JP2001301169A - Ink jet head - Google Patents
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電基板にインク
チャネル、及び両側にチャネルを形成し、各チャネルの
隔壁に電極を設け、電極に電圧を印加し、隔壁をせん断
変形させてインクを噴射するシェヤモードのインクジェ
ットヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming an ink channel on a piezoelectric substrate and channels on both sides of the channel, providing electrodes on partition walls of each channel, applying a voltage to the electrodes, and ejecting ink by shearing the partition walls. The present invention relates to a shear mode ink jet head.
【０００２】[0002]
【従来の技術】特開平７−１３２５８９号公報には、圧
電基板に、インクチャネルと空気チャネルを研削し、各
チャネルの隔壁に電極を設け、インクチャネル側の電極
を接地し、空気チャネル側の電極に信号電圧を印加し
て、空気チャネル側から、インクチャネル側に電圧を掛
け、隔壁をせん断変形させて、インクを噴射するシェヤ
モードインクジェット技術が開示されている。2. Description of the Related Art JP-A-7-132589 discloses a method in which an ink channel and an air channel are ground on a piezoelectric substrate, electrodes are provided on partition walls of the respective channels, the electrodes on the ink channel side are grounded, and the electrodes on the air channel side are grounded. A shear mode ink jet technology has been disclosed in which a signal voltage is applied to an electrode, a voltage is applied from the air channel side to the ink channel side, and the partition walls are sheared to eject ink.
【０００３】また、特開平７−１１７２２７には、イン
クを満たすインクチャネルとこれに隣り合うチャネルを
設け、両方のチャネルに電極を設け、インクチャネルと
これに隣り合うチャネルに異なる極性の電圧を印加しイ
ンクを噴射させる構成のシェヤモードインクジェット技
術が開示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-117227 discloses an ink channel filled with ink and a channel adjacent thereto, electrodes provided on both channels, and application of voltages of different polarities to the ink channel and the adjacent channel. There has been disclosed a shear mode ink jet technology having a configuration for ejecting ink.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】特開平７−１３２５８
９号公報記載のシェヤモードのインクジェットヘッド
は、インクと接触しているインクチャネル側の電極を接
地して、空気チャネル側の電極に電圧を掛けて駆動す
る。したがって、インクチャネル側の電極には電圧が掛
からないので、導電性の高い水系インクを噴射できる利
点がある。しかし、インクチャネル側の電極を必ず接地
する必要があること、及びインクチャネルと空気チャネ
ルで、電極の形を変えねばならないという問題がある。SUMMARY OF THE INVENTION Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-13258
The ink jet head of the shear mode described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 9-206110 is driven by applying a voltage to the electrode on the air channel side while grounding the electrode on the ink channel side in contact with the ink. Therefore, since no voltage is applied to the electrode on the ink channel side, there is an advantage that a highly conductive aqueous ink can be ejected. However, there are problems that the electrode on the ink channel side must be grounded, and that the shape of the electrode must be changed between the ink channel and the air channel.
【０００５】即ち、インクチャネルの電極を接地するの
で、駆動したい、インクチャネルに直接信号を送ること
ができず、駆動したいインクチャネルの、両隣の空気チ
ャネルの電極に信号を送り、両隣の空気チャネルからイ
ンクチャネルに向かって、電圧を掛ける必要がある。That is, since the electrode of the ink channel is grounded, it is impossible to directly send a signal to the ink channel to be driven, and a signal is sent to the electrode of the air channel on both sides of the ink channel to be driven. Voltage must be applied from the head to the ink channel.
【０００６】このため、空気チャネルの電極を、分割す
る必要が生じ、電極構成が複雑となる。For this reason, it is necessary to divide the electrodes of the air channel, which complicates the electrode configuration.
【０００７】また、インクチャネルへは、カバープレー
トに設けられたスリットをインク流人口としてインクが
流れ込む。つまり、インクチャネルに対して垂直な方向
よりインクが流れ込む構成となっている。このため、チ
ャネル内で発生した気泡がたまりやすく、噴射不良をお
こしやすいという問題がある。Further, the ink flows into the ink channel using the slit provided in the cover plate as an ink flow population. That is, ink flows in a direction perpendicular to the ink channel. For this reason, there is a problem that air bubbles generated in the channel are apt to accumulate and a jetting failure is likely to occur.
【０００８】また、特開平７−１１７２２７には、シェ
ヤモードタイプのインクジェットで、インクチャネルに
設けられた電極を高分子の絶縁膜で覆うことが記載され
ている。Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 7-117227 describes that electrodes provided in ink channels are covered with a polymer insulating film by a shear mode type ink jet.
【０００９】しかしながら、インクチャネルヘは、上蓋
に設けられた供給口をインク流入口としてインクが流れ
込む。つまり、インクチャネルに対して垂直な方向より
インクが流れ込む構成となっている。このため、チャネ
ル内で発生した気泡がたまりやすく、噴射不良をおこし
やすいという問題がある。However, the ink flows into the ink channel using the supply port provided in the upper lid as an ink inflow port. That is, ink flows in a direction perpendicular to the ink channel. For this reason, there is a problem that air bubbles generated in the channel are apt to accumulate and a jetting failure is likely to occur.
【００１０】本発明は、これら問題を解決するもので、
インクジェットヘッドの信頼性をより向上すべくなされ
たものであり、詳細には、電極の確実な保護を行うと共
に、ヘッド内の気泡の滞留防止を行うことを課題として
いる。The present invention solves these problems.
The present invention has been made to further improve the reliability of an ink jet head, and specifically has an object to reliably protect electrodes and prevent bubbles from remaining in the head.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するため、本発明は、以下のように構成し
た。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention has the following constitution.
【００１２】請求項１に記載の発明は、『インクチャネ
ルと、前記インクチャネルの両側に設けられたチャネル
と、前記インクチャネルに隣接する前記チャネルとの間
の隔壁の両側に設けられた電極と、前記電極のうち、イ
ンクに接する電極に設けられた有機絶縁膜と、前記イン
クチャネルの一方側に設けられたインク吐出口と、前記
インクチャネルの他方側であって、前記インク吐出口に
対向する位置に設けられたインク流入口と、を有し、前
記インクチャネルにインクを前記インク流入口より流入
し、前記電極に電圧を印加することにより前記インク吐
出口からインクを噴射することを特徴とするインクジェ
ットヘッド。』である。According to the first aspect of the present invention, there are provided an ink channel, a channel provided on both sides of the ink channel, and an electrode provided on both sides of a partition wall between the ink channel and the channel adjacent to the ink channel. An organic insulating film provided on an electrode in contact with ink among the electrodes, an ink ejection port provided on one side of the ink channel, and the other side of the ink channel facing the ink ejection port. And an ink inlet provided at a position where the ink flows into the ink channel from the ink inlet and applies a voltage to the electrode to eject ink from the ink outlet. Inkjet head. ].
【００１３】請求項１に記載の発明によれば、インクを
インク吐出口に対向した位置に設けたインク流入口よ
り、インクチャネルに流入させることにより、インクチ
ャネル内で発生する気泡がたまりにくく、噴射を確実に
行える。また、インクチャネルの電極に、電圧を印加す
ることにより、インク吐出口からインクを噴射する場合
でも、インクに接する電極に、有機絶縁膜を設けたの
で、導電性の高い水系インクを使用することも可能とな
る。そのため、駆動するインクチャネルに、直接、信号
を送ることが可能となるので、チャネル毎に電極を作り
分ける必要が無く、電極の形成を簡易に行え、ヘッドの
高密度化が容易となる。According to the first aspect of the present invention, by causing the ink to flow into the ink channel from the ink inlet provided at a position facing the ink discharge port, bubbles generated in the ink channel are less likely to collect. Injection can be performed reliably. In addition, even when the ink is ejected from the ink discharge port by applying a voltage to the electrode of the ink channel, since the organic insulating film is provided on the electrode in contact with the ink, use a highly conductive aqueous ink. Is also possible. Therefore, it is possible to directly send a signal to the ink channel to be driven, so that it is not necessary to separately form an electrode for each channel, the electrodes can be formed easily, and the density of the head can be easily increased.
【００１４】また、有機絶縁膜は柔軟なため、電圧印加
時、隔壁のせん断変形に追従できるので、ＳｉＯ2，や
Ｓｉ3Ｎ4のような硬い無機絶縁膜で問題となる剥離が起
こりにくい。Further, since the organic insulating film is flexible and can follow the shear deformation of the partition walls when a voltage is applied, peeling, which is a problem with a hard inorganic insulating film such as SiO 2 or Si 3 N 4 , hardly occurs.
【００１５】請求項２に記載の発明は、『前記有機絶縁
膜が、電着により形成される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。』である。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method according to the first aspect, wherein the organic insulating film is formed by electrodeposition.
2. The inkjet head according to item 1. ].
【００１６】請求項２に記載の発明によれば、前記有機
絶縁膜が電着法により形成されるため、電気伝導性とし
ておくことで被膜を形成することができ、また、一度、
薄い皮膜が形成されると、その箇所が絶縁され、他の電
導性の有る場所に、析出するので、複雑な形状物の上で
も、薄膜を、均一に形成することができ、インクジェッ
トヘッドの微細な部分まで、有機絶縁膜を確実に形成す
ることができる。According to the second aspect of the present invention, since the organic insulating film is formed by an electrodeposition method, a film can be formed by keeping it electrically conductive.
When a thin film is formed, the portion is insulated and deposited at other conductive places, so that a thin film can be uniformly formed on a complicated shape, and the fineness of the ink jet head can be reduced. The organic insulating film can be reliably formed up to a certain part.
【００１７】請求項３に記載の発明は、『前記電極は、
無電解メッキにより形成されることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド。』であ
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus comprising:
The inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head is formed by electroless plating. ].
【００１８】請求項３に記載の発明によれば、電極を無
電解メッキにより形成するため、導電性のない、凹凸の
ある圧電基板上でも、均一な、ピンホールの無い電極を
形成できる。電極金属としては、Ｎｉ又はＣｕを使用で
きるが、圧電材料ＰＺＴへの付着力が強いＮｉが特に好
ましい。According to the third aspect of the present invention, since the electrodes are formed by electroless plating, a uniform electrode having no pinholes can be formed even on a non-conductive, uneven piezoelectric substrate. Ni or Cu can be used as the electrode metal, but Ni having a strong adhesive force to the piezoelectric material PZT is particularly preferable.
【００１９】請求項４に記載の発明は、『前記インク流
入口側の端面に接続電極及び保護膜を有することを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッド。』である。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ink jet head according to any one of the first to third aspects, wherein a connection electrode and a protective film are provided on the end face on the ink inlet side. . ].
【００２０】請求項４に記載の発明によれば、インク流
入口側の端面に接続電極及び保護膜を有するので、イン
クチャネル内の電極と、ヘッド下面に形成した配線の接
続が容易になる。According to the fourth aspect of the present invention, since the connection electrode and the protective film are provided on the end face on the ink inlet side, connection between the electrode in the ink channel and the wiring formed on the lower surface of the head becomes easy.
【００２１】請求項５に記載の発明は、『前記チャネル
は基板上に設けられ、前記基板の前記チャネルが設けら
れた面とは反対の面に前記チャネルの方向と直交する方
向に設けられた溝を有し、前記溝は、前記チャネルと連
通していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
ずれか１項に記載のインクジェットヘッド。』である。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: "the channel is provided on a substrate, and is provided on a surface of the substrate opposite to a surface on which the channel is provided, in a direction orthogonal to the direction of the channel. The inkjet head according to any one of claims 1 to 4, further comprising a groove, wherein the groove communicates with the channel. ].
【００２２】請求項５に記載の発明によれば、基板のチ
ャネルが設けられた面とは反対の面にチャネルの方向と
直交する方向に設けられた溝を有し、溝がチャネルと連
通するることで、溝の中に接続電極を形成して、全ての
チャネルの電極をまとめて、接地することができる。According to the fifth aspect of the present invention, the substrate has a groove provided on a surface opposite to the surface on which the channel is provided, in a direction perpendicular to the direction of the channel, and the groove communicates with the channel. Thus, the connection electrodes can be formed in the grooves, and the electrodes of all the channels can be collectively grounded.
