JP2006256011A - Liquid droplet delivering head and liquid droplet delivering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a droplet discharge head and a droplet discharge device.
液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドは、圧力発生室で加圧したインクをノズル孔からインク滴として被対象物に吐出させるが、ノズル孔からの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、インクの固化、また塵埃のノズル近傍への付着、さらには気泡の混入などにより、吐出不良を起こす可能性がある。そのため、混入した気泡や増粘したインクを除去するためのポンプを有するインク吸引手段を備えるとともに、必要に応じて液滴吐出ヘッドのノズルプレート面を清掃するワイパー部材を有するワイピング手段を備えた液滴吐出装置が広く利用されている。 The droplet discharge head of the droplet discharge device discharges the ink pressurized in the pressure generation chamber as an ink droplet from the nozzle hole to the object, but the ink viscosity increases due to the evaporation of the solvent from the nozzle hole, There is a possibility that ejection failure may occur due to solidification of ink, adhesion of dust to the vicinity of the nozzle, and mixing of bubbles. Therefore, a liquid having an ink suction unit having a pump for removing mixed bubbles and thickened ink, and a wiping unit having a wiper member for cleaning the nozzle plate surface of the droplet discharge head as necessary Droplet ejection devices are widely used.
ところが、インク吸引後のノズルプレートには大量のインクが付着し、1回のワイピングではうまく清掃できないことがあった。さらに、ノズルプレート表面に撥液処理を施したとしても、時間の経過とともに、撥液機能の効果が薄れてしまい、ノズル孔付近に付着したインクや塵埃等の異物を除去することができず、吐出不良を引き起こす場合があった。 However, a large amount of ink adheres to the nozzle plate after ink suction, and cleaning may not be performed well by one wiping. Furthermore, even if liquid repellent treatment is applied to the surface of the nozzle plate, the effect of the liquid repellent function diminishes over time, and it is not possible to remove foreign matters such as ink and dust attached to the vicinity of the nozzle hole, In some cases, ejection failure occurred.
そこで、インク滴の吐出不良を防止するために、ノズルプレート表面のインクを除去する方法として以下に示す方法が提案されている。
(1)特許文献1に開示の発明では、ワイピング方向と垂直方向(ノズル列に平行方向)にトラップ溝を形成する方法が提案されている。これによれば、ワイピングブレードでノズルプレート表面をワイピングすることにより、ノズルプレート表面に付着したインクをトラップ溝に溜めることができ、ノズルプレート表面のインクを除去することができる。
(2)特許文献2に開示の発明では、ノズル孔の外周部に溝を形成する方法が提案されている。これによれば、特許文献1と同様に、ノズルプレート表面に付着したインクをノズル孔の外周部の溝に溜めることができ、ノズルプレート表面のインクを除去することができる。
(1) In the invention disclosed in Patent Document 1, a method of forming trap grooves in a direction perpendicular to the wiping direction (a direction parallel to the nozzle row) is proposed. According to this, by wiping the nozzle plate surface with the wiping blade, the ink adhering to the nozzle plate surface can be stored in the trap groove, and the ink on the nozzle plate surface can be removed.
(2) In the invention disclosed in Patent Document 2, a method of forming a groove in the outer peripheral portion of the nozzle hole is proposed. According to this, the ink adhering to the surface of the nozzle plate can be stored in the groove on the outer peripheral portion of the nozzle hole, and the ink on the surface of the nozzle plate can be removed, as in Patent Document 1.
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2に開示の発明では、溝がノズル列に対して平行に形成されるため、溝のインクが溢れた場合には溝に隣接(近接)するノズル列のノズル孔にインクが混入してしまうという問題があった。さらに、ワイピング手段によりノズルプレート表面をワイピングすることによってノズル列に平行に形成された溝部に廃液を収容することができない場合、溝部から溢れたインクがワイピング方向に形成されたノズル孔に混入してしまうという問題があった。これにより、ノズル孔の目詰まりや液滴量の変化、着弾位置ズレが発生し、吐出不良を引き起こすという問題が発生した。 However, in the inventions disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, since the grooves are formed in parallel with the nozzle rows, when the ink in the grooves overflows, the nozzles in the nozzle rows adjacent to (adjacent to) the grooves. There was a problem that ink was mixed into the holes. Further, when waste liquid cannot be stored in the groove formed in parallel to the nozzle row by wiping the nozzle plate surface by the wiping means, ink overflowing from the groove is mixed into the nozzle hole formed in the wiping direction. There was a problem that. As a result, clogging of the nozzle holes, changes in the amount of liquid droplets, and landing position deviations occurred, causing problems that caused ejection failure.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズルプレート表面の排液を好適に行い、ノズル孔の目詰まりや液滴量の変化、着弾位置ズレによる吐出不良を防止した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to suitably drain the nozzle plate surface to prevent ejection failure due to clogging of nozzle holes, changes in droplet volume, and landing position displacement. Another object of the present invention is to provide a droplet discharge head and a droplet discharge device.
本発明は、上記課題を解決するために、液状体を吐出する複数のノズル孔からなるノズル列が設けられたノズルプレートを備え、前記ノズルプレートの前記ノズル列の周辺を含む少なくとも一部には、複数の凹部が分散されて配列されたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention includes a nozzle plate provided with a nozzle row including a plurality of nozzle holes for discharging a liquid material, and at least a part of the nozzle plate including the periphery of the nozzle row is provided. The plurality of recesses are arranged in a dispersed manner.
