JP2008037004A - Inkjet head and manufacturing method for inkjet head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to an inkjet head and a method for manufacturing the inkjet head.
民生用プリンタなどの記録装置、液晶表示装置や半導体装置などの製造に用いられる成膜装置においては、インクジェット法によりインクや膜素材を対象物に向けて吐出、飛翔させて着色や成膜を行う技術が知られている。 In film-forming devices used for manufacturing recording devices such as consumer printers, liquid crystal display devices, and semiconductor devices, ink and film materials are ejected and ejected toward the target by the ink jet method, and coloring and film formation are performed. Technology is known.
このインクジェット法に用いられる吐出ヘッドは、一般に「インクジェットヘッド」と呼ばれ、精巧な技術を駆使して製造された精密部品である。特に、インクや膜素材が吐出されるノズル孔は、着弾特性・飛翔特性などの基本的な動作特性に大きな影響を与えるため極めて高い加工精度が要求されている。 The discharge head used in this ink jet method is generally called an “ink jet head” and is a precision component manufactured by making use of elaborate techniques. In particular, nozzle holes from which ink and film materials are ejected are required to have extremely high processing accuracy because they greatly affect basic operation characteristics such as landing characteristics and flight characteristics.
しかしながら、このような精巧でかつ高い加工精度が要求されるノズル孔は、極めて加工が難しい。そのため、加工が容易となるように薄板にノズル孔を加工して、それをインクジェットヘッドのノズル本体に接着剤などで固着して一体化させる技術が開示されている(特許文献1、特許文献2参照)。
しかし、このような技術を用いてもノズル孔の加工精度を上げることには限界があり、また、高い加工精度をもつノズル孔を安定的に生産することも難しかった。
However, it is extremely difficult to process such a nozzle hole that requires high precision and high processing accuracy. For this reason, a technique is disclosed in which a nozzle hole is processed into a thin plate so that processing is easy, and the nozzle hole is fixed to and integrated with the nozzle body of the inkjet head with an adhesive or the like (
However, even if such a technique is used, there is a limit to increasing the processing accuracy of the nozzle holes, and it has also been difficult to stably produce nozzle holes with high processing accuracy.
また、ノズル孔から吐出される液体を加圧するための圧力室を四角錐形状とし、この四角錐形状の圧力室の底部にノズル孔を設ける技術が開示されている。(特許文献3参照)。 Also disclosed is a technique in which a pressure chamber for pressurizing liquid ejected from a nozzle hole is formed into a quadrangular pyramid shape, and the nozzle hole is provided at the bottom of the quadrangular pyramid pressure chamber. (See Patent Document 3).
しかし、この技術においては、四角錐形状の圧力室はノズル本体に加工されている。そのため、この圧力室の四角錐形状は、ノズル本体と別個に加工される薄板のノズル孔の加工精度には全く寄与することがない。
本発明の目的は、着弾特性・飛翔特性などの動作特性が良く、かつ、生産性にも優れたインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ink jet head having excellent operational characteristics such as landing characteristics and flight characteristics, and excellent productivity, and an ink jet head manufacturing method.
本発明の一態様によれば、液体を加圧する圧力室を有するノズル本体と、加圧した液体を吐出させるためのノズル孔を有するノズルプレートと、を備え、前記圧力室と前記ノズル孔との間には、角錐形状の流入口が、前記ノズル孔に向けて断面積が小さくなる方向に設けられていること、を特徴とするインクジェットヘッドが提供される。 According to one aspect of the present invention, a nozzle body having a pressure chamber for pressurizing a liquid and a nozzle plate having a nozzle hole for discharging the pressurized liquid are provided, and the pressure chamber and the nozzle hole There is provided an ink jet head characterized in that a pyramid-shaped inlet is provided in a direction in which the cross-sectional area decreases toward the nozzle hole.
また、本発明の他の一態様によれば、圧力室からノズル孔に向けて断面積が小さくなるように角錐形状の流入口を形成する工程と、前記角錐形状の流入口をセンター孔として前記ノズル孔を加工する工程と、を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, the step of forming the pyramid-shaped inlet so that the cross-sectional area decreases from the pressure chamber toward the nozzle hole, and the pyramid-shaped inlet is the center hole. There is provided a method for manufacturing an ink jet head, comprising a step of processing a nozzle hole.