【００２３】請求項６に記載の発明は、『前記インクチ
ャネル及びチャネルは深さが異なることを特徴とする請
求項５に記載のインクジェットヘッド。』である。According to a sixth aspect of the invention, there is provided the ink jet head according to the fifth aspect, wherein the ink channel and the channel have different depths. ].
【００２４】請求項６に記載の発明によれば、インクチ
ャネルの深さと、両隣のチャネルの深さを異ならせるこ
とで、反対面に設けたインクチャネルと直交する溝と、
一方のチャネルとは連通するが、インクチャネルとは連
通しない深さを有する。According to the sixth aspect of the present invention, by making the depth of the ink channel different from the depth of the two adjacent channels, a groove orthogonal to the ink channel provided on the opposite surface is provided.
It has a depth that communicates with one channel but does not communicate with the ink channel.
【００２５】請求項７に記載の発明は、『前記各電極に
設けられた有機絶緑膜の接触角が６０度以下であること
を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記
載のインクジェットヘッド。』である。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method as set forth in any one of the first to sixth aspects, wherein a contact angle of the organic bleaching film provided on each of the electrodes is 60 degrees or less. 2. The inkjet head according to item 1. ].
【００２６】請求項７に記載の発明によれば、有機絶緑
膜に対する水の接触角が６０度以下であり、界面活性剤
を含む水系インクの接触角は４０度以下になるので、水
系インクのインクチャネル内への進入を妨げることはな
い。また、インクの接触角が低いので、有機絶縁膜へ気
泡が付着せず、インクを良好に噴射することができる。According to the seventh aspect of the invention, the contact angle of water with the organic bleaching film is 60 degrees or less, and the contact angle of the water-based ink containing a surfactant is 40 degrees or less. Does not prevent entry into the ink channel. In addition, since the contact angle of the ink is low, bubbles can be prevented from adhering to the organic insulating film, and the ink can be jetted satisfactorily.
【００２７】請求項８に記載の発明は、『前記各電極に
設けられた有機絶縁膜の接触角のバラツキが１０度以下
であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれ
か１項に記載のインクジェットヘッド。』である。The invention according to claim 8 is characterized in that the variation in the contact angle of the organic insulating film provided on each of the electrodes is 10 degrees or less. Item 7. The inkjet head according to item 1. ].
【００２８】請求項８に記載の発明によれば、有機絶縁
膜は接触角のバラツキを１０度以下とすることで、より
確実に水系インクのインクチャネル内への進入を妨げる
ことがなく、有機絶縁膜へ気泡が付着せず、インクを良
好に噴射することができる。According to the invention described in claim 8, the organic insulating film has a contact angle variation of 10 degrees or less, so that it is possible to more reliably prevent the water-based ink from entering the ink channel. Bubble does not adhere to the insulating film, and ink can be jetted favorably.
【００２９】請求項９に記載の発明は、『前記有機絶縁
膜の厚さが１〜５μｍであることを特徴とする請求項１
乃至請求項８のいずれか１項に記載のインクジェットヘ
ッド。』である。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the present invention, wherein the thickness of the organic insulating film is 1 to 5 μm.
The inkjet head according to claim 8. ].
【００３０】請求項９に記載の発明によれば、電着法
は、電圧と電圧を印加する時間で、正確に膜厚をコント
ロールでき、有機絶縁膜の厚さを１〜５μｍとすること
で、ピンホールのない膜厚の均一な絶縁被膜を形成する
ことが可能である。According to the ninth aspect of the present invention, in the electrodeposition method, the film thickness can be accurately controlled by the voltage and the time for applying the voltage, and the thickness of the organic insulating film is set to 1 to 5 μm. It is possible to form an insulating film having a uniform thickness without pinholes.
【００３１】請求項１０に記載の発明は、『前記各有機
絶縁膜の厚さのバラツキが１μｍ以下であることを特徴
とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッド。』である。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the ink jet head according to any one of the first to ninth aspects, wherein a variation in the thickness of each of the organic insulating films is 1 μm or less. . ].
【００３２】請求項１０に記載の発明によれば、各有機
絶縁膜の厚さのバラツキを１μｍ以下とするので、有機
絶縁膜にピンホールが生じず、絶縁の信頼性が向上す
る。According to the tenth aspect of the present invention, since the variation in the thickness of each organic insulating film is set to 1 μm or less, no pinholes are generated in the organic insulating film, and the reliability of insulation is improved.
【００３３】請求項１１に記載の発明は、『前記有機絶
縁膜の硬化温度が２２０℃以下であることを特徴とする
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のインク
ジェットヘッド。』である。The invention according to an eleventh aspect is directed to the inkjet head according to any one of the first to tenth aspects, wherein the curing temperature of the organic insulating film is 220 ° C. or lower. ].
【００３４】請求項１１に記載の発明によれば、有機絶
縁膜の硬化温度が２２０℃以下とすることで、圧電基板
の分極が消滅する温度、キューリー温度以下で分極の劣
化が生じにくい。According to the eleventh aspect of the present invention, when the curing temperature of the organic insulating film is set to 220 ° C. or lower, the polarization is hardly deteriorated at a temperature lower than the temperature at which the polarization of the piezoelectric substrate disappears or the Curie temperature.
【００３５】請求項１２に記載の発明は、『前記有機絶
縁膜は紫外線により硬化されたものであることを特徴と
する請求項１乃至請求項１１のいすれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッド。』である。According to a twelfth aspect of the invention, there is provided an ink jet head according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the organic insulating film is cured by ultraviolet rays. ].
【００３６】請求項１２に記載の発明によれば、有機絶
縁膜は紫外線により硬化されるので、室温より僅かに高
い温度で硬化することができ、光硬化性のアクリロイル
基を含有する電着樹脂を使用すれば良いため、製造工程
が簡素化できる。According to the twelfth aspect of the present invention, since the organic insulating film is cured by ultraviolet rays, it can be cured at a temperature slightly higher than room temperature, and is a photocurable acryloyl group-containing electrodeposition resin. , The manufacturing process can be simplified.
【００３７】請求項１３に記載の発明は、『前記電極の
厚さが１〜５μｍであることを特徴とする請求項１乃至
請求項１２のいずれか１項に記載のインクジェットヘッ
ド。』である。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an ink jet head according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the thickness of the electrode is 1 to 5 μm. ].
【００３８】請求項１３に記載の発明によれば、電極の
厚さを１〜５μｍとすることで、膜厚が均一な電極膜と
なるので、電極に、電圧が均一に掛り、低い電圧で隔壁
をせん断変形させることができる。According to the thirteenth aspect, by setting the thickness of the electrode to 1 to 5 μm, an electrode film having a uniform film thickness can be obtained. The partition can be sheared.
【００３９】請求項１４に記載の発明は、『前記各電極
の厚さのバラツキが１μｍ以下であることを特徴とする
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のインク
ジェットヘッド。』である。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the ink jet head according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein a variation in the thickness of each of the electrodes is 1 μm or less. ].
【００４０】請求項１４に記載の発明によれば、厚みム
ラが１μｍ以下の均一膜厚の電極を形成することによ
り、低い電圧でヘッドを駆動することができインクジェ
ットヘッドの発熱を抑えることができる。According to the fourteenth aspect of the present invention, by forming an electrode having a uniform thickness with a thickness unevenness of 1 μm or less, the head can be driven at a low voltage and the heat generation of the ink jet head can be suppressed. .
【００４１】[0041]
【発明の実施の形態】以下、本発明のインクジェットヘ
ッドを、実施形態を挙げて説明するが、この発明の態様
はこれに限定されない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an ink jet head of the present invention will be described with reference to embodiments, but embodiments of the present invention are not limited thereto.
【００４２】本発明の実施の形態のインクジェットヘッ
ドを図１〜図５を用いて説明する。図１は本発明のイン
クジェットヘッドのインク吐出口側から見た全体図、図
２は本発明のインクジェットヘッドのインク供給口側か
ら見た全体図、図３は図１のＩ−Ｉ線に沿うインクチャ
ネルの断面図、図４はチャネル内に形成した電極と、イ
ンク入口側のヘッド側端面に形成した信号接続電極と、
ヘッド下面に形成した信号配線と接地配線と、溝の中に
形成した接地接続電極を示すインク供給側及びヘッド下
面側から見た斜視図、図５は有機絶縁膜を設けた状態を
示すインクチャネル部分の断面図である。An ink jet head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall view of the inkjet head of the present invention as viewed from the ink ejection port side, FIG. 2 is an overall view of the inkjet head of the present invention as viewed from the ink supply port side, and FIG. 3 is a view along the line II in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the ink channel, FIG. 4 shows an electrode formed in the channel, a signal connection electrode formed on the head-side end face on the ink inlet side,
FIG. 5 is a perspective view of a signal wiring and a ground wiring formed on the lower surface of the head and a ground connection electrode formed in the groove, as viewed from the ink supply side and the lower surface of the head. FIG. It is sectional drawing of a part.
【００４３】各図において同じ番号は同じ部材を示す。
インクジェットヘッド１は、基板２にインクチャネル３
と、インクチャネル３の両側にチャネル４が設けられて
いる。基板２としては、例えば、圧電素子を用いる。チ
ャネル４は、インクを流入させる構成、流入しない構成
のいずれもあるが、本実施の形態では、インク流入しな
い例で説明する。In each figure, the same numbers indicate the same members.
The ink-jet head 1 has an ink channel 3
And channels 4 are provided on both sides of the ink channel 3. As the substrate 2, for example, a piezoelectric element is used. The channel 4 may have a configuration in which ink flows in or a configuration in which ink does not flow. In the present embodiment, an example in which ink does not flow will be described.
【００４４】基板２の上側に天板１０を設け、両端にノ
ズル板１１とインク入口板１２が設けられている。イン
クチャネル３とチャネル４は深さが異なっており、本実
施の形態では、インクチャネル３を浅く、チャネル４を
深く形成している。ノズル板１１には、インク吐出口１
１ａが形成され、入口板１２のインク吐出口１１に対向
する位置には、インク流入口１２ａが形成されている。
入口板１２には、インクを供給するマニホールド１３が
設けられている。A top plate 10 is provided above the substrate 2, and a nozzle plate 11 and an ink inlet plate 12 are provided at both ends. The ink channel 3 and the channel 4 have different depths, and in the present embodiment, the ink channel 3 is formed shallow and the channel 4 is formed deep. The nozzle plate 11 has ink ejection ports 1
1a is formed, and an ink inlet 12a is formed at a position facing the ink discharge port 11 of the inlet plate 12.
The inlet plate 12 is provided with a manifold 13 for supplying ink.
【００４５】基板２は、基板２ａと基板２ｂを、分極方
向を反対に接着して作る。本実施の形態でも基板２ａに
対し基板２ｂを厚くする構成としている。基板２ａの側
に、インクチャネル３とチャネル４を研削し、インクチ
ャネル３と反対側、すなわち基板２ｂの側に、これらの
チャネルと直交する方向に、溝５を研削する。溝５は、
チャネル４とは連通するが、インクチャネル３とは連通
しないように、研削されている。The substrate 2 is formed by bonding the substrates 2a and 2b in opposite polarization directions. This embodiment also has a configuration in which the substrate 2b is thicker than the substrate 2a. The ink channel 3 and the channel 4 are ground on the side of the substrate 2a, and the groove 5 is ground on the side opposite to the ink channel 3, that is, on the side of the substrate 2b, in a direction orthogonal to these channels. Groove 5
It is ground so as to communicate with the channel 4 but not with the ink channel 3.
