JPH10337875A - Nozzle forming member, manufacture thereof and ink jet head - Google Patents

Nozzle forming member, manufacture thereof and ink jet head

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JPH10337875A
JPH10337875A JP14966097A JP14966097A JPH10337875A JP H10337875 A JPH10337875 A JP H10337875A JP 14966097 A JP14966097 A JP 14966097A JP 14966097 A JP14966097 A JP 14966097A JP H10337875 A JPH10337875 A JP H10337875A
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JP
Japan
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nozzle
ink
forming member
liquid chamber
hole
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Application number
JP14966097A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoichiro Miyaguchi
耀一郎 宮口
Kenzo Iwama
健造 岩間
Mitsuyoshi Fujii
光美 藤井
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a nozzle forming member having a high resistance to ink, enabling sure attainment of high component precision and being excellent in mass-production properties and cost reduction by forming a nozzle hole in an SUS base by etching. SOLUTION: A nozzle plate 33 is prepared by forming a nozzle hole 38 in an SUS base 61 such as SUS 304 by etching. As for the internal shape of the nozzle hole 38, the ink liquid chamber side thereof is shaped like a horn of a large diameter, while a nozzle opening 38a of a prescribed diameter is formed by a heterogeneous metal layer 62 laminated on the ink jet face side of the SUS base 61. Moreover, a surface treated film 47 having water repellency is formed on the surface side of the heterogeneous metal layer 62. The SUS base 61 has durability in regard to ionic ink and, by enhancing the anisotropy by an etching method, it is made possible to secure also component precision and to attain mass-production properties and cost reduction. By forming the internal shape of the nozzle hole 38 like the horn, besides, it is made possible to ensure the volume of an ink droplet and to improve a discharge velocity of the ink droplet.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はノズル形成部材及び
その製造方法並びにインクジェットヘッドに関する。
The present invention relates to a nozzle forming member, a method of manufacturing the same, and an ink jet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像形成装置として用いるインクジェット記録装置にお
いては、インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズル
が連通するインク液室と、各インク液室内のインクを加
圧してノズルからインク滴を吐出させるためのエネルギ
ーを発生する電気機械変換素子或いは電気熱変換素子等
のエネルギー発生手段とを備えたインクジェットヘッド
を用いて、ヘッドのエネルギー発生手段を印字データに
応じて駆動することで所要のノズルからインク滴を吐出
させて画像を記録する。
2. Description of the Related Art In an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, etc., a plurality of nozzles for discharging ink droplets, an ink liquid chamber communicating with each nozzle, and an ink liquid in each ink liquid chamber are provided. Using an ink jet head having an energy generating means such as an electromechanical transducer or an electrothermal transducer for generating energy for discharging ink droplets from the nozzles by applying pressure to the head, the energy generating means of the head converts print data into print data. By driving in accordance with this, an ink droplet is ejected from a required nozzle to record an image.

【0003】このようなインクジェットヘッドは、構造
上、ヘッド構成部材の積層の端面側よりインク滴を吐出
するエッジシュータ方式のものと、ノズル形成部材に略
円形のノズルを形成するサイドシュータ方式のものとに
大別することができる。このサイドシュータ方式のイン
クジェットヘッドとしては、従来、例えば特開平6−2
55099号公報に記載されているように、圧電素子上
に、ダイアフラム部を有する振動板を積層し、この振動
板上に圧電素子でダイアフラム部を介して加圧されるイ
ンク液室及びこの液室にインクを供給するインク供給路
を形成する流路形成部材を積層し、更にこの流路形成部
材上にノズル孔を形成したノズル形成部材を積層したも
のが知られている。
[0003] Such an ink jet head is structurally an edge shooter type in which ink droplets are ejected from the end face side of a stack of head constituent members, and a side shooter type in which a substantially circular nozzle is formed in a nozzle forming member. And can be broadly divided into A conventional side shooter type ink jet head is disclosed in, for example,
As described in JP-A-55099, a diaphragm having a diaphragm is laminated on a piezoelectric element, and an ink liquid chamber and a liquid chamber which are pressurized by the piezoelectric element via the diaphragm on the diaphragm. There is known a configuration in which a flow path forming member that forms an ink supply path for supplying ink to the nozzles is laminated, and a nozzle forming member in which a nozzle hole is formed on the flow path forming member is further laminated.

【0004】ここで、ノズル形成部材及びその製造方法
としては、特開平1−108056号公報、特開平2−
121842号公報等に記載されているように、有機樹
脂材料からなるプレートにエキシマレーザーによってノ
ズル孔を形成したもの、或いは、特開昭63−3963
号公報、特開平142939号公報等に記載されている
ように、電鋳支持基板上にドライフィルムレジスト等の
感光性樹脂材料を用いてノズル孔径に応じたレジストパ
ターンを形成した後、このレジストパターンを用いてニ
ッケル等の金属材料を電鋳工法で析出してノズルプレー
トを形成するものなどがある。
[0004] Here, as a nozzle forming member and a method of manufacturing the same, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-108056 and Japanese Patent Application Laid-Open
No. 12,1842, etc., a plate made of an organic resin material having nozzle holes formed by an excimer laser, or Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-3963.
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 8-139939, a resist pattern corresponding to the nozzle hole diameter is formed on an electroformed support substrate using a photosensitive resin material such as a dry film resist. There is a method of forming a nozzle plate by depositing a metal material such as nickel using an electroforming method.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、インクジェ
ット記録装置等の各種記録装置においては、ますます高
解像度が要求されるようになっており、これに伴ってイ
ンクジェットヘッドにおいても、ノズル形成部材のノズ
ル孔の小径化(微細化)、高精度化が要求されている。
上述した従来のノズル形成部材として、エキシマレーザ
ーを用いて樹脂プレートを加工するものにあっては、こ
うした吐出口の微細化や高精度化の要求に応えられるも
のの、樹脂材料からなるノズル形成部材では記録紙との
接触やノズル面のクリーニングによる損傷が発生し易
く、特に撥水性処理を施したとしてもその耐久性や信頼
性が充分でない。
By the way, in various recording apparatuses such as an ink jet recording apparatus, higher and higher resolutions are required, and accordingly, in an ink jet head, a nozzle of a nozzle forming member is also required. There is a demand for smaller diameter (finer) and higher precision holes.
As the above-mentioned conventional nozzle forming member, which processes a resin plate using an excimer laser, it is possible to meet such demands for finer and higher precision of the discharge port, but a nozzle forming member made of a resin material is not used. Damage due to contact with the recording paper and cleaning of the nozzle surface is liable to occur. Especially, even if a water repellent treatment is performed, its durability and reliability are not sufficient.

【0006】また、フォトリソ工程と電鋳工法とを組合
わせてノズル形成部材を製造する方法にあっては、フォ
トリソプロセスは周知のように多数の各工程から成り立
ち、全体を通しての工程時間が長いために、通常は1枚
の基板上に多数の部品を面付けする多数個取りを行な
い、部品1個単位のコストを下げるようにしているが、
マルチノズルヘッドのように多数チャンネルを一体的に
形成する部品では1個の部品サイズが大きくなって面付
け数が少なくなり、スケール効果が十分に得られずに低
コスト化を図ることができない。
Further, in a method of manufacturing a nozzle forming member by combining a photolithography process and an electroforming method, the photolithography process is composed of a number of individual processes as is well known, and the overall process time is long. Usually, a large number of components are imposed on a single board to mount a large number of components to reduce the cost of each component.
In a component such as a multi-nozzle head, in which a large number of channels are integrally formed, the size of one component becomes large and the number of impositions is reduced, so that the scale effect cannot be sufficiently obtained and cost reduction cannot be achieved.

【0007】さらに、電鋳支持基板上にレジストパター
ンをパターニングした後メッキ膜を成膜するため、フォ
トリソプロセスでの汚れ、例えばレジスト残さ、プロセ
ス中の熱処理による基板露出表面の熱酸化膜などの形成
によって、メッキ膜成長の不均質層、ピンホールなどの
膜欠陥が発生し易く、歩留りが低下し、検査コストが増
加する。このように、フォトリソ工程でのコンタミと熱
酸化膜によるピンホール欠陥の多発という面でも低コス
ト化を図ることが困難である。
Further, since a plating film is formed after patterning a resist pattern on the electroformed support substrate, dirt in a photolithography process, for example, a resist residue, a thermal oxide film on the exposed surface of the substrate due to heat treatment during the process, etc. As a result, film defects such as a non-uniform layer of the plating film growth and pinholes are liable to occur, the yield is reduced, and the inspection cost is increased. As described above, it is difficult to reduce the cost in terms of the occurrence of pinhole defects due to contamination in the photolithography process and the thermal oxide film.

【0008】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、耐インク性が高く、高い部品精度を確保でき、量
産性、低コスト化に優れたノズル形成部材及びその製造
方法並びにインクジェットヘッドを提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has a high ink resistance, high component accuracy, high productivity and low cost, a nozzle forming member, a method of manufacturing the same, and an ink jet head. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1のノズル形成部材は、SUS基板にエッチ
ングでノズル孔を形成した構成とした。
In order to solve the above-mentioned problems, a nozzle forming member according to claim 1 has a structure in which a nozzle hole is formed in a SUS substrate by etching.

【0010】請求項2のノズル形成部材は、上記請求項
1のノズル形成部材において、前記ノズル孔内部はイン
ク液室側が大径のホーン形状に形成し、インク噴射面側
に所定径のノズル開口を有している構成とした。
The nozzle forming member according to a second aspect of the present invention is the nozzle forming member according to the first aspect, wherein the inside of the nozzle hole is formed in a horn shape having a large diameter on the ink liquid chamber side, and a nozzle opening having a predetermined diameter is formed on the ink ejection surface side. .

【0011】請求項3のノズル形成部材は、上記請求項
2のノズル形成部材において、前記SUS基板のインク
噴射面側に異種金属を積層し、この異種金属部分で前記
所定径のノズル開口を形成している構成とした。
According to a third aspect of the present invention, in the nozzle forming member according to the second aspect, a dissimilar metal is laminated on the ink ejection surface side of the SUS substrate, and the dissimilar metal portion forms the nozzle opening having the predetermined diameter. Configuration.

