等の液滴の付着を無くすための撥液処理をノズルプレートの表面に施すことが一般的となっている。
In such a liquid ejecting head, depending on a state around the nozzle opening, that is, a wet state of a liquid such as ink around the nozzle opening, a flying bend may occur in the ejected liquid droplets. In other words, when the periphery of the nozzle opening is wet with a liquid such as ink, the droplet at the time of ejection is pulled by the surface tension of this portion, and as a result, flight bending occurs.
In order to prevent such flight bending, it is common to apply a liquid repellency treatment on the surface of the nozzle plate to eliminate the adhesion of droplets such as ink around the nozzle opening when the nozzle plate is manufactured. .

ところが、図5(a)に示すように、ノズルプレート基板30の表面32に撥液被膜層31を形成する際に、ノズルプレート基板30の表面32だけに撥液処理を施すことは非常に困難なため、その撥液被膜層31の一部が不均一にノズル開口34内へ回り込んでしまうことがある。例えば、この撥液被膜層31の回り込みが、一部では深かったり(図5(a)の右側)、他の部分では浅かったり(図5(a)の左側)することがある。このように撥液被膜層31のノズル開口34内への回り込みが不均一となると、ノズル開口34内周面のインク等の液体の濡れの状態が不均一となり、吐出される液滴の飛行曲がりが依然として生じる。   However, as shown in FIG. 5A, when the liquid repellent coating layer 31 is formed on the surface 32 of the nozzle plate substrate 30, it is very difficult to perform the liquid repellent treatment only on the surface 32 of the nozzle plate substrate 30. Therefore, a part of the liquid repellent coating layer 31 may wrap around into the nozzle openings 34 non-uniformly. For example, the wraparound of the liquid repellent coating layer 31 may be deep in a part (right side in FIG. 5A) or shallow in another part (left side in FIG. 5A). If the liquid repellent coating layer 31 wraps around the nozzle openings 34 in a non-uniform manner, the wet state of the liquid such as ink on the inner peripheral surface of the nozzle openings 34 becomes non-uniform, and the flight of the ejected droplets is bent. Still occurs.

このような問題に対して、特許文献1で提案している発明は、図5(b)で示すように、マスキング材としての感光性樹脂材35を押圧してノズルプレート基板30の表面32からノズル開口34内に入り込ませ、そのノズルプレート基板30の裏面33からも感光性樹脂材35を被覆して、ノズル開口34内を感光性樹脂材35で栓をする形で、上記のようなノズル開口34内への撥液被膜層31の回り込みを無くしたノズルプレートの表面処理方法である。
特開平6−246921号公報
With respect to such a problem, the invention proposed in Patent Document 1 is such that the photosensitive resin material 35 as a masking material is pressed from the surface 32 of the nozzle plate substrate 30 as shown in FIG. The nozzle opening 34 is covered with the photosensitive resin material 35 from the back surface 33 of the nozzle plate substrate 30, and the nozzle opening 34 is plugged with the photosensitive resin material 35. This is a nozzle plate surface treatment method in which the liquid-repellent coating layer 31 is prevented from wrapping into the opening 34.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-246921

しかしながら、上記製造方法では、少なくともノズルプレート基板30の表面32と裏面33との2面に感光性樹脂材35をそれぞれ被覆しなければならず、作業工程が増加するだけでなく、マスキング材の使用量も増加してしまうので、生産効率が低下するだけでなく製造コストが上昇するという問題が生じる。そして、感光性樹脂材35の栓を除去した後のノズル開口34周囲に、僅かに撥液被膜層31が被覆されていない非被覆部36が生じることにより、ノズル開口34周囲のインク等の液体の濡れを確実に無くすことができないため、インク滴などの液滴の飛行曲がりを確実に防止することができないという問題がある。   However, in the manufacturing method described above, at least two surfaces of the front surface 32 and the rear surface 33 of the nozzle plate substrate 30 must be coated with the photosensitive resin material 35, respectively. Since the amount also increases, there arises a problem that not only the production efficiency is lowered but also the manufacturing cost is raised. Then, an uncovered portion 36 that is not slightly covered with the liquid-repellent coating layer 31 is generated around the nozzle opening 34 after the stopper of the photosensitive resin material 35 is removed, so that liquid such as ink around the nozzle opening 34 is formed. Therefore, there is a problem that it is not possible to reliably prevent the flight bending of droplets such as ink droplets.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製造工程を簡略化して製造コストを削減しつつ、インク滴などの液滴の飛行曲がりを防止することが可能な液体噴射ヘッド、そのノズルプレート、及び、そのノズルプレート製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost, while preventing the flight bending of the droplets such as ink droplets. An object of the present invention is to provide a liquid ejecting head, a nozzle plate thereof, and a method for manufacturing the nozzle plate.

