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JP2015006800A - Inkjet head - Google Patents

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JP2015006800A
JP2015006800A JP2014171921A JP2014171921A JP2015006800A JP 2015006800 A JP2015006800 A JP 2015006800A JP 2014171921 A JP2014171921 A JP 2014171921A JP 2014171921 A JP2014171921 A JP 2014171921A JP 2015006800 A JP2015006800 A JP 2015006800A
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JP
Japan
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nozzle plate
protective film
nozzle
piezoelectric member
ink
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014171921A
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Japanese (ja)
Inventor
鈴木 伊左雄
Isao Suzuki
伊左雄 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Tec Corp
Original Assignee
Toshiba Tec Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Tec Corp filed Critical Toshiba Tec Corp
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet head capable of suppressing degradation in print quality.SOLUTION: An inkjet head includes: a piezoelectric member 13 that forms an ink pressure chamber 14; an electrode 16 arranged on a side surface of the piezoelectric member 13 opposed to the ink pressure chamber 14; a nozzle plate 20 adhesively bonded to an upper surface 13T of the piezoelectric member 13 near an opening of the ink pressure chamber 14 and including a nozzle hole 21 communicating with the ink pressure chamber 14; and a protection film 60 covering an upper surface 20T of the nozzle plate 20 spaced apart from the piezoelectric member 13, an inner wall 211 of the nozzle hole 21, an adhesion portion AP which is coupled to a lower surface 20B of the nozzle plate 20 in contact with the upper surface 13T of the piezoelectric member 13 and in which the piezoelectric member 13 adhesively bonded to the nozzle plate 20, and the electrode 16. The protection film 60 is locally thin at least around the nozzle hole 21 on the upper surface 20T of the nozzle plate 20.

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッドに関する。   Embodiments described herein relate generally to an inkjet head.

近年、インクジェットヘッドにおいては、導電性インクなどの多様なインクを吐出させるため、電極等をインクから保護する必要がある。また、溶剤系などの特殊なインクを吐出させる場合には、ノズルプレートと圧電部材とを接着する接着剤がインクによって侵されるなどの問題もあり、耐インク性が劣る部分を保護する必要がある。   In recent years, in an inkjet head, it is necessary to protect electrodes and the like from various inks in order to eject various inks such as conductive inks. Also, when ejecting special inks such as solvent-based inks, there is a problem that the adhesive that adheres the nozzle plate and the piezoelectric member is eroded by the ink, and it is necessary to protect the parts with poor ink resistance. .

このような要求に対して、電極やノズルプレート等を高分子材料により形成された保護膜で被覆する技術が検討されている。しかしながら、ノズルプレートに形成されたノズル穴のエッジ部において保護膜の成長バラツキが発生した場合には、インクの吐出性能にもバラツキが発生するといった問題が生じうる。   In response to such a demand, a technique for coating an electrode, a nozzle plate, and the like with a protective film formed of a polymer material has been studied. However, when the growth variation of the protective film occurs at the edge portion of the nozzle hole formed in the nozzle plate, there may be a problem that the ink ejection performance also varies.

ノズル穴のエッジ部で保護膜が異常成長した場合には、インク吐出時にインク滴が異常成長点の影響を受け、印刷品位を低下させるおそれがある。例えば、インク滴の吐出方向が傾いた場合には、インク滴によって形成される媒体上のドットの位置にずれが生じてしまうことがある。また、吐出すべきメインのインク滴が尾をひき、微小なインク滴(サテライト)が発生してしまった場合には、サテライトがメインインク滴とは異なる方向に飛翔し、メインのインク滴によって形成されたメインドットに加えて微小なインク滴によって形成された微小ドットが媒体上に印刷されてしまうことがある。   If the protective film grows abnormally at the edge of the nozzle hole, the ink droplet may be affected by the abnormal growth point when ink is ejected, and the print quality may be deteriorated. For example, when the ejection direction of the ink droplet is tilted, the dot position on the medium formed by the ink droplet may be displaced. Also, when the main ink droplet to be ejected has a tail and a minute ink droplet (satellite) has been generated, the satellite flies in a different direction from the main ink droplet and is formed by the main ink droplet In addition to the main dots that have been formed, fine dots formed by fine ink droplets may be printed on the medium.

特開2003−266691号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-266691

本実施形態の目的は、印刷品位の低下を抑制することが可能なインクジェットヘッドを提供することにある。   An object of the present embodiment is to provide an ink jet head capable of suppressing a decrease in print quality.

本実施形態によれば、
インク圧力室を形成する圧電部材と、前記圧電部材の前記インク圧力室に対向した側面に配置された電極と、前記インク圧力室の開口側の前記圧電部材の上面に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、前記ノズルプレートの前記圧電部材から離間した上面、前記ノズル穴の内壁、及び、前記ノズルプレートが前記圧電部材の上面に接する下面から繋がり、前記圧電部材と前記ノズルプレートとの接着部、及び、前記電極を覆う保護膜と、を備え、前記ノズルプレートの上面のうち、少なくとも前記ノズル穴の周囲は、前記保護膜から露出していることを特徴とするインクジェットヘッドが提供される。
According to this embodiment,
A piezoelectric member that forms an ink pressure chamber; an electrode disposed on a side surface of the piezoelectric member that faces the ink pressure chamber; and an ink pressure that is adhered to an upper surface of the piezoelectric member on an opening side of the ink pressure chamber. A nozzle plate having a nozzle hole communicating with the chamber; an upper surface of the nozzle plate spaced from the piezoelectric member; an inner wall of the nozzle hole; and a lower surface of the nozzle plate in contact with the upper surface of the piezoelectric member. And a protective film covering the electrode, and at least the periphery of the nozzle hole is exposed from the protective film on the upper surface of the nozzle plate. An inkjet head is provided.

図1は、本実施形態におけるインクジェットヘッドの構成を概略的に示す分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the ink jet head in the present embodiment. 図2は、図1に示したインクジェットヘッドを構成する主要部及びノズルプレートを含む第1構成例の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a first configuration example including a main part and a nozzle plate constituting the ink jet head shown in FIG. 図3は、図1に示したインクジェットヘッドを構成する主要部及びノズルプレートを含む第2構成例の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a second configuration example including a main part and a nozzle plate constituting the ink jet head shown in FIG. 図4は、図1に示したインクジェットヘッドを構成する主要部及びノズルプレートを含む第3構成例の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a third configuration example including a main part and a nozzle plate constituting the ink jet head shown in FIG. 図5は、図1に示したインクジェットヘッドを構成する主要部及びノズルプレートを含む第4構成例の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a fourth configuration example including a main part and a nozzle plate constituting the ink jet head shown in FIG. 図6は、図2乃至図5に示した各構成例のノズルプレートの形成されたノズル穴の形状を概略的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the shape of the nozzle hole in which the nozzle plate of each configuration example shown in FIGS. 2 to 5 is formed. 図7は、本実施形態のインクジェットヘッドの製造過程の一部を概略的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the ink jet head of the present embodiment. 図8は、本実施形態のインクジェットヘッドにおける保護膜を形成するための蒸着重合装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of a vapor deposition polymerization apparatus for forming a protective film in the inkjet head of this embodiment. 図9は、本実施形態のインクジェットヘッドの製造過程の一部を概略的に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the ink jet head of the present embodiment.

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given to components that exhibit the same or similar functions, and duplicate descriptions are omitted.

図1は、本実施形態におけるインクジェットヘッド1の構成を概略的に示す分解斜視図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of an inkjet head 1 in the present embodiment.

すなわち、インクジェットヘッド1は、主要部10、ノズルプレート20、マスクプレート30、及び、ホルダ40を備えている。このインクジェットヘッド1は、第1方向Xを長手方向とした概略直方体形状である。なお、以下の説明において、第1方向Xに概ね直交する方向を第2方向Yとし、X−Y平面に直交する方向を第3方向Zとする。インク滴の吐出方向は第3方向Zである。   That is, the inkjet head 1 includes a main part 10, a nozzle plate 20, a mask plate 30, and a holder 40. The inkjet head 1 has a substantially rectangular parallelepiped shape with the first direction X as a longitudinal direction. In the following description, a direction substantially orthogonal to the first direction X is referred to as a second direction Y, and a direction orthogonal to the XY plane is referred to as a third direction Z. The ink droplet ejection direction is the third direction Z.

