JP4407686B2 - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、および液滴吐出装置 - Google Patents

液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、および液滴吐出装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4407686B2
JP4407686B2 JP2006281134A JP2006281134A JP4407686B2 JP 4407686 B2 JP4407686 B2 JP 4407686B2 JP 2006281134 A JP2006281134 A JP 2006281134A JP 2006281134 A JP2006281134 A JP 2006281134A JP 4407686 B2 JP4407686 B2 JP 4407686B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
pressure chamber
droplet
droplet discharge
main body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006281134A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008094043A (ja
Inventor
康人 志村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2006281134A priority Critical patent/JP4407686B2/ja
Priority to US11/842,526 priority patent/US7954925B2/en
Priority to KR1020070103380A priority patent/KR101389363B1/ko
Publication of JP2008094043A publication Critical patent/JP2008094043A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4407686B2 publication Critical patent/JP4407686B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/1433Structure of nozzle plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/005Nozzles or other outlets specially adapted for discharging one or more gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/6715Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14475Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、および液滴吐出装置に関する。
吐出量の制御性や、描画位置の制御性に優れたインクジェットプリンタなどの液滴吐出技術を利用して、金属配線などの微細なパターンを描画する製造方法と、その利用例とが提案されている。
例えば特許文献1に開示されているように、液滴吐出ヘッドの構造については、液滴吐出ヘッドの液滴の吐出側に円錐形状を有するように吐出部を形成して、液滴の直進飛行安定性を向上させて、各吐出部から吐出される液滴の吐出量のばらつきを少なくする方法が提案されている。
特開平5−193144号公報
しかしながら、特許文献1に示す液滴吐出ヘッドでは、液滴の微細化がさらに進むと、空気抵抗などにより液滴を目標位置に正確に飛ばすことが難しくなり、液滴の直進飛行安定性を十分に確保することが困難となる課題がある。
そこで、本発明はこのような課題を解決し、液滴の吐出方向を安定させる液滴吐出ヘッド、および当該液滴吐出ヘッドを作成するための液滴吐出ヘッドの製造方法、および当該液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を提供することを目的としている。
本出願において、軸対称パターンとは、軸を中心としてパターンを回転させた場合、0°超360°未満の回転角度範囲において、1つ以上の角度で実質的に回転前のパターンと重なるパターンを有するものと定義する。なお円柱の場合には、無数の角度で重なると解釈する。また、ここで実質的とは、吐出される液体の吐出方向、吐出量、吐出速度が設定誤差以内に入る場合と定義する。
また、尖鋭形状とは、先が尖った形状と定義する。また、擂鉢形状とは円錐形状の尖鋭形状部を除去した形状と定義する。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液体を供給する圧力室と、前記圧力室に対向するとともに、前記液体を液滴として吐出する貫通部が形成されたノズルプレートと、前記圧力室と前記貫通部との間に介在する液体誘導部と、を備え、前記液体誘導部は、前記貫通部に少なくとも一部が挿入される本体部、および該本体部を支える脚部を有し、前記脚部は、前記ノズルプレートの前記圧力室側の表面に配置されるとともに、前記本体部は、前記貫通部の内壁に接しないように配置されてなり、前記貫通部には、前記本体部が挿入される凹部と、該凹部に挿入された前記本体部との間隙を流動してきた前記液体を吐出するための略円柱形状の吐出孔と、が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、凹部と吐出孔との組合せで構成される液滴吐出ヘッドにおいて、凹部と吐出孔との容積差、或いは接続部の段差に起因して生じる気泡の発生、溜まりなどに対し、凹部の中に断面積を調整するための液体誘導部を設けることで容積差を小さくすることができ、液滴の吐出安定性を向上させることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、前記脚部は、3本以上の梁からなり、各前記梁の一方の端部は、前記本体部に接続され、各前記梁の他方の端部は、前記ノズルプレートの前記圧力室側の表面に固定され、前記液体は、前記梁の間を流動することが望ましい。
この構成によれば、液体誘導部を、脚部を介してノズルプレートに固定するため、脚部の長さを、貫通部の外周と液体誘導部とを結ぶ長さに抑えることができる。そのため、液滴吐出を行う場合および液体誘導部の製造を行う場合、脚部に受ける応力を脚部を短くすることで、てこの原理に従って小さく抑えることができ、信頼性に優れた液滴吐出ヘッドを提供することができる。また、梁を3本以上設けることにより、ノズルプレートと液体誘導部との位置関係を保つための機構を、より安定した機構にすることが可能となる。さらに、梁を3本以上設けることで各梁を細くすることができるので、液体の流れの乱れを抑えて液体を誘導することが可能となり、液滴の吐出を行う領域での乱流の発生を抑制しうる構造を提供することができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、前記脚部には、各前記梁の前記他方の端部を結ぶ円形部がさらに設けられていることが望ましい。
この構成によれば、脚部に各梁の他方の端部を結ぶ円形部が設けられるため、ノズルプレートと液体誘導部との位置関係を保つための機構を、より安定した機構にすることが可能となる。また、円形部が設けられるため、梁の数を少なくすることができ、液体の流れの乱れを抑えて液体を誘導することが可能となる。さらに、円形部と凹部の圧力室側の開口部とを合わせることにより液体誘導部と貫通部とを同軸の位置関係に固定することができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、前記円形部の直径は、前記凹部の前記圧力室側の開口部の直径よりも大きいことが望ましい
