喷嘴板、液体喷射头、液体喷射装置及喷嘴板的制造方法转让专利

申请号 : CN201810644986.4

文献号 : CN109109467B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 外村修铃木聪

申请人 : 精工爱普生株式会社

摘要 :

本发明提供一种使耐久性和防液性同时实现的喷嘴板。喷嘴板(20)为设置有多个喷嘴开口(21)的喷嘴板(20),在喷嘴板(20)的基材(硅基板(22))上设置有DLC膜(24),DLC膜(24)含有氟,DLC膜(24)中的氟浓度沿着从DLC膜(24)的表面朝向硅基板(22)的方向而降低,与DLC膜(24)表面(平坦部(C)的表面)的氟浓度相比,沿着喷嘴开口(21)的区域(B)的氟浓度较低。

权利要求 :

1.一种喷嘴板,其特征在于,设置有多个喷嘴开口,在所述喷嘴板的基材上设置有类金刚石碳膜,所述类金刚石碳膜含有氟,

所述类金刚石碳膜中的氟浓度沿着从所述类金刚石碳膜的表面朝向所述基材的方向而降低,与所述类金刚石碳膜表面的氟浓度相比,沿着所述喷嘴开口的区域的氟浓度较低。

2.一种喷嘴板,其特征在于,设置有多个喷嘴开口,在所述喷嘴板的基材上设置有类金刚石碳膜,所述类金刚石碳膜含有氟,

氟浓度从相邻的所述喷嘴开口之间的氟浓度表现极大值的位置起向喷嘴开口而逐渐减小。

3.如权利要求1或权利要求2所述的喷嘴板,其特征在于,在相邻的所述喷嘴开口之间,设置有与沿着所述喷嘴开口的区域相比而氟浓度较低的区域。

4.一种喷嘴板的制造方法,其特征在于,具有:成膜工序,在具有喷嘴开口的喷嘴板的基材上形成含有氟的类金刚石碳膜;

老化工序,对设置有所述含有氟的类金刚石碳膜的所述喷嘴板的表面进行擦拭,所述成膜工序为形成氟浓度沿着朝向基材的方向而降低的类金刚石碳膜的工序,所述老化工序为对所述含有氟的类金刚石碳膜进行削刮的工序,并且以使沿着所述喷嘴开口的区域的氟浓度低于所述含有氟的类金刚石碳膜的表面的氟浓度的方式而对所述类金刚石碳膜进行削刮。

5.一种液体喷射头,其特征在于,

具备权利要求1至权利要求3中任一项所述的喷嘴板。

6.一种液体喷嘴装置,其特征在于,具备权利要求5所述的液体喷射头。

说明书 :

喷嘴板、液体喷射头、液体喷射装置及喷嘴板的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种喷嘴板、液体喷射头、液体喷射装置以及喷嘴板的制造方法。

背景技术

[0002] 一直以来,作为喷墨式记录头,已知有将液体喷射成液滴的液体喷射头。液体喷射头具备设置有多个喷嘴开口的喷嘴板,从而从喷嘴开口朝向记录介质喷射液滴。对于喷嘴板,要求具有对液滴附着于喷嘴板的表面的情况进行抑制的防液性。例如,在专利文献1中,公开了一种喷嘴板的喷出面(液体喷射面)侧由含氟DLC(Diamond-Like Carbon:类金刚石碳膜)形成的液滴(液体)喷出头。由此,被记载为能够对喷嘴板的表面赋予防水性。另外,在专利文献2中还记载了当氟的含有量增加时DLC膜自身的硬度降低从而不再作为保护膜而发挥作用的情况。
[0003] 虽然DLC膜具有较高的硬度,但是专利文献1中记载的液体喷射头所具备的喷嘴板为了获得防液性而使DLC膜含有氟,因此使硬度降低从而有可能在耐久性上产生问题。定期地对喷嘴板实施使擦拭器与喷嘴板的液体喷射面相对滑动的维护(擦拭)。在使擦拭器和喷嘴板滑动的情况下,与喷嘴板表面相比而会对喷嘴开口的液体喷射面附近的内周面(以下称为沿着喷嘴开口的区域)施加较大的载荷。因此,例如在油墨凝集于喷嘴板上且该凝集物的硬度较高的情况下,会出现由于维护时的擦拭器和喷嘴板的滑动而使沿着喷嘴开口的区域被削刮这一耐擦性上的课题。相反,在为了获得耐擦性而减少DLC膜中的氟含有量的情况下,会损害DLC膜表面的防液性。即,获得使耐久性和防液性同时实现的喷嘴板是较为困难的。
[0004] 专利文献1:日本特开2012-91380号公报
[0005] 专利文献2:日本特开2003-98305号公报

