JPH11334084A - ノズルプレートの製造方法 - Google Patents
ノズルプレートの製造方法Info
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Abstract
レートの製造方法を提供する。 【解決手段】表裏に貫通したインク噴射用ノズル孔列の
少なくとも1列を備えるとともに、インク噴射側表面の
各ノズル孔列を単独列若しくは複数列で含む領域に凹溝
を備えたノズルプレートを製造する方法である。凹溝の
開口形状に対応した開口部1aを有するエッチングマス
ク1を、開口部1aが前記領域と対応するようにインク
噴出側表面に設け、しかる後ドライエッチングによりイ
ンク噴射側表面をエッチングして凹溝を形成する。複数
個のノズルプレート分の凹溝を同時に形成することがで
き、短時間で凹溝を加工することができる。
Description
記録するインクジェットヘッドの構成部材であるノズル
プレートを製造する方法に関する。
成は、圧電素子等によってインクに機械的な圧力を加え
たり、或いは熱的に発生させた圧力をインクに加えたり
して、ノズル孔からインクを噴射させるというものであ
る。このインクジェットヘッドの一例を、図8に基づい
て説明する。
ッド100は、セラミックスにより形成されたセンタプ
レート104、及びこのセンタプレート104の上下面
にそれぞれ貼着された圧電セラミックスプレート10
2,103からなるアクチュエータ部101と、このア
クチュエータ部101のインク噴射側面に設けられたノ
ズルプレート110とを備えている。
103には、それぞれインクが供給される噴射チャンネ
ル105と、この噴射チャンネル105を挟むように設
けられた非噴射チャンネル106とが所定間隔で交互に
並設されている。また、前記ノズルプレート110は、
例えばポリイミド樹脂プレートからなるものであり、前
記各噴射チャンネル105に対応した位置に、それぞれ
ノズル孔111が設けられている。
ッド100によれば、前記噴射チャンネル105と非噴
射チャンネル106との間に形成された壁部を駆動電界
により屈曲させて前記噴射チャンネル105内の容積を
変化させ、これにより噴射チャンネル105内のインク
に圧力をかけ、当該インクを前記ノズル孔111から噴
射させることができる。
録する一般なインクジェットヘッドは、そのノズル孔の
開口端が記録媒体に対して1〜2mm以下の間隔で対向
しており、記録媒体がジャムを起こすなどして浮き上が
ると、記録媒体がノズル孔の開口端に接触して、開口端
を傷つけることがある。この場合、前記開口端にフッ素
などを含む撥水膜が形成されているものにあっては、こ
の撥水膜が損傷してインクの噴射性能が悪化し、高品質
な記録を行うことができなくなる。
プレート110のインク噴射側面のノズル孔111が設
けられた領域に凹溝112を形成して、ノズル孔111
の開口端位置をノズルプレート110の面位置より少し
凹ませることにより、上述した記録媒体とノズル孔11
1の開口端との接触を防止していた。そして、従来、こ
の凹溝112はレーザ加工装置を用いて形成されてい
た。
な、レーザ光を用いた加工では、前記凹溝112を加工
する時間が非常に長くなり、製造コストが高くなるとい
う問題があった。
9mm、その幅Wは0.3mm程度とされ、その深さは
約5〜15μmが好ましい範囲とされている。
5mmの範囲であり、凹溝112を1個加工するごとに
レーザ光を移動させる、所謂ステップ・アンド・リピー
トによる加工では、多数の凹溝112を加工するには、
必然的にその加工時間が長くならざるを得ないのであ
る。
であって、前記凹溝を短時間に形成することができるイ
ンクジェットヘッドノズルプレートの製造方法の提供を
目的とする。
達成するための本発明の請求項1に係る発明は、表裏に
貫通したインク噴射用ノズル孔列の少なくとも1列を備
えるとともに、インク噴射側表面の前記各ノズル孔列を
単独列若しくは複数列で含む領域に凹溝を備えたノズル
プレートを製造する方法であって、前記凹溝の開口形状
に対応した開口部を有するエッチングマスクを、該開口
部が前記領域と対応するように前記インク噴出側表面に
設け、しかる後ドライエッチングにより前記インク噴射
側表面をエッチングして前記凹溝を形成することを特徴
とするものである。
ク噴射側表面に設けたエッチングマスクの開口部を介し
て、当該開口部に対応した部分の前記インク噴射側表
面、即ち、前記エッチングマスクにより覆われていない
露出したインク噴射側表面の全面がほぼ同時にドライエ
ッチングされ、前記開口部とほぼ同形状の凹溝が前記イ