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、マスキング材を用いてノズルプレート基板の裏面を被覆し、
前記マスキング材を被覆した後に、ノズルプレート基板の表面に撥液性の被膜層を形成し、
この撥液被膜層が形成された表面からポンチを押し込むポンチ加工を行うことにより、前記ノズルプレート基板にノズル開口を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドのノズルプレート製造方法である。
なお、ノズルプレート基板の裏面とは、圧力室などが形成された流路ユニットに接合される側の面を意味する。
The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the masking material is used to coat the back surface of the nozzle plate substrate,
After coating the masking material, a liquid-repellent film layer is formed on the surface of the nozzle plate substrate,
According to another aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing a nozzle plate of a liquid jet head, wherein a nozzle opening is formed in the nozzle plate substrate by performing punching in which a punch is pushed from the surface on which the liquid repellent coating layer is formed.
In addition, the back surface of the nozzle plate substrate means a surface on the side bonded to the flow path unit in which the pressure chamber or the like is formed.

上記製造方法によれば、前記表面に撥液被膜層を形成した後にノズル開口を形成することにより、前記ノズル開口内への撥液被膜層の回り込みと、ノズル開口周囲に撥液被膜が被覆されない非被覆部の発生とを防止することができるので、ノズル開口内周面のインク等の液体の濡れが均一になり、インク滴などの液滴の吐出に影響を及すノズル開口周囲のインク等の液体の濡れも無くなる。また、ノズル開口形成前のノズルプレート基板の裏面にマスキング材を被覆するだけで足りるので、ノズル開口内にマスキングを施す必要が無くなる。したがって、インク滴などの液滴の飛行曲がりが生じ難い液体噴射ヘッドのノズルプレートを低コストで容易に製造することができる。   According to the above manufacturing method, by forming the nozzle opening after forming the liquid repellent coating layer on the surface, the liquid repellent coating layer wraps around the nozzle opening and the liquid repellent coating is not coated around the nozzle opening. Since it is possible to prevent the occurrence of non-covered parts, wetting of liquid such as ink on the inner peripheral surface of the nozzle opening becomes uniform, and ink around the nozzle opening that affects the ejection of droplets such as ink droplets, etc. The liquid is no longer wetted. In addition, since it is sufficient to cover the back surface of the nozzle plate substrate before forming the nozzle openings, it is not necessary to mask the nozzle openings. Therefore, it is possible to easily manufacture a nozzle plate of a liquid ejecting head that is unlikely to cause flying bending of droplets such as ink droplets at low cost.

上記製造方法において、前記ポンチ加工後に、ノズルプレート基板の裏面を研磨加工することにより、前記裏面にポンチにより押し出された膨隆部を除去して、前記ノズルプレート基板の厚さ方向を貫通したノズル開口を形成することが望ましい。   In the above manufacturing method, after the punching, the back surface of the nozzle plate substrate is polished to remove the bulge portion pushed by the punch on the back surface, and the nozzle opening penetrating the thickness direction of the nozzle plate substrate It is desirable to form.

このように、ポンチ加工後に前記膨隆部を除去すると、貫通したノズル開口を高精度で安定した形状で形成することができる。また、ポンチ加工時のポンチへの荷重を抑えることもできる。そのため、ポンチの座屈等の不具合を防止することができ、ポンチの寿命の向上を図ることができる。   Thus, if the said bulging part is removed after punching, the penetrating nozzle opening can be formed in a highly accurate and stable shape. Moreover, the load to the punch at the time of punching can also be suppressed. Therefore, problems such as buckling of the punch can be prevented, and the life of the punch can be improved.

上記構成の製造方法において、前記ポンチ加工後に、ノズルプレート基板の裏面を研磨加工し、前記裏面に被覆されたマスキング材と、ポンチにより押し出された膨隆部と、を共に除去することにより、前記ノズルプレート基板の厚さ方向を貫通したノズル開口を形成してもよい。   In the manufacturing method of the above configuration, after the punching, the nozzle plate substrate is polished on the back surface, and the masking material coated on the back surface and the bulging portion pushed out by the punch are removed together, thereby the nozzle You may form the nozzle opening which penetrated the thickness direction of the plate substrate.

ノズルプレート基板の裏面を研磨加工することによりマスキング材と膨隆部とを共に除去すると、マスキング材の除去を別途行う必要が無いので、作業工程の削減ができ、製造コストをさらに下げることが可能となる。   If both the masking material and the bulging part are removed by polishing the back surface of the nozzle plate substrate, there is no need to remove the masking material separately, so the work process can be reduced and the manufacturing cost can be further reduced. Become.