发明内容

[0006] 本发明为了解决上述课题的至少一部分而完成的,其能够作为以下的方式或应用例来实现。
[0007] 应用例一
[0008] 本应用例所涉及的喷嘴板的特征在于,设置有多个喷嘴开口,在所述喷嘴板的基材上设置有DLC膜,所述DLC膜含有氟,所述DLC膜中的氟浓度沿着从所述DLC膜的表面朝向所述基材的方向而降低,与所述DLC膜表面的氟浓度相比,沿着所述喷嘴开口的区域的氟浓度较低。
[0009] 根据本应用例,在喷嘴板的基材上设置有含有氟的DLC膜。氟浓度沿着从DLC膜的表面朝向基材的方向而降低,与DLC膜表面(喷嘴板表面)的氟浓度相比,沿着喷嘴开口的区域的氟浓度较低。由此,实现了具备含氟DLC膜的喷嘴板,该含氟DLC膜在沿着通过擦拭容易切削的喷嘴开口的区域中具有较高的耐擦性,并在喷嘴板的表面处具有较高的防液性。因此,能够提供一种兼具耐久性和防液性的喷嘴板。
[0010] 应用例二
[0011] 本应用例所涉及的喷嘴板的特征在于,设置有多个喷嘴开口,在所述喷嘴板的基材上设置有DLC膜,所述DLC膜含有氟,氟浓度从相邻的所述喷嘴开口之间的氟浓度表现极大值的位置起向喷嘴开口而逐渐减小。
[0012] 根据本应用例,在喷嘴板的基材上设置有含有氟的DLC膜。氟浓度从相邻的喷嘴开口之间的氟浓度表现极大值的位置起向喷嘴开口而逐渐减小。由此,实现了具备含氟DLC膜的喷嘴板,该含氟DLC膜在容易通过擦拭而被削刮的喷嘴开口处具有较高的耐擦性,并在喷嘴开口之间具有较高的防液性。因此,能够提供一种兼具耐久性和防液性的喷嘴板。
[0013] 应用例三
[0014] 在上述应用例所记载的喷嘴板中,优选为,在相邻的所述喷嘴开口之间,设置有与沿着所述喷嘴开口的区域相比而氟浓度较低的区域。
[0015] 根据本应用例,在喷嘴板的相邻的喷嘴开口之间设置有与沿着喷嘴开口的区域相比而氟浓度较低的区域。换言之,在喷嘴开口之间形成有与沿着喷嘴开口的区域相比而亲液性较高的区域。由于附着于喷嘴板上的液体(油墨)容易向亲液性较高的区域移动,因此,对积存于喷嘴开口周边的油墨被抽吸至喷嘴开口内的情况进行抑制。由此,能够使液滴从喷嘴开口中稳定地喷出。
[0016] 应用例四
[0017] 在上述应用例所记载的喷嘴板中,优选为,沿着所述喷嘴开口的区域相对于H2O的静态接触角为70°以上。
[0018] 根据本应用例,由于沿着喷嘴开口的区域相对于H2O的静态接触角为70°以上,因此,沿着喷嘴开口的区域在具有耐擦性的基础上,还兼具防液性。由此,能够对油墨的固态物在沿着喷嘴开口的区域内不均匀的情况进行抑制。
[0019] 应用例五
[0020] 本应用例所涉及的喷嘴板的制造方法的特征在于,具有:成膜工序,在具有喷嘴开口的喷嘴板的基材上形成含有氟的DLC膜;老化工序,对设置有所述含有氟的DLC膜的所述喷嘴板的表面进行擦拭,所述成膜工序为形成氟浓度沿着朝向基材的方向而降低的DLC膜的工序,所述老化工序为对含有所述氟的DLC膜进行削刮的工序,并且以使沿着所述喷嘴开口的区域的氟浓度低于所述含有氟的DLC膜的表面的氟浓度的方式而对所述DLC膜进行削刮。
[0021] 根据本应用例,喷嘴板的制造方法具有:成膜工序,在具有喷嘴开口的喷嘴板的基材上形成含有氟的DLC膜;老化工序,对设置有所述含有氟的DLC膜的喷嘴板的表面进行擦拭。在成膜工序中,形成氟浓度沿着从DLC膜的表面朝向基材的方向而降低的含有氟的DLC膜。并且,在老化工序中,对含有氟的DLC膜进行削刮。在实施了对喷嘴板的表面进行擦拭的老化的情况下,由于与喷嘴板表面的DLC膜相比,处于沿着喷嘴开口的区域内的DLC膜提前被削刮,因此,喷嘴板表面的氟浓度与沿着喷嘴开口的区域的氟浓度相比而变低。由此,能够形成在沿着容易通过擦拭而被削刮的喷嘴开口的区域内具有较高的耐擦性、且在喷嘴板的表面处具有较高的防液性的含氟DLC膜。因此,能够提供一种兼具耐久性和防液性的喷嘴板的制造方法。
[0022] 应用例六
[0023] 本应用例所涉及的喷嘴板的制造方法的特征在于,具有:成膜工序,在具有喷嘴开口的喷嘴板的基材上形成含有氟的DLC膜;缺陷生成工序,向相邻的所述喷嘴开口之间照射激光;热退火工序,对所述喷嘴板进行加热。
[0024] 根据本应用例,喷嘴板的制造方法具有:成膜工序,在具有喷嘴开口的喷嘴板的基材上形成含有氟的DLC膜;缺陷生成工序,向相邻的喷嘴开口之间照射激光;热退火工序,对喷嘴板进行加热。当在通过成膜工序而形成的含有氟的DLC膜上通过缺陷生成工序而照射激光时,会在该部分上生成缺陷。并且,当通过热退火工序而对喷嘴板进行加热时,氟会集结在缺陷部分内。在缺陷生成工序中,由于在相邻的喷嘴开口之间生成缺陷,因此,喷嘴开口之间即喷嘴板表面的氟浓度与沿着喷嘴开口的区域的氟浓度相比而较高。由此,能够形成在沿着容易通过擦拭而被削刮的喷嘴开口的区域内具有较高的耐擦性、并在喷嘴板的表面处具有较高的防液性的含氟DLC膜。因此,能够提供一种兼具耐久性和防液性的喷嘴板的制造方法。
[0025] 应用例七
[0026] 本应用例所涉及的液体喷射头的特征在于,具备应用例一至应用例四中的任意一项所述的喷嘴板。
[0027] 根据本应用例,由于液体喷射头具备应用例一至应用例四中的任意一项所述的喷嘴板,因此,能够提供一种兼具耐久性和防液性的液体喷射头。
[0028] 应用例八
[0029] 本应用例所涉及的液体喷射装置的特征在于,具备应用例七所述的液体喷射头。
[0030] 根据本应用例,由于液体喷射装置具备应用例七所述的液体喷射头,因此,能够提供一种耐久性优异的液体喷射装置。