ンク噴射側表面に形成される。
を裁断形成することができる大きさのノズルプレート材
料を用意するとともに、前記エッチングマスクに複数の
開口部を形成してドライエッチングすることにより、複
数個のノズルプレート分の前記凹溝を同時に形成するこ
とができ、上述した従来のステップ・アンド・リピート
によるレーザ加工に比べて、短時間で凹溝を加工するこ
とができる。これにより、ノズルプレートの製造コスト
を低減することができる。
の発明におけるドライエッチングを反応性イオンエッチ
ングにより行い、前記凹溝を形成することを特徴とする
ものである。
イオンと励起活性種とが同時に前記インク噴射側表面に
作用して当該表面が物理的かつ化学的にエッチングされ
るので、更に短時間に前記凹溝を形成することができ
る。また、指向性をもって移動するイオンにより前記表
面が物理的にエッチングされるので、所謂アンダーカッ
トが少なく、正確な形状の凹溝を形成することができ
る。
項1又は2の発明における前記ノズルプレートをポリイ
ミドから形成し、前記エッチングマスクをステンレス鋼
の薄板から形成するとともに、反応ガスに酸素ガスを用
いて前記ドライエッチングを行うことを特徴とするもの
である。
熱性に富み、熱膨張係数も低いことからノズルプレート
の材料に適しており、また、反応ガスにO2 ガスを用
いたドライエッチングにより容易にエッチングすること
ができる。したがって、この発明によれば、使用に際し
て好適なノズルプレートを容易に製造することができ
る。
薄板で形成しているので、前記インク噴射側表面へのマ
スク形成を短時間で行うことができるとともに、これを
繰返して使用することができることから極めて経済的で
あり、また、O2 ガスに対する耐食性が高いことか
ら、長時間にわたって当該エッチングマスクを使用する
ことができ、この面においても経済的である。
項3の発明において、前記エッチングマスクよりも重
く、且つ前記エッチングマスクの開口部より広い開口部
を備えた押え部材を前記エッチングマスク上に重ね合わ
せた後、前記ドライエッチングを行うことを特徴とする
ものである。
ズルプレートとエッチングマスクとを密着させることが
できるので、ドライエッチングの際に所謂アンダーカッ
トを生じ難くすることができ、形成される凹溝の形状を
正確なものとすることができる。
項1乃至4のいずれかの発明において、形成した前記凹
溝に撥水膜を形成し、しかる後該凹溝内に前記ノズル孔
を形成することを特徴とするものである。
形成した後当該凹溝内に撥水膜を形成すると、撥水膜形
成時に当該撥水膜によって前記ノズル孔が塞がれるおそ
れがある。この発明によれば、撥水膜を形成した後に前
記凹溝内にノズル孔を形成するようにしているので、こ
のような問題を生じることがなく、確実にノズル孔を形
成することができる。
項5の発明における前記ノズル孔を、前記凹溝が設けら
れた面とは反対側の面からレーザ加工により形成するこ
とを特徴とするものである。
量のインク滴を噴射することができるように、インク噴
射側が小径となったテーパ状のものが好ましいとされて
いる。一方、レーザ加工により形成される孔形状は、レ
ーザ光の照射される側が大径のテーパとなる。この発明
によれば、凹溝が設けられた面とは反対側の面からレー
ザ加工によりノズル孔を形成するようにしているので、
前記凹溝表面側、即ちインク噴射側の口径が小径となっ
たテーパ状のノズル孔を形成することができ、求められ
る形状のノズル孔を形成することができる。
について添付図面に基づき説明する。尚、この例では、
便宜上、図8に示したノズルプレート110であって、
これを2個同時に製造する場合について説明する。
薄板からなるエッチングマスク1を製造した。このエッ
チングマスク1には、前記ノズルプレート110の凹溝
112に対応した位置に、当該凹溝112と同形状をし
た開口部1aが形成されている。このエッチングマスク
1の板厚は、あまり厚いとプラズマが凹溝112内に入
りにくいので0.05〜0.3mmのものが好ましい。
尚、図中、一点鎖線は1個分の前記ノズルプレート11
0に対応した領域を示すものである。
形成することができる大きさを有するノズルプレート材
料2を用意し、このノズルプレート材料2上に前記エッ
チングマスク1を重ね合わせて図2に示すような積層体
とする。尚、この例ではエッチングマスク1とノズルプ
レート材料2とを同じ大きさのものとしているが、これ
に限られるものではない。また、本例では、ノズルプレ
ート材料2に、厚さ75μmのポリイミド樹脂製シート
を用いた。ポリイミド樹脂はインクに対する耐食性及び
