JP2000015800A - Ink-jet head using surface elastic wave - Google Patents

Ink-jet head using surface elastic wave

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JP2000015800A
JP2000015800A JP18476898A JP18476898A JP2000015800A JP 2000015800 A JP2000015800 A JP 2000015800A JP 18476898 A JP18476898 A JP 18476898A JP 18476898 A JP18476898 A JP 18476898A JP 2000015800 A JP2000015800 A JP 2000015800A
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ink
idt
piezoelectric substrate
electrode
surface acoustic
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Yoshimasa Okamura
好真 岡村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet head which has a highly stable surface elastic wave generation means with a long service life without generating migrations and in which a wide range of inks can be used. SOLUTION: In an ink-jet head having a piezoelectric substrate 1 for generating surface elastic waves, a comb-shaped electrode 2 set on the piezoelectric substrate 1 for generating an a.c. voltage and an ink liquid chamber for supplying an ink in a propagation direction of surface elastic waves if desired, a metallic oxide film or metallic nitride film is formed on a front face of the comb-shaped electrode 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、表面弾性波発生装
置、および、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像
形成装置に関する出力手段の内、特に微細なインク液滴
を飛翔させて画像を記録する、表面弾性波を用いたイン
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 surface acoustic wave generator and an output unit for an image forming apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine, etc., which records an image by flying particularly fine ink droplets. And an inkjet head using a surface acoustic wave.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット記録方式としては、ヒー
ターによりインク中にバブルを形成して、この圧力によ
りインクを吐出するバブルジェット方式や、ピエゾ圧電
素子のバルクの電気機械変位を用いてインクを吐出させ
るコンティニュアス型またはオンデマンド型ピエゾジェ
ット方式が広く商品化されている。
2. Description of the Related Art As an ink jet recording method, a bubble jet method in which a bubble is formed in ink by a heater and the ink is ejected by this pressure, or ink is ejected by using a bulk electromechanical displacement of a piezoelectric element. Continuous or on-demand piezo jet systems have been widely commercialized.

【0003】これらの方式のインクジェットヘッドは、
細かい画素ドットを形成できるように、微細なノズル、
ヒーター、あるいは微細なピエゾ圧電素子の加工を施し
て作製される。したがって、微細なノズルでのインク目
詰まりが起こり易い。また、バブルジェット方式では、
インクがヒーター上で焦げる可能性があり、焦げ回避の
為に使用可能なインク材質に制限がある。また、ピエゾ
方式では、ドライバの実装やノズルへの供給エネルギー
の問題から、高密度で長尺マルチ化したヘッドを作製す
ることが困難である。
[0003] These types of ink jet heads are:
Fine nozzle, so that fine pixel dots can be formed
It is manufactured by processing a heater or a fine piezoelectric element. Therefore, ink clogging with fine nozzles is likely to occur. In the bubble jet method,
Ink may be scorched on the heater, and there is a limit to the ink material that can be used to avoid scorching. Further, in the piezo method, it is difficult to manufacture a high-density, long, multi-head due to the problem of mounting a driver and supplying energy to a nozzle.

【0004】一方、近年においては、例えば表面弾性波
(surface acoustic wave)のストリーミング現象を利
用した微小流体素子(電子情報通信学会技術研究報告、
US89−51,P41−46、塩川等)、及び、表面
弾性波をインク中に放出しインクを飛翔させる液滴ジェ
ット装置(特開平2−269058号公報)が提案され
ている。
On the other hand, in recent years, for example, a microfluidic device utilizing a streaming phenomenon of a surface acoustic wave (Technical Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers,
U.S. Pat. No. 89-51, P41-46, Shiokawa, etc.) and a droplet jet apparatus that emits surface acoustic waves into ink to make the ink fly (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-269058).

【0005】図7は、表面弾性波を用いたインクジェッ
ト装置(液滴ジェット装置)の概略図である。この図7
に示す装置は、数MHzから数百Mzの高周波信号を発
生する交流電気信号発生器34と、交流電気信号を間欠
にするパルス信号発生器35による電気信号を、入力用
櫛形電極(IDT)32に入力し、圧電基板31に表面
弾性波を励振し、表面弾性波の進行波にて伝搬面上の液
体33を飛翔させる表面弾性波フィルタの電極を有する
ものである。
FIG. 7 is a schematic view of an ink jet apparatus (droplet jet apparatus) using surface acoustic waves. This FIG.
The device shown in FIG. 1 converts an electric signal from an AC electric signal generator 34 for generating a high-frequency signal of several MHz to several hundreds Mz and a pulse signal generator 35 for intermittently making the AC electric signal into an input comb-shaped electrode (IDT) 32. , A surface acoustic wave is excited in the piezoelectric substrate 31, and a surface acoustic wave filter electrode that causes the liquid 33 on the propagation surface to fly by a traveling wave of the surface acoustic wave.