これらの構成において、前記ノズルプレート基板の厚さをTとし、該ノズルプレート基板に形成されるノズル開口の直径をφNとするとき、T≦φN×3の条件のもとで、前記ポンチ加工によりノズル開口を形成することが望ましい。   In these configurations, when the thickness of the nozzle plate substrate is T and the diameter of the nozzle opening formed in the nozzle plate substrate is φN, the punching process is performed under the condition of T ≦ φN × 3. It is desirable to form nozzle openings.

上記条件のもとでポンチ加工を行うと、ノズル開口の形状をより安定させることができ、また、ポンチの折れや座屈を可及的に防止してポンチの寿命をより向上させることができる。   When punching is performed under the above conditions, the shape of the nozzle opening can be further stabilized, and the punch life can be further improved by preventing the punch from being bent or buckled as much as possible. .

本発明の液体噴射ヘッドのノズルプレートは、上記何れかの構成で製造され、また、液体噴射ヘッドはこのノズルプレートを備えたことを特徴とするものである。したがって、インク滴などの液滴の飛行曲がりを起こさず、製造が容易であり、コストの低減に寄与し得る。   The nozzle plate of the liquid jet head according to the present invention is manufactured with any one of the above-described configurations, and the liquid jet head includes the nozzle plate. Therefore, the flying bending of droplets such as ink droplets does not occur, manufacturing is easy, and it can contribute to cost reduction.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では液体噴射ヘッドの一形態であるインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッドという)を例に挙げて説明することにする。
図1(a)は記録ヘッドの断面図、図1(b)は一部を省略したノズルプレートの平面図、図2(a)から(c)は第1の実施形態におけるノズルプレートの製造工程を示した断面図、図3(a)は第1の実施形態のポンチ加工後のノズル下孔の断面図、図3(b)は完成したノズル開口の断面図、図4(a)は第2の実施形態でのポンチ加工を示した図、図4(b)は第2の実施形態のポンチ加工後のノズル下孔の断面図である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head), which is one form of a liquid ejecting head, will be described as an example.
1A is a cross-sectional view of a recording head, FIG. 1B is a plan view of a nozzle plate with a portion omitted, and FIGS. 2A to 2C are nozzle plate manufacturing steps according to the first embodiment. FIG. 3A is a sectional view of the nozzle pilot hole after punching of the first embodiment, FIG. 3B is a sectional view of the completed nozzle opening, and FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view of a nozzle pilot hole after punching according to the second embodiment.

図1に示した記録ヘッド1は、合成樹脂製のヘッドケース2と、このヘッドケース2内の収納空部8に収納される振動子ユニット3と、ヘッドケース2の先端(底面)に接合される流路ユニット4から概略構成されている。   The recording head 1 shown in FIG. 1 is joined to a synthetic resin head case 2, a vibrator unit 3 stored in a storage space 8 in the head case 2, and a tip (bottom surface) of the head case 2. The flow path unit 4 is generally configured.

上記振動子ユニット3は、櫛歯状に作製された複数の圧電振動子5と、各圧電振動子5の固定端部が接合される固定板6と、各圧電振動子5と駆動回路(図示せず)とを電気的に接合する導通線7等から構成されている。そして、圧電振動子5の自由端部の先端面は、収納空部8における流路ユニット4側の開口に臨み、流路ユニット4の圧力室9の上部に形成された島部10に接合される。   The vibrator unit 3 includes a plurality of piezoelectric vibrators 5 formed in a comb shape, a fixed plate 6 to which a fixed end of each piezoelectric vibrator 5 is joined, and each piezoelectric vibrator 5 and a drive circuit (see FIG. (Not shown) and the like. The distal end surface of the free end portion of the piezoelectric vibrator 5 faces the opening on the flow channel unit 4 side in the housing empty portion 8 and is joined to the island portion 10 formed in the upper portion of the pressure chamber 9 of the flow channel unit 4. The

この流路ユニット4は、複数のノズル開口11が設けられたノズルプレート13と、各ノズル開口11と連通する複数の圧力室9が列設された流路基板15と、各圧力室9の一部を区画する振動板16とを備えている。そして、この流路ユニット4は、流路基板15の一方の面にノズルプレート13を、他方の面に振動板16をそれぞれ接合した構成とされる。   The flow path unit 4 includes a nozzle plate 13 provided with a plurality of nozzle openings 11, a flow path substrate 15 in which a plurality of pressure chambers 9 communicating with the nozzle openings 11 are arranged, and one pressure chamber 9. And a diaphragm 16 that divides the portion. The flow path unit 4 has a configuration in which the nozzle plate 13 is bonded to one surface of the flow path substrate 15 and the diaphragm 16 is bonded to the other surface.

