JP4881126B2 - ノズルプレートの製造方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
そのため、ノズル孔部分の加工を容易にして生産性を向上させるために、ノズル孔部分を液滴吐出ヘッドのノズル本体と別個に構成して、それぞれを別加工した後に接着剤などで一体化する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
そのため、ノズル孔とノズル孔にインクを供給するインク流路とを一つのノズルプレートに設ける技術が提案されている(特許文献2、3を参照)。
図1は、本発明の実施の形態に係るノズルプレート11を備えた液滴吐出ヘッド1の模式断面図である。
図2は、液滴吐出ヘッド1の模式外観図である。
図2に例示するように、液滴吐出ヘッド1は、複数のノズル孔12を備えたいわゆるマルチノズル型の液滴吐出ヘッドである。また、図1は、図2のA−A方向の断面を拡大した図である。
流路10の開口部側と対向する面には、液室9が連通している。液室9は複数設けられ、それぞれの液室9に連通する流路10が、それぞれ存在する。
また、図では流路10の断面形状を矩形としたが、これに限られるわけではなく角に丸みを有したものであってもよい。これらの寸法や形状は、例示したものに限定されるわけではなく、種々の変更が可能である。
図3に示すように、ノズルプレート111に設けられた液室109の一端(下方端)には、テーパー部112aが設けられ、このテーパー部112aを介して液室109とノズル孔112とが連通するようになっている。この時のテーパー部112aの上部開口寸法は、液室109の断面寸法と略同一である。そして、ノズル孔112の他端は、ノズルプレート111の裏面(下面)に開口している。
この接続部112bの位置は、ノズル孔112の加工時に決まるものであるが、従来はその位置精度までは考慮がされていなかった。
液室109の加工においては、先端が円錐状をしたドリルを用いるのが一般的である。まず、図4(a)に示すように、ドリルによりノズルプレート111に孔をあける。加工後には、円錐状の先端109aを有する孔があくことになり、ストレート部分が液室109となる。
これに対し、本実施の形態に係るノズルプレート11においては、前述したように液室9の一端(下方端)に平坦部9aが設けられている。また、テーパー部12aも小さく、これをノズル孔12の一部と見なすことができる。そのため、平坦部9a(液室9の下方端)からノズル孔12の開口部までの寸法が、ノズル長さLとなる。この時、平坦部9aは位置精度や平面度を出すことが可能であるため、ノズル長さLの寸法精度を飛躍的に向上させることができる。その結果、着弾特性・飛翔特性などの動作特性を飛躍的に向上させることができる。
また、後述するように平坦部9aは平坦な面とすることができるので、直線性に優れたノズル孔12の加工をすることができ、ノズル孔12のピッチ寸法の精度も飛躍的に向上させることができる。
図5(a)は、図3,図4で説明をしたノズル孔112を備えるノズルプレート111の着弾特性を示し、図5(b)は、本実施形態に係るノズル孔12を備えるノズルプレート11の着弾特性を示したものである。この場合の着弾特性は、64個のノズル孔に対する着弾誤差をひとつのグラフ上にプロットしたものである。尚、ノズルプレート以外の条件は同一としている。また、図5(a)、(b)とも着弾目標は、グラフ図中央のC点としている。
図6(a)は、図3,図4で説明をしたノズル孔112のピッチ寸法精度を示し、図6(b)は、本実施形態に係るノズル孔12のピッチ寸法精度を示したものである。この時の測定対象は、図2に示したようなマルチノズル型のノズルプレートとした。グラフ図の横軸のノズル番号は、マルチノズルの個々のノズル孔を示し、縦軸はピッチ誤差を示している。
図6(a)、(b)から明らかなように、本実施形態に係るノズル孔12によれば、ノズル孔12のピッチ寸法の精度も飛躍的に向上させることができる。
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、図1中に波線で示すように、可撓性膜3を下方に押し下げ、液室9内の液体をノズル孔12の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より吐出されることになる。
図7は、ノズルプレート11の加工に用いる加工手段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。
尚、図1と同様の部分には同じ符号を付すことにする。
