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公開番号2025031614
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2024135519
出願日2024-08-15
発明の名称ノズルプレート、流体吐出ヘッド、流体吐出デバイス、及びノズルプレートの改変方法
出願人船井電機株式会社
代理人個人,個人
主分類B41J 2/16 20060101AFI20250228BHJP(印刷;線画機;タイプライター;スタンプ)
要約【課題】吐出ヘッドが非標準の方向で動作する場合、オーバーフローを阻止するか、又は隣接するノズルからオーバーフローを逸らす特徴を備えた吐出ヘッドが必要である。
【解決手段】流体吐出ヘッド用に構成されたノズルプレート、そのノズルプレートを含む流体吐出ヘッド、及びノズルプレートを改変してその上の流体のオーバーフローを低減する方法を提供する。ノズルプレートは、半導体基板上の流動特徴層に取り付けられた複数のノズル穴を含み、複数のノズル穴のそれぞれを取り囲む第1の疎水性領域を含み、第1の疎水性領域は、ノズルプレートのオーバーフローを低減するように構成される。
【選択図】図17
特許請求の範囲【請求項１】
流体吐出ヘッド用に構成されたノズルプレートであって、
前記ノズルプレートは、複数のノズル穴を含み、
前記ノズルプレートは、半導体基板上の流動特徴層に取り付けられた、
前記ノズルプレートは、前記複数のノズル穴のそれぞれを取り囲む第１の疎水性領域をさらに含む、
ノズルプレート。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ノズルプレートは、その露出面上に第２の疎水性層をさらに含み、
前記第２の疎水性層は、前記第１の疎水性領域に対して隆起した疎水性領域を含む、
請求項１に記載のノズルプレート。
【請求項３】
前記第１の疎水性領域に隣接する親水性領域をさらに含む、
請求項１に記載のノズルプレート。
【請求項４】
前記親水性領域の上に隆起した第２の疎水性領域をさらに含み、
前記隆起した第２の疎水性領域は、前記複数のノズル穴のそれぞれを取り囲む前記第１の疎水性領域と流体が連通するチャネルを含み、
前記チャネルは、前記隆起した第２の疎水性領域を通って各前記複数のノズル穴から流体を流出させるように構成される、
請求項３に記載のノズルプレート。
【請求項５】
前記チャネルは、くさび形である、
請求項４に記載のノズルプレート。
【請求項６】
請求項１に記載のノズルプレートを備えた流体吐出ヘッド。
【請求項７】
複数の流体吐出器を含む半導体基板と、
前記半導体基板に取り付けられた流動特徴層と、
前記半導体基板上の前記流動特徴層に取り付けられた、複数のノズル穴を含むノズルプレートと、
を含み、
前記ノズルプレートは、前記複数のノズル穴のそれぞれを囲む第１の疎水性領域を含む、
流体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記ノズルプレートは、その露出面上に第２の疎水性層をさらに含み、
前記第２の疎水性層は、前記第１の疎水性領域に対して隆起した疎水性領域を含む、
請求項７に記載の流体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第１の疎水性領域に隣接する親水性領域をさらに含む、
請求項７に記載の流体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記親水性領域の上に隆起した第２の疎水性領域をさらに含み、
前記隆起した第２の疎水性領域は、前記複数のノズル穴のそれぞれを取り囲む前記第１の疎水性領域と流体が連通するチャネルを含み、
前記チャネルは、前記隆起した第２の疎水性領域を通って各前記複数のノズル穴から流体を流出させるように構成される、
請求項９に記載の流体吐出ヘッド。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体吐出デバイス用の改良された結像可能なノズル部材、及び流体吐出中に隣接するノズル穴に対する流体のオーバーフローを低減するための方法及び構造に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