この構成によれば、円形部の直径が凹部の圧力室側の開口部の直径よりも大きいため、液体誘導部の脚部が凹部内に入り込むことがなく、ノズルプレートと液体誘導部との位置関係を保つための機構をより安定した状態にすることができる。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液体を供給する圧力室と、前記圧力室に対向するとともに、前記液体を液滴として吐出する貫通部が形成されたノズルプレートと、前記圧力室と前記貫通部との間に介在する液体誘導部と、を備え、前記圧力室は、前記液体を収納するための収納部と、該収納部を形成する側壁および天壁とを有し、前記液体誘導部は、前記貫通部に少なくとも一部が挿入される本体部、および該本体部を支える脚部を有し、前記貫通部には、前記本体部が挿入される凹部と、該凹部に挿入された前記本体部との間隙を流動してきた前記液体を吐出するための略円柱形状の吐出孔と、が設けられ、前記本体部は、前記貫通部の内壁に接しないように配置されるとともに、前記圧力室側に延長した形状を有し、前記延長した形状の端部を前記脚部とするとともに、該脚部は、前記貫通部と対向する前記圧力室の前記天壁に固定されてなり、前記天壁は、前記圧力室の容量を変化させる振動板であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
この構成によれば、凹部と吐出孔との組合せで構成される液滴吐出ヘッドにおいて、凹部と吐出孔との容積差、或いは接続部の段差に起因して生じる気泡の発生、溜まりなどに対し、凹部の中に断面積を調整するための液体誘導部を設けることで容積差を小さくすることができ、液滴の吐出安定性を向上させることができる。また、液体誘導部は脚部を介して圧力室側に固定される。また、脚部は本体部を延長することにより容易に圧力室の壁面に固定することができる。また、脚部をノズルプレートの圧力室側に固定する場合と比べ、液体の流れの乱れを抑えて液体を誘導することができる。そのため、ノズルプレートと液体誘導部との位置関係を保つための機構を、液滴の吐出に関わる部分と離れた位置に設置することで、液体の流れの乱れを抑えて液体を誘導することが可能となり、液滴の吐出を行う領域での乱流の発生を抑制しうる構造を提供することができる。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液体を供給する圧力室と、前記圧力室に対向するとともに、前記液体を液滴として吐出する貫通部が形成されたノズルプレートと、前記圧力室と前記貫通部との間に介在する液体誘導部と、を備え、前記液体誘導部は、前記貫通部に少なくとも一部が挿入される本体部、および該本体部を支える脚部を有し、前記本体部は、前記貫通部の内壁に接しないように配置されてなり、前記貫通部には、前記本体部が挿入される凹部と、該凹部に挿入された前記本体部との間隙を流動してきた前記液体を吐出するための略円柱形状の吐出孔と、が設けられ、前記脚部は、前記圧力室に配置された3本以上の梁からなり、各前記梁の一方の端部は、前記本体部に接続され、各前記梁の他方の端部は、前記圧力室の側壁に固定され、前記液体は、前記梁の間を流動することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
この構成によれば、凹部と吐出孔との組合せで構成される液滴吐出ヘッドにおいて、凹部と吐出孔との容積差、或いは接続部の段差に起因して生じる気泡の発生、溜まりなどに対し、凹部の中に断面積を調整するための液体誘導部を設けることで容積差を小さくすることができ、液滴の吐出安定性を向上させることができる。また、液体誘導部は脚部を介して圧力室側に固定される。また、液体誘導部は脚部を介して圧力室の側壁に容易に固定される。この固定方法を用いることで、振動板の配置位置の変更が可能となる。また、圧力室の側壁のみで液体誘導部および脚部を固定するので、振動板への質量の付加が防止できるため、液体吐出動作に影響を及ぼすことなく液体誘導部を支えることができる。そのため、ノズルプレートと液体誘導部との位置関係を保つための機構を、液滴の吐出に関わる部分と離れた位置に設置することで、液体の流れの乱れを抑えて液体を誘導することが可能となり、液滴の吐出を行う領域での乱流の発生を抑制しうる構造を提供することができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、前記凹部の断面形状は、前記圧力室側における開口部よりも、前記吐出孔側に向かうに沿って狭くなることが望ましい。
この構成によれば、凹部の断面形状が圧力室側における開口部よりも、吐出孔側に向かうに沿って狭くなる形状のため、吐出方向に対し、より強い方向性を液体に与えることが可能となる。そのため液滴の直進飛行安定性をさらに向上させることができる。また、液滴吐出を行う場合に、上記した形状に液体誘導部を形成することで液滴が液体誘導部の先端で千切れやすくなる。液体誘導部の先端で千切れやすくなるため、吐出を行う場合に液体誘導部の形状の影響を緩和することができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、前記凹部における前記吐出孔側の形状は、前記吐出孔の形状と略一致していることが望ましい。
この構成によれば、凹部と吐出孔との接続部の段差に起因して生じる気泡の発生を抑えることができ、液滴の吐出安定性を向上させることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、平面視における前記吐出孔の中心からの垂線を軸としたときに、前記本体部は、前記軸を軸とする軸対称パターンを備えた回転体であり、前記本体部の先端が前記軸上に位置することが望ましい。
この構成によれば、液体誘導部は、軸対称パターンを備えているため、液滴も軸に対して対称性を持って吐出されるため、着弾位置を高い精度で制御することができる。また、液滴が吐出される場合に貫通部の定まった位置から液滴が剥れるため、着弾位置の再現性を向上することができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、前記凹部は、前記軸を軸とする軸対称パターンを備えた回転体であり、前記本体部と前記凹部との間隙が略均一であることが望ましい。
この構成によれば、凹部と吐出孔との容量差に起因して生じる気泡の発生を抑えることができ、液滴の吐出安定性を向上させることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、前記本体部の断面形状は、前記圧力室側よりも前記吐出孔側に向かうに沿って太くなる部分を含むことが望ましい。
この構成によれば、液滴吐出を行う場合に、上記した形状に液体誘導部を形成することで液滴が液体誘導部の先端で千切れやすくなる。液体誘導部の先端で千切れやすくなるため、吐出を行う場合に液体誘導部の形状の影響を緩和することができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、前記本体部の前記吐出孔側は、前記貫通部内に配置されていることが望ましい。
この構成によれば、液滴の吐出方向のぶれを抑えたり、或いは、貫通部内の容積の変化を調整したりすることができ、吐出安定性を向上させることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴吐出ヘッドを形成するための液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記貫通部は、金属材料からなる前記ノズルプレートに対して、前記貫通部の形状を有するポンチを用いたプレス加工によって形成され、前記液体誘導部は、ドライエッチング法、光造形法、またはイオンビーム成型法によって形成されることを特徴とする。
金属材料のプレス加工によれば、凹部から吐出孔にかけての切削加工に比べて、スムーズな形状を得ることができる。また、液体誘導部の形状もいずれかの加工法によって、貫通部の形状に沿ったものとすることができる。
また、本発明に係る液滴吐出装置は、前述に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
この構成によれば、前述に記載の着弾精度の高い液滴吐出ヘッドを備えているため、高精細な描画が実現可能な液滴吐出装置を提供できる。