附图说明

[0031] 图1为表示实施方式一所涉及的液体喷射装置的简要结构的图。
[0032] 图2为液体喷射头的分解立体图。
[0033] 图3为液体喷射头的从液体喷射面侧观察的俯视图。
[0034] 图4为图3中的A-A’线处的剖视图。
[0035] 图5为图4的局部放大图。
[0036] 图6为说明喷嘴板的制造方法的流程图。
[0037] 图7A为将喷嘴板局部放大的剖视图。
[0038] 图7B为将喷嘴板局部放大的剖视图。
[0039] 图7C为将喷嘴板局部放大的剖视图。
[0040] 图7D为将喷嘴板局部放大的剖视图。
[0041] 图7E为将喷嘴板局部放大的剖视图。
[0042] 图8为对实施方式二所涉及的喷嘴板的制造方法进行说明的流程图。
[0043] 图9A为将喷嘴板局部放大的剖视图。
[0044] 图9B为将喷嘴板局部放大的剖视图。
[0045] 图10为表示DLC膜表面的氟浓度的分布的曲线图。
[0046] 图11为将改变例一所涉及的喷嘴板局部放大的剖视图。
[0047] 图12为将改变例二所涉及的喷嘴板局部放大的剖视图。

具体实施方式

[0048] 以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。另外,在以下的各图中,为了将各个层、各个部件等设为能够识别的程度的大小,从而以与实际有所不同的方式来表示各个层、各个部件等的尺度。此外,在图2至图5中,为了便于说明,作为彼此正交的三个轴,图示出X轴、Y轴以及Z轴中的两个轴或三个轴。
[0049] 实施方式一
[0050] 图1为表示实施方式一所涉及的液体喷射装置的简要结构的图。
[0051] 如图1所示,在液体喷射装置Ⅰ中,在具有多个液体喷射头200的头单元Ⅱ中,以能够拆装的方式而设置有向液体喷射头200供给作为液体的油墨的作为油墨供给单元的盒2A、2B。搭载了头单元Ⅱ的滑架3以沿着被安装于装置主体4上的滑架轴5的轴向而移动自如的方式被设置。与盒2A、2B相对应的液体喷射头200例如喷出黑色油墨组合物以及彩色油墨组合物。另外,油墨供给单元也可以是通过管而从贮存有油墨的墨罐中被供给油墨的结构。
[0052] 此外,通过使驱动电机6的驱动力经由未图示的多个齿轮以及正时带7而被传递到滑架3上,从而使头单元Ⅱ与滑架3一起沿着滑架轴5进行移动。另一方面,在装置主体4上设置有,对纸张等记录介质即记录片S进行输送的作为输送单元的输送辊8,通过输送辊8而使记录片S向与头单元Ⅱ的移动方向相交叉的方向被输送。另外,输送单元并不限于输送辊,也可以是带或滚筒等。
[0053] 图2为液体喷射头的分解立体图。图3为液体喷射头的从液体喷射面侧观察的俯视图。图4为图3中的A-A’线处的剖视图。图5为图4的局部放大图。
[0054] 接着,对搭载于头单元Ⅱ中的液体喷射头200进行说明。
[0055] 如图2~图5所示,液体喷射头200被构成为,具备流道形成基板10、连通板15、喷嘴板20、保护基板30、壳体部件40、可塑性基板91等多个部件,并且通过利用粘合剂等而使该多个部件被接合在一起。
[0056] 在构成液体喷射头200的流道形成基板10上,沿着多个喷嘴开口21并列设置的方向而并列设置有多个压力产生室12。也将该方向称为压力产生室12的并列设置方向,并与第一方向X一致。此外,在流道形成基板10上,沿着第一方向X并列设置的压力产生室12的列为多列,在本实施方式中,设置有两列。排列设置有多列压力产生室12的列的方向与第二方向Y一致,压力产生室12的列为,沿着第一方向X而形成了该压力产生室12的列。
[0057] 另外,在压力产生室12于第一方向X上并排设置的两列中,相对于一方的压力产生室12的列而言,另一方的压力产生室12的列被配置于在第一方向X上错开了如下的量的位置处,即,仅为第一方向X上相邻的压力产生室12之间的间隔的一半的量。由此,下文详细叙述的喷嘴开口21也被同样地设置,即,喷嘴开口21的两列以在第一方向X上错开间隔的一半的量的方式而配置,从而使第一方向X上的分辨率成为两倍。当然,也可以将两列的压力产生室12的第一方向X上的位置设为相同的位置,并且向每列压力产生室12的列供给不同的油墨。此外,在本实施方式中,如上文所述,将与第一方向X以及第二方向Y正交的方向称为第三方向Z,在包括第三方向Z在内的面内,液体喷射方向(记录薄片S侧)成为Z1侧,相反侧成为Z2侧。
[0058] 流道形成基板10的第三方向Z的Z1侧的面上接合有连通板15。并且,在连通板15的第三方向Z的Z1侧接合有设置了多个喷嘴开口21的喷嘴板20。喷嘴板20的第三方向Z的Z1侧成为液体喷射面20a。