【0012】請求項4のノズル形成部材は、上記請求項
2のノズル形成部材において、前記SUS基板のインク
噴射面側に無機酸化物、金属酸化物及び窒素化合物のい
ずれかを積層し、積層した無機酸化物、金属酸化物、窒
素化合物で前記所定径のノズル開口を形成している構成
とした。
According to a fourth aspect of the present invention, in the nozzle forming member of the second aspect, any one of an inorganic oxide, a metal oxide, and a nitrogen compound is laminated on the ink ejection surface side of the SUS substrate. The nozzle opening having the predetermined diameter was formed of an inorganic oxide, a metal oxide, or a nitrogen compound.

【0013】請求項5のノズル形成部材は、上記請求項
2のノズル形成部材において、前記SUS基板のインク
噴射面側に有機化合物を積層し、積層した有機化合物で
前記所定径のノズル開口を形成している構成とした。
According to a fifth aspect of the present invention, in the nozzle forming member according to the second aspect, an organic compound is laminated on the ink ejection surface side of the SUS substrate, and the laminated organic compound forms the nozzle opening having the predetermined diameter. Configuration.

【0014】請求項6のノズル形成部材は、上記請求項
1乃至5のいずれかのノズル形成部材において、前記所
定径のノズル開口がプレスピンによる孔明け加工で形成
されている構成とした。
According to a sixth aspect of the present invention, in the nozzle forming member according to any one of the first to fifth aspects, the nozzle opening having the predetermined diameter is formed by punching with a press pin.

【0015】請求項7のノズル形成部材は、上記請求項
1乃至6のいずれかのノズル形成部材において、インク
噴射面側には撥水性を有する表面処理膜を成膜している
構成とした。
According to a seventh aspect of the present invention, in the nozzle forming member according to any one of the first to sixth aspects, a water-repellent surface treatment film is formed on the ink jetting surface side.

【0016】請求項8のノズル形成部材は、上記請求項
7のノズル形成部材において、前記表面処理膜には酸化
物又は金属の微粒子を混合している構成とした。
According to an eighth aspect of the present invention, in the nozzle forming member according to the seventh aspect, an oxide or metal fine particle is mixed in the surface treatment film.

【0017】請求項9のノズル形成部材は、上記請求項
1乃至8のいずれかのノズル形成部材において、前記S
US基板のインク液室側の表面をRmax=0.3〜5μ
mの粗面に形成されている構成とした。
The nozzle forming member according to claim 9 is the nozzle forming member according to any one of claims 1 to 8, wherein
The surface of the US substrate on the ink liquid chamber side is Rmax = 0.3 to 5 μm
m was formed on the rough surface.

【0018】請求項10のノズル形成部材の製造方法
は、SUS基板にインク液室側からエッチングで前記ノ
ズル孔の内部を形成した後、インク噴射面側からのエッ
チングで所定径のノズル開口を形成する構成とした。
According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a nozzle forming member, after forming the inside of the nozzle hole on the SUS substrate by etching from the ink liquid chamber side, a nozzle opening having a predetermined diameter is formed by etching from the ink jetting surface side. Configuration.

【0019】請求項11のノズル形成部材の製造方法
は、インク滴を吐出するノズル孔を有するノズル形成部
材の製造方法において、SUS基板のインク噴射面側に
所定径の開口を有する異種金属層、無機酸化物層、金属
酸化物層、窒化化合物層及び有機化合物層のいずれかを
成膜した後、インク液室側からエッチングで前記ノズル
孔の内部を形成した後、インク噴射面側からエッチング
を施して前記開口と内部とを通じさせる構成とした。
According to a eleventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a nozzle forming member having a nozzle hole for discharging an ink droplet, a dissimilar metal layer having an opening having a predetermined diameter on the ink ejection surface side of the SUS substrate. After forming any of an inorganic oxide layer, a metal oxide layer, a nitride compound layer, and an organic compound layer, the inside of the nozzle hole is formed by etching from the ink liquid chamber side, and then etching is performed from the ink ejection surface side. And through the opening and the inside.

【0020】請求項12のノズル形成部材の製造方法
は、SUS基板にインク液室側からエッチングで前記ノ
ズル孔の内部を形成した後、インク噴射面側からプレス
ピンによる孔明け加工をして所定径のノズル開口を形成
する構成とした。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a nozzle forming member, after the inside of the nozzle hole is formed on the SUS substrate by etching from the ink liquid chamber side, a hole is formed by a press pin from the ink ejecting surface side. It was configured to form a nozzle opening having a diameter.

【0021】請求項13のノズル形成部材の製造方法
は、SUS基板にインク液室側からエッチングで前記ノ
ズル孔の内部を形成した後、インク噴射面側からのエッ
チングで所定径よりも小径の孔を形成し、この小径の孔
にプレスピンで孔明け加工をして所定径のノズル開口を
形成する構成とした。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a nozzle forming member, after forming the inside of the nozzle hole on the SUS substrate by etching from the ink liquid chamber side, the hole having a diameter smaller than a predetermined diameter is etched by the ink jetting surface side. Then, the small-diameter hole is punched with a press pin to form a nozzle opening having a predetermined diameter.

【0022】請求項14のインクジェットヘッドは、イ
ンク滴を吐出する複数のノズル孔と、各ノズル孔が連通
するインク液室と、このインク液室内のインクを加圧す
るエネルギー発生手段とを備えたインクジェットヘッド
において、前記ノズル孔を形成するノズル形成部材が前
記請求項1乃至9のいずれかのノズル形成部材である構
成とした。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an ink jet head comprising: a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets; an ink liquid chamber communicating with each of the nozzle holes; and an energy generating means for pressurizing the ink in the ink liquid chamber. In the head, the nozzle forming member that forms the nozzle hole is the nozzle forming member according to any one of claims 1 to 9.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1は本発明を適用したイン
クジェットヘッドの分解斜視図、図2は同ヘッドのチャ
ンネル方向(ノズル配列方向)と直交する方向の要部拡
大断面図、図3は同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大
断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet head to which the present invention is applied, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the head in a direction orthogonal to a channel direction (nozzle arrangement direction), and FIG. It is an expanded sectional view.

【0024】このインクジェットヘッドは、駆動ユニッ
ト1と、液室ユニット2と、ヘッドカバー3とを備えて
いる。駆動ユニット1は、セラミックス基板、例えばチ
タン酸バリウム、アルミナ、フォルステライトなどの絶
縁性の基板11上に、エネルギー発生素子である複数の
積層型圧電素子12を列状に2列配置して接合し、これ
ら2列の各圧電素子12の周囲を取り囲む樹脂、セラミ
ック等からなるフレーム部材(支持体)13を接着剤1
4によって接合している。
This ink jet head includes a drive unit 1, a liquid chamber unit 2, and a head cover 3. The drive unit 1 has a plurality of laminated piezoelectric elements 12 as energy generating elements arranged in two rows on a ceramic substrate, for example, an insulating substrate 11 such as barium titanate, alumina, or forsterite, and joined. The frame member (support) 13 made of resin, ceramic, or the like surrounding the periphery of each of the two rows of piezoelectric elements 12 is bonded to the adhesive 1.
4 joined together.

【0025】複数の圧電素子12は、インクを液滴化し
て飛翔させるための駆動パルスが与えられる圧電素子
(これを「駆動部」という。)17,17…と、駆動部
17,17間に位置し、駆動パルスが与えられずに単に
液室ユニット2を基板11に固定する液室支柱部材とな
る圧電素子(これを「非駆動部」という。)18,18
…とを交互に構成している。
The plurality of piezoelectric elements 12 are provided between the piezoelectric elements 17 (to be referred to as “driving units”) to which a driving pulse for applying ink to form droplets and fly is provided, and the driving units 17. A piezoelectric element (hereinafter, referred to as a “non-driving unit”) serving as a liquid chamber support member that is located and receives a driving pulse and simply fixes the liquid chamber unit 2 to the substrate 11.
... are alternately configured.

【0026】ここで、圧電素子12としては10層以上
の積層型圧電素子を用いている。この積層型圧電素子
は、例えば図2に示すように、厚さ10〜50μm/1
層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)20と、厚さ数μ
m/1層の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電
極21とを交互に積層したものであるが、圧電素子とし
て用いる材料は上記に限られるものでなく、その他の電
気機械変換素子を用いることもできる。
Here, as the piezoelectric element 12, a laminated piezoelectric element having ten or more layers is used. This laminated piezoelectric element has a thickness of 10 to 50 μm / 1, for example, as shown in FIG.
Layer of lead zirconate titanate (PZT) 20 and a thickness of several μ
An internal electrode 21 made of silver / paradium (AgPd) of m / 1 layer is alternately laminated, but the material used for the piezoelectric element is not limited to the above, and other electromechanical conversion elements may be used. Can also.

【0027】各圧電素子12の内部電極21は1層おき
にAgPdからなる左右の端面電極22,23(2つの圧
電素子列の対向する面側を端面電極22とし、対向しな
い面側を端面電極23とする。)に接続している。一
方、基板11上には、図1に示すようにNi・Au蒸着、
Auメッキ、AgPtペースト印刷、AgPdペースト印刷
等によって共通電極24及び個別電極25の各パターン
を設けている。
The internal electrodes 21 of each piezoelectric element 12 are left and right end electrodes 22 and 23 made of AgPd every other layer (the opposing surfaces of the two piezoelectric element rows are end electrodes 22 and the non-opposing surfaces are end electrodes. 23). On the other hand, as shown in FIG.
Each pattern of the common electrode 24 and the individual electrode 25 is provided by Au plating, AgPt paste printing, AgPd paste printing, or the like.

【0028】そして、各列の各圧電素子12の対向する
端面電極22を導電性接着剤26を介して共通電極24
に接続し、他方、各列の各圧電素子12の対向しない端
面電極23を同じく導電性接着剤26を介してそれぞれ
個別電極25に接続している。これにより、駆動部17
に駆動電圧を与えることによって、積層方向に電界が発
生して、駆動部17には積層方向の伸びの変位(d33
方向の変位)が生起される。なお、共通電極24は、図
2にも示すように、フレーム部材13に設けた穴13a
内に導電性接着剤26を充填することで各圧電素子に接
続されたパターンの導通を取っている。
The opposite end electrodes 22 of each row of the piezoelectric elements 12 are connected to the common electrode 24 via a conductive adhesive 26.
On the other hand, the non-opposing end surface electrodes 23 of the piezoelectric elements 12 in each row are connected to the individual electrodes 25 via the conductive adhesive 26 in the same manner. Thereby, the driving unit 17
When a drive voltage is applied to the drive unit 17, an electric field is generated in the stacking direction, and the driving unit 17 is displaced in the stacking direction (d33).
Direction displacement) occurs. As shown in FIG. 2, the common electrode 24 has a hole 13a formed in the frame member 13.
By filling the inside with the conductive adhesive 26, the pattern connected to each piezoelectric element is conducted.