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態として、テーパー形状部として擂鉢状の形状の開口径が小さい側に円柱状の形状を有するノズルプレートを用いる場合の概略配置、およびノズルプレートの形成方法を図面を用いて説明する。図1(A)は擂鉢形状(円錐形状の尖鋭形状部を除去した形状)を有する擂鉢形状部と、擂鉢形状部の細い部分と接続された円柱部からなり、軸対称パターンを有するノズルプレートの平面図、図1(B)は図1(A)のA−A線断面図である。図2(A)は軸対称パターンを有する液滴誘導部の平面図、図2(B)は図2(A)のA−A線断面図である。図3(A)は、ノズルプレートと液滴誘導部を重ね合わせて形成された液滴吐出ヘッドの吐出部の平面図、図3(B)は図3(A)のA−A線断面図である。
図1(A)に示すように、ノズルプレート10には貫通部としての擂鉢形状部11と円柱部12が形成されている。図1(B)にA−A線断面図を用いて擂鉢形状部11と円柱部12の位置関係を示す。液滴は擂鉢形状部11側から供給され、円柱部12を通して吐出される。そして、図2(A)、図2(B)に示す円錐形状を有する液滴誘導部13は、液滴誘導部13を支える第1脚部14により、図1(B)に図示されているノズルプレート10の擂鉢形状部11および円柱部12と同軸となるよう固定される。ここで、擂鉢形状部11に代えて、例えばラッパ形状など曲率が異なる形状を有する部材を用いても良い。また、第1脚部14に付随している円形の構成部材は省略可能である。また、この構成部材の形状については後述する第4の変形例で記述されている形状を用いることができる。図3(A)、図3(B)には、ノズルプレート10の擂鉢形状部11および円柱部12と同軸に液滴誘導部13を配置することで形成された液滴吐出ヘッドを構成する吐出部15が図示されている。液滴誘導部13は擂鉢形状部11と円柱部12との境近傍に頂点を有するよう、かつ、液滴誘導部13の先端が擂鉢形状部11の内壁および円柱部12の内壁のいずれにも接触しないよう配置され、液滴を擂鉢形状部11および円柱部12の軸上に誘導する。なお、液滴誘導部13の頂点は擂鉢形状部11および円柱部12の内部に配置することができる。ここで、液滴誘導部13の軸と、擂鉢形状部11および円柱部12の軸とは同軸となるよう固定される。ここで、同軸以外の配置を用いても差し支えなく、液滴の吐出が制御できる状態であれば適用可能である。
次に、図1(A)、図1(B)に示す擂鉢形状部11と円柱部12の製造方法について説明する。ノズルプレート素材10aとしては、例えばステンレスを用いることができる。図4は、擂鉢形状部11と、円柱部12を有するノズルプレートの製造工程を説明するための断面図である。図4に示すように、擂鉢形状と円柱形状を組合せた形状を有するポンチ21と、ダイ22と、ダイ22に設けられている孔23により構成されている。孔23はポンチ21を用いた場合に生じる抜きカス24が通過できるようポンチ21の円柱部分よりも若干大きめな孔径を有している。
まず、ノズルプレート素材10aをダイ22に設置する。次に、ポンチ21を押し当て、ポンチ21の円柱形状部分をノズルプレート素材10a中に貫通させる。貫通を行う際に発生した抜きカス24は孔23を抜けていく。この工程で円柱部12が形成される。同時に、ポンチ21の擂鉢形状に押されることで擂鉢形状部11が形成され、ノズルプレート素材10aを用いたノズルプレート10(図1参照)が形成される。
液滴誘導部13の先端が擂鉢形状部11に位置することで、液滴吐出を行う場合に、液滴が液滴誘導部13の先端で千切れて吐出される。先端で千切れるため、液滴誘導部13の形状の影響は吐出を行う場合には緩和され、液滴は液滴誘導部13によって吐出すべき位置に配置されるため、高い直進性を持って吐出される。そのため、液滴の吐出方向のぶれを抑えることができる。
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態として、2つの半径を持つ円柱部をノズルプレートに用いる例について図面を用いて説明する。図5(A)は第1円柱部と、第1円柱部と比べ半径が小さい第2円柱部とを組合せてなり、軸対称パターンを有するノズルプレートの平面図、図5(B)は図5(A)のA−A線断面図である。図6(A)は軸対称パターンを有する液滴誘導部の平面図、図6(B)は図6(A)のA−A線断面図である。図7(A)は、ノズルプレートと液滴誘導部を重ね合わせて形成された液滴吐出ヘッドを構成する吐出部の平面図、図7(B)は図7(A)のA−A線断面図である。
図5(A)、図5(B)に図示されるように、ノズルプレート30には貫通部としての第1円柱部31と第2円柱部32が形成されている。液滴は第1円柱部31側から供給され、第2円柱部32を通して吐出される。
そして、図6(A)、図6(B)に図示されるように、軸対称パターンとして円柱形状を有する液滴誘導部33は、液滴誘導部33を支える第1脚部34により、図5(A)、(B)に図示されるノズルプレート30の第1円柱部31および第2円柱部32と同軸となるよう固定される。ここで、第1脚部34に付随している円形の構成部材は省略可能である。また、この構成部材の形状については後述する第4の変形例で記述されている形状を用いることができる。
図7(A)、図7(B)に図示されるように、ノズルプレート30の第1円柱部31の内側に液滴誘導部33をノズルプレート30を貫通するよう配置することで液滴吐出ヘッドを構成する吐出部35が形成される。液滴吐出ヘッドを構成する吐出部35の液滴誘導部33は第1円柱部31と第2円柱部32との境近傍に先端が来るよう、かつ、液滴誘導部13の先端が第1円柱部31の内壁および第2円柱部32の内壁のいずれにも接触しないよう配置され、液滴を第1円柱部31および第2円柱部32の軸上に誘導する。なお、液滴誘導部33の頂点は第1円柱部31と第2円柱部32との内部に配置することができる。ここで、液滴誘導部33の軸と、第1円柱部31および第2円柱部32の軸とが同軸となるよう形成することでより対称性の高い構造を得ることができる。ここで、同軸以外の配置を用いても差し支えなく、液滴の吐出が制御できる状態であれば適用可能である。
次に、図5(A)、(B)に示す第1円柱部31および第2円柱部32の製造方法について説明する。ノズルプレート素材30aとしては、例えばシリコン基板を用いることができる。図8(A)、(B)は、第1円柱部31および第2円柱部32の製造方法を示すための工程断面図である。
まず、図8(A)に示すようにノズルプレート素材30aにパターンが形成されたフォトレジスト層36を形成し、第2円柱部32に対応する領域のエッチングを行う。
次に、図8(B)に示すようにフォトレジスト層36を除去し、改めてフォトレジスト層37を形成し、第1円柱部31に対応する領域のエッチングを行うことで形成できる。ここで、第1円柱部31と第2円柱部32の形成順序はこの順序に従う必要はなく、第1円柱部31から形成しても良い。また、第1円柱部31を形成する面と反対側の面から第2円柱部32を形成しても良い。
また、第1の実施形態で説明した技術を用いて、ポンチを用いて打ち抜き成型により形成しても良い。この場合、ノズルプレートを構成する材質としてはステンレスなど展延性を有する材質を用いることが望ましい。
第1円柱部31と第2円柱部32との容積差、或いは接続部の段差に起因して気泡の発生、溜まりなどが生じる恐れがあり、吐出安定性に問題がある。液滴誘導部33の先端が第1円柱部31に位置することで容積差を小さくすることができ、メニスカス位置の変化を滑らかに制御することができるため、吐出性能及び連続吐出性能を向上させることができる。また、第1円柱部31内に膨部を設けた構造を用いる場合、第1円柱部31と第2円柱部32との容積差を抑制するとともに、液滴の吐出方向に向かってテーパー状の形状を有するため、吐出方向をより安定化することができる。
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について説明する。本実施形態では、液滴吐出ヘッドの特徴的な製造方法を説明する前に、液滴吐出方法で配線パターンを形成するときに用いられる配線材料、液滴吐出方法、配線材料の硬化処理方法、について順次説明する。
<配線材料>