[0059] 在连通板15上设置有将压力产生室12和喷嘴开口21连通的喷嘴连通通道16。连通板15具有与流道形成基板10相比而较大的面积,喷嘴板20具有与流道形成基板10相比而较小的面积。通过如此地使喷嘴板20的面积比较小,从而能够实现成本的削减。另外,在此所述的面积是指,具有第一方向X以及第二方向Y的面内方向上的面积。
[0060] 此外,在连通板15上设置有构成歧管100的一部分的第一歧管部17和第二歧管部18。
[0061] 第一歧管部17被设置成在第三方向Z上贯穿连通板15。此外,第二歧管部18不在第三方向Z上贯穿连通板15,而以在连通板15的喷嘴板20侧即第三方向Z的Z1侧开口且延伸至Z2侧的中途为止的方式而设置。
[0062] 并且,在连通板15上以与多个压力产生室12中每一个相对应且独立的方式设置有与压力产生室12的第二方向Y上的一个端部连通的供给连通通道19。该供给连通通道19在第三方向Z上贯穿连通板15,并使第二歧管部18和压力产生室12连通。
[0063] 如图5所示,在流道形成基板10的与连通板15相反的相反面侧、即Z2侧形成有振动板50。此外,通过在振动板50上依次层压第一电极60、作为驱动元件的压电体层70以及第二电极80,从而构成本实施方式的作为压力产生单元的压电致动器300。一般而言,以如下方式构成,即,将压电致动器300的任意一方的电极设为共用电极,并对另一方的电极以及压电体层以与每个压力产生室12相对应的方式而进行图案形成。在本实施方式中,将第一电极60设为共用电极。
[0064] 此外,在流道形成基板10的压电致动器300侧、即Z2侧的面上接合有,具有与流道形成基板10大致相同的大小的保护基板30。保护基板30具有保持部31,该保持部31为用于对压电致动器300进行保护的空间。保持部31与在第一方向X上并列设置的压电致动器300的每一列相对应地在第二方向Y上并列形成两个。
[0065] 如图4所示,在保护基板30上于并列设置在第二方向Y上的两个保持部31之间设置有在第三方向Z上贯穿的第一连接孔32。从压电致动器300的电极中引出的引线电极90的端部以露出在该第一连接孔32内的方式而延伸设置,从而使引线电极90与安装有驱动IC等驱动电路120的配线基板121在第一连接孔32内电连接。在本实施方式中,流道形成基板10、连通板15以及保护基板30相当于流道部件。当然,流道部件并未被特别限定于此,作为流道部件,也可以不设置连通板15,而是以与连通板15相当的大小而形成流道形成基板10,并且,作为流道部件,也可以进一步设置其他的部件。
[0066] 此外,如图2、图4、图5所示,在保护基板30以及连通板15上固定有壳体部件40,该壳体部件40和流道形成基板10以及保护基板30一起划分出与多个压力产生室12连通的歧管100。壳体部件40与保护基板30接合,并且与连通板15接合。具体而言,壳体部件40具有第一收纳部41a,该第一收纳部41a于Z1侧的面开口且具有深度可收纳连通板15的凹形形状。此外,第一收纳部41a以在第二方向Y的侧面也开口的方式而设置。即,在第一收纳部41a的第一方向X上的两侧设置有向Z1侧突出的脚部45,脚部45的Z1侧的顶端面与后述的头盖270接合。这样的第一收纳部41a以能够插入连通板15的方式而由稍大于连通板15的开口而形成。
[0067] 此外,在第一收纳部41a的底面即壳体部件40的Z1侧的面上还设置有第二收纳部41b,该第二收纳部41b具有深度可收纳流道形成基板10以及保护基板30的凹形形状。该第二收纳部41b具有与保护基板30的Z2侧的面相比而稍大的开口面积。并且,在第二收纳部
41b内收纳有流道形成基板10以及保护基板30等,且第二收纳部41b的Z1侧的开口被连通板
15密封。
[0068] 此外,在第一收纳部41a的底面即壳体部件40的Z1侧的面上,形成有具有在Z1侧的面上开口的凹形形状的第三歧管部42。另外,通过连通板15与该开口面接合而以不进行连通的方式划分出第二收纳部41b和第三歧管部42。并且,通过被形成于壳体部件40上的第三歧管部42和被设置于连通板15上的第一歧管部17以及第二歧管部18而构成本实施方式的歧管100。另外,在本实施方式中,在流道形成基板10的隔着第二方向Y的两侧形成有歧管100。当然,歧管100并未被特别限定于此,例如,既可以仅由第三歧管部42构成,也可以由第二歧管部18以及第三歧管部42构成。但是,通过如本实施方式那样由第一歧管部17、第二歧管部18以及第三歧管部42而构成歧管100,能够不使液体喷射头200大型化,并且能够尽可能以较大的容积形成歧管100。
[0069] 另外,在第二收纳部41b内,流道形成基板10以及保护基板30通过粘合剂而被粘合在壳体部件40上。此外,在连通板15和壳体部件40的第一收纳部41a的底面即Z1侧的面通过粘合剂而被粘合在一起。通过以这种方式而利用粘合剂将连通板15和壳体部件40粘合在一起,从而对歧管100内的油墨从连通板15与壳体部件40之间流出至第二收纳部41b内或外部的情况进行抑制。
[0070] 另外,在壳体部件40上设置有与保护基板30的第一连接孔32连通并在第三方向上贯穿壳体部件40的第二连接孔43。插通在该第二连接孔43中的配线基板121被插通到第一连接孔32中,并与从压电致动器300引出的引出配线、即引线电极90连接。
[0071] 并且,虽然并未特别示出,但是在壳体部件40上设置有向歧管100供给油墨的流入通道和使歧管100内的油墨流出的流出通道。例如,只要将流入通道设置于第一方向X的作为一方侧的X1侧,并将流出通道设置于第一方向X的作为另一侧的X2侧即可。
[0072] 此外,在连通板15的开口有第一歧管部17以及第二歧管部18的面上,设置有可塑性基板91。该可塑性基板91将第一歧管部17和第二歧管部18的开口密封。即,本实施方式的由流道形成基板10、连通板15以及保护基板30构成的流道部件的流道是指第一歧管部17以及第二歧管部18,可塑性基板91将第一歧管部17以及第二歧管部18的液体喷射面20a侧即Z1侧密封。
[0073] 在本实施方式中,这种可塑性基板91具备密封膜92和固定基板93。密封膜92由具有可挠性的薄膜(例如聚苯硫醚(PPS)、不锈钢(SUS)等形成。另外,固定基板93由不锈钢(SUS)等的金属等硬质的材料形成。由于该固定基板93的与歧管100对置的区域成为在厚度方向完全被去除的开口部94,因此,歧管100的一个面成为,仅被具有可挠性的密封膜92密封的可挠部、即可塑性部95。
[0074] 另外,可塑性基板91遍及喷嘴板20的周围而连续地设置。即,在可塑性基板91上于配置喷嘴板20的区域处,设置有具备与该喷嘴板20相比而稍大的内径的第一露出开口部96。
[0075] 上述液体喷射头200的喷嘴开口21进行开口的液体喷射面20a侧固定有在使喷嘴开口21露出的状态下进行保护的头盖270。
[0076] 在此,保护基板30由具有导电性的材料构成,在本实施方式中,由不锈钢(SUS)形成,并与上述的第一电极60电连接。
[0077] 在这种液体喷射头200中,在对油墨进行喷射时,在从歧管100起到喷嘴开口21为止的流道内部充满油墨。之后,通过根据来自驱动电路120的信号而向与各个压力产生室12相对应的压电致动器300施加电压,从而使振动板50与压电致动器300一起发生弯曲变形。由此,压力产生室12内的压力升高,从而从预定的喷嘴开口21中喷射出液滴。
[0078] 另外,虽然在本实施方式中,作为使压力产生室12产生压力变化的压力产生单元而例示了使用薄膜型的压电致动器300的结构,但是并不限定于此。例如,作为压力产生单元,能够使用在压力室内配置发热元件并通过发热元件的发热所产生的泡沫而从喷嘴开口喷出液滴的压力产生单元,或者在振动板与电极之间产生静电并通过静电力使振动板变形从而从喷嘴开口喷出液滴的所谓静电式致动器等。
[0079] 图6是对喷嘴板的制造方法进行说明的流程图。图7A~7E是将喷嘴板局部放大的剖视图。首先,参照图6、图7A~图7E,对喷嘴板20的制造方法进行说明。另外,在图7A~图7E中,与图4以及图5相反地图示出液体喷射方向(Z1侧)。
[0080] 步骤S1为对喷嘴板20的基材进行准备的基材准备工序。作为喷嘴板20的基板材料(基材),能够使用单晶硅基板(硅基板)22。由一个硅基板22而制作出多个喷嘴板20。通过对该硅基板22实施干蚀刻,从而如图7A所示地形成圆筒形的喷嘴开口21。
[0081] 步骤S2为在硅基板22上形成氧化膜的热氧化工序。通过对硅基板22实施热处理,从而如图7B所示地在硅基板22的两个面以及喷嘴开口21的内周面上形成硅的热氧化膜23。热氧化膜23由二氧化硅构成,其厚度为大致100nm。通过在高温下实施热氧化,从而能够形成较厚、致密且稳定的膜。另外,也可以省略热氧化工序。此时,形成厚度较薄的自然氧化膜。
[0082] 步骤S3为在喷嘴板20的基材(硅基板22)上形成含有氟的DLC膜24的成膜工序。在喷嘴板20的硅基板22上设置DLC膜24,并在DLC膜24中含有氟(以下也称为含氟DLC膜24)。含氟DLC膜24通过CVD(Chemical Vapor Deposition:化学汽相淀积)法而成膜。在通过CVD法而对含氟DLC膜24进行成膜的情况下,作为原料气体,能够使用氟氢化非晶态碳(fluorohydrogenated amorphous carbon)或氟化碳、例如C4F8、C3F6、C2F6等。通过将硅基板22暴露在上述原料气体的辉光放电等离子(glowdischarge plasma)中,从而如图7C所示,在喷嘴开口21所开口的液体喷射面20a侧形成作为防液膜的含氟DLC膜24。此时,含氟DLC膜
24也被形成于图7C的“B”所示的喷嘴开口21的液体喷射面20a附近的内周面(沿着喷嘴开口
21的区域B)处。
[0083] 成膜工序为,形成氟浓度沿着朝向基材(硅基板22侧)的方向而降低的DLC膜24的工序。在本实施方式中,通过在成膜中逐渐增加原料气体的流量,从而使DLC膜中的含氟量发生变化。由此,形成DLC膜24中的含氟量沿着从DLC膜24的表面朝向硅基板22侧的方向而渐低的含氟DLC膜。该DLC膜24随着从表面趋向于硅基板22侧而由防液性较高的组成变化为耐擦性较高的组成。另外,在沿着喷嘴开口21的区域B内,越趋向于圆弧状的外周缘,则氟浓度越高。另外,在图7C中,通过箭头来表示氟浓度升高的方向。含氟DLC膜24的厚度优选在20nm以上且100nm以下的范围内。
[0084] 步骤S4为对设置有含氟DLC膜24的喷嘴板20的表面(液体喷射面20a)进行擦拭的老化工序。该老化工序是对含氟DLC膜24进行削刮的工序,即,在沿着喷嘴开口21的区域B内对含氟DLC膜24进行削刮,以使该区域B内的氟浓度低于含有氟的DLC膜24的表面(平坦部C的表面)的浓度。如图7D所示,喷嘴板20的液体喷射面20a在涂布有研磨剂29的状态下,使用对喷嘴板进行擦拭时的擦拭器9而以预定的载荷被反复滑动。由此,使被形成于喷嘴板20上的含氟DLC膜24被研磨(磨损)。在本实施方式中,作为研磨剂29而使用在二氧化钛(TiO2)中添加了溶剂的研磨剂。
[0085] 二氧化钛是油墨中包含的材料,也是由于定期地对喷嘴板20进行维护的擦拭而使喷嘴板损耗的原因物质。擦拭器9由具有可挠性的弹性体等形成。当使擦拭器9相对于喷嘴板20而进行滑动时,利用其可挠性而使擦拭器9的顶端进入沿着喷嘴开口21的区域B内,从而由于对区域B施加大于平坦部C的载荷,因此如图7E所示地使沿着喷嘴开口21的区域B内的DLC膜24与平坦部C相比而提前被研磨掉。通过该研磨而在沿着喷嘴开口21的区域B内出现与平坦部C相比而氟浓度较低的DLC膜24。
[0086] 另外,能够通过在成膜工序中成膜的含氟DLC膜24的膜厚而对此时被形成的沿着喷嘴开口21的区域B内的喷嘴形状进行控制。例如,在形成使含氟浓度的急剧变化的较薄的膜厚的含氟DLC膜24的情况下,会形成区域B内的R(半径)形形状较小的喷嘴开口21,相反,在形成使氟浓度的缓慢变化的较厚的膜厚的含氟DLC膜24的情况下,会形成区域B内的R形形状较大的喷嘴开口21。
[0087] 经过以上的工序,能够获得图7E所示的、在研磨速度较快的沿着喷嘴开口21的区域B内形成氟浓度较低且耐擦性较高的DLC膜24并在研磨速度较慢的平坦部C处形成氟浓度较高且防液性较高的DLC膜24的喷嘴板20。
[0088] 接着,参照图7E,对通过以上的工序而形成的喷嘴板20进行说明。
[0089] 喷嘴板20具有与DLC膜24表面(平坦部C)的氟浓度相比而沿着喷嘴开口21的区域B的氟浓度较低的含氟DLC膜24。换言之,可以说,喷嘴板20所具有的含氟DLC膜24的氟浓度从相邻的喷嘴开口21之间的氟浓度表示极大值的位置起向喷嘴开口21而逐渐减小。由此,实现了具备含氟DLC膜24的喷嘴板,该含氟DLC膜24在沿着喷嘴开口21的区域B内具有较高的耐擦性,并在喷嘴板20的表面(平坦部C)具有较高的防液性。
[0090] 此外,沿着喷嘴开口21的区域B内的DLC膜24相对于H2O而具有70°以上的静态接触角(staticcontactangle)。其原因是,通过实施上述的老化工序而在沿着喷嘴开口21的区域B内出现了相对于二氧化钛的硬度而无法被削刮的维氏硬度大致为10GPa的含氟DLC膜24的层。该膜的静态接触角相对于H2O而成为70°以上。由此,由于沿着喷嘴开口21的区域B在具有优异的耐擦性的基础上兼具防液性,因此,能够对油墨的固态物等在沿着喷嘴开口21的区域B内不均匀的情况进行抑制。
[0091] 另外,虽然在本实施方式中,对通过CVD法成膜的含氟DLC膜24进行说明,但是也可以使用其他的成膜法。例如,在使用溅射法的情况下,将DLC用于靶中,并通过将包含氟(F)的反应气体导入至腔室内从而实施成膜。通过在成膜中使反应气体(F)的流量增加,从而能够形成DLC膜中的含氟量沿着从DLC膜的表面朝向硅基板22侧的方向而降低的含氟DLC膜。此外,也可以是依次形成有含氟量逐渐增加的DLC膜的层压膜。
[0092] 如上文所述,根据本实施方式所涉及的喷嘴板20、液体喷射头200、液体喷射装置I以及喷嘴板的制造方法,能够获得以下的效果。
[0093] 在喷嘴板20上设置有氟浓度沿着从DLC膜24表面朝向硅基板22的方向而降低、且与DLC膜24表面(平坦部C)的氟浓度相比而沿着喷嘴开口21的区域B的氟浓度较低的含氟DLC膜24。换言之,可以说,喷嘴板20所具有的含氟DLC膜24的氟浓度从相邻的喷嘴开口21之间的氟浓度表现极大值的位置起向喷嘴开口21而逐渐减小。由此,实现了具备含氟DLC膜24的喷嘴板20,该含氟DLC膜24在沿着喷嘴开口21的区域B内具有较高的耐擦性,并在喷嘴板20的表面(平坦部C)具有较高的防液性。因此,能够提供一种兼具耐久性和防液性的喷嘴板
20。
[0094] 沿着喷嘴开口21的区域B的DLC膜24相对于H2O而具有70°以上的静态接触角。由此,由于沿着喷嘴开口21的区域B在具有优异的耐擦性的基础上还兼具防液性,因此,能够对油墨的固态物等在沿着喷嘴开口21的区域B内不均匀存在的情况进行抑制。
[0095] 喷嘴板20的制造方法具有如下工序:成膜工序,在喷嘴板的基材(硅基板22)上形成含有氟的DLC膜24;老化工序,对设置有含氟DLC膜24的喷嘴板20的表面(液体喷射面20a)进行擦拭。通过成膜工序而形成DLC膜24中的含氟量沿着从DLC膜24的表面起向硅基板22侧的方向而降低的含氟DLC膜。在老化工序中,与喷嘴板20的平坦部C相比,沿着喷嘴开口21的区域B内的DLC膜24提前被研磨。通过该研磨而在沿着喷嘴开口21的区域B内出现与平坦部C相比氟浓度较低的DLC膜24的层。由此,能够获得如下的喷嘴板20,即,在沿着容易通过擦拭而被削刮的喷嘴开口21的区域B内形成氟浓度较低且耐擦性较高的DLC膜24,并在平坦部C处形成氟浓度较高且防液性较高的DLC膜24。因此,能够提供一种兼具耐久性和防液性的喷嘴板20的制造方法。
[0096] 液体喷射头200具备在沿着喷嘴开口21的区域B内具有较高的耐擦性并在平坦部C处具有较高的防液性的喷嘴板20。由此,能够提供一种兼具耐久性和防液性的液体喷射头200。
[0097] 液体喷射装置I具备液体喷射头200,该液体喷射头200具备在沿着喷嘴开口21的区域B内具有较高的耐擦性并在平坦部C处具有较高的防液性的喷嘴板20。由此,能够提供一种耐久性优异的液体喷射装置I。
[0098] 实施方式二
[0099] 图8为对实施方式二所涉及的喷嘴板的制造方法进行说明的流程图。图9A、9B为将喷嘴板局部放大的剖视图。图10为表示DLC膜表面的氟浓度的分布的曲线图。参照图8~图10,对喷嘴板420的与实施方式一不同的制造方法进行说明。另外,对于与实施方式一相同的结构部位,使用相同的编号并省略重复的说明。此外,由于步骤S11以及步骤S12与实施方式一中说明的步骤S1以及步骤S2相同,因此,省略其说明。
[0100] 步骤S13为在喷嘴板420的基材(硅基板22)上形成含有氟的DLC膜424的成膜工序。在本实施方式中,形成所含有的氟浓度为均匀的含氟DLC膜424。能够通过CVD法、溅射法等形成含氟DLC膜424。
[0101] 步骤S14为向相邻的喷嘴开口21之间照射激光的缺陷生成工序。如图9A所示,通过向喷嘴开口21之间照射激光光源,从而生成含氟DLC膜424在深度方向上消失了的缺陷部425。作为激光光源的种类,能够使用CO2激光器、光纤激光器、YAG激光器等。例如,通过经由使相邻的喷嘴开口21之间开口的掩模而向含氟DLC膜424照射激光,从而在喷嘴开口21之间形成缺陷部425。
[0102] 步骤S15为对喷嘴板420进行加热的热退火工序。通过以400℃左右的温度而对在相邻的喷嘴开口21之间形成了缺陷部425的喷嘴板420实施热退火,从而使DLC膜424中含有的氟成分向缺陷部425的方向移动。在图9B中,用箭头标记来表示氟成分移动的方向。图10是表示与沿着一方的喷嘴开口21的区域B、平坦部C以及沿着另一方的喷嘴开口21的区域B相对应的氟浓度的分布的曲线图,虚线表示热退火前的氟浓度分布的示意情况,实线表示热退火后的氟浓度分布的示意情况。通过利用该热退火工序而使氟成分向缺陷部425侧移动,从而如图10的实线所示,平坦部C与沿着喷嘴开口21的区域B相比而形成氟浓度较高的DLC膜424。由此,能够获得如下的喷嘴板420,即,在沿着容易通过擦拭而被削刮的喷嘴开口21的区域B内形成氟浓度较低且耐擦性较高的DLC膜424,并在平坦部C处形成氟浓度较高且防液性较高的DLC膜424。