【００４６】インクチャネル３と、隣接するチャネル４
の間の隔壁２ｃは、その両側に電極６，７が設けられて
いる。図４に示すように、基板２ｂの下面には、配線２
０，２１が設けられ、配線２０は、基板２のインク入口
側の端面に設けた接続電極２２を介して、インクチャネ
ル３の電極６に接続されている。基板２ｂに設けた溝５
の中には接続電極２３が設けられ、配線２１は接続電極
２３を介してチャネル４の電極７に接続されている。The ink channel 3 and the adjacent channel 4
Are provided with electrodes 6 and 7 on both sides thereof. As shown in FIG. 4, the wiring 2 is provided on the lower surface of the substrate 2b.
0 and 21 are provided, and the wiring 20 is connected to the electrode 6 of the ink channel 3 via a connection electrode 22 provided on the end face of the substrate 2 on the ink inlet side. Groove 5 provided on substrate 2b
Is provided with a connection electrode 23, and the wiring 21 is connected to the electrode 7 of the channel 4 via the connection electrode 23.
【００４７】本実施の形態においては、これらの配線２
０，２１は、異方導電性フィルム１４にて、フレキシブ
ル配線ケーブル１５と接続され、配線２０は信号源と、
配線２１はグランドと接続されている。In the present embodiment, these wirings 2
Numerals 0 and 21 are connected to the flexible wiring cable 15 by an anisotropic conductive film 14, and the wiring 20 is connected to a signal source.
The wiring 21 is connected to the ground.
【００４８】インクチャネル３の電極６と接続電極２２
と配線２０には、信号電圧が掛かり、この電極６と接続
電極２２と配線２０には、図５に示すように、有機絶縁
膜３０が設けられている。The electrode 6 of the ink channel 3 and the connection electrode 22
A signal voltage is applied to the wiring 6 and the electrode 6, the connection electrode 22, and the wiring 20 are provided with an organic insulating film 30 as shown in FIG. 5.
【００４９】チャネル４と直交する溝５の中には、接続
電極２３を設けて、配線２１とチャネル４の電極７をつ
なぐことができる。チャネル４の全電極を、配線２１と
接続電極２３を介して、グランドに接続する。In the groove 5 orthogonal to the channel 4, a connection electrode 23 is provided to connect the wiring 21 and the electrode 7 of the channel 4. All the electrodes of the channel 4 are connected to the ground via the wiring 21 and the connection electrode 23.
【００５０】インクチャネル３の一方端に、インク吐出
口１１ａを設け、インクチャネル３の他方端でインク吐
出口１１ａに対向する位置に、インク流入口１２ａを設
ける。このようにインク吐出口１１ａ、インク流入口１
２ａを配置することにより、インクチャネル３内で発生
する気泡が抜け易く、たまりにくくなる。従って、イン
ク吐出の信頼性を向上させることが可能となる。An ink discharge port 11a is provided at one end of the ink channel 3, and an ink inlet 12a is provided at a position opposite to the ink discharge port 11a at the other end of the ink channel 3. Thus, the ink ejection port 11a and the ink inflow port 1
By arranging 2a, bubbles generated in the ink channel 3 are easily removed and hardly collect. Therefore, it is possible to improve the reliability of ink ejection.
【００５１】インクチャネル３にインクをインク流入口
１２ａより流入させ、電極６に電圧を印加し、電極７を
接地することにより、インクチャネル３の電極６から、
チャネル４の電極７に向って電圧を掛け、隔壁２ｃをせ
ん断変形させて、インク吐出口１１ａからインクを噴射
する。このように、インクチャネル３の電極６に、電圧
を印加して、インク吐出口１１ａからインクを噴射する
が、インクに接する電極６には、有機絶縁膜３０を設け
ているので、水系インクを使用しても、電極６の表面で
水が電気分解されて、酸素気泡が発生したり、電極が溶
解する恐れがなく、水系インクでも、溶剤系インクでも
噴射可能になる。The ink flows into the ink channel 3 from the ink inlet 12a, a voltage is applied to the electrode 6, and the electrode 7 is grounded.
A voltage is applied to the electrode 7 of the channel 4 to cause the partition wall 2c to shear and deform, thereby ejecting ink from the ink ejection port 11a. As described above, the voltage is applied to the electrode 6 of the ink channel 3 and the ink is ejected from the ink ejection port 11a. However, since the electrode 6 in contact with the ink is provided with the organic insulating film 30, the water-based ink is used. Even if it is used, water is electrolyzed on the surface of the electrode 6 and there is no risk of generating oxygen bubbles or dissolving the electrode, so that it is possible to jet with water-based ink or solvent-based ink.
【００５２】また、有機絶縁膜であることにより、電極
６が隔壁２ｃのせん断変形により変形に追従しやすく、
電極６の耐久性をより向上させることができる。Further, since the electrode 6 is an organic insulating film, the electrode 6 easily follows the deformation due to the shear deformation of the partition wall 2c.
The durability of the electrode 6 can be further improved.
【００５３】本発明の、インクジェットヘッド１は、分
極したＰＺＴ基板２に、平行なインクチャネル３とチャ
ネル４を形成して、インクチャネル３の隔壁２ｃに、電
極６を形成し、隣のチャネル４との隔壁２ｃに形成した
電極７との間に、隔壁２ｃを通して、電界を掛けると、
隔壁２ｃが変形して、インクに圧力を掛けて噴射する。In the ink jet head 1 of the present invention, parallel ink channels 3 and channels 4 are formed on a polarized PZT substrate 2, electrodes 6 are formed on partition walls 2 c of the ink channels 3, and the adjacent channels 4 are formed. When an electric field is applied to the electrode 7 formed on the partition wall 2c through the partition wall 2c,
The partition wall 2c is deformed and applies pressure to the ink to eject it.
【００５４】インクチャネル３の隔壁２ｃを変形させ
て、噴射するので、その両隣のインクチャネル３も影響
を受け、隣接するインクチャネル３から連続して噴射で
きない。プリント速度が遅くなることを防ぐため、イン
クチャネル３とインクチャネル３の間に、インクの入ら
ないチャネル４を設けることが好ましい。Since the ink is deformed and ejected from the partition wall 2c of the ink channel 3, the ink channels 3 on both sides thereof are also affected and cannot be ejected continuously from the adjacent ink channel 3. In order to prevent the printing speed from decreasing, it is preferable to provide a channel 4 in which ink does not enter between the ink channels 3.
【００５５】しかし、すべてのチャネルにインクを導入
し、インク噴射時には偶数番目のチャネルと奇数番目の
チャネルを交互に加圧して、２チャンネルおきに吐出し
てクロストークを防止してもよい。更に３チャネルおき
に加圧した方がクロストーク防止効果がより大きい。However, the ink may be introduced into all the channels, and the even-numbered channels and the odd-numbered channels may be alternately pressurized at the time of ink ejection, and ejected every two channels to prevent crosstalk. Further, the effect of preventing crosstalk is greater when pressure is applied every three channels.
【００５６】インクチャネル３の電極６は、インクに接
しているので、水系インクを使用する場合、電極表面で
水が電気分解され、酸素気泡が発生し、電極６が溶解す
る恐れがある。又水の理論分解電圧は１．２３Ｖであ
り、インクジェットヘッドの駆動電圧は１０〜２０Ｖな
ので、絶緑しなければ、電極表面から、微細な気泡が、
無数に発生しインクを噴射できなくなる。Since the electrode 6 of the ink channel 3 is in contact with the ink, when water-based ink is used, water is electrolyzed on the electrode surface, oxygen bubbles are generated, and the electrode 6 may be dissolved. The theoretical decomposition voltage of water is 1.23 V, and the driving voltage of the ink jet head is 10 to 20 V.
It occurs innumerably and cannot eject ink.
【００５７】このため、電極を絶縁する必要がある。溶
剤系インクを使用する時は、インク自身に、絶縁性があ
るので、電極表面を絶縁する必要はないが、溶剤系イン
クは、画像がにじみ易く又、水系インクに比べて、非常
に扱いにくいので、水系インクを噴射することができ
る、シエヤーモードヘッドが求められている。この対策
として、空気のチャネルの電極に電圧を掛け、インクチ
ャネルの電極を接地する方式のヘッドがあるが、チャネ
ル毎に電極の形を変えねばならず、チャネルを高密度で
形成することが難しい。For this reason, it is necessary to insulate the electrodes. When using a solvent-based ink, the ink itself has insulating properties, so there is no need to insulate the electrode surface.However, the solvent-based ink easily blurs the image, and is very difficult to handle compared to the water-based ink. Therefore, there is a need for a shear mode head capable of ejecting water-based ink. As a countermeasure, there is a head that applies a voltage to the air channel electrode and grounds the ink channel electrode. However, it is necessary to change the shape of the electrode for each channel, and it is difficult to form channels with high density. .
【００５８】本実施の形態のインクジェットヘッドにお
いて、インクチャネルの電極に電圧を掛け、空気のチャ
ネルの電極を接地する構成とすることで、チャネル毎に
電極を作り分ける必要をなくしている。また、インクチ
ャネルの電極に絶縁膜を設け、水系インクも、溶剤系イ
ンクも噴射可能としている。この絶縁膜として、電極６
に、有機絶縁膜３０を設けている有機絶縁膜は柔軟であ
る点で好ましい。In the ink jet head of this embodiment, a voltage is applied to the electrode of the ink channel and the electrode of the air channel is grounded, so that it is not necessary to separately form the electrode for each channel. In addition, an insulating film is provided on the electrode of the ink channel so that both water-based ink and solvent-based ink can be ejected. As this insulating film, the electrode 6
In addition, the organic insulating film provided with the organic insulating film 30 is preferable in that it is flexible.
【００５９】基板２としては圧電材料、すなわち、電圧
を加えることにより変形を生じる材料を用いる。この材
料としては、公知のものを用いることができ、有機材料
からなる基板、非金属性の圧電基板などがある。特に、
非金属性の圧電基板が好ましく、このような基板として
は、成形、焼成等の工程を経て形成される圧電セラミッ
クス基板、又は成形、焼成を必要としないで形成される
基板等がある。As the substrate 2, a piezoelectric material, that is, a material which is deformed by applying a voltage is used. As this material, known materials can be used, and examples thereof include a substrate made of an organic material and a nonmetallic piezoelectric substrate. In particular,
A non-metallic piezoelectric substrate is preferable. Examples of such a substrate include a piezoelectric ceramic substrate formed through steps such as molding and firing, and a substrate formed without the need for molding and firing.
【００６０】この基板用の有機材料としては、ポリフッ
化ビニリデン等の有機ポリマーや、有機ポリマーと無機
物とのハイブリッド材料等が挙げられる。Examples of the organic material for the substrate include an organic polymer such as polyvinylidene fluoride, a hybrid material of an organic polymer and an inorganic substance, and the like.
【００６１】成形、焼成等の工程を経て形成される圧電
セラミックス基板としては、チタン酸ジルコン酸鉛、商
品名ＰＺＴが好ましい。As a piezoelectric ceramic substrate formed through steps such as molding and firing, lead zirconate titanate and PZT (trade name) are preferable.
【００６２】ＰＺＴとしては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−
ＰｂＴｉＯ3、）と、第三成分添加ＰＺＴがある。添加
する第三成分としてはＰｂ（Ｍｇ1/2Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｐ
ｂ（Ｍｎ1/3Ｓｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
等があり、さらにＢａＴｉＯ3、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3、
ＬｉＴａＯ3等を用いてもよい。As PZT, PZT (PbZrO 3 −
PbTiO 3 ) and PZT with a third component added. Pb (Mg 1/2 Nb 2/3 ) O 3 , P
b (Mn 1/3 Sb 2/3 ) O 3 , Pb (Co 1/3 Nb 2/3 ) O 3
And BaTiO 3 , ZnO, LiNbO 3 ,
LiTaO 3 or the like may be used.