流路基板15は、例えば、シリコンウエハーによって作製され、エッチング加工することで、複数の圧力室9と、各圧力室9に導入されるインクを貯留するリザーバ17と、各圧力室9とリザーバ17を連通するインク供給口18とを形成する。   The flow path substrate 15 is made of, for example, a silicon wafer, and is etched so as to store a plurality of pressure chambers 9, a reservoir 17 that stores ink introduced into each pressure chamber 9, and each pressure chamber 9 and reservoir 17. And an ink supply port 18 communicating with each other.

ノズルプレート13は、例えば、薄手のステンレス板によって作製される。このノズルプレート13には、例えば、図1(b)に示すように、ドット密度に対応したピッチで複数のノズル開口11が列設される。なお、このノズルプレート13の製造方法については後述する。   The nozzle plate 13 is made of a thin stainless plate, for example. For example, as shown in FIG. 1B, a plurality of nozzle openings 11 are arranged in the nozzle plate 13 at a pitch corresponding to the dot density. A method for manufacturing the nozzle plate 13 will be described later.

振動板16は、ステンレス製の支持板にPPS膜等の弾性体膜を積層した二重構造を採り、各圧力室9に対応する部分の支持板が環状にエッチング加工されて、この環内に島部10が形成され、この部分がダイヤフラム部として機能する。また、リザーバ17に対応する部分は、支持板がエッチング加工によって排除されて弾性体膜だけのコンプライアンス部となっている。   The diaphragm 16 has a double structure in which an elastic film such as a PPS film is laminated on a stainless steel support plate, and the support plate corresponding to each pressure chamber 9 is etched into an annular shape. An island portion 10 is formed, and this portion functions as a diaphragm portion. In addition, the portion corresponding to the reservoir 17 is a compliance portion made only of an elastic film by removing the support plate by etching.

したがって、このように構成された記録ヘッド1において、駆動信号が駆動回路(図示せず)から導通線7を経て圧電振動子5に入力されると、圧電振動子5の自由端部が素子長手方向に伸縮する。この自由端部の伸縮により、島部10が圧力室9側に押されたり、その反対方向に引っ張られたりして、圧力室9の容積が変動する。この容積変動によってこの圧力室9内に貯留されているインクの圧力が変動するので、このインクの圧力を制御することで、ノズル開口11からインク滴を吐出させることができる。   Therefore, in the recording head 1 configured as described above, when a drive signal is input from the drive circuit (not shown) to the piezoelectric vibrator 5 via the conduction line 7, the free end of the piezoelectric vibrator 5 becomes the element longitudinal length. Stretch in the direction. Due to the expansion and contraction of the free end, the island 10 is pushed toward the pressure chamber 9 or pulled in the opposite direction, and the volume of the pressure chamber 9 varies. Since the pressure of the ink stored in the pressure chamber 9 fluctuates due to the volume fluctuation, the ink droplet can be ejected from the nozzle opening 11 by controlling the pressure of the ink.

次に、上記のノズルプレート13の製造方法の第1の実施形態について説明する。この実施形態では、ノズルプレート基板14の表面20に撥液被膜層19を形成した後に、この撥液被膜層19側、即ち、表面20側からノズルプレート基板14の厚さ方向にポンチ加工を行うことによって、ノズル開口11を形成することを特徴とする。   Next, a first embodiment of the method for manufacturing the nozzle plate 13 will be described. In this embodiment, after forming the liquid repellent coating layer 19 on the surface 20 of the nozzle plate substrate 14, punching is performed in the thickness direction of the nozzle plate substrate 14 from the liquid repellent coating layer 19 side, that is, the surface 20 side. Thus, the nozzle opening 11 is formed.

まず、図2(a)に示すように、表面20以外、すなわち、撥液被膜を施さないノズルプレート基板14の裏面21に、マスキング材22を被覆する(マスキング工程)。このマスキング材22としては、例えば、光を照射することにより硬化する感光性樹脂フィルムなどが使用される。そして、マスキングする部分(裏面21)にこの感光性樹脂フィルムを貼着し、この部分に紫外線を照射することで、貼着された感光性樹脂フィルムをマスキング被膜として硬化させる。   First, as shown in FIG. 2A, a masking material 22 is coated on the back surface 21 of the nozzle plate substrate 14 other than the front surface 20, that is, the liquid repellent film is not applied (masking process). As the masking material 22, for example, a photosensitive resin film that is cured by irradiation with light is used. And this photosensitive resin film is stuck to the part (back surface 21) to mask, and the attached photosensitive resin film is hardened as a masking film by irradiating this part with an ultraviolet-ray.