本発明によれば、着弾特性・飛翔特性などの動作特性が良く、かつ、生産性にも優れたインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an ink jet head having excellent operational characteristics such as landing characteristics and flight characteristics and excellent productivity, and an ink jet head manufacturing method.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
まず、本発明の第1の実施形態に係るインクジェットヘッドについて説明する。
図1は、インクジェットヘッドの外観を説明するための模式図である。
また、図2は、図1のA−A方向断面の模式拡大図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, an ink jet head according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the appearance of an inkjet head.
FIG. 2 is a schematic enlarged view of a cross section in the AA direction of FIG.
図1に例示するインクジェットヘッド1は、複数のノズル孔12を備えるいわゆるマルチノズル型インクジェットヘッドである。インクジェットヘッドの駆動方式には、加熱により気泡を発生させ膜沸騰現象を利用して液体を吐出させる「サーマル型」と、圧電素子の屈曲変位を利用して液体を吐出させる「圧電型」とがあるが、説明の便宜上、ここでは圧電型を例にとって説明する。
An
図2に示すように、インクジェットヘッド1において、ノズル本体2上に可撓性膜3が設置され、さらに可撓性膜3上に圧電素子4が設置された構造を有する。圧電素子4は、下部材6、駆動電極7、上部材5、駆動電極8の順に積層した後、一体焼成したものである。このように圧電素子4を一体焼成すれば強度が高く取扱も容易となる。ノズル本体2の下方には圧力室9が設けられ、圧力室9の上方端は流路10に連通しており、下方端はノズル本体2の一端面に開口している。圧力室9は複数設けられ、それぞれの圧力室9に連通した流路10がそれぞれ存在する。ノズル本体2の下方には、ノズルプレート11が設置されており、圧力室9に連通するようにノズル孔12が設けられている。圧力室9とノズル孔12との間には流入口12aが設けられている。ただし、これらの配置や形状は図1に例示したものに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えばそれぞれの圧力室9はそれぞれの流路10に連通していなくてもよく、流路10が複数の圧力室9と連通してもよい。圧電素子4についても構造的に下部材6を振動板、上部材5を圧電体としているが、これに限定されるわけではなく、また、変位を生じさせる各種の駆動形式を採用することもできる。
As shown in FIG. 2, the
ノズル本体2の材質はステンレスやニッケル合金などとすることができ、可撓性膜3の材質はポリエチレンテレフタレートなどとすることができる。また、圧電素子4の下部材6と上部材5の材質は、圧電セラミックス(例えば、ジルコンチタン酸鉛)とすることができ、駆動電極7と駆動電極8は銅合金などとすることができる。ノズルプレート11の材質については、後述する。ただし、これらの材質は例示したものに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
The material of the
主な部分の寸法などを例示すれば、ノズル本体2の厚みは1mm〜数mm程度、ノズルプレート11の厚みは50μm〜100μm程度、流路10の断面形状は高さ最大数mm程度(ノズル2の厚みより薄い高さ)×幅100μm程度、円柱状の開孔であるノズル孔12は直径が20μm〜50μm程度、圧力室9は直径が50μm〜100μm程度、可撓性膜3は厚さが10μm程度、圧電素子4は厚さが30μm程度とすることができる。また図では流路10の断面形状が矩形であるがこれに限らず角に丸みを有していても良い。これらの寸法や形状は例示したものに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
As an example of the dimensions of the main part, the thickness of the
次に、ノズル孔12が加工されるノズルプレート11の材質について説明する。
Next, the material of the
ノズルプレート11は、吐出させる液体の性質からいって高い耐食性が要求される。そのため、耐食性を有する金属(例えば、ステンレスなど)、樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレンなど )、セラミックス(例えば、アルミナなど)などから適宜選択される。また、近年、液晶表示装置や半導体製造装置の成膜工程にインクジェット法が使われるようになってきたが、これらの用途に使われる場合には吐出させる液体に硬質の微粒子(例えば、二酸化ケイ素)を含ませる場合がある。そのため、ノズルプレート11の材質に高い耐摩耗性や強靱性をも要求されるようになってきている。このような耐食性・耐摩耗性・強靱性を有する材料は、一般的に加工性が悪く、高い加工精度や高い生産性を確保することが難しい。