【００６３】また、成形、焼成を必要としないで形成さ
れる基板として、例えば、ゾルゲール法、積層基板コー
ティング等で形成することができる。ゾルゲール法によ
れば、ゾルは所定の化学組成を持つ均質な溶液に、水、
酸あるいはアルカリを添加し、加水分解等の化学変化を
起こさせることによって調整される。さらに、溶媒の蒸
発や冷却等の処理を加えることによって、目的組成の微
粒子あるいは非金属性、無機微粒子の前躯体を分散した
ゾルが作成され、基板とすることができる。異種元素の
微量添加も含めて、化学組成の均一な化合物を得ること
ができる。出発原料に、一般にケイ酸ナトリウム等の水
に可溶な金属塩あるいは金属アルコキシドが用いられ、
金属アルコキシドは、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎで表される化
合物で、ＯＲ基が強い塩基性を持つため容易に加水分解
され、有機高分子のような縮合過程を経て、金属酸化物
あるいはその水和物に変化する。The substrate formed without the need for molding and firing can be formed, for example, by the Solgel method, coating of a laminated substrate, or the like. According to the Solgel method, a sol is converted into a homogeneous solution having a predetermined chemical composition, water,
It is adjusted by adding an acid or an alkali to cause a chemical change such as hydrolysis. Further, by performing a treatment such as evaporation or cooling of the solvent, a sol in which fine particles of a target composition or a precursor of non-metallic or inorganic fine particles are dispersed can be prepared and used as a substrate. A compound having a uniform chemical composition can be obtained, including the addition of a small amount of a different element. As a starting material, generally a water-soluble metal salt or metal alkoxide such as sodium silicate is used,
A metal alkoxide is a compound represented by the general formula M (OR) n, which is easily hydrolyzed because the OR group has strong basicity, and undergoes a condensation process like an organic polymer to form a metal oxide or its water. Change to Japanese.
【００６４】また、積層基板のコーティング法として
は、気相から析出させる蒸着法があり、気相からセラミ
ック基板を作成する方法は、物理的手段による蒸着法
と、気相から基板表面に化学反応により析出させる化学
析出法の二通りに分類される。更に、物理蒸着法（ＰＶ
Ｄ）は、真空蒸着法、スパッター法、イオンプレーティ
ング法等に細分され、また化学的方法は、気相化学反応
法（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ法などがある。物理蒸着
法（ＰＶＤ）としての真空蒸着法は、真空中で対象とす
る物質を加熱して蒸発させ、その蒸気を基板上に付着さ
せる方法で、スパッター法は目的物質（ターゲット）に
高エネルギー粒子を衝突させ、ターゲット表面の原子・
分子が衝突粒子と運動量を交換して、表面からはじきだ
されるスパッタリング現象を利用する方法である。また
イオンプレーティング法、イオン化したガス雰囲気中で
蒸着を行う方法である。また、ＣＶＤ法では、膜を構成
する原子・分子あるいはイオンを含む化合物を気相状体
にしたのち、適当なキャリヤーガスで反応部に導き、加
熱した基板上で反応あるいは反応析出させることによっ
て膜を形成し、プラズマＣＶＤ法はプラズマエネルギー
で気相状態を発成させ、４００℃〜５００℃までの比較
的低い温度範囲の気相化学反応で、膜を析出させる。As a method of coating a laminated substrate, there is a vapor deposition method of depositing from a gas phase, and a method of forming a ceramic substrate from a gas phase includes a vapor deposition method using physical means and a chemical reaction from the gas phase to the substrate surface. Are classified into two types of chemical deposition methods. Furthermore, physical vapor deposition (PV
D) is subdivided into a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method and the like, and a chemical method includes a gas phase chemical reaction method (CVD), a plasma CVD method and the like. Vacuum evaporation as physical vapor deposition (PVD) is a method in which a target substance is heated and evaporated in a vacuum, and the vapor is deposited on a substrate. Sputtering is a method in which high-energy particles are applied to a target substance (target). To collide with atoms and atoms on the target surface.
In this method, molecules exchange momentum with colliding particles and utilize a sputtering phenomenon repelled from the surface. Further, an ion plating method is a method in which vapor deposition is performed in an ionized gas atmosphere. In the CVD method, a compound containing atoms, molecules or ions constituting a film is formed into a gaseous phase, and then guided to a reaction section with an appropriate carrier gas, and then reacted or deposited on a heated substrate. In the plasma CVD method, a gas phase is generated by plasma energy, and a film is deposited by a gas phase chemical reaction in a relatively low temperature range from 400 ° C. to 500 ° C.
【００６５】また、天板１０の材料としては、基板２と
同じ物を使用すると、貼り合わせた時、ソリ、変形、熱
膨張係数の差による、剥離が起こらないので好ましい。
また、基板２と同じ熱膨張係数を持つ、非圧電性基板で
もよい。It is preferable to use the same material as that of the substrate 2 as the material of the top plate 10 because, when bonded, no peeling occurs due to warpage, deformation, and difference in thermal expansion coefficient.
Further, a non-piezoelectric substrate having the same thermal expansion coefficient as the substrate 2 may be used.
【００６６】基板材料は特に限定されず、有機材料から
なる基板でも良く、また非圧電性セラミックからなる基
板でもよい。非圧電性セラミックとして、アルミナ、窒
化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコ
ン、シリコンカーバイド、石英等から、少なくとも、１
つが、選ばれることが好ましい。The substrate material is not particularly limited, and may be a substrate made of an organic material or a substrate made of non-piezoelectric ceramic. As the non-piezoelectric ceramic, at least one of alumina, aluminum nitride, zirconia, silicon, silicon nitride, silicon carbide, quartz, etc.
One is preferably selected.
【００６７】非圧電性基板としては、例えば成形、焼成
等の工程をへて形成されるセラミックス基板、または成
形、焼成を必要としないで形成される基板等があり、焼
成等の工程をへて形成されるセラミックス基板として、
例えばＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、それらの混合、混融体、さ
らにＺｒＯ2、ＢｅＯ、ＡｅＮ、ＳｉＣ等を用いること
ができる。有機材料としては、ポリフッ化ビニリデンの
ような有機ポリマーや有機ポリマーと無機物のハイブリ
ッド材料等が挙げられる。The non-piezoelectric substrate includes, for example, a ceramic substrate formed through a process such as molding and baking, and a substrate formed without the need for molding and baking, and the like. As a ceramic substrate to be formed,
For example, Al 2 O 3 , SiO 2 , a mixture thereof, a mixed melt thereof, ZrO 2 , BeO, AeN, SiC or the like can be used. Examples of the organic material include an organic polymer such as polyvinylidene fluoride, a hybrid material of an organic polymer and an inorganic substance, and the like.
【００６８】次に、本実施の形態のインクジェットヘッ
ド１の製造法について以下説明する。Next, a method of manufacturing the ink jet head 1 according to the present embodiment will be described below.
【００６９】先ず、厚さ２００μｍの薄い圧電材料より
なる基板２ａと、厚さ８００μｍの厚い圧電材料よりな
る基板２ｂを、分極方向を反対に向けて接着して、厚さ
１ｍｍの圧電基板２を作る。薄い基板２ａの側から、深
さ３００μｍのインクチャネル３と深さ５００μｍのチ
ャネル４を交互に研削する。更に、厚い基板２ｂの側か
ら、インクチャネル３及びチャネル４と直角に、チャネ
ル４と連通するが、インクチャネル３とは連通しない深
さ５００μｍの溝５を研削する。First, a substrate 2a made of a thin piezoelectric material having a thickness of 200 μm and a substrate 2b made of a thick piezoelectric material having a thickness of 800 μm are bonded together with their polarization directions being opposite to each other. create. The ink channels 3 having a depth of 300 μm and the channels 4 having a depth of 500 μm are alternately ground from the side of the thin substrate 2 a. Further, from the side of the thick substrate 2b, a groove 5 having a depth of 500 μm that is in communication with the ink channel 3 and at right angles to the ink channel 3 but not with the ink channel 3 is ground.
【００７０】インクチャネル３、チャネル４と溝５を形
成した基板２を、界面活性剤で洗浄し、酸性フッ化アン
モニューム、フッ化水素酸、または、ホウフッ化水素酸
等の１．１〜０．５％水溶液に漬けて、ＰＺＴの粒子界
面をエッチングする。続いて、塩化第一錫（ＳｎＣ
ｌ2）と塩化パラジューム（ＰｄＣｌ2）を吸着させて、
ＳｎＣｌ2＋ＰｄＣｌ2→Ｐｄ0＋ＳｎＣｌ4の反応で、無
電解メッキの触媒である金属パラジューム（Ｐｄ0）を
生成させる。この基板２を無電解Ｎｉメッキ浴に漬け、
６０℃でＮｉ−Ｂ（０．７％）を２μｍ析出させる。あ
るいはＮｉ−Ｂを１μｍ析出させ、続いて、８０℃で、
Ｎｉ−Ｐ（８％）を１μｍ析出させる。これにより電極
形成用の金属層を形成する。その後、形成した電極形成
用の金属層に対して、有機絶縁膜３０を電着により形成
する。The substrate 2 on which the ink channels 3, the channels 4 and the grooves 5 are formed is washed with a surfactant, and is coated with 1.1 to 0 of ammonium fluoride, hydrofluoric acid or borofluoric acid. Dip in a 0.5% aqueous solution to etch the PZT particle interface. Subsequently, stannous chloride (SnC
l 2 ) and palladium chloride (PdCl 2 )
By the reaction of SnCl 2 + PdCl 2 → Pd 0 + SnCl 4 , metal palladium (Pd 0 ) which is a catalyst for electroless plating is generated. This substrate 2 is immersed in an electroless Ni plating bath,
At 60 ° C., 2 μm of Ni—B (0.7%) is precipitated. Alternatively, 1 μm of Ni-B is precipitated, followed by 80 ° C.
1 μm of Ni—P (8%) is precipitated. Thus, a metal layer for forming an electrode is formed. Thereafter, an organic insulating film 30 is formed by electrodeposition on the formed metal layer for forming electrodes.
【００７１】無電解Ｎｉメッキは、Ｎｉ−ＢとＮｉ−Ｐ
の２種類あるが、活性が強く、付着が強く、電気抵抗が
低く、はんだ着け性の良いＮｉ−Ｂが好ましい。また
は、Ｎｉ−ＢをＰＺＴ上に析出させ、その上にＮｉ−Ｐ
を析出させても良い。Ｂの含有量は１％以下、Ｐの含有
量は１〜８％が、電気抵抗や皮膜物性の点から好まし
い。Electroless Ni plating is performed by Ni-B and Ni-P
Of these, Ni-B, which has strong activity, strong adhesion, low electric resistance, and good solderability, is preferable. Alternatively, Ni-B is deposited on PZT, and Ni-P
May be precipitated. The content of B is preferably 1% or less, and the content of P is preferably 1 to 8% from the viewpoint of electric resistance and film properties.
【００７２】電着は、例えば、アクリル系のアニオン電
着樹脂、アクリル酸−メタアクリル酸メチル−アクリル
酸ブチル−２ヒドロキシエチルアクリレート等の共重合
体を、アミンで中和して水に溶解し、メラミン硬化剤を
添加して、Ｎｉメッキしたヘッドを陽極に、ステンレス
板を、陰極にして、３０ボルトの直流電圧を１分間、掛
ける。この場合、３μｍの有機絶縁膜３０が、Ｎｉ上に
析出する。膜厚は、この印加する電圧と電圧印加時間に
より制御する。その後、１００℃で予備乾燥した後、１
８０℃で、１５分間硬化させる。あるいは、多官能アク
リレートを含む樹脂を電着して、紫外線で硬化しても良
い。For the electrodeposition, for example, an acrylic anion electrodeposition resin or a copolymer such as acrylic acid-methyl methacrylate-butyl acrylate-2-hydroxyethyl acrylate is neutralized with an amine and dissolved in water. A melamine curing agent is added, and a Ni-plated head is used as an anode and a stainless steel plate is used as a cathode, and a DC voltage of 30 volts is applied for 1 minute. In this case, a 3 μm organic insulating film 30 is deposited on Ni. The film thickness is controlled by the applied voltage and the voltage application time. Then, after pre-drying at 100 ° C, 1
Cure at 80 ° C. for 15 minutes. Alternatively, a resin containing a polyfunctional acrylate may be electrodeposited and cured with ultraviolet light.