【0006】図7に示す通り、表面弾性波を用いたイン
クジェット装置では、ノズルを無くすことが可能とな
る。それ故に、インク目詰まりが無く、焦げが起こるこ
とも無い。さらに、ピエゾ圧電素子のバルクの変位を利
用するピエゾジェット方式と比較して、弾性体の表面に
集中した弾性波エネルギーを高効率でインクに供給で
き、入力パワーの点で有利となる。ただし、このような
インクジェット装置では、IDT32に入力する高周波
電力として10分の1ワット乃至数ワット必要とし、I
DT32がマイグレーションを起こし、断線等を起こし
易い。
As shown in FIG. 7, an ink jet device using surface acoustic waves can eliminate nozzles. Therefore, there is no ink clogging and no scorching occurs. Further, compared with the piezo jet method using the bulk displacement of the piezoelectric element, elastic wave energy concentrated on the surface of the elastic body can be supplied to the ink with high efficiency, which is advantageous in terms of input power. However, such an ink jet device requires one tenth to several watts as high-frequency power to be input to the IDT 32.
The DT 32 is likely to cause migration and disconnection or the like.

【0007】一方、インク中にIDTを設置し、インク
中に表面弾性波を放出しインクを飛翔させるインクジェ
ット装置(特開昭62−66943号公報)が提案され
ている。図8は、そのインクジェット装置の模式的断面
図である。この図8に示す装置は、インクを貯留するイ
ンク液室41内に圧電基板43を設け、その圧電基板4
3上に同心円状に形成したIDT42に高周波電圧を印
加することにより表面弾性波を発生させて、インク中に
漏洩レーリー波からの振動圧力をコーン状に集中させる
と共に、その振動圧力の焦点44の近傍のインク表面か
らインク滴45を吐出させ、記録媒体46に記録するも
のである。
On the other hand, there has been proposed an ink jet apparatus in which an IDT is provided in ink and a surface acoustic wave is emitted into the ink to fly the ink (Japanese Patent Laid-Open No. 62-66943). FIG. 8 is a schematic sectional view of the ink jet device. In the apparatus shown in FIG. 8, a piezoelectric substrate 43 is provided in an ink liquid chamber 41 for storing ink.
By applying a high-frequency voltage to the IDT 42 formed concentrically on the surface 3 to generate a surface acoustic wave, the vibration pressure from the leaky Rayleigh wave is concentrated in the ink in a cone shape, and the focus 44 of the vibration pressure Ink droplets 45 are ejected from a nearby ink surface and recorded on a recording medium 46.

【0008】図8に示したようなインクジェット装置で
は、IDT42が直接インクに接触するので、導電性の
あるインクを用いると電極間でリークし効率良く表面弾
性波を得ることができず、インク材料の制約が大きくな
るという問題が有る。さらに、インクとIDT42が反
応して、IDT42の材料がエッチングされてしまうと
いう問題も有る。
In the ink jet apparatus as shown in FIG. 8, since the IDT 42 is in direct contact with the ink, if the conductive ink is used, it leaks between the electrodes, making it impossible to obtain a surface acoustic wave efficiently. There is a problem that the constraint of becomes large. Further, there is a problem that the material of the IDT 42 is etched by the reaction between the ink and the IDT 42.

【0009】そこで、表面弾性波用の電極の保護膜につ
いて、SiO2膜を用いた表面弾性波フィルタ(特開平
5−22067号公報)も提案されている。図9は、そ
の電極部の一例を示す模式的断面図である。この図9に
示す電極部は、Cr等から成る密着層51上に、Al−
Cu合金等から成る電極52と、SiO2から成る保護
膜53を順次積層形成したものである。しかし、この構
造では、電極52の側面に保護膜53が無いので、イン
クとの反応を抑制することはできない。
Therefore, a surface acoustic wave filter using a SiO 2 film (Japanese Patent Laid-Open No. 5-22067) has been proposed as a protective film for a surface acoustic wave electrode. FIG. 9 is a schematic sectional view showing an example of the electrode section. The electrode section shown in FIG. 9 has an Al-layer on an adhesion layer 51 made of Cr or the like.
An electrode 52 made of a Cu alloy or the like and a protective film 53 made of SiO 2 are sequentially laminated. However, in this structure, since there is no protective film 53 on the side surface of the electrode 52, the reaction with the ink cannot be suppressed.

【0010】さらに、図10は、電極部の他の例を示す
模式的断面図である。この図10に示す電極部は、電極
52の側面も保護膜53で覆うように構成したものであ
る。しかし、この構造でも、SiO2から成る保護膜5
3が均一に形成し難いので、電極52の露出部分が生
じ、インクと反応が起こる。また、これを防止するため
に側面の保護膜53を厚く成膜すると、表面弾性波が減
衰してしまう。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing another example of the electrode section. The electrode section shown in FIG. 10 is configured so that the side surface of the electrode 52 is also covered with the protective film 53. However, even in this structure, the protective film 5 made of SiO 2 is used.
Since it is difficult to form the electrode 3 uniformly, an exposed portion of the electrode 52 occurs, and a reaction occurs with the ink. If the side surface protective film 53 is formed thick to prevent this, the surface acoustic wave will be attenuated.