液滴吐出方法で配線パターンを形成するときの配線材料は、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液が用いられる。本実施形態では、導電性微粒子として、例えば、金、銀、銅、鉄、クロム、マンガン、モリブデン、チタン、パラジウム、タングステンおよびニッケルのうちのいずれかを含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の粒径は1nm以上0.1μm以下であることが好ましい。0.1μm以下とすることで液滴吐出ヘッドの吐出部の目詰まり発生を防ぐことができる。また、1nm以上とすることで、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比を適切な範囲に抑えられるので、得られる膜中の有機物の割合を適切な範囲で抑えることができる。
分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を抑えられるものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、炭化水素化合物として、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどが使用可能である。
また、エーテル系化合物として、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどが使用可能である。
また、極性化合物としてプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどが使用可能である。
これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
上記導電性微粒子の分散液の表面張力は、0.02N/m〜0.07N/mの範囲内であることが好ましい。液滴吐出法にて液滴Lを吐出する際、表面張力が0.02N/m以上に保つことで、機能液組成物の吐出部面に対する濡れ性を抑えることができるために飛行曲りが抑えられる。また、0.07N/m以下に保つことで吐出部先端でのメニスカスの形状を安定させることができ吐出量や、吐出タイミングの制御を精密に行うことができる。
また、表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加してもよい。ノニオン系表面張力調節剤は、液体の基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。上記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。
上記分散液の粘度は、1mPa・s〜50mPa・sの範囲内であることが好ましい。液滴吐出法を用いて液体材料を液滴Lとして吐出する際、粘度が1mPa・s以上に保つことで吐出部周辺部への機能液の流出を抑えられ、汚染を防止することができる。また粘度を50mPa・s以下にすることで、吐出部の目詰まりを抑えて円滑な吐出が可能となる。
<液滴吐出方法>
液滴吐出方法の吐出技術としては、オンデマンドで微細なパターンが形成可能なインクジェット法を用いることが好ましい。インクジェット法としては、電気機械変換方式、静電駆動方式等が挙げられる。電気機械変換方式は、ピエゾ素子(圧電素子)がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出して吐出部から吐出させるものである。また、静電駆動方式は、静電気の吸引反発力を用いて材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出して吐出部から吐出させるものである。なお、この他、液滴吐出方式としては、ヒーターを用いるサーマル方式を用いることができる。
液滴吐出方法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。なお、液滴吐出方法により吐出される液体材料の一滴の量は例えば1〜300ナノグラムである。
<配線材料の硬化処理方法>
配線材料の硬化処理方法は、焼成処理とも呼ばれ、通常大気中で行なわれるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中、または水素などの還元雰囲気中で行うこともできる。焼成処理の処理温度は、分散媒の沸点(蒸気圧)、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング材の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。本実施形態では、配線材料に対して、大気中クリーンオーブンにて200℃で約60分間の焼成処理を行った。以上により配線層(図示省略)を形成することができ、微粒子間の電気的接触が確保される。
このような焼成処理は、通常のホットプレート、電気炉などによる処理の他、ランプアニールによって行うこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、YAGレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArClなどのエキシマレーザーなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力10W以上、5000W以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態では、100W以上、1000W以下の範囲で十分である。このように液滴吐出方法を用いて配線材料を配置して、この配線材料を硬化することで、所望の配線パターンを形成することができる。
(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態として液滴誘導部のドライエッチング法による製造方法について図面を用いて説明する。図9(A)〜図12(A)は液滴誘導部の製造工程を示す平面図、図9(B)〜図12(B)はそれぞれの平面図に対応するA−A線断面図である。
まず、工程1として図9(A)、図9(B)に示すように、シリコン基板40上に扇型のパターンが形成されたフォトレジスト層41を形成し、フォトレジスト層41をマスクとして異方性エッチングによりシリコン基板40に扇型の孔を貫通させる。
次に、工程2として図10(A)、図10(B)に示すように、フォトレジスト層41をエッチングして除去し、新たに円柱形のフォトレジスト層42を扇型に残されたシリコン基板中央部に形成する。
次に、工程3として図11(A)、図11(B)に示すように、フォトレジスト層42をマスクとしてシリコン基板40をエッチングする。ここで、エッチング条件として、シリコン基板40に対して異方性エッチングを行うと共に、フォトレジスト層42の側面を徐々に除去する条件でエッチングを行うと、フォトレジスト層42の下側に位置するシリコン基板40をテーパー状に加工しながらエッチングすることができる。
この条件でエッチングすることで、尖鋭形状を有する軸対称パターンとして円錐形状を有する液滴誘導部43と、第1脚部44とが形成される。ここで、第1脚部44に付随している円形の構成部材は省略可能であり、例えば工程2で扇型にエッチングする際に同時に取り除くことができる。また、この構成部材の形状については後述する第4の変形例で記述されている形状を用いることができる。なお、テーパー状に加工する際にフォトレジスト層42が消耗し尽くされず残留している場合には、別途フォトレジスト層42を除去する。第1の実施形態で用いられる図3(A)、(B)に記載されている液滴誘導部13はこの製造方法を用いることで製造することが可能である。
また、シリコン基板40に代えて酸化シリコンを用い、フォトレジスト層42に代えてニッケルマスクを用い、エッチングガスとして四フッ化炭素、二フッ化メタンと酸素を混合したガスでドライエッチングを行っても良い。これらの材料やガスを用いることでもテーパー状の形状を得ることができる。
また、工程3でフォトレジスト層42の側面を保護するよう異方性エッチングを行うことで図12(A)、図12(B)に示される円柱形状を有する液滴誘導部45と、第1脚部46が形成される。第2の実施形態で用いられる図7(A)、図7(B)に示される軸対称パターンをなす円柱形状を有する液滴誘導部33は、この製造方法を用いることで製造することが可能である。