耐熱性に富み、熱膨張係数も低いことから、ノズルプレ
ート110の材料として最適である。
グマスク1とノズルプレート材料2とを、図3に示すよ
うな、エッチング装置10内に入れ、このノズルプレー
ト材料2に反応性イオンエッチングよるエッチングを施
した。
0は、エッチングチャンバ11と、このエッチングチャ
ンバ11内の上下にそれぞれ設けられた電極13及びプ
ラテン12と、前記電極13の側方に設けられたガス供
給管14と、前記プラテン12の側方に設けられた排気
管15とからなる、所謂平行平板型のエッチング装置で
ある。
プラテン12には13.56MHz、200WのRF電
力が印加されている。また、前記排気管15は真空ポン
プ(図示せず)に接続されており、この真空ポンプ(図
示せず)により前記エッチングチャンバ11内が8mT
orr程度に減圧されるようになっている。一方、ガス
供給管14は酸素ボンベ(図示せず)に接続されてお
り、この酸素ボンベ(図示せず)から高純度のO2 ガ
スが前記エッチングチャンバ11内に供給されるように
なっている。そして、積層した前記エッチングマスク1
及びノズルプレート材料2をこのエッチングチャンバ1
1内のプラテン12上に載置している。
ラテン12にRF電力を印加すると、エッチングチャン
バ11内に供給されたO2 ガスがイオン,電子,酸素
ラジカルなどを含むプラズマとなる。前記プラテン12
には自己バイアスが生じており、プラズマ中のイオンが
この自己バイアスによってプラテン12に引き寄せられ
る。
ルプレート材料2の、エッチングマスク1の開口部1a
に対応した部分、即ち露出した表面が、発生したプラズ
マ中の酸素ラジカルによって化学的にエッチングされる
とともに、前記自己バイアスによりプラテンに向けて加
速されたイオンが前記露出表面に衝突して物理的にエッ
チングされ、前記開口部1aとほぼ同形状の凹溝112
が前記ノズルプレート材料2表面に形成される。
ズルプレート材料2を図5に示す。尚、図5(a)は凹
溝112の形成されたノズルプレート材料2を示す斜視
図であり、図5(b)はその矢視A−A方向の断面図で
ある。また、エッチングチャンバ11内のO2 ガス圧
を8mTorrとし、プラテンに印加されるRF電力を
200Wとして、前記ノズルプレート材料2をエッチン
グしたときのエッチング時間と加工深さの関係を図4に
示す。
スク1及びノズルプレート材料2を前記エッチングチャ
ンバ11内から取り出し、これらを分離した後、ノズル
プレート材料2の凹溝112を形成した側の面全体に、
フッ素を含む樹脂を塗布して撥水膜を形成する。尚、フ
ッ素を含む樹脂としては、FEP(4ふっ化エチレン・
エチレン共重合樹脂)又はPTFE(4ふっ化エチレン
樹脂)が特に好ましい。
を用いて、撥水膜形成後の前記ノズルプレート材料2
に、その凹溝112を形成した反対側の面からレーザ光
を照射してノズル孔11を形成する。
0は、適宜載置面21aを有し、矢示X,Y方向に移動
可能となったテーブル21と、レーザ光22aを出射す
るレーザ発振器22と、加工すべきノズル孔111に対
応した開口を有するマスク23と、このマスク23を通
ったレーザ光22aを反射するハーフミラー24と、反
射したレーザ光22bを前記テーブル21の載置面21
a上に照射する集光レンズ27と、ハーフミラー24を
介して前記載置面21a上を撮像するように設けられた
カメラ25と、カメラ25により撮像された画像を表示
するディスプレイ26とを備えている。尚、前記カメラ
25は、その光軸が前記ハーフミラー24によって反射
されたレーザ光22bの光軸と同軸となるように設けら
れている。
112の形成された面が下を向くようにして、即ち凹溝
112とは反対面が上を向くようにして、前記テーブル
21の載置面21a上に載置し、前記カメラ25により
これを撮像しディスプレイ26上に表示する。尚、前記
ノズルプレート材料2は透明な部材であるので、その裏
面に形成した凹溝112がディスプレイ26に表示され
る。
動させて、図6に示したごとく、カメラ25に設定した
十字線25aの中心が前記撮像した凹溝112に対して
適宜位置関係となるようにする。しかる後、レーザ発振
器22からレーザ光22aを出射してテーブル21上の
ノズルプレート材料2に照射し、ノズル孔111を形成
する。以後、テーブル21を矢示Y,X方向に適宜移動
させながら、レーザ光22aを照射して必要なノズル孔
111を順次形成する。
形成した後のノズルプレート材料2を示す。尚、図7
(a)はノズルプレート材料2を示す斜視図であり、図
7(b)はその矢視B−B方向の断面図である。図7