主要部10は、絶縁基板11、枠体12、圧電部材13などを備えて構成されている。   The main part 10 includes an insulating substrate 11, a frame body 12, a piezoelectric member 13, and the like.

絶縁基板11は、例えば、アルミナなどのセラミックス製であり、第1方向Xに沿って延出した概略長方形の板状に形成されている。この絶縁基板11は、ノズルプレート20と対向する側に上面11Tを有するとともに、ホルダ40と対向する側に下面11Bを有している。このような絶縁基板11は、インク供給口11in及びインク排出口11outを有している。これらのインク供給口11in及びインク排出口11outは、上面11Tから下面11Bまで貫通している。   The insulating substrate 11 is made of ceramics such as alumina, for example, and is formed in a substantially rectangular plate shape extending along the first direction X. The insulating substrate 11 has an upper surface 11T on the side facing the nozzle plate 20 and a lower surface 11B on the side facing the holder 40. Such an insulating substrate 11 has an ink supply port 11in and an ink discharge port 11out. The ink supply port 11in and the ink discharge port 11out penetrate from the upper surface 11T to the lower surface 11B.

枠体12は、例えば、金属製であり、矩形枠状に形成されている。この枠体12は、絶縁基板11の上面11Tに配置されている。圧電部材13は、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)製であり、絶縁基板11の上面11Tにおいて枠体12で囲まれた内側に配置されている。各圧電部材13は、第1方向Xに概ね直交する第2方向Yに沿って延出している。これらの圧電部材13は、第1方向Xに沿って並んでいる。第1方向Xに沿って並んだ一対の圧電部材13の間には、第2方向Yに沿って延出したインク圧力室14がスリット状に形成される。   The frame body 12 is made of metal, for example, and is formed in a rectangular frame shape. The frame body 12 is disposed on the upper surface 11T of the insulating substrate 11. The piezoelectric member 13 is made of, for example, PZT (lead zirconate titanate), and is disposed on the inner surface surrounded by the frame body 12 on the upper surface 11T of the insulating substrate 11. Each piezoelectric member 13 extends along a second direction Y substantially perpendicular to the first direction X. These piezoelectric members 13 are arranged along the first direction X. Between the pair of piezoelectric members 13 arranged along the first direction X, an ink pressure chamber 14 extending along the second direction Y is formed in a slit shape.

図示した例では、第1方向Xに沿って並んだ圧電部材13の列が2列形成されている。複数のインク供給口11inは、絶縁基板11の略中央部、つまり、2列の圧電部材13の間において第1方向Xに沿って並んでいる。複数のインク排出口11outは、絶縁基板11の周辺部、つまり、圧電部材13と枠体12との間において第1方向Xに沿って並んでいる。このような構成により、インク供給口11inのそれぞれからインク圧力室14に向けてインクが供給され、インク圧力室14を通過したインクがインク排出口11outのそれぞれから排出される。   In the illustrated example, two rows of piezoelectric members 13 arranged along the first direction X are formed. The plurality of ink supply ports 11in are arranged along the first direction X in the substantially central portion of the insulating substrate 11, that is, between the two rows of piezoelectric members 13. The plurality of ink discharge ports 11out are arranged along the first direction X in the peripheral portion of the insulating substrate 11, that is, between the piezoelectric member 13 and the frame body 12. With such a configuration, ink is supplied from each of the ink supply ports 11in toward the ink pressure chamber 14, and the ink that has passed through the ink pressure chamber 14 is discharged from each of the ink discharge ports 11out.

ノズルプレート20は、例えば、ポリイミドなどの樹脂製、あるいは、ニッケル合金やステンレスなどの耐熱性を有する金属製であり、第1方向Xに沿って延出した概略長方形の板状に形成されている。このノズルプレート20は、第3方向Zに沿って主要部10の上方に配置されている。このノズルプレート20は、マスクプレート30と対向する側に上面20Tを有するとともに、主要部10と対向する側に下面20Bを有している。このノズルプレート20の下面20Bと、枠体12及び圧電部材13とは、図示しない接着剤により接着されている。   The nozzle plate 20 is made of, for example, a resin such as polyimide, or a metal having heat resistance such as a nickel alloy or stainless steel, and is formed in a substantially rectangular plate shape extending along the first direction X. . The nozzle plate 20 is disposed above the main portion 10 along the third direction Z. The nozzle plate 20 has an upper surface 20T on the side facing the mask plate 30 and a lower surface 20B on the side facing the main portion 10. The lower surface 20B of the nozzle plate 20 is bonded to the frame body 12 and the piezoelectric member 13 with an adhesive (not shown).

このようなノズルプレート20は、ノズル穴21を有している。各ノズル穴21は、インク圧力室14に対向して形成されており、インク圧力室14に連通している。複数のノズル穴21は、概略第1方向Xに沿って並んでおり、ノズル列211及び212を形成している。図示した例では、ノズルプレート20には、2列のノズル列211及び212が形成されているが、ノズル列は1列であっても良いし3列以上であっても良い。なお、互いに隣接するノズル穴21は、厳密には、第1方向Xに沿った同一直線上に形成されていない場合があるが、ここでは詳細な説明を省略する。   Such a nozzle plate 20 has a nozzle hole 21. Each nozzle hole 21 is formed to face the ink pressure chamber 14 and communicates with the ink pressure chamber 14. The plurality of nozzle holes 21 are arranged substantially along the first direction X, and form nozzle rows 211 and 212. In the illustrated example, two nozzle rows 211 and 212 are formed on the nozzle plate 20, but the nozzle row may be one row or three or more rows. Strictly speaking, the adjacent nozzle holes 21 may not be formed on the same straight line along the first direction X, but detailed description thereof is omitted here.

マスクプレート30は、例えば、金属製であり、ノズルプレート20を囲む枠状に形成されている。このマスクプレート30は、第3方向Zに沿って主要部10の上方に配置されている。このマスクプレート30は、ノズルプレート20の外径と略同等の四角形状の開口部30Hを有している。このマスクプレート30と、枠体12とは、図示しない接着剤により接着されている。   The mask plate 30 is made of metal, for example, and is formed in a frame shape surrounding the nozzle plate 20. The mask plate 30 is disposed above the main part 10 along the third direction Z. The mask plate 30 has a quadrangular opening 30 </ b> H substantially equal to the outer diameter of the nozzle plate 20. The mask plate 30 and the frame 12 are bonded with an adhesive (not shown).

ホルダ40は、第3方向Zに沿って主要部10の下方に配置されている。このホルダ40は、インク供給口11inに向けてインクを導入するためのインク導入路41、及び、インク排出口11outから排出されたインクを回収するインク回収路42を有している。インク導入路41には、図示しないインクタンクからインクを導入するための導入用パイプ51が接続されている。インク回収路42には、インクをインクタンクに回収するための回収用パイプ52が接続されている。このホルダ40は、主要部10と対向する側に上面40Tを有している。このホルダ40の上面40Tと、絶縁基板11の下面11Bとは、図示しない接着剤により接着されている。   The holder 40 is disposed below the main part 10 along the third direction Z. The holder 40 includes an ink introduction path 41 for introducing ink toward the ink supply port 11in, and an ink collection path 42 for collecting ink discharged from the ink discharge port 11out. Connected to the ink introduction path 41 is an introduction pipe 51 for introducing ink from an ink tank (not shown). A recovery pipe 52 for recovering ink to the ink tank is connected to the ink recovery path 42. The holder 40 has an upper surface 40T on the side facing the main portion 10. The upper surface 40T of the holder 40 and the lower surface 11B of the insulating substrate 11 are bonded with an adhesive (not shown).

ホルダ40と絶縁基板11とを接着する接着剤、ノズルプレート20と枠体12及び圧電部材13とを接着する接着剤、及び、マスクプレート30と枠体12とを接着する接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂が適用可能である。   Examples of the adhesive that bonds the holder 40 and the insulating substrate 11, the adhesive that bonds the nozzle plate 20, the frame 12, and the piezoelectric member 13, and the adhesive that bonds the mask plate 30 and the frame 12 include, for example, A thermosetting resin such as an epoxy resin is applicable.