ここで、第1脚部46に付随している円形の構成部材は省略可能であり、例えば工程2で扇型にエッチングする際に同時に取り除くことができる。また、この構成部材の形状については後述する第4の変形例で記述されている形状を用いることができる。
そして、図3に示すようにこれらの工程により形成される液滴誘導部13は第1脚部14をノズルプレート10の液滴供給側の面に固定することで液滴吐出ヘッドを構成する吐出部を形成することができる。
同様に図7に示すように、これらの工程により形成される液滴誘導部33は第1脚部34をノズルプレート30の液滴供給側の面に固定することで液滴吐出ヘッドを構成する吐出部を形成することができる。
(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態として、液滴誘導部を光造形法またはイオンビーム法による製造方法について図面を用いて説明する。図13(A)〜図13(D)は液滴吐出ヘッドを構成する吐出部に用いられる液滴誘導部が複雑な形状を有する場合に対応させるために、光造形技術を用いて製造する工程を示す工程断面図である。本実施形態では、膨部を有する膨部を有する形形状を有する液滴誘導部52(図13(D)参照)を形成している。
まず、工程1として図13(A)に示すように基板50の第1面を覆うように、光硬化樹脂51aを塗布する。
次に、工程2として図13(B)に示すように光を照射して所望部分を硬化し、光硬化部51を形成する。
次に、工程3として図13(C)に示すように光硬化部51を残し光硬化樹脂51aを除去する。
そして図13(A)〜図13(C)を繰り返し行うことで図13(D)に示すように所望の形状(本実施形態では膨部を有する形状)の液滴誘導部52を得ることができる。光造形法を用いる場合、第1の実施形態で形成した液滴誘導部13、第2の実施形態で形成した液滴誘導部33に加え、第2の変形例で述べる形状を全て形成することができる。
ここで、複雑な構造を形成する手段としてイオンビームエッチングを用いても良い。イオンビームの照射位置を相対的に変える位置送り機構を用いることで、複雑な構造を形成することが可能となる。更に、イオンビームを用いて加工する場合には、エッチングする材質に経時変化が少ない金属等を選択することが可能となるため、より信頼性の高い液滴誘導部を形成することができる。
(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態として、液滴吐出装置に搭載される液滴吐出ヘッドの構造について図面を用いて説明する。図14は液滴吐出ヘッドを含む構造の主要部を示す図であり、図14(A)は、模式斜視図、図14(B)は、模式断面図である。
図14(A)に示すように、ステンレス等で構成されるノズルプレート59と、これに対向する振動板61と、これらを互いに接合する仕切り部材62とを有する。このノズルプレート59と振動板61との間には、仕切り部材62によって複数の圧力室63と液溜り64とが形成される。これらの圧力室63と液溜り64とは通路68を介して互いに連通している。
振動板61には材料供給孔66が形成されている。この材料供給孔66には材料供給装置67が接続される。この材料供給装置67は、配線材料などで構成される材料Nを材料供給孔66へ供給する。このように供給された材料Nは、液溜り64に充満し、さらに通路68を通って圧力室63に充満する。なお、図14(A)では、貫通部70は円筒状に簡略化して示している。貫通部70近傍の詳細な構造については図14(B)に記載している。
図14(B)に示すように、ノズルプレート59には、圧力室63から材料Nをジェット状に噴出するための貫通部70と、材料Nの流れを制御する液滴誘導部74が第1脚部75により支えられるように設けられている。
ここで、液滴誘導部74の固定を第1脚部75に代えて、図15(C)に示すように第2脚部76を用いて振動板61に固定することができる。図15(C)は、液滴吐出ヘッドの別の構成を示す断面図である。この固定方法を用いることで、第1脚部75を用いて固定する場合と比べ、液滴の流れの乱れを抑えて液滴を誘導することが可能となる。
また、ノズルプレート59と対向する位置にある振動板61の位置を変更して、第2脚部76をノズルプレート59と対向する位置にある壁面に固定することができる。この場合には、振動板61に液滴誘導部74および第2脚部76が備えられることによる質量の付加が防がれるため、液滴吐出動作に影響を及ぼすことなく液滴誘導部74を支えることができる。
また、図15(D)に示すように、液滴誘導部74の固定に用いる第2脚部76を、圧力室63中で分岐させて圧力室63の側壁に位置する仕切り部材62に固定することができる。図15(D)は、液滴吐出ヘッドの別の構成を示す断面図である。この固定方法を用いることで、振動板61の配置位置の変更や、脚部の形成に伴う液滴の流れの乱れを抑えて圧力室63の側壁のみで液滴を誘導することが可能となる。この場合、圧力室63の側壁に振動板61を配置し、振動板61も用いて第2脚部76を支持することができる。本実施形態では、第1脚部75により液滴誘導部74を支える場合について説明するが、第2脚部76を用いた場合でも同様の扱いが可能である。
振動板61の圧力室63に臨む面の裏面には、この圧力室63に対応させて材料加圧体69が取り付けられている。この材料加圧体69は、圧電素子71並びにこれを挟持する一対の電極72aおよび72bを有する。圧電素子71は、電極72aおよび72bへの通電によって矢印Cで示す外側へ突出するように撓み変形し、これにより圧力室63の容積が増大する。すると、増大した容積分に相当する材料Nが液溜り64から通路68を通って圧力室63へ流入する。
その後、圧電素子71への通電を解除すると、この圧電素子71と振動板61とは共に元の形状に戻り、これにより、圧力室63も元の容積に戻るため、圧力室63の内部にある材料Nの圧力が上昇し、貫通部70から材料Nが液滴Lとなって噴出する。
ここで、材料加圧体69は圧電素子に代えて静電力を用いる構成を用いても良い。なお、貫通部70の周辺部には、液滴Lの飛行曲りや、貫通部70の孔詰まりなどを防止するために、例えば、Ni−テトラフルオロエチレン共析メッキ層などを用いた撥材料層73が設けられる。
次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法について図14(A)と図14(B)を用いて簡単に説明する。まず、ノズルプレート59の貫通部70に第1脚部75を介して液滴誘導部74を固定する。次に、仕切り部材62と振動板61とを固定し一体化することで液滴吐出ヘッド80を形成する。
本実施形態では、貫通部70に擂鉢形状と円柱形状とを組合せた形状を用いているが、これは第2の実施形態で説明したように貫通部70の形状として2つの円柱形を組合せた形状のものを用いても良い。また、後述する第1の変形例に記載されている形状のものを用いても良い。また、液滴誘導部74の形状も円錐形状や円柱形状に限定されるものでは無く、後述する第2の変形例に記載されている形状のものを用いることができる。
(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態として液滴吐出装置の構成について説明する。図16は、液滴吐出装置100の斜視図である。図16において、X方向はベース101の左右方向であり、Y方向は前後方向であり、Z方向は上下方向である。液滴吐出装置100は、液滴吐出ヘッド80と、基板Pとを載置するテーブル103とを主として構成されている。なお、液滴吐出装置100の動作は、制御装置110により制御されるように構成されている。
基板Pを載置するテーブル103は、第1移動手段102によりY方向に移動および位置決め可能とされ、モータ104によりθz方向に揺動および位置決め可能とされている。一方、液滴吐出ヘッド80は、第2移動手段によりX方向に移動および位置決め可能とされ、リニアモータ108によりZ方向に移動および位置決め可能とされている。また液滴吐出ヘッド80は、モータ105、106、107により、それぞれα,β,γ方向に揺動および位置決め可能とされている。これにより、液滴吐出装置100は、液滴吐出ヘッド80の吐出面81と、テーブル103上の基板Pとの相対的な位置および姿勢を、正確にコントロールすることができるように構成されている。