The
ここで、ノズル孔12を加工する方法としては、プレス加工・レーザ加工・放電加工・エッチング加工・切削加工などが考えられる。しかし、前述のような材料をプレス加工する場合には、材料の割れ・欠け、加工後のバリ・カエリの除去、ノズル孔の真円度・直線度の精度の確保などが問題となる。レーザ加工をする場合には、加工材料が限定されることやノズル孔の真円度・直線度の精度の確保などが問題となる。放電加工をする場合には、加工時間が長く生産性が落ちることや加工時の熱を長時間受け続けるため熱的安定性が悪くノズル孔12の位置精度が確保できないという問題があった。ドライエッチングやウェットエッチングのようなエッチング加工をする場合には、設備にかかる経費が他の加工方法に比べて高く、特にアスペクト比の高い孔の加工がコスト高となる問題があった。ドリルなどを用いた切削加工をする場合には、ノズル孔の真円度・直線度の精度の確保がしやすく、加工も低コストで生産性も高い。しかし、加工が微細なためセンター孔加工に使用する工具(センタードリル)も細くなりその強度が上げられない。そのため、センター孔加工時の工具の折損リスクを考慮した加工が必要となる。また、流入口12a部分に切削加工に伴うバリ・切り屑などがあると着弾特性・飛翔特性などの動作特性に大きな影響を与えてしまうので、これに対する配慮も必要となる。
Here, as a method for processing the
このように、従来の加工技術のままでは、ノズル孔12に対する精巧でかつ高い加工精度の確保や高い生産性の確保などに問題があった。特に、前述したように、ノズル孔12が加工されるノズルプレート11には、加工性が悪い材料が採用されるため大きな問題となっていた。
As described above, with the conventional processing technology, there are problems in ensuring elaborate and high processing accuracy for the
本発明者は、ノズル孔12の加工方法に切削加工を採用するとともに、流入口12aの形状を角錐とすることで、このようなノズル孔加工特有の課題を解決できるとの知見を得た。また、角錐を三角錐とすることがより好ましいとの知見をも得た。
The present inventor has obtained knowledge that such a problem unique to nozzle hole processing can be solved by adopting cutting as a method for processing the
まず、流入口12aの形状について、その形状が三角錐の場合を例に取って説明する。
First, the shape of the
図3は、流入口12aの形状を説明するための模式図であり、図3(a)は平面図(流入口12aを圧力室9側から見た図)、図3(b)は図3(a)のB−B断面図である。流入口12aはノズルプレート11の一端面上に設けられ三角錐の形状を有している。流入口12aは、その断面積が液体の吐出方向に向けて漸次減少するようになっている。流入口12aの一端にはノズル孔12が連通している。ノズル孔12は、三角錐の頂点の位置がノズル孔12の中心となるように設けられている。尚、流入口12aの加工については後述するが、最初に角錐形状の流入口12aを加工し、その後に、ノズル孔12を加工するので、当初角錐形状であった流入口12aの形状は、ノズル孔12の加工後には結果的に角錐台形状となる。そのため、流入口12aとノズル孔12の接合部には角錐台の平面が残るようなことはない。この場合、厳密には流入口12aの形状は角錐ではないが、角錐として説明することにする。尚、角錐の加工方法としては放電加工や塑性加工などを採用することができる。特に、塑性加工を採用すれば優れた効果を生ずるが詳細は後述する。
3A and 3B are schematic views for explaining the shape of the
ここで、本発明者は、三角錐の底辺の寸法Lをノズルプレート11の厚さの30%〜50%とすることが適切であるとの知見を得た。例えば、ノズルプレート11の厚さを100μm程度とすれば、底辺の寸法Lは30μm〜50μm程度となる。尚、図中の三角錐の形状は例示であり、四角錐などの他の角錐であっても良い。
Here, the inventor has found that it is appropriate to set the dimension L of the base of the triangular pyramid to 30% to 50% of the thickness of the
次に、この角錐と、切削加工によるノズル孔12の加工精度との関係を説明する。
従来の切削加工においては、切削工具(ドリル)の振れといわゆるくいつき性を改善するために、孔加工に先立ち円錐状のセンター孔をあけるセンター孔加工がおこなわれる。本発明者は検討の結果、この円錐状のセンター孔を用いてノズル孔12の加工をすればかえって加工精度が悪くなるとの知見を得た。これは、円錐状のセンター孔を用いた場合、断面が円形として転写される切削工具が全周でほぼ一度にノズルプレート11の加工面に当たるため、かえって加工精度が悪くなるためであると考えられる。そして、円錐とした場合よりも角錐とした場合の方が切削工具(ドリル)の求心性も高いとの知見を得た。特に、三角錐とすれば求心性が最も高く、ノズル孔12の加工精度も高くできるとの知見を得た。このように流入口12aを角錐として、これをノズル孔12の加工時のセンター孔とすれば高い加工精度を確保することができる。特にこのことは、角錐を三角錐とした場合に顕著である。