この構成によれば、ノズルプレート全面には複数の凹部が規則的に配列されているため、ノズルプレート表面に付着したインクは、一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化されて複数の凹部に溜められる。これにより、ノズルプレートに付着した廃液がノズル孔に混入するおそれが少なくなる。また、ワイピング手段によりノズルプレート表面をワイピングする場合には、ワイピング手段がインクに面ではなく点で接触するため拭き逃しがなく、ノズルプレート表面から不要な廃液を効率的に排出することができる。従って、ノズル孔への液状体の付着を回避することができ、吐出不良を防止することができる。 According to this configuration, since the plurality of recesses are regularly arranged on the entire surface of the nozzle plate, the ink adhering to the surface of the nozzle plate is dispersed and averaged over a wide range without being concentrated in one place. Is stored in the recess. Thereby, the possibility that the waste liquid adhering to the nozzle plate is mixed into the nozzle hole is reduced. Further, when the surface of the nozzle plate is wiped by the wiping means, the wiping means contacts the ink at a point instead of a surface, so that no wiping is lost and unnecessary waste liquid can be efficiently discharged from the nozzle plate surface. Therefore, adhesion of the liquid material to the nozzle holes can be avoided, and defective discharge can be prevented.
また本発明の液滴吐出ヘッドは、液状体を吐出する複数のノズル孔からなるノズル列が設けられたノズルプレートと、前記ノズルプレートを支持する支持プレートとを備え、前記ノズルプレートの前記ノズル列の周辺を含む少なくとも一部には、複数の凹部が分散されて配列されたことを特徴とする。 The droplet discharge head according to the present invention includes a nozzle plate provided with a nozzle array including a plurality of nozzle holes for discharging a liquid material, and a support plate that supports the nozzle plate, and the nozzle array of the nozzle plate. A plurality of concave portions are dispersed and arranged in at least a part including the periphery of the.
本発明のように液滴吐出ヘッドがノズルプレートと支持プレートとから構成される場合でも、上記発明と同様の作用効果を奏することができる。つまり、ノズルプレート表面に付着したインクは、一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化されて複数の凹部に溜められるため、ノズルプレートに付着した廃液がノズル孔に混入するおそれが少なくなる。また、ワイピング手段によりノズルプレート表面をワイピングする場合には、ワイピング手段がインクに面ではなく点で接触するため拭き逃しがなく、ノズルプレート表面から不要な廃液を効率的に排出することができる。従って、ノズル孔への液状体の付着を回避することができ、吐出不良を防止することができる。 Even in the case where the droplet discharge head is constituted by the nozzle plate and the support plate as in the present invention, the same effects as the above-described invention can be obtained. That is, the ink adhering to the surface of the nozzle plate is dispersed and averaged over a wide range without being concentrated in one place and is accumulated in a plurality of recesses, so that there is little possibility that the waste liquid adhering to the nozzle plate enters the nozzle holes. Become. Further, when the surface of the nozzle plate is wiped by the wiping means, the wiping means contacts the ink at a point instead of a surface, so that no wiping is lost and unnecessary waste liquid can be efficiently discharged from the nozzle plate surface. Therefore, adhesion of the liquid material to the nozzle holes can be avoided, and defective discharge can be prevented.
また本発明の液滴吐出ヘッドは、液状体を吐出する複数のノズル孔からなるノズル列が設けられたノズルプレートと、前記ノズルプレートを支持する支持プレートとを備え、前記支持プレートの少なくとも一部には、複数の凹部が分散されて配列されたことを特徴とする。 The droplet discharge head according to the present invention includes a nozzle plate provided with a nozzle row including a plurality of nozzle holes for discharging a liquid material, and a support plate that supports the nozzle plate, and at least a part of the support plate. Is characterized in that a plurality of recesses are dispersed and arranged.
本発明のように液滴吐出ヘッドがノズルプレートと支持プレートとから構成される場合でも、上記発明と同様の作用効果を奏することができる。つまり、ノズルプレートから支持プレートまで飛散したインク等は、一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化されて複数の凹部に溜められるため、ノズルプレートに付着した廃液がノズル孔に混入するおそれが少なくなる。従って、ノズル孔の液状体の目詰まりを回避することができ、吐出不良を防止することができる。また、支持プレート表面にはノズル孔が設けられていないため、ノズルプレートの吐出面に凹部を形成する場合と比較して凹部の形成が容易となる。 Even in the case where the droplet discharge head is constituted by the nozzle plate and the support plate as in the present invention, the same effects as the above-described invention can be obtained. In other words, ink or the like scattered from the nozzle plate to the support plate is dispersed and averaged over a wide range without being concentrated in one place, and accumulated in a plurality of recesses, so that waste liquid adhering to the nozzle plate is mixed into the nozzle holes. The fear is reduced. Therefore, clogging of the liquid material in the nozzle holes can be avoided, and ejection failure can be prevented. Further, since the nozzle hole is not provided on the surface of the support plate, it is easier to form the recess compared to the case where the recess is formed on the discharge surface of the nozzle plate.
また本発明の液滴吐出ヘッドは、前記凹部が、平面視円形状でかつ前記ノズルプレートの厚さ方向に湾曲して設けられたことも好ましい。 In the droplet discharge head of the present invention, it is also preferable that the concave portion is provided in a circular shape in plan view and curved in the thickness direction of the nozzle plate.
この構成によれば、ワイピング手段に例えば回動可能なロール表面に布が巻かれたものを用いた場合には、良好に凹部に溜められた廃液を拭うことができる。つまり、凹部の内面に角部がある場合には、廃液が角部に溜まってしまい良好にインクを拭うことができないが、凹部の内面が湾曲している場合には、凹部内の全面にワイピング手段を接触させることができるため凹部内の廃液を良好に拭うことができる。 According to this configuration, for example, when the wiping means uses a roll wound with a cloth on the surface of a rotatable roll, the waste liquid stored in the recess can be wiped well. In other words, if there is a corner on the inner surface of the recess, the waste liquid accumulates at the corner and the ink cannot be wiped well. Since the means can be brought into contact, the waste liquid in the recess can be wiped well.