[0103] 如上文所述,根据本实施方式所涉及的喷嘴板的制造方法,能够获得以下的效果。
[0104] 喷嘴板420的制造方法具有如下工序:成膜工序,在喷嘴板420的基材(硅基材22)上形成含有氟的DLC膜424;缺陷生成工序,向相邻的喷嘴开口21之间照射激光;热退火工序,对喷嘴板420进行加热。在成膜工序中,形成氟浓度均匀的含氟DLC膜424,在缺陷生成工序中,在喷嘴开口21之间形成缺陷部425。并且,由于通过在热退火工序中对喷嘴板420实施热退火而使氟成分向缺陷部425移动,因此与沿着喷嘴开口21的区域B相比,在平坦部C处形成氟浓度较高的DLC膜424。由此,能够获得如下的喷嘴板420,即,在沿着容易通过擦拭而被削刮的喷嘴开口21的区域B内形成氟浓度较低且耐擦性较高的DLC膜424,并在平坦部C处形成氟浓度较高且防液性较高的DLC膜424。因此,能够提供一种兼具耐久性和防液性的喷嘴板420的制造方法。
[0105] 另外,本发明并不限定于上述的实施方式,能够对上述的实施方式添加各种变更、改良等。以下,以下对变例进行叙述。
[0106] 改变例一
[0107] 图11为将改变例一所涉及的喷嘴板局部放大的剖视图。参照图11,对喷嘴板520的结构进行说明。另外,对于与实施方式一相同的结构部位,标注相同的编号并省略重复的说明。
[0108] 在喷嘴板520上,于相邻的喷嘴开口21之间设置有氟浓度低于沿着喷嘴开口21的区域B的区域525。本改变例所示的喷嘴板520形成有相对于在实施方式一中说明的喷嘴板20而氟浓度较低的区域525。如图11所示,在相邻的喷嘴开口21之间形成有含氟DLC膜24的膜厚较薄的区域525。由于含氟DLC膜24的氟浓度沿着从DLC膜24的表面朝向硅基板22侧的方向而降低,因此,能够通过使区域525的膜厚与沿着喷嘴开口21的区域B的膜厚相比而较薄,从而构成与沿着喷嘴开口21的区域B相比氟浓度较低的区域525。在本改变例中,通过经由使相邻的喷嘴开口21之间开口的掩模而向含氟DLC膜24照射激光,从而在喷嘴开口21之间形成膜厚较薄(氟浓度较低)的区域525。
[0109] 与沿着喷嘴开口21的区域B相比氟浓度较低的区域525具有与区域B相比而较高的亲液性(lyophilic property)。此外,附着于喷嘴板520的油墨容易从防液性较高的区域向亲液性较高的区域移动。由于在本改变例的喷嘴开口21之间形成有亲液性高于沿着喷嘴开口21的区域B的区域525,因此,抑制了附着在区域B至区域525的整个范围内的油墨被抽吸到喷嘴开口21内的情况。由此,能够使液滴从喷嘴开口21中稳定地喷出。
[0110] 改变例二
[0111] 图12是将改变例二所涉及的喷嘴板局部放大的剖视图。参照图12,对喷嘴板620的结构进行说明。另外,对于与实施方式一相同的结构部位,标注相同的编号并省略重复的说明。
[0112] 如图12所示,喷嘴板620在热氧化膜23上形成不包含氟的DLC膜25,并且,在DLC膜25上形成有包含氟的DLC膜24。由此,能够在作为喷嘴板620的保护膜而确保了必要的厚度的基础上,将含氟DLC膜24的膜厚设为较薄。由此,由于在实施方式一中说明的老化工序中削刮含氟DLC膜24的量减少,因此,能够提高老化工序的作业效率。并且,能够对沿着喷嘴开口21的区域B内的R形形状变大至所需以上的情况进行抑制。
[0113] 符号说明
[0114] 2A、2B…盒;3…滑架;4…装置主体;9…擦拭器;10…流道形成基板;12…压力产生室;15…连通板;16…喷嘴连通通道;17…第一歧管部;18…第二歧管部;19…供给连通通道;20、420、520、620…喷嘴板;20a…液体喷射面;21…喷嘴开口;22…硅基板;23…热氧化膜;24…(含氟)DLC膜;25、424…DLC膜;29…研磨剂;30…保护基板;40…壳体部件;50…振动板;60…第一电极;70…压电体层;80…第二电极;90…引线电极;100…歧管;120…驱动电路;200…液体喷射头;300…压电致动器;424…DLC膜;425…缺陷部;525…区域;Ⅰ…液体喷射装置;Ⅱ…头单元。