Next, the relationship between this pyramid and the processing accuracy of the
In the conventional cutting process, in order to improve the run-out of the cutting tool (drill) and the so-called sticking property, a center hole process for forming a conical center hole is performed prior to the hole process. As a result of the study, the present inventor has found that if the
次に、インクジェットヘッド1の作用を説明する。
駆動電極7、駆動電極8に電圧を印加させると上部材5が下方に凸の屈曲変位をし、これに伴って積層構造の圧電素子4が下方に凸の屈曲変位をする。この屈曲変位は、可撓性膜3を図中波線で示すように下方に押し下げ、圧力室9内の液体をノズル孔12方向に向かって加圧する。そのため、屈曲変位に応じた液体がノズル孔12より吐出される。吐出により減少した液体は、流路10を通じて図示しない液体供給手段から補充される。印加電圧を制御すれば圧電素子4の屈曲変位を制御できるので、図示しない制御装置により印加電圧を制御して、吐出量の制御をすることができる。尚、圧電素子4の屈曲変位は可撓性膜3に吸収され、隣接する圧電素子や圧力室との間の相互干渉が防止される。
Next, the operation of the
When a voltage is applied to the drive electrode 7 and the drive electrode 8, the
次に、インクジェットヘッド1の製造方法について説明する。
図4は、ノズル本体2とノズルプレート11の加工に用いられる加工手段13を例示するための模式図である。
フレーム14の上面にはX軸テーブル15が設けられ、X軸テーブル15上にはY軸テーブル16が設けられている。また、Y軸テーブル16上にはスペーサ17を介して回転スピンドル18が設けられ、回転スピンドル18には工具保持手段20が設けられている。また、工具保持手段20に保持された工具19は図示しない工具交換手段により交換可能とされている。工具保持手段20に対向するように、フレーム14の上面にはZ軸テーブル21が設けられ、Z軸テーブル21には被加工物を保持するための保持手段22が設けられている。フレーム14の下面にはフット23が設けられている。
Next, a method for manufacturing the
FIG. 4 is a schematic diagram for illustrating the processing means 13 used for processing the
An X-axis table 15 is provided on the upper surface of the
X軸テーブル15はY軸テーブル16を図中のX軸方向に移動させる機能を有し、Y軸テーブル16はスペーサ17と回転スピンドル18を図中のY軸方向に移動させる機能を有する。回転スピンドル18は、工具保持手段20により保持された工具19を回転させるとともに、所定の角度に工具保持手段20を位置決め・固定させる機能をも有する。スペーサ17は外部の振動が回転スピンドル18に伝わることを防止する機能を有してもよい。Z軸テーブル21は、保持手段22により保持させた被加工物を図中のZ軸方向に移動させる機能を有する。フット23は外部からの振動がフレーム14に伝わることを防止するとともに、フレーム14の上面が水平となるよう調整する機能を有する。X軸テーブル15、Y軸テーブル16、Z軸テーブル21の位置制御や回転スピンドル18の回転制御などは図示しない制御手段により行われる。
The X-axis table 15 has a function of moving the Y-axis table 16 in the X-axis direction in the figure, and the Y-axis table 16 has a function of moving the
尚、図4に例示した加工手段13はあくまで例示であり、これに限定されるわけではなく、同様の機能を果たす加工手段を用いることができる。
Note that the
前述したように、流入口12aを角錐状に加工する方法としては放電加工や塑性加工などを採用することができるが、ここでは塑性加工を例に取り説明する。
図5は、塑性加工により流入口12aを角錐形状に加工する工具を例示するための模式図である。
工具24は、工具軸25aの先端に角錐形状をした刃先25bを備えている。工具軸25aは炭素鋼などの金属から成り、刃先25bは単結晶ダイヤモンドのような硬質材料から成る。刃先25bは工具軸25aの一端面にロウ付けされている。尚、前述の材質、形状、刃先の固着方法はこれらのものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