【００７３】電着は、つきまわり性が良いので、下地の
凹凸に沿って、均一に析出する。また、硬化時、樹脂を
溶融させるので、更に、膜厚均一性が良くなる。Since the electrodeposition has good throwing power, it is uniformly deposited along the irregularities of the base. In addition, since the resin is melted during curing, the film thickness uniformity is further improved.
【００７４】硬化した有機絶縁膜３０の水の接触角とし
ては６０度以下が好ましい。接触角が６０度以下である
と、マニホールドから、インクチャネルに、インクがよ
り進入しやすく、付着した気泡もより除去しやすくな
る。The contact angle of water of the cured organic insulating film 30 is preferably 60 degrees or less. When the contact angle is 60 degrees or less, the ink more easily enters the ink channel from the manifold, and the attached air bubbles are more easily removed.
【００７５】ヘッド全面に析出したＮｉのうち、不要部
に析出した分を、ＹＡＧレーザーで取り除き、電極６，
７と、接続電極２２，２３と配線２０，２１を形成す
る。続いて、天板１０、ノズル板１１、インク入口板１
２とマニホールド１３を接着する。配線２０，２１を、
異方導電性フィルム１４を介して、フレキシブル配線ケ
ーブル１５と接続して、インクジェットヘッド１を製造
する。Of the Ni deposited on the entire surface of the head, the portion deposited on unnecessary portions was removed with a YAG laser,
7, the connection electrodes 22 and 23, and the wirings 20 and 21 are formed. Subsequently, the top plate 10, the nozzle plate 11, the ink inlet plate 1
2 and the manifold 13 are bonded. Wiring 20, 21
The inkjet head 1 is manufactured by connecting to the flexible wiring cable 15 via the anisotropic conductive film 14.
【００７６】また、まず、Ｎｉを析出させ、メッキ不要
部に析出したＮｉをＹＡＧレーザーで除去する上述方法
の他に、次の（１）〜（５）のような方法を用いてもよ
い。In addition to the above-described method of first depositing Ni and removing the Ni deposited on the unnecessary portion by a YAG laser, the following methods (1) to (5) may be used.
【００７７】（１）メッキの析出が不要な部分に吸着し
た触媒をまず除去する方法であり、その部分にＹＡＧレ
ーザーを照射して、不要部分の触媒を除去してから、無
電解メッキを行う。その後に有機絶縁膜３０を電着によ
り形成するのである。この場合、Ｎｉ除去に比べ、ＹＡ
Ｇレーザーで必要とするエネルギーが少なく好ましい。(1) This is a method of first removing a catalyst adsorbed on a portion where plating is unnecessary, and irradiating the portion with a YAG laser to remove the unnecessary portion of the catalyst and then performing electroless plating. . Thereafter, the organic insulating film 30 is formed by electrodeposition. In this case, compared to the Ni removal, YA
The energy required by the G laser is small and preferable.
【００７８】（２）メッキ不要部には、触媒を生成させ
ず、メッキが必要な箇所にだけ、触媒を生成させて、メ
ッキしても良い。例えば、洗浄、エッチングした基板
に、塩化第一錫（ＳｎＣｌ2）を吸着させ、メッキした
い箇所をマスクして、２６０ｎｍの紫外線を照射し、メ
ッキしたく無い箇所に吸着された塩化第一錫ＳｎＣｌ2
を塩化第二錫ＳｎＣｌ4に酸化して不活性化してから、
塩化パラジューム（ＰｄＣｌ2）を吸着させて、メッキ
したい箇所にだけ、金属パラジューム（Ｐｄ0）触媒を
生成させる。(2) A catalyst may be generated only in a portion where plating is required, and plating may be performed only in a portion where plating is required, in a portion where plating is not required. For example, stannous chloride (SnCl 2 ) is adsorbed on a washed and etched substrate, a portion to be plated is masked, and ultraviolet light of 260 nm is irradiated, and stannous chloride SnCl adsorbed to a portion not desired to be plated is applied. Two
Is inactivated by oxidation to stannic chloride SnCl 4 ,
By adsorbing palladium chloride (PdCl 2 ), a metal palladium (Pd 0 ) catalyst is generated only at the portion to be plated.
【００７９】すなわち、紫外線未照射部は、ＳｎＣｌ2
＋ＰｄＣｌ2→Ｐｄ0＋ＳｎＣｌ4 の反応が起こり、触
媒は生成するが紫外線照射部は、ＳｎＣｌ4＋ＰｄＣｌ2
の反応は起こらず、触媒は形成されない。この反応後、
無電解メッキしても良い。That is, the unirradiated portion of the ultraviolet ray is formed of SnCl 2
The reaction of + PdCl 2 → Pd 0 + SnCl 4 occurs, and a catalyst is generated, but the ultraviolet irradiation part is SnCl 4 + PdCl 2
Does not occur and no catalyst is formed. After this reaction,
Electroless plating may be used.
【００８０】（３）メッキ不要箇所をドライフィルムで
マスクしてから、触媒を吸着させ、ドライフィルムを剥
離して、メッキしても良い。例えば、基板２の両面に、
感光性ドライフィルムをラミネートし、薄い基板２ａ側
のドライフィルムに、マスクを通して、チャネルパター
ンを、厚い基板２ｂ側のドライフィルムに、マスクを通
して、溝５と配線パターンを、露光して現像する。次
に、薄い基板２ａ側から、パターンに合わせて、チャネ
ルを研削し、更に、厚い基板２ｂ側から、パターンに合
わせて、溝５を研削する。パラジューム触媒を吸着さ
せ、ドライフィルムを剥がしてから、無電解Ｎｉメッキ
する。(3) After masking a portion not requiring plating with a dry film, the catalyst may be adsorbed, the dry film may be peeled off, and plating may be performed. For example, on both sides of the substrate 2,
The photosensitive dry film is laminated, the channel pattern is exposed through a mask to the dry film on the thin substrate 2a side, and the groove 5 and the wiring pattern are exposed and developed through the mask to the dry film on the thick substrate 2b side. Next, the channel is ground according to the pattern from the thin substrate 2a side, and the groove 5 is further ground according to the pattern from the thick substrate 2b side. After the palladium catalyst is adsorbed and the dry film is peeled off, electroless Ni plating is performed.
【００８１】（４）触媒を、基板全面に、吸着させた
後、メッキ不要箇所を、ドライフィルムでマスクして、
メッキし、ドライフィルムを剥離しても良い。例えば、
インクチャネル３とチャネル４と溝５を形成した基板２
に、パラジューム触媒を吸着させる。基板２の両面に、
ドライフィルムをラミネートして、薄い基板２ａ側のド
ライフィルムに、マスクを通して、チャネルパターン
を、厚い基板２ｂ側のドライフィルムに、マスクを通し
て、溝と配線パターンを、露光して、現像し、無電解Ｎ
ｉメッキした後、ドライフィルムを剥離する。(4) After the catalyst is adsorbed on the entire surface of the substrate, portions not requiring plating are masked with a dry film.
It may be plated and the dry film may be peeled off. For example,
Substrate 2 on which ink channel 3, channel 4, and groove 5 are formed
Then, a palladium catalyst is adsorbed. On both sides of the substrate 2,
The dry film is laminated, the channel pattern is exposed through a mask to the dry film on the thin substrate 2a side, the groove and the wiring pattern are exposed to the dry film on the thick substrate 2b side through the mask, developed and electrolessized. N
After i-plating, the dry film is peeled off.
【００８２】（５）メッキ不要箇所を、フォトレジスト
でマスクしても良い。例えば、基板２の両面にフォトレ
ジストをスピンコートして、薄い基板２ａ側のフォトレ
ジストに、マスクを通してチャネルパターンを、厚い基
板２ｂ側のフォトレジストに、マスクを通して、溝と配
線パターンを露光して、現像する。パターンに沿って、
チャネルと溝を形成し、触媒を吸着させて、無電解Ｎｉ
メッキし、フォトレジストを剥離する。(5) A portion not requiring plating may be masked with a photoresist. For example, a photoresist is spin-coated on both surfaces of the substrate 2, and a channel pattern is exposed through a mask to the photoresist on the thin substrate 2a side, and a groove and a wiring pattern are exposed to the photoresist on the thick substrate 2b side through the mask. ,develop. Along the pattern,
Forming channels and grooves, adsorbing catalyst, electroless Ni
Plating and stripping the photoresist.
【００８３】また、本実施の形態では、インクジェット
ヘッドの製造において、電極の形成には無電解メッキ、
有機絶縁の形成には電着と言う、ウエットプロセスを用
いている。この方法によれば蒸着で電極を形成し、ＣＶ
Ｄ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）でパリレン絶縁膜を形成するドライプロセスに
比べて、操作が簡単で、設備費が易く、大幅なコストダ
ウンも可能となる。In the present embodiment, in the manufacture of the ink jet head, the electrodes are formed by electroless plating,
A wet process called electrodeposition is used to form the organic insulation. According to this method, an electrode is formed by vapor deposition, and CV
Method D (Chemical vapor deposition)
(ion), the operation is simpler, the facility cost is easier, and the cost can be significantly reduced as compared with the dry process of forming a parylene insulating film.
【００８４】また、本実施の形態におけるインクジェッ
トヘッド１は、分極したＰＺＴ基板２の隔壁２ｃをせん
断変形させるために、隔壁２ｃの片側にある電極６に電
圧を掛け、隔壁２ｃの反対側にある電極７を接地して、
隔壁２ｃを通して電界を掛ける。In the ink jet head 1 according to the present embodiment, a voltage is applied to the electrode 6 on one side of the partition 2c to shear-deform the partition 2c of the polarized PZT substrate 2, and the electrode 6 is located on the opposite side of the partition 2c. Ground electrode 7
An electric field is applied through the partition 2c.
【００８５】シェヤモードのインクジェットヘッドの分
極したＰＺＴ側壁を、せん断変形させる方法としては２
種類ある。As a method for shearing the polarized PZT side wall of the shear mode ink jet head, there are two methods.
There are types.
【００８６】第１の方法は、分極したＰＺＴ基板のチャ
ネル隔壁の上半分に電極を形成し、隔壁の上半分をせん
断変形させる方法で、第２の方法は、本実施の形態のよ
うに、２枚のＰＺＴ基板を分極方向を反対に接着して、
隔壁全体に電極を形成し、隔壁全体をせん断変形させる
方法である。The first method is a method in which an electrode is formed on the upper half of a channel partition of a polarized PZT substrate, and the upper half of the partition is subjected to shear deformation. The second method is, as in this embodiment, The two PZT substrates are bonded in opposite polarization directions,
This is a method in which an electrode is formed on the entire partition and the entire partition is sheared.
【００８７】本発明ではいずれの方法を用いてもよい
が、後者の方が、効率が良く、同じ電圧を掛けても、隔
壁の変形量が大きいので、発生圧力が高く、噴射したイ
ンク滴の速度が早く、インク滴の着弾ずれが少なく、画
質がより向上するため好ましい。In the present invention, any method may be used. However, the latter method is more efficient, and even if the same voltage is applied, the amount of deformation of the partition walls is large. This is preferable because the speed is high, the landing deviation of ink droplets is small, and the image quality is further improved.
【００８８】また、後者の方は、隔壁に同じ変位を与え
る場合、前者に比べ駆動の際の電圧が半分ですむので、
インクジェットヘッドの発熱を抑えることができる点で
も好ましい。In the latter case, when the same displacement is applied to the partition wall, the driving voltage is half that of the former case.
It is also preferable in that heat generation of the inkjet head can be suppressed.
【００８９】本発明に係るシェヤモード方式インクジェ
ットヘッド１は、隔壁２ｃが変形することから、絶縁膜
として柔軟な有機絶縁膜３０を用いる。有機絶縁膜３０
を形成する方法としては、電着法や塗布法が用いられ
る。塗布法は、電極上に、ポリマー被膜をスピンコーテ
ィングしたり、コンフォールマイコーティングする。電
着法では、塗布法で必要なマスキングが不要となり、工
程が簡易となるので、より好ましい。The shear mode ink jet head 1 according to the present invention uses the flexible organic insulating film 30 as the insulating film because the partition wall 2c is deformed. Organic insulating film 30
An electrodeposition method or a coating method is used as a method for forming the film. In the application method, a polymer film is spin-coated on the electrode, or conformation coating is performed. The electrodeposition method is more preferable because masking required in the coating method is not required and the process is simplified.