【0029】一方、液室ユニット2は、金属薄膜の積層
体からなる複層構造の振動板31と、ドライフィルムレ
ジスト(DFR)からなる感光性樹脂層で形成した2層
構造の液室隔壁部材32と、ノズル形成部材であるノズ
ルプレート33とを順次を積層し、熱融着して形成して
いる。これらの各部材によって、1つの圧電素子12
(駆動部17)と、この1つの圧電素子12に対応する
ダイアフラム部34と、各ダイアフラム部34を介して
加圧される加圧液室35と、この加圧液室35の両側に
位置して加圧液室35に供給するインクを導入する共通
液室36,36と、加圧液室35と共通液室36,36
とを連通するインク供給路37,37と、加圧液室35
に連通するノズル38とによって1つのチャンネルを形
成し、このチャンネルを複数個2列設けている。
On the other hand, the liquid chamber unit 2 includes a diaphragm 31 having a multilayer structure composed of a laminate of metal thin films and a liquid chamber partition member having a two-layer structure composed of a photosensitive resin layer composed of a dry film resist (DFR). 32 and a nozzle plate 33, which is a nozzle forming member, are sequentially laminated and formed by heat fusion. By each of these members, one piezoelectric element 12
(Driving unit 17), a diaphragm 34 corresponding to the one piezoelectric element 12, a pressurized liquid chamber 35 pressurized via each diaphragm 34, and both sides of the pressurized liquid chamber 35. Common liquid chambers 36, 36 for introducing ink to be supplied to the pressurized liquid chamber 35, and the pressurized liquid chamber 35 and the common liquid chambers 36, 36.
Ink supply paths 37, 37 communicating with the pressure liquid chamber 35.
One channel is formed by the nozzle 38 communicating with the nozzle, and a plurality of channels are provided in two rows.

【0030】振動板31は、2層構造のニッケルめっき
膜からなり、駆動部17に対応する前記ダイアフラム部
34と、駆動部17と接合するためにこのダイアフラム
部34の中央部に一体的に形成した島状凸部40と、非
駆動部18に接合する梁となると共に各チャンネル(ノ
ズル)を独立させる隔壁部41及びフレーム部材13に
接合する周辺厚肉部42と、共通液室36に対応する圧
力を吸収する弾性体部(以下「ダンパー部」という。)
43を形成している。ここで、ダイアフラム部34及び
ダンパー部43の厚みを第一層(第一層めっき膜)の厚
みとし、島状凸部40、隔壁部41及び周辺厚肉部42
の厚みを第一層と第二層(第二層めっき膜)の厚みを加
えた厚みとしている。
The diaphragm 31 is formed of a nickel plating film having a two-layer structure, and is formed integrally with the diaphragm portion 34 corresponding to the driving portion 17 and at the center of the diaphragm portion 34 for joining with the driving portion 17. Corresponding to the island-shaped convex portion 40, the partition wall portion 41 which becomes a beam to be joined to the non-driving portion 18 and makes each channel (nozzle) independent, the peripheral thick portion 42 to be joined to the frame member 13, and the common liquid chamber 36. Elastic part (hereinafter referred to as "damper part") that absorbs the pressure of
43 are formed. Here, the thickness of the diaphragm portion 34 and the damper portion 43 is defined as the thickness of the first layer (first layer plating film), and the island-shaped convex portion 40, the partition wall portion 41, and the peripheral thick portion 42 are provided.
Is the thickness obtained by adding the thickness of the first layer and the thickness of the second layer (second-layer plating film).

【0031】液室隔壁部材32は、振動板31側に予め
ドライフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用い
て露光し、現像して所定の液室パターンを形成した第1
感光性樹脂層45と、ノズルプレート33側に予めドラ
イフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用いて露
光し、現像して所定の液室パターンを形成した第2感光
性樹脂層46とを熱圧着で接合してなる。
The liquid chamber partition member 32 is formed by applying a dry film resist on the diaphragm 31 side in advance, exposing it using a required mask, and developing it to form a first liquid chamber pattern.
The photosensitive resin layer 45 and the second photosensitive resin layer 46 on which a dry film resist is applied in advance on the nozzle plate 33 side, exposed using a required mask, and developed to form a predetermined liquid chamber pattern are heated. It is joined by crimping.

【0032】ノズルプレート33にはインク滴を飛翔さ
せるための微細な吐出口であるノズル孔38を多数を形
成している。このノズル孔38の内部形状(内側形状)
は、ホーン形状に形成している。また、このノズル孔3
8の径はインク滴出口側(インク噴射面)で約10〜5
0μmの範囲で設定している。
The nozzle plate 33 has a large number of nozzle holes 38, which are fine discharge ports for flying ink droplets. Internal shape (inner shape) of this nozzle hole 38
Is formed in a horn shape. In addition, this nozzle hole 3
The diameter of 8 is about 10 to 5 on the ink drop outlet side (ink ejection surface).
It is set in the range of 0 μm.

【0033】このノズルプレート33のインク噴射面
(ノズル表面側)は、図1に示すように撥水性の表面処
理膜47を形成している。なお、ノズルプレート33の
周縁部は撥水処理膜を形成しない非撥水処理面48とし
ている。
As shown in FIG. 1, a water-repellent surface treatment film 47 is formed on the ink jetting surface (nozzle surface side) of the nozzle plate 33. The periphery of the nozzle plate 33 is a non-water-repellent surface 48 on which no water-repellent film is formed.

【0034】これらの駆動ユニット1と液室ユニット2
とはそれぞれ別個に加工、組立を行なった後、液室ユニ
ット2の振動板31と駆動ユニット1の圧電素子12及
びフレーム部材13とを接着剤49で接合している。
The drive unit 1 and the liquid chamber unit 2
After processing and assembling separately, the vibration plate 31 of the liquid chamber unit 2 and the piezoelectric element 12 and the frame member 13 of the drive unit 1 are joined with an adhesive 49.

【0035】そして、基板11をヘッド支持部材である
スペーサ部材(ヘッドホルダ)50上に支持して保持
し、このスペーサ部材50内に配設したヘッド駆動用I
C等を有するPCB基板と駆動ユニット1の各圧電素子
12(駆動部17)に接続した各電極24,25とをF
PCケーブル51,51を介して接続している。
Then, the substrate 11 is supported and held on a spacer member (head holder) 50 as a head support member, and the head driving I
C and the electrodes 24 and 25 connected to the piezoelectric elements 12 (drive unit 17) of the drive unit 1
They are connected via PC cables 51,51.

【0036】また、ノズルカバー(ヘッドカバー)3
は、ノズルプレート33の周縁部及びヘッド側面を覆う
箱状に形成したものであり、ノズルプレート33の撥水
処理面47に対応して開口部を形成し、ノズルプレート
33の周縁部に残した非撥水処理面48に接着剤にて接
着接合している。さらに、このインクジェットヘッドに
は、図示しないインクカートリッジからのインクを液室
に供給するため、スペーサ部材50、基板11、フレー
ム部材13及び振動板31にそれぞれインク供給穴52
〜55を設けている。
The nozzle cover (head cover) 3
Is formed in a box shape to cover the peripheral portion of the nozzle plate 33 and the side surface of the head. An opening is formed corresponding to the water-repellent surface 47 of the nozzle plate 33, and is left at the peripheral portion of the nozzle plate 33. The non-water-repellent surface 48 is adhesively bonded with an adhesive. Further, in order to supply ink from an ink cartridge (not shown) to the liquid chamber, the ink supply holes 52 are provided in the spacer member 50, the substrate 11, the frame member 13 and the vibration plate 31, respectively.
To 55 are provided.

【0037】このように構成したインクジェットヘッド
においては、記録信号に応じて駆動部17に駆動波形
(10〜50Vのパルス電圧)を印加することによっ
て、駆動部17に積層方向の変位が生起し、振動板31
のダイアフラム部34を介して加圧液室35が加圧され
て圧力が上昇し、ノズル孔38からインク滴が吐出され
る。このとき、加圧液室35から共通液室36へ通じる
インク供給路37,37方向へもインクの流れが発生す
るが、インク供給路37,37の断面積を狭小にするこ
とで流体抵抗部として機能させて共通液室36,36側
へのインクの流れを低減し、インク吐出効率の低下を防
いでいる。
In the ink jet head configured as described above, by applying a drive waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) to the drive unit 17 in accordance with the recording signal, a displacement in the stacking direction occurs in the drive unit 17, Diaphragm 31
The pressurized liquid chamber 35 is pressurized via the diaphragm portion 34 of the above, and the pressure is increased, and ink droplets are ejected from the nozzle holes 38. At this time, ink flows also in the direction of the ink supply passages 37, 37 leading from the pressurized liquid chamber 35 to the common liquid chamber 36. However, by reducing the cross-sectional area of the ink supply passages 37, 37, the fluid resistance portion is reduced. Function to reduce the flow of ink toward the common liquid chambers 36, 36, thereby preventing a drop in ink ejection efficiency.

【0038】そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧
液室35内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性
と駆動パルスの放電過程によって加圧液室34内に負圧
が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、イン
クタンクから供給されたインクは共通液室36,36に
流入し、共通液室36,36からインク供給路37,3
7を経て加圧液室35内に充填される。そして、ノズル
孔38の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰
し、表面張力によってノズル孔38の出口付近に戻され
て(リフィル)安定状態に至れば、次のインク滴吐出動
作に移行する。
Then, with the end of the ink droplet ejection, the ink pressure in the pressurized liquid chamber 35 decreases, and a negative pressure is generated in the pressurized liquid chamber 34 due to the inertia of the ink flow and the discharge process of the drive pulse. To the ink filling process. At this time, the ink supplied from the ink tank flows into the common liquid chambers 36, 36, and from the common liquid chambers 36, 36 to the ink supply paths 37, 3.
After that, it is filled into the pressurized liquid chamber 35. Then, when the vibration of the ink meniscus surface near the outlet of the nozzle hole 38 is attenuated and returned to the vicinity of the outlet of the nozzle hole 38 due to surface tension (refill) and a stable state is reached, the next ink droplet ejection operation is started.