【0011】すなわち、SiO2から成る保護膜53を
形成する方法は、表面弾性波が減衰しない程度の数十n
m以下の膜厚で、起伏のあるIDT52の表面を均一に
成膜することが非常に困難であり、実用的ではない。し
かも、SiO2から成る保護膜53を形成する別工程が
必要であり、製造工程数が増えてしまう。
That is, the method of forming the protective film 53 made of SiO 2 is performed by using a few tens of n
It is very difficult to uniformly form the uneven surface of the IDT 52 with a thickness of less than m, which is not practical. In addition, a separate step of forming the protective film 53 made of SiO 2 is required, and the number of manufacturing steps increases.

【0012】また、Al電極のパターニングをRIEで
行う時に、エッチング後そのままガスをN2/CO2に切
り替えて、Al電極の周りにC−AlNの保護膜を形成
する手法(特開平9−199967号公報)が提案され
ている。図11は、その電極部の一例を示す模式的断面
図である。この図11に示す電極部は、圧電基板54上
に、Al−Cu合金等から成る電極52を形成し、さら
に、その電極52を覆うようにしてC−AlNから成る
保護膜53を形成したものである。この構造によれば、
カーボンは少なからず点在するAl面を覆うことで外界
の雰囲気から隔絶する。しかし、保護膜53がインクと
接触した時に、保護膜53を構成するカーボンが溶出
し、露出したAlとインクが反応してしまい、やはり電
極が断線するという問題が生じる。
When the Al electrode is patterned by RIE, the gas is switched to N 2 / CO 2 after etching to form a C-AlN protective film around the Al electrode (Japanese Patent Laid-Open No. 9-199967). Publication). FIG. 11 is a schematic sectional view showing an example of the electrode section. The electrode portion shown in FIG. 11 is obtained by forming an electrode 52 made of an Al-Cu alloy or the like on a piezoelectric substrate 54, and further forming a protective film 53 made of C-AlN so as to cover the electrode 52. It is. According to this structure,
Carbon is isolated from the outside atmosphere by covering a considerable amount of Al surfaces. However, when the protective film 53 comes into contact with the ink, carbon constituting the protective film 53 is eluted, and the exposed Al reacts with the ink, which again causes a problem that the electrode is disconnected.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した各
従来技術の欠点を克服し、マイグレーションが発生せ
ず、寿命が長くかつ安定性の高い表面弾性波発生手段を
有し、使用可能なインクの範囲が広いインクジェットヘ
ッドを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention overcomes the above-mentioned drawbacks of the prior arts and has a surface acoustic wave generating means which has no migration, has a long life, and has a high stability. An object of the present invention is to provide an inkjet head having a wide range of ink.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、表面弾性波を
発生する圧電基板と、該圧電基板上に設けられた交流電
圧を印加する櫛形電極とを有し、該表面弾性波の伝播方
向にインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記櫛形電極の表面に、金属酸化膜または金属窒化膜が
形成されてい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 present invention, there is provided a piezoelectric substrate for generating a surface acoustic wave, and a comb-shaped electrode provided on the piezoelectric substrate for applying an AC voltage, and the direction of propagation of the surface acoustic wave is provided. In an ink jet head that ejects ink to
An inkjet head, wherein a metal oxide film or a metal nitride film is formed on a surface of the comb-shaped electrode.

【0015】本発明のインクジェットヘッドにおいて
は、櫛形電極の表面に金属酸化膜または金属窒化膜を形
成してあるので、マイグレーションが発生せず、直接イ
ンクが接触しても電極部がエッチングされず、効率よく
表面弾性波を得ることが可能となる。
In the ink jet head of the present invention, since the metal oxide film or the metal nitride film is formed on the surface of the comb-shaped electrode, no migration occurs, and the electrode portion is not etched even when the ink is in direct contact. It is possible to efficiently obtain surface acoustic waves.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、発明の好適な実施形態につ
いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below.

【0017】本発明において、表面弾性波を発生させる
手段である圧電基板としては、例えば、表面弾性波を発
生する圧電材料及びカット面からなる圧電基板を用いれ
ばよい。具体的には、例えば、LiNbO3、LiTa
3、水晶等の圧電体単結晶;PZT、PLZT等の圧
電セラミクス;ガラスやシリコンウエハ等の上にZn
O、AlN、PZT等の圧電薄膜を形成したものが挙げ
られる。
In the present invention, as the piezoelectric substrate as a means for generating a surface acoustic wave, for example, a piezoelectric substrate made of a piezoelectric material for generating a surface acoustic wave and a cut surface may be used. Specifically, for example, LiNbO 3 , LiTa
O 3 , piezoelectric single crystal such as quartz; piezoelectric ceramics such as PZT, PLZT; Zn on glass or silicon wafer
One formed with a piezoelectric thin film of O, AlN, PZT or the like can be given.

【0018】この圧電基板上には、交流電圧を印加する
入力用櫛形電極(IDT)が設けられ、交流電気信号発
生器等を用いてIDTに10MHz乃至1GHz程度の
範囲の高周波信号電圧を印加し、圧電基板から表面弾性
波を発生させる。
An input comb-shaped electrode (IDT) for applying an AC voltage is provided on the piezoelectric substrate, and a high-frequency signal voltage in the range of about 10 MHz to 1 GHz is applied to the IDT using an AC electric signal generator or the like. Then, a surface acoustic wave is generated from the piezoelectric substrate.

