JP6446879B2 - Metal substrate - Google Patents
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Description
本発明は、金属基板に関し、特にインクジェットヘッドの流路ユニットの一部品として用いられる、複数の長尺状貫通孔が形成されてなる金属基板に関する。 The present invention relates to a metal substrate, and more particularly, to a metal substrate formed with a plurality of elongated through holes used as a part of a flow path unit of an inkjet head.
従来、インクジェットヘッド、熱交換器等において、液体の流路ユニットを構成する板材として、複数の長尺状貫通孔部がエッチングにより形成されてなる金属基板が用いられている。例えば、インクジェットヘッドにおけるインク流路ユニットとしては、複数のノズル孔を有するノズルプレート、各ノズル孔に対応する圧力室を有するベースプレート、各ノズル孔と各圧力室とをつなぐマニホールドプレート等が積層・固定されてなるものが用いられている(特許文献1参照)。このインク流路ユニットのうちのベースプレートとして、上記複数の長尺状貫通孔部が形成されてなる金属基板が用いられ、各長尺状貫通孔部が、ベースプレートにおける各圧力室を構成している。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an inkjet head, a heat exchanger, or the like, a metal substrate in which a plurality of long through-hole portions are formed by etching is used as a plate material that constitutes a liquid flow path unit. For example, as an ink flow path unit in an inkjet head, a nozzle plate having a plurality of nozzle holes, a base plate having a pressure chamber corresponding to each nozzle hole, a manifold plate that connects each nozzle hole and each pressure chamber, and the like are stacked and fixed. What is made is used (refer patent document 1). As the base plate of the ink flow path unit, a metal substrate in which the plurality of elongated through holes are formed is used, and each elongated through hole constitutes a pressure chamber in the base plate. .
上記ベースプレートは、例えば、図5に示すようにして製造される。
まず、ベースプレートの各長尺状貫通孔部200に対応する開口部310を有するレジストパターン300を金属プレート100の第1面100A及び第2面100Bに形成する(図5(A)参照)。そして、金属プレート100の第1面100A及び第2面100Bから同時にウェットエッチング処理を施す(図5(B)〜(D)参照)。このとき、金属プレート100の第1面100A及び第2面100Bにおける、レジストパターン300の開口部310にて露出する部分から徐々にエッチングされ(図5(B)参照)、エッチングの進行とともに、レジストパターン300により被覆されている部分もサイドエッチングされる(図5(C)参照)。そして、第1面100A及び第2面100Bのそれぞれからエッチングされて、金属プレート100を厚さ方向に貫通することで長尺状貫通孔部200が形成される(図5(D)参照)。
The base plate is manufactured, for example, as shown in FIG.
First, a
上述のようにして製造されるベースプレートにおいて、図6に示すように、長尺状貫通孔部200の側壁230には、サイドエッチングによる突出部240が形成される。特に、上記長尺状貫通孔部200が、短手方向の幅が小さい第1長尺状貫通孔部と、それよりも短手方向の幅が大きい第2長尺状貫通孔部とが長手方向に連続した構成を有するものである場合、第1長尺状貫通孔部の側壁230に形成される突出部240と、第2長尺状貫通孔部の側壁230に形成される突出部240との、側壁230からの突出量HPが異なる。そして、この突出部240が、長尺状貫通孔部200内をインク等の流体が通過するときに、大きな圧力損失を生じさせてしまう原因となる。特に、上記第1長尺状貫通孔部と第2長尺状貫通孔部とにおいては、インク等の流体に生じる圧力損失が異なってしまう。これにより、ノズル孔に向かって供給されるインクの供給圧が小さくなり、インクをノズル孔に向かって安定的に供給することが困難となる。
In the base plate manufactured as described above, as shown in FIG. 6, the
高解像度での印字が求められる中、各ノズル孔からより小さく、かつ均一な液滴サイズでインクを吐出可能なインクジェットヘッドが求められている。そのためには、インクジェットヘッドにおける流路の幅を狭小化し、かつインク等の流体に生じる圧力損失を小さくすることが求められる。 While printing with high resolution is required, there is a demand for an inkjet head that can eject ink with a smaller and uniform droplet size from each nozzle hole. For this purpose, it is required to reduce the width of the flow path in the inkjet head and to reduce the pressure loss generated in the fluid such as ink.
上記課題に鑑みて、本発明は、微細な流路として用いられる、厚さ方向に貫通する長尺状貫通孔部を有するとともに、当該長尺状貫通孔部により構成される流路内を流体が通過するときの圧力損失を小さくすることのできる金属基板を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention has a long through-hole portion that penetrates in the thickness direction and is used as a fine flow channel, and the inside of the flow channel constituted by the long through-hole portion is fluidized. An object of the present invention is to provide a metal substrate capable of reducing the pressure loss when passing through.