【0039】次に、ノズルプレート33の詳細について
図4を参照して説明する。図4はノズルプレート33の
1つのノズル孔部分の要部拡大断面図である。このノズ
ルプレート33は、SUS304等のSUS基板61に
エッチングでノズル孔38を形成している。このSUS
基板61に形成したノズル孔38の内部形状はインク液
室側が大径のホーン形状とし、SUS基板61のインク
噴射面側に積層した異種金属層62にて所定径のノズル
開口38aを形成している。さらに、異種金属62の表
面側には撥水性を有する表面処理膜47を成膜してい
る。
Next, details of the nozzle plate 33 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of one nozzle hole portion of the nozzle plate 33. The nozzle plate 33 has a nozzle hole 38 formed by etching a SUS substrate 61 such as SUS304. This SUS
The internal shape of the nozzle hole 38 formed in the substrate 61 is a horn shape having a large diameter on the ink liquid chamber side, and a nozzle opening 38 a having a predetermined diameter is formed by a dissimilar metal layer 62 laminated on the ink ejection surface side of the SUS substrate 61. I have. Further, a surface treatment film 47 having water repellency is formed on the surface side of the dissimilar metal 62.

【0040】ここで、SUS基板61としては、インク
噴射面側表面61aがBA(ブライトアニール・還元雰
囲気圧延)仕上げとすることで、後述するようにエッチ
ングのためのフォトリソプロセスにおける異常反射がな
く、精度の高いレジストパターンを形成できる。また、
インク液室側表面61bは2B(大気中圧延)仕上げと
することで、表面粗さ0.5〜3μm程度になり、液室
隔壁部材32の感光性樹脂層46との接合時のアンカー
効果を得ることができる。このインク液室側表面61b
はエッチングによって表面粗さ0.5〜3μmに粗面化
することもできる。
Here, as the SUS substrate 61, the ink jetting surface side surface 61a has a BA (bright annealing / reducing atmosphere rolling) finish, so that there is no abnormal reflection in the photolithography process for etching as described later. A highly accurate resist pattern can be formed. Also,
The surface 61b of the ink liquid chamber side has a surface roughness of about 0.5 to 3 μm by 2B (rolling in the air) finish, and the anchor effect at the time of joining the liquid chamber partition member 32 with the photosensitive resin layer 46 is improved. Obtainable. This ink liquid chamber side surface 61b
Can be roughened to a surface roughness of 0.5 to 3 μm by etching.

【0041】このようにノズル形成部材としてSUS基
板にエッチングでノズル孔を形成することで、SUS基
板はイオン性インクに対する耐久性があり、エッチング
工法によって異方性を高めることで部品精度も確保でき
て、量産性、コストダウンを図ることができる。また、
ノズル孔内部形状をホーン形状とすることで、エネルギ
ー発生手段からの圧力波をノズル開口に向けて集中させ
ることができ、インク滴体積を確保し、インク滴吐出速
度を向上できる。
As described above, by forming a nozzle hole in a SUS substrate as a nozzle forming member by etching, the SUS substrate has durability against ionic ink, and component precision can be secured by increasing anisotropy by an etching method. Thus, mass productivity and cost reduction can be achieved. Also,
By making the inside shape of the nozzle hole into a horn shape, the pressure wave from the energy generating means can be concentrated toward the nozzle opening, the volume of the ink droplet can be secured, and the ink droplet discharge speed can be improved.

【0042】また、異種金属層62を形成する異種金属
としては、Au、Pt、Ni、W、Mo、Ru、Ni−Cr、
Tiなどを用いることができる。この異種金属層62の
ノズル孔38のノズル開口38aを形成することによっ
て、インク噴射面での高精度のノズル径を得ることがで
きる。この異種金属層62の厚みは0.1〜30μm程
度が好ましい。厚みが0.1μm未満であると高精度の
ノズル開口径を確保することが困難になり、30μmを
越えると、異種材料による内部応力(成膜時及び密着向
上のアニール後)で歪、変形、更に結晶の巨大化による
内部穴径(孔径)の微小変形が発生することがある。
The dissimilar metals forming the dissimilar metal layer 62 include Au, Pt, Ni, W, Mo, Ru, Ni-Cr,
Ti or the like can be used. By forming the nozzle openings 38a of the nozzle holes 38 of the dissimilar metal layer 62, a highly accurate nozzle diameter on the ink ejection surface can be obtained. The thickness of the dissimilar metal layer 62 is preferably about 0.1 to 30 μm. If the thickness is less than 0.1 μm, it becomes difficult to secure a highly accurate nozzle opening diameter. If the thickness exceeds 30 μm, distortion, deformation, and the like are caused by internal stress (during film formation and after annealing for improving adhesion) due to dissimilar materials. Further, a minute deformation of the inner hole diameter (hole diameter) may occur due to the enlargement of the crystal.

【0043】この異種金属層62に代えて、SUS基板
61のインク噴射側表面に、無機酸化物、金属酸化物、
窒素化合物のいずれかを積層して無機酸化物層、金属酸
化物層、或いは窒素化合物層を形成し、これら無機酸化
物層、金属酸化物層、或いは窒素化合物層でノズル孔3
8の所定径のノズル開口38aを形成することもでき
る。ここで、無機酸化物としては、SiO2、MgOなど
を用いることができ、金属酸化物としては、Al25
TiO2、Ta25、RuO3などを用いることができ、窒
素化合物としては、Si34、SiON、BN、SiNな
どを用いることができる。これら無機酸化物層、金属酸
化物層、或いは窒素化合物層の厚みは0.1〜5μmが
好ましく、0.1μm未満では高精度のノズル開口径を
確保することが困難になり、5μmを越えると、内部応
力変形、歪と酸化物の結晶粒が大きくなることでノズル
内壁に微小変形が認められることがある。
Instead of the dissimilar metal layer 62, an inorganic oxide, a metal oxide,
One of the nitrogen compounds is laminated to form an inorganic oxide layer, a metal oxide layer, or a nitrogen compound layer, and the nozzle hole 3 is formed of the inorganic oxide layer, the metal oxide layer, or the nitrogen compound layer.
Eight nozzle openings 38a having a predetermined diameter can also be formed. Here, SiO 2 , MgO or the like can be used as the inorganic oxide, and Al 2 O 5 ,
TiO 2 , Ta 2 O 5 , RuO 3 and the like can be used, and as the nitrogen compound, Si 3 N 4 , SiON, BN, SiN and the like can be used. The thickness of the inorganic oxide layer, metal oxide layer, or nitrogen compound layer is preferably 0.1 to 5 μm. If the thickness is less than 0.1 μm, it is difficult to secure a highly accurate nozzle opening diameter, and if it exceeds 5 μm. When the internal stress deformation, strain and oxide crystal grains increase, minute deformation may be observed on the inner wall of the nozzle.

【0044】このように無機酸化物層、金属酸化物層、
或いは窒素化合物層でノズル孔38の所定径のノズル開
口38aを形成することによって、局部電池を形成せ
ず、耐摩耗性が高く、表面の微小ポーラスに撥水性表面
処理膜47を形成する撥水剤が充填密着し易くなり、固
着性と耐久性を上げることができる。
As described above, the inorganic oxide layer, the metal oxide layer,
Alternatively, by forming a nozzle opening 38a having a predetermined diameter of the nozzle hole 38 with a nitrogen compound layer, a water-repellent surface treatment film 47 is formed without forming a local battery, having high abrasion resistance, and a fine porous surface. The agent can be easily filled and adhered, and the adhesion and durability can be improved.

【0045】また、異種金属層62に代えて、SUS基
板61のインク噴射側表面に、有機化合物を積層形成
し、この有機化合物層でノズル孔38の所定径のノズル
開口38aを形成することもできる。有機化合物として
は、ポリイミド、パリレン、液晶ポリマー樹脂等の有機
樹脂を用いることができる。この有機化合物の厚みは
0.3〜20μmが好ましく、0.3μm未満では高精
度のノズル開口径を確保することが困難になり、20μ
mを越えると、有機樹脂の熱硬化収縮による影響でノズ
ルの変形が大きくなることがあり、更にヤング率の低下
が無視できなくなる。
In place of the dissimilar metal layer 62, an organic compound may be laminated on the ink jetting surface of the SUS substrate 61, and a nozzle opening 38a having a predetermined diameter of the nozzle hole 38 may be formed by the organic compound layer. it can. As the organic compound, an organic resin such as polyimide, parylene, or a liquid crystal polymer resin can be used. The thickness of the organic compound is preferably from 0.3 to 20 μm. If the thickness is less than 0.3 μm, it becomes difficult to secure a highly accurate nozzle opening diameter.
If m is exceeded, the deformation of the nozzle may be increased due to the influence of the thermosetting shrinkage of the organic resin, and the decrease in Young's modulus cannot be ignored.

【0046】このように有機化合物層でノズル孔38の
所定径のノズル開口38aを形成することによって、イ
ンク噴射面での高精度のノズル径を得ることができ、膜
応力によるノズルプレートの変形を抑制することができ
る。
By forming the nozzle opening 38a having a predetermined diameter of the nozzle hole 38 with the organic compound layer in this manner, a highly accurate nozzle diameter on the ink jetting surface can be obtained, and deformation of the nozzle plate due to film stress can be prevented. Can be suppressed.

【0047】表面処理膜47は、PTFE、FEP、P
FAなどのフッ素樹脂などで形成する。表面処理膜47
を形成することで、インクの滴形状、飛翔特性を安定化
し、高品位の画像品質を得られる。この表面処理膜47
には微粒子酸化物又は金属の微粒子を混合することでワ
イピング耐性(耐摩耗性)を向上することができる。微
粒子としては、フッ化カルシウム、CaF2、SiO2、S
i34、MgO、Al2O3等の酸化物微粒子、Ni、Mn、
W、Mo等の金属微粒子を用いることができ、微粒子径
は0.3〜1.5μm程度にすることで、SUS基板6
1又は異種金属層62(その他の無機酸化物層、金属酸
化物層等を含む。)との密着性を確保し、耐摩耗性を向
上する上で好ましい。
The surface treatment film 47 is made of PTFE, FEP, P
It is formed of a fluororesin such as FA. Surface treatment film 47
By forming, the ink droplet shape and flying characteristics are stabilized, and high quality image quality can be obtained. This surface treatment film 47
The wiping resistance (abrasion resistance) can be improved by mixing fine particles of fine particles of oxide or metal. Fine particles include calcium fluoride, CaF 2 , SiO 2 , S
Oxide fine particles such as i 3 N 4 , MgO, Al 2 O 3, Ni, Mn,
Fine metal particles such as W and Mo can be used, and the fine particle diameter is about 0.3 to 1.5 μm.
It is preferable to secure the adhesion to one or different metal layers 62 (including other inorganic oxide layers, metal oxide layers, etc.) and to improve the wear resistance.