【0019】表面弾性波の伝搬面としては、圧電基板で
ある圧電体単結晶、圧電性セラミクスまたは圧電薄膜の
表面を用いればよい。また、圧電薄膜を用いる場合は、
表面弾性波を発生させる部分のみに圧電薄膜を形成し、
伝搬面と表面弾性波を発生する部分とを分離することも
可能である。この場合は、ガラスやシリコンウエハ等の
基板表面を伝搬面として用いることになる。
The surface of the surface acoustic wave propagation may be the surface of a piezoelectric single crystal, a piezoelectric ceramic, or a piezoelectric thin film, which is a piezoelectric substrate. When using a piezoelectric thin film,
A piezoelectric thin film is formed only on the part that generates surface acoustic waves,
It is also possible to separate the propagation surface from the portion that generates the surface acoustic wave. In this case, a substrate surface such as glass or a silicon wafer is used as a propagation surface.

【0020】IDTの電極間隔は、圧電基板の種類、励
振周波数等に応じて最適化すればよい。ここで、励振周
波数をf、表面弾性波の伝搬速度をvとし、IDTの電
極周期をdとすると、 f=v/2d の時、最も強力に励振される。例えば、LiNbO
3(表面弾性波の伝搬速度v=約4000m/s)を圧
電基板に用いて、周波数f=50MHzの高周波駆動回
路により励振させる場合、IDTの電極周期dは40μ
mで設計することが望ましい。
The electrode spacing of the IDT may be optimized according to the type of piezoelectric substrate, the excitation frequency, and the like. Here, assuming that the excitation frequency is f, the propagation velocity of the surface acoustic wave is v, and the electrode period of the IDT is d, the excitation is strongest when f = v / 2d. For example, LiNbO
3 When using a piezoelectric substrate at (propagation velocity of surface acoustic wave v = approximately 4000 m / s) and exciting with a high frequency drive circuit of frequency f = 50 MHz, the electrode period d of the IDT is 40 μm.
It is desirable to design with m.

【0021】IDTの材料は、電極を構成できるような
導電性材料であればよい。例えば、Ni、Cr、Mo、
W、Ti、Cu、Pd、Ag等の金属、またはこれらの
金属の合金が好ましい。それ以外にも、ポリシリコンな
どの半導体も使用できる。櫛形状の電極は、例えば、真
空蒸着等の製膜技術と、フォトリソグラフィー、エッチ
ング等のパターニング技術を組み合わせて用いれば容易
に形成できる。また、それ以外の方法(例えば印刷技
術)を用いて形成しても差し支えない。
The material of the IDT may be any conductive material that can form an electrode. For example, Ni, Cr, Mo,
Metals such as W, Ti, Cu, Pd, and Ag, or alloys of these metals are preferred. In addition, semiconductors such as polysilicon can also be used. The comb-shaped electrode can be easily formed by using a combination of a film forming technique such as vacuum deposition and a patterning technique such as photolithography and etching. Further, it may be formed by using another method (for example, a printing technique).

【0022】IDTの表面に、金属酸化膜または金属窒
化膜を形成するには、例えば、先に述べた手法により圧
電基板上に櫛形のIDTを形成した後、IDTの表面を
酸化または窒化させればよい。具体的には、陽極酸化
法、O3による酸化法、熱酸化(窒化)法、プラズマ酸
化(窒化)法、光励起酸化(窒化)法等を用いて、ID
Tの極表面のみを酸化または窒化させることが可能であ
る。これら方法によれば、IDTを構成する材料の酸化
膜または窒化膜から成る保護膜を簡易に形成できる。
In order to form a metal oxide film or a metal nitride film on the surface of the IDT, for example, a comb-shaped IDT is formed on the piezoelectric substrate by the method described above, and then the surface of the IDT is oxidized or nitrided. I just need. Specifically, the ID is determined by using an anodic oxidation method, an oxidation method using O 3 , a thermal oxidation (nitridation) method, a plasma oxidation (nitridation) method, a photoexcited oxidation (nitridation) method, or the like.
It is possible to oxidize or nitride only the very surface of T. According to these methods, a protective film made of an oxide film or a nitride film of the material constituting the IDT can be easily formed.

【0023】形成する酸化膜または窒化膜の厚みは、通
常は数nm〜数百nmの範囲から適当な数値を選んで設
計すればよい。特に、5nm〜20nmの範囲が好まし
い。酸化膜または窒化膜の厚みを適度に厚くすれば、膜
が島状に分散するというような問題が生じ難い。また、
適度に薄くすれば、表面弾性波を吸収し難く、効率良い
伝搬が可能となる。
The thickness of the oxide film or the nitride film to be formed is usually designed by selecting an appropriate value from the range of several nm to several hundred nm. In particular, the range of 5 nm to 20 nm is preferable. If the thickness of the oxide film or the nitride film is appropriately increased, the problem that the film is dispersed in an island shape hardly occurs. Also,
If the thickness is appropriately reduced, it is difficult to absorb the surface acoustic wave, and efficient propagation becomes possible.