上記課題を解決するために、本発明は、第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する金属基板であって、前記金属基板には、第1の長尺状貫通孔部と、前記第1の長尺状貫通孔部に連続し、前記第1の長尺状貫通孔部よりも短手方向の開口寸法が大きい第2の長尺状貫通孔部とを含む長尺状貫通孔部が、前記金属基板の厚さ方向に貫通するようにして形成されており、前記長尺状貫通孔部の側壁の実質的中位点には、当該長尺状貫通孔部の内側に向かって突出する突出部が存在し、前記金属基板の厚さ方向における前記長尺状貫通孔部の切断面を見たときに、前記突出部の先端は、前記側壁のうちの前記第1面側に位置する第1端部及び前記第2面側に位置する第2端部とを結ぶ線分上又は当該線分よりも前記長尺状貫通孔部の外側に位置していることを特徴とする金属基板を提供する(発明1)。 In order to solve the above problems, the present invention provides a metal substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, the metal substrate including a first elongated through-hole portion and And a second elongated through-hole portion that is continuous with the first elongated through-hole portion and has a larger opening dimension in the short direction than the first elongated through-hole portion. A through-hole portion is formed so as to penetrate in the thickness direction of the metal substrate, and a substantially middle point of a side wall of the elongated through-hole portion is located inside the elongated through-hole portion. There is a projecting portion projecting toward the metal substrate, and when the cut surface of the elongated through-hole portion in the thickness direction of the metal substrate is viewed, the tip of the projecting portion is the first of the side walls. A line segment connecting the first end located on the surface side and the second end located on the second surface side, or on the outside of the elongated through-hole portion than the line segment. To provide a metal substrate, characterized in that (invention 1).
上記発明(発明1)において、前記突出部は、前記第1面を基準として、前記金属基板の厚さに対する20〜80%の位置に存在するのが好ましい(発明2)。 In the said invention (invention 1), it is preferable that the said protrusion part exists in the position of 20 to 80% with respect to the thickness of the said metal substrate on the basis of the said 1st surface (invention 2).
上記発明(発明1,2)において、前記第1面側における前記第1の長尺状貫通孔部及び前記第2の長尺状貫通孔部の短手方向の開口寸法は、それぞれ、前記第2面側における前記第1の長尺状貫通孔部及び前記第2の長尺状貫通孔部の短手方向の開口寸法よりも大きいのが好ましい(発明3)。
In the above inventions (
上記発明(発明1〜3)において、複数の前記長尺状貫通孔部が、前記金属基板の長手方向に並列するようにして形成されており、前記複数の長尺状貫通孔部の長手方向は、それぞれ、前記金属基板の短手方向に実質的に一致しているのが好ましい(発明4)。
In the above inventions (
上記発明(発明1〜4)において、前記金属基板は、前記長尺状貫通孔部が流体の流路の一部を構成する用途に用いられるものであるのが好ましい(発明5)。 In the said invention (invention 1-4), it is preferable that the said metal substrate is used for the use in which the said elongate through-hole part comprises a part of fluid flow path (invention 5).
本発明によれば、微細な流路として用いられる、厚さ方向に貫通する長尺状貫通孔部を有するとともに、当該長尺状貫通孔部により構成される流路内を流体が通過するときの圧力損失を小さくすることのできる金属基板を提供することができる。 According to the present invention, when the fluid passes through the flow path constituted by the elongated through-hole portion, the elongated through-hole portion penetrating in the thickness direction is used as a fine flow channel. It is possible to provide a metal substrate capable of reducing the pressure loss.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
〔金属基板〕
図1は、本実施形態に係る金属基板の概略構成を示す部分拡大斜視図であり、図2(A)は、本実施形態に係る金属基板の概略構成を示す、図1におけるA−A線切断端面図であり、図2(B)は、図2(A)におけるB部拡大図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Metal substrate]
FIG. 1 is a partially enlarged perspective view showing a schematic configuration of a metal substrate according to the present embodiment, and FIG. 2A shows a schematic configuration of the metal substrate according to the present embodiment, taken along line AA in FIG. FIG. 2B is a cut end view, and FIG. 2B is an enlarged view of a portion B in FIG.