(b)に示すように、ノズル孔111はレーザ光22b
の照射される側が大径のテーパ状となっている。
プレート材料2を、図7に示す一点鎖線の部分で裁断す
ることにより、最終的に2個のノズルプレート110と
することができる。
ト110を製造する方法によれば、2個のノズルプレー
ト110分の凹溝112を同時に形成することができる
ので、上述した従来のステップ・アンド・リピートによ
るレーザ加工に比べて、短時間で凹溝112を形成する
ことができる。これにより、ノズルプレート110の製
造コストを低減することができる。尚、本例では、便宜
上、2個のノズルプレート110の凹溝112を形成す
るものとしたがこれに限るものではなく、更に多くのノ
ズルプレート110分についての凹溝112を同時に加
工するようにすれば、その加工時間が更に短くなる。ま
た、本例では、1列のノズル孔111列を含む領域に凹
溝112を設けたノズルプレート110の製造方法につ
いて例示したが、当然に、複数列のノズル孔111列を
含む領域に凹溝112を設けたノズルプレート110に
ついても本発明に含まれる。
ングの双方のエッチング作用を有する反応性イオンエッ
チングにより凹溝112を形成するようにしているの
で、更に短時間に前記凹溝を形成することができる。ま
た、指向性をもって移動するイオンにより物理的にエッ
チングされるので、所謂アンダーカットが少なく、正確
な形状の凹溝112を形成することができる。
の薄板で形成しているので、前記ノズルプレート材料2
へのマスク形成を短時間で行うことができるとともに、
これを繰返して使用することができることから極めて経
済的であり、また、O2 ガスに対する耐食性が高いこ
とから、長時間にわたって当該エッチングマスク1を使
用することができ、この面においても経済的である。
該凹溝112内にノズル孔111を形成するようにして
いるので、撥水膜によってノズル孔111が塞がれると
いった問題を生じることがなく、確実にノズル孔111
を形成することができる。
側の面から、レーザ加工によってノズル孔111を形成
するようにしているので、レーザ加工により形成される
ノズル孔111は、レーザ光22bの照射される側が大
径のテーパとなり、即ち、インク噴射側の口径が小径と
なったテーパとなる。したがって、適量かつ定量のイン
ク滴を噴射することができるような好ましい形状のノズ
ル孔112とすることができる。
イオンエッチングを採用したが、これに限られるもので
はなく、例えば、反応ガスにO2 ガスを用いた、イオ
ンアシストのないプラズマエッチングによるものとして
も良い。
く、且つ前記エッチングマスク1の開口部1aより広い
開口部を備えた押え部材を前記エッチングマスク1上に
重ね合わせた後、エッチングを行うようにしても良い。
このようにすれば、押え部材により前記ノズルプレート
材料2とエッチングマスク1とを密着させることができ
るので、ドライエッチングの際に所謂アンダーカットを
生じ難くすることができ、形成される凹溝112の形状
を正確なものとすることができる。
製造方法を説明するための説明図である。
製造方法を説明するための説明図である。
グ装置を示す断面図である。
チングした結果を示すグラフである。
説明図である。
工装置を示す斜視図である。
示す説明図である。
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 表裏に貫通したインク噴射用ノズル孔列
の少なくとも1列を備えるとともに、インク噴射側表面
の前記各ノズル孔列を単独列若しくは複数列で含む領域
に凹溝を備えたノズルプレートを製造する方法であっ
て、 前記凹溝の開口形状に対応した開口部を有するエッチン
グマスクを、該開口部が前記領域と対応するように前記
インク噴出側表面に設け、しかる後ドライエッチングに
より前記インク噴射側表面をエッチングして前記凹溝を
形成することを特徴とするノズルプレートの製造方法。 - 【請求項2】 反応性イオンエッチングにより前記凹溝
を形成することを特徴とする請求項1記載のノズルプレ
ートの製造方法。 - 【請求項3】 前記ノズルプレートをポリイミドから形
成し、前記エッチングマスクをステンレス鋼の薄板から
形成するとともに、反応ガスに酸素ガスを用いて前記ド
ライエッチングを行うことを特徴とする請求項1又は2
記載のノズルプレートの製造方法。 - 【請求項4】 前記エッチングマスクよりも重く、且つ
前記エッチングマスクの開口部より広い開口部を備えた
押え部材を前記エッチングマスク上に重ね合わせた後、
前記ドライエッチングを行うことを特徴とする請求項3