【0024】図1は、本発明のインクジェットヘッドの
圧電基板と櫛形電極の一例を示す模式図であり、図2は
図1のA−A'線断面図である。図1および図2に示す
ように表面弾性波を発生する圧電基板1上に設けられた
櫛形電極2に高周波駆動回路(不図示)を用いて交流電
圧を印加すれば、圧電基板1に表面弾性波が生じ、イン
クジェット記録が実施できる。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a piezoelectric substrate and a comb-shaped electrode of an ink jet head according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, when an AC voltage is applied to a comb-shaped electrode 2 provided on a piezoelectric substrate 1 that generates a surface acoustic wave using a high-frequency driving circuit (not shown), the surface elasticity of the piezoelectric substrate 1 is increased. Waves are generated and ink jet recording can be performed.

【0025】図3(a)〜(d)は、図1および図2に
示した構造の部材を製造する方法の一例を、工程順に示
す模式的断面図である。まず、図3(a)に示すよう
に、清浄化した圧電体基板1上に、RFスパッタ法等に
よりIDT形成用導電膜3を形成する。次に、図3
(b)に示すように、フォトリソグラフィ等によりID
T2のパターンを得るためのレジスト4を、導電膜3上
に形成する。次に、図3(c)に示すように、導電膜3
をドライエッチングし、その後レジスト4をアッシング
により除去し、所望の形状の導電膜3のパターンを形成
する。その後、図3(d)に示すように、先に述べた手
法により導電膜3の表面を酸化または窒化させて、所望
のIDT2を得る。
FIGS. 3A to 3D are schematic cross-sectional views showing an example of a method of manufacturing a member having the structure shown in FIGS. 1 and 2 in the order of steps. First, as shown in FIG. 3A, an IDT-forming conductive film 3 is formed on a cleaned piezoelectric substrate 1 by an RF sputtering method or the like. Next, FIG.
As shown in (b), the ID is obtained by photolithography or the like.
A resist 4 for obtaining a pattern of T2 is formed on the conductive film 3. Next, as shown in FIG.
Is dry-etched, and then the resist 4 is removed by ashing to form a pattern of the conductive film 3 having a desired shape. Thereafter, as shown in FIG. 3D, the surface of the conductive film 3 is oxidized or nitrided by the method described above to obtain a desired IDT2.

【0026】この酸化または窒化は、従来より知られる
各種の処理装置を用いて行なえばよい。図4は陽極酸化
を行なう処理装置の一例を示す模式図である。この装置
は、電解液6を貯留する陽極酸化槽5と、電解液攪拌用
のモーター7と、白金電極8と、DC電源9とを有して
成る。この陽極酸化槽5中にIDT付き圧電基板11を
載置し、DC電源9により白金電極8および圧電基板1
1のIDTに電圧を印加することにより、IDT表面の
陽極酸化を実施でき、酸化膜を形成できる。
The oxidation or nitridation may be performed by using various conventionally known processing apparatuses. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a processing apparatus for performing anodic oxidation. The apparatus includes an anodizing tank 5 for storing an electrolytic solution 6, a motor 7 for stirring the electrolytic solution, a platinum electrode 8, and a DC power supply 9. A piezoelectric substrate 11 with an IDT is placed in the anodizing tank 5, and a platinum electrode 8 and a piezoelectric substrate 1 are
By applying a voltage to one IDT, anodic oxidation of the IDT surface can be performed, and an oxide film can be formed.

【0027】図5は、本発明のインクジェットヘッドの
動作の一例を説明するための模式図である。この図5に
おいて、圧電基板11上のIDTの一部は、インク液室
12中のインク13に埋没している。ここで、高周波駆
動回路(不図示)より高周波電力を圧電基板11上のI
DT2に印加し、圧電基板1に表面弾性波を励起するこ
とで、インク液室12内のインク13から、インク液滴
が矢印の方向に飛翔し、記録媒体15に着弾し、インク
ジェット記録を実施できる。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of the ink jet head of the present invention. In FIG. 5, a part of the IDT on the piezoelectric substrate 11 is buried in the ink 13 in the ink liquid chamber 12. Here, high-frequency power from a high-frequency drive circuit (not shown) is
By applying a surface acoustic wave to the piezoelectric substrate 1 by applying a voltage to the DT 2, ink droplets fly from the ink 13 in the ink liquid chamber 12 in the direction of the arrow, land on the recording medium 15, and perform inkjet recording. it can.

【0028】記録媒体15は、ローラー14の回転駆動
により一定方向に送り走査され、またローラーはステッ
ピングモータ(不図示)により駆動され、順次各ライン
の印字記録が行われる。
The recording medium 15 is fed and scanned in a fixed direction by the rotation of the roller 14, and the roller is driven by a stepping motor (not shown) to sequentially print and record each line.