図1に示すように、本実施形態に係る金属基板1は、第1面1A及び第1面1Aに対向する第2面1Bを有する。この金属基板1には、当該金属基板1の厚さ方向(図1におけるZ方向)に貫通する複数の長尺状貫通孔部2,2・・・が、当該金属基板1の長手方向(図1におけるX方向)に並列するようにして形成されている。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態における金属基板1の形状は、平面視略長方形状であるが、特に限定されるものではない。金属基板1の用途等に応じて、金属基板1の形状は適宜設定され得る。
The shape of the
金属基板1の大きさは、当該金属基板1の用途等に応じて適宜設定され得る。例えば、当該金属基板1の平面視における長手方向(図1におけるX方向)の長さは30〜150mm程度に、短手方向(図1におけるY方向)の長さは10〜70mm程度に、厚さ(図1におけるZ方向)は0.025〜0.102mm程度に設定され得る。
The size of the
金属基板1を構成する金属材料としては、特に限定されるものではなく、金属基板1の用途等に応じ、種々の金属材料が用いられ得る。当該金属材料としては、例えば、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系のステンレス鋼;ニッケル、ニッケル合金、コバルト合金、クロム合金等が挙げられる。
The metal material constituting the
本実施形態において、長尺状貫通孔部2は、短手方向(図1におけるX方向)の開口寸法が相対的に小さい第1の長尺状貫通孔部21と、第1の長尺状貫通孔部21の両端に連続し、短手方向の開口寸法が相対的に大きい第2の長尺状貫通孔部22とを含む。
In the present embodiment, the long through-
本実施形態において「開口寸法」は、金属基板1の第1面1A側(又は第2面1B側)から、当該金属基板1の厚さ方向(図1におけるZ方向)と平行な光を照射し、長尺状貫通孔部2を通過した光を第2面1B側(又は第1面1A側)にて検出することにより測定され得る透過寸法と、当該照射光が長尺状貫通孔部2のエッジで反射する反射光を第1面1A側(又は第2面1B側)にて検出することにより測定され得る反射寸法との算術平均値として算出され得る。なお、透過寸法及び反射寸法は、例えば、2次元測定器(ニコン社製,NEXIV)等を用いて測定され得る。
In the present embodiment, the “aperture dimension” refers to irradiation of light parallel to the thickness direction (Z direction in FIG. 1) of the
第1の長尺状貫通孔部21の短手方向の開口寸法は、本実施形態に係る金属基板1の用途等に応じて適宜設定され得るものであるが、例えば、当該金属基板1がインクジェットヘッドにおけるインク流路を構成する部材として用いられる場合、75〜150μm程度であるのが好ましく、75〜120μm程度であるのがより好ましい。
Although the opening dimension of the transversal direction of the 1st elongate through-
第2の長尺状貫通孔部22の短手方向の開口寸法は、本実施形態に係る金属基板1の用途等に応じて適宜設定され得るものであるが、例えば、当該金属基板1がインクジェットヘッドにおけるインク流路を構成する部材として用いられる場合、150〜300μm程度であるのが好ましく、150〜220μm程度であるのがより好ましい。
The opening dimension in the short direction of the second elongated through-
第1の長尺状貫通孔部21の短手方向の開口寸法のうち、第1面1A側の開口寸法と第2面1B側の開口寸法とは、同一寸法であってもよいし、異なる寸法であってもよい。同様に、第2の長尺状貫通孔部22の短手方向の開口寸法のうち、第1面1A側の開口寸法と第2面1B側の開口寸法とは、同一寸法であってもよいし、異なる寸法であってもよい。
Of the opening dimensions in the short direction of the first elongated through-
図2(A)及び(B)に示すように、本実施形態における各長尺状貫通孔部2(第1の長尺状貫通孔部21及び第2の長尺状貫通孔部22)は、各長尺状貫通孔部2(21,22)の内側に向かって突出し、長尺状貫通孔部2(21,22)の側壁23に沿って延在する突出部24を有する。突出部24は、各長尺状貫通孔部2(21,22)の側壁23の実質的中位点に位置する。なお、本実施形態において「側壁23の実質的中位点」とは、第1面1Aを基準とした、金属基板1の厚さに対する20〜80%の位置を意味し、好ましくは金属基板1の厚さに対する25〜75%の位置を意味し、特に好ましくは金属基板1の厚さに対する30〜70%の位置を意味するものとする。
As shown in FIGS. 2 (A) and (B), each elongated through-hole portion 2 (first elongated through-
そして、突出部24の先端24aは、側壁23のうちの第1面1A側に位置する第1端部23aと第2面1B側に位置する第2端部23bとを結ぶ仮想線分VL上、又は当該仮想線分VLよりも各長尺状貫通孔部2(21,22)の外側に位置している。すなわち、第1の長尺状貫通孔部21において、短手方向の互いに対向する突出部24の先端24a間の寸法(突出部24の短手方向の開口寸法)は、第1面1A側の短手方向の開口寸法及び第2面1B側の短手方向の開口寸法のいずれよりも大きい。同様に、第2の長尺状貫通孔部22において、互いに対向する突出部24の先端24a間の寸法(突出部24の短手方向の開口寸法)は、第1面1A側の短手方向の開口寸法及び第2面1B側の短手方向の開口寸法のいずれよりも大きい。
And the front-end |
従来の長尺状貫通孔部200を有する金属基板は、図5に示すように、金属プレート100の第1面100A及び第2面100Bに、長尺状貫通孔部200に対応する開口部を有するレジストパターン300を形成し、第1面100A及び第2面100Bから同時にウェットエッチング処理を施し、金属プレート100を厚さ方向に貫通して長尺状貫通孔部200を形成することにより製造される。そのため、図6に示すように、長尺状貫通孔部200の側壁230の実質的中位点に形成される、サイドエッチングに起因する突出部240の先端240aは、通常、側壁230のうちの第1面側に位置する第1端部230aと第2面側に位置する第2端部230bとを結ぶ仮想線分VL’よりも長尺状貫通孔部200の内側(当該突出部240の先端240aが存在する側壁230に対向する側壁230側)に位置することになる。