次に、図2(b)に示すように、ノズルプレート基板14の表面20に、撥液被膜層19を均一に形成する(撥液被膜形成工程)。この撥液被膜には、例えば、共析メッキが使用される。この共析メッキの被覆方法は、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を電解し、この電解質溶液を攪拌しながら、この溶液中に電極に接続されたノズルプレート基板14を浸漬し、表面20に均一にメッキを付着させる。次に、そのノズルプレート基板14に荷重を加えて反りを抑えながら、ポリテトラフルオロエチレンの融点以上、例えば350℃以上の温度で加熱処理して、共析メッキ層を形成する。   Next, as shown in FIG. 2B, a liquid repellent coating layer 19 is uniformly formed on the surface 20 of the nozzle plate substrate 14 (liquid repellent coating forming step). For example, eutectoid plating is used for the liquid repellent coating. In this eutectoid plating coating method, an electrolyte solution containing metal ions such as nickel ions and particles of a liquid repellent polymer resin such as polytetrafluoroethylene is electrolyzed, and this electrolyte solution is stirred into this solution. The nozzle plate substrate 14 connected to the electrodes is immersed, and the plating is uniformly attached to the surface 20. Next, a heat treatment is performed at a temperature not lower than the melting point of polytetrafluoroethylene, for example, 350 ° C. or higher, while applying a load to the nozzle plate substrate 14 to suppress warping, thereby forming a eutectoid plating layer.

そして、表面20に撥液被膜層19を形成した後、裏面21に被覆されたマスキング材22を溶剤を用いて溶解して除去する(マスキング材除去工程)。   Then, after the liquid repellent coating layer 19 is formed on the front surface 20, the masking material 22 coated on the back surface 21 is dissolved and removed using a solvent (masking material removing step).

マスキング材22を除去したならば、図2(c)で示すように、例えば、円柱状の丸ポンチ23を、撥液被膜層19が形成された表面20側から裏面21側に向けて押し込むポンチ加工を行う(ポンチ工程)。このとき、ポンチ23の先端がノズルプレート基板14の厚さを超える深さまで押し込むと、図3(a)で示すように、ノズルプレート基板14にはポンチ23に倣った形状のノズル下孔24が形成される。そして、このノズル下孔24に対応する裏面21の部分は、ポンチ23によって押し出された膨隆部25となる。
なお、本実施形態におけるポンチ加工では、ノズルプレート基板14を完全に貫通しないノズル下孔24を形成するようにしたが、これには限らず、このポンチ加工でノズル開口11を貫通させてもよい。
When the masking material 22 is removed, as shown in FIG. 2 (c), for example, a punch that pushes in a cylindrical round punch 23 from the front surface 20 side on which the liquid repellent coating layer 19 is formed toward the back surface 21 side. Processing is performed (punch process). At this time, when the tip of the punch 23 is pushed to a depth exceeding the thickness of the nozzle plate substrate 14, a nozzle pilot hole 24 shaped like the punch 23 is formed in the nozzle plate substrate 14 as shown in FIG. It is formed. A portion of the back surface 21 corresponding to the nozzle lower hole 24 becomes a bulging portion 25 pushed out by the punch 23.
In the punching process in the present embodiment, the nozzle pilot hole 24 that does not completely penetrate the nozzle plate substrate 14 is formed. However, the present invention is not limited to this, and the nozzle opening 11 may be penetrated by this punching process. .

そして、このノズルプレート基板14の裏面21の膨隆部25を研磨することによって除去する(膨隆部除去工程)。この膨隆部除去工程を行うと、図3(b)に示すように、膨隆部25が除去されて、ノズルプレート基板14の厚さ方向に貫通したノズル開口11が形成される。
このように、ポンチ加工によってノズル下孔24を形成した後に膨隆部25を除去することでノズル開口11を形成すると、ノズル開口11を高精度で安定した形状とすることができる。また、ポンチ加工時のポンチ23への荷重を抑えることができる。そのため、ポンチ23の座屈等の不具合を未然に防止することができ、ポンチ23の寿命の向上を図ることができる。
Then, the bulging portion 25 on the back surface 21 of the nozzle plate substrate 14 is removed by polishing (bulging portion removing step). When this bulging portion removing step is performed, the bulging portion 25 is removed and the nozzle openings 11 penetrating in the thickness direction of the nozzle plate substrate 14 are formed as shown in FIG.
As described above, when the nozzle opening 11 is formed by removing the bulging portion 25 after the nozzle lower hole 24 is formed by punching, the nozzle opening 11 can be made into a highly accurate and stable shape. Moreover, the load to the punch 23 at the time of punching can be suppressed. Therefore, problems such as buckling of the punch 23 can be prevented and the life of the punch 23 can be improved.