As described above, electric discharge machining, plastic machining, or the like can be adopted as a method of machining the
FIG. 5 is a schematic diagram for illustrating a tool for processing the
The
図6及び図7は、インクジェットヘッド1の製造工程を説明するための工程図である。尚、図2と同様の部分には同じ符号を付すこととする。
6 and 7 are process diagrams for explaining the manufacturing process of the
まず、図6(a)に示すように板材の外周を加工し、いわゆるブランク状態のノズル本体2を作成する。
First, as shown in FIG. 6A, the outer periphery of the plate material is processed to create a so-called
次に、図6(b)に示すように、このブランク状態のノズル本体2を前述した加工手段13の保持手段22に保持させ、工具保持手段20に保持させた工具19aを回転スピンドル18で回転させて流路10を加工する。この際用いられる工具19aは、溝を切るのに適したものを使用することができる。また、図示しない制御手段により加工位置がX軸テーブル、Y軸テーブル、Z軸テーブルの移動により決められ、工具回転速度などの加工条件も適宜決められる。
Next, as shown in FIG. 6B, the
次に、図6(c)に示すように工具保持手段20に保持させた工具19bを回転スピンドル18で回転させて圧力室9を加工する。この際用いられる工具19bは、孔をあけるのに適したものを使用することができる。また、加工位置や加工条件などは前述の場合と同様に適宜決められる。尚、工具19bは図示しない工具交換手段により交換される。
Next, as shown in FIG. 6C, the
次に、図6(d)に示すように、ノズル本体2にかえて、いわゆるブランク状態のノズルプレート11を前述した加工手段13の保持手段22に保持させる。そして、工具保持手段20に保持させた工具24をノズルプレート11に所望の値分だけ押し込みを行って、塑性加工により流入口12aを形成させる。このとき、ノズルプレート11に対する刃先25b(角錐)の向きが所定のものとなるよう回転スピンドル18で回転方向位置を調整する。回転方向位置の調整後は回転スピンドル18が回転しないよう固定をする。刃先25b(角錐)の向きは図示しない検出手段で刃先25bを検出して求めることができる。加工深さとしては、ノズルプレート11の厚さの30%程度とすることができる。例えば、ノズルプレートの厚さを100μm程度とすれば、角錐の頂点までの高さを30μm程度とすることができる。ただし、これらの寸法は例示したものに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、流入口12aの加工深さを調整することでノズル孔12の長さを調整することができるので、着弾特性・飛翔特性などの動作特性に応じた使い分けが可能となる。尚、工具24は図示しない工具交換手段により交換される。
Next, as shown in FIG. 6D, instead of the
このような工程の塑性加工を行えば、従来の円錐状のセンター孔加工(切削加工)のように流入口12a部分に切削加工に伴うバリ・切り屑などが生じない。そのため、流入口12a部分の加工が着弾特性・飛翔特性などの動作特性に悪影響を与えることがない。また、工具が回転しないので回転工具(ドリル)にみられる加工時の芯振れの影響を受けることがない。そのため、精度の高い加工が可能となる。そして、塑性加工により流入口12aの表面が加工硬化を起こすためこの部分の耐摩耗性が高くなり、前述のように液体に硬質の微粒子(例えば、二酸化ケイ素)を含ませる場合には寿命の点でさらに優れた効果をも生ずる。また、従来の円錐状のセンター孔加工では、センタードリルの折損リスク回避のため数段階のステップを経て徐々にセンター孔を加工する必要があったが、本工程によれば一回の加工により流入口12aを形成させることができる。そのため、加工時間を大幅に短縮することができ、生産性をも向上させることができる。
If plastic processing in such a process is performed, burrs and chips associated with the cutting work are not generated in the
次に、図6(e)に示すように、工具保持手段20に保持させた工具19cを回転スピンドル18で回転させてノズル孔12の孔加工を行う。このとき、角錐状の流入口12aの求心作用により工具19cの振れが押さえられ、また、いわゆるくいつきが良くなるので加工当初の切削性も良好となる。ノズル孔12の孔加工後、ノズル開口12b部分のバリ取り、加工屑の除去などを行う。尚、工具19cは図示しない工具交換手段により交換される。
Next, as shown in FIG. 6 (e), the
このような工程の切削加工を行えば、従来の円錐状のセンター孔を用いた切削加工の場合よりも真円度、直線度、寸法精度、位置精度などの高い優れたノズル孔12を得ることができる。このことは、従来の切削加工が有していた問題を解決し、切削加工の有している加工精度や生産性などの利点を享受できるということにもなる。