As shown in FIG. 5, the conventional metal substrate having the long through hole 200 has openings corresponding to the long through holes 200 on the
しかしながら、本実施形態に係る金属基板1においては、突出部24の先端24aが、側壁23のうちの第1面1A側に位置する第1端部23aと第2面1B側に位置する第2端部23bとを結ぶ仮想線分VL上、又は当該仮想線分VLよりも各長尺状貫通孔部2(21,22)の外側(当該突出部24の先端24aが存在する側壁23側)に位置している(図2(A)及び(B)参照)。
However, in the
突出部24の先端24aは、好ましくは仮想線分VLより1〜10μm程度外側に位置し、特に好ましくは1〜5μm程度外側に位置する。突出部24の先端24aと仮想線分VLとの位置関係が上記数値範囲内であることで、長尺状貫通孔部2(21,22)を液体の流路、例えば、インクジェットヘッドにおけるインク流路として用いた場合に、当該流路内での気泡溜まりやインク吐出阻害を抑制することができる。
The
本実施形態に係る金属基板1において、長尺状貫通孔部2(21,22)の側壁23に存在する突出部24の先端24aが、第1端部23aと第2端部23bとを結ぶ仮想線分VL上、又は当該仮想線分VLよりも長尺状貫通孔部2(21,22)の外側に位置していることで、当該金属基板1の長尺状貫通孔部2(21,22)を流体の流路として用いた場合に、当該液体に生じる圧力損失を低減することができる。したがって、例えば、インクジェットヘッドにおけるインク流路として、当該金属基板1の長尺状貫通孔部2(21,22)を用いた場合に、インクジェットヘッドのノズルへのインク供給圧を向上させることができ、インクを安定的に供給可能となる効果を奏する。また、圧力損失を低減することができるため、インクジェットヘッドにおけるピエゾ素子への電気供給負担を軽減可能となる効果をも奏する。
In the
〔金属基板の製造方法〕
上述した構成を有する金属基板1は、以下のようにして製造することができる。図3は、本実施形態に係る金属基板1の製造工程を切断端面図にて示す工程フロー図である。
[Metallic substrate manufacturing method]
The
図3(A)に示すように、第1面10A及びそれに対向する第2面10Bを有する金属プレート10を準備し、当該金属プレート10の第1面10Aに、金属基板1の長尺状貫通孔部2(21,22)に対応する開口部31を有するレジストパターン30を形成する。また、金属プレート10の第2面10Bにも、金属基板1の長尺状貫通孔部2(21,22)に対応する開口部41を有するレジストパターン40を形成する。このとき、第1面10Aのレジストパターン30の開口部31の短手方向中心と、第2面10Bのレジストパターン40の開口部41の短手方向中心とが実質的に一致するように、第1面10A及び第2面10Bのそれぞれにレジストパターン30,40を形成する。
As shown in FIG. 3A, a
金属プレート10の第1面10A及び第2面10Bに形成されるレジストパターン30,40の開口部31,41の寸法は、長尺状貫通孔部2(21,22)の寸法に応じて適宜設定され得るが、本実施形態においては、第1面10Aの開口部31の寸法を、第2面10Bの開口部41の寸法よりも小さくする。後述するように、本実施形態においては、金属プレート10の第1面10A側から、板厚の70〜90%程度のエッチング量となるエッチング条件でエッチング処理を行った後、第2面10B側から、板厚の60〜80%程度のエッチング条件でエッチング処理を行い、突出部24の先端24aが板厚の実質的中位点に位置するように長尺状貫通孔部2(21,22)を形成する。すなわち、金属プレート10の第1面10A側からのエッチング処理におけるエッチング量が、第2面10B側からのエッチング処理におけるエッチング量よりも多くなるように、各エッチング処理のエッチング条件が設定される。このとき、第1面10Aの開口部31と第2面10Bの開口部41とが同一寸法であると、金属基板1において、長尺状貫通孔部2の第1面1A側の開口寸法が、第2面1B側の開口寸法よりも大きくなってしまう。長尺状貫通孔部2(21,22)の第1面1A側及び第2面1B側の開口寸法が実質的に同一となるようにするためには、先にエッチング処理が行われる、金属プレート10の第1面10A側のレジストパターン30の開口部31の寸法を、第2面10B側のレジストパターン40の開口部41の寸法よりも小さくする。
The dimensions of the
次に、図3(B)に示すように、第2面10Bの全面に、レジストパターン40の開口部41を塞ぐようにレジスト層60を形成する。レジスト層60の厚さは、後述するハーフエッチング処理(図3(C)参照)により、レジスト層60が消失しない程度の範囲で適宜設定され得る。
Next, as illustrated in FIG. 3B, a resist
続いて、図3(C)に示すように、金属プレート10の第1面10A側から、ハーフエッチング処理(金属プレート10を貫通することのないエッチング処理)を行う。かかるハーフエッチング処理において、エッチング量(ハーフエッチング処理により第1面10A側に形成される溝の最下点までの第1面10Aからの深さ)が金属プレート10の板厚の70〜90%程度となるように、エッチング条件(エッチング液の温度、エッチング液のボーメ度、エッチング時間等)が設定される。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, a half etching process (an etching process that does not penetrate through the metal plate 10) is performed from the
このハーフエッチング処理は、例えば、金属プレート10の第1面10A側にエッチング液を噴き付けるスプレーエッチング法、金属プレート10をエッチング液に浸漬させるディッピング法等により行われ得るが、エッチング手法に特に制限はない。
This half-etching process can be performed by, for example, a spray etching method in which an etching solution is sprayed on the