なお、図16に示すキャッピングユニット56は、液滴吐出ヘッド80における吐出面81の乾燥を防止するため、液滴吐出装置100の待機時に吐出面81をキャッピングするものである。またクリーニングユニット58は、液滴吐出ヘッド80における吐出部の目詰まりを取り除くため、吐出部の内部を吸引するものである。なおクリーニングユニット58は、液滴吐出ヘッド80における吐出面81の汚れを取り除くため、吐出面81のワイピングを行うことも可能である。
本発明の液滴吐出装置100は、液滴Lの着弾位置精度を向上させることが可能な液滴吐出ヘッド80を搭載しているので、高精度な描画を可能とする液滴吐出装置100を提供できる。例えば液滴Lをインクとして使用するインクジェットプリンタなどの印刷装置などでは、印刷品質の向上可能な印刷装置を提供できる。
(第1の変形例)
第1の実施形態では、貫通部の一部として図1(A)、図1(B)に記載した擂鉢形状部11と円柱部12から成る形状の例について説明している。また、第2の実施形態では、貫通部の一部として図5(A)、図5(B)に記載の第1円柱部31と第2円柱部32を用いた形状を有するものについて説明している。これらの説明は一例を挙げたものであり、形状をこれらの例に限定するものではない。
例えば上記した構造に代えて、正多角形を含む多角形の角錐や、星型の錘状、楕円の錘などの錘状の形状から頂部を落とした形状などを用いても良い。また、錘状に限らず正多角形を含む多角形の角柱状や、星型の柱状、楕円の柱状などを用いても良い。また、柱状または錘状の形状を複数個継ぎ合わせた形状を用いても良い。ここで、液滴を吐出する側が細くなるよう継ぎ合わせると液滴の流れに滞りが出難いため好適である。また、錘状形状や柱状形状の内側に均一あるいは不均一な溝を形成したものを用いても良い。
また、図1(A)、図1(B)に記載した円柱部12や図5(A)、図5(B)に記載した第2円柱部32に代えて、上記した錘状の形状から頂部を落とした領域の断面形状と同様の断面形状を有する柱形状を連ねた形状を用いても良い。また、上記した錘状の形状から頂部を落とした領域の断面形状と異なる形状を用いても良い。また、柱状形状に加えて柱状形状の内側に均一あるいは不均一な溝を形成したものを用いても良い。
また、必ずしも軸対称パターンである必要はなく、回転に対し対称軸を有さないパターンを用いることも可能である。この場合、液滴が吐出される場合に貫通部の定まった位置から液滴が剥れるため、着弾位置の再現性を向上することができる。
(第2の変形例)
第1の実施形態および第2の実施形態では、液滴誘導部に円錐形状や円柱形状を有するものについて説明したが、これは別の形状、例えば円錐形状の頂部を除いた擂鉢形状を用いても良い。また、正多角形を含む多角形の角錐や、星型の錘状、楕円の錘、或いはこれらの錘形状の頂部を落とした形状を有するものを用いても良い。また円柱、正多角形を含む多角形の柱、星型の柱、楕円の柱等の形状や、膨部を有する形状を用いても良い。また、必ずしも軸対称パターンである必要はなく、回転に対し対称軸を有さないパターンを用いることも可能である。この場合、液滴が吐出される場合に液滴誘導部の定まった位置から液滴が剥れるため、着弾位置の再現性を向上することができる。また、液滴誘導部に上記した形状に加えて均一あるいは不均一な溝を形成したものを用いても良い。溝を設けた場合には、液滴の剥離性が向上し、より高い直進性を持って液滴を吐出することが可能となる。
(第3の変形例)
第4の実施形態では、ドライエッチング法により円錐状の尖鋭形状を有するパターンや、円柱形状を有する軸対称パターンを形成する液滴誘導物を形成する製造方法について説明したが、このドライエッチング法を用いることで、異なるパターンを形成することが可能である。例えば、工程2で用いられるフォトレジスト層42の平面形状を変えることで、例えば正多角形を含む多角形や、星型、楕円形等を有する錘状、または錘状の頂部を切り落とした形状を得ることができる。さらには、フォトレジスト層42の形状を回転に対し非対称なパターンを用いることで、回転に対し非対称な錘状パターンを用いることも可能である。
また、同様にして第4の実施形態での工程3をフォトレジスト層42の側面を除去せず、異方性エッチングを行う条件で行うことで例えば正多角形を含む多角形や、星型、楕円形等を有する柱状の形状を得ることができる。更には、フォトレジスト層42の形状を回転に対し非対称なパターンを用いることで、回転に対し非対称な柱状パターンを形成することが可能である。
(第4の変形例)
上記した液滴誘導部を支える第1脚部、第2脚部として主として3本の梁を用いて支える例について説明したが、これは梁の数を3本に限定する意図ではなく、異なる梁の数で液滴誘導部を支えることができる。例えば、1〜2本の梁を用いても良く、4本以上の梁を用いても良い。また、第1脚部、第2脚部は梁の形状に限定されることはなく、例えば平板形状に液滴の透過用孔部を設けた形状を用いても良い。
また、上記した第1脚部、第2脚部には、各脚部の固定端側に円形の構成部材を設けた形状について主として説明したが、この構成部材は必須ではない。例えばこの構成部材を除いた形状で支えることで、固定領域を小さく抑えることができる。また、構成部材の形状は円形に限る必要はなく三角形や四角形など多角形形状を用いても良い。また、正多角形以外の長方形や台形、辺の長さが異なる三角形、楕円などの形状を用いても良い。特に正方形や、長方形を用いた場合、ダイシング法などによって脚部と共に液滴誘導部を切り離すことが可能となるため、好ましい。
(A)は、擂鉢形状部と、擂鉢形状部と円柱部を有するノズルプレートの平面図、(B)は、(A)のA−A線断面図。 (A)は軸対称パターンを有する液滴誘導部の平面図、(B)は、(A)のA−A線断面図。 (A)は、ノズルプレートと液滴誘導部を重ね合わせて形成された液滴吐出ヘッドの吐出部の平面図、(B)は、(A)のA−A線断面図。 擂鉢形状部と円柱部を有するノズルプレートの製造工程を説明するための断面図。 (A)は、第1円柱部と、第1円柱部と比べ半径が小さい第2円柱部とを組合せてなり、軸対称パターンを有するノズルプレートの平面図、(B)は、(A)のA−A線断面図。 (A)は、軸対称パターンを有する液滴誘導部の平面図、(B)は、(A)のA−A線断面図。 (A)は、ノズルプレートと液滴誘導部を重ね合わせて形成された液滴吐出ヘッドを構成する吐出部の平面図、(B)は、(A)のA−A線断面図。 (A)、(B)は、第1円柱部および第2円柱部の製造方法を示すための工程断面図。 (A)は、液滴誘導部の製造工程を示す平面図、(B)は、(A)のA−A線断面図。 (A)は、液滴誘導部の製造工程を示す平面図、(B)は、(A)のA−A線断面図。 (A)は、液滴誘導部の製造工程を示す平面図、(B)は、(A)のA−A線断面図。 (A)は、液滴誘導部の製造工程を示す平面図、(B)は、(A)のA−A線断面図。 (A)〜(D)は、光造形技術を用いて液滴吐出ヘッドを製造する工程を示す工程断面図。 (A)は、液滴吐出ヘッドを含む構造の主要部を示す模式斜視図、(B)は、模式断面図。 (C)、(D)は、液滴吐出ヘッドの別の構成を示す断面図。 液滴吐出装置の斜視図。
符号の説明
10…ノズルプレート、10W…出力、10a…ノズルプレート素材、11…擂鉢形状部、12…円柱部、13…液滴誘導部、14…第1脚部、15…吐出部、21…ポンチ、22…ダイ、23…孔、24…抜きカス、30…ノズルプレート、30a…ノズルプレート素材、31…第1円柱部、32…第2円柱部、33…液滴誘導部、34…第1脚部、35…吐出部、36…フォトレジスト層、37…フォトレジスト層、40…シリコン基板、41…フォトレジスト層、42…フォトレジスト層、43…液滴誘導部、44…第1脚部、45…液滴誘導部、46…第1脚部、50…基板、51…光硬化部、51a…光硬化樹脂、52…液滴誘導部、56…キャッピングユニット、58…クリーニングユニット、59…ノズルプレート、61…振動板、62…仕切り部材、63…圧力室、66…材料供給孔、67…材料供給装置、68…通路、69…材料加圧体、70…貫通部、71…圧電素子、72a…電極、73…撥材料層、74…液滴誘導部、75…第1脚部、76…第2脚部、80…液滴吐出ヘッド、81…吐出面、100…液滴吐出装置、101…ベース、102…第1移動手段、103…テーブル、104…モータ、105…モータ、106…モータ、107…モータ、108…リニアモータ、110…制御装置。