By performing the cutting process in such a process, an
次に、図7(a)に示すように、ノズル孔加工がされたノズルプレート11を図6(c)で加工したノズル本体2に液密になるよう固着させる。固着にはエポキシ接着剤による接着、ロウ付け、ねじ止め、拡散接合などの方法を取ることができる。
Next, as shown in FIG. 7A, the
次に、図7(b)に示すように、ノズル本体2の流路10の上面に可撓性膜3を設置する。
Next, as shown in FIG. 7B, the flexible film 3 is installed on the upper surface of the
次に、図7(c)に示すように、可撓性膜3の上面に圧電素子4を設置する。この際、圧力室9の真上に圧電素子4が設置されるようにする。尚、圧電素子4は、下部材6、駆動電極7、上部材5、駆動電極8の順に積層した後、一体焼成したものを予め製造しておく。
Next, as shown in FIG. 7C, the
次に、本発明の第2の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法について説明する。
図8は、インクジェットヘッド1の製造工程を説明するための工程図である。本実施の形態においては、無電解メッキによるメッキ(成膜)でノズルプレート31を形成させ、その後、ノズル本体2の加工(流路10、圧力室9の加工)、流入口12aノズル孔12の加工を行うところが図6及び図7に表した具体例とは異なる。尚、図6及び図7に表したものと同様の部分には同じ符号を付し説明は省略する。
まず、図8(a)に示すように板材の外周を加工し、いわゆるブランク状態のノズル本体2を作成する。
Next, an ink jet head manufacturing method according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a process diagram for explaining a manufacturing process of the
First, as shown in FIG. 8A, the outer periphery of the plate material is processed, and the so-called
次に、図8(b)に示すように、無電解メッキ法により非晶質ニッケル(ニッケル−リン)合金をブランク状態のノズル本体2の一端面にメッキ(成膜)しノズルプレート31を形成させる。このように、ノズルプレート31を非晶質合金とすれば、非常に高い耐食性・耐摩耗性を得ることができる。メッキの内容、前処理、後処理に関しては後述する。
Next, as shown in FIG. 8 (b), an amorphous nickel (nickel-phosphorus) alloy is plated (film-formed) on one end surface of the
次に、図8(c)に示すように、流路10、圧力室9、流入口12a、ノズル孔12の加工を順次行う。各加工については図6及び図7に表したものと同様である。
Next, as shown in FIG. 8C, the
次に、図8(d)に示すように、ノズル本体2の流路10の上面に可撓性膜3をエポキシ接着剤で液密になるよう接着し、可撓性膜3の上面に圧電素子4をエポキシ接着剤で接着する。この手順は、図6及び図7に関して前述したものと同様である。
Next, as shown in FIG. 8D, the flexible film 3 is adhered to the upper surface of the
このような手順で、インクジェットノズル1を製造した場合、最初の段階で無電解メッキ(成膜)を行いノズルプレート31を形成させ、その後は一貫した流路10、圧力室9、流入口12a、ノズル孔12の加工をすることができるので、段取り換え(被加工物の取り付け、取り外しなど)の必要がなく、段取り換えに伴う位置ズレや振れ、交換時間などの問題がなくなる。そのため、その分高い加工精度と生産性を確保することができる。また、無電解メッキによれば接着をする場合よりも遥かに高いノズルプレート31の剥離強度が得られ、メッキ面をブラスト処理などで荒らしておけばさらに剥離しにくくすることもできる。また、密着性にも優れ接着をする場合よりも遥かに高い液密性が得られることにもなる。
When the
次に、前述の無電解メッキ法について説明する。
この無電解ニッケルメッキは、例えば次亜リン酸ナトリウムを還元剤とするものであり、次亜リン酸イオンの還元作用によりニッケルイオンが還元されて被メッキ物に析出されるものである。無電解メッキの前処理としては、メッキ面以外の面のマスキング、脱脂、洗浄などが行われる。また、メッキ面をブラスト処理などで荒らしておく(微細な凹凸を設けるようにする)ことが望ましい。無電解メッキによれば接着をする場合よりも遥かに高いノズルプレート31の剥離強度が得られるが、メッキ面を荒らしておけば、いわゆるアンカー(いかり)効果のためノズルプレート31がさらに剥離しにくくなるからである。また、密着性にも優れ接着をする場合よりも遥かに高い液密性が得られる。後処理としては、マスクの除去、洗浄を行い、必要があればノズルプレート31の表面28が平坦になるよう加工する。この加工は、前述の加工手段13により行うことができる。
Next, the aforementioned electroless plating method will be described.