スプレーエッチング法によりハーフエッチング処理が行われる場合、エッチング液を噴き付けるスプレー圧は、1〜3kg/cm2程度に設定され得る。本実施形態において、金属プレート10の板厚の70〜90%程度のエッチング量となるように、金属プレート10の第1面10A側からハーフエッチング処理が行われることで、ハーフエッチング処理後に金属プレート10における残存する部分が薄くなる。そのため、スプレー圧が大きすぎる(3kg/cm2を超える)と、金属プレート10における残存する部分が変形してしまうおそれがあり、望ましくない。
When the half etching process is performed by the spray etching method, the spray pressure for spraying the etching solution can be set to about 1 to 3 kg / cm 2 . In the present embodiment, the half etching process is performed from the
第1面10A側からのハーフエッチング処理が終了した後、第1面10A側に形成された溝の最下点の深さを測定し、予定したエッチング量で当該溝が形成されているか否かを確認するのが好ましい。本実施形態においては、第1面10A側からのハーフエッチング処理によるエッチング量と、後述する第2面10B側からのハーフエッチング処理によるエッチング量とを所定の範囲に制御することで、長尺状貫通孔部2(21,22)の突出部24の先端24aを、側壁23のうちの第1面1A側に位置する第1端部23aと第2面1B側に位置する第2端部23bとを結ぶ仮想線分VL上、又は当該仮想線分VLよりも各長尺状貫通孔部2(21,22)の外側に位置させることができる。一方、予定したエッチング量で金属プレート10の第1面10A側からハーフエッチング処理が行われていないにもかかわらず、そのまま後述する第2面10B側からのハーフエッチング処理が行われてしまうと、当該突出部24の先端24aが、上記仮想線分VLよりも各長尺状貫通孔部2(21,22)の内側に位置してしまうおそれがある。よって、金属プレート10の第1面10A側からのハーフエッチング処理により予定したエッチング量で溝が形成されていることを確認した上で、後述する第2面10B側からのハーフエッチング処理を行うのが望ましい
After the half etching process from the
第1面10A側からのハーフエッチング処理により形成された溝の最下点の深さは、例えば、光干渉式表面形状測定装置(例えば、ブルカー社製,Wyko NT9000シリーズ等)により測定され得る。
The depth of the lowest point of the groove formed by the half etching process from the
なお、第1面10A側からのハーフエッチング処理により形成された溝の最下点の深さを測定した結果、予定したエッチング量に至っていない場合(予定した深さよりも浅い溝が形成されている場合)、予定したエッチング量となるように、再度第1面10A側からハーフエッチング処理を行ってもよいし、新たな金属プレート10を用意して、図3(A)に示す最初の工程から再度行ってもよい。
As a result of measuring the depth of the lowest point of the groove formed by the half etching process from the
続いて、図3(D)に示すように、金属プレート10の第2面10B側のレジスト層60を除去するとともに、第1面10A側にレジスト層50を形成し、第2面10B側からハーフエッチング処理を行う。このエッチング処理において、金属プレート10の板厚の60〜80%程度のエッチング量となるように、エッチング条件(エッチング液の温度、エッチング液のボーメ度、エッチング時間等)が設定される。これにより、金属プレート10の板厚方向に貫通する長尺状貫通孔部2(21,22)を、側壁23に存在する突出部24の先端24aが、側壁23のうちの第1面1A側に位置する第1端部23aと第2面1B側に位置する第2端部23bとを結ぶ仮想線分VL上、又は当該仮想線分VLよりも各長尺状貫通孔部2(21,22)の外側に位置するように形成することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, the resist
なお、金属プレート10の第1面10A側及び第2面10B側からのハーフエッチング処理にて用いられるエッチング液は、金属プレート10を構成する材料等に応じて、一般的に金属材料のエッチング処理に用いられるエッチング液の中から適宜選択され得る。
Note that the etching solution used in the half etching process from the
上述したように、本実施形態によれば、長尺状貫通孔部2(21,22)の側壁23に存在する突出部24の先端24aを、第1端部23aと第2端部23bとを結ぶ仮想線分VL上、又は当該仮想線分VLよりも長尺状貫通孔部2(21,22)の外側に位置させるように、長尺状貫通孔部2(21,22)を有する金属基板1を製造することができる。この金属基板1の長尺状貫通孔部2(21,22)を流体の流路として用いた場合に、当該液体に生じる圧力損失を低減することができ、例えば、インクジェットヘッドにおけるインク流路として、当該金属基板1の長尺状貫通孔部2(21,22)を用いた場合に、インクジェットヘッドのノズルへのインク供給圧を向上させることができ、インクを安定的に供給することができる。したがって、本実施形態によれば、例えば、インクジェットヘッドにおけるインク流路として有用な、長尺状貫通孔部2(21,22)を有する金属基板1を、金属材料の加工方法として一般的なウェットエッチング法を用いて容易に製造することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
〔インクジェットヘッド〕
続いて、本実施形態に係る金属基板1の用途の一例として、当該金属基板1を用いたインクジェットヘッドについて説明する。図4は、本実施形態におけるインクジェットヘッドの要部の概略構成を示す断面図である。
[Inkjet head]
Subsequently, an ink jet head using the
本実施形態におけるインクジェットヘッド70は、図4に示すように、インクが吐出されるノズル孔72を有するノズルプレート71と、当該ノズルプレート71上に設けられた本実施形態に係る金属基板1と、金属基板1の第1面1A(又は第2面1B)上に設けられた振動板73と、振動板73上に設けられたピエゾ素子75及びインクタンク76とを有する。