Claims (14)

  1. 液体を供給する圧力室と、
    前記圧力室に対向するとともに、前記液体を液滴として吐出する貫通部が形成されたノズルプレートと、
    前記圧力室と前記貫通部との間に介在する液体誘導部と、
    を備え、
    前記液体誘導部は、前記貫通部に少なくとも一部が挿入される本体部、および該本体部を支える脚部を有し、
    前記脚部は、前記ノズルプレートの前記圧力室側の表面に配置されるとともに、
    前記本体部は、前記貫通部の内壁に接しないように配置されてなり、
    前記貫通部には、前記本体部が挿入される凹部と、該凹部に挿入された前記本体部との間隙を流動してきた前記液体を吐出するための略円柱形状の吐出孔と、が設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
  2. 前記脚部は、3本以上の梁からなり、
    各前記梁の一方の端部は、前記本体部に接続され、
    各前記梁の他方の端部は、前記ノズルプレートの前記圧力室側の表面に固定され、
    前記液体は、前記梁の間を流動することを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
  3. 前記脚部には、各前記梁の前記他方の端部を結ぶ円形部がさらに設けられていることを特徴とする請求項2に記載の液滴吐出ヘッド。
  4. 前記円形部の直径は、前記凹部の前記圧力室側の開口部の直径よりも大きいことを特徴とする請求項3に記載の液滴吐出ヘッド。
  5. 液体を供給する圧力室と、
    前記圧力室に対向するとともに、前記液体を液滴として吐出する貫通部が形成されたノズルプレートと、
    前記圧力室と前記貫通部との間に介在する液体誘導部と、
    を備え、
    前記圧力室は、前記液体を収納するための収納部と、該収納部を形成する側壁および天壁とを有し、
    前記液体誘導部は、前記貫通部に少なくとも一部が挿入される本体部、および該本体部を支える脚部を有し、
    前記貫通部には、前記本体部が挿入される凹部と、該凹部に挿入された前記本体部との間隙を流動してきた前記液体を吐出するための略円柱形状の吐出孔と、が設けられ、
    前記本体部は、前記貫通部の内壁に接しないように配置されるとともに、前記圧力室側に延長した形状を有し、
    前記延長した形状の端部を前記脚部とするとともに、該脚部は、前記貫通部と対向する前記圧力室の前記天壁に固定されてなり、
    前記天壁は、前記圧力室の容量を変化させる振動板であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
  6. 液体を供給する圧力室と、
    前記圧力室に対向するとともに、前記液体を液滴として吐出する貫通部が形成されたノズルプレートと、
    前記圧力室と前記貫通部との間に介在する液体誘導部と、
    を備え、
    前記液体誘導部は、前記貫通部に少なくとも一部が挿入される本体部、および該本体部を支える脚部を有し、
    前記本体部は、前記貫通部の内壁に接しないように配置されてなり、
    前記貫通部には、前記本体部が挿入される凹部と、該凹部に挿入された前記本体部との間隙を流動してきた前記液体を吐出するための略円柱形状の吐出孔と、が設けられ、
    前記脚部は、前記圧力室に配置された3本以上の梁からなり、
    各前記梁の一方の端部は、前記本体部に接続され、
    各前記梁の他方の端部は、前記圧力室の側壁に固定され、
    前記液体は、前記梁の間を流動することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
  7. 前記凹部の断面形状は、前記圧力室側における開口部よりも、前記吐出孔側に向かうに沿って狭くなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
  8. 前記凹部における前記吐出孔側の形状は、前記吐出孔の形状と略一致していることを特徴とする請求項7に記載の液滴吐出ヘッド。
  9. 平面視における前記吐出孔の中心からの垂線を軸としたときに、
    前記本体部は、前記軸を軸とする軸対称パターンを備えた回転体であり、前記本体部の先端が前記軸上に位置することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
  10. 前記凹部は、前記軸を軸とする軸対称パターンを備えた回転体であり、
    前記本体部と前記凹部との間隙が略均一であることを特徴とする請求項9に記載の液滴吐出ヘッド。
  11. 前記本体部の断面形状は、前記圧力室側よりも前記吐出孔側に向かうに沿って太くなる部分を含むことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
  12. 前記本体部の前記吐出孔側は、前記貫通部内に配置されていることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
  13. 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを形成するための液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
    前記貫通部は、金属材料からなる前記ノズルプレートに対して、前記貫通部の形状を有するポンチを用いたプレス加工によって形成され、
    前記液体誘導部は、ドライエッチング法、光造形法、またはイオンビーム成型法によって形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
  14. 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
JP2006281134A 2006-10-16 2006-10-16 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、および液滴吐出装置 Expired - Fee Related JP4407686B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006281134A JP4407686B2 (ja) 2006-10-16 2006-10-16 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、および液滴吐出装置
US11/842,526 US7954925B2 (en) 2006-10-16 2007-08-21 Droplet discharging head and method for manufacturing the same, and droplet discharging device
KR1020070103380A KR101389363B1 (ko) 2006-10-16 2007-10-15 액적 토출 헤드, 액적 토출 헤드의 제조 방법, 및 액적토출 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006281134A JP4407686B2 (ja) 2006-10-16 2006-10-16 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、および液滴吐出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008094043A JP2008094043A (ja) 2008-04-24
JP4407686B2 true JP4407686B2 (ja) 2010-02-03

Family

ID=39302689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006281134A Expired - Fee Related JP4407686B2 (ja) 2006-10-16 2006-10-16 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、および液滴吐出装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7954925B2 (ja)