図2は、図1に示したインクジェットヘッド1を構成する主要部10及びノズルプレート20を含む第1構成例の構造を概略的に示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the first configuration example including the main part 10 and the nozzle plate 20 constituting the inkjet head 1 shown in FIG.

すなわち、圧電部材13は、絶縁基板11の上面11Tにおいて、所定の間隔を置いて配置されている。詳細な説明は省略するが、この圧電部材13は、例えば、分極方向が互いに逆向きの2つの圧電部材を第3方向Zに積層して形成されている。このような圧電部材13は、上面13Tと、絶縁基板11の上面11Tに対して略垂直な側面13Sと、を有している。   That is, the piezoelectric members 13 are arranged at a predetermined interval on the upper surface 11T of the insulating substrate 11. Although detailed description is omitted, the piezoelectric member 13 is formed by stacking, for example, two piezoelectric members whose polarization directions are opposite to each other in the third direction Z. Such a piezoelectric member 13 has an upper surface 13T and a side surface 13S substantially perpendicular to the upper surface 11T of the insulating substrate 11.

インク圧力室14は、互いに隣接する圧電部材13の間に形成されている。換言すると、圧電部材13は、インク圧力室14を隔てて配置されている。   The ink pressure chamber 14 is formed between the piezoelectric members 13 adjacent to each other. In other words, the piezoelectric member 13 is disposed across the ink pressure chamber 14.

電極16は、圧電部材13のそれぞれの側面13Sに配置されている。つまり、圧電部材13は、2つの電極16によって挟まれている。また、この電極16は、隣接する圧電部材13の間に位置する絶縁基板11の上面にも配置されている。このような電極16は、例えば、ニッケルメッキや銅メッキなどによって形成されている。   The electrode 16 is disposed on each side surface 13S of the piezoelectric member 13. That is, the piezoelectric member 13 is sandwiched between the two electrodes 16. The electrode 16 is also disposed on the upper surface of the insulating substrate 11 located between the adjacent piezoelectric members 13. Such an electrode 16 is formed by, for example, nickel plating or copper plating.

ノズルプレート20は、圧電部材13に接着されている。より具体的には、圧電部材13の上面13Tとノズルプレート20の下面20Bとが接着剤により接着されている。このノズルプレート20に形成されたノズル穴21は、インク圧力室14に連通している。このノズル穴21の中心は、隣接する圧電部材13の間の略中間に位置している。   The nozzle plate 20 is bonded to the piezoelectric member 13. More specifically, the upper surface 13T of the piezoelectric member 13 and the lower surface 20B of the nozzle plate 20 are bonded with an adhesive. A nozzle hole 21 formed in the nozzle plate 20 communicates with the ink pressure chamber 14. The center of the nozzle hole 21 is located approximately in the middle between the adjacent piezoelectric members 13.

このような構成においては、圧電部材13を挟むそれぞれの電極16に逆極性の電圧が印加されることにより、圧電部材13が変形し、インク圧力室14の容積を変化させる(つまり、容積を拡張させたり、容積を収縮させたりする)。インク圧力室14の容積変化に伴い、インク圧力室14に導入されたインクがノズル穴21から吐出される。   In such a configuration, when a voltage having a reverse polarity is applied to each electrode 16 sandwiching the piezoelectric member 13, the piezoelectric member 13 is deformed and the volume of the ink pressure chamber 14 is changed (that is, the volume is expanded). Or shrink the volume). As the volume of the ink pressure chamber 14 changes, the ink introduced into the ink pressure chamber 14 is ejected from the nozzle hole 21.

ところで、本実施形態においては、インクジェットヘッド1は、ノズルプレート20の表面、圧電部材13とノズルプレート20との接着部AP、及び、電極16を覆う保護膜60を備えている。なお、ノズルプレート20の表面とは、上面20T、下面20B、及び、ノズル穴21の内壁21Iを含むものとする。インク圧力室14の内面は、一様に保護膜60によって覆われている。   By the way, in the present embodiment, the inkjet head 1 includes a protective film 60 that covers the surface of the nozzle plate 20, the adhesive portion AP between the piezoelectric member 13 and the nozzle plate 20, and the electrode 16. The surface of the nozzle plate 20 includes the upper surface 20T, the lower surface 20B, and the inner wall 21I of the nozzle hole 21. The inner surface of the ink pressure chamber 14 is uniformly covered with the protective film 60.

このような保護膜60は、電気的絶縁性であり、例えば、ポリイミドやパリレン(ポリパラキシリレン)などの有機系材料を用いて形成されている。また、この保護膜60は、例えば、蒸着重合法などのドライ方式で形成される。   Such a protective film 60 is electrically insulating, and is formed using an organic material such as polyimide or parylene (polyparaxylylene). The protective film 60 is formed by a dry method such as a vapor deposition polymerization method.

ここで、蒸着重合法とは、熱エネルギーによって蒸発させ、活性化させた複数種類の原料モノマーを、保護膜60の成膜を目的とする処理対象物の表面に付着させ、その処理対象物表面で重合反応を生じさせることにより、処理対象物表面に有機高分子膜からなる保護膜60を形成する重合方法である。   Here, the vapor deposition polymerization method means that a plurality of kinds of raw material monomers evaporated and activated by thermal energy are attached to the surface of a processing object for the purpose of forming the protective film 60, and the surface of the processing object In this polymerization method, a protective film 60 made of an organic polymer film is formed on the surface of the object to be processed by causing a polymerization reaction.

このような保護膜60については、ノズルプレート20の上面20Tにおいて、少なくともノズル穴21の周囲においては、保護膜60の少なくとも一部が欠落している。図示した例では、保護膜60には、ノズル穴21の周囲において窪み60Cが形成されている。より具体的には、ノズルプレート20の上面20Tを覆う保護膜60の膜厚がノズル穴21の周囲において局所的に薄くなっている。   With respect to such a protective film 60, at least a part of the protective film 60 is missing on the upper surface 20 </ b> T of the nozzle plate 20 at least around the nozzle hole 21. In the illustrated example, a recess 60 </ b> C is formed in the protective film 60 around the nozzle hole 21. More specifically, the thickness of the protective film 60 covering the upper surface 20T of the nozzle plate 20 is locally thin around the nozzle holes 21.

例えば、保護膜60は、概ね第1膜厚T1(例えば、5μm程度)を有するように形成されているが、ノズル穴21の周囲における保護膜60の第2膜厚T2は、例えば接着部APの直上における保護膜60の第1膜厚T1よりも薄い。このような第2膜厚T2の領域つまり窪み60Cは、例えば、ノズル穴21を囲むリング状に形成されている。この保護膜60について、第2膜厚T2の領域は、ノズル穴21の内壁21Iを覆う領域と繋がっている。なお、ここでの第1膜厚T1及び第2膜厚T2は、第3方向Zに沿った長さである。   For example, the protective film 60 is generally formed to have a first film thickness T1 (for example, about 5 μm), but the second film thickness T2 of the protective film 60 around the nozzle hole 21 is, for example, the adhesion portion AP. It is thinner than the first film thickness T1 of the protective film 60 immediately above. Such a region of the second film thickness T2, that is, the recess 60C is formed in a ring shape surrounding the nozzle hole 21, for example. Regarding the protective film 60, the region having the second film thickness T <b> 2 is connected to the region covering the inner wall 21 </ b> I of the nozzle hole 21. Here, the first film thickness T1 and the second film thickness T2 are lengths along the third direction Z.

このような第1構成例は、ノズルプレート20が樹脂製である場合及び金属製である場合のいずれにも適用される。   Such a first configuration example is applied to both the case where the nozzle plate 20 is made of resin and the case where it is made of metal.

図3は、図1に示したインクジェットヘッド1を構成する主要部10及びノズルプレート20を含む第2構成例の構造を概略的に示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the second configuration example including the main part 10 and the nozzle plate 20 constituting the inkjet head 1 shown in FIG.

ここに示した第2構成例は、第1構成例と比較して、ノズルプレート20の上面20Tのうち、ノズル穴21の周囲が保護膜60から露出している点で相違している。すなわち、接着部APの直上における保護膜60の第1膜厚T1に対して、ノズル穴21の周囲における保護膜60の第2膜厚T2はゼロである。つまり、ノズル穴21の周囲においては、保護膜60は、上面20Tに至るまで完全に除去されており、第1膜厚T1分の段差が形成されている。このような保護膜60から露出した領域は、例えば、ノズル穴21を囲むリング状に形成されている。なお、その他については第1構成例と同様であるため、説明を省略する。   The second configuration example shown here is different from the first configuration example in that the periphery of the nozzle hole 21 is exposed from the protective film 60 on the upper surface 20T of the nozzle plate 20. That is, the second film thickness T2 of the protective film 60 around the nozzle hole 21 is zero with respect to the first film thickness T1 of the protective film 60 immediately above the adhesive portion AP. That is, around the nozzle hole 21, the protective film 60 is completely removed up to the upper surface 20T, and a step corresponding to the first film thickness T1 is formed. The region exposed from the protective film 60 is formed in, for example, a ring shape surrounding the nozzle hole 21. In addition, since it is the same as that of the 1st structural example about others, description is abbreviate | omitted.

このような第2構成例は、ノズルプレート20が樹脂製である場合及び金属製である場合のいずれにも適用される。   Such a second configuration example is applied to both the case where the nozzle plate 20 is made of resin and the case of being made of metal.

図4は、図1に示したインクジェットヘッド1を構成する主要部10及びノズルプレート20を含む第3構成例の構造を概略的に示す断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a third configuration example including the main part 10 and the nozzle plate 20 constituting the inkjet head 1 shown in FIG.

ここに示した第3構成例は、第2構成例と比較して、ノズルプレート20の上面20Tにおいて、ノズル穴21の周囲を含む全面が保護膜60から露出している点で相違している。つまり、この第3構成例においては、ノズルプレート20の上面20Tには、保護膜60が形成されていない。なお、その他については第1構成例と同様であるため、説明を省略する。   The third configuration example shown here is different from the second configuration example in that the entire surface including the periphery of the nozzle hole 21 is exposed from the protective film 60 on the upper surface 20T of the nozzle plate 20. . That is, in the third configuration example, the protective film 60 is not formed on the upper surface 20T of the nozzle plate 20. In addition, since it is the same as that of the 1st structural example about others, description is abbreviate | omitted.

このような第3構成例は、ノズルプレート20が樹脂製である場合及び金属製である場合のいずれにも適用される。   Such a third configuration example is applied to both the case where the nozzle plate 20 is made of resin and the case where it is made of metal.

図5は、図1に示したインクジェットヘッド1を構成する主要部10及びノズルプレート20を含む第4構成例の構造を概略的に示す断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a fourth configuration example including the main part 10 and the nozzle plate 20 constituting the inkjet head 1 shown in FIG.

ここに示した第4構成例は、第2構成例と比較して、さらに、保護膜60から露出したノズルプレート20には、窪み20Cが形成されている点で相違している。この窪み20Cの上面20Tからの深さdは、ノズルプレート20の厚さDの10%以内、あるいは、5μm以内である。このような窪み20Cは、例えば、ノズル穴21を囲むリング状に形成されている。ここでの深さd及び厚さDは、第3方向Zに沿った長さである。なお、その他については第1構成例と同様であるため、説明を省略する。   The fourth configuration example shown here is different from the second configuration example in that a recess 20C is formed in the nozzle plate 20 exposed from the protective film 60. The depth d of the recess 20C from the upper surface 20T is within 10% of the thickness D of the nozzle plate 20 or within 5 μm. Such a recess 20 </ b> C is formed in a ring shape surrounding the nozzle hole 21, for example. The depth d and the thickness D here are lengths along the third direction Z. In addition, since it is the same as that of the 1st structural example about others, description is abbreviate | omitted.

このような第4構成例は、特に、ノズルプレート20が樹脂製である場合に適用される。   Such a fourth configuration example is applied particularly when the nozzle plate 20 is made of resin.

ここで、ノズルプレート20に形成されるノズル穴21の断面形状の一例について説明する。   Here, an example of the cross-sectional shape of the nozzle hole 21 formed in the nozzle plate 20 will be described.

図6は、図2乃至図5に示した各構成例のノズルプレート20の形成されたノズル穴21の形状を概略的に示す断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the shape of the nozzle hole 21 in which the nozzle plate 20 of each configuration example shown in FIGS. 2 to 5 is formed.

すなわち、ノズル穴21は、ノズルプレート20の上面20Tと下面20Bとの間で最小径φとなるつづみ型の断面形状を有している。つまり、ノズル穴21の内壁21Iは、ノズルプレート20の上面20T側に逆テーパ部21Aを形成するとともに、ノズルプレート20の下面20B側に順テーパ部21Bを形成している。   That is, the nozzle hole 21 has a spelled cross-sectional shape having a minimum diameter φ between the upper surface 20T and the lower surface 20B of the nozzle plate 20. That is, the inner wall 21 </ b> I of the nozzle hole 21 forms a reverse tapered portion 21 </ b> A on the upper surface 20 </ b> T side of the nozzle plate 20 and a forward tapered portion 21 </ b> B on the lower surface 20 </ b> B side of the nozzle plate 20.

なお、図示しないが、X−Y平面においては、ノズル穴21は、円形であり、最小径となる部分についても円形である。上面20Tから最小径となる位置までの第3方向Zに沿った距離Lは、ノズルプレート20の厚さDの約10%である。各部の寸法の一例を示すと、厚さDは50μmであり、距離Lは5μmであり、最小径φは30μmである。   In addition, although not shown in figure, the nozzle hole 21 is circular in the XY plane, and the part used as the minimum diameter is also circular. The distance L along the third direction Z from the upper surface 20T to the position having the smallest diameter is about 10% of the thickness D of the nozzle plate 20. As an example of the dimensions of each part, the thickness D is 50 μm, the distance L is 5 μm, and the minimum diameter φ is 30 μm.

図5に示した第4構成例において、ノズルプレート20の上面20T側に窪み20Cが形成される場合であっても、窪み20Cの深さdがノズルプレート20の厚さDの10%以内あるいは5μm以内であれば、ノズル穴21の最小径φは維持される。このため、ノズル穴21毎に最小径が異なるといった不具合の発生は防止される。   In the fourth configuration example shown in FIG. 5, even when the depression 20C is formed on the upper surface 20T side of the nozzle plate 20, the depth d of the depression 20C is within 10% of the thickness D of the nozzle plate 20, or If it is within 5 μm, the minimum diameter φ of the nozzle hole 21 is maintained. For this reason, the occurrence of a problem that the minimum diameter is different for each nozzle hole 21 is prevented.

このような形状のノズル穴21は、ノズルプレート20が樹脂製である場合に形成されることが多いが、ノズルプレート20が金属製である場合にも形成可能である。   The nozzle hole 21 having such a shape is often formed when the nozzle plate 20 is made of resin, but can also be formed when the nozzle plate 20 is made of metal.

なお、ノズル穴21の他の断面形状としては、図示しないが、ノズルプレート20の上面20Tの側に略均一な内径の円筒部が形成され、ノズルプレート20の下面20Bの側で順テーパ部が形成された形状も適用可能である。この場合においても、第4構成例のように、ノズルプレート20の上面20Tの側に窪み20Cが形成される構成において、窪み20Cの深さが円筒部の軸方向に沿った長さ以内であれば、円筒部の内径がノズル穴21の最小径φとなり、この最小径が維持される。   As another cross-sectional shape of the nozzle hole 21, although not shown, a cylindrical portion having a substantially uniform inner diameter is formed on the upper surface 20T side of the nozzle plate 20, and a forward tapered portion is formed on the lower surface 20B side of the nozzle plate 20. The formed shape is also applicable. Even in this case, in the configuration in which the recess 20C is formed on the upper surface 20T side of the nozzle plate 20 as in the fourth configuration example, the depth of the recess 20C may be within the length along the axial direction of the cylindrical portion. For example, the inner diameter of the cylindrical portion becomes the minimum diameter φ of the nozzle hole 21, and this minimum diameter is maintained.

次に、本実施形態におけるインクジェットヘッド1の製造方法について説明する。なお、ここでは、X−Z平面における断面図を参照しながら説明する。   Next, the manufacturing method of the inkjet head 1 in this embodiment is demonstrated. Here, description will be made with reference to a cross-sectional view in the XZ plane.

図7は、本実施形態のインクジェットヘッド1の製造過程の一部を概略的に示す断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the inkjet head 1 of the present embodiment.

まず、図7の(a)で示したように、絶縁基板11の上面11Tに、圧電部材13を形成した後に、この圧電部材13の側面13S及び絶縁基板11の上面11Tに電極16を形成する。図示した段階では、圧電部材13の上面13Tには、電極16は配置されていない。   First, as shown in FIG. 7A, after forming the piezoelectric member 13 on the upper surface 11T of the insulating substrate 11, the electrode 16 is formed on the side surface 13S of the piezoelectric member 13 and the upper surface 11T of the insulating substrate 11. . In the illustrated stage, the electrode 16 is not disposed on the upper surface 13 </ b> T of the piezoelectric member 13.

そして、図7の(b)で示したように、圧電部材13とノズルプレート20とを接着剤により接着する。接着剤は、例えば、エポキシ樹脂であり、圧電部材13の上面13Tに塗布される。ノズルプレート20は、例えば、ポリイミド製である。図示した例では、接着時のノズルプレート20には、ノズル穴が形成されていないが、予めノズル穴21が形成されたノズルプレート20を接着しても良い。特に、ノズルプレート20が金属製である場合には、接着前に予めノズル穴21が形成されていることが望ましい。このようなノズルプレート20にノズル穴21を形成する手法としては、例えば、レーザー光を照射するレーザー加工、プレス加工、電鋳など手法が適用可能である。   Then, as shown in FIG. 7B, the piezoelectric member 13 and the nozzle plate 20 are bonded with an adhesive. The adhesive is, for example, an epoxy resin, and is applied to the upper surface 13T of the piezoelectric member 13. The nozzle plate 20 is made of polyimide, for example. In the illustrated example, no nozzle hole is formed in the nozzle plate 20 at the time of bonding, but the nozzle plate 20 in which the nozzle hole 21 is formed in advance may be bonded. In particular, when the nozzle plate 20 is made of metal, it is desirable that the nozzle holes 21 be formed in advance before bonding. As a method for forming the nozzle hole 21 in the nozzle plate 20, for example, a laser processing for irradiating laser light, a press processing, an electroforming, or the like can be applied.

ここでは、レーザー加工により図6に示したようなつづみ型の断面形状のノズル穴21を形成する方法について説明する。   Here, a method for forming a nozzle hole 21 having a cross-sectional shape as shown in FIG. 6 by laser processing will be described.

すなわち、このノズルプレート20の上面20Tには、保護フィルム22が貼付されている。この保護フィルム22は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに粘着材が塗布されたものである。厚さの一例として、ノズルプレート20の厚さが約50μm程度であり、保護フィルム22の厚さが約15μm程度である。   That is, the protective film 22 is affixed to the upper surface 20T of the nozzle plate 20. The protective film 22 is, for example, a polyethylene terephthalate (PET) film coated with an adhesive material. As an example of the thickness, the nozzle plate 20 has a thickness of about 50 μm, and the protective film 22 has a thickness of about 15 μm.

このような保護フィルム22が貼付されたノズルプレート20は、その下面20Bを圧電部材13に向けた状態で、接着剤が塗布された圧電部材13の上面13Tに載置され、接着剤の硬化処理を行うことによって、圧電部材13に接着される。このとき、ノズルプレート20にはノズル穴が形成されていないため、精密な位置合わせは不要である。   The nozzle plate 20 to which such a protective film 22 is attached is placed on the upper surface 13T of the piezoelectric member 13 to which the adhesive is applied, with the lower surface 20B facing the piezoelectric member 13, and the adhesive is cured. By performing the above, the piezoelectric member 13 is bonded. At this time, since nozzle holes are not formed in the nozzle plate 20, precise alignment is not necessary.

続いて、図7の(c)で示したように、詳述しない穴加工装置の光学系OPにより整形されたレーザー光LLをノズルプレート20に向けて照射し、ノズル穴21を形成する。このレーザー光LLは、エキシマレーザー装置やYAGレーザー装置などから出射された紫外線領域の波長の光であり、ノズルプレート20の材質の除去が可能なものを用いている。このようなレーザー光LLは、穴加工装置のテレセントリックな光学系OPを通過すると、その進行方向に垂直な断面において集光面Fまで次第に径が細くなり集光面Fからは次第に径が太くなるようにくびれたビーム形状となるように整形される。   Subsequently, as shown in FIG. 7C, the laser beam LL shaped by the optical system OP of the hole processing device not described in detail is irradiated toward the nozzle plate 20 to form the nozzle hole 21. The laser beam LL is light having a wavelength in the ultraviolet region emitted from an excimer laser device, a YAG laser device, or the like, and is capable of removing the material of the nozzle plate 20. When such a laser beam LL passes through the telecentric optical system OP of the hole drilling device, the diameter gradually decreases to the condensing surface F in a cross section perpendicular to the traveling direction, and the diameter gradually increases from the condensing surface F. It is shaped so as to have a constricted beam shape.

このようにくびれたビーム形状となるレーザー光LLの集光面Fをノズルプレート20の断面内部に位置させながら加工することによって、逆テーパ部21Aと順テーパ部21Bとが形成される。その後、ノズルプレート20の上面20Tから保護フィルム22を剥離する。   The reverse tapered portion 21A and the forward tapered portion 21B are formed by processing the condensing surface F of the laser beam LL having a constricted beam shape in this manner while being positioned inside the cross section of the nozzle plate 20. Then, the protective film 22 is peeled from the upper surface 20T of the nozzle plate 20.

これにより、図7の(d)で示したように、ノズルプレート20には、つづみ型の断面形状を有するノズル穴21が形成される。このようにして形成されたノズル穴21は、インク圧力室14に連通している。   Thereby, as shown in FIG. 7D, the nozzle plate 21 is formed with a nozzle hole 21 having a hook-shaped cross-sectional shape. The nozzle hole 21 thus formed communicates with the ink pressure chamber 14.

続いて、ノズルプレート20の表面、圧電部材13とノズルプレート20との接着部AP、及び、電極16を覆う保護膜60を形成する。   Subsequently, a protective film 60 is formed to cover the surface of the nozzle plate 20, the adhesive portion AP between the piezoelectric member 13 and the nozzle plate 20, and the electrode 16.

図8は、本実施形態のインクジェットヘッド1における保護膜60を形成するための蒸着重合装置100の構成を概略的に示す図である。以下に、蒸着重合装置100の概略構造、及び、蒸着重合の作業手順について図8を参照して説明する。   FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of the vapor deposition polymerization apparatus 100 for forming the protective film 60 in the inkjet head 1 of the present embodiment. Below, the schematic structure of the vapor deposition polymerization apparatus 100 and the work procedure of vapor deposition polymerization are demonstrated with reference to FIG.

蒸着重合装置100は、蒸着重合法による成膜を目的とする処理対象物(本実施形態では、ノズル穴21が形成されたノズルプレート20と圧電部材13とが接着されたもの)Aを保持するステージ118が内部に設けられたチャンバー119を備えている。ステージ118には、処理対象物Aの温度調節を行うための温度調節機構(図示せず)が設けられている。   The vapor deposition polymerization apparatus 100 holds a processing object (in this embodiment, the nozzle plate 20 in which the nozzle holes 21 are formed and the piezoelectric member 13 are bonded) A intended for film formation by the vapor deposition polymerization method. A stage 118 is provided with a chamber 119 provided therein. The stage 118 is provided with a temperature adjustment mechanism (not shown) for adjusting the temperature of the processing object A.

チャンバー119内には、チャンバー119内の温度を制御する室内温度制御機構(図示せず)が設けられている。また、特に図示しないが、チャンバー119には、チャンバー119内を減圧させるための減圧機構が設けられている。この減圧機構は、例えば、ファン等によってチャンバー119内の空気を強制的にチャンバー119外へ排気するような機構であってもよい。   In the chamber 119, an indoor temperature control mechanism (not shown) for controlling the temperature in the chamber 119 is provided. Although not particularly illustrated, the chamber 119 is provided with a decompression mechanism for decompressing the inside of the chamber 119. This decompression mechanism may be a mechanism that forcibly exhausts the air in the chamber 119 to the outside of the chamber 119 by a fan or the like, for example.

チャンバー119の上側には混合漕120が設けられている。チャンバー119と混合漕120とは、複数の孔が形成されたシャワープレート121を介して連通されている。   A mixing bowl 120 is provided above the chamber 119. The chamber 119 and the mixing bowl 120 are communicated with each other through a shower plate 121 in which a plurality of holes are formed.

また、蒸着重合装置100は、処理対象物Aに付着させる原料モノマーを保持する複数の蒸発漕122を備えている。特に図示しないが、各蒸発漕122には、原料モノマーを加熱する加熱機構が設けられている。また、各蒸発漕122には、各蒸発漕122と混合漕120とをそれぞれ連通させるモノマー導入管123が設けられている。各モノマー導入管123には、それぞれのモノマー導入管123を開放制御するバルブ124が設けられている。モノマー導入管123は、蒸着重合を行う時以外は、バルブ124によって閉塞されている。   In addition, the vapor deposition polymerization apparatus 100 includes a plurality of evaporating soots 122 that hold raw material monomers to be attached to the processing object A. Although not particularly illustrated, each evaporating vessel 122 is provided with a heating mechanism for heating the raw material monomer. Further, each evaporating soot 122 is provided with a monomer introduction pipe 123 that allows each evaporating soot 122 and the mixing soot 120 to communicate with each other. Each monomer introduction pipe 123 is provided with a valve 124 for controlling the opening of each monomer introduction pipe 123. The monomer introduction tube 123 is closed by a valve 124 except when vapor deposition polymerization is performed.

保護膜60の成膜に際しては、まず、蒸着重合法による成膜を目的とする処理対象物Aを、ステージ118に取り付ける。なお、この処理対象物Aにおける保護膜60の成膜が不要な部分(例えば、電極端子など)には、予めマスキングをしておく。   In forming the protective film 60, first, the processing object A intended for film formation by vapor deposition polymerization is attached to the stage 118. Note that masking is performed in advance on a portion of the processing object A that does not require the formation of the protective film 60 (for example, an electrode terminal).

つぎに、加熱機構によって蒸発漕122内を加熱する。加熱された原料モノマーは、気体となって蒸発する。原料モノマーが十分に気化したところで、バルブ124を開放してモノマー導入管123を開放する。これにより、気化した原料モノマーは、モノマー導入管123を通って混合漕120に導入される。混合漕120では、各種モノマーが均一に混ざった混合モノマーが生成される。   Next, the inside of the evaporating basket 122 is heated by a heating mechanism. The heated raw material monomer evaporates as a gas. When the raw material monomer is sufficiently vaporized, the valve 124 is opened and the monomer introduction pipe 123 is opened. Thereby, the vaporized raw material monomer is introduced into the mixing vessel 120 through the monomer introduction pipe 123. In the mixing tank 120, a mixed monomer in which various monomers are uniformly mixed is generated.

加えて、減圧機構によってチャンバー119内を減圧する。混合モノマーは、混合漕120とチャンバー119内との圧力差によって、シャワープレート121を介してチャンバー119内に導入される。   In addition, the inside of the chamber 119 is decompressed by a decompression mechanism. The mixed monomer is introduced into the chamber 119 through the shower plate 121 due to a pressure difference between the mixing rod 120 and the chamber 119.

チャンバー119内に導入された混合モノマーは、処理対象物A上の保護膜60を成膜したい部分に付着する。処理対象物Aとチャンバー119内の温度とを制御することにより、処理対象物Aに付着した原料モノマーが重合を開始する。これによって、処理対象物A上の保護膜60を成膜したい部分(ノズルプレート20の表面、圧電部材13とノズルプレート20との接着部AP、及び、電極16)には、目的とする保護膜60が成膜される。   The mixed monomer introduced into the chamber 119 adheres to a portion where the protective film 60 on the processing object A is desired to be formed. By controlling the processing object A and the temperature in the chamber 119, the raw material monomer attached to the processing object A starts to be polymerized. As a result, the target protective film 60 is formed on the portion (the surface of the nozzle plate 20, the adhesive portion AP between the piezoelectric member 13 and the nozzle plate 20, and the electrode 16) where the protective film 60 on the processing object A is to be formed. 60 is deposited.

このような蒸着重合法は、成膜したい物質をモノマー単位で処理対象物Aに付着させて処理対象物A上で重合させるため、複雑な形状をした処理対象物Aに対してもモノマー分子が良好に回り込むので、処理対象物Aの形状に左右されずに細かな部分にも均一に成膜を施すことができる。また、蒸着重合法は良好な密着性と優れた付き回り性とを有するので、このような蒸着重合法を用いて保護膜60を成膜することにより、処理対象物Aに対する下地処理等を行うことを不要とすることができる。   In such a vapor deposition polymerization method, a substance to be deposited is attached to the processing target A in a monomer unit and polymerized on the processing target A. Therefore, monomer molecules are formed even on the processing target A having a complicated shape. Since it goes around well, it is possible to form a film evenly on a fine part without being influenced by the shape of the processing object A. In addition, since the vapor deposition polymerization method has good adhesion and excellent throwing power, the base film treatment for the processing object A is performed by forming the protective film 60 using such a vapor deposition polymerization method. This can be made unnecessary.

図9は、本実施形態のインクジェットヘッド1の製造過程の一部を概略的に示す断面図である。   FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the inkjet head 1 of the present embodiment.

図9の(a)で示したように、上記の蒸着重合法により保護膜60を形成した場合、ノズルプレート20の表面(すなわち、上面20T、下面20B、ノズル21の内壁21I)、圧電部材13とノズルプレート20との接着部AP、及び、電極16は、保護膜60によって覆われる。このとき、図示したように、局所的に異常成長して保護膜60の突起61が形成されることがある。   As shown in FIG. 9A, when the protective film 60 is formed by the vapor deposition polymerization method, the surface of the nozzle plate 20 (that is, the upper surface 20T, the lower surface 20B, the inner wall 21I of the nozzle 21), the piezoelectric member 13 and the like. The adhesion part AP between the nozzle plate 20 and the electrode 16 are covered with a protective film 60. At this time, as shown in the figure, the protrusion 61 of the protective film 60 may be formed due to abnormal growth locally.

そして、図9の(b)で示したように、レーザー光LLをノズルプレート20に向けて照射し、少なくともノズル穴21の周囲においては、ノズルプレート20の上面20Tを覆う保護膜60の少なくとも一部を除去する。これにより、たとえ保護膜60に突起61が形成されていたとしても、レーザー光LLの照射によって突起61はほとんど除去される。   Then, as shown in FIG. 9B, the laser beam LL is irradiated toward the nozzle plate 20, and at least around the nozzle hole 21, at least one of the protective films 60 covering the upper surface 20 </ b> T of the nozzle plate 20. Remove the part. Thereby, even if the protrusion 61 is formed on the protective film 60, the protrusion 61 is almost removed by the irradiation with the laser beam LL.

ここで適用されるレーザー光LLは、エキシマレーザー装置やYAGレーザー装置などから出射された紫外線領域の波長の光であり、保護膜60の材質である有機系材料の除去が可能なものを用いている。このとき、ノズル穴21の周囲に向けて選択的にレーザー光LLを照射しても良いし、ノズルプレート20の上面20Tの略全体に向けて径大のレーザー光LLを照射しても良いし、径小のレーザー光LLを照射しながらノズルプレート20の上面20Tの略全体を走査しても良い。   The laser beam LL applied here is light having a wavelength in the ultraviolet region emitted from an excimer laser device, a YAG laser device, or the like, and is capable of removing an organic material that is a material of the protective film 60. Yes. At this time, the laser beam LL may be selectively irradiated toward the periphery of the nozzle hole 21, or the laser beam LL having a large diameter may be irradiated toward substantially the entire upper surface 20T of the nozzle plate 20. The entire upper surface 20T of the nozzle plate 20 may be scanned while irradiating the laser beam LL having a small diameter.

保護膜60を除去する除去量(あるいは、第3方向Zに沿った保護膜60の掘り込みの深さ)は、保護膜60へのレーザー光LLの照射量を制御することによって調整される。レーザー光LLの照射量は、1ショット当たりのエネルギー密度や照射時間、ショット数などによって制御される。   The removal amount for removing the protective film 60 (or the depth of digging of the protective film 60 along the third direction Z) is adjusted by controlling the irradiation amount of the laser light LL to the protective film 60. The irradiation amount of the laser beam LL is controlled by the energy density per shot, the irradiation time, the number of shots, and the like.

ノズルプレート20が樹脂製である場合、レーザー光LLの照射量が過大であると、ノズルプレート20の上面20Tの保護膜60を除去するのにとどまらず、ノズルプレート20の上面20Tから下面20Bまで貫通してしまう。このため、ノズルプレート20が樹脂製である場合には、レーザー光LLの照射量は、ノズルプレート20の上面20Tから下面20Bまで貫通しないように設定される。   When the nozzle plate 20 is made of resin, if the irradiation amount of the laser beam LL is excessive, the protective film 60 on the upper surface 20T of the nozzle plate 20 is not removed, but the upper surface 20T to the lower surface 20B of the nozzle plate 20 is removed. It penetrates. For this reason, when the nozzle plate 20 is made of resin, the irradiation amount of the laser light LL is set so as not to penetrate from the upper surface 20T to the lower surface 20B of the nozzle plate 20.

一方、ノズルプレート20がレーザー光LLの熱に対して十分な耐熱性(あるいは、耐レーザー性)を有する金属製である場合、レーザー光の照射量が多少過大であっても、ノズルプレート20自体を除去してしまうことはほとんどなく、ノズルプレート20の上面20Tで加工が止まる。このため、ノズルプレート20が金属製である場合には、ノズルプレート20が樹脂製である場合と比較して、レーザー光LLの照射量を厳密に制御することなく、必要量の保護膜60を除去することが可能となる。   On the other hand, when the nozzle plate 20 is made of metal having sufficient heat resistance (or laser resistance) against the heat of the laser beam LL, the nozzle plate 20 itself even if the amount of laser beam irradiation is somewhat excessive. Is hardly removed, and the processing stops at the upper surface 20T of the nozzle plate 20. For this reason, when the nozzle plate 20 is made of metal, a necessary amount of the protective film 60 can be formed without strictly controlling the irradiation amount of the laser light LL, compared to the case where the nozzle plate 20 is made of resin. It can be removed.

ノズルプレート20の材質にかかわらず、レーザー光LLの照射量がノズルプレート20の上面20Tに形成された保護膜60を第1膜厚T1分だけ除去するのに必要な第1照射量に設定された場合、レーザー光LLをノズル穴21の周囲に向けて選択的に照射することにより、保護膜60が選択的に除去され、図3に示した第2構成例のように、ノズルプレート20の上面20Tのうち、ノズル穴21の周囲が保護膜60から露出する。   Regardless of the material of the nozzle plate 20, the irradiation amount of the laser light LL is set to the first irradiation amount necessary for removing the protective film 60 formed on the upper surface 20T of the nozzle plate 20 by the first film thickness T1. In this case, the protective film 60 is selectively removed by selectively irradiating the laser beam LL toward the periphery of the nozzle hole 21, and the nozzle plate 20 can be removed as in the second configuration example shown in FIG. 3. Of the upper surface 20T, the periphery of the nozzle hole 21 is exposed from the protective film 60.

同様に、ノズルプレート20の材質にかかわらず、レーザー光LLの照射量が第1照射量に設定された場合、レーザー光LLをノズルプレート20の上面20Tの全面に照射することにより、上面20Tを覆っていた保護膜60が除去され、図4に示した第3構成例のように、ノズルプレート20の上面20Tの全面が保護膜60から露出する。   Similarly, regardless of the material of the nozzle plate 20, when the irradiation amount of the laser beam LL is set to the first irradiation amount, the upper surface 20T is applied to the entire upper surface 20T of the nozzle plate 20 by irradiating the laser beam LL with the laser beam LL. The covering protective film 60 is removed, and the entire upper surface 20T of the nozzle plate 20 is exposed from the protective film 60 as in the third configuration example shown in FIG.

ノズルプレート20の材質にかかわらず、レーザー光LLの照射量が第1照射量よりも小さく設定された場合には、レーザー光LLをノズル穴21の周囲に向けて選択的に照射することにより、保護膜60が選択的に除去され、図2に示した第1構成例のように、ノズルプレート20の上面20Tを覆う保護膜60には、ノズル穴21の周囲に窪み60Cが形成される。   Regardless of the material of the nozzle plate 20, when the irradiation amount of the laser light LL is set smaller than the first irradiation amount, by selectively irradiating the laser light LL toward the periphery of the nozzle hole 21, The protective film 60 is selectively removed, and a recess 60 </ b> C is formed around the nozzle hole 21 in the protective film 60 covering the upper surface 20 </ b> T of the nozzle plate 20 as in the first configuration example shown in FIG. 2.

ノズルプレート20が樹脂製であって、レーザー光LLの照射量が第1照射量よりも大きく設定された場合には、レーザー光LLをノズル穴21の周囲に向けて選択的に照射することにより、保護膜60が選択的に除去されるとともにノズルプレート20の上面20T側の一部も除去され、図5に示した第4構成例のように、ノズルプレート20の上面20T側に窪み20Cが形成される。   When the nozzle plate 20 is made of resin and the irradiation amount of the laser beam LL is set larger than the first irradiation amount, the laser beam LL is selectively irradiated toward the periphery of the nozzle hole 21. The protective film 60 is selectively removed and a part of the upper surface 20T side of the nozzle plate 20 is also removed, and a recess 20C is formed on the upper surface 20T side of the nozzle plate 20 as in the fourth configuration example shown in FIG. It is formed.

上述したように、本実施形態のインクジェットヘッド1においては、インク圧力室14に形成された電極16及び圧電部材13とノズルプレート20との接着部APは、保護膜60によって被覆されている。このため、種々のインクを吐出するインクジェットヘッド1において、電極16や、圧電部材13とノズルプレート20とを接着する接着剤などの耐インク性に劣る部分を保護膜60によって保護することが可能となる。   As described above, in the ink jet head 1 of the present embodiment, the electrode 16 and the bonding portion AP between the piezoelectric member 13 and the nozzle plate 20 formed in the ink pressure chamber 14 are covered with the protective film 60. For this reason, in the inkjet head 1 that discharges various inks, it is possible to protect the inferior ink resistance portions such as the electrode 16 and the adhesive that bonds the piezoelectric member 13 and the nozzle plate 20 with the protective film 60. Become.

換言すると、電極16や接着剤については、インクには接触しないため、耐インク性を考慮する必要がなくなり、選択可能な材料を増やすことが可能となる。また、インクについても、電極16や接着剤への影響を考慮する必要がなくなり、多様なインクを適用することが可能となる。   In other words, since the electrode 16 and the adhesive do not come into contact with ink, there is no need to consider ink resistance, and the number of selectable materials can be increased. In addition, it is not necessary to consider the influence on the electrode 16 and the adhesive, and various inks can be applied.

特に、ノズル穴21が予め形成された金属製のノズルプレート20を圧電部材13に接着する接着剤としては、熱硬化型のものは避けられる傾向にある。これは、熱硬化時にノズルプレート20の熱膨張により位置ずれが生じやすいためである。このため、接着剤として選択可能な材料が限られる。これらの接着剤の中で、耐インク性を考慮すると、さらに選択可能な材料が限られるが、本実施形態においては、接着剤は保護膜60によって保護されており、インクに触れることがないため、接着剤として選択可能な材料の制限を緩和することが可能となる。   In particular, as an adhesive for bonding the metal nozzle plate 20 in which the nozzle holes 21 are formed in advance to the piezoelectric member 13, a thermosetting type tends to be avoided. This is because misalignment is likely to occur due to thermal expansion of the nozzle plate 20 during thermosetting. For this reason, materials that can be selected as the adhesive are limited. Among these adhesives, considering ink resistance, further selectable materials are limited, but in this embodiment, the adhesive is protected by the protective film 60 and does not touch the ink. It is possible to relax restrictions on materials that can be selected as the adhesive.

また、ノズル穴21の周囲において、ノズルプレート20の上面20Tを覆う保護膜60の少なくとも一部が欠落している。これは、保護膜60を形成する過程の後に、レーザー光LLを照射することによって保護膜60の少なくとも一部を除去したためである。このため、保護膜60を形成する過程で、たとえノズル穴21のエッジ部において、保護膜60の一部に異常成長が発生して突起61が形成されたとしても、保護膜60を除去する過程で突起61も除去することが可能である。   In addition, at least a part of the protective film 60 covering the upper surface 20T of the nozzle plate 20 is missing around the nozzle hole 21. This is because at least a part of the protective film 60 is removed by irradiating the laser beam LL after the process of forming the protective film 60. For this reason, in the process of forming the protective film 60, even if abnormal growth occurs in a part of the protective film 60 at the edge portion of the nozzle hole 21 and the protrusion 61 is formed, the process of removing the protective film 60 Thus, the protrusion 61 can also be removed.

したがって、保護膜60の異常成長の影響を軽減することが可能となる。これにより、ノズル穴21から吐出されたインクの吐出方向に傾きが生じたり、サテライトの発生に起因した印刷不具合が生じたりすることを抑制でき、印刷品位の低下を抑制することが可能となる。   Therefore, the influence of abnormal growth of the protective film 60 can be reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of inclination in the ejection direction of the ink ejected from the nozzle holes 21 and the occurrence of printing defects due to the occurrence of satellites, and it is possible to suppress the degradation of print quality.

なお、異常成長した突起61の大きさにもよるが、レーザー光LLの照射によって完全に除去できない場合がある。このような場合でも、突起61がなだらかとなり、平準化されるため、インクを吐出する際の影響を低減することが可能である。   Although it depends on the size of the abnormally grown protrusion 61, it may not be completely removed by irradiation with the laser beam LL. Even in such a case, since the protrusion 61 becomes smooth and leveled, it is possible to reduce the influence when ink is ejected.

図2に示した第1構成例においては、ノズルプレート20の上面20Tを覆う保護膜60には、ノズル穴21の周囲において窪み60Cが形成されている。このような第1構成例では、窪み60Cを形成する過程でノズル穴21の周囲で異常成長した保護膜60の突起61は除去可能である。このため、印刷品位低下を抑制する効果が得られる。また、レーザー光LLを照射する領域をノズル穴21の周囲に限定することにより、レーザー光照射工程における工程数の削減が可能となる。   In the first configuration example shown in FIG. 2, a recess 60 </ b> C is formed around the nozzle hole 21 in the protective film 60 covering the upper surface 20 </ b> T of the nozzle plate 20. In such a first configuration example, the protrusion 61 of the protective film 60 that has abnormally grown around the nozzle hole 21 in the process of forming the recess 60C can be removed. For this reason, the effect which suppresses a printing quality fall is acquired. Further, by limiting the region to be irradiated with the laser beam LL around the nozzle hole 21, the number of steps in the laser beam irradiation step can be reduced.

図3に示した第2構成例及び図4に示した第3構成例においては、ノズルプレート20の上面20Tのうち、少なくともノズル穴21の周囲は、保護膜60から露出している。このような第2構成例では、保護膜60を除去する過程でノズル穴21の周囲で異常成長した保護膜60の突起61は除去可能である。この第2構成例においては、第1構成例と比較して、突起61の除去率が高まるため、突起61による影響をさらに低減することができ、印刷品位低下を抑制する効果が得られる。また、レーザー光LLを照射する領域をノズル穴21の周囲に限定した第3構成例では、レーザー光LLを照射する領域をノズルプレート20の上面20Tの略全体とした第4構成例と比較して、レーザー光照射工程における工程数の削減が可能となる。   In the second configuration example shown in FIG. 3 and the third configuration example shown in FIG. 4, at least the periphery of the nozzle hole 21 in the upper surface 20 </ b> T of the nozzle plate 20 is exposed from the protective film 60. In such a second configuration example, the protrusion 61 of the protective film 60 that has abnormally grown around the nozzle hole 21 in the process of removing the protective film 60 can be removed. In the second configuration example, as compared with the first configuration example, the removal rate of the protrusions 61 is increased, so that the influence of the protrusions 61 can be further reduced, and an effect of suppressing the print quality deterioration can be obtained. Further, in the third configuration example in which the region to be irradiated with the laser light LL is limited to the periphery of the nozzle hole 21, the region to be irradiated with the laser light LL is compared with the fourth configuration example in which the upper surface 20T of the nozzle plate 20 is substantially the whole. Thus, the number of processes in the laser light irradiation process can be reduced.

図5に示した第4構成例においては、ノズル穴21の周囲を保護膜60から露出するのに加えて、保護膜60から露出したノズルプレート20には、窪み20Cが形成されている。このような第4構成例では、保護膜60及びノズルプレート20の一部を除去する過程でノズル穴21の周囲で異常成長した保護膜60の突起61は除去可能である。この第4構成例においては、第2構成例及び第3構成例と比較して、突起61の除去率がさらに高まるため、突起61による影響をさらに低減することができ、印刷品位低下を抑制する効果が得られる。また、レーザー光LLを照射する領域をノズル穴21の周囲に限定することにより、レーザー光照射工程における工程数の削減が可能となる。   In the fourth configuration example shown in FIG. 5, in addition to exposing the periphery of the nozzle hole 21 from the protective film 60, a recess 20 </ b> C is formed in the nozzle plate 20 exposed from the protective film 60. In such a fourth configuration example, the protrusion 61 of the protective film 60 that has abnormally grown around the nozzle hole 21 in the process of removing a part of the protective film 60 and the nozzle plate 20 can be removed. In the fourth configuration example, since the removal rate of the protrusions 61 is further increased as compared with the second and third configuration examples, the influence of the protrusions 61 can be further reduced, and the print quality deterioration is suppressed. An effect is obtained. Further, by limiting the region to be irradiated with the laser beam LL around the nozzle hole 21, the number of steps in the laser beam irradiation step can be reduced.

以上説明したように、本実施形態によれば、印刷品位の低下を抑制することが可能なインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an ink jet head capable of suppressing a decrease in print quality and a method for manufacturing the same.

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…インクジェットヘッド
10…主要部
11…絶縁基板 11T…上面
13…圧電部材 13T…上面 13S…側面
14…インク圧力室
16…電極
20…ノズルプレート 20T…上面 20B…下面
21…ノズル穴 21I…内壁 21A…逆テーパ部 21B…順テーパ部
60…保護膜 61…突起
AP…接着部
100…蒸着重合装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet head 10 ... Main part 11 ... Insulating substrate 11T ... Upper surface 13 ... Piezoelectric member 13T ... Upper surface 13S ... Side surface 14 ... Ink pressure chamber 16 ... Electrode 20 ... Nozzle plate 20T ... Upper surface 20B ... Lower surface 21 ... Nozzle hole 21I ... Inner wall 21A ... Reverse taper part 21B ... Forward taper part 60 ... Protective film 61 ... Projection AP ... Adhesion part 100 ... Deposition polymerization apparatus

Claims (3)

インク圧力室を形成する圧電部材と、
前記圧電部材の前記インク圧力室に対向した側面に配置された電極と、
前記インク圧力室の開口側の前記圧電部材の上面に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、
前記ノズルプレートの前記圧電部材から離間した上面、前記ノズル穴の内壁、及び、前記ノズルプレートが前記圧電部材の上面に接する下面から繋がり、前記圧電部材と前記ノズルプレートとの接着部、及び、前記電極を覆う保護膜と、を備え、
前記ノズルプレートの上面のうち、少なくとも前記ノズル穴の周囲は、前記保護膜から露出していることを特徴とするインクジェットヘッド。
A piezoelectric member forming an ink pressure chamber;
An electrode disposed on a side surface of the piezoelectric member facing the ink pressure chamber;
A nozzle plate that is bonded to the upper surface of the piezoelectric member on the opening side of the ink pressure chamber and has a nozzle hole communicating with the ink pressure chamber;
An upper surface of the nozzle plate spaced from the piezoelectric member, an inner wall of the nozzle hole, and a lower surface of the nozzle plate contacting the upper surface of the piezoelectric member; an adhesive portion between the piezoelectric member and the nozzle plate; and A protective film covering the electrode,
The inkjet head according to claim 1, wherein at least the periphery of the nozzle hole is exposed from the protective film on the upper surface of the nozzle plate.
前記保護膜から露出した前記ノズルプレートには、窪みが形成されたことを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 1, wherein a recess is formed in the nozzle plate exposed from the protective film. 前記窪みの深さは、前記ノズルプレートの厚さの10%以内であることを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 2, wherein a depth of the recess is within 10% of a thickness of the nozzle plate.
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