記載のノズルプレートの製造方法。 - 【請求項5】 形成した前記凹溝に撥水膜を形成し、し
かる後該凹溝内に前記ノズル孔を形成することを特徴と
する請求項1乃至4に記載のいずれかのノズルプレート
の製造方法。 - 【請求項6】 前記ノズル孔を、前記凹溝が設けられた
面とは反対側の面からレーザ加工により形成することを
特徴とする請求項5記載のノズルプレートの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14124098A JPH11334084A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | ノズルプレートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14124098A JPH11334084A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | ノズルプレートの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11334084A true JPH11334084A (ja) | 1999-12-07 |
Family
ID=15287365
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14124098A Pending JPH11334084A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | ノズルプレートの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11334084A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002154209A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-05-28 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法 |
JP2007125714A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Fuji Xerox Co Ltd | 液滴吐出ヘッド |
JP2013237263A (ja) * | 2012-04-18 | 2013-11-28 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド |
JP2015168143A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | セイコーエプソン株式会社 | 貫通孔の形成方法、部材、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドユニットおよびインクジェット式記録装置 |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP14124098A patent/JPH11334084A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002154209A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-05-28 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法 |
JP2007125714A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Fuji Xerox Co Ltd | 液滴吐出ヘッド |
JP2013237263A (ja) * | 2012-04-18 | 2013-11-28 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド |
JP2015168143A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | セイコーエプソン株式会社 | 貫通孔の形成方法、部材、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドユニットおよびインクジェット式記録装置 |
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