As shown in FIG. 4, the
金属基板1は、長尺状貫通孔部2(21,22)の長手方向一端部近傍にノズル孔72が位置するようにノズルプレート71上に設けられている。また、振動板73は、インクタンク76に連続する孔部74を有し、金属基板1の長尺状貫通孔部2(21,22)の長手方向他端部近傍に当該孔部74が位置するように、金属基板1上に設けられている。このように、金属基板1の第2面1B(又は第1面1A)にノズルプレート71が取り付けられ、第1面1A(第2面1B)に振動板73が取り付けられるとともに、ノズル孔72が長尺状貫通孔部2(21,22)の長手方向一端部に位置し、インクタンク76に連続する孔部74が長尺状貫通孔部2(21,22)の長手方向他端部に位置することで、金属基板1の長尺状貫通孔部2(21,22)が、インクの流路として構成される。
The
かかるインクジェットヘッド70においてインクの流路として構成される長尺状貫通孔部2(21,22)は、その側壁23の実質的中位点に位置する突出部24の先端24aが、第1端部23aと第2端部23bとを結ぶ仮想線分VL上、又は当該仮想線分VLよりも長尺状貫通孔部2(21,22)の外側に位置している。そのため、長尺状貫通孔部2(21,22)内を流れるインクに生じる圧力損失を低減することができる。よって、インクジェットヘッド70のノズル孔72にインクを安定的に供給することができる。
The elongated through-hole portion 2 (21, 22) configured as an ink flow path in the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例等によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited at all by the following Example etc.
〔実施例1〕
金属プレート10(SUS316L,板厚:38μm,大きさ:300mm×300mm)を準備し、金属プレート10の第1面10A及び第2面10Bのそれぞれに、感光性ドライフィルム(旭化成社製,サンフォートAQ−2558)を、ロールラミネーターを用いて下記条件で貼付した。
[Example 1]
A metal plate 10 (SUS316L, plate thickness: 38 μm, size: 300 mm × 300 mm) was prepared, and a photosensitive dry film (manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., Sunfort) was formed on each of the
<ラミネート条件>
ラミネート速度:1m/min
ラミネート圧力:4kg
ラミネート温度:130℃
<Lamination conditions>
Laminating speed: 1m / min
Lamination pressure: 4kg
Lamination temperature: 130 ° C
次に、所定の開口パターンを有するフォトマスクを準備し、当該フォトマスクと、第1面10A及び第2面10Bのそれぞれに貼付された感光性ドライフィルムとを真空密着させて露光し、その後現像することで、第1面10A及び第2面10Bのそれぞれにラインアンドスペース形状のレジストパターン30,40を形成した。
Next, a photomask having a predetermined opening pattern is prepared, the photomask and the photosensitive dry film affixed to each of the
なお、第1面10Aには、第1の長尺状貫通孔部21に対応する開口部(短手方向寸法:100μm,長手方向寸法:2.5mm)と、当該開口部の長手方向一端部に連続する、第2の長尺状貫通孔部22に対応する開口部(短手方向寸法:200μm,長手方向寸法:2.5mm)とを有するレジストパターン30を形成した。また、第2面10Bには、第1の長尺状貫通孔部21に対応する開口部(短手方向寸法:120μm,長手方向寸法:2.5mm)と、当該開口部の長手方向一端部に連続する、第2の長尺状貫通孔部22に対応する開口部(短手方向寸法:240μm,長手方向寸法:2.5mm)とを有するレジストパターン40を形成した。第1面10A及び第2面10Bのそれぞれに、100個の開口部を有するレジストパターン30,40を形成した。
The
続いて、第2面10Bのレジストパターン40を被覆するようにドライフィルムレジスト60を貼付し、第1面10A側から下記条件でディッピング法によるハーフエッチング処理を実施した。
Subsequently, a dry film resist 60 was applied so as to cover the resist
<エッチング条件>
エッチング温度:75℃
ボーメ度:49度
エッチング深さ:30μm
エッチング幅:150μm
<Etching conditions>
Etching temperature: 75 ° C
Baume degree: 49 degrees Etching depth: 30 μm
Etching width: 150 μm
第1面10A側からのハーフエッチング処理後、第1面10A側に形成された溝の最下点の深さを、光干渉式表面形状測定装置(ブルカー社製,Wyko NT9000シリーズ)により測定され得る。を用いて測定したところ、当該最下点の深さは、30μmであり、予定したエッチング量でハーフエッチング処理が行われたことを確認することができた。
After the half etching process from the
次に、第2面10B側に貼付したドライフィルムレジスト60を剥離するとともに、第1面10A側のレジストパターン30を被覆するようにドライフィルムレジスト50を貼付し、第2面10B側からディッピング法によるハーフエッチング処理を実施した。なお、第2面10B側のエッチング条件は、エッチング深さを23μmとした以外は、第1面10A側のエッチング条件と同様とした。
Next, the dry film resist 60 affixed to the
なお、第1面10A側及び第2面10B側のハーフエッチング処理におけるエッチング深さは、形成される長尺状貫通孔部2(21,22)の突出部24の先端24aが第1面1A側を基準として金属基板1の板厚の70%の位置に存在するように設定された。
The etching depth in the half etching process on the