また本発明の液滴吐出ヘッドは、前記円形状の直径が0.1mm〜1mmであることも好ましい。 In the droplet discharge head of the present invention, it is preferable that the circular diameter is 0.1 mm to 1 mm.
凹部の円形状の直径が0.1mm未満の場合には、凹部が微細となるためインクを十分に溜めることができないからである。一方、凹部の円形状の直径が1mm超の場合には、インクが溜まり過ぎてインクを分散かつ平均化させて凹部に溜めることができないからである。 This is because if the circular diameter of the concave portion is less than 0.1 mm, the concave portion becomes fine and ink cannot be sufficiently stored. On the other hand, when the diameter of the circular shape of the concave portion exceeds 1 mm, the ink is excessively accumulated and cannot be dispersed and averaged and accumulated in the concave portion.
また本発明の液滴吐出ヘッドは、前記複数の凹部が、格子状又は千鳥状に配置されたことも好ましい。 In the liquid droplet ejection head of the present invention, it is also preferable that the plurality of concave portions are arranged in a lattice shape or a staggered shape.
この構成によれば、複数の凹部がノズルプレート表面上に格子状又は千鳥状に形成されるため、複数の凹部はノズルプレート表面上の全面に規則的に形成される。これにより、ノズルプレート表面に付着したインクを、一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化させて複数の凹部に溜めることができる。 According to this configuration, the plurality of recesses are formed in a lattice shape or a staggered pattern on the nozzle plate surface, so that the plurality of recesses are regularly formed on the entire surface of the nozzle plate surface. Thereby, the ink adhering to the surface of the nozzle plate can be dispersed and averaged over a wide range without being concentrated in one place, and can be accumulated in a plurality of recesses.
また本発明の液滴吐出ヘッドは、前記複数の凹部間の間隔が、0.5mm〜5mmであることも好ましい。 In the droplet discharge head of the present invention, it is also preferable that an interval between the plurality of recesses is 0.5 mm to 5 mm.
凹部間の間隔が0.5mm未満の場合には、隣接する凹部間でインクが接触してしまいインクを分散かつ平均化することができないからである。一方、凹部間の間隔が5mm超の場合には、微細ピッチで複数の凹部を形成することができず、インクを分散かつ平均化することができないからである。 This is because if the distance between the recesses is less than 0.5 mm, the ink contacts between the adjacent recesses, and the ink cannot be dispersed and averaged. On the other hand, when the interval between the recesses exceeds 5 mm, a plurality of recesses cannot be formed at a fine pitch, and the ink cannot be dispersed and averaged.
また本発明の液滴吐出ヘッドは、前記ノズルプレート表面に、撥液処理が施されたことも好ましい。 In the droplet discharge head of the present invention, it is also preferable that a liquid repellent treatment is performed on the surface of the nozzle plate.
この構成によれば、撥液処理により、ノズルプレート表面に付着したインクは弾かれ、ノズルプレート表面から排出される。これにより、ノズル孔にインクが混入されるのを防止することができる。 According to this configuration, the ink adhering to the nozzle plate surface is repelled and discharged from the nozzle plate surface by the liquid repellent treatment. Thereby, it is possible to prevent ink from being mixed into the nozzle holes.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、所定パターンに形成されたマスクを介してノズルプレートの表面にエキシマレーザを照射し複数の凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部を含む前記ノズルプレートの表面に撥液処理を施す撥液処理工程と、を有することを特徴とする。 The method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a recess forming step of forming a plurality of recesses by irradiating a surface of a nozzle plate with an excimer laser through a mask formed in a predetermined pattern, and the nozzle plate including the recesses And a liquid repellent treatment step of performing a liquid repellent treatment on the surface of the substrate.
また、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、シール材の一面側にエキシマレーザを照射して複数の凹部を形成する凹部形成工程と、前記複数の凹部が形成された前記シール材の他面側を前記ノズルプレートの表面に貼り付ける貼り付け工程と、前記凹部を含む前記ノズルプレートの表面に撥液処理を施す撥液処理工程と、を有することを特徴とする。 In addition, the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a recess forming step of forming a plurality of recesses by irradiating an excimer laser on one surface side of the seal material, and the seal material in which the plurality of recesses are formed. It has a sticking process which affixes a surface side on the surface of the nozzle plate, and a liquid repellent treatment process which performs a liquid repellent treatment on the surface of the nozzle plate including the concave part.
この方法によれば、低周波のエキシマレーザを用いることにより、ノズルプレート表面に微細な凹部を形成することができる。これにより、複数の凹部を微細ピッチでノズルプレート表面上に配列することが可能となり、ノズルプレート表面に付着したインクを、一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化させて複数の凹部に溜めることができる。 According to this method, a fine recess can be formed on the surface of the nozzle plate by using a low-frequency excimer laser. As a result, a plurality of recesses can be arranged on the nozzle plate surface at a fine pitch, and the ink adhering to the nozzle plate surface is dispersed and averaged over a wide range without being concentrated in one place. Can be stored.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、前記ノズルプレート表面に機械加工により複数の凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部を含む前記ノズルプレートの表面に撥液処理を施す撥液処理工程と、を有することを特徴とする。
この方法によれば、機械的にノズルプレート表面に複数の凹部を形成することができる。
The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a recess forming step for forming a plurality of recesses on the surface of the nozzle plate by machining, and a liquid repellent treatment step for performing a liquid repellent treatment on the surface of the nozzle plate including the recesses. It is characterized by having.
According to this method, a plurality of recesses can be mechanically formed on the nozzle plate surface.
本発明の液滴吐出装置は、上記液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、吐出不良のない吐出精度を高めた液滴吐出装置を製造することができる。
A droplet discharge apparatus according to the present invention includes the droplet discharge head.
According to the present invention, it is possible to manufacture a droplet discharge device with improved discharge accuracy without discharge failure.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
[第1の実施の形態]
(液滴吐出装置)
図1は、液滴吐出装置90の一例を示す概略構成図である。この液滴吐出装置90は、ベース31、基板移動手段32、ヘッド移動手段33、液滴吐出ヘッド34、液供給手段35、制御装置40等を有して構成されたものである。ベース31は、その上に前記基板移動手段32、ヘッド移動手段33を設置したものである。
[First Embodiment]
(Droplet discharge device)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a
基板移動手段32は、ベース31上に設けられたもので、Y軸方向に沿って配置されたガイドレール36を有したものである。この基板移動手段32は、例えばリニアモータ(図示せず)により、スライダ37をガイドレール36に沿って移動させるよう構成されたものである。
スライダ37上にはステージ39が固定されている。よって、基板移動手段32がステージ39の移動軸となる。このステージ39は、基板を位置決めし保持するためのものである。すなわち、このステージ39は、公知の吸着保持手段(図示せず)を有し、この吸着保持手段を作動させることにより、基板をステージ39の上に吸着保持するようになっている。基板は、例えばステージ39の位置決めピン(図示せず)により、ステージ39上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。
The substrate moving means 32 is provided on the base 31 and has
A
ステージ39上の基板に対し、その両側、すなわち後述する液滴吐出ヘッド34の移動方向(X軸方向)での両側には、液滴吐出ヘッド34にフラッシングを行わせるためのフラッシングエリア(図示省略)が設けられている。
A flushing area (not shown) for causing the
ヘッド移動手段33は、ベース31の後部側に立てられた一対の架台33a、33aと、これら架台33a、33a上に設けられた走行路33bとを備えてなるもので、該走行路33bをX軸方向、すなわち前記の基板移動手段32のY軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路33bは、架台33a、33a間に渡された保持板33cと、この保持板33c上に設けられた一対のガイドレール33d、33dとを有して形成されたもので、ガイドレール33d、33dの長さ方向に液滴吐出ヘッド34を搭載するキャリッジ42を移動可能に保持したものである。キャリッジ42は、リニアモータ(図示せず)等の作動によってガイドレール33d、33d上を走行し、これにより液滴吐出ヘッド34をX軸方向に移動させるよう構成されたものである。
The head moving means 33 includes a pair of
ここで、このキャリッジ42は、ガイドレール33d、33dの長さ方向、すなわちX軸方向に例えば1μm単位で移動が可能になっており、このような移動は制御装置40によって制御されるようになっている。
Here, the
液供給手段35は、液滴吐出ヘッド34に液状体を供給する液供給源45と、この液供給源45から液滴吐出ヘッド34に液を送るための液供給チューブ46とからなるものである。
制御装置40は、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のCPUや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータなどによって構成されたもので、液滴吐出ヘッド34による吐出動作、及び基板移動手段32による移動動作を制御するものとなっている。
The liquid supply means 35 includes a
The
また、このような液滴吐出装置90は、図1中二点鎖線で示す真空チャンバー41内部に設けられている。この真空チャンバー41は、外部と遮断されたことによって内部を閉空間とするものある。また、真空チャンバー41の側面には、配管を介して減圧ポンプが配設され、この減圧ポンプには制御装置(図示省略)が接続されている。従って、減圧ポンプを駆動させることにより、真空チャンバー41内部が排気され、真空チャンバー41内部の圧力を制御することができるようになっている。なお、この真空チャンバー41には扉が備えられており、内部への出入りができるようになっているのはもちろんである。
Such a
(液滴吐出ヘッド)
液滴吐出ヘッド34は、前記キャリッジ42に取付部43を介して回動可能に取り付けられたものである。取付部43にはモータ44が設けられており、液滴吐出ヘッド34はその支持軸(図示せず)がモータ44に連結している。このような構成のもとに、液滴吐出ヘッド34はその周方向に回動可能となっている。また、モータ44も前記制御装置40に接続されており、これによって液滴吐出ヘッド34はその周方向への回動も、制御装置40によって制御されるようになっている。
(Droplet ejection head)
The
ここで、液滴吐出ヘッド34は、図2(a)に示すように例えばステンレス製のノズルプレート60と振動板13とを備え、両者を仕切部材(リザーバプレート)14を介して接合したものである。ノズルプレート60と振動板13との間には、仕切部材14によって複数の空間15と液溜まり74とが形成されている。各空間15と液溜まり74の内部は液状体で満たされており、各空間15と液溜まり74とは供給口62を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート60には、空間15から液状体を噴射するためのノズル孔18が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板13には、液溜まり74に液状体を供給するための孔19が形成されている。
Here, as shown in FIG. 2A, the
また、振動板13の空間15に対向する面と反対側の面上には、図2(b)に示すように圧電素子(ピエゾ素子)64が接合されている。この圧電素子64は、一対の電極66を有し、これら電極66、66間に通電されると外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子64が接合されている振動板13は、圧電素子64と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間15の容積が増大するようになっている。従って、増大した容積分に相当する液状体が、液溜まり74から供給口62を介して空間15内に流入する。また、このような状態から圧電素子64への通電を解除すると、圧電素子64と振動板13はともに元の形状に戻る。従って、空間15も元の容積に戻ることから、空間15内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル孔18から基板に向けて液状体の液滴72が吐出される。
Also, a piezoelectric element (piezo element) 64 is joined to the surface of the
なお、このような構成からなる液滴吐出ヘッド34は、その底面形状が略矩形状のもので、ノズル孔18を例えば縦×横が2×180となるように整列配置させたものである。ここで、図1では液滴吐出ヘッド34を一つしか示していないが、本発明の液滴吐出装置90はこれに限定されることなく、液滴吐出ヘッド34を複数備えていてもよく、例えば12台の液滴吐出ヘッド34を並列した状態に備えるようにしてもよい。
また、液滴吐出ヘッド34としては、前記の圧電素子64を用いたピエゾジェットタイプ以外にも、例えばエネルギー発生素子として電気熱変換体を用いる方式などを採用することができる。
In addition, the
In addition to the piezoelectric jet type using the
(ノズルプレート)
図3は、液滴吐出ヘッド34のノズルプレート60の吐出面70を模式的に示した拡大図であり、図4は、図3のA−A’線に沿った断面図である。
ノズルプレート60の吐出面70には、インク(液状体)を吐出する複数のノズル孔18からなる2列のノズル列1A,1BがY軸方向に沿って形成されている。本実施形態において、2列のノズル列1A,1Bは互いに異なる色のインクを吐出するノズル孔18が設けられたものであり、例えば、ノズル列1Aのノズル孔18はC(シアン)のインクを吐出し、ノズル列1Bのノズル孔18はB(黒色)のインクを吐出する。但し、各ノズル列1A、1Bの両端における数個のノズル孔18はインクが吐出されない「休止ノズル」に設定され、他のノズルはインクが吐出される「吐出ノズル」に設定されている。また、ノズルプレート60の吐出面70には、吐出面70に付着したインクを除去するため撥液処理が施されている。なお、ノズル列1A,1Bは同一の色を吐出しても良い。
(Nozzle plate)
FIG. 3 is an enlarged view schematically showing the
On the
ノズルプレート60の吐出面70には、2列のノズル列1A,1B間の境界80に沿って分割された第1領域70aと第2領域70bとが設けられている。第1領域70aは、ワイピングブレード82が図中左方向(Y軸方向)に走査する領域であり、第2領域70bは、ワイピング手段が図中右方向(Y軸方向)に走査する領域である。つまり、ワイピング手段は、境界80を基準として第1領域70aと第2領域70bとでノズルプレート60の吐出面70を反対方向に走査する。これにより、第1領域70aをワイピングしたワイピングブレード82は第2領域70bへ侵入しないため、C(シアン)とB(黒色)との混色を防止することができる。なお、ワイピングブレード82は、ノズル列1A,1Bに対して垂直方向(ワイピング方向)に移動するものとする。
The
ノズルプレート60の吐出面70の略全域には、複数の凹部10が格子状に形成されている。この凹部10の形状は平面視円形状、かつ、ノズルプレート60の厚さ方向に円弧状に湾曲してディンプル状に形成されている。凹部10の平面視円形状の直径W1は、図4に示すように例えば0.1mm〜1mmである。また、凹部10,10間の間隔W3は、図3に示すように0.5mm〜5mmである。
A plurality of
続けて、複数の凹部10の配列パターンについて図3を参照して説明する。なお、以下には第1領域70aと第2領域70bとに形成される凹部パターンは対称であるため、第1領域70aに形成される凹部10の配列パターンについてのみ説明する。
ノズルプレート60の吐出面70上には、複数の凹部10が配列された凹部列A〜Eがノズル列1Aに対して平行に形成されている。互いの凹部列間は、行方向に距離W3離れて等間隔で配列されている。また、各凹部列A〜Eの凹部10は、列方向に距離W3離れて等間隔で配列されている。このように、ノズルプレート60の吐出面70上には、列方向及び行方向に等間隔に配列された複数の凹部10が格子状に形成されている。
Next, an arrangement pattern of the plurality of
On the
本実施形態によれば、ノズルプレート60全面には複数の凹部10が格子状に規則的に配列されているため、ノズルプレート60の吐出面70に付着したインクは、一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化されて複数の凹部10に溜められる。これにより、ノズルプレート60に付着した廃液がノズル孔に混入するおそれが少なくなる。従って、ノズル孔18への液状体の付着を回避することができ、吐出不良を防止することができる。
According to the present embodiment, since the plurality of
また、本実施形態の凹部10は、円形状の直径が0.1mm〜1mmである。これは、凹部10の円形状の直径が0.1mm未満の場合には、凹部10が微細となるためインクを溜めることができないからである。一方、凹部10の円形状の直径が1mm超の場合には、インクが溜まり過ぎて、インクを分散かつ平均化させて凹部10に溜めることができないからである。また、凹部10,10間の間隔が0.5mm未満の場合には、隣接する凹部10,10間でインクが接触してしまいインクを分散かつ平均化することができなくなることがあるからである。一方、凹部間の間隔が5mm超の場合には、微細ピッチで複数の凹部10を形成することができず、インクを分散かつ平均化することができないくなることがあるからである。従って、本実施形態によれば、ノズルプレート60の吐出面70に付着したインクを、一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化させて複数の凹部に溜めることができる。
Moreover, as for the recessed
さらに、本実施形態によれば、ノズルプレート60の吐出面70に撥液処理が施されているため、ノズルプレート60の吐出面70に付着したインクを弾き、インクを排出することができる。これにより、ノズル孔18にインクが混入されるのを防止することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, since the liquid repellent process is performed on the
また、図3に示すように、液滴吐出装置90に備えられたワイピングブレード82によりノズルプレート60の吐出面70上を走査した場合、インクが一箇所に集中することなく分散かつ平均化されて複数の凹部10に溜められているため、ワイピングブレード82が面ではなく点でインクに接触する。そのため、インクの拭き逃しがほとんどなく、ノズルプレート60の吐出面70から不要な廃液を効率的に排出することができる。
さらに、ワイピング手段に例えば回動可能なロール表面に布が巻かれたものを用いた場合には、インクが一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化させて凹部10に溜められているため、布に接触する単位面積あたりのインク量を均一化させることができ、廃液を良好に拭うことができる。
As shown in FIG. 3, when the
Further, when the wiping means is made of, for example, a roll wound with a cloth on a rotatable roll surface, the ink is dispersed and averaged over a wide range without being concentrated in one place and collected in the
(凹部の形成方法)
次に、ノズルプレートの吐出面に凹部を形成する方法について図面を参照して説明する。図5は、ノズルプレート60の吐出面70に凹部10を形成する工程を示した断面図である。
(Method for forming recesses)
Next, a method for forming a recess on the discharge surface of the nozzle plate will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process of forming the
まず、図5(a)に示すように、所定パターンが形成されたマスク50をノズルプレート60の吐出面70上に位置合わせして設置する。上記マスク50には、ノズルプレート60の吐出面70に形成する凹部10に対応した形状の開口部50a(パターン)が形成されている。
First, as shown in FIG. 5A, a
次に、図5(b)に示すように、マスク50の上面側からマスク50を介してエキシマレーザ光をノズルプレート60の吐出面70上に照射する。このエキシマレーザ光は248nmの短波長の紫外線である。照射されたレーザ光は、マスク50の開口部50aを透過し、ノズルプレート60の吐出面70上に到達する。なお、レーザ光としては、CO2レーザ等のガスレーザ、赤外線ランプ、キセノンランプ、YAGレーザ、アルゴンレーザ、炭酸ガスレーザ等の種々のレーザ光を使用することも可能である。
Next, as shown in FIG. 5B, excimer laser light is irradiated onto the
次に、図5(c)に示すように、ノズルプレート60の吐出面70上に照射されたレーザ光は、レーザアブレーションにより、ノズルプレート60の吐出面70上に凹部10パターンを形成する。つまり、レーザ光が照射されたノズルプレート60の吐出面70上の領域は、レーザ光により分子間化学結合が切断され、ガス化した物質が膨張により大気中に飛散する。これにより、ノズルプレート60の吐出面70上に複数の凹部10が形成される。なお、マスク50にハーフトーンマスクを用いることにより、ノズルプレート60の厚み方向に円弧状に湾曲した凹部10を形成することが可能である。
Next, as shown in FIG. 5C, the laser beam irradiated onto the
次に、図5(c)に示すように、レーザ光の照射が終了した後、マスク50を液滴吐出ヘッド34から離反させる。このようにして、マスク50を用いることにより液滴吐出ヘッド34のノズルプレート60の吐出面70上の全領域に複数の凹部10を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 5C, after the laser light irradiation is completed, the
本実施形態によれば、レーザ光に低周波のエキシマレーザを用いるため、レーザ光の絞込みが容易となり、ノズルプレート60の吐出面70に微細な凹部10を形成することができる。これにより、複数の凹部10を微細ピッチでノズルプレート60の吐出面70上に形成することが可能となり、ノズルプレート60の吐出面70に付着したインクを、一箇所に集中することなく広範囲に分散かつ平均化させて複数の凹部10に溜めることができる。
According to the present embodiment, since a low-frequency excimer laser is used for the laser light, it is easy to narrow down the laser light, and the
なお、上記実施形態とは異なる凹部の形成方法により凹部を形成することも可能である。具体的には、接着層からなるシール材の一面側にエキシマレーザを照射して、格子状又は千鳥状の配列パターンからなる複数の凹部10を形成する。次に、このシール材の他面側をノズルプレート60の吐出面70に貼り付ける。次に、シール材が貼り付けられたノズルプレート60の吐出面70に撥液処理を施す。このような方法により、ノズルプレート60の吐出面70上に複数の凹部10を形成することができる。
またさらに他の方法として、ポンチ加工により機械的にノズルプレート60の吐出面70上に格子状又は千鳥状の配列パターンからなる複数の凹部10を形成することも可能である。
In addition, it is also possible to form a recessed part with the formation method of a recessed part different from the said embodiment. Specifically, an excimer laser is irradiated on one surface side of the sealing material made of the adhesive layer to form a plurality of
As yet another method, it is possible to mechanically form a plurality of
[第2の実施の形態]
次に、本実施形態について図面を参照して説明する。
上記実施形態では、ノズルプレートの吐出面に凹部を格子状に形成した。これに対し、本実施形態では、ノズルプレート吐出面に凹部を千鳥状に形成する点において異なる。従って、本実施形態においては、第1実施形態と異なる点を詳細に説明する。なお、その他の液滴吐出ヘッドの構成要素は上記第1実施形態と同様であり、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
In the above embodiment, the concave portions are formed in a lattice shape on the discharge surface of the nozzle plate. In contrast, the present embodiment is different in that the concave portions are formed in a staggered pattern on the nozzle plate discharge surface. Therefore, in this embodiment, a different point from 1st Embodiment is demonstrated in detail. The other components of the droplet discharge head are the same as those in the first embodiment, and common components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
以下、複数の凹部10の配列パターンについて詳細に説明する。図6は、液滴吐出ヘッド34のノズルプレート60の吐出面70を模式的に示した拡大図である。なお、以下には第1領域70aと第2領域70bとに形成される凹部パターンは対称であるため、第1領域70aに形成される凹部10の配列パターンについてのみ説明する。
ノズルプレート60の吐出面70の略全域には、複数の凹部10が千鳥状に形成されている。この凹部10は、平面視円形状かつ、ノズルプレート60の厚さ方向に円弧状に湾曲して形成される。