【0029】図5に示した例においては、インク液室よ
り直接インクを吐出し、記録媒体へ印字記録する例を示
したが、本発明はこれに限定されず、例えば、インク液
室にノズルを設け、ノズルを通してインクを吐出しても
よい。また、図5に示した例においては、IDTの一部
をインク液室のインク中に埋没させているが、IDTの
全てをインク中に埋没させてもよい。さらに、従来例と
して説明した図7に示した例のように、インクとIDT
が接触しない構成にして、インクを飛翔させてもよい。
この場合においても、IDTとインクとの反応が起こら
ないと共に、高周波電力の印加によるIDTのマイグレ
ーションによる断線を抑制できるという効果が得られ
る。
In the example shown in FIG. 5, an example is shown in which ink is ejected directly from the ink liquid chamber and printing is performed on a recording medium. However, the present invention is not limited to this. May be provided, and ink may be ejected through a nozzle. Further, in the example shown in FIG. 5, a part of the IDT is buried in the ink in the ink liquid chamber, but the entire IDT may be buried in the ink. Further, as shown in FIG. 7 described as a conventional example, ink and IDT
May be configured so as not to contact with each other, and the ink may fly.
Also in this case, there is obtained an effect that the reaction between the IDT and the ink does not occur and the disconnection due to the migration of the IDT due to the application of the high-frequency power can be suppressed.

【0030】図6は、本発明のインクジェットヘッドの
一例として、マルチ化したインクジェットヘッドを示す
斜視図である。この図6に示すマルチ化インクジェット
ヘッドは、IDT付き圧電基板11の複数がキャリッジ
駆動ヘッド21に配設されて成る。記録媒体15は、ロ
ーラー14の回転駆動により矢印A方向に送り走査さ
れ、キャリッジ駆動ヘッド21は記録媒体15の搬送方
向に対して直行するB方向へ動く。また、キャリッジ駆
動ヘッド21のインク供給槽(不図示)には、イエロ
ー、マゼンタ、シアンの3色のインクが入っており、そ
れぞれ個別の駆動によりインクを吐出させ、順次各ライ
ンの印字記録が行われる。
FIG. 6 is a perspective view showing a multi-jet ink jet head as an example of the ink jet head of the present invention. The multi-jet ink jet head shown in FIG. 6 includes a plurality of piezoelectric substrates 11 with IDTs arranged on a carriage drive head 21. The recording medium 15 is fed and scanned in the direction of arrow A by the rotation of the roller 14, and the carriage drive head 21 moves in the direction B perpendicular to the transport direction of the recording medium 15. An ink supply tank (not shown) of the carriage drive head 21 contains inks of three colors, yellow, magenta, and cyan, and the inks are ejected by individual driving, respectively, and printing of each line is sequentially performed. Will be

【0031】図6に示した例においては、3つの色の為
のIDT付き圧電基板11を搭載した記録装置を示した
が、本発明はこれに限定されず、例えば、ブラック単色
や、2色あるいは4色以上のIDT付き圧電基板11を
搭載してもよい。また、図6に示した例においては、キ
ャリッジの移動方向に複数のIDT付き圧電基板11を
並べたが、記録媒体15の移動方向Aにそって、複数の
IDT付き圧電基板11を並べてもよい。
In the example shown in FIG. 6, the recording apparatus having the piezoelectric substrate 11 with IDT for three colors is shown, but the present invention is not limited to this. Alternatively, piezoelectric substrates 11 with IDTs of four or more colors may be mounted. Further, in the example shown in FIG. 6, the plurality of piezoelectric substrates 11 with IDTs are arranged in the moving direction of the carriage, but the plurality of piezoelectric substrates 11 with IDTs may be arranged along the moving direction A of the recording medium 15. .

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0033】<実施例1>図1および図2に示した構成
の圧電基板と櫛形電極を、図3に示した工程に従い、次
の通り作製した。
<Example 1> A piezoelectric substrate and a comb-shaped electrode having the structures shown in FIGS. 1 and 2 were manufactured as follows in accordance with the process shown in FIG.

【0034】まず、清浄化したLiNbO3から成る圧
電体基板1上に、RFスパッタ法により、Alから成る
IDT形成用導電膜3をおよそ300nmの厚みに形成
した[図3(a)]。次に、フォトリソグラフィによ
り、IDT2のパターンを形成するためのレジスト4の
パターンを形成した[図3(b)]。次に、Alから成
るIDT形成用導電膜3をドライエッチングし、その後
レジスト4をアッシングにより除去し、所望の形状の導
電膜3のパターンを形成した[図3(c)]。
First, an IDT-forming conductive film 3 made of Al was formed to a thickness of about 300 nm on a cleaned piezoelectric substrate 1 made of LiNbO 3 by RF sputtering [FIG. 3 (a)]. Next, a pattern of a resist 4 for forming a pattern of the IDT 2 was formed by photolithography [FIG. 3B]. Next, the IDT forming conductive film 3 made of Al was dry-etched, and then the resist 4 was removed by ashing to form a pattern of the conductive film 3 having a desired shape [FIG. 3 (c)].

【0035】次に、陽極酸化法によりAlから成る導電
膜3のパターンの表面を酸化して、その表面に約50n
m厚のAl酸化膜を形成した[図3(f)]。この陽極
酸化は、図4に示した処理装置により実施し、電解液6
として3%シュウ酸溶液を用い、室温で25V(DC)
印加して行なった。
Next, the surface of the pattern of the conductive film 3 made of Al is oxidized by anodic oxidation, and about 50 n
An m-thick Al oxide film was formed [FIG. 3 (f)]. This anodic oxidation is performed by the processing apparatus shown in FIG.
25% (DC) at room temperature using 3% oxalic acid solution
This was performed by applying voltage.