このように本実施形態では、ノズル開口11の形成前にノズルプレート基板14の裏面21にマスキング材22を被覆し、そのノズルプレート基板14の表面20に撥液被膜層19を形成した後に、その撥液被膜層19を形成した表面20側から裏面21に向けてポンチ加工を行うことによりノズル開口11を形成するので、ノズル開口11内への撥液被膜層19の回り込みが発生することがなくなり、ノズル開口11の周囲に撥液被膜層19の非被覆部も発生しなくなる。したがって、ノズル開口11の内周面のインクの濡れが均一になり、インク滴の吐出に影響を及すノズル開口11の周囲のインクの濡れも無くなる。そのため、インク滴の飛行曲がりを生じ難くすることができる。
また、ノズル開口11内への撥液被膜層19の回り込みを防ぐために、そのノズル開口11内にマスキング材22を被覆する作業が必要なくなる。すなわち、ノズル開口11の形成前のノズルプレート基板14の平らな裏面21にマスキング材22を被覆するだけで良いので、ノズル開口11内にマスキングを施す工程と費用とを削減することができる。
したがって、本実施形態のノズルプレート13の製造方法によれば、インク滴の飛行曲がりを抑制することが可能であると共に製造コストを抑えたノズルプレート13を容易に製造することができるといった効果を奏する。
Thus, in this embodiment, the masking material 22 is coated on the back surface 21 of the nozzle plate substrate 14 before the nozzle openings 11 are formed, and the liquid repellent coating layer 19 is formed on the surface 20 of the nozzle plate substrate 14. Since the nozzle opening 11 is formed by punching from the front surface 20 side to the back surface 21 where the liquid repellent coating layer 19 is formed, the liquid repellent coating layer 19 does not wrap around the nozzle opening 11. In addition, the non-covered portion of the liquid repellent coating layer 19 is not generated around the nozzle opening 11. Accordingly, wetting of the ink on the inner peripheral surface of the nozzle opening 11 becomes uniform, and the wetting of the ink around the nozzle opening 11 which affects the ejection of ink droplets is also eliminated. Therefore, it is possible to make it difficult for the ink droplets to be bent.
Further, in order to prevent the liquid repellent coating layer 19 from entering the nozzle opening 11, it is not necessary to cover the nozzle opening 11 with the masking material 22. That is, the masking material 22 only needs to be covered on the flat back surface 21 of the nozzle plate substrate 14 before the nozzle openings 11 are formed, so that the process and cost of masking the nozzle openings 11 can be reduced.
Therefore, according to the manufacturing method of the nozzle plate 13 of the present embodiment, there is an effect that it is possible to easily manufacture the nozzle plate 13 which can suppress the flight bending of the ink droplets and suppress the manufacturing cost. .

次に、上記のノズルプレート13の製造方法の第2の実施形態について説明する。本実施形態は、上記第1の実施形態におけるマスキング材除去工程を行わず、ノズルプレート基板14の裏面21に被覆されたマスキング材22を膨隆部除去工程で膨隆部25と共に除去することを特徴とする。   Next, a second embodiment of the method for manufacturing the nozzle plate 13 will be described. The present embodiment is characterized in that the masking material removal step in the first embodiment is not performed, and the masking material 22 covered on the back surface 21 of the nozzle plate substrate 14 is removed together with the bulging portion 25 in the bulging portion removing step. To do.

本実施形態においては、ノズルプレート基板14の表面20に撥液被膜層19を形成した後、マスキング材除去工程を行わずに、図4(a)で示すように、ポンチ加工に移行する。このとき、ポンチ23の先端がノズルプレート基板14の厚さを超える深さまで押し込むと、図4(b)で示すように、ノズルプレート基板14にはポンチ23に倣った形状のノズル下孔24が形成され、裏面21側にはポンチ23によって押し出された膨隆部25が形成される。
なお、本実施形態においても、このポンチ加工でノズル下孔24を貫通させてもよい。
In this embodiment, after forming the liquid repellent coating layer 19 on the surface 20 of the nozzle plate substrate 14, the masking material removing step is not performed, and the process proceeds to punching as shown in FIG. At this time, when the tip of the punch 23 is pushed to a depth exceeding the thickness of the nozzle plate substrate 14, as shown in FIG. 4B, the nozzle plate hole 14 having a shape following the punch 23 is formed in the nozzle plate substrate 14. A bulging portion 25 is formed on the back surface 21 side and is pushed out by the punch 23.
Also in this embodiment, the nozzle pilot hole 24 may be penetrated by this punching process.