In this electroless nickel plating, for example, sodium hypophosphite is used as a reducing agent, and nickel ions are reduced by the reducing action of hypophosphite ions and deposited on the object to be plated. As a pretreatment for electroless plating, masking, degreasing, cleaning, etc. on surfaces other than the plating surface are performed. Further, it is desirable to roughen the plated surface by blasting or the like (provide fine irregularities). By electroless plating, the peel strength of the
尚、成膜には、蒸着法、電気メッキ法、溶射法などをも採用することができる。 For film formation, vapor deposition, electroplating, thermal spraying, and the like can also be employed.
次に、本発明の第3の実施形態に係るインクジェットヘッド及びその製造方法について説明する。 Next, an ink jet head and a method for manufacturing the same according to a third embodiment of the present invention will be described.
図9は、加熱により液体を吐出させるサーマル型インクジェットヘッドの構成を例示するための模式断面図である。図2と同様の部分は同一の記号を付し、異なる部分のみを説明する。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for illustrating the configuration of a thermal inkjet head that discharges liquid by heating. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same symbols, and only different parts will be described.
インクジェットヘッド32は、ノズル本体2の流路10上に保護膜34を設置し、さらに保護膜34上に発熱素子33を設置している。発熱素子33は電気抵抗材料からなる抵抗薄膜により形成され、図示しない電力供給手段から電力が供給されるとジュール発熱を起こす。保護膜34は酸化珪素や窒化珪素などの無機材料により形成されている。保護膜34は厚さが2μm程度、発熱素子33は厚さが3μm程度とすることができる。ただし、これらの配列、形状、寸法、材質は図9に例示したものに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
In the
次に作用を説明する。図示しない電力供給手段から電力を発熱素子33に供給して発熱素子33を発熱させる。発熱素子33の発熱により液中に気泡35が発生する。発生した気泡35の圧力により圧力室9内の液体をノズル孔12方向に加圧する。圧力に応じた液体がノズル孔12より吐出される。吐出により減少した液体は、流路10を通じて図示しない液体供給手段から補充される。発生した気泡35は周囲の液体に熱を取られて収縮するように消滅し、次の発熱、気泡の発生を待つ。この一連の過程で供給電力を制御すれば気泡35の大きさやその発生のタイミングを制御できるので、図示しない制御装置により供給電力の制御をすれば、吐出量や吐出タイミングの制御をすることができる。
Next, the operation will be described. Electric power is supplied from a power supply means (not shown) to the
インクジェットヘッド32の製造方法は、可撓性膜3が保護膜34に、圧電素子4が発熱素子33に代わるほかは図6〜図8の場合と同様であるので説明は省略する。
The manufacturing method of the ink-
以上、前述した説明から解るように、本発明によれば、着弾特性・飛翔特性などの動作特性が良く、かつ、生産性にも優れたインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法が提供される。 As described above, as can be understood from the above description, according to the present invention, there are provided an ink jet head and an ink jet head manufacturing method that have good operational characteristics such as landing characteristics and flight characteristics and excellent productivity.
