JP6609977B2 - ノズルプレート、インクジェットヘッド、インクジェット装置およびノズルプレートの製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献2のインクジェットヘッドは、電極及び流路を形成した上下の基板を電気的に接続するためのものであり、ノズル孔内の電極とノズルに垂直な平面を確実に接続することができない。
第1のプレート部201における電極面には、傾斜部104が設けられている。
一方で、第1のプレート部201において、表面電極103は、第1のプレート部201の傾斜部104を含む電極面に形成されている。つまり、第1のプレート部201において、表面電極103とノズル内電極105は、傾斜部104でオーバーラップすることにより、ノズル内電極105と表面電極103の接触面積を大きくすることができるため、接触抵抗を小さくすることができる。
エッチング方法としては、反応性イオンエッチング(RIE)などのドライエッチングや酸などを用いたウェットエッチングが利用できる。マスクパターンとエッチング条件により、溝の形状を制御することが可能である。
さらに、溝部302の溝深さは、0.2μmから50μmが好ましい。0.2μm以下では、ノズル作製における研磨時、及び印刷時における液滴吐出によりノズルが詰まり易くなり、50μm以上では加工時間が非常に長くなるため生産性が悪くなる。
溝幅/溝深さ比は、20/1から1/2が好ましく、良好なメニスカスを形成し吐出を安定させるためには10/1から1/1が特に好ましい。
また、切断、研磨時に発生する基板の欠片が吐出孔に入り込むのを防止するために、吐出孔内にホットメルト系ワックスを充填し切断、研磨後にワックスを除去することにより吐出孔の詰りを無くすことができる。
必要があれば適宜研磨や洗浄の工程を入れてもよい。また、ステップS5の後、ノズルプレート100の表面を撥液処理してもよい。さらに、ステップS5の後、吐出口周りをザグリ加工してもよい。
好ましくは、図6に記載のように、吐出口106近傍のノズル孔102の溝幅より供給孔107の溝幅を大きくすることにより、表面電極103とノズル内電極105の接触面積を増大させ、接触抵抗を小さくすることができる。
また、ノズル孔102の流路長は、ステップS5で決まるが、切断幅を調整することにより、流路長を自由に設定可能である。
次に、本発明の一実施形態に係るノズルプレート100の形状を変形させた別の実施形態(変形例1)について説明する。
さらに、本発明の一実施形態に係るノズルプレートの形状を変形させた別の実施形態(変形例2)について説明する。
次に、本発明の一実施形態に係るノズルプレートを搭載したインクジェットヘッドについて説明する。
次に、本発明の一実施形態に係るノズルプレート及びインクジェットヘッドを搭載した液滴吐出装置について説明する。
なお、ワークギャップは、ノズルヘッドユニット806と吸着テーブル803に載置された吐出対象物605との間の距離であってもよい。
ワークギャップ測定部807は、一例として、ノズルヘッドユニット806の四隅に取付けられている。
XYZθステージ802のZ軸方向には、XYZθステージ802と吸着テーブル803との間に、Z軸方向に沿って往復移動可能なZ軸直線移動可能ステージが備わっている。
基材としてSiO2ガラス基板(40[mm]角、板厚1.1[mm])を2枚準備した。各SiO2ガラス基板を、洗浄、乾燥後、更にUV−オゾン処理を90[℃]で10分間行った。SiO2ガラス基板1枚にフォトレジストをスピンコートし、所定のフォトマスクを介して露光、現像し、基板上にレジストパターンを形成した。パターンとして幅2[μm]の溝を長さ30[mm]、ピッチ255[μm]で128本形成した。(図5のステップS1)そして、40[%]HF溶液でガラス基板をエッチングして深さ2[μm]の溝を形成した。
精密切断機により1mmピッチで切断後、液滴供給孔の傾斜部分の長さがノズルプレート上面から5μmとなるように両面を研磨し、縦2.2[mm]、横40[mm]、厚さ0.7[mm]のノズルプレートが得られた。(図5のステップS5)
そして、作成したノズルプレートの傾斜部分が設けられた面に対して、メタルマスクを介しモリブデンをDCマグネトロンスパッタリング法により膜厚200[nm]の表面電極103を生成した。(図5のステップS6)
上記実施例1と同様のプロセスにより、実施例2−6に係るノズルプレートを作製した。各実施例の異なる点は、溝部302が有する傾斜部305の形状を変化させた点である。実施例2−6に係るノズルプレートの傾斜部205の形状は、表1に示す通りである。傾斜部の形状は、フォトマスクのパターンとエッチング条件を変化させることにより調整した。
実施例1と同様に、各SiO2ガラス基板を、洗浄、乾燥後、更にUV−オゾン処理を90[℃]で10分間行った。SiO2ガラス基板1枚にフォトレジストをスピンコートし、所定のフォトマスクを介して露光、現像し、基板上にレジストパターンを形成した。パターンとして2[μm]の溝を長さ30[mm]、ピッチ255[μm]で128本形成した。(図5のステップS1)
次に、40[%]HF溶液でガラス基板をエッチングして深さ2[μm]の溝を形成した。
精密切断機により1mmピッチで切断後、液滴供給孔の傾斜部分の長さがノズルプレート上面から5μmとなるように両面を研磨し、縦2.2[mm]、横40[mm]、厚さ0.7[mm]のノズルプレートが得られた。(図5のステップS5)
実施例6のノズルプレートを用いて液滴を吐出した場合、液滴が吐出されない不良ノズルが、実施例1〜5と比較し、若干多く存在する結果となった。
さらに、ノズルプレートのノズル孔に設けた傾斜を所望の形状に変化させることで、より精度の高い描画を行うことが可能となる。
101 プレート部
102 ノズル孔
103 表面電極
104 傾斜部