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板状体のノズルプレート11を作成する。
また、平坦部9aを形成させることができるため、さらに高いノズル孔の加工精度を得ることができ、前述したような着弾特性・飛翔特性などの動作特性やピッチ精度をも飛躍的に向上させることができる。
図9(a)は、 図8(c)で説明をした液室9の底面側に残る円錐状の凹部を上方から(液室9側から)見た時の写真図面である。図9(a)から分かるように、円錐状の凹部には同心円状のパターンが見られ、寸法精度の悪さとともに面の表面もかなり荒れていることが分かる。尚、図8(d)で説明をした円錐状の凸部に関しても同様である。
図10は、加熱により液体を吐出させるサーマル型液滴吐出ヘッドの構成を例示するための模式断面図である。
図1に関して前述したものと同様の要素には同一の記号を付し、異なる部分のみを主に説明する。
以上説明したように、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、前述したノズル孔を設けたノズルプレートを備えているので、着弾特性・飛翔特性などの動作特性がよく、また、ピッチ精度も飛躍的に向上させることができる。
図11は、液滴吐出装置50を例示するための模式図である。
図11に示すように、液滴吐出装置50は、被処理物51に向かって液体52を吐出させるための液滴吐出ヘッド1と、基板などの被処理物51を載置・保持したまま移動させることができる移動手段53と、液滴吐出ヘッド1を保持するための保持手段54と、液体52を収納するタンクなどの液体収納手段55とを備えている。液滴吐出ヘッド1と液体収納手段55とは、チューブ56で接続され、液体52が液滴吐出ヘッド1に供給可能となっている。尚、液滴吐出ヘッド1は、本発明に係る液滴吐出ヘッドであればよく、例えば、液滴吐出ヘッド32とすることもできる。また、図11は、概略構成を示したものであり、これらの他にも、例えば、液滴吐出装置50の動作を制御する制御手段、余剰となった液体52の排出手段などを設けることができる。
まず、被処理物51を移動手段53上に載置し、保持させる。次に、液滴吐出ヘッド1から液体52を被処理物51に向かって吐出させる。次に、移動手段53により、被処理物51を移動させて、次に処理がされる部分が液滴吐出ヘッド1の下方に来るようにする。以下、前述の手順を繰り返して、被処理物51上に成膜などの処理を行う。この際、チューブ56を介して、液体52が液体収納手段55から液滴吐出ヘッド1へと供給される。
前述の具体例に関して、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、本発明の範囲に包含される。
また、ノズルプレートの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法として説明をした各加工方法も例示したものに限定されるわけではなく適宜変更をすることができる。
Claims (6)
- 板状体の第1の面に開口した液室を形成し、
前記液室の底部に円錐状の凸部を形成し、
前記円錐状の凸部を除去して前記液室の底部に平坦部を形成し、
前記平坦部に連通し前記板状体の第1の面とは反対の側の第2の面に開口したノズル孔を形成すること、
を特徴とするノズルプレートの製造方法。 - 前記ノズル孔の形成は、前記平坦部を形成した後に、断面形状がV字状の凹みを形成し、前記凹みのセンタリング作用を利用して前記ノズル孔を形成することを特徴とする請求項1記載のノズルプレートの製造方法。
- 前記凹みの形成は、センター孔加工であること、を特徴とする請求項2記載のノズルプレートの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1つに記載のノズルプレートの製造方法によりノズルプレートを形成し、
前記ノズルプレートの液室の開口側を覆うように前記加圧手段を設けること、
を特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記加圧手段には、圧電素子が備えられ、前記圧電素子は前記液室の直上に設けられること、を特徴とする請求項4記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記加圧手段には、発熱素子が備えられ、前記発熱素子は前記液室の直上に設けられること、を特徴とする請求項4記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
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