【0048】次に、上記のようなSUS基板を用いたノ
ズル形成部材の製造方法の第1例について図5を参照し
て説明する。なお、同図はノズル形成部材の1つのノズ
ル孔部分を説明するための要部拡大説明図である。先
ず、同図(a)に示すようにSUS基板61のインク噴
射面側及びインク液室側にレジストを塗布し、これを所
定の露光マスクを用いて両面同時露光を行なった後現像
して、SUS基板61のインク噴射面側に所定のノズル
径(ノズル開口径、例えば10〜50μm)に対応する
開口部71aを有するレジストパターン71を、インク
液室側に所要のノズル径(例えば30〜200μm)に
対応する開口部72aを有するレジストパターン72を
形成する。なお、レジストの両面同時露光をすることで
位置精度を確保できる。
Next, a first example of a method for manufacturing a nozzle forming member using the above SUS substrate will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a main part for explaining one nozzle hole portion of the nozzle forming member. First, a resist is applied to the ink ejection surface side and the ink liquid chamber side of the SUS substrate 61 as shown in FIG. A resist pattern 71 having an opening 71a corresponding to a predetermined nozzle diameter (nozzle opening diameter, for example, 10 to 50 μm) is provided on the ink ejection surface side of the SUS substrate 61, and a required nozzle diameter (for example, 30 to 200 μm) is provided on the ink liquid chamber side. A resist pattern 72 having an opening 72a corresponding to ()) is formed. Note that positional accuracy can be ensured by simultaneously exposing the resist on both sides.

【0049】その後、同図(b)に示すように寸法精度
の許容値が大きいインク液室側からSUS基板61をス
プレーエッチングでエッチングしてエッチング孔部73
を形成する。SUS基板61のエッチングには、通常、
塩化鉄の塩酸添加による酸化還元反応を使用するが、こ
れは等方性エッチングであるため、ディッピング法(D
ipping法)やシャワーエッチングによるとサイドエッヂ
が進行して高精度のパターン形状を得ることが難しい。
そこで、スプレーエッチングを行なって異方性を高める
ことで、サイドエッヂの少ない高精度のノズル孔を得る
ことができる。
Thereafter, as shown in FIG. 7B, the SUS substrate 61 is etched by spray etching from the side of the ink liquid chamber where the allowable value of the dimensional accuracy is large.
To form For etching the SUS substrate 61, usually,
The oxidation-reduction reaction by the addition of hydrochloric acid of iron chloride is used. However, since this is an isotropic etching, the dipping method (D
According to the ipping method or shower etching, it is difficult to obtain a highly accurate pattern shape due to the progress of the side edge.
Therefore, by performing spray etching to increase the anisotropy, it is possible to obtain a high-precision nozzle hole with little side edge.

【0050】このスプレーエッチングは、図6に示すよ
うなスプレーエッチングノズル74を用いて、中央ノズ
ル孔74aからFeCl3系のエッチャントを噴射し、周
囲ノズル孔74bからN2或いはエアーを噴射させて行
なうことができる。N2或いはエアーの噴射力でエッチ
ャントとSUS基板との反応種のイオン置換率が大きく
なり、反応が速やかでサイドエッチ量の少ないエッチン
グを行なうことができる。
This spray etching is performed by spraying a FeCl 3 -based etchant from the central nozzle hole 74a and spraying N 2 or air from the peripheral nozzle hole 74b using a spray etching nozzle 74 as shown in FIG. be able to. The ion replacement ratio of the reactive species between the etchant and the SUS substrate is increased by the injection force of N2 or air, so that etching can be performed with a quick reaction and a small side etch amount.

【0051】このようにしてインク液室側からSUS基
板61の厚さの所定厚み以上(全体の厚みの70%以上
が好ましい。)をエッチングした後、図5(c)に示す
ようにインク噴射面側からのエッチングを行なってエッ
チング孔部73を貫通させる。この場合、インク噴射面
側からのエッチングと同時にインク液室側からのエッチ
ングを同時に行なうこともできる。
After the SUS substrate 61 is etched from the ink liquid chamber side by a predetermined thickness or more (preferably 70% or more of the total thickness) from the ink liquid chamber side, ink is ejected as shown in FIG. Etching is performed from the surface side to penetrate the etching hole 73. In this case, etching from the ink liquid chamber side can be performed simultaneously with etching from the ink ejection surface side.

【0052】次いで、同図(d)に示すようにSUS基
板61上のレジストパターン71,72を除去すること
によってエッチング孔部73でノズル孔38を形成した
SUS基板61を得ることができる。
Next, by removing the resist patterns 71 and 72 on the SUS substrate 61 as shown in FIG. 4D, the SUS substrate 61 having the nozzle holes 38 formed in the etching holes 73 can be obtained.

【0053】このようにSUS基板を用いてエッチング
でノズル孔を形成することで高精度のノズル孔を有する
ノズル形成部材を低コストで製作することができる。こ
の場合、ノズル孔の大径のインク液室側は寸法精度の許
容値が大きいので、SUS基板のインク液室側からエッ
チングを開始して所定厚み(好ましくは70%以上)を
エッチングした後、インク液室側からのエッチングと共
に、或いは単独で、インク噴射面側からのエッチングを
行なってノズル開口を形成することで、高精度のノズル
開口(精度として±2%以下が要求される。)を形成す
ることができる。
As described above, by forming the nozzle holes by etching using the SUS substrate, a nozzle forming member having high-precision nozzle holes can be manufactured at low cost. In this case, since the large-diameter ink liquid chamber side of the nozzle hole has a large allowable value of the dimensional accuracy, etching is started from the ink liquid chamber side of the SUS substrate to etch a predetermined thickness (preferably 70% or more). By forming a nozzle opening by performing etching from the ink jetting surface side together with etching from the ink liquid chamber side or independently, a highly accurate nozzle opening (accuracy of ± 2% or less is required). Can be formed.

【0054】次に、SUS基板を用いたノズルプレート
の製造方法の第2例について図7及び図8を参照して説
明する。なお、両図もノズルプレートの1つのノズル孔
部分を説明するための要部拡大説明図である。先ず、図
7(a)に示すようにSUS基板61のインク噴射面側
及びインク液室側にレジストを塗布し、これを所定の露
光マスクを用いて両面同時露光を行なった後現像して、
SUS基板61のインク噴射面側に所定のノズル径(ノ
ズル開口径)と同径の高精度のレジストパターン75を
形成し、インク液室側に所要のノズル径に対応する前記
第1例と同様に開口部72aを有するレジストパターン
72を形成する。
Next, a second example of a method for manufacturing a nozzle plate using a SUS substrate will be described with reference to FIGS. In addition, both figures are main part enlarged explanatory views for explaining one nozzle hole portion of the nozzle plate. First, as shown in FIG. 7A, a resist is applied to the ink ejection surface side and the ink liquid chamber side of the SUS substrate 61, and the resist is subjected to simultaneous double-sided exposure using a predetermined exposure mask, and then developed.
A high-precision resist pattern 75 having the same diameter as a predetermined nozzle diameter (nozzle opening diameter) is formed on the ink jetting surface side of the SUS substrate 61, and the same as the first example corresponding to the required nozzle diameter on the ink liquid chamber side Then, a resist pattern 72 having an opening 72a is formed.

【0055】その後、同図(b)に示すようにSUS基
板61のインク噴射面にAu、Pt、Ni、W、Mo、R
u、Ni−Cr、Tiなどの金属材料をリフトオフ法でスパ
ッタ蒸着などして、厚みが0.1〜30μmの異種金属
層62を成膜する。そして、ノズル開口に対応するレジ
ストパターン75を除去して、異種金属層62でノズル
開口38aを形成する。
Thereafter, Au, Pt, Ni, W, Mo, and R are applied to the ink jetting surface of the SUS substrate 61 as shown in FIG.
A metal material such as u, Ni-Cr, or Ti is sputter-deposited by a lift-off method to form a heterogeneous metal layer 62 having a thickness of 0.1 to 30 μm. Then, the resist pattern 75 corresponding to the nozzle opening is removed, and the nozzle opening 38a is formed by the dissimilar metal layer 62.

【0056】なお、SUS基板61のインク噴射面前面
に異種金属材料を蒸着などした後、フォトリソプロセス
を用いて専用エッチャントで異種金属層をエッチングし
て所定径のノズル開口38aを形成することもできる。
It is also possible to form a nozzle opening 38a having a predetermined diameter by depositing a dissimilar metal material on the front surface of the ink ejection surface of the SUS substrate 61 and then etching the dissimilar metal layer with a dedicated etchant using a photolithography process. .

【0057】次いで、上記第1例と同様、同図(d)に
示すように寸法精度の許容値が大きいインク液室側から
SUS基板61をスプレーエッチングでエッチングして
エッチング孔部73を形成し、SUS基板61の厚さの
70%以上をエッチングした後、インク噴射面側から異
種金属層62をマスクとしてのエッチングを行なってエ
ッチング孔部73をノズル開口38aに貫通させる。
Next, as in the first example, the SUS substrate 61 is etched by spray etching from the ink liquid chamber side where the allowable value of the dimensional accuracy is large, as shown in FIG. After etching 70% or more of the thickness of the SUS substrate 61, etching is performed from the ink ejection surface side using the dissimilar metal layer 62 as a mask, so that the etching hole 73 penetrates the nozzle opening 38a.

【0058】そして、同図(e)に示すようにSUS基
板61上のレジストパターン75を除去することによっ
て異種金属層62でノズル開口38aが形成されるノズ
ル孔38を形成したSUS基板61を得ることができ
る。
Then, by removing the resist pattern 75 on the SUS substrate 61 as shown in FIG. 9E, the SUS substrate 61 having the nozzle holes 38 in which the nozzle openings 38a are formed in the dissimilar metal layer 62 is obtained. be able to.