105 ノズル内電極
106 吐出口
107 供給口
110 電圧印加手段
120 コントローラ
201 第1のプレート部
202 第2のプレート部
301 第1の基板
302 溝部
303 第2の基板
304 接合部
305 切断線
401 凹部
501 第2の傾斜部
600 インクジェットヘッド
601 プレートホルダー
602 電圧印加手段
603 位置調整手段
604 液室
605 吐出対象物
606 テーブル
701 流路プレート
702 電極
703 電極膜
704 液滴注入口
705 液滴注入プレート
800 液滴吐出装置
801 定盤
802 XYZθステージ
803 吸着テーブル
804 ガントリ
805 ガントリZステージ
806 ノズルヘッドユニット
807 ワークギャップ測定部
808 カメラユニット
809 X軸ガイドレール
810 Y軸ガイドレール
811 X軸直線移動可能ステージ
812 Y軸直線移動可能ステージ
813 除震台
901 CPU
902 ROM
903 RAM
904 通信インターフェース
1001 液滴吐出指示部
1002 XYZθステージ移動指示部
1003 ガントリZステージ移動指示部
1004 ワークギャップ測定指示部
Claims (9)
- 一の面に溝が形成された第1のプレート部と、該第1のプレート部における前記溝が形成された面と接合された第2のプレート部とを備えるノズルプレートであって、
前記溝は、液滴を吐出する吐出口と、該吐出口と反対側の供給孔とを形成するとともに、前記液滴の流路となるノズル孔を形成し、
前記第1のプレート部及び前記第2のプレート部は、前記供給孔側の面の少なくとも一部に第1の電極部を有し、
前記第1のプレート部は、前記溝における前記第2のプレート部と対向する面に形成された第2の電極部を有するとともに、前記第1の電極部と前記第2の電極部とが接続する接続領域を有し、
前記接続領域は、前記供給孔に向かって拡径されていることを特徴とするノズルプレート。 - 前記吐出口の開口径は、前記供給孔の開口径に比べて小さいことを特徴とする請求項1に記載のノズルプレート。
- 前記接続領域は、前記第1のプレート部の内部方向に凹となる円弧状であることを特徴とする請求項1または2に記載のノズルプレート。
- 前記接続領域は、平坦な形状であることを特徴とする請求項1または2に記載のノズルプレート。
- 前記第1のプレート部における前記接続領域は、前記拡径が始まる地点から、前記第1のプレート部における前記供給孔が形成された面の垂直方向に対して、前記拡径が最大となる地点までの長さを前記接続領域の深さ(a)とし、前記拡径が始まる地点から、前記第1のプレート部における前記供給孔が形成された面の水平方向に対して、前記拡径が最大となる地点までの長さを前記接続領域の長さ(b)としたとき、前記深さ(a)/長さ(b)が0.2から5の範囲であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のノズルプレート
- 前記第2のプレート部は、前記第1のプレート部と対向する面に、前記ノズル孔を形成する第2の溝を有し、前記第2の溝における前記第1のプレート部と対向する面に前記第2の電極部が形成されているとともに、当該第2のプレート部に形成された前記第1の電極部と、当該第2のプレート部に形成された前記第2の電極部とが接続する第2の接続領域を有し、
前記第2の接続領域は、前記供給孔に向かって拡径されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のノズルプレート。 - 少なくとも、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載のノズルプレートと、
前記ノズル孔に接続され、前記ノズル孔に前記液滴を供給する一以上の流路と、
を備えていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 少なくとも、
請求項7記載のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドを駆動するための駆動部と
前記インクジェットヘッドから吐出される液滴を用いてパターンが描画される描画対象物を保持し、前記インクジェットヘッドに対してXYZ方向に相対的に移動する移動部と、
前記描画対象物に対するパターン描画に基づいて、前記駆動部と前記移動部の動作を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法であって、
前記第1のプレート部となる第1の基板の一の面に溝部を形成する第1の溝部形成工程と、
前記溝部に対して更に深い部分を形成し、浅い部分を第1の溝部、深い部分を第2の溝部としたときに、前記第1の溝部から前記第2の溝部への方向に向かって徐々に深さが大きくなる傾斜部を形成する第2の溝部形成工程と、
前記第1の溝部及び前記傾斜部に前記第2の電極部を形成する第2の電極部形成工程と、
前記第1の基板における前記溝部が形成された面に対して、前記第2のプレート部となる第2の基板を接合する接合工程と、
前記第1の溝部が形成された任意の箇所であり、前記溝部の長手方向と垂直な方向において切断し、かつ、切断された前記第1の溝部と隣接する前記第2の溝部が形成された任意の箇所であり、前記溝部の長手方向と垂直な方向において切断する切断工程と、
前記切断された面における前記第2の溝部側の面において、前記第1の基板の少なくとも一部及び前記第2の基板の少なくとも一部に、前記第1の電極を形成する第1の電極部形成工程と、
を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
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