そして、裏面21の膨隆部25とマスキング材22とを共に研磨することによって除去する(膨隆部除去工程)。これにより、ノズルプレート基板14の厚さ方向に貫通したノズル開口11が形成される。   Then, the bulging portion 25 on the back surface 21 and the masking material 22 are removed by polishing together (bulging portion removing step). As a result, the nozzle openings 11 penetrating in the thickness direction of the nozzle plate substrate 14 are formed.

本実施形態によれば、ノズルプレート基板14の表面20に撥液被膜層19を形成した後にポンチ加工を行い、このポンチ加工で形成された膨隆部25をマスキング材22と共に除去するようにしたので、第1の実施形態と同様の効果を奏するのみならず、マスキング材除去工程を別途行うことが不要となり、製造コストをさらに低減することが可能となる。   According to the present embodiment, since the liquid repellent coating layer 19 is formed on the surface 20 of the nozzle plate substrate 14, punching is performed, and the bulging portion 25 formed by this punching is removed together with the masking material 22. In addition to the same effects as those of the first embodiment, it is not necessary to separately perform a masking material removal step, and the manufacturing cost can be further reduced.

ここで、上記各実施形態において、ノズルプレート基板14の厚さをTとし、このノズルプレート基板14に形成されるノズル開口11の直径をφNとした場合、上記製造方法のポンチ加工の条件を、T≦φN×3と設定することが望ましい。その理由は、生産実験の結果から得られたもので、この条件のもとでポンチ加工を行えば、ポンチ23の折れや座屈等で加工が失敗する虞が無いことが判明したからである。例えば、一般的なノズルプレート基板14の厚さTが80μm、ノズル開口11の直径Nが40μmであり、これらを用いて前記条件式に当てはめると、80μm≦120μmとなり、上記の条件式が成り立つため、ポンチ23の折れや座屈等を起こすこと無くポンチ加工ができる。   Here, in each of the above embodiments, when the thickness of the nozzle plate substrate 14 is T and the diameter of the nozzle opening 11 formed in the nozzle plate substrate 14 is φN, the punching conditions of the manufacturing method are as follows: It is desirable to set T ≦ φN × 3. The reason is that it has been obtained from the results of production experiments, and it has been found that if punching is performed under these conditions, there is no risk of failure due to bending or buckling of the punch 23. . For example, the thickness T of a general nozzle plate substrate 14 is 80 μm and the diameter N of the nozzle opening 11 is 40 μm. If these are applied to the above conditional expression, 80 μm ≦ 120 μm, and the above conditional expression is established. Further, punching can be performed without causing the punch 23 to be bent or buckled.

以上のようにして製造されたノズルプレート13を備える記録ヘッド1においては、インク滴などの液滴の飛行曲がりが生じ難くなり、その結果、記録画像におけるざらつき感や白筋(バンディング)などの画像劣化を低減することが可能となる。   In the recording head 1 including the nozzle plate 13 manufactured as described above, it is difficult to cause flying bending of droplets such as ink droplets, and as a result, an image such as a rough feeling or white stripes (banding) in the recorded image. Deterioration can be reduced.

ところで、本発明は、ノズルプレートを備える液体噴射ヘッドであれば、上記のインクジェット式記録ヘッド以外の液体噴射ヘッドにも適用できる。例えば、液晶ディスプレー等の製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップの製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。   By the way, the present invention can be applied to liquid ejecting heads other than the ink jet recording head as long as the liquid ejecting head includes a nozzle plate. For example, the present invention can be applied to a color material ejecting head used for manufacturing liquid crystal displays, an organic EL display, an electrode material ejecting head used for forming electrodes such as FED, and a bioorganic matter ejecting head used for manufacturing biochips. it can.