【0059】次に、図8(a)に示すようなノズル孔3
8を形成したSUS基板61のインク液室面からネガ型
感光性樹脂フィルム(ドライフィルムレジスト)76を
ラミネートし、加熱、加圧して、ノズル孔38内に充填
し、かつインク噴射面側にはみ出させてはみ出し部分7
6aを形成する。なお、はみ出し部分76aのインク噴
射面からのはみ出し量は成膜する撥水性処理膜47の厚
みよりも大きくする。ここでは、撥水性表面処理膜47
の厚みを1〜10μmにするので、10μmを越える量
になるようにしている。
Next, as shown in FIG.
A negative photosensitive resin film (dry film resist) 76 is laminated from the ink liquid chamber surface of the SUS substrate 61 on which the substrate 8 is formed, and heated and pressed to fill the nozzle holes 38 and protrude toward the ink ejection surface side. Extruded part 7
6a is formed. The amount of the protruding portion 76a protruding from the ink ejection surface is set to be larger than the thickness of the water-repellent treatment film 47 to be formed. Here, the water-repellent surface treatment film 47 is used.
Is set to 1 to 10 μm, so that the thickness exceeds 10 μm.

【0060】そこで、このはみ出した部分76aを再度
加熱して軟化させることによって、同図(b)に示すよ
うにノズル開口径よりも若干膨らんだ寸法形状にして、
ノズル開口38aにエッジ部分が確実に被覆された状態
にした後、これをSUS基板61をマスクとしてインク
液室側から紫外線(UV)露光して硬化させ、同図
(c)に示すようにノズル孔38内からインク噴射面側
に突出した凸状部77aを有するマスキング部材77と
する。
Therefore, the protruding portion 76a is heated again to soften it, so as to have a shape slightly larger than the nozzle opening diameter as shown in FIG.
After the nozzle opening 38a is securely covered with the edge portion, the nozzle opening 38a is exposed to ultraviolet (UV) light from the ink liquid chamber side using the SUS substrate 61 as a mask, and is cured. As shown in FIG. The masking member 77 has a convex portion 77a protruding from the inside of the hole 38 toward the ink ejection surface.

【0061】この状態で、SUS基板61の異種金属層
62の表面に、パーフロロシランカップリング剤と、P
TFE(ポリテトロフルオロエチレン)の微粒子と、F
EP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニール共重合体)の熱可塑性ポリ
フロロ化合物微粒子との混合物に、フッ化カルシウム、
CaF2、SiO2、Si34、MgO、Al23等の酸化物
微粒子、或いはNi、Mn、W、Mo等の金属微粒子(微
粒子径:0.3〜1.5μm程度)を添加した混合物
を、1〜10μmの厚みで薄膜塗布し、これを200〜
350℃−1時間加熱処理して、同図(d)に示すよう
に表面処理膜47を成膜し、マスキング部材77を除去
することでノズルプレート33を得る。
In this state, the perfluorosilane coupling agent and the P
Fine particles of TFE (polytetrafluoroethylene) and F
To a mixture of EP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) and PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl copolymer) with fine particles of a thermoplastic polyfluoro compound, calcium fluoride,
Oxide fine particles such as CaF 2 , SiO 2 , Si 3 N 4 , MgO, and Al 2 O 3 or metal fine particles such as Ni, Mn, W, and Mo (fine particle diameter: about 0.3 to 1.5 μm) are added. The resulting mixture was applied as a thin film having a thickness of 1 to 10 μm,
By performing a heat treatment at 350 ° C. for one hour, a surface treatment film 47 is formed as shown in FIG. 4D, and the masking member 77 is removed to obtain the nozzle plate 33.

【0062】ここで、表面処理材料にパーフロロシラン
カップリング剤を添加するのは密着強度を上げるためで
あり、添加量は1〜20%wtが好ましい。このパーフ
ロロシランカップリング剤としては、具体的には、AY
43−158E(商品名、東レ製)、KBM7103、
KBM−7803(いずれも商品名、信越シリコーン
製)、TSL8233(商品名、東芝シリコーン製)な
どを挙げることができる。
Here, the perfluorosilane coupling agent is added to the surface treatment material in order to increase the adhesion strength, and the addition amount is preferably 1 to 20% by weight. As the perfluorosilane coupling agent, specifically, AY
43-158E (trade name, manufactured by Toray), KBM7103,
KBM-7803 (all trade names, manufactured by Shin-Etsu Silicone), TSL8233 (trade name, manufactured by Toshiba Silicone) and the like can be mentioned.

【0063】また、PTFE、FEP、PFAとして
は、具体的には、ポリフロン、ネオフロン、ルブロン
(いずれも商品名、ダイキン工業製)などのフッ素樹脂
製品群を挙げることができる。これらのフッ素樹脂製品
群から選択し、微粒子成分を99〜80%wt添加混合
し、薄膜成膜法でインク噴射面に1〜5μmコーティン
グした後、プリベーク80℃,30分で乾燥して、25
0〜300℃,1時間熟成することで表面処理膜47と
する。
Specific examples of PTFE, FEP, and PFA include fluororesin products such as polyflon, neophoron, and rubron (all trade names, manufactured by Daikin Industries, Ltd.). From these fluororesin product groups, 99-80% by weight of a fine particle component is added and mixed, and the ink jetting surface is coated with 1-5 μm by a thin film forming method, and then dried at 80 ° C. for 30 minutes in a pre-bake, and dried.
The surface treatment film 47 is obtained by aging at 0 to 300 ° C. for 1 hour.

【0064】以上のようにして表面処理膜47を成膜し
た後、ノズルプレート33のSUS基板61のインク液
室側面を塩化鉄溶液、鉱酸系溶液などを用いて酸処理
(エッチング処理)を施すことで、Rmax0.3〜5μ
m程度に荒して粗面化し、液室隔壁部材との接合強度を
向上させる。
After the surface treatment film 47 is formed as described above, the side of the ink liquid chamber of the SUS substrate 61 of the nozzle plate 33 is subjected to an acid treatment (etching treatment) using an iron chloride solution, a mineral acid solution or the like. By applying, Rmax 0.3-5μ
The surface is roughened to about m to improve the bonding strength with the liquid chamber partition member.

【0065】なお、この第2例において、異種金属層に
代えて、前述したようにSiO2、MgOなどの無機酸化
物層、Al25、TiO2、Ta25、RuO3などの金属酸
化物層、Si34、SiON、BN、SiNなどの窒化化
合物層、或いは、ポリイミド、パリレン等の有機化合物
層を形成することもできる。
In this second example, instead of the dissimilar metal layer, an inorganic oxide layer such as SiO 2 or MgO, or Al 2 O 5 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , RuO 3, etc. A metal oxide layer, a nitride compound layer such as Si 3 N 4 , SiON, BN, or SiN, or an organic compound layer such as polyimide or parylene can also be formed.

【0066】ここで、有機化合物層を形成する場合に用
いるポリイミドとしては光感応基を持つ、ホトニース
(商品名、東レ製)、リソコートPI−400(商品
名、宇部興産製)などを挙げることができ、これらは直
接フォトリソプロセスによって精度の高いノズル開口径
を確保することができる。また、ポリイミドワニスのコ
ート膜を形成することもできるが、工程が複雑になる。
さらに、パリレンは、低圧、加熱時に蒸着成膜するがリ
フトオフ方式で所定のノズル開口径を得ることができ
る。
Here, as the polyimide used for forming the organic compound layer, there may be mentioned, for example, Photonis (trade name, manufactured by Toray) and Lithocoat PI-400 (trade name, manufactured by Ube Industries) having a photosensitive group. These can secure a highly accurate nozzle opening diameter by a direct photolithography process. In addition, a polyimide varnish coat film can be formed, but the process becomes complicated.
Further, parylene is deposited and formed at low pressure under heating, but a predetermined nozzle opening diameter can be obtained by a lift-off method.

【0067】次に、SUS基板を用いたノズル形成部材
の製造方法の第3例について図9を参照して説明する。
この第3例では、前述した図5(a)〜(d)と同様に
して、図9(a)に示すようにSUS基板61のインク
液室側からホーン形状のエッチング孔部73を形成した
後、同図(b)に示すように所定のノズル開口径を有す
るプレスピンを用いて、エッチング残りの薄い部分にプ
レス孔明け加工を施して、ノズル開口を形成するように
している。
Next, a third example of a method for manufacturing a nozzle forming member using a SUS substrate will be described with reference to FIG.
In the third example, a horn-shaped etching hole 73 was formed from the ink liquid chamber side of the SUS substrate 61 as shown in FIG. 9A in the same manner as in FIGS. 5A to 5D described above. Thereafter, as shown in FIG. 3 (b), a press pin having a predetermined nozzle opening diameter is used to form a press hole in a thin portion remaining after etching to form a nozzle opening.

【0068】次に、SUS基板を用いたノズル形成部材
の製造方法の第4例について図10を参照して説明す
る。この第4例では、前述した図5(a)〜(d)と同
様にして、図10(a)に示すようにSUS基板61の
インク液室側からホーン形状のエッチング孔部73を形
成し、更に同図(b)に示すようにインク噴射側から所
定のノズル開口径よりも若干小径のエッチング孔73a
を明けた後、同図(c)に示すように所定のノズル開口
径を有するプレスピンを用いて、エッチング孔73aに
プレス孔明け加工を施して、ノズル開口を形成するよう
にしている。
Next, a fourth example of a method for manufacturing a nozzle forming member using a SUS substrate will be described with reference to FIG. In the fourth example, a horn-shaped etching hole 73 is formed from the ink liquid chamber side of the SUS substrate 61 as shown in FIG. 10A in the same manner as in FIGS. 5A to 5D described above. Further, as shown in FIG. 3B, the etching hole 73a having a diameter slightly smaller than a predetermined nozzle opening diameter from the ink ejection side.
Then, as shown in FIG. 3C, a press hole is formed in the etching hole 73a by using a press pin having a predetermined nozzle opening diameter to form a nozzle opening.