【0036】このIDT2の幅Wは1mm、IDT2の
電極ライン幅tは20μm、電極周期dは40μm、交
差幅は500μm、IDT対数は5とした。先に説明し
たように、LiNbO3からなる圧電基板1を伝播する
表面弾性波の速度v=4000m/sと、電極周期d=
40μmとにより、励振周波数f=50MHzの高周波
電圧を印加すれば、最も強力に励振できる。
The width W of the IDT 2 was 1 mm, the electrode line width t of the IDT 2 was 20 μm, the electrode period d was 40 μm, the cross width was 500 μm, and the IDT logarithm was 5. As described above, the velocity v of the surface acoustic wave propagating through the piezoelectric substrate 1 made of LiNbO 3 is 4000 m / s, and the electrode period d is
By applying a high-frequency voltage having an excitation frequency f = 50 MHz at 40 μm, the most powerful excitation can be achieved.

【0037】次に、図5に示したような構成で、高周波
駆動回路(不図示)より50MHzで1Wの高周波電力
をIDT2に印加し、圧電基板1に表面弾性波を励起す
ることで、インク液室12内のインク13から、インク
液滴が矢印の方向に飛翔した。このようにしてインクジ
ェット記録を行なったところ、IDT2はマイグレーシ
ョンを起こすことは無く、耐久性も向上されていた。ま
た、いかなるインクを用いても、電極間のリークは起こ
らず、効率よく表面弾性波を得ることができ、インクと
IDTとの反応を抑制することもできた。
Next, in the configuration as shown in FIG. 5, a high-frequency driving circuit (not shown) applies a high-frequency power of 1 W at 50 MHz to the IDT 2 to excite a surface acoustic wave on the piezoelectric substrate 1 so as to form an ink. Ink droplets flew from the ink 13 in the liquid chamber 12 in the direction of the arrow. When ink jet recording was performed in this manner, IDT2 did not cause migration and had improved durability. In addition, no matter what kind of ink was used, no leak occurred between the electrodes, surface acoustic waves could be obtained efficiently, and the reaction between the ink and the IDT could be suppressed.

【0038】また、本実施例では、IDTとして陽極酸
化法により表面にAl酸化膜を形成したAlを用いた場
合を示したが、Al表面を別の手法により窒化させ、表
面にAl窒化膜を形成したIDTを用いても同様の良好
な結果が得られた。
In this embodiment, the case where Al having an Al oxide film formed on the surface by anodization is used as the IDT. However, the Al surface is nitrided by another method, and an Al nitride film is formed on the surface. Similar good results were obtained using the formed IDT.

【0039】<比較例1>IDT2の表面に酸化膜を形
成せずに、すなわち前記IDT製造工程のうち図3
(d)の陽極酸化工程を省き、その他の工程は全て実施
例1と同様にし実施して、インクジェットヘッドを作製
した。
<Comparative Example 1> An oxide film was not formed on the surface of IDT2, that is, FIG.
(D) The anodic oxidation step was omitted, and all other steps were performed in the same manner as in Example 1, thereby producing an ink jet head.

【0040】このヘッドを用い、実施例1と同様にして
記録を実施したところ、同様にインク液滴が飛翔した
が、数分後液滴が飛ばなくなった。そこで、圧電基板1
をインクから取り出してみると、IDTの数箇所で断線
が見られた。
Using this head, recording was carried out in the same manner as in Example 1. As a result, ink droplets flew in the same manner, but did not fly after several minutes. Therefore, the piezoelectric substrate 1
When the ink was taken out of the ink, disconnection was observed at several points of the IDT.

【0041】<実施例2>図6に示したように、実施例
1で作製したIDT付きの圧電基板11の複数をキャリ
ッジ駆動ヘッド21に配設し、マルチインクジェットヘ
ッドを作製した。キャリッジ駆動ヘッド21のインク供
給槽にイエロー、マゼンタ、シアンの3色のインクを入
れ、それぞれ個別の駆動によりインクを吐出させたとこ
ろ、実施例1と同様の良好な結果が得られ、しかも、い
かなる色のインクを用いても、電極間のリークは起こら
ず、マルチ化においてもインクジェットヘッドの信頼性
を向上することができた。
Example 2 As shown in FIG. 6, a plurality of piezoelectric substrates 11 with IDTs manufactured in Example 1 were arranged on a carriage drive head 21 to manufacture a multi-inkjet head. When the three color inks of yellow, magenta, and cyan were put into the ink supply tank of the carriage drive head 21 and the inks were ejected by individual driving, the same good results as in Example 1 were obtained. Leakage between the electrodes did not occur even when the color ink was used, and the reliability of the ink jet head could be improved even in the case of multiple printing.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェットヘッドには、交流電圧を印加する入力用櫛形電極
(IDT)の表面に金属酸化膜または金属窒化膜を形成
するので、マイグレーションが発生せず、直接インクが
接触しても電極部がエッチングされず、電極間のリーク
も起こらず、IDTの寿命が長くかつ安定性が高い。ま
た、効率よく表面弾性波を得ることが可能となる。さら
に、使用可能なインクの範囲が広がり、マルチ化したヘ
ッド等においても良好な記録が可能であり、高信頼性の
マルチインクジェットヘッドを提供できる。
As described above, in the ink jet head of the present invention, since a metal oxide film or a metal nitride film is formed on the surface of an input comb electrode (IDT) to which an AC voltage is applied, migration occurs. In addition, even if the ink is in direct contact with the ink, the electrode portion is not etched, no leak occurs between the electrodes, and the IDT has a long life and high stability. In addition, it is possible to efficiently obtain a surface acoustic wave. Further, the range of usable inks is widened, good recording is possible even with a multi-head, etc., and a highly reliable multi-inkjet head can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のインクジェットヘッドの圧電基板と櫛
形電極の一例を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a piezoelectric substrate and comb electrodes of an ink jet head according to the present invention.