第2面10B側のハーフエッチング処理後、2次元測定器(ニコン社製,NEXIV)を用いて長尺状貫通孔部2(21,22)の短手方向の開口寸法を測定したところ、第1面1A側及び第2面1B側のいずれも、第1の長尺状貫通孔部21の開口寸法が、135μmであり、第2の長尺状貫通孔部22の開口寸法が255μmであった。そして、長尺状貫通孔部2(21,22)の突出部24の先端24aは、第1端部23aと第2端部23bとを結ぶ仮想線分VLよりも長尺状貫通孔部2(21,22)の3μm外側に位置していた。
After the half etching process on the
〔比較例1〕
第1面10A及び第2面10Bのレジストパターン30,40の開口部の短手方向寸法を、いずれも110μm及び220μmとし、第1面10A及び第2面10Bのいずれもから同時にエッチング処理を実施した以外は、実施例1と同様にして金属プレート10に長尺状貫通孔部2(21,22)を形成した。2次元測定器(ニコン社製,NEXIV)を用いて長尺状貫通孔部2(21,22)の短手方向の開口寸法を測定したところ、第1面1A側及び第2面1B側のいずれも、第1の長尺状貫通孔部21の開口寸法が、125μmであり、第2の長尺状貫通孔部22の開口寸法が245μmであった。そして、長尺状貫通孔部2(21,22)の突出部24の先端24aは、第1端部23aと第2端部23bとを結ぶ仮想線分VLよりも長尺状貫通孔部2(21,22)の内側に位置していた。
[Comparative Example 1]
The lateral dimensions of the openings of the resist
本発明の金属基板は、インクジェットヘッド、熱交換器等の流体が流れる流路板として有用である。 The metal substrate of the present invention is useful as a flow path plate through which fluid flows, such as an inkjet head and a heat exchanger.
1…金属基板
2…長尺状貫通孔部
21…第1の長尺状貫通孔部
22…第2の長尺状貫通孔部
23…側壁
24…突出部
24a…先端
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記金属基板には、第1の長尺状貫通孔部と、前記第1の長尺状貫通孔部に連続し、前記第1の長尺状貫通孔部よりも短手方向の開口寸法が大きい第2の長尺状貫通孔部とを含む長尺状貫通孔部が、前記金属基板の厚さ方向に貫通するようにして形成されており、
前記金属基板は、前記長尺状貫通孔部が液体の流路を構成する用途に用いられるものであり、
前記長尺状貫通孔部の側壁の実質的中位点には、当該長尺状貫通孔部の内側に向かって突出する突出部が存在し、
前記金属基板の厚さ方向における前記長尺状貫通孔部の切断面を見たときに、前記突出部の先端は、前記側壁のうちの前記第1面側に位置する第1端部及び前記第2面側に位置する第2端部を結ぶ線分上又は当該線分よりも前記長尺状貫通孔部の外側に位置しており、前記長尺状貫通孔部の側壁のうちの前記第1端部及び前記突出部の間の部分と前記第2端部及び前記突出部の間の部分とのいずれもが、前記長尺状貫通孔部の外側に向かって凸状の湾曲形状であることを特徴とする金属基板。 A metal substrate having a first surface and a second surface facing the first surface,
The metal substrate has a first elongated through-hole portion and a continuous opening dimension in the shorter direction than the first elongated through-hole portion, continuous to the first elongated through-hole portion. A long through hole including a large second long through hole is formed so as to penetrate in the thickness direction of the metal substrate;
The metal substrate is used for applications in which the elongated through-hole portion constitutes a liquid flow path,
At a substantially middle point of the side wall of the elongated through-hole portion, there is a protruding portion that protrudes toward the inside of the elongated through-hole portion,
When the cut surface of the elongated through-hole portion in the thickness direction of the metal substrate is viewed, the tip of the protruding portion is a first end portion located on the first surface side of the side wall and the It is located on the line connecting the second end located on the second surface side or on the outer side of the elongated through-hole part than the line segment, and the side wall of the elongated through-hole part Both the portion between the first end and the protruding portion and the portion between the second end and the protruding portion have a convex curved shape toward the outside of the elongated through-hole portion. metal substrate, wherein the Rukoto Oh.