【００９０】電着法は、電気伝導性のある部分にしか被
膜が形成されない、また、一 度、薄い皮膜が形成され
ると、その箇所が絶縁されて、別の電導性がある部分
に、析出するので、複雑な形状でも、薄膜を均一にコー
ティングできる。特に、微細なインクチャネル３の底ま
で、均一な有機絶縁膜３０を形成できるので、電着法好
ましい。In the electrodeposition method, a film is formed only on a portion having electric conductivity, and once a thin film is formed, the portion is insulated and a portion having another conductivity is formed. Since it is deposited, a thin film can be uniformly coated even in a complicated shape. In particular, since the uniform organic insulating film 30 can be formed up to the bottom of the fine ink channel 3, the electrodeposition method is preferable.
【００９１】電着法としては、アニオン電着法とカチオ
ン電着法がある。アニオン電着は、マイナスに帯電した
塗料粒子がプラス極に析出して不溶化する。カチオン電
着は、プラスに帯電した塗料粒子が、マイナス極に析出
して、不溶化する。アニオン電着は、ワークから酸素が
発生する。一方、カチオン電着は、ワークから水素が発
生する。酸素発生量は水素の半分であり、気体発生量の
少ないアニオン電着法の方が好ましい。As the electrodeposition method, there are an anion electrodeposition method and a cation electrodeposition method. In the anion electrodeposition, the negatively charged paint particles precipitate on the positive electrode and become insoluble. In the cationic electrodeposition, the positively charged paint particles precipitate on the negative electrode and become insoluble. In the anion electrodeposition, oxygen is generated from the work. On the other hand, in the cation electrodeposition, hydrogen is generated from the work. The amount of oxygen generated is half that of hydrogen, and the anion electrodeposition method that generates a small amount of gas is more preferable.
【００９２】アニオン電着法は、２０〜２００Ｖ程度の
直流電圧を２〜３分間かけ、Ｎｉ表面に、樹脂を析出さ
せる。次に、電気浸透が起こり、析出した塗膜から、水
分が押し出され、固形分の高い析出膜を形成する。この
析出膜は水で洗っても、手で触れても、はがれることは
ない。In the anion electrodeposition method, a DC voltage of about 20 to 200 V is applied for 2 to 3 minutes to deposit a resin on the Ni surface. Next, electroosmosis occurs, and moisture is extruded from the deposited coating film to form a deposited film having a high solid content. The deposited film does not come off even if washed with water or touched by hand.
【００９３】水洗を完了した基板は、さらにイオン交換
水、または、純水で洗浄後、乾燥炉で焼付硬化する。有
機絶縁膜を熱硬化させる方法としては、他に感光性の有
るアクリロイル基を持つアクリル電着塗料を使用するこ
ともでき、この場合、紫外線により硬化できるので、圧
電基板の分極劣化を抑えることができる。The substrate that has been washed with water is further washed with ion-exchanged water or pure water, and then baked and hardened in a drying furnace. As a method for thermally curing the organic insulating film, it is also possible to use an acrylic electrodeposition paint having an acryloyl group having photosensitivity, and in this case, it can be cured by ultraviolet rays, so that polarization deterioration of the piezoelectric substrate can be suppressed. it can.
【００９４】また、アニオン電着塗料は、水溶性アクリ
ル系共重合ポリマーに、ウレタン硬化剤、もしくはメラ
ミン硬化剤を添加したものである。電極６に設けた有機
絶緑膜３０に対する、水の接触角が６０度以下であり、
界面活性剤を含む、水系インクの接触角が４０度以下で
あるので、インクチャネルへのインクの進入が妨げられ
ず、気泡が付着することも無い。各電極に設けた有機絶
縁膜の接触角バラツキは１０度以下であり、均一なピン
ホールの無い絶縁膜が形成されるので、インク噴射精度
が良く、安定した画像が得られる。Further, the anionic electrodeposition paint is obtained by adding a urethane curing agent or a melamine curing agent to a water-soluble acrylic copolymer. The contact angle of water with respect to the organic green film 30 provided on the electrode 6 is 60 degrees or less,
Since the contact angle of the water-based ink containing a surfactant is 40 degrees or less, entry of the ink into the ink channel is not hindered, and air bubbles do not adhere. The contact angle variation of the organic insulating film provided on each electrode is 10 degrees or less, and an insulating film without a uniform pinhole is formed, so that a stable image can be obtained with good ink jetting accuracy.
【００９５】また、有機絶縁膜３０の厚さは１〜５μ
ｍ、好ましくは２〜４μｍであり、均一でピンホールの
無い絶縁膜の形成が可能である。この有機絶縁膜の厚さ
のバラツキは、１μｍ以下でピンホールが無く、絶縁の
信頼性が向上する。The thickness of the organic insulating film 30 is 1 to 5 μm.
m, preferably 2 to 4 μm, and it is possible to form a uniform and pinhole-free insulating film. The variation in the thickness of the organic insulating film is 1 μm or less, and there is no pinhole, and the reliability of insulation is improved.
【００９６】また、有機絶縁膜３０の硬化温度が２２０
℃以下、好ましくは１８０℃以下で一枚のＰＺＴ基板
で、側壁を形成する場合、あり、圧電基板の分極が劣化
せず、有機絶縁膜が、過度の熱影響を受けることなく、
柔軟性を維持することができる。When the curing temperature of the organic insulating film 30 is 220
When the side wall is formed with one PZT substrate at a temperature of 180 ° C. or less, preferably 180 ° C. or less, the polarization of the piezoelectric substrate does not deteriorate, and the organic insulating film is not affected by excessive heat.
Flexibility can be maintained.
【００９７】本発明の実施の形態では、インク吐出口に
対向する位置にインク流入口を設けることにより、イン
ク流路が屈曲していないので、泡が抜けやすく、貯まり
にくい利点がある。さらに、チャネル長が短いので、ヘ
ッド全体の小型化が図られる。さらに、チャネルの溝を
流路方向に均一な深さとすることにより、静電容量が小
さく、電力消費が小さくなり、ヘッド発熱が少なく、ま
た工作も易しい。In the embodiment of the present invention, since the ink flow path is not bent by providing the ink inflow port at a position facing the ink discharge port, there is an advantage that bubbles are easily removed and hardly accumulated. Further, since the channel length is short, the size of the entire head can be reduced. Further, by making the channel grooves have a uniform depth in the flow channel direction, the capacitance is small, the power consumption is small, the heat generation of the head is small, and the work is easy.
【００９８】また、ストレートなインクチャネルとした
上では、ヘッド側面に設けた接続電極を介して駆動回路
と接続する構成とすることで、接続も容易としている。In addition, when a straight ink channel is used, the connection is facilitated by connecting to a drive circuit via a connection electrode provided on the side surface of the head.
【００９９】このインクジェットヘッド１は、ストレー
ト溝によりインクチャネル３とチャネル４を形成し、隔
壁２ｃに電極６，７を形成する。一枚のＰＺＴ基板で、
側壁を形成する場合、電極６，７を壁の上半分に設ける
必要がある。この際、斜め方向から蒸着すると、蒸発物
が隣の隔壁に遮られて、隔壁の上半分にのみ電極を形成
することができ好ましい。In the ink jet head 1, ink channels 3 and 4 are formed by straight grooves, and electrodes 6 and 7 are formed on the partition 2c. With one PZT substrate,
When forming the side walls, the electrodes 6 and 7 need to be provided on the upper half of the wall. At this time, it is preferable to perform evaporation from an oblique direction because an evaporant is blocked by an adjacent partition and an electrode can be formed only on the upper half of the partition.
【０１００】一方、本実施の形態の場合のように、２枚
のＰＺＴの基板を分極方向を反対に向けて接着して、隔
壁を形成すると、壁全面に、電極を形成する必要があ
る。On the other hand, as in the case of this embodiment, when two PZT substrates are bonded with their polarization directions opposite to each other to form a partition, it is necessary to form an electrode on the entire wall.
【０１０１】斜め蒸着は、隔壁の上半分に電極を形成す
る際には好ましいが、壁全面に、形状に関係無く、均一
に析出することができる点で、無電解メッキによる電極
形成がより好ましい。The oblique deposition is preferable when forming an electrode on the upper half of the partition wall, but it is more preferable to form the electrode by electroless plating because the electrode can be uniformly deposited on the entire wall regardless of the shape. .
【０１０２】本実施の形態では、電極６，７、接続電極
２２，２３と配線２０，２１を無電解メッキで形成して
いる。無電解メッキは、導電性の無いＰＺＴ基板上で
も、Ｎｉ又はＣｕメッキを掛けられる。その操作として
は、ＰＺＴ基板表面を適当なエッチング剤でエッチング
して、ＰＺＴ粒子の界面を選択的に溶解して、ＰＺＴ表
面に、微細な窪みを形成する。ここに、メッキ触媒を吸
着させて無電解メッキ液に漬けると、触媒表面に金属、
例えばＮｉやＣｕが析出する。一度金属が析出すると、
析出した金属が、触媒作用を持つので、さらに析出が続
く。In the present embodiment, the electrodes 6 and 7, the connection electrodes 22 and 23, and the wirings 20 and 21 are formed by electroless plating. In electroless plating, Ni or Cu plating can be applied even on a PZT substrate having no conductivity. As the operation, the surface of the PZT substrate is etched with an appropriate etching agent to selectively dissolve the interface of the PZT particles to form a fine depression on the PZT surface. Here, when the plating catalyst is adsorbed and immersed in the electroless plating solution, metal,
For example, Ni or Cu precipitates. Once the metal is deposited,
Since the deposited metal has a catalytic action, the deposition continues further.
【０１０３】このように、無電解メッキは、電導性の無
い基板上でも、凹凸のある基板上でも、均一で、ピンホ
ールの無いメッキ膜を形成できる点で好ましい。As described above, electroless plating is preferable in that a uniform plating film without pinholes can be formed on a substrate having no conductivity or a substrate having irregularities.
【０１０４】無電解メッキは、蒸着と異なり、下地に凹
凸があっても、凹凸に沿って、均一な膜厚で析出する。
圧電セラミックスの表面は、直径、数μｍのＰＺＴ粒子
で形成されているので、凹凸が激しいが、無電解メッキ
は、凹凸に沿って、均一に析出するで、厚みムラを１μ
ｍ以下にすることができる。In the electroless plating, unlike vapor deposition, even if the underlying layer has irregularities, it is deposited with a uniform film thickness along the irregularities.
Since the surface of the piezoelectric ceramic is formed of PZT particles having a diameter of several μm, unevenness is severe. However, electroless plating is uniformly deposited along the unevenness, and unevenness in thickness is reduced by 1 μm.
m or less.
【０１０５】Ｎｉ−Ｂを１−２μｍ析出させるのが好ま
しい。更に、その上にＮｉ−Ｐを１μｍ析出すると密着
性が良く、製造コストを下げることができより好まし
い。It is preferable to deposit Ni-B by 1-2 μm. Further, it is more preferable that Ni-P is deposited thereon to a thickness of 1 [mu] m because the adhesion is good and the production cost can be reduced.
【０１０６】形成する電極の厚さは１〜５μｍ、好まし
くは２〜４μｍであり、この厚さを有することで電圧の
印加により確実に、隔壁をせん断変形させることができ
る。また、各電極の厚さのバラツキが１μｍ以下、好ま
しくは０．５μｍ以下とすることで、隔壁のせん断変形
精度がさらに向上する。また、電極は、好ましくは、Ｎ
ｉ−Ｂを１μｍ析出し、その上にＮｉ−Ｐを１〜３μｍ
析出すると密着性が良く、コストを下げることができ
る。The thickness of the electrode to be formed is 1 to 5 μm, preferably 2 to 4 μm, and by having this thickness, the partition walls can be securely deformed by applying a voltage. Further, when the variation in the thickness of each electrode is 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less, the accuracy of the shear deformation of the partition walls is further improved. Also, the electrode is preferably N
1-μm of i-B is deposited, and Ni-P is deposited on the
When deposited, the adhesion is good and the cost can be reduced.