詳細には、ノズルプレート60の吐出面70上には、複数の凹部10が配列された凹部列A〜Eがノズル列1Aに対して平行に形成されている。凹部列A,C,Eは奇数列に配列され、凹部列B,Dは偶数列に配列されている。各凹部列A,C,Eは、行方向に距離W4離れて等間隔で配列されている。また、各凹部列A,C,Eの凹部10は、列方向に距離W4離れて等間隔で配列されている。一方、凹部列Bは、凹部列Aから距離W5だけ行方向にずれて配列されるとともに、凹部列Bの各凹部10は、凹部列Aの各凹部10から距離W5だけ列方向ずれて配列されている。凹部列Dについても凹部列Cと同様に配列されている。距離W5は任意に設定できるが、本実施形態において距離W5は距離W4の半分の距離(W4/2、半ピッチ)となるように設定される。このように、本実施形態では、偶数列目に配列された凹部列B,Dと、奇数列目に配列された凹部列A,C,Eとは、互いに列方向及び行方向に半ピッチずれて千鳥状に配列されている。
Hereinafter, the arrangement pattern of the plurality of
A plurality of
Specifically, on the
本実施形態によれば、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。つまり、ノズルプレート60の吐出面70上に複数の凹部10が千鳥状に形成されるため、ノズルプレート60の吐出面70に付着したインクを、一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化させて複数の凹部10に溜めることができる。これにより、ノズル孔18への液状体の付着を回避することができ、吐出不良を防止することができる。
また、図3に示すように、液滴吐出装置90に備えられたワイピングブレード82によりノズルプレート60の吐出面70上を走査した場合、インクが一箇所に集中することなく分散かつ平均化されて複数の凹部10に溜められているため、ワイピングブレード82が面ではなく点でインクに接触する。そのため、インクの拭き逃しがほとんどなく、ノズルプレート60の吐出面70から不要な廃液を効率的に排出することができる。
さらに、ワイピング手段に例えば回動可能なロール表面に布が巻かれたものを用いた場合には、インクが一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化させて凹部10に溜められているため、布に接触する単位面積あたりのインク量を均一化させることができ、廃液を良好に拭うことができる。
According to this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained. That is, since the plurality of
As shown in FIG. 3, when the
Further, when the wiping means is made of, for example, a roll wound with a cloth on a rotatable roll surface, the ink is dispersed and averaged over a wide range without being concentrated in one place and collected in the
[第3の実施の形態]
次に、本実施形態について詳細に説明する。
上記実施形態において、液滴吐出ヘッドのノズルプレートは一枚板のみで形成されていた。これに対し、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、ノズル孔が設けられたプレートと支持プレートとを備えている点において異なる。なお、その他の液滴吐出ヘッドの構成要素は上記第1実施形態と同様であり、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, this embodiment will be described in detail.
In the above embodiment, the nozzle plate of the droplet discharge head is formed by a single plate. On the other hand, the droplet discharge head of this embodiment is different in that it includes a plate provided with nozzle holes and a support plate. The other components of the droplet discharge head are the same as those in the first embodiment, and common components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
図7は、液滴吐出ヘッド34のノズルプレート60の吐出面70及び支持プレート30
の表面上を模式的に示す平面図である。
図7に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッド34は、ノズル列1A,1Bが設けられたノズルプレート60と、ノズルプレート60を支持する支持プレート30とを備えている。支持プレート30の中央部にはノズルプレート60の外形に対応した開口部が形成されており、この開口部にノズルプレート60が嵌合されている。このように、本実施形態の液滴吐出ヘッド34は、ノズルプレート60と支持プレート30とが一体化されて構成されている。
FIG. 7 shows the
It is a top view which shows typically on the surface of this.
As shown in FIG. 7, the
ノズルプレート60の吐出面70上には、複数の凹部10が配列された凹部列A,Bがノズル列1Aに対して平行に形成されている。凹部列Aの凹部10は、列方向に距離W7離れて等間隔で配列されている。一方、凹部列Bは、凹部列Aから距離W6だけ行方向にずれて配列されるとともに、凹部列Aの凹部10から距離W6だけ列方向ずれて配列されている。距離W6は任意に設定できるが、本実施形態において距離W6は距離W7の半分の距離(W7/2、半ピッチ)となるように設定される。このように、本実施形態では、凹部列Bと、凹部列Aとは、互いに列方向及び行方向に半ピッチずれて千鳥状に配列されている。一方、本実施形態において、支持プレート30表面上には凹部10は形成されていない。
On the
本実施形態によれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。つまり、ノズルプレート60の吐出面70に付着したインクを、一箇所に集中することなく広い範囲に分散かつ平均化して複数の凹部10に溜めることができるため、ノズルプレート60に付着した廃液がノズル孔18に混入するおそれが少なくなる。従って、ノズル孔18への液状体の付着を回避することができ、吐出不良を防止することができる。なお、複数の凹部10の配列パターンは格子状に形成することも可能である。また、ノズルプレート60の吐出面70上に凹部列を2列以上形成した場合も同様に、複数の凹部10を千鳥状又は格子状に形成することができる。
According to this embodiment, the same operational effects as those of the above-described embodiment can be achieved. That is, since the ink adhering to the
[第4の実施の形態]
次に、本実施形態について詳細に説明する。
上記第3実施形態において、ノズルプレート60の吐出面70に複数の凹部10を形成した。これに対し、本実施形態では、複数の凹部10を支持プレート30の表面上に形成する点において異なる。なお、その他の液滴吐出ヘッドの構成要素は上記第3実施形態と同様であり、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, this embodiment will be described in detail.