【0069】このようにプレスピンで孔明け加工を行な
ってノズル開口を形成する場合に、予め若干小径のエッ
チング孔を形成しておくことで、プレス時の内部応力が
小さくなって内部変形を極めて少なくすることができ
る。
When a nozzle opening is formed by performing a punching process with a press pin as described above, by forming an etching hole having a slightly smaller diameter in advance, the internal stress at the time of pressing is reduced and the internal deformation is extremely reduced. Can be reduced.

【0070】なお、上記実施例においては、本発明をエ
ネルギー発生手段として圧電素子を用いるピエゾアクチ
ュエータ方式のインクジェットヘッド及びそのノズル形
成部材に適用した例について説明したが、その他の電気
機械変換素子を用いるインクジェットヘッド及びそのノ
ズル形成部材、発熱抵抗体を用いるいわゆるバブルジェ
ット方式のインクジェットヘッド及びそのノズル形成部
材にも適用することができる。また、ノズルの開口方向
を圧電素子の変位方向と同じにしたサイドシュータ方式
のインクジェットヘッドで説明しているが、ノズルの開
口方向を圧電素子の変位方向と直交する方向にしたエッ
ジシュータ方式のインクジェットヘッド及びそのノズル
形成部材にも適用することができる。
In the above embodiment, an example was described in which the present invention was applied to a piezo actuator type ink jet head using a piezoelectric element as an energy generating means and a nozzle forming member thereof, but other electromechanical conversion elements are used. The present invention can also be applied to an inkjet head and its nozzle forming member, a so-called bubble jet type inkjet head using a heating resistor, and its nozzle forming member. Also, a side shooter type ink jet head in which the opening direction of the nozzle is the same as the displacement direction of the piezoelectric element has been described, but an edge shooter type ink jet in which the nozzle opening direction is a direction orthogonal to the displacement direction of the piezoelectric element. The present invention can be applied to a head and a nozzle forming member thereof.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1のノズル
形成部材によれば、SUS基板にエッチングでノズル孔
を形成した構成としたので、イオン性インクに対する耐
久性が得られ、エッチング工法により異方性を高めるこ
とで部品精度を確保でき、量産性及び低コスト化を図れ
る。
As described above, according to the nozzle forming member of the first aspect, since the nozzle hole is formed by etching in the SUS substrate, durability against ionic ink is obtained, and the etching method is used. By increasing the anisotropy, component accuracy can be secured, and mass productivity and cost reduction can be achieved.

【0072】請求項2のノズル形成部材によれば、上記
請求項1のノズル形成部材において、ノズル孔内部はイ
ンク液室側が大径のホーン形状に形成し、インク噴射面
側で所定径のノズル開口を形成している構成としたの
で、圧力波を集中することができてインク滴吐出体積を
確保し、インク滴吐出速度を向上することができる。
According to the nozzle forming member of the second aspect, in the nozzle forming member of the first aspect, the inside of the nozzle hole is formed in a horn shape having a large diameter on the ink liquid chamber side and a nozzle having a predetermined diameter on the ink jetting surface side. Since the opening is formed, the pressure wave can be concentrated, the ink droplet ejection volume can be secured, and the ink droplet ejection speed can be improved.

【0073】請求項3のノズル形成部材によれば、上記
請求項2のノズル形成部材において、SUS基板のイン
ク噴射面側に異種金属を積層し、この異種金属部分で所
定径のノズル開口を形成している構成としたので、高い
ノズル径精度を確保することができる。
According to the nozzle forming member of the third aspect, in the nozzle forming member of the second aspect, a dissimilar metal is laminated on the ink ejection surface side of the SUS substrate, and a nozzle opening having a predetermined diameter is formed in the dissimilar metal portion. With this configuration, high nozzle diameter accuracy can be ensured.

【0074】請求項4のノズル形成部材によれば、上記
請求項2のノズル形成部材において、SUS基板のイン
ク噴射面側に無機酸化物、金属酸化物及び窒素化合物の
いずれかを積層し、積層した無機酸化物、金属酸化物、
窒素化合物で所定径のノズル開口を形成している構成と
したので、高いノズル径精度を確保でき、局部電池を構
成せず、耐摩耗性が高く、表面処理膜成膜時の密着性、
耐久性を向上することができる。
According to the nozzle forming member of the fourth aspect, in the nozzle forming member of the second aspect, any one of an inorganic oxide, a metal oxide, and a nitrogen compound is laminated on the ink jetting surface side of the SUS substrate. Inorganic oxides, metal oxides,
Since the nozzle opening with a predetermined diameter is formed with a nitrogen compound, high nozzle diameter accuracy can be secured, a local battery is not formed, abrasion resistance is high, adhesion when forming a surface treatment film,
Durability can be improved.

【0075】請求項5のノズル形成部材によれば、上記
請求項2のノズル形成部材において、SUS基板のイン
ク噴射面側に有機化合物を積層し、積層した有機化合物
で所定径のノズル開口を形成している構成としたので、
高いノズル径精度を確保でき、膜応力による変形を少な
くすることができる。
According to the nozzle forming member of the fifth aspect, in the nozzle forming member of the second aspect, an organic compound is laminated on the ink ejection surface side of the SUS substrate, and a nozzle opening having a predetermined diameter is formed by the laminated organic compound. Configuration
High nozzle diameter accuracy can be secured, and deformation due to film stress can be reduced.

【0076】請求項6のノズル形成部材によれば、上記
請求項1乃至5のいずれかのノズル形成部材において、
プレスピンで孔明け加工をして所定径のノズル開口を形
成している構成としたので、ピンの消耗が小さく、量産
性が向上し、ノズル径精度も確保できる。
According to the nozzle forming member of the sixth aspect, in the nozzle forming member of any one of the first to fifth aspects,
Since a nozzle opening having a predetermined diameter is formed by punching with a press pin, pin wear is small, mass productivity is improved, and nozzle diameter accuracy can be secured.

【0077】請求項7のノズル形成部材によれば、上記
請求項1乃至6のいずれかのノズル形成部材において、
インク噴射面側には撥水性を有する表面処理膜を成膜し
ている構成としたので、良好なインク滴吐出特性を得る
ことができる。
According to the nozzle forming member of the seventh aspect, in the nozzle forming member of any one of the first to sixth aspects,
Since the surface treatment film having water repellency is formed on the ink ejection surface side, good ink droplet ejection characteristics can be obtained.

【0078】請求項8のノズル形成部材によれば、上記
請求項7のノズル形成部材において、表面処理膜には酸
化物又は金属の微粒子を混合している構成としたので、
表面処理膜の耐摩耗性を向上することができる。
According to the nozzle forming member of claim 8, in the nozzle forming member of claim 7, the surface treatment film has a structure in which fine particles of oxide or metal are mixed.
The wear resistance of the surface treatment film can be improved.

【0079】請求項9のノズル形成部材によれば、上記
請求項1乃至8のいずれかのノズル形成部材において、
SUS基板のインク液室側の表面をRmax=0.3〜5
μmの粗面に形成されている構成としたので、インク液
室を形成する部材との接合強度を向上することができ
る。
According to the nozzle forming member of the ninth aspect, in the nozzle forming member of the first aspect,
The surface of the SUS substrate on the ink liquid chamber side is Rmax = 0.3 to 5
Since the structure is formed on the rough surface of μm, the bonding strength with the member forming the ink liquid chamber can be improved.

【0080】請求項10のノズル形成部材の製造方法に
よれば、SUS基板にインク液室側からエッチングでノ
ズル孔の内部を形成した後、インク噴射面側からのエッ
チングで所定径のノズル開口を形成する構成としたの
で、高いインク径精度を有するノズル形成部材を量産性
良く、低コストで製造することができる。
According to the manufacturing method of the nozzle forming member of the tenth aspect, after forming the inside of the nozzle hole in the SUS substrate by etching from the ink liquid chamber side, the nozzle opening of a predetermined diameter is formed by etching from the ink jetting surface side. Since the nozzle forming member is formed, a nozzle forming member having high ink diameter accuracy can be manufactured with good mass productivity and at low cost.

【0081】請求項11のノズル形成部材の製造方法に
よれば、SUS基板のインク噴射面側に所定径の開口を
有する異種金属層、無機酸化物層、金属酸化物層、窒化
化合物層及び有機化合物層のいずれかを成膜した後、イ
ンク液室側からエッチングで前記ノズル孔の内部を形成
した後、インク噴射面側からエッチングを施して前記開
口と内部とを通じさせてノズル孔を形成する構成とした
ので、高精度のノズル径を確保することができる。
According to the method of manufacturing a nozzle forming member according to the eleventh aspect, a dissimilar metal layer, an inorganic oxide layer, a metal oxide layer, a nitride compound layer, and an organic layer having an opening of a predetermined diameter on the ink ejection surface side of the SUS substrate. After forming any of the compound layers, the inside of the nozzle hole is formed by etching from the ink liquid chamber side, and then the nozzle is formed by etching from the ink jetting surface side to pass through the opening and the inside. With the configuration, a highly accurate nozzle diameter can be secured.

【0082】請求項12のノズル形成部材の製造方法
は、SUS基板にインク液室側からエッチングでノズル
孔の内部を形成した後、インク噴射面側からのプレスピ
ンで孔明け加工をして所定径のノズル開口を形成する構
成としたので、ピンの消耗が小さく、量産性良く、高精
度のノズル径を有するノズル形成部材を得ることができ
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nozzle forming member, wherein after forming the inside of a nozzle hole on a SUS substrate by etching from an ink liquid chamber side, a predetermined hole is formed by a press pin from an ink jetting surface side. Since the nozzle opening having a diameter is formed, a nozzle forming member having a small diameter, a small consumption of pins, good mass productivity, and a highly accurate nozzle diameter can be obtained.

【0083】請求項13のノズル形成部材の製造方法に
よれば、SUS基板にインク液室側からエッチングでノ
ズル孔の内部を形成した後、インク噴射面側からのエッ
チングで所定径よりも小径の孔を形成し、この小径の孔
にプレスピンで孔明け加工をして所定径のノズル開口を
形成する構成としたので、ピンの消耗が小さく、内部応
力による変形が少なく、更に量産性良く、高精度のノズ
ル径を有するノズル形成部材を得ることができる。。
According to the manufacturing method of the nozzle forming member of the thirteenth aspect, after the inside of the nozzle hole is formed on the SUS substrate by etching from the ink liquid chamber side, the diameter is smaller than the predetermined diameter by etching from the ink jetting surface side. A hole is formed, and a hole is formed with a press pin in this small-diameter hole to form a nozzle opening having a predetermined diameter.Therefore, pin consumption is small, deformation due to internal stress is small, and mass productivity is further improved. A nozzle forming member having a highly accurate nozzle diameter can be obtained. .