【０１０７】メッキ触媒を基板に吸着させる方法として
は、エッチングしたＰＺＴ基板を、濃度０．１％の塩化
第１錫水溶液につけて、塩化第１錫を吸着させ、続い
て、濃度０．０１％の塩化パラジューム水溶液につけ
て、塩化パラジュームを吸着させる。先に、吸着した塩
化第１錫と塩化パラジュームの間の酸化、還元反応によ
り、金属パラジュームを生成し、これを吸着させる。こ
の金属パラジュームが、無電解メッキの触媒となる。As a method for causing the plating catalyst to be adsorbed on the substrate, the etched PZT substrate is immersed in an aqueous solution of stannous chloride having a concentration of 0.1% to adsorb stannous chloride. Immersed in an aqueous solution of palladium chloride to adsorb the palladium chloride. First, a metal palladium is generated by an oxidation and reduction reaction between the adsorbed stannous chloride and palladium chloride, and the metal palladium is adsorbed. This metal palladium serves as a catalyst for electroless plating.
【０１０８】シェヤモードインクジェットヘッドで、イ
ンクを噴射する例について説明する。先ず、インクチャ
ネルの左右の隔壁を外側に変形して、インクチャネルを
膨らませて、インクチャネルに負圧を発生させ、インク
をマニホールド１３から吸引する。この時、発生した負
の圧力波が、インク吐出口１１ａからインクチャネル内
を移動し、インクチャネル入口の断面積が急変する部分
で、位相を反転して反射される。このタイミングで、隔
壁の変形を元に戻して、インクを圧縮すれば、インクに
高い圧力が掛かる。これがｎｍオーダーの極く微小な隔
壁の変移でも、インクを噴射できるシェヤーモードヘッ
ドの特徴である。An example in which ink is ejected by a shear mode ink jet head will be described. First, the left and right partition walls of the ink channel are deformed outward, the ink channel is expanded, a negative pressure is generated in the ink channel, and the ink is sucked from the manifold 13. At this time, the generated negative pressure wave travels through the ink channel from the ink discharge port 11a, and is reflected with its phase inverted at a portion where the cross-sectional area of the ink channel inlet changes abruptly. At this timing, if the deformation of the partition is restored and the ink is compressed, a high pressure is applied to the ink. This is a feature of the shear mode head that can eject ink even if the partition walls are extremely small in the order of nm.
【０１０９】このように、シェヤモードインクジェット
ヘッドにおけるインクを噴射する周期は、インクチャネ
ルの長さを、インク中の音速で割った時間の整数倍に近
い値とすることが好ましい。従って、高周波で噴射する
には、インクチャネルの長さを短くすることが好まし
い。インクチャネルの形は、本実施の形態のように、単
純なストレート型が好ましい。As described above, it is preferable that the cycle of ejecting the ink in the shear mode ink jet head is a value close to an integral multiple of the time obtained by dividing the length of the ink channel by the speed of sound in the ink. Therefore, for jetting at a high frequency, it is preferable to reduce the length of the ink channel. The shape of the ink channel is preferably a simple straight type as in the present embodiment.
【０１１０】本実施の形態のインクジェットヘッド１で
は、インクチャネル３の電極６に電圧を印加し、チャネ
ル４の電極７を接地する駆動方式を採用し、電極６に有
機絶縁膜３０を設けて、溶剤系インクのみならず、水系
インクの噴射も可能としている。In the ink jet head 1 according to the present embodiment, a driving method in which a voltage is applied to the electrode 6 of the ink channel 3 and the electrode 7 of the channel 4 is grounded, and the organic insulating film 30 is provided on the electrode 6, Not only solvent-based ink but also water-based ink can be ejected.
【０１１１】また、基板２の下面２ｂは、全面、Ｎｉメ
ッキしてから、ＹＡＧレーザーでメッキの一部を除去し
て、配線２０，２１を設ける。または、触媒を付与した
段階で、ＹＡＧレーザーで、不要部の触媒を除去しても
良い。配線２０は、基板２の側部に設けた接続電極２２
を介してインクチャネル３の電極６に接続され、配線２
１は、圧電基板２の溝５内に設けた、接続電極２３を介
して、チャネル４の電極７に接続される。配線、２０，
２１は、異方導電性フィルム１４により、フレキシブル
配線ケーブル１５と接続される。The lower surface 2b of the substrate 2 is entirely plated with Ni, and a part of the plating is removed with a YAG laser to provide wirings 20 and 21. Alternatively, at the stage where the catalyst has been applied, the unnecessary portion of the catalyst may be removed with a YAG laser. The wiring 20 is connected to a connection electrode 22 provided on the side of the substrate 2.
Is connected to the electrode 6 of the ink channel 3 via the
1 is connected to the electrode 7 of the channel 4 via the connection electrode 23 provided in the groove 5 of the piezoelectric substrate 2. Wiring, 20,
Reference numeral 21 is connected to the flexible wiring cable 15 by the anisotropic conductive film 14.
【０１１２】図６を用いて別の実施の形態のインクジェ
ットヘッドについて説明する。An ink jet head according to another embodiment will be described with reference to FIG.
【０１１３】本実施の形態は、本発明の別の例である。
チャネルを研削して、無電解メッキで電極を、電着で絶
縁膜を設ける点は同じであるが、前記実施の形態の溝５
を設けず、インクチャネル３とチャネル４の深さは同じ
である。インク供給側のヘッド端面には接続電極２４を
設けて、この接続電極２４にヘッド下面に形成した配線
２６を接続している。これにより配線２６とインクチャ
ネル３及びチャネル４の電極６，７を接続する。This embodiment is another example of the present invention.
Although the channel is ground and an electrode is provided by electroless plating and an insulating film is provided by electrodeposition, the groove 5 of the above embodiment is the same.
Is not provided, and the depths of the ink channels 3 and 4 are the same. A connection electrode 24 is provided on the end face of the head on the ink supply side, and a wiring 26 formed on the lower surface of the head is connected to the connection electrode 24. As a result, the wiring 26 is connected to the electrodes 6 and 7 of the ink channels 3 and 4.
【０１１４】本実施の形態では、同じ深さの、インクチ
ャネル３とチャネル４を同じ深さで形成し、これらと直
交する溝５を形成していない。ヘッド全面をメッキした
後、ＹＡＧレーザーで、メッキの一部を除去するか、ま
たは、ＹＡＧレーザー等で触媒の一部、すなわち電極を
形成しない部分を除去して、電極６に接続する接続電極
２４と配線２６を形成するものである。In this embodiment, the ink channel 3 and the channel 4 having the same depth are formed at the same depth, and the groove 5 orthogonal to these is not formed. After plating the entire surface of the head, a portion of the plating is removed with a YAG laser, or a portion of the catalyst, that is, a portion where no electrode is formed is removed with a YAG laser or the like, and a connection electrode 24 connected to the electrode 6 is removed. And the wiring 26 are formed.
【０１１５】本実施の形態によれば、図１乃至図５の例
に比べて、研削するのは同じ深さのインクチャネル３及
びチャネル４のみとなり、研削が容易となる。According to this embodiment, only the ink channel 3 and the channel 4 having the same depth are ground as compared with the examples shown in FIGS. 1 to 5, and the grinding is facilitated.
【０１１６】また、本実施の形態で、２枚のＰＺＴ基板
を接着してから、インクチャネル３とチャネル４を形成
する。したがって、接着剤がチャネルにあふれ出す恐れ
がない。In this embodiment, the ink channels 3 and 4 are formed after the two PZT substrates are bonded. Therefore, there is no possibility that the adhesive overflows into the channel.
【０１１７】そして、無電解メッキで電極６，７を形成
して、引き続き、有機絶縁膜３０を電着で形成するウエ
ットプロセスとしている。よって、大掛かりな装置を必
要とせず、操作が極めて簡単である。蒸着、プラズマの
ような、真空装置、蒸発装置や加熱装置等を必要とする
ドライプロセスに比べて、コストが安くなる。Then, the electrodes 6 and 7 are formed by electroless plating, and the organic insulating film 30 is formed by electrodeposition. Therefore, no large-scale device is required and the operation is extremely simple. The cost is reduced as compared with a dry process such as vapor deposition or plasma which requires a vacuum device, an evaporation device, a heating device, and the like.
【０１１８】また、本実施の形態では、インクチャネル
の両端にインクの入らないチャネルを受ける側を開示し
てきたが、すべてのチャネルにインクを導入し、それら
を１チャネルおき、又は２チャネルおき等一定の間隔毎
のチャネルを駆動させるタイプのインクジェットヘッド
も本発明は適用できる。Further, in the present embodiment, the side receiving the ink-free channel at both ends of the ink channel has been disclosed. However, ink is introduced into all the channels, and they are placed every other channel or every two channels. The present invention is also applicable to an inkjet head of a type that drives channels at regular intervals.
【０１１９】[0119]
【発明の効果】前記したように、請求項１に記載の発明
では、インクをインク吐出口に対向した位置に設けたイ
ンク流入口より、インクチャネルに流入させることによ
り、インクチャネル内で発生する気泡がたまりにくく、
噴射を確実に行える。また、インクチャネルの電極に、
電圧を印加することにより、インク吐出口からインクを
噴射する場合でも、インクに接する電極に、有機絶縁膜
を設けたので、導電性の高い水系インクを使用すること
も可能となる。そのため、駆動するインクチャネルに、
直接、信号を送ることが可能となるので、チャネル毎に
電極を作り分ける必要が無く、電極の形成を簡易に行
え、ヘッドの高密度化が容易となる。As described above, according to the first aspect of the present invention, ink is generated in the ink channel by flowing the ink into the ink channel from the ink inlet provided at a position facing the ink discharge port. Air bubbles are hard to collect,
Injection can be performed reliably. Also, the electrode of the ink channel,
Even when ink is ejected from the ink ejection port by applying a voltage, an organic insulating film is provided on the electrode in contact with the ink, so that a highly conductive aqueous ink can be used. Therefore, the driving ink channel
Since signals can be directly transmitted, it is not necessary to separately form electrodes for each channel, the electrodes can be formed easily, and the density of the head can be easily increased.
【０１２０】また、有機絶縁膜は柔軟なため、電圧印加
時、隔壁のせん断変形に追従できるので、ＳｉＯ2，や
Ｓｉ3Ｎ4のような硬い無機絶縁膜で問題となる剥離が起
こりにくい。Further, since the organic insulating film is flexible, it can follow the shear deformation of the partition walls when a voltage is applied. Therefore, peeling, which is a problem with a hard inorganic insulating film such as SiO 2 or Si 3 N 4 , hardly occurs.
【０１２１】請求項２に記載の発明では、前記有機絶縁
膜が電着法により形成されるため、電気伝導性としてお
くことで被膜を形成することができ、また、一度、薄い
皮膜が形成されると、その箇所が絶縁され、他の電導性
の有る場所に、析出するので、複雑な形状物の上でも、
薄膜を、均一に形成することができ、インクジェットヘ
ッドの微細な部分まで、有機絶縁膜を確実に形成するこ
とができる。According to the second aspect of the present invention, since the organic insulating film is formed by an electrodeposition method, a film can be formed by keeping it electrically conductive, and a thin film is formed once. Then, the place is insulated and deposited in other conductive places, so even on complex shapes,
The thin film can be formed uniformly, and the organic insulating film can be surely formed up to a fine portion of the ink jet head.
【０１２２】請求項３に記載の発明では、電極を無電解
メッキにより形成するため、導電性のない、凹凸のある
圧電基板上でも、均一な、ピンホールの無い電極を形成
できる。電極金属としては、Ｎｉ又はＣｕを使用できる
が、圧電材料ＰＺＴへの付着力が強いＮｉが特に好まし
い。According to the third aspect of the present invention, since the electrodes are formed by electroless plating, a uniform electrode having no pinholes can be formed even on a non-conductive, uneven piezoelectric substrate. Ni or Cu can be used as the electrode metal, but Ni having a strong adhesive force to the piezoelectric material PZT is particularly preferable.