オーバーフロー（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）、滲出（ｗｅｅｐｉｎｇ）、滴下（ｄｒｏｏｌｉｎｇ）は、流体吐出デバイス、特に、吐出流体のメニスカスがノズル穴の境界から外れてノズルプレートの面全体に広がる流体分配に関連するデバイスでよく見られる現象である。本発明の目的に鑑み、“オーバーフロー”は、吐出ヘッドの表面上における流体の望ましくない蓄積として定義される。オーバーフローは、吐出流体間の相互汚染を引き起こし、デバイスの性能を低下させ、介入なしではデバイスを動作不能にすることさえある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、オーバーフローは、特定の流体特性に対するデバイス設計が最適ではないこと、又は不適切な分配パラメータが原因で発生し、分配を不安定にする。インクなどの親水性流体用の吐出ヘッドの望ましい特性は、疎水性吐出面を有し、それによりオーバーフローを防止し、オーバーフローが発生した場合にノズルプレートの面全体に流体が広がるのを最小限に抑えることである。流体吐出デバイスが短時間のバースト（short bursts）でのみ吐出するように操作されている場合、安定した状態に回復し、流体が流体を吐出するノズルに戻ることができると、オーバーフローが自己修正（ｓｅｌｆ－ｃｏｒｒｅｃｔ）されることがある。しかしながら、複数のノズルにわたってオーバーフローが連鎖している場合は、安定した状態に回復した後でも、デバイスが自己修正することはなく、通常、ノズルプレートの面を拭くことによって、オーバーフローを機械的に除去する必要がある。
【０００４】
通常、ノズルが下向きになっている標準的な水平方向の吐出ヘッドの設計時にオーバーフローの可能性を考慮する必要がある。吐出ヘッドの向きを変えてノズルプレートが水平方向になり、ノズルが上向きになっている場合、ノズルプレートが水平方向ではない場合、及びノズルプレートが垂直で、ノズルが重力に対して垂直になっている場合に、オーバーフロー連鎖が発生する可能性が高くなる。垂直方向では、重力によって不安定なメニスカス（meniscus）が、流体が吐出されるノズルのすぐ下に隣接して位置するノズルに向かって引っ張られるため、オーバーフローがさらに悪化する。
【０００５】
したがって、特に吐出ヘッドが非標準の方向で動作する場合、オーバーフローを阻止するか、又は隣接するノズルからオーバーフローを逸らす特徴を備えた吐出ヘッドが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記を考慮して、本発明の実施形態は、流体吐出ヘッド用に構成されたノズルプレート、そのノズルプレートを含む流体吐出ヘッド、及びノズルプレートを改変してその上の流体のオーバーフローを低減する方法を提供する。ノズルプレートは、半導体基板上の流動特徴層に取り付けられた、複数のノズル穴を含み、複数のノズル穴のそれぞれを取り囲む第１の疎水性領域を含み、第１の疎水性領域は、ノズルプレートのオーバーフローを低減するように構成される。
【０００７】
いくつかの実施形態において、ノズルプレートは、その露出面上に第２の疎水性層が配置され、第２の疎水性層は、第１の疎水性領域に対して隆起した疎水性領域を有する。
【０００８】
いくつかの実施形態において、ノズルプレートは、第１の疎水性領域に隣接する親水性領域を含む。
【０００９】
いくつかの実施形態において、ノズルプレートは、親水性領域の上に隆起した第２の疎水性領域を有し、隆起した第２の疎水性領域は、複数のノズル穴のそれぞれを取り囲む第１の疎水性領域と流体が連通するチャネルが配置され、チャネルは、隆起した第２の疎水性領域を通って各複数のノズル穴から流体を流出させるように構成される。他の実施形態において、チャネルは、くさび形である。
【００１０】
いくつかの実施形態において、流体吐出ヘッドが配置される。流体吐出ヘッドは、複数の流体吐出器を含む半導体基板と、半導体基板に取り付けられた流動特徴層と、半導体基板上の流動特徴層に取り付けられた、複数のノズル穴を含むノズルプレートと、を含み、ノズルプレートは、複数のノズル穴のそれぞれを囲む第１の疎水性領域を含み、第１の疎水性領域は、ノズルプレートのオーバーフローを低減するように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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