前記金属基板には、第1の長尺状貫通孔部と、前記第1の長尺状貫通孔部に連続し、前記第1の長尺状貫通孔部よりも短手方向の開口寸法が大きい第2の長尺状貫通孔部とを含む長尺状貫通孔部が、前記金属基板の厚さ方向に貫通するようにしてエッチングにより形成されており、The metal substrate has a first elongated through-hole portion and a continuous opening dimension in the shorter direction than the first elongated through-hole portion, continuous to the first elongated through-hole portion. A long through hole including a large second long through hole is formed by etching so as to penetrate in the thickness direction of the metal substrate,
前記金属基板は、前記長尺状貫通孔部が液体の流路を構成する用途に用いられるものであり、The metal substrate is used for applications in which the elongated through-hole portion constitutes a liquid flow path,
前記長尺状貫通孔部の側壁の実質的中位点には、当該長尺状貫通孔部の内側に向かって突出する突出部が存在し、At a substantially middle point of the side wall of the elongated through-hole portion, there is a protruding portion that protrudes toward the inside of the elongated through-hole portion,
前記金属基板の厚さ方向における前記長尺状貫通孔部の切断面を見たときに、前記突出部の先端は、前記側壁のうちの前記第1面側に位置する第1端部及び前記第2面側に位置する第2端部を結ぶ線分上又は当該線分よりも前記長尺状貫通孔部の外側に位置していることを特徴とする金属基板。When the cut surface of the elongated through-hole portion in the thickness direction of the metal substrate is viewed, the tip of the protruding portion is a first end portion located on the first surface side of the side wall and the A metal substrate, wherein the metal substrate is located on a line segment connecting the second end portions located on the second surface side or on the outer side of the elongated through-hole portion with respect to the line segment.
前記複数の長尺状貫通孔部の長手方向は、それぞれ、前記金属基板の短手方向に実質的に一致していることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属基板。 A plurality of the elongated through-hole portions are formed so as to be parallel to the longitudinal direction of the metal substrate,
The metal substrate according to any one of claims 1 to 4 , wherein a longitudinal direction of the plurality of long through-hole portions substantially coincides with a short direction of the metal substrate.
第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する金属プレートを準備する金属プレート準備工程と、
前記金属プレートの前記第1面に形成された、前記長尺状貫通孔部に対応する開口部を有する第1レジストパターンをマスクとして、前記金属プレートを前記第1面側からエッチングする第1エッチング工程と、
前記金属プレートの前記第2面に形成された、前記長尺状貫通孔部に対応する開口部を有する第2レジストパターンをマスクとして、前記第1エッチング工程後の前記金属プレートを前記第2面側からエッチングする第2エッチング工程と
を有し、
前記第1エッチング工程における前記金属プレートのエッチング量が、前記第2エッチング工程における前記金属プレートのエッチング量よりも多くなるように、前記第1エッチング工程及び前記第2エッチング工程のそれぞれにおけるエッチング条件が設定されており、
前記第1エッチング工程における前記エッチング量は前記金属プレートの板厚の70〜90%となる量であり、前記第2エッチング工程における前記エッチング量は前記金属プレート板厚の60〜80%となる量であることを特徴とする金属基板の製造方法。 A method for producing the metal substrate according to claim 1,
A metal plate preparation step of preparing a metal plate having a first surface and a second surface facing the first surface;
Using the first resist pattern formed on the first surface of the metal plate and having an opening corresponding to the elongated through hole as a mask, the metal plate is etched from the first surface side. Process,
Using the second resist pattern formed on the second surface of the metal plate and having an opening corresponding to the elongated through hole as a mask, the metal plate after the first etching step is used as the second surface. A second etching step for etching from the side,
Etching conditions in each of the first etching step and the second etching step are such that the etching amount of the metal plate in the first etching step is larger than the etching amount of the metal plate in the second etching step. Is set,
The etching amount in the first etching step is an amount that is 70 to 90% of the plate thickness of the metal plate, and the etching amount in the second etching step is an amount that is 60 to 80% of the thickness of the metal plate plate. A method for producing a metal substrate, characterized in that:
前記第1面を覆う第2レジスト層が前記第1面に形成されている前記金属プレートが、前記第2エッチング工程に付されることを特徴とする請求項6に記載の金属基板の製造方法。 The metal plate on which the first resist layer covering the second surface is formed on the second surface is subjected to the first etching step,
The method of manufacturing a metal substrate according to claim 6, wherein the metal plate on which the second resist layer covering the first surface is formed on the first surface is subjected to the second etching step. .
前記第1面に前記第1レジストパターンが形成され、前記第2面に前記第2レジストパターンが形成された前記金属プレートが、前記第1エッチング工程及び前記第2エッチング工程に付されることを特徴とする請求項6又は7に記載の金属基板の製造方法。 A resist pattern forming step of forming the first resist pattern on the first surface of the metal plate and forming the second resist pattern on the second surface;
The metal plate having the first resist pattern formed on the first surface and the second resist pattern formed on the second surface is subjected to the first etching step and the second etching step. The method for producing a metal substrate according to claim 6 or 7, characterized in that
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