【０１２３】請求項４に記載の発明では、インク流入口
側の端面に接続電極及び保護膜を有するので、インクチ
ャネル内の電極と、ヘッド下面に形成した配線の接続が
容易になる。According to the fourth aspect of the present invention, since the connection electrode and the protective film are provided on the end face on the ink inlet side, connection between the electrode in the ink channel and the wiring formed on the lower surface of the head is facilitated.
【０１２４】請求項５に記載の発明では、基板のチャネ
ルが設けられた面とは反対の面にチャネルの方向と直交
する方向に設けられた溝を有し、溝がチャネルと連通す
るることで、溝の中に接続電極を形成して、全てのチャ
ネルの電極をまとめて、接地することができる。According to the fifth aspect of the present invention, the substrate has a groove provided in a direction opposite to the channel direction on a surface opposite to the surface on which the channel is provided, and the groove communicates with the channel. Thus, the connection electrodes can be formed in the grooves, and the electrodes of all the channels can be collectively grounded.
【０１２５】請求項６に記載の発明では、インクチャネ
ルの深さと、両隣のチャネルの深さを異ならせること
で、反対面に設けたインクチャネルと直交する溝と、一
方のチャネルとは連通するが、インクチャネルとは連通
しない深さを有する。In the invention according to claim 6, by making the depth of the ink channel different from the depth of the adjacent channels, the groove provided on the opposite surface and orthogonal to the ink channel communicates with one of the channels. But has a depth that does not communicate with the ink channel.
【０１２６】請求項７に記載の発明では、有機絶緑膜に
対する水の接触角が６０度以下であり、界面活性剤を含
む水系インクの接触角は４０度以下になるので、水系イ
ンクのインクチャネル内への進入を妨げることはない。
また、インクの接触角が低いので、有機絶縁膜へ気泡が
付着せず、インクを良好に噴射することができる。According to the seventh aspect of the present invention, the contact angle of water to the organic bleaching film is 60 degrees or less, and the contact angle of aqueous ink containing a surfactant becomes 40 degrees or less. It does not prevent entry into the channel.
In addition, since the contact angle of the ink is low, bubbles can be prevented from adhering to the organic insulating film, and the ink can be jetted well.
【０１２７】請求項８に記載の発明では、有機絶縁膜は
接触角のバラツキを１０度以下とすることで、より確実
に水系インクのインクチャネル内への進入を妨げること
がなく、有機絶縁膜へ気泡が付着せず、インクを良好に
噴射することができる。In the invention according to the eighth aspect, the organic insulating film has a contact angle variation of 10 degrees or less, so that it is possible to more reliably prevent the water-based ink from entering the ink channel, and to prevent the organic insulating film from being damaged. No ink bubbles can be ejected satisfactorily without air bubbles.
【０１２８】請求項９に記載の発明では、電着法は、電
圧と電圧を印加する時間で、正確に膜厚をコントロール
でき、有機絶縁膜の厚さを１〜５μｍとすることで、ピ
ンホールのない膜厚の均一な絶縁被膜を形成することが
可能である。According to the ninth aspect of the present invention, in the electrodeposition method, the film thickness can be accurately controlled by the voltage and the time for applying the voltage, and the thickness of the organic insulating film is set to 1 to 5 μm. It is possible to form an insulating film having a uniform thickness without holes.
【０１２９】請求項１０に記載の発明では、各有機絶縁
膜の厚さのバラツキを１μｍ以下とするので、有機絶縁
膜にピンホールが無く、絶縁の信頼性が向上する。According to the tenth aspect of the present invention, since the variation in the thickness of each organic insulating film is set to 1 μm or less, there is no pinhole in the organic insulating film, and the reliability of insulation is improved.
【０１３０】請求項１１に記載の発明では、有機絶縁膜
の硬化温度が２２０℃以下とすることで、圧電基板の分
極が消滅する温度、キューリー温度以下で分極の劣化が
生じにくい。According to the eleventh aspect of the present invention, when the curing temperature of the organic insulating film is set to 220 ° C. or lower, the polarization is hardly deteriorated at a temperature lower than the temperature at which the polarization of the piezoelectric substrate disappears or the Curie temperature.
【０１３１】請求項１２に記載の発明では、有機絶縁膜
は紫外線により硬化させられるので、室温より僅かに高
い温度で硬化することができ、光硬化性のアクリロイル
基を含有する電着樹脂を使用すれば良いため、製造工程
が簡素化できる。According to the twelfth aspect of the present invention, since the organic insulating film is cured by ultraviolet rays, it can be cured at a temperature slightly higher than room temperature, and the electrodeposition resin containing a photocurable acryloyl group is used. The manufacturing process can be simplified.
【０１３２】請求項１３に記載の発明では、電極の厚さ
を１〜５μｍとすることで、膜厚が均一な電極膜となる
ので、電極に、電圧が均一に掛り、低い電圧で隔壁をせ
ん断変形させることができる。According to the thirteenth aspect of the present invention, when the thickness of the electrode is 1 to 5 μm, an electrode film having a uniform film thickness can be obtained. It can be sheared.
【０１３３】請求項１４に記載の発明では、厚みムラが
１μｍ以下の均一膜厚の電極を形成することにより、低
い電圧でヘッドを駆動することができインクジェットヘ
ッドの発熱を抑えることができる。According to the fourteenth aspect of the present invention, by forming an electrode having a uniform thickness with a thickness unevenness of 1 μm or less, the head can be driven at a low voltage and the heat generation of the ink jet head can be suppressed.
【図１】インクジェットヘッドのインク吐出口側から見
た全体図である。FIG. 1 is an overall view as viewed from an ink ejection port side of an inkjet head.
【図２】インクジェットヘッドのインク供給口側から見
た全体図である。FIG. 2 is an overall view of the inkjet head as viewed from an ink supply port side.
【図３】図１のI-I線に沿うインクチャネルの断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view of the ink channel taken along line II of FIG.
【図４】チャネル内に形成した電極と、インク入口側の
ヘッド側端面に形成した信号接続電極と、ヘッド下面に
形成した信号配線と接地配線と、溝の中に形成した接地
接続電極を示すインク供給側及びヘッド下面側から見た
斜視図である。FIG. 4 shows an electrode formed in a channel, a signal connection electrode formed on an end face of a head on the ink inlet side, a signal wiring and a ground wiring formed on a lower surface of the head, and a ground connection electrode formed in a groove. FIG. 3 is a perspective view as seen from an ink supply side and a head lower surface side.
【図５】有機絶縁膜を設けた状態を示すインクチャネル
部分の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of an ink channel portion showing a state where an organic insulating film is provided.
【図６】別の実施例で同じ深さのチャネルを研削し、イ
ンク供給側のヘッド端面に接続電極を、ヘッド下面に配
線を、形成した例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example in which a channel having the same depth is ground in another embodiment, and a connection electrode is formed on a head end surface on an ink supply side, and a wiring is formed on a lower surface of the head.
１ インクジェットヘッド ２ 基板 ２ｃ 隔壁 ３ インクチャネル ４ チャネル ６，７ 電極 ３０ 有機絶縁膜 １１ａ インク吐出口 １２ａ インク流入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink jet head 2 Substrate 2c Partition wall 3 Ink channel 4 Channel 6, 7 electrode 30 Organic insulating film 11a Ink ejection port 12a Ink inlet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 明彦 東京都日野市さくら町１番地 コニカ株式 会社内 (72)発明者 野守 弘之 東京都日野市さくら町１番地 コニカ株式 会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF55 AF66 AF78 AF93 AG12 AG32 AG39 AG40 AG42 AG45 AG89 AG92 AG93 AP02 AP14 AP22 AP23 AP24 AP33 AP38 AP42 AP52 AP53 AP54 AP55 AP57 AP59 AQ10 BA03 BA14 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Akihiko Tamura 1 Sakuracho, Hino-shi, Tokyo Konica Corporation (72) Inventor Hiroyuki Nomori 1 Sakuracho, Hino-shi, Tokyo F-term in Konica Corporation (reference) 2C057 AF55 AF66 AF78 AF93 AG12 AG32 AG39 AG40 AG42 AG45 AG89 AG92 AG93 AP02 AP14 AP22 AP23 AP24 AP33 AP38 AP42 AP52 AP53 AP54 AP55 AP57 AP59 AQ10 BA03 BA14
Claims (14)
壁の両側に設けられた電極と、 前記電極のうち、インクに接する電極に設けられた有機
絶縁膜と、 前記インクチャネルの一方側に設けられたインク吐出口
と、 前記インクチャネルの他方側であって、前記インク吐出
口に対向する位置に設けられたインク流入口と、 を有し、 前記インクチャネルにインクを前記インク流入口より流
入し、前記電極に電圧を印加することにより前記インク
吐出口からインクを噴射することを特徴とするインクジ
ェットヘッド。An ink channel; a channel provided on both sides of the ink channel; electrodes provided on both sides of a partition wall between the channel adjacent to the ink channel; An organic insulating film provided on the contacting electrode; an ink ejection port provided on one side of the ink channel; and an ink flow provided on the other side of the ink channel and opposed to the ink ejection port. An ink jet head, comprising: an ink inlet, wherein the ink flows into the ink channel from the ink inflow port, and a voltage is applied to the electrode to eject the ink from the ink ejection port.
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。2. The ink jet head according to claim 1, wherein said organic insulating film is formed by electrodeposition.
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイン
クジェットヘッド。3. The ink jet head according to claim 1, wherein the electrodes are formed by electroless plating.
保護膜を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。4. The ink jet printer according to claim 1, further comprising a connection electrode and a protective film on an end face on the ink inlet side.
The inkjet head according to any one of the above.
板の前記チャネルが設けられた面とは反対の面に前記チ
ャネルの方向と直交する方向に設けられた溝を有し、 前記溝は、前記チャネルと連通していることを特徴とす
る請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインク
ジェットヘッド。5. The channel is provided on a substrate, and has a groove provided on a surface of the substrate opposite to a surface on which the channel is provided, in a direction perpendicular to a direction of the channel. The ink jet head according to any one of claims 1 to 4, wherein the ink jet head communicates with the channel.
異なることを特徴とする請求項５に記載のインクジェッ
トヘッド。6. The ink jet head according to claim 5, wherein the ink channel and the channel have different depths.
る水の接触角が６０度以下であることを特徴とする請求
項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のインクジェッ
トヘッド。7. The ink-jet head according to claim 1, wherein a contact angle of water with respect to the organic bleaching film provided on each of the electrodes is 60 degrees or less.
る水の接触角のバラツキが１０度以下であることを特徴
とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッド。8. The ink jet head according to claim 1, wherein a variation of a contact angle of water with respect to an organic insulating film provided on each of said electrodes is 10 degrees or less. .
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項
に記載のインクジェットヘッド。9. The ink jet head according to claim 1, wherein said organic insulating film has a thickness of 1 to 5 μm.
μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項９
のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。10. A method according to claim 1, wherein said organic insulating film has a thickness variation of 1%.
10 .mu.m or less.
The inkjet head according to any one of the above.
下であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のい
ずれか１項に記載のインクジェットヘッド。11. The ink jet head according to claim 1, wherein the curing temperature of the organic insulating film is 220 ° C. or less.
たものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１１
のいすれか１項に記載のインクジェットヘッド。12. The organic insulating film according to claim 1, wherein said organic insulating film is cured by ultraviolet rays.
The inkjet head according to any one of claims 1 to 4.
を特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に
記載のインクジェットヘッド。13. The ink jet head according to claim 1, wherein said electrode has a thickness of 1 to 5 μm.
下であることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のい
ずれか１項に記載のインクジェットヘッド。14. The ink jet head according to claim 1, wherein a variation in the thickness of each of the electrodes is 1 μm or less.
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- 2000-04-25 JP JP2000123536A patent/JP2001301169A/en active Pending
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