【0084】請求項14のインクジェットヘッドによれ
ば、インク滴を吐出する複数のノズル孔と、各ノズル孔
が連通するインク液室と、このインク液室内のインクを
加圧するエネルギー発生手段とを備えたインクジェット
ヘッドにおいて、ノズル孔を形成するノズル形成部材が
上記請求項1乃至9のいずれかのノズル形成部材である
構成としたので、低コストで、高いノズル径精度、耐イ
ンク性を有するインクジェットヘッドを得ることができ
る。
According to the fourteenth aspect of the present invention, there is provided an ink jet head comprising a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets, an ink liquid chamber communicating with each nozzle hole, and energy generating means for pressurizing the ink in the ink liquid chamber. Since the nozzle forming member for forming the nozzle hole is the nozzle forming member according to any one of claims 1 to 9, the ink jet head has low cost, high nozzle diameter accuracy, and ink resistance. Can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用したインクジェットヘッドの分解
斜視図
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head to which the present invention has been applied.

【図2】同ヘッドのチャンネル方向と直交する方向の要
部拡大断面図
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the head in a direction orthogonal to a channel direction.

【図3】同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of the head in a channel direction.

【図4】同ヘッドのノズルプレートの要部拡大断面図FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of a nozzle plate of the head.

【図5】同ヘッドのノズルプレートの製造方法の第1例
を説明する模式的断面図
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a first example of a method for manufacturing a nozzle plate of the head.

【図6】同製造方法に用いるスプレーエッチングガンを
説明する模式的断面図
FIG. 6 is a schematic sectional view illustrating a spray etching gun used in the manufacturing method.

【図7】同ヘッドのノズルプレートの製造方法の第2例
を説明する模式的断面図
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a second example of the method of manufacturing the nozzle plate of the head.

【図8】同製造方法の第1例の続き説明する模式的断面
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view continued from the first example of the manufacturing method.

【図9】同ヘッドのノズルプレートの製造方法の第3例
を説明する模式的断面図
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a third example of the method for manufacturing the nozzle plate of the head.

【図10】同ヘッドのノズルプレートの製造方法の第4
例を説明する模式的断面図
FIG. 10 shows a fourth method of manufacturing the nozzle plate of the head.
Schematic cross-sectional view explaining an example

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…駆動ユニット、2…液室ユニット、12…圧電素
子、33…ノズルプレート、38…ノズル孔、38a…
ノズル開口、47…表面処理膜、61…SUS基板、6
2…異種金属層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive unit, 2 ... Liquid chamber unit, 12 ... Piezoelectric element, 33 ... Nozzle plate, 38 ... Nozzle hole, 38a ...
Nozzle opening, 47: Surface treatment film, 61: SUS substrate, 6
2: Different metal layers.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク滴を吐出するノズル孔を有するノ
ズル形成部材において、SUS基板にエッチングで前記
ノズル孔を形成していることを特徴とするノズル形成部
材。
1. A nozzle forming member having a nozzle hole for discharging an ink droplet, wherein the nozzle hole is formed in a SUS substrate by etching.
【請求項2】 請求項1に記載のノズル形成部材におい
て、前記ノズル孔内部はインク液室側が大径のホーン形
状に形成し、インク噴射面側に所定径のノズル開口を有
していることを特徴とするノズル形成部材。
2. The nozzle forming member according to claim 1, wherein the inside of the nozzle hole has a large diameter horn shape on the ink liquid chamber side, and has a nozzle opening of a predetermined diameter on the ink ejection surface side. A nozzle forming member characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 請求項2に記載のノズル形成部材におい
て、前記SUS基板のインク噴射面側に異種金属を積層
し、この異種金属部分で前記所定径のノズル開口を形成
していることを特徴とするノズル形成部材。
3. The nozzle forming member according to claim 2, wherein a dissimilar metal is laminated on the ink ejection surface side of the SUS substrate, and the dissimilar metal portion forms the nozzle opening having the predetermined diameter. Nozzle forming member.
【請求項4】 請求項2に記載のノズル形成部材におい
て、前記SUS基板のインク噴射面側に無機酸化物、金
属酸化物及び窒素化合物のいずれかを積層し、積層した
無機酸化物、金属酸化物、窒素化合物で前記所定径のノ
ズル開口を形成していることを特徴とするノズル形成部
材。
4. The nozzle forming member according to claim 2, wherein any one of an inorganic oxide, a metal oxide, and a nitrogen compound is stacked on the ink ejection surface side of the SUS substrate, and the stacked inorganic oxide and metal oxide are stacked. A nozzle forming member, wherein the nozzle opening having the predetermined diameter is formed of a substance or a nitrogen compound.
【請求項5】 請求項2に記載のノズル形成部材におい
て、前記SUS基板のインク噴射面側に有機化合物を積
層し、積層した有機化合物で前記所定径のノズル開口を
形成していることを特徴とするノズル形成部材。
5. The nozzle forming member according to claim 2, wherein an organic compound is laminated on the ink ejection surface side of the SUS substrate, and the laminated organic compound forms the nozzle opening having the predetermined diameter. Nozzle forming member.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載のノズ
ル形成部材において、前記所定径のノズル開口がプレス
ピンによる孔明け加工で形成されていることを特徴とす
る特徴とするノズル形成部材。
6. The nozzle forming member according to claim 1, wherein the nozzle opening having a predetermined diameter is formed by punching with a press pin. .
【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載のノズ
ル形成部材において、インク噴射面側には撥水性を有す
る表面処理膜を成膜していることを特徴とするノズル形
成部材。
7. The nozzle forming member according to claim 1, wherein a water-repellent surface treatment film is formed on the ink jetting surface side.
【請求項8】 請求項7に記載のノズル形成部材におい
て、前記表面処理膜には酸化物又は金属の微粒子を混合
していることを特徴とするノズル形成部材。
8. The nozzle forming member according to claim 7, wherein fine particles of an oxide or a metal are mixed in the surface treatment film.
【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載のノズ
ル形成部材において、前記SUS基板のインク液室側の
表面をRmax=0.3〜5μmの粗面に形成されている
ことを特徴とするノズル形成部材。
9. The nozzle forming member according to claim 1, wherein the surface of the SUS substrate on the ink liquid chamber side is formed to have a rough surface of Rmax = 0.3 to 5 μm. Nozzle forming member.
【請求項10】 インク滴を吐出するノズル孔を有する
ノズル形成部材の製造方法において、SUS基板にイン
ク液室側からエッチングで前記ノズル孔の内部を形成し
た後、インク噴射面側からのエッチングで所定径のノズ
ル開口を形成することを特徴とするノズル形成部材の製
造方法。
10. A method of manufacturing a nozzle forming member having a nozzle hole for discharging an ink droplet, wherein the inside of the nozzle hole is formed on a SUS substrate by etching from an ink liquid chamber side, and then etched from an ink ejection surface side. A method for manufacturing a nozzle forming member, wherein a nozzle opening having a predetermined diameter is formed.
【請求項11】 インク滴を吐出するノズル孔を有する
ノズル形成部材の製造方法において、SUS基板のイン
ク噴射面側に所定径の開口を有する異種金属層、無機酸
化物層、金属酸化物層、窒化化合物層及び有機化合物層
のいずれかを成膜した後、インク液室側からエッチング
で前記ノズル孔の内部を形成した後、インク噴射面側か
らエッチングを施して前記開口と内部とを通じさせてノ
ズル孔を形成することを特徴とするノズル形成部材の製
造方法。
11. A method for manufacturing a nozzle forming member having a nozzle hole for discharging an ink droplet, comprising: a dissimilar metal layer, an inorganic oxide layer, a metal oxide layer having an opening having a predetermined diameter on the ink ejection surface side of the SUS substrate; After forming any one of the nitride compound layer and the organic compound layer, after forming the inside of the nozzle hole by etching from the ink liquid chamber side, etching is performed from the ink ejection surface side to pass through the opening and the inside. A method for manufacturing a nozzle forming member, comprising forming a nozzle hole.
【請求項12】 インク滴を吐出するノズル孔を有する
ノズル形成部材の製造方法において、SUS基板にイン
ク液室側からエッチングで前記ノズル孔の内部を形成し
た後、インク噴射面側からのプレスピンで孔明け加工を
して所定径のノズル開口を形成することを特徴とするノ
ズル形成部材の製造方法。
12. A method of manufacturing a nozzle forming member having a nozzle hole for discharging an ink droplet, wherein after forming the inside of the nozzle hole on a SUS substrate by etching from an ink liquid chamber side, a press pin is formed from an ink ejection surface side. And forming a nozzle opening having a predetermined diameter by drilling.
【請求項13】 インク滴を吐出するノズル孔を有する
ノズル形成部材の製造方法において、SUS基板にイン
ク液室側からエッチングで前記ノズル孔の内部を形成し
た後、インク噴射面側からのエッチングで所定径よりも
小径の孔を形成し、この小径の孔にプレスピンで孔明け
加工をして所定径のノズル開口を形成することを特徴と
するノズル形成部材の製造方法。
13. A method of manufacturing a nozzle forming member having a nozzle hole for discharging an ink droplet, wherein the inside of the nozzle hole is formed on a SUS substrate by etching from an ink liquid chamber side, and then etched from an ink jetting surface side. A method of manufacturing a nozzle forming member, comprising: forming a hole having a diameter smaller than a predetermined diameter; and forming a hole with a predetermined diameter by punching the hole having a small diameter with a press pin.
【請求項14】 インク滴を吐出する複数のノズル孔
と、各ノズル孔が連通するインク液室と、このインク液
室内のインクを加圧するエネルギー発生手段とを備えた
インクジェットヘッドにおいて、前記ノズル孔を形成す
るノズル形成部材が前記請求項1乃至9のいずれかのノ
ズル形成部材であることを特徴とするインクジェットヘ
ッド。
14. An ink jet head comprising: a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets; an ink liquid chamber communicating with each nozzle hole; and energy generating means for pressurizing ink in the ink liquid chamber. 10. An ink jet head, wherein a nozzle forming member for forming the nozzle is the nozzle forming member according to claim 1.
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