JP (1) JP4407686B2 (ja)
KR (1) KR101389363B1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5861815B2 (ja) * 2011-08-10 2016-02-16 セイコーエプソン株式会社 インク組成物、これを用いる記録ユニットおよびインクジェット記録装置、ならびに記録物
JP2014531350A (ja) 2011-10-03 2014-11-27 オセ−テクノロジーズ ビーブイ 液滴吐出装置
JP2015522449A (ja) 2012-06-08 2015-08-06 オセ−テクノロジーズ ビーブイ 液滴吐出装置
US8876255B2 (en) * 2012-07-31 2014-11-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Orifice structure for fluid ejection device and method of forming same
JP2015214036A (ja) * 2014-05-08 2015-12-03 株式会社日立産機システム インクジェット記録装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05193144A (ja) 1992-01-22 1993-08-03 Seiko Epson Corp インクジェットヘッド及びその製造方法
GB9202434D0 (en) 1992-02-05 1992-03-18 Xaar Ltd Method of and apparatus for forming nozzles
JP3094672B2 (ja) 1992-07-20 2000-10-03 セイコーエプソン株式会社 インクジェットヘッド
JPH07329304A (ja) 1994-04-11 1995-12-19 Fujitsu Ltd インクジェット記録装置、その記録ヘッド用ノズル板およびそのノズル板の製造方法
JP2965513B2 (ja) 1996-07-26 1999-10-18 富士ゼロックス株式会社 記録素子および記録装置
JP3777705B2 (ja) * 1997-03-05 2006-05-24 ブラザー工業株式会社 インクジェットプリンタにおけるインク吐出制御装置
JPH10315481A (ja) 1997-05-19 1998-12-02 Seiko Instr Inc インク液面を制御する構造を有する静電型インクジェットプリンタヘッド
JP3892423B2 (ja) 2003-08-29 2007-03-14 シャープ株式会社 ノズルプレートおよびその製造方法
JP2005231236A (ja) 2004-02-20 2005-09-02 Fuji Photo Film Co Ltd 液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの作製方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7954925B2 (en) 2011-06-07
US20080088669A1 (en) 2008-04-17
JP2008094043A (ja) 2008-04-24
KR101389363B1 (ko) 2014-04-28
KR20080034403A (ko) 2008-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI592312B (zh) 噴嘴板、噴嘴板製造方法、噴墨頭、以及噴墨列印裝置
JP4727257B2 (ja) 圧電方式のインクジェットプリントヘッドと、そのノズルプレートの製造方法
JP4407686B2 (ja) 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、および液滴吐出装置
US9085145B2 (en) Method of forming electromechanical transducer film, electromechanical transducer film, electromechanical transducer element, and liquid discharge head
EP2660060B1 (en) Forming a funnel-shaped nozzle
JP2007144989A (ja) 疎水性コーティング膜の形成方法
US7669966B2 (en) Liquid droplet discharging apparatus and head with liquid droplet guides
JP4225328B2 (ja) 液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置、並びに吐出制御方法
JP2007066951A (ja) 積層体の加工方法、積層体、デバイスの製造方法、デバイス、インクジェット記録装置
JP5593659B2 (ja) 液滴吐出装置
JP3108954B2 (ja) インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ
TW577819B (en) Method for self-aligning nozzle orifice of inkjet print head
US9457571B2 (en) Fluid ejection apparatuses including a substrate with a bulk layer and a epitaxial layer
JP4016993B2 (ja) 電子放出素子及び電子放出素子の製造方法、並びに表示装置及び電子機器
JP2001150678A (ja) インクジェット記録ヘッド
JP2002067333A (ja) インクジェットヘッドのノズル形成方法
JP2008142945A (ja) ノズルプレートとその製造方法、及び液滴吐出ヘッドとその製造方法並びに液滴吐出装置とその製造方法
JP2001199069A (ja) インクジェットプリンタヘッドの製造方法及びインクジェット印字装置
KR100438714B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
JP2007237601A (ja) インクジェット記録ヘッド
JP2006110757A (ja) 静電吸引型流体吐出装置
JP2015201590A (ja) 液体吐出ヘッド用基板の製造方法
JP2009235253A (ja) インクジェット用インク及び液滴吐出装置及び描画方法
JP2007144856A (ja) 液体吐出ノズルヘッドおよびその製造方法
JP2008142944A (ja) ノズルプレート製造方法及び液滴吐出ヘッド製造方法並びに液滴吐出装置製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081014

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081021

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090609

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090730

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091020

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091102

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131120

Year of fee payment: 4

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees