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JP2007307791A - Manufacturing method of liquid droplet discharge head - Google Patents

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JP2007307791A
JP2007307791A JP2006139034A JP2006139034A JP2007307791A JP 2007307791 A JP2007307791 A JP 2007307791A JP 2006139034 A JP2006139034 A JP 2006139034A JP 2006139034 A JP2006139034 A JP 2006139034A JP 2007307791 A JP2007307791 A JP 2007307791A
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JP
Japan
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plate
nozzle
pool
droplet discharge
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006139034A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirokazu Matsuzaki
広和 松崎
Masaki Kataoka
雅樹 片岡
Hideki Fukunaga
秀樹 福永
Hiroshi Inoue
洋 井上
Yuji Nishimura
裕治 西村
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.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2006139034A priority Critical patent/JP2007307791A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a liquid droplet discharge head by which the droplet discharge head excellent in the adhesiveness of a nozzle plate and a pool plate, excellent in stability of the discharge direction of droplets, and excellent in liquid discharging property during maintenance can be effectively manufactured. <P>SOLUTION: The liquid droplet discharge head is manufactured by the steps including a first step for connecting a planar shape convex portion plate 9 onto the front face of the nozzle plate 2, a second step for connecting the planar shape pool plate 3 onto the rear face of the nozzle plate 2, a third step for forming convex portion 9a in the periphery of the region where a nozzle 2a of the front face of the nozzle plate 2 is formed, a fourth step for forming the communicating hole 3a communicating with the nozzle 2a in the pool plate 3, a fifth step of forming water repellent film 10 on the front faces of the nozzle plate 2 and the convex portion plate 9, and the sixth step for forming the nozzle 2a by boring the through hole in the nozzle plate 2 through the communication hole 3a of the pool plate side from the rear face of the nozzle plate 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノズルが形成されるとともに表面に撥水膜が形成されたノズルプレートと、ノズルに連通する連通孔が形成されたプールプレートとを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a droplet discharge head including a nozzle plate having a nozzle and a water repellent film formed on a surface thereof, and a pool plate having a communication hole communicating with the nozzle.

ノズルから、インクを微細な液滴状にして吐出することにより画像記録を行うためのインクジェットヘッドとしては、一般に、ノズルが形成されるとともに表面に撥水膜が形成されたノズルプレートと、ノズルに連通する連通孔が形成されたプールプレートとを備えたものが用いられている。このように、ノズルプレートの表面に撥水膜を形成するのは、ノズルプレートの吐滴側表面へのインク滴の付着を防止し、ノズルプレートの吐滴側表面の均一性を高め、インク滴の吐出方向性の安定化を図るためである。また、このような撥水膜を紙ジャム等による機械的な磨耗から保護するために、ノズルの周辺に凸部を形成することが行われている。   As an inkjet head for recording an image by ejecting ink in the form of fine droplets from a nozzle, in general, a nozzle plate in which a nozzle is formed and a water-repellent film is formed on the surface, and a nozzle The thing provided with the pool plate in which the communicating hole which connects was formed. In this way, the formation of the water-repellent film on the surface of the nozzle plate prevents the ink droplets from adhering to the droplet discharge side surface of the nozzle plate, increases the uniformity of the droplet discharge surface of the nozzle plate, This is to stabilize the discharge directionality. Further, in order to protect such a water-repellent film from mechanical abrasion due to paper jam or the like, a convex portion is formed around the nozzle.

このようなノズルの周辺に凸部が形成されたインクジェット記録ヘッドとしては、例えば、インクを吐出するノズルと、このノズルが形成された基板上に金属材料を積層して形成され、かつ表面に撥水処理が施された凹部を有するとともに、凹部が、ノズルが形成された基板上に、ノズルに対応する孔が形成された金属板を接合することにより形成されているインクジェット記録ヘッドが開示されている(特許文献1参照)。   As an ink jet recording head in which convex portions are formed around such nozzles, for example, a nozzle that ejects ink and a substrate on which the nozzle is formed are formed by laminating a metal material and repelling the surface. An ink jet recording head is disclosed which has a recess that has been subjected to water treatment, and the recess is formed by bonding a metal plate in which a hole corresponding to the nozzle is formed on a substrate on which the nozzle is formed. (See Patent Document 1).

しかし、特許文献1に開示されたインクジェット記録ヘッドの場合、凸部がノズルの周縁部を囲むようにそれぞれ個別に独立して形成されているため、メンテナンス時において、インクの排出が困難になるという不都合がある。   However, in the case of the ink jet recording head disclosed in Patent Document 1, it is difficult to discharge ink during maintenance because the convex portions are individually formed so as to surround the peripheral portion of the nozzle. There is an inconvenience.

上述の不都合に対処するため、凸部に相補的な凹部の形状が、隣接する複数のノズルの周縁部を連通して所定のパターン形状に形成されるとともに、凸部の形状が、個々のノズルの周縁部を囲むことのないように形成することが検討されている。
特許第3108771号(請求項1、2)
In order to cope with the above-described inconvenience, the shape of the concave portion complementary to the convex portion is formed in a predetermined pattern shape by communicating the peripheral edge portions of a plurality of adjacent nozzles, and the shape of the convex portion is determined by each nozzle. It has been studied to form so as not to surround the peripheral edge portion.
Japanese Patent No. 3108771 (Claims 1 and 2)

しかしながら、従来のインクジェット記録ヘッドのように、上述の形状の凸部が形成されたノズルプレートを用いて液滴吐出ヘッドを製造する場合、凸部が形成されたノズルプレートの裏面に、連通孔が形成されたプールプレートを接合する際に、ノズルプレートおよびプールプレートがそれぞれ凹凸形状を有するプレートであることから、プ−ルプレートとノズルプレートとの接合部細部で接合圧力不足による接合不良が起こり、それが原因で隣接間プ−ル(連通孔)で圧力がリークし、吐出特性が低下するという問題がある。   However, when a liquid droplet ejection head is manufactured using a nozzle plate having a convex portion having the above-described shape as in a conventional ink jet recording head, a communication hole is formed on the back surface of the nozzle plate having the convex portion. When joining the formed pool plate, since the nozzle plate and the pool plate are each a plate having an uneven shape, a joining failure due to insufficient joining pressure occurs in the joint details between the pool plate and the nozzle plate, As a result, there is a problem in that pressure leaks at adjacent pools (communication holes) and discharge characteristics deteriorate.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、ノズルプレートとプールプレートとの密着性に優れ、液滴の吐出方向の安定性に優れるとともに、メンテナンス時の液体排出性に優れた液滴吐出ヘッドを効率的に製造することが可能な、液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and has excellent adhesion between the nozzle plate and the pool plate, excellent stability in the discharge direction of droplets, and excellent liquid discharge during maintenance. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a droplet discharge head capable of efficiently manufacturing the droplet discharge head.

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、以下の液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。   In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides the following method for manufacturing a droplet discharge head.

[1]液滴を吐出するノズルが形成されたノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズルプレートの表面に、前記ノズルの周辺に凸部を形成するための凸部プレートを接合する第1の工程と、前記ノズルプレートの裏面に、前記ノズルに連通する連通孔を形成するための前記プールプレートを接合する第2の工程と、前記凸部プレートの前記ノズルの周辺に対応する領域に前記凸部を形成する第3工程と、前記プールプレートの前記ノズルに対応する領域に前記連通孔を形成する第4の工程と、前記ノズルプレートの表面、および前記凸部の側面および表面に撥水膜を形成する第5の工程と、前記ノズルプレートの裏面側から、前記プールプレートの前記連通孔を通して、前記ノズルプレートに貫通孔を穿設して前記ノズルを形成する第6の工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 [1] In a method of manufacturing a droplet discharge head including a nozzle plate on which nozzles for discharging droplets are formed, a convex plate for forming a convex portion around the nozzle is formed on the surface of the nozzle plate. Corresponding to the first step of joining, the second step of joining the pool plate for forming a communication hole communicating with the nozzle on the back surface of the nozzle plate, and the periphery of the nozzle of the convex plate A third step of forming the convex portion in a region to be formed, a fourth step of forming the communication hole in a region corresponding to the nozzle of the pool plate, a surface of the nozzle plate, and a side surface of the convex portion; A fifth step of forming a water repellent film on the surface, and a through hole is formed in the nozzle plate from the back surface side of the nozzle plate through the communication hole of the pool plate. Method for manufacturing a droplet discharge head, characterized in that it comprises a sixth step of forming a nozzle.

このように構成することによって、ノズルプレートとプールプレートとの密着性、液滴の吐出方向の安定性が向上するとともに、メンテナンス時の液体排出性を向上させることが可能なる。   With this configuration, it is possible to improve the adhesion between the nozzle plate and the pool plate and the stability of the droplet discharge direction, and also improve the liquid discharge during maintenance.

[2]前記凸部プレートおよび前記プールプレートは、SUSから構成されたことを特徴とする前記[1]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、凸部プレート、プールプレート、ノズルプレートを同一条件の下で3層を一括して加熱加圧によって接合することができる。 [2] The method for manufacturing a droplet discharge head according to [1], wherein the convex plate and the pool plate are made of SUS. By comprising in this way, a convex part plate, a pool plate, and a nozzle plate can be joined by heating-pressing collectively 3 layers on the same conditions.

[3]前記第3および第4の工程は、前記ノズルプレートの両面に接合された前記凸部プレートと前記プールプレートを、両面から同時にエッチングすることにより、前記凸部および前記連通孔を形成することを特徴とする前記[1]又は[2]記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。こうすることによって、片面づつエッチングする場合に比べて時間が短縮でき、また一方をエッチングする際にもう一方をマスクする必要がなくなり工程が簡略化できる。 [3] In the third and fourth steps, the convex portion and the communicating hole are formed by simultaneously etching the convex portion plate and the pool plate joined to both sides of the nozzle plate from both sides. The method for manufacturing a droplet discharge head according to the above [1] or [2], wherein: By doing so, the time can be shortened as compared with the case of etching one side at a time, and it is not necessary to mask one when etching one, and the process can be simplified.

[4]液滴を吐出するノズルが形成されたノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズルプレートの表面に、前記ノズルの周辺に凸部を形成するための凸部プレートを接合する第1の工程と、前記ノズルプレートの裏面に、前記ノズルに連通する連通孔が形成された前記プールプレートを接合する第2の工程と、前記プールプレートの前記ノズルの周辺に対応する領域に前記凸部を形成する第3の工程と、前記ノズルプレートの表面、および前記凸部の側面および表面に撥水膜を形成する第5の工程と、前記ノズルプレートの裏面側から、前記プールプレートの前記連通孔を通して、前記プールプレートに貫通孔を穿設して前記ノズルを形成する第6の工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 [4] In a method of manufacturing a droplet discharge head including a nozzle plate on which nozzles for discharging droplets are formed, a convex plate for forming a convex portion around the nozzle is formed on the surface of the nozzle plate. A first step of joining, a second step of joining the pool plate in which a communication hole communicating with the nozzle is formed on the back surface of the nozzle plate, and an area corresponding to the periphery of the nozzle of the pool plate From the third step of forming the convex portion on the surface, the fifth step of forming a water repellent film on the surface of the nozzle plate, the side surface and the surface of the convex portion, and the back surface side of the nozzle plate, the pool And a sixth step of forming the nozzle by forming a through hole in the pool plate through the communication hole of the plate.

このように構成することによって、ノズルプレートとプールプレートとの密着性、液滴の吐出方向の安定性が向上するとともに、メンテナンス時の液体排出性を向上させることが可能なるとともに、プールプレートの形状の自由度が高まるとともに、品質と歩留まりを向上させることができる。   With this configuration, the adhesion between the nozzle plate and the pool plate and the stability of the liquid droplet ejection direction can be improved, and the liquid discharge during maintenance can be improved. As the degree of freedom increases, quality and yield can be improved.

[5]前記第3の工程は、前記凸部の形成に先立って、前記プールプレートの前記ノズルプレートとの接合面とは反対側の表面全体にプール保護層を形成する工程を含むことを特徴とする前記[4]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、凸部9aを形成する場合、SUSからなる凸部プレート9にレジストによってパターニングしたり、凸部プレート9をエッチングしたりする際、同じSUSからなるプールプレート3が同様に侵食されることを防止することができる。 [5] The third step includes a step of forming a pool protective layer on the entire surface of the pool plate opposite to the joint surface with the nozzle plate prior to the formation of the convex portion. The method for manufacturing a droplet discharge head according to the above [4]. By configuring in this way, when the convex portion 9a is formed, when the convex plate 9 made of SUS is patterned with a resist or the convex plate 9 is etched, the pool plate 3 made of the same SUS is the same. It can be prevented from being eroded.

[6]前記ノズルプレートは、複数の前記ノズルが形成されるものであり、前記第3の工程は、前記凸部に相補的な凹部の形状が、隣接する複数の前記ノズルとなる部分の周縁部を連通し、かつ、前記凸部の形状が、個々の前記ノズルとなる部分の周縁部を囲むことのないように前記凸部を形成することを特徴とする前記[1]又は[4]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成された場合に、上述の効果を最も顕著に発揮することができる。 [6] The nozzle plate is formed with a plurality of the nozzles, and in the third step, the shape of the concave portion complementary to the convex portion is a peripheral edge of a portion that becomes the plurality of adjacent nozzles. [1] or [4], wherein the convex portions are formed so that the portions communicate with each other and the shape of the convex portions does not surround the peripheral portion of each of the nozzle portions. A manufacturing method of a droplet discharge head described in 1. When configured in this manner, the above-described effects can be exhibited most remarkably.

[7]前記第1および第2の工程は、同時に行うことを特徴とする前記[1]又は[4]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、接合時における作業効率を向上させることができる。また、接合時における各プレート相互の位置精度を向上させることができる。 [7] The method for manufacturing a droplet discharge head according to [1] or [4], wherein the first and second steps are performed simultaneously. By comprising in this way, the working efficiency at the time of joining can be improved. Further, the positional accuracy between the plates at the time of joining can be improved.

[8]前記ノズルの周辺に前記凸部が形成された前記ノズルプレートと、前記ノズルプレートの裏面に接合された前記プールプレートとを備えた第1の積層体を準備するA工程と、
複数の板を接合して構成され、前記連通孔を介して前記ノズルに液体を供給する圧力発生室を有する第2の積層体を準備するB工程と、前記第1の積層体の裏面に前記第2の積層体を接合するC工程とを含むことを特徴とする前記[1]又は[4]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、全体の製造工程の作業効率を向上させることができる。
[8] A step of preparing a first laminate including the nozzle plate in which the convex portions are formed around the nozzle and the pool plate joined to the back surface of the nozzle plate;
B step of preparing a second laminate having a pressure generation chamber configured to join a plurality of plates and supplying a liquid to the nozzle through the communication hole, and the back surface of the first laminate on the back side The method for manufacturing a droplet discharge head according to [1] or [4], further including a C step of bonding the second stacked body. By comprising in this way, the working efficiency of the whole manufacturing process can be improved.

[9]前記凸部プレートは、SUSから構成されたことを特徴とする前記[4]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、ノズルプレートの剛性が高くなって、各工程での取り扱いが容易になる他、用紙ジャムによって凸部へ用紙が接触した場合でも、凸部の損傷がなく、高い信頼性を得ることができる。 [9] The method for manufacturing a droplet discharge head according to [4], wherein the convex plate is made of SUS. With this configuration, the rigidity of the nozzle plate is increased and handling in each process is facilitated, and even when the paper contacts the convex portion due to a paper jam, the convex portion is not damaged and has high reliability. Sex can be obtained.

[10]前記凸部プレートは、樹脂から構成されたことを特徴とする前記[4]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように凸部が樹脂であった場合は、ノズルプレートと第2の積層体を接合させる際、樹脂の弾性によって接合時にノズルプレートにかかる応力が緩和されるため、接合時の高温高圧下でもノズルプレートのクラックやシワの発生が抑制される。従って、ノズルプレートのクラックやシワに起因した吐出特性の低下を抑えることができる。 [10] The method for manufacturing a droplet discharge head according to [4], wherein the convex plate is made of resin. In this way, when the convex portion is a resin, when the nozzle plate and the second laminate are joined, the stress applied to the nozzle plate during joining is relieved by the elasticity of the resin, so even under high temperature and high pressure during joining. Generation of cracks and wrinkles in the nozzle plate is suppressed. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in ejection characteristics due to cracks and wrinkles in the nozzle plate.

本発明によって、ノズルプレートとプールプレートとの密着性に優れ、液滴の吐出方向の安定性に優れるとともに、メンテナンス時の液体排出性に優れた液滴吐出ヘッドを効率的に製造することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to efficiently produce a droplet discharge head that has excellent adhesion between the nozzle plate and the pool plate, excellent stability of the droplet discharge direction, and excellent liquid discharge during maintenance. It becomes.

[第1の実施の形態]
(液滴吐出ヘッドの構成)
図1および図2は、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを示し、図1は平面図、図2(a)は図1のA−A線断面図、図2(b)は図2(a)のB部詳細図である。
[First Embodiment]
(Configuration of droplet discharge head)
1 and 2 show a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. It is the B section detailed drawing of Fig.2 (a).

この液滴吐出ヘッド1は、図1に示すように、略平行四辺形の振動板7と、振動板7上に配置された複数の圧電素子8と、複数の圧電素子8に対向する位置に形成された複数のノズル2aとを有し、圧電素子8を駆動することにより、内部に貯留されている液体がノズル2aから液滴として吐出するように構成されている。なお、符号7aは、振動板7に設けられ、図示しない液体タンクから液体がヘッド1内部に供給される供給孔である。   As shown in FIG. 1, the droplet discharge head 1 includes a substantially parallelogram-shaped diaphragm 7, a plurality of piezoelectric elements 8 disposed on the diaphragm 7, and positions facing the plurality of piezoelectric elements 8. It has a plurality of nozzles 2a formed and by driving the piezoelectric element 8, the liquid stored inside is ejected as droplets from the nozzle 2a. Reference numeral 7 a denotes a supply hole that is provided in the diaphragm 7 and through which liquid is supplied from a liquid tank (not shown) into the head 1.

また、液滴吐出ヘッド1は、図2(a)に示すように、ノズル2aが形成されたノズルプレート2を有し、このノズルプレート2の吐出側と反対側の面(裏面)に、連通孔3aおよび液プール3bを有するプールプレート3と、連通孔4aおよび供給孔4bを有する供給孔プレート4と、連通孔5aおよび供給路5bを有する供給路プレート5と、圧力発生室6aを有する圧力発生室プレート6と、上記振動板7と、上記圧電素子8とを順次積層して構成されている。また、液プール3bからは、供給孔4bおよび供給路5bを介して圧力発生室6aに連通し、圧力発生室6aからは連通孔5a,4a,3aを介してノズル2aに連通している。   Further, as shown in FIG. 2A, the droplet discharge head 1 has a nozzle plate 2 on which nozzles 2a are formed, and communicates with a surface (back surface) opposite to the discharge side of the nozzle plate 2. Pool plate 3 having hole 3a and liquid pool 3b, supply hole plate 4 having communication hole 4a and supply hole 4b, supply path plate 5 having communication hole 5a and supply path 5b, and pressure having pressure generation chamber 6a The generation chamber plate 6, the diaphragm 7, and the piezoelectric element 8 are sequentially stacked. The liquid pool 3b communicates with the pressure generation chamber 6a via the supply hole 4b and the supply path 5b, and the pressure generation chamber 6a communicates with the nozzle 2a via the communication holes 5a, 4a and 3a.

さらに、液滴吐出ヘッド1は、図2(b)に示すように、ノズルプレート2の吐出側の面(表面)に、ノズル2a周辺に凸部9aが形成されるように凸部プレート9が接合されており、ノズルプレート2のノズル2a周辺の表面、および凸部9aの表面および側面に下地層10aおよび撥水層10bからなる撥水膜10を形成している。ノズル2aの周辺に撥水膜10を形成することにより、ノズル2aから吐出する液滴がノズル2aの開口面に対して垂直方向に吐出されるようになる。また、ノズル2aの周辺に凸部9aを設けることにより、ノズル2a周辺の撥水膜10を紙ジャム等による機械的な摩耗から保護することができる。   Further, as shown in FIG. 2B, the droplet discharge head 1 has a convex plate 9 on the discharge side surface (front surface) of the nozzle plate 2 so that a convex portion 9a is formed around the nozzle 2a. The water repellent film 10 including the base layer 10a and the water repellent layer 10b is formed on the surface around the nozzle 2a of the nozzle plate 2 and on the surface and side surfaces of the convex portion 9a. By forming the water repellent film 10 around the nozzle 2a, the liquid droplets discharged from the nozzle 2a are discharged in a direction perpendicular to the opening surface of the nozzle 2a. Further, by providing the convex portion 9a around the nozzle 2a, the water repellent film 10 around the nozzle 2a can be protected from mechanical abrasion due to paper jam or the like.

圧電素子8は、上面と下面に電極がスパッタリング等により形成されており、下面の電極は、導電性接着剤により振動板7に電気的に接続され、振動板7を介して接地されている。圧電素子8の上面の電極は、ハンダにより図示しないフレキシブルプリント基板の導電パターンに接続されている。また、圧電素子8は、少なくとも液滴を吐出するために必要とされる面積が圧力発生室6aに対応する振動板7の部分に接合されている。   In the piezoelectric element 8, electrodes are formed on the upper surface and the lower surface by sputtering or the like, and the electrodes on the lower surface are electrically connected to the diaphragm 7 by a conductive adhesive and are grounded via the diaphragm 7. The electrode on the upper surface of the piezoelectric element 8 is connected to a conductive pattern of a flexible printed board (not shown) by solder. The piezoelectric element 8 is bonded to the portion of the diaphragm 7 corresponding to the pressure generating chamber 6a at least in the area required for discharging droplets.

なお、図1、図2では、1つの液滴吐出ヘッド1を示すが、複数の液滴吐出ヘッド1を組み合わせて液滴吐出ヘッドユニット(図示せず)として、また、複数の液滴吐出ヘッドユニットを配列して液滴吐出ヘッドアレイ(図示せず)として用いることができる。   1 and 2 show one droplet discharge head 1, but a plurality of droplet discharge heads 1 are combined to form a droplet discharge head unit (not shown), and a plurality of droplet discharge heads. The units can be arranged and used as a droplet discharge head array (not shown).

(液滴吐出ヘッドの製造方法)
図3は、本発明の第1の実施の形態の全体の製造工程を示す。図3に示すように、本実施の形態の全体の製造工程は、第1〜第6の工程を含む工程によって、ノズル2aを有するノズルプレート2、連通孔3aおよび液プール3bを有するプールプレート3、凸部9aを有する凸部プレート9、および撥水膜10から構成された第1の積層体S1を準備するA工程(図2(a)、図4A、図4B、図4C(h)参照)と、供給孔プレート4、供給路プレート5、圧力発生室プレート6、振動板7および圧電素子8から構成された第2の積層体S2を準備するB工程(図2(a)、図4C(i)参照)と、第1の積層体S1と第2の積層体S2とを接合するC工程(図2(a)、図4C(j)参照)とを含むものである。以下、A乃至C工程を詳細に説明する。
(Method for manufacturing droplet discharge head)
FIG. 3 shows the entire manufacturing process of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the entire manufacturing process of the present embodiment includes a nozzle plate 2 having a nozzle 2 a, a communication hole 3 a, and a pool plate 3 having a liquid pool 3 b by processes including first to sixth processes. Step A (see FIG. 2A, FIG. 4A, FIG. 4B, FIG. 4C (h)) for preparing the first laminate S1 composed of the convex plate 9 having the convex portions 9a and the water repellent film 10 ), And a B step (FIGS. 2A and 4C) for preparing a second laminated body S2 composed of the supply hole plate 4, the supply path plate 5, the pressure generation chamber plate 6, the vibration plate 7 and the piezoelectric element 8. (I)) and a C step (see FIG. 2A and FIG. 4C (j)) for joining the first stacked body S1 and the second stacked body S2. Hereinafter, steps A to C will be described in detail.

(1)第1の積層体S1を準備するA工程
<1>第1の工程
図4A(a)に示すように、ノズル2aを形成するためのノズルプレート2の表面に、ノズル2aの周辺に凸部9aを形成するための凸部プレート9を接合する。
(1) Process A <1> for preparing the first laminate S1 <1> First process As shown in FIG. 4A (a), on the surface of the nozzle plate 2 for forming the nozzle 2a, around the nozzle 2a. The convex part plate 9 for forming the convex part 9a is joined.

ノズルプレート2としては、ノズル2aの形成が容易である点から合成樹脂から構成されたものが好ましく、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等を挙げることができる。中でも、自己融着型のポリイミド樹脂が好ましい。ノズルプレート2の厚さは、10〜100μmであることが好ましい。   The nozzle plate 2 is preferably made of a synthetic resin because the nozzle 2a can be easily formed. For example, a polyimide resin, a polyethylene terephthalate resin, a liquid crystal polymer, an aromatic polyamide resin, a polyethylene naphthalate resin, or a polysulfone resin is preferable. Etc. Among these, a self-bonding polyimide resin is preferable. The thickness of the nozzle plate 2 is preferably 10 to 100 μm.

ノズルプレート2と凸部プレート9とを接合する具体的な方法としては、例えば、自己融着型のポリイミドフィルムから構成されたノズルプレート2にSUS等の金属から構成された平板状の凸部プレート9を加熱加圧(300〜350℃、250〜450kgf)することによって接合することを挙げることができる。また、自己融着型のポリイミドフィルムから構成されたノズルプレート2に、凸部プレート9としてポリイミドあるいはエポキシ等の感光性樹脂から構成されたフィルムを常圧又は低圧中で加熱加圧(80〜150℃、5〜10kgf)で貼り合わせてもよい。   As a specific method for joining the nozzle plate 2 and the convex plate 9, for example, a flat convex plate made of a metal such as SUS on the nozzle plate 2 made of a self-bonding polyimide film. It can mention joining by heating-pressing 9 (300-350 degreeC, 250-450 kgf). Further, a film made of a photosensitive resin such as polyimide or epoxy as the convex plate 9 is heated and pressurized under normal pressure or low pressure (80 to 150) on the nozzle plate 2 made of self-bonding polyimide film. Bonding may be performed at 5 ° C. and 5 to 10 kgf).

<2>第2の工程
次に、図4A(b)に示すように、ノズルプレート2の裏面に、ノズル2aに連通する連通孔3aを形成するためのプールプレート3を接合する。
<2> Second Step Next, as shown in FIG. 4A (b), the pool plate 3 for forming the communication hole 3a communicating with the nozzle 2a is joined to the back surface of the nozzle plate 2.

プールプレート3の材質は、耐インク性等の点からSUSから構成されたものを好適例として挙げることができ、その厚さは、25〜150μmであることが好ましい。   The material of the pool plate 3 can be exemplified by a material made of SUS from the viewpoint of ink resistance and the like, and the thickness thereof is preferably 25 to 150 μm.

ノズルプレート2の裏面とプールプレート3の表面とを接合する具体的な方法としては、例えば、自己融着型のポリイミドフィルムから構成されたノズルプレート2の裏面に、プールプレート3の表面を加熱加圧(280〜350℃、250〜450kgf)することにより接合する方法を挙げることができる。ノズルプレート2として自己融着型のポリイミドフィルムを用いない場合は、接着剤等を用いてもよい。   As a specific method for joining the back surface of the nozzle plate 2 and the surface of the pool plate 3, for example, the surface of the pool plate 3 is heated on the back surface of the nozzle plate 2 made of a self-bonding polyimide film. Examples of the bonding method include pressure (280 to 350 ° C., 250 to 450 kgf). When a self-bonding polyimide film is not used as the nozzle plate 2, an adhesive or the like may be used.

ノズルプレート2と凸部プレート9、およびノズルプレート2とプールプレート3とを接着剤により接合する場合は、接着剤として、ポリイミド,ポリスチレン等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂,エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
なお、ここではノズルプレート2に凸部プレート9の接合を第1の工程、ノズルプレート2とプールプレート3の接合を第2の工程として分けたが、ノズルプレート2を凸部プレート9とプールプレート3でサンドイッチして一括で接合を行うことも可能である。
When the nozzle plate 2 and the convex plate 9 and the nozzle plate 2 and the pool plate 3 are bonded with an adhesive, a thermoplastic resin such as polyimide or polystyrene, or a thermosetting resin such as phenol resin or epoxy resin is used as the adhesive. Can be used.
Here, the bonding of the convex plate 9 to the nozzle plate 2 is divided as the first step, and the bonding of the nozzle plate 2 and the pool plate 3 is divided as the second step. However, the nozzle plate 2 is divided into the convex plate 9 and the pool plate. It is also possible to carry out the joining at once by sandwiching at 3.

<3>第3、4の工程
次に、図4A(c)、(d)に示すように、プールプレート3の連通孔3aの形成パターンに対応させるとともに、ノズルプレート2の表面のノズル2aが形成される領域の周辺に凸部9aを形成する。
<3> Third and Fourth Steps Next, as shown in FIGS. 4A (c) and (d), the nozzle 2a on the surface of the nozzle plate 2 is made to correspond to the formation pattern of the communication holes 3a of the pool plate 3. Protrusions 9a are formed around the area to be formed.

本実施の形態においては、ノズルプレート2に複数のノズル2aが形成されるように設定され、凸部9aに相補的な凹部の形状は、隣接する複数のノズル2aとなる部分の周縁部を連通して所定のパターン形状に形成されるとともに、凸部9aの形状は、個々のノズル2aとなる部分の周縁部を囲むことのないように形成されたものであることが、上述の効果を最も顕著に発揮することができることから好ましい。この場合、ワイピングの方向に合わせて、すなわち、ワイピングの方向と平行又は斜めとなるように、凸部9aや凹部の長手方向の形状を形成することが、液体の排出性を向上させるために、また、撥水膜10を紙ジャム等による機械的な磨耗から保護するために好ましい。   In the present embodiment, the nozzle plate 2 is set so that a plurality of nozzles 2a are formed, and the shape of the concave portion complementary to the convex portion 9a communicates with the peripheral portion of the portion that becomes the adjacent plurality of nozzles 2a. Thus, the shape of the convex portion 9a is formed so as not to surround the peripheral portion of the portion serving as the individual nozzle 2a. It is preferable because it can be remarkably exhibited. In this case, according to the wiping direction, that is, to form the shape in the longitudinal direction of the convex portion 9a or the concave portion so as to be parallel or oblique to the wiping direction, in order to improve the liquid discharging property, Further, it is preferable for protecting the water repellent film 10 from mechanical abrasion due to paper jam or the like.

まず、図4A(c)に示すように、凸部プレート9上にフォトリソグラフィ法によって、所望の形状となるようレジスト14をパターニングする。   First, as shown in FIG. 4A (c), the resist 14 is patterned on the convex plate 9 by a photolithography method so as to have a desired shape.

次に、同様にしてプールプレート3上にフォトリソグラフィ法によって、所望の形状となるようレジスト15をパターニングする。   Next, similarly, the resist 15 is patterned on the pool plate 3 by photolithography so as to have a desired shape.

次に、図4A(d)に示すように、このパターニングされたレジスト14、15をマスクとして凸部プレート9とプールプレート3をエッチングし、ノズルプレート2の表面に凸部9aを形成するとともに、プールプレートに連通孔3aおよび液プール3bを形成する。凸部9aの高さは、10〜20μmが好ましい。なお、図4A(b)では、連通孔3aの周辺のみを図示する。   Next, as shown in FIG. 4A (d), the convex plate 9 and the pool plate 3 are etched using the patterned resists 14 and 15 as a mask to form the convex portion 9a on the surface of the nozzle plate 2, The communication hole 3a and the liquid pool 3b are formed in the pool plate. As for the height of the convex part 9a, 10-20 micrometers is preferable. In FIG. 4A (b), only the periphery of the communication hole 3a is shown.

次に、図4A(d)に示すように、レジスト14,15を剥離する。   Next, as shown in FIG. 4A (d), the resists 14 and 15 are removed.

<4>第4の工程
次に、図4B(e)に示すように、ノズルプレート2および凸部プレート9の表面に撥水膜10を形成する。
<4> Fourth Step Next, as shown in FIG. 4B (e), a water repellent film 10 is formed on the surfaces of the nozzle plate 2 and the convex plate 9.

撥水膜10としては、例えば、フッ素系撥水膜、シリコン系撥水膜、プラズマ重合保護膜、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)ニッケル共析めっき等を挙げることができる。撥水膜10の厚さは、耐摩耗性や加工性の点で40〜130nmであることが好ましい。   Examples of the water repellent film 10 include a fluorine-based water repellent film, a silicon-based water repellent film, a plasma polymerization protective film, and polytetrafluoroethylene (PTFE) nickel eutectoid plating. The thickness of the water repellent film 10 is preferably 40 to 130 nm in terms of wear resistance and workability.

撥水膜10を形成する具体的な方法としては、例えば、含フッ素樹脂溶液を蒸着又は塗布する方法、含フッ素樹脂分散液を蒸着又は塗布した後、加熱溶融処理を施す方法、シリコン含有樹脂を塗布する方法、プラズマ重合保護膜を形成する方法、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)ニッケル共析めっきを施す方法等を挙げることができる。中でも、含フッ素樹脂を蒸着することによって形成したものが、撥水膜10の密着性を向上させることができる点で好ましい。なお、含フッ素樹脂としては、例えば、ナノス(株式会社ティーアンドケー社製)を挙げることができる。   Specific methods for forming the water-repellent film 10 include, for example, a method of vapor-depositing or applying a fluorine-containing resin solution, a method of depositing or applying a fluorine-containing resin dispersion, and performing a heat-melt treatment, and a silicon-containing resin. Examples thereof include a method of coating, a method of forming a plasma polymerization protective film, and a method of performing polytetrafluoroethylene (PTFE) nickel eutectoid plating. Among these, those formed by vapor-depositing a fluorine-containing resin are preferable in that the adhesion of the water-repellent film 10 can be improved. Examples of the fluorine-containing resin include Nanos (manufactured by T & K Corporation).

なお、撥水膜10は、図4B(e)に示すように、ノズルプレート2の表面側に形成される下地層10aと、下地層10a上に形成される撥水層10bとからなるものを用いることが撥水膜の密着性をさらに向上させることができることから好ましい。   As shown in FIG. 4B (e), the water repellent film 10 is composed of a base layer 10a formed on the surface side of the nozzle plate 2 and a water repellent layer 10b formed on the base layer 10a. It is preferable to use it because the adhesion of the water-repellent film can be further improved.

具体的には、下地層10aとして、例えば、厚さが30〜100μmの、SiO、SiO、SiO等のシリコン酸化膜、又はSi、SiN等のシリコン窒化膜を用いることが、耐インク性に優れるとともに、ノズルプレート2として用いるポリイミドのような樹脂及び撥水層10bに用いるフッ素系撥水材料との密着性にも優れていることから好ましい。撥水層10bとしては、厚さが10〜30nmの、上述の撥水膜10におけるものと同様のものを用いることができる。 Specifically, for example, a silicon oxide film such as SiO, SiO 2 or SiO x or a silicon nitride film such as Si 2 N 3 or SiN x having a thickness of 30 to 100 μm is used as the base layer 10a. In addition to being excellent in ink resistance, it is also preferable because it has excellent adhesion to a resin such as polyimide used for the nozzle plate 2 and a fluorine-based water repellent material used for the water repellent layer 10b. As the water repellent layer 10b, a layer having a thickness of 10 to 30 nm, which is the same as that in the water repellent film 10 described above, can be used.

このような撥水膜10、又は下地層10a及び撥水層10bを形成する具体的な方法としては、例えば、蒸着法、スパッタリング法、CVD法等を挙げることができる。中でも、撥水膜10、又は下地層10a及び撥水層10bとして、蒸着により形成されたものを用いることが、撥水膜等の密着性を向上させることができることから好ましい。スパッタリング法によって下地層10aを形成する場合、下地層10aを形成する前に、スパッタリング装置内で逆スパッタリングによりノズルプレート2の表面を処理することによってノズルプレート2と下地層10aとの間の密着性を向上させることができる。また、下地層10aを形成した後、同一チャンバー内で撥水層10bとしての、例えば、フッ素系撥水層を形成することが好ましい。ただし、撥水層10bを形成する前に、特に、下地層10a形成後にチャンバーから取り出した場合には、紫外線洗浄(UV照射による処理)をすることによって、下地層10aの表面状態を良好なものに回復させることができる。   Specific methods for forming the water repellent film 10 or the base layer 10a and the water repellent layer 10b include, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, and the like. Especially, it is preferable to use what was formed by vapor deposition as the water-repellent film 10, or the base layer 10a and the water-repellent layer 10b, since adhesiveness, such as a water-repellent film, can be improved. In the case where the underlayer 10a is formed by the sputtering method, the adhesion between the nozzle plate 2 and the underlayer 10a is obtained by treating the surface of the nozzle plate 2 by reverse sputtering in the sputtering apparatus before forming the underlayer 10a. Can be improved. Further, it is preferable to form, for example, a fluorine-based water-repellent layer as the water-repellent layer 10b in the same chamber after forming the base layer 10a. However, before the water repellent layer 10b is formed, particularly when the base layer 10a is taken out of the chamber after the base layer 10a is formed, the surface state of the base layer 10a is improved by performing ultraviolet cleaning (treatment by UV irradiation). Can be recovered.

次に、図4B(f)に示すように、撥水膜10の表面に、保護層11を被覆する。   Next, as shown in FIG. 4B (f), the surface of the water repellent film 10 is covered with a protective layer 11.

保護層11としては、例えば、シート状の粘着テープ類、熱可塑性樹脂類等からなる層を挙げることができる。粘着テープ類としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂等からなる基材上に、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等の粘着剤を塗布したものを挙げることができる。また、熱可塑性樹脂類としては、ポリエステル樹脂、エチレンアクリル酸共重合物、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂等を挙げることができ、これらを単独で用いてもよく、基材フィルムに塗布したものを用いてもよい。保護層11の厚さは、10〜200μmであることが好ましい。   Examples of the protective layer 11 include a layer made of sheet-like pressure-sensitive adhesive tapes, thermoplastic resins, and the like. As adhesive tapes, for example, those obtained by applying an adhesive such as an acrylic adhesive or a rubber adhesive on a substrate made of polyethylene terephthalate resin, polypropylene resin, polyethylene resin, vinyl chloride resin, polyimide resin, etc. Can be mentioned. In addition, examples of the thermoplastic resins include polyester resins, ethylene acrylic acid copolymers, polyamide resins, polyethylene resins, and the like. These may be used alone, or those applied to a base film are used. Also good. The thickness of the protective layer 11 is preferably 10 to 200 μm.

撥水膜10の表面に、保護層11を被覆する具体的な方法としては、撥水膜10の表面に、シート状とした上述の粘着テープ類を真空中で貼付する方法、上述の熱可塑性樹脂類を塗布する方法等を挙げることができる。この場合、真空中で貼付、塗布することによって被覆することが好ましい。また、貼付する場合は加熱加圧(80〜150℃、5〜10kgf)した状態であることがさらに好ましい。   Specific methods for coating the surface of the water-repellent film 10 with the protective layer 11 include a method of applying the above-mentioned adhesive tape in the form of a sheet to the surface of the water-repellent film 10 in a vacuum, and the above-mentioned thermoplasticity. The method etc. which apply | coat resin can be mentioned. In this case, it is preferable to coat by applying and applying in a vacuum. Moreover, when sticking, it is still more preferable that it is the state heated and pressurized (80-150 degreeC, 5-10 kgf).

<5>第5の工程
次に、図4B(g)に示すように、ノズルプレート2の裏面側から、貫通孔を穿設してノズル2aを形成する。
<5> Fifth Step Next, as shown in FIG. 4B (g), a nozzle 2a is formed by drilling a through hole from the back side of the nozzle plate 2.

本実施の形態において、貫通孔を穿設する(ノズル2aを形成する)具体的な方法としては、例えば、図4B(g)に示すように、微細な加工が可能であることからレーザーRの照射によるレーザー加工を好適例として挙げることができる。このようなレーザー加工に用いられるレーザーとしては、ガスレーザーでも固体レーザーでもよい。ガスレーザーとしては、エキシマレーザー等を挙げることができ、固体レーザーとしてはYAGレーザー等を挙げることができる。中でも、エキシマレーザーを用いることがノズルの加工品質の点から好ましい。   In the present embodiment, as a specific method for forming the through hole (forming the nozzle 2a), for example, as shown in FIG. Laser processing by irradiation can be mentioned as a suitable example. The laser used for such laser processing may be a gas laser or a solid laser. Examples of the gas laser include an excimer laser, and examples of the solid laser include a YAG laser. Among these, the use of an excimer laser is preferable from the viewpoint of nozzle processing quality.

なお、貫通孔を穿設する(ノズル2aを形成する)タイミングとしては、ノズルプレート2にノズル2aを形成してから、ノズルプレート2とプールプレート3とを接合してもよい。   In addition, as a timing which drills a through-hole (forms nozzle 2a), after forming nozzle 2a in nozzle plate 2, nozzle plate 2 and pool plate 3 may be joined.

次に、図4C(h)に示すように、保護層11を剥離する。以上のようにして第1の積層体S1が形成される。   Next, as shown in FIG. 4C (h), the protective layer 11 is peeled off. The first stacked body S1 is formed as described above.

(2)第2の積層体S2を準備するB工程
図4C(i)に示すように、供給孔プレート4、供給路プレート5、圧力発生室プレート6、振動板7および圧電素子8を接合して第2の積層体S2を形成する。
(2) Step B for Preparing Second Laminate S2 As shown in FIG. 4C (i), the supply hole plate 4, the supply path plate 5, the pressure generation chamber plate 6, the vibration plate 7 and the piezoelectric element 8 are joined. Thus, the second stacked body S2 is formed.

第2の積層体S2を構成する供給孔プレート4、供給路プレート5、圧力発生室プレート6、振動板7および圧電素子8のうち少なくとも、第1の積層体S1を構成するプールプレート3と接合される供給孔プレート4は、SUS等の金属から構成されたものであることが、後述する第3の工程において、第1及び第2の積層体S1、S2の接合時(具体的には、撥水膜10の形成された第1の積層体S1におけるプールプレート3と、第2の積層体S2の供給孔プレート4との接合時)の温度を、撥水膜10の耐熱温度以下の温度とすることが容易であり、撥水膜10の膜質の劣化を有効に防止することができることから好ましい。   Of the supply hole plate 4, the supply path plate 5, the pressure generation chamber plate 6, the vibration plate 7, and the piezoelectric element 8 constituting the second laminate S 2, at least the pool plate 3 constituting the first laminate S 1 is joined The supply hole plate 4 is made of a metal such as SUS. In the third step to be described later, the first and second stacked bodies S1 and S2 are joined (specifically, The temperature of the pool plate 3 in the first laminate S1 on which the water-repellent film 10 is formed and the supply hole plate 4 of the second laminate S2) is equal to or lower than the heat-resistant temperature of the water-repellent film 10. This is preferable because it can easily prevent deterioration of the film quality of the water-repellent film 10.

供給孔プレート4、供給路プレート5、圧力発生室プレート6、および振動板7を接合して第2の積層体S2を形成する方法としては、例えば、ポリイミド,ポリスチレン等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂,エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等の接着剤を用いることができる。   Examples of a method for forming the second laminate S2 by joining the supply hole plate 4, the supply path plate 5, the pressure generation chamber plate 6, and the vibration plate 7 include a thermoplastic resin such as polyimide and polystyrene, and phenol. An adhesive such as a thermosetting resin such as a resin or an epoxy resin can be used.

(3)第1の積層体S1及び第2の積層体とを接合するC工程
次に、図4C(j)に示すように、第1の積層体S1のプールプレート3と第2の積層体S2の供給孔プレート4を撥水膜10の耐熱温度以下の温度で接着剤を用いて接合して、液滴吐出ヘッド1を得る。
(3) Step C for joining the first laminate S1 and the second laminate Next, as shown in FIG. 4C (j), the pool plate 3 and the second laminate of the first laminate S1 The supply hole plate 4 of S2 is joined using an adhesive at a temperature lower than the heat resistant temperature of the water repellent film 10 to obtain the droplet discharge head 1.

撥水膜10の耐熱温度は、撥水膜10を構成する材料によって異なるが、例えば、材料がナノスの場合は250℃、NR−100(ダイキン工業製)の場合は300℃である。従って、撥水膜10を構成する材料に対応して、それぞれの耐熱温度以下の温度で接合することが好ましい。   The heat-resistant temperature of the water-repellent film 10 varies depending on the material constituting the water-repellent film 10, but is, for example, 250 ° C. when the material is Nanos and 300 ° C. when the material is NR-100 (manufactured by Daikin Industries). Therefore, it is preferable that the bonding is performed at a temperature equal to or lower than the respective heat-resistant temperature corresponding to the material constituting the water-repellent film 10.

(液滴吐出ヘッドの動作)
次に、液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用した場合の動作について説明する。液プール3bは、図示しないインクタンク(液タンク)から供給されたインクで満たされており、液プール3bからインクが供給孔4bおよび供給路5bを介して圧力発生室6aに供給され、圧力発生室6aにインクが貯留している。画像信号に応じて複数の圧電素子8を選択的に駆動すると、振動板13は圧電素子8の変形に伴ってたわみ、これにより、圧力発生室6a内の容積が変化し、圧力発生室6aに貯留しているインクが連通孔5a,4a,3aを介してノズル2aから液滴として紙、布、フィルム等の被印刷物上に吐出し、被印刷物に画像を記録する。
(Operation of droplet discharge head)
Next, the operation when the droplet discharge head is applied to an inkjet head will be described. The liquid pool 3b is filled with ink supplied from an ink tank (liquid tank) (not shown), and the ink is supplied from the liquid pool 3b to the pressure generating chamber 6a through the supply hole 4b and the supply path 5b to generate pressure. Ink is stored in the chamber 6a. When the plurality of piezoelectric elements 8 are selectively driven according to the image signal, the diaphragm 13 bends as the piezoelectric elements 8 are deformed. As a result, the volume in the pressure generation chamber 6a changes, and the pressure generation chamber 6a is changed. The stored ink is ejected as droplets from the nozzle 2a through the communication holes 5a, 4a, and 3a onto a printed material such as paper, cloth, or film, and an image is recorded on the printed material.

複数の液滴吐出ヘッド1を図1の紙面の横方向に配列して被印刷物の幅に対応した長さの液滴吐出ヘッドユニットを用いることにより、液滴吐出ヘッドユニットを固定し、被印刷物をヘッドユニットの長手方向に直交する方向に移動させて被印刷物全体に画像を記録することができる。なお、被印刷物を移動させずに液滴吐出ヘッドユニットを移動させてもよい。   A plurality of droplet discharge heads 1 are arranged in the horizontal direction of the paper surface of FIG. 1 and a droplet discharge head unit having a length corresponding to the width of the substrate is used to fix the droplet discharge head unit and Can be moved in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the head unit to record an image on the entire substrate. The droplet discharge head unit may be moved without moving the substrate.

また、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)に対応したインク滴を吐出する4つの液滴吐出ヘッドユニットをヘッドユニットの長手方向に直交する方向に配列した液滴吐出ヘッドアレイを用いることにより、被印刷物にカラー画像を記録することができる。   Also, a liquid in which four droplet discharge head units that discharge ink droplets corresponding to yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the head unit. By using the droplet discharge head array, a color image can be recorded on the substrate.

(第1の実施の形態の効果)
上述した第1の実施の形態の液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、以下の効果が得られる。
(イ)本実施の形態においては、第1の工程でノズルプレート2の表面に、凸部9aを形成する前の凹凸のない平板状の凸部プレート9を接合し、第2の工程でノズルプレート2の裏面にプールプレート3を接合するため、ノズルプレート2とプールプレート3との密着性を向上させることができ、液滴の吐出方向を安定化することができる。
(ロ)また、凸部9aに相補的な凹部の形状が、隣接する複数のノズル2aの周縁部を連通して所定のパターン形状に形成されるとともに、凸部9aの形状が、個々のノズル2aの周縁部を囲むことのないように形成されているため、メンテナンス時の液体排出性を向上させることができる。
(ニ)また、撥水膜10の形成後は、C工程で、例えば、供給孔プレート4としてSUS等の金属を用いて、第1の積層体S1と第2の積層体S2とを接合する場合、金属プレート同士(プールプレート3及び供給孔プレート4)を接着剤で接合するが、この時の接合温度は、ポリイミド樹脂の自己融着性を利用してポリイミド樹脂から構成されたノズルプレート2とSUS等の金属から構成されたプールプレート3とを接合する場合に比べて、50℃以上低い温度とすることができる(撥水膜10の耐熱温度以下で接合することができる)ため、撥水膜10に対する熱的ダメージを抑制することができる。
(Effects of the first embodiment)
According to the manufacturing method of the droplet discharge head of the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(A) In the present embodiment, a flat convex plate 9 having no irregularities before the convex portion 9a is formed is joined to the surface of the nozzle plate 2 in the first step, and the nozzle in the second step. Since the pool plate 3 is joined to the back surface of the plate 2, the adhesion between the nozzle plate 2 and the pool plate 3 can be improved, and the droplet discharge direction can be stabilized.
(B) The shape of the concave portion complementary to the convex portion 9a is formed in a predetermined pattern shape through the peripheral edge portions of the adjacent nozzles 2a, and the shape of the convex portion 9a is determined by each nozzle. Since it is formed so as not to surround the peripheral portion of 2a, it is possible to improve the liquid dischargeability during maintenance.
(D) Further, after the formation of the water repellent film 10, the first stacked body S <b> 1 and the second stacked body S <b> 2 are joined using a metal such as SUS as the supply hole plate 4 in the process C, for example. In this case, the metal plates (pool plate 3 and supply hole plate 4) are bonded with an adhesive, and the bonding temperature at this time is the nozzle plate 2 made of polyimide resin by utilizing the self-bonding property of polyimide resin. And a pool plate 3 made of a metal such as SUS, the temperature can be lowered by 50 ° C. or more (it can be joined at a temperature lower than the heat resistant temperature of the water repellent film 10). Thermal damage to the water film 10 can be suppressed.

[第2の実施の形態]
図5(a)〜(e)は、本発明の第2の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図である。図5(b)に示すように、第2の実施の形態は、第1の工程におけるノズルプレート2の裏面へのプールプレート3を接合する際、あらかじめプールプレート3に連通孔3aを形成したものを接合する。
[Second Embodiment]
5A to 5E are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a droplet discharge head according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5B, in the second embodiment, when the pool plate 3 is joined to the back surface of the nozzle plate 2 in the first step, the communication hole 3a is formed in the pool plate 3 in advance. Join.

次に、図5(c)に示すように、プールプレート3のノズルプレート2との接合面とは反対側の表面全体にプール保護層12を形成する。これは、凸部9aを形成する場合、SUSからなる凸部プレート9にレジストによってパターニングしたり、凸部プレート9をエッチングしたりする際、同じSUSからなるプールプレート3が同様に侵食されることを防止するためである。   Next, as shown in FIG. 5C, the pool protective layer 12 is formed on the entire surface of the pool plate 3 opposite to the joint surface with the nozzle plate 2. This is because, when the convex portion 9a is formed, when the convex plate 9 made of SUS is patterned with a resist or the convex plate 9 is etched, the pool plate 3 made of the same SUS is similarly eroded. It is for preventing.

次に、図5(d)に示すように、凸部プレート9上にフォトリソグラフィ法によって、所望の形状となるようレジストをパターニングし、図5(e)に示すように、このパターニングされたレジスト13をマスクとして凸部プレート9をエッチングし、ノズルプレート2の表面に凸部9aを形成する。その後、レジスト13およびプール保護層12を剥離する。その後の工程は、第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。   Next, as shown in FIG. 5D, a resist is patterned on the convex plate 9 by photolithography so as to have a desired shape. As shown in FIG. The convex plate 9 is etched using 13 as a mask to form a convex portion 9 a on the surface of the nozzle plate 2. Thereafter, the resist 13 and the pool protective layer 12 are peeled off. Subsequent steps are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

この第2の実施の形態によれば、プールプレート3を独立に形成するため、形状の自由度が高く、安定した品質を得ることができる。また、第3の工程で凸部9aを形成する前に、プールプレート3の裏面にプール保護層12を形成しているので、凸部プレート9に凸部9aを形成する際、凸部プレート9と同じSUSからなるプールプレート3が侵食されるのを防止することができる。   According to the second embodiment, since the pool plate 3 is formed independently, the degree of freedom in shape is high and stable quality can be obtained. In addition, since the pool protective layer 12 is formed on the back surface of the pool plate 3 before forming the convex portions 9a in the third step, when forming the convex portions 9a on the convex plate 9, the convex plate 9 It is possible to prevent the pool plate 3 made of the same SUS from being eroded.

[第3の実施の形態]
図6(a)〜(d)は、本発明の第3の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図である。図6(a)に示すように、第3の実施の形態は、第1の工程におけるノズルプレート2の表面への凸部プレート9の接合と、第2の工程におけるノズルプレート2の裏面へのプールプレート3の接合とを同時に行うことを特徴とする。これ以外は、第1の実施の形態の場合と同様である。例えば、図6(b)に示す形態は、第2の実施の形態の場合における図5(c)に示す形態と同じである。このように構成することによって、接合時における作業効率を向上させることができる。また、接合時における各プレート相互の位置精度を向上させることができる。
[Third Embodiment]
6A to 6D are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a droplet discharge head according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6A, in the third embodiment, the convex plate 9 is joined to the surface of the nozzle plate 2 in the first step, and the back surface of the nozzle plate 2 in the second step. The pool plate 3 is joined at the same time. The rest is the same as in the case of the first embodiment. For example, the form shown in FIG. 6B is the same as the form shown in FIG. 5C in the case of the second embodiment. By comprising in this way, the working efficiency at the time of joining can be improved. Further, the positional accuracy between the plates at the time of joining can be improved.

本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出することによって高精細な画像情報のパターンを形成することが要請される各種産業分野、例えば、高分子フィルムやガラス表面上にインクジェット法を用いてインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルタを形成したり、半田ペーストを基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したり、回路基板の配線を形成する等の電気・電子工業分野、ガラス基板等に反応試薬を吐出してサンプルとの反応を検査するバイオチップを製造する医療分野等で有効に利用される。   The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is applicable to various industrial fields in which high-definition image information patterns are required to be formed by discharging droplets, such as an inkjet method on a polymer film or glass surface. Electrical and electronic industries such as forming color filters for displays by ejecting ink using solder, forming bumps for component mounting by ejecting solder paste onto the substrate, forming circuit board wiring, etc. It is effectively used in the medical field for producing a biochip for inspecting a reaction with a sample by discharging a reaction reagent onto a glass substrate or the like.

本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの平面図である。1 is a plan view of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention. (a)は図1のA−A線断面図、(b)は(a)のB部詳細図である。(A) is the sectional view on the AA line of FIG. 1, (b) is the B section detailed drawing of (a). 本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの全体の製造方法を示す工程図である。FIG. 5 is a process diagram showing a whole manufacturing method of the droplet discharge head according to the first embodiment of the present invention. (a)〜(d)は、本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which shows typically the manufacturing method of the droplet discharge head which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (e)〜(g)は、本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図である。(E)-(g) is sectional drawing which shows typically the manufacturing method of the droplet discharge head which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (h)〜(j)は、本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図である。(H)-(j) is sectional drawing which shows typically the manufacturing method of the droplet discharge head which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a)〜(e)は、本発明の第2の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows typically the manufacturing method of the droplet discharge head which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)〜(d)は、本発明の第3の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which shows typically the manufacturing method of the droplet discharge head which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 液滴吐出ヘッド
2 ノズルプレート
2a ノズル
3 プールプレート
3a 連通孔
3b 液プール
4 供給孔プレート
4a 連通孔
4b 供給孔
5 供給路プレート
5a 連通孔
5b 供給路
6 圧力発生室プレート
6a 圧力発生室
7 振動板
7a 供給孔
8 圧電素子
9 凸部プレート
9a 凸部
10a 下地層
10b 撥水層
11 保護層
12 プール保護層
13 レジスト
14 第1のレジスト
15 第2のレジスト
10 撥水膜
S1 第1の積層体
S2 第2の積層体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Droplet discharge head 2 Nozzle plate 2a Nozzle 3 Pool plate 3a Communication hole 3b Liquid pool 4 Supply hole plate 4a Communication hole 4b Supply hole 5 Supply path plate 5a Communication hole 5b Supply path 6 Pressure generation chamber plate 6a Pressure generation chamber 7 Vibration Plate 7a Supply hole 8 Piezoelectric element 9 Protruding plate 9a Protruding portion 10a Underlayer 10b Water repellent layer 11 Protective layer 12 Pool protective layer 13 Resist 14 First resist 15 Second resist 10 Water repellent film S1 First laminated body S2 Second laminate

Claims (10)

液滴を吐出するノズルが形成されたノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記ノズルプレートの表面に、前記ノズルの周辺に凸部を形成するための凸部プレートを接合する第1の工程と、
前記ノズルプレートの裏面に、前記ノズルに連通する連通孔を形成するための前記プールプレートを接合する第2の工程と、
前記凸部プレートの前記ノズルの周辺に対応する領域に前記凸部を形成する第3工程と、
前記プールプレートの前記ノズルに対応する領域に前記連通孔を形成する第4の工程と、
前記ノズルプレートの表面、および前記凸部の側面および表面に撥水膜を形成する第5の工程と、
前記ノズルプレートの裏面側から、前記プールプレートの前記連通孔を通して、前記ノズルプレートに貫通孔を穿設して前記ノズルを形成する第6の工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
In a method for manufacturing a droplet discharge head including a nozzle plate on which nozzles for discharging droplets are formed,
A first step of bonding a convex plate for forming a convex portion around the nozzle to the surface of the nozzle plate;
A second step of joining the pool plate for forming a communication hole communicating with the nozzle on the back surface of the nozzle plate;
A third step of forming the convex portion in a region corresponding to the periphery of the nozzle of the convex plate;
A fourth step of forming the communication hole in a region corresponding to the nozzle of the pool plate;
A fifth step of forming a water repellent film on the surface of the nozzle plate, and on the side surface and surface of the convex portion;
And a sixth step of forming the nozzle by forming a through hole in the nozzle plate from the back surface side of the nozzle plate through the communication hole of the pool plate. Production method.
前記凸部プレートおよび前記プールプレートは、SUSから構成されたことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the convex plate and the pool plate are made of SUS. 前記第3および第4の工程は、前記ノズルプレートの両面に接合された前記凸部プレートと前記プールプレートを、両面から同時にエッチングすることにより、前記凸部および前記連通孔を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。   In the third and fourth steps, the convex portion and the communication hole are formed by simultaneously etching the convex portion plate and the pool plate joined to both surfaces of the nozzle plate from both sides. A manufacturing method of a droplet discharge head according to claim 1 or 2. 液滴を吐出するノズルが形成されたノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記ノズルプレートの表面に、前記ノズルの周辺に凸部を形成するための凸部プレートを接合する第1の工程と、
前記ノズルプレートの裏面に、前記ノズルに連通する連通孔が形成された前記プールプレートを接合する第2の工程と、
前記プールプレートの前記ノズルの周辺に対応する領域に前記凸部を形成する第3の工程と、
前記ノズルプレートの表面、および前記凸部の側面および表面に撥水膜を形成する第5の工程と、
前記ノズルプレートの裏面側から、前記プールプレートの前記連通孔を通して、前記プールプレートに貫通孔を穿設して前記ノズルを形成する第6の工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
In a method for manufacturing a droplet discharge head including a nozzle plate on which nozzles for discharging droplets are formed,
A first step of bonding a convex plate for forming a convex portion around the nozzle to the surface of the nozzle plate;
A second step of joining the pool plate in which a communication hole communicating with the nozzle is formed on the back surface of the nozzle plate;
A third step of forming the convex portion in a region corresponding to the periphery of the nozzle of the pool plate;
A fifth step of forming a water repellent film on the surface of the nozzle plate, and on the side surface and surface of the convex portion;
And a sixth step of forming the nozzle by forming a through hole in the pool plate from the rear surface side of the nozzle plate through the communication hole of the pool plate. Production method.
前記第3の工程は、前記凸部の形成に先立って、前記プールプレートの前記ノズルプレートとの接合面とは反対側の表面全体にプール保護層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項4に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。   The third step includes a step of forming a pool protective layer on the entire surface of the pool plate opposite to the joint surface with the nozzle plate prior to the formation of the convex portion. Item 5. A method for manufacturing a droplet discharge head according to Item 4. 前記ノズルプレートは、複数の前記ノズルが形成されるものであり、
前記第3の工程は、前記凸部に相補的な凹部の形状が、隣接する複数の前記ノズルとなる部分の周縁部を連通し、かつ、前記凸部の形状が、個々の前記ノズルとなる部分の周縁部を囲むことのないように前記凸部を形成することを特徴とする請求項1又は4に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
The nozzle plate is formed with a plurality of the nozzles,
In the third step, the shape of the concave portion complementary to the convex portion communicates with the peripheral edge portions of the adjacent portions serving as the nozzles, and the shape of the convex portions becomes the individual nozzles. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the convex portion is formed so as not to surround a peripheral portion of the portion.
前記第1および第2の工程は、同時に行うことを特徴とする請求項1又は4に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。   5. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the first and second steps are performed simultaneously. 前記ノズルの周辺に前記凸部が形成された前記ノズルプレートと、前記ノズルプレートの裏面に接合された前記プールプレートとを備えた第1の積層体を準備するA工程と、
複数の板を接合して構成され、前記連通孔を介して前記ノズルに液体を供給する圧力発生室を有する第2の積層体を準備するB工程と、
前記第1の積層体の裏面に前記第2の積層体を接合するC工程とを含むことを特徴とする請求項1又は4に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
A step of preparing a first laminate including the nozzle plate in which the convex portion is formed around the nozzle and the pool plate bonded to the back surface of the nozzle plate;
B step of preparing a second laminate having a pressure generating chamber configured to join a plurality of plates and supplying a liquid to the nozzle through the communication hole;
5. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, further comprising a C step of bonding the second stacked body to a back surface of the first stacked body.
前記凸部プレートは、SUSから構成されたことを特徴とする請求項4に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 4, wherein the convex plate is made of SUS. 前記凸部プレートは、樹脂から構成されたことを特徴とする請求項4に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 4, wherein the convex plate is made of resin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010076182A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Fujifilm Corp Method for forming liquid repellent film, nozzle plate, inkjet head and electronic device
JP2011500374A (en) * 2007-11-29 2011-01-06 シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド Print head with pressure buffering structure
JP2016159452A (en) * 2015-02-27 2016-09-05 ブラザー工業株式会社 Liquid discharge device

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