In the third embodiment, the plurality of
図8は、液滴吐出ヘッド34のノズルプレート60の吐出面70及び支持プレート30の表面を模式的に示す平面図である。
支持プレート30の吐出面70上には、複数の凹部10が配列された凹部列A〜Dがノズル列1Aに対して平行に形成されている。凹部列A,Cは奇数列に配列され、凹部列B,Dは偶数列に配列されている。各凹部列A,Cは、行方向に距離W9離れて等間隔で配列されるとともに、凹部列A,Cの各凹部10は、列方向に距離W9離れて等間隔で配列されている。一方、偶数列の凹部列Bは、奇数列の凹部列Aから距離W8だけ行方向にずれて配列されるとともに、凹部列Bの各凹部10は、凹部列Aの各凹部10から距離W8だけ列方向ずれて配列されている。凹部列Dについても凹部列Cに対して同様に配列されている。距離W8は任意に設定できるが、本実施形態において距離W8は距離W9の半分の距離(W9/2、半ピッチ)となるように設定される。このように、本実施形態では、偶数列目に配列された凹部列B,Dと、奇数列目に配列された凹部列A,Cとは、互いに列方向及び行方向に半ピッチずれて千鳥状に配列されている。
FIG. 8 is a plan view schematically showing the
On the
本実施形態によれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、支持プレート30にはノズル孔が形成されないため、ノズルプレート60に凹部10を形成する場合と比較して容易に凹部10を形成することができる。なお、上記実施形態第3及び第4実施形態では、ノズルプレート60か支持プレート30の一方にのみ凹部10を形成しているが、ノズルプレート60と支持プレート30の両方に凹部10を形成することも可能である。
According to this embodiment, the same operational effects as those of the above-described embodiment can be achieved. Further, since the nozzle hole is not formed in the
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において上述した各例を組み合わせても良い。
例えば、本実施形態では、ノズル列1A,1B間に凹部10が形成されていないが、このノズル列1A,1B間にも凹部10を形成することは可能である。また、本実施形態では隣接する凹部10,10間の距離が列方向及び行方向において等しくなるように設定したが、列方向及び行方向の互いの距離を異ならせることも可能である。
さらに、上記実施形態では、ノズルプレート60の吐出面70上に格子状又は千鳥状に凹部10を配列した。これに対し、ノズルプレート60の吐出面70上に凹部10を不規則(ランダム)に分散させて形成することも可能である。
It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiment without departing from the gist of the present invention. Moreover, you may combine each example mentioned above in the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, in this embodiment, the
Further, in the above-described embodiment, the
1A…ノズル列、 1B…ノズル列、 10…凹部、 18…ノズル孔、 30…支持プレート、 34…液滴吐出ヘッド、 50…マスク、 60…ノズルプレート、 70…吐出面、 90…液滴吐出装置
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記ノズルプレートの前記ノズル列の周辺を含む少なくとも一部には、複数の凹部が分散されて配列されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 Comprising a nozzle plate provided with a nozzle array comprising a plurality of nozzle holes for discharging a liquid material;
A droplet discharge head, wherein a plurality of concave portions are dispersed and arranged in at least a part including the periphery of the nozzle row of the nozzle plate.
前記ノズルプレートの前記ノズル列の周辺を含む少なくとも一部には、複数の凹部が分散されて配列されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A nozzle plate provided with a nozzle row composed of a plurality of nozzle holes for discharging a liquid material, and a support plate for supporting the nozzle plate,
A droplet discharge head, wherein a plurality of concave portions are dispersed and arranged in at least a part including the periphery of the nozzle row of the nozzle plate.
前記支持プレートの少なくとも一部には、複数の凹部が分散されて配列されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A nozzle plate provided with a nozzle row composed of a plurality of nozzle holes for discharging a liquid material, and a support plate for supporting the nozzle plate,
A droplet discharge head, wherein a plurality of recesses are dispersed and arranged on at least a part of the support plate.
前記凹部を含む前記ノズルプレートの表面に撥液処理を施す撥液処理工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A recess forming step of forming a plurality of recesses by irradiating the surface of the nozzle plate with an excimer laser through a mask formed in a predetermined pattern;
A liquid repellent treatment step of performing a liquid repellent treatment on the surface of the nozzle plate including the recess;
A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising:
前記複数の凹部が形成された前記シール材の他面側を前記ノズルプレートの表面に貼り付ける貼り付け工程と、
前記凹部を含む前記ノズルプレートの表面に撥液処理を施す撥液処理工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A recess forming step of forming a plurality of recesses by irradiating one surface side of the sealing material with an excimer laser;
An affixing step of adhering the other surface side of the sealing material on which the plurality of recesses are formed to the surface of the nozzle plate;
A liquid repellent treatment step of performing a liquid repellent treatment on the surface of the nozzle plate including the recess;
A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising:
前記凹部を含む前記ノズルプレートの表面に撥液処理を施す撥液処理工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A recess forming step for forming a plurality of recesses by machining on the nozzle plate surface;
A liquid repellent treatment step of performing a liquid repellent treatment on the surface of the nozzle plate including the recess;
A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising:
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 2005-03-16 JP JP2005074824A patent/JP2006256011A/en not_active Withdrawn
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