また、具体例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの具体例には限定されない。前述の具体例に係るインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に含有される。例えば、本発明はマルチノズル型インクジェットヘッドのみならず単一のノズル孔を有するインクジェットヘッドにも適用することができるし、インクジェットヘッドの用途としても前述の具体例に限定されるわけではない。可撓性膜3も、吐出される液体が圧電素子4に浸透することを遮蔽でき、可撓性を有するものであれば、例示した樹脂膜に限らず金属膜などいかなる材料を用いてもよい。圧電素子4も2層構造に限られず3層以上であってもよいし、材質も例示したものには限られない。また、一体焼成型積層圧電素子でなくてもよい。圧力素子4と可撓性膜3、可撓性膜3とノズル本体2とは、エポキシ接着剤を用いて接着することもできる。保護膜34についても吐出される液体が発熱素子33に浸透することを遮蔽でき、耐熱性を有するものであれば、例示した無機材料に限られない。発熱素子33と保護膜35、保護膜35とノズル本体2との設置方法も、エポキシ接着剤などの接着による設置方法を用いることもできる。また、無電解メッキの種類や条件なども適宜変更することができる。ノズル本体2とノズルプレート11の固着についても、例示されたエポキシ接着剤に限定されるものではなくロウ付けや拡散接合などでも良い。
Although the present invention has been described with reference to specific examples, the present invention is not limited to these specific examples. Regarding the ink jet head according to the above-described specific example and the method for manufacturing the ink jet head, those appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. For example, the present invention can be applied not only to a multi-nozzle ink jet head but also to an ink jet head having a single nozzle hole, and the use of the ink jet head is not limited to the above-described specific examples. The flexible film 3 is not limited to the illustrated resin film, and any material such as a metal film may be used as long as the flexible film 3 can shield the discharged liquid from penetrating the
1 インクジェットヘッド、2 ノズル本体、9 圧力室、11 ノズルプレート、12 ノズル孔、12a 流入口、32 インクジェットヘッド、31 ノズルプレート
DESCRIPTION OF
Claims (7)
加圧した液体を吐出させるためのノズル孔を有するノズルプレートと、
を備え、
前記圧力室と前記ノズル孔との間には、角錐形状の流入口が、前記ノズル孔に向けて断面積が小さくなる方向に設けられていること、を特徴とするインクジェットヘッド。 A nozzle body having a pressure chamber for pressurizing the liquid;
A nozzle plate having nozzle holes for discharging pressurized liquid;
With
An ink jet head characterized in that a pyramid-shaped inlet is provided between the pressure chamber and the nozzle hole in a direction in which a cross-sectional area decreases toward the nozzle hole.
前記角錐形状の流入口をセンター孔として前記ノズル孔を加工する工程と、
を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 Forming a pyramid-shaped inlet so that the cross-sectional area decreases from the pressure chamber toward the nozzle hole;
Processing the nozzle hole using the pyramidal inlet as a center hole;
An ink jet head manufacturing method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006215861A JP2008037004A (en) | 2006-08-08 | 2006-08-08 | Inkjet head and manufacturing method for inkjet head |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8556382B2 (en) | 2008-11-27 | 2013-10-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nozzle plate and method of manufacturing the same |
-
2006
- 2006-08-08 JP JP2006215861A patent/JP2008037004A/en active Pending
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