(a)は記録ヘッドの断面図、(b)は一部を省略したノズルプレートの正面図である。(A) is sectional drawing of a recording head, (b) is a front view of the nozzle plate which abbreviate | omitted one part. (a)から(c)は第1の実施形態におけるノズルプレートの製造工程を示した断面図である。(A) to (c) is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the nozzle plate in the first embodiment. (a)は第1の実施形態におけるポンチ加工後のノズル下孔の断面図、(b)は完成したノズル開口の断面図である。(A) is sectional drawing of the nozzle pilot hole after punching in 1st Embodiment, (b) is sectional drawing of the completed nozzle opening. (a)は第2の実施形態でのポンチ加工を示した図、(b)は第2の実施形態のポンチ加工後のノズル下孔の断面図である。(A) is the figure which showed the punch process in 2nd Embodiment, (b) is sectional drawing of the nozzle pilot hole after the punch process of 2nd Embodiment. (a)は従来のノズルプレート製造時におけるノズル開口の断面図、(b)は特許文献1における撥液被膜層の形成後のノズル開口の断面図である。(A) is sectional drawing of the nozzle opening at the time of the conventional nozzle plate manufacture, (b) is sectional drawing of the nozzle opening after formation of the liquid-repellent coating layer in patent document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 記録ヘッド,2 ヘッドケース,3 振動子ユニット,4 流路ユニット,5 圧電振動子,6 固定板,7 導通線,8 収納空部,9 圧力室,10 島部,11 ノズル開口,12 ノズル連通口,13 ノズルプレート,14 ノズルプレート基板,15 流路基板,16 振動板,17 リザーバ,18 インク供給口,19 撥液被膜層,20 ノズルプレート基板の表面,21 ノズルプレート基板の裏面,22 マスキング材,23 ポンチ,24 ノズル下孔,25 膨隆部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Recording head, 2 Head case, 3 Vibrator unit, 4 Flow path unit, 5 Piezoelectric vibrator, 6 Fixed plate, 7 Conduction line, 8 Storage empty part, 9 Pressure chamber, 10 Island part, 11 Nozzle opening, 12 Nozzle Communication port, 13 nozzle plate, 14 nozzle plate substrate, 15 flow path substrate, 16 diaphragm, 17 reservoir, 18 ink supply port, 19 liquid repellent coating layer, 20 surface of nozzle plate substrate, 21 back surface of nozzle plate substrate, 22 Masking material, 23 punches, 24 nozzle hole, 25 bulge

Claims (6)

マスキング材を用いてノズルプレート基板の裏面を被覆し、
前記マスキング材を被覆した後に、ノズルプレート基板の表面に撥液性の被膜層を形成し、
この撥液被膜層が形成された表面からポンチを押し込むポンチ加工を行うことにより、前記ノズルプレート基板にノズル開口を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドのノズルプレート製造方法。
Cover the back of the nozzle plate substrate with a masking material,
After coating the masking material, a liquid-repellent film layer is formed on the surface of the nozzle plate substrate,
A method of manufacturing a nozzle plate for a liquid jet head, comprising: forming a nozzle opening in the nozzle plate substrate by punching a punch from a surface on which the liquid repellent coating layer is formed.
前記ポンチ加工後に、ノズルプレート基板の裏面を研磨加工することにより、前記裏面にポンチにより押し出された膨隆部を除去して、前記ノズルプレート基板の厚さ方向を貫通したノズル開口を形成することを特徴とする請求項1に記載の液体噴射ヘッドのノズルプレート製造方法。   After the punching process, the back surface of the nozzle plate substrate is polished to remove the bulging portion pushed out by the punch on the back surface, thereby forming a nozzle opening penetrating the thickness direction of the nozzle plate substrate. The method of manufacturing a nozzle plate for a liquid jet head according to claim 1, 前記ポンチ加工後に、ノズルプレート基板の裏面を研磨加工し、
前記裏面に被覆されたマスキング材と、ポンチにより押し出された膨隆部と、を共に除去することにより、前記ノズルプレート基板の厚さ方向を貫通したノズル開口を形成することを特徴とする請求項1に記載の液体噴射ヘッドのノズルプレート製造方法。
After the punching, the back surface of the nozzle plate substrate is polished,
The nozzle opening penetrating the thickness direction of the nozzle plate substrate is formed by removing both the masking material coated on the back surface and the bulging portion pushed out by the punch. A nozzle plate manufacturing method for a liquid jet head according to claim 1.
前記ノズルプレート基板の厚さをTとし、該ノズルプレート基板に形成されるノズル開口の直径をφNとするとき、T≦φN×3の条件のもとで、前記ポンチ加工によりノズル開口を形成することを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の液体噴射ヘッドのノズルプレート製造方法。   When the thickness of the nozzle plate substrate is T and the diameter of the nozzle opening formed in the nozzle plate substrate is φN, the nozzle opening is formed by punching under the condition of T ≦ φN × 3. The method for manufacturing a nozzle plate for a liquid jet head according to any one of claims 1 to 3. 請求項1から請求項4の何れかに記載の製造方法で製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッドのノズルプレート。   A nozzle plate of a liquid jet head manufactured by the manufacturing method according to claim 1. 請求項5に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
A liquid ejecting head comprising the nozzle plate according to claim 5.
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