【図2】図1のA−A'線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1;

【図3】図1および図2に示した構造の部材を製造する
方法の一例を、工程順に示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a member having the structure shown in FIGS. 1 and 2 in the order of steps.

【図4】陽極酸化を行なう処理装置の一例を示す模式図
である。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a processing apparatus for performing anodic oxidation.

【図5】本発明のインクジェットヘッドの動作の一例を
説明するための模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of the inkjet head of the present invention.

【図6】本発明のインクジェットヘッドの一例として、
マルチ化したインクジェットヘッドを示す斜視図であ
る。
FIG. 6 shows an example of the inkjet head of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a multi-jet inkjet head.

【図7】表面弾性波を用いた従来のインクジェット装置
の概略図である。
FIG. 7 is a schematic view of a conventional ink jet apparatus using surface acoustic waves.

【図8】表面弾性波を用いた従来のインクジェット装置
の模式的断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a conventional ink jet device using a surface acoustic wave.

【図9】表面弾性波を用いた従来のインクジェットヘッ
ドの電極部の一例を示す模式的断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an electrode portion of a conventional inkjet head using surface acoustic waves.

【図10】表面弾性波を用いた従来のインクジェットヘ
ッドの電極部の一例を示す模式的断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an electrode portion of a conventional inkjet head using surface acoustic waves.

【図11】表面弾性波を用いた従来のインクジェットヘ
ッドの電極部の一例を示す模式的断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrode portion of a conventional inkjet head using surface acoustic waves.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電基板 2 入力用櫛形電極(IDT) 3 IDT形成用導電膜 4 フォトレジスト 5 陽極酸化槽 6 電解液 7 モーター 8 白金電極 9 DC電源 11 IDT付き圧電基板 12 インク液室 13 インク 14 ローラー 15 記録媒体 21 キャリッジ駆動ヘッド 31 圧電基板 32 IDT 33 液体 34 交流電気信号発生器 35 パルス信号発生器 41 インク液室 42 入力用櫛形電極(IDT) 43 圧電基板 44 振動圧力の焦点 45 インク滴 46 記録媒体 51 密着層 52 電極 53 保護膜 54 圧電基板 Reference Signs List 1 piezoelectric substrate 2 input comb electrode (IDT) 3 conductive film for forming IDT 4 photoresist 5 anodizing bath 6 electrolyte 7 motor 8 platinum electrode 9 DC power supply 11 piezoelectric substrate with IDT 12 ink liquid chamber 13 ink 14 roller 15 recording Medium 21 Carriage drive head 31 Piezoelectric substrate 32 IDT 33 Liquid 34 AC electric signal generator 35 Pulse signal generator 41 Ink liquid chamber 42 Input comb-shaped electrode (IDT) 43 Piezoelectric substrate 44 Focus of vibration pressure 45 Ink droplet 46 Recording medium 51 Adhesion layer 52 Electrode 53 Protective film 54 Piezoelectric substrate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面弾性波を発生する圧電基板と、該圧
電基板上に設けられた交流電圧を印加する櫛形電極とを
有し、該表面弾性波の伝播方向にインクを吐出するイン
クジェットヘッドにおいて、 前記櫛形電極の表面に、金属酸化膜または金属窒化膜が
形成されていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
An ink jet head having a piezoelectric substrate for generating a surface acoustic wave, and a comb-shaped electrode provided on the piezoelectric substrate for applying an AC voltage, and ejecting ink in a propagation direction of the surface acoustic wave. An ink jet head, wherein a metal oxide film or a metal nitride film is formed on a surface of the comb-shaped electrode.
【請求項2】 櫛形電極の表面に形成された金属酸化膜
または金属窒化膜が、該櫛形電極を構成する材料の酸化
膜または窒化膜から成る請求項1記載のインクジェット
ヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the metal oxide film or the metal nitride film formed on the surface of the comb electrode is formed of an oxide film or a nitride film of a material forming the comb electrode.
【請求項3】 インクを供給するためインク液室を有す
る請求項1又は2記載のインクジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 1, further comprising an ink liquid chamber for supplying ink.
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Cited By (3)

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