JP2000079685A - Line head for ink jet printer - Google Patents

Line head for ink jet printer

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JP2000079685A
JP2000079685A JP15785299A JP15785299A JP2000079685A JP 2000079685 A JP2000079685 A JP 2000079685A JP 15785299 A JP15785299 A JP 15785299A JP 15785299 A JP15785299 A JP 15785299A JP 2000079685 A JP2000079685 A JP 2000079685A
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JP
Japan
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ink
ferroelectric
line head
jet printer
piezoelectric element
Prior art date
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Pending
Application number
JP15785299A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Samura
秀夫 佐村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KANSAI SHINGIJUTSU KENKYUSHO K
KANSAI SHINGIJUTSU KENKYUSHO KK
Original Assignee
KANSAI SHINGIJUTSU KENKYUSHO K
KANSAI SHINGIJUTSU KENKYUSHO KK
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Publication date
Application filed by KANSAI SHINGIJUTSU KENKYUSHO K, KANSAI SHINGIJUTSU KENKYUSHO KK filed Critical KANSAI SHINGIJUTSU KENKYUSHO K
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high speed high image quality line head realizing high density high image quality print of multicolor (more than five colors) ink in which high productivity can be attained through a simple structure. SOLUTION: The line head comprises an ink nozzle 5, an ink passage 6, an ink chamber 7, and a ferroelectric piezoelectric element 4 for ejecting ink from the ink nozzle through the ink passage by varying the volume of the ink chamber wherein a silicon substrate 1 is employed for forming the ink nozzle and the ink passage. A ferroelectric thin film of the ferroelectric piezoelectric element is formed by introducing a photosensitive group to a ferroelectric precursor sol formed by sol-gel method, applying the precursor sol to a basic material and fine patterning a ferroelectric gel thin film thus obtained by optical fabrication.

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】この発明は、インクジェット
式プリンタのラインヘッドに関し、特に、インクが満た
されたインク室の容積を圧電アクチュエータによって変
化させ、この時にインク経路を通ってインクノズルから
噴射したインクにより所望の印刷を行うインクジェット
式プリンタのラインヘッドに関し、このラインヘッド
は、ワードプロセッサ、ファクシミリ、プロッタ等のイ
ンクジェット式プリンタに内蔵されて使用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a line head for an ink jet printer, and more particularly, to a piezoelectric actuator that changes the volume of an ink chamber filled with ink, and at this time, ejects ink from an ink nozzle through an ink path. The present invention relates to a line head of an ink jet printer that performs desired printing according to the present invention, and this line head is used by being built in an ink jet printer such as a word processor, a facsimile, and a plotter.

【0002】[0002]

【従来の技術】ワードプロセッサ、ファクシミリあるい
はプロッタ等のプリンタにおいて、圧電アクチュエータ
を用いたインクジェット式プリンタが実用化されてお
り、その形式にもいくつかのものがある。
2. Description of the Related Art In a printer such as a word processor, a facsimile or a plotter, an ink jet printer using a piezoelectric actuator has been put into practical use, and there are several types of printers.

【0003】インクジェット式プリンタの一方式とし
て、例えば米国特許第4189734号明細書や第42
16483号明細書等に開示されたカイザー方式が知ら
れている。このカイザー方式のプリンタヘッドは、一般
に次のように構成されている。すなわち、プリンタヘッ
ドの基台には、共通インク路から分岐する個別インク路
が、噴射ノズルに向かって設けられている。また、プリ
ンタヘッドの基台には、個別インク路を覆うように振動
板が取り付けられ、この振動板を撓み振動させることに
より、個別インク路の容積を変化させて、振動板の1振
動毎にインクを用紙に向かって噴射する。そして、振動
板に振動駆動力を与えるため、振動板には、個別インク
路と対応した位置にそれぞれ圧電素子が固定され、所望
の選択された圧電素子に電圧を印加することにより、圧
電素子を変位させて、その部分の振動板を振動させる。
この結果、振動板の振動に対応した部分の個別インク路
は、前述したようにその容積が変化して、インクを噴射
ノズルから押し出すことができるようになっている。
As one system of an ink jet printer, for example, US Pat. No. 4,189,734 and US Pat.
A Kaiser method disclosed in, for example, Japanese Patent No. 16483 is known. This Kaiser type printer head is generally configured as follows. That is, on the base of the printer head, an individual ink path branching from the common ink path is provided toward the ejection nozzle. Further, a diaphragm is attached to the base of the printer head so as to cover the individual ink path, and the diaphragm is flexed and vibrated to change the volume of the individual ink path so that the vibration is changed for each vibration of the diaphragm. Ink is ejected toward the paper. Then, in order to apply a vibration driving force to the vibration plate, a piezoelectric element is fixed to the vibration plate at a position corresponding to the individual ink path, and by applying a voltage to a desired selected piezoelectric element, the piezoelectric element is moved. By displacing the diaphragm, the diaphragm at that portion is vibrated.
As a result, the volume of the individual ink path corresponding to the vibration of the diaphragm changes, as described above, so that the ink can be pushed out from the ejection nozzle.

【0004】このようなカイザー方式のインクジェット
式プリンタには、例えば特開昭63−252750号公
報、特開昭63−247051号公報、これに対応する
米国特許第4879568号明細書、同第488710
0号明細書、同第4992808号明細書、同第500
3679号明細書および同第5028936号明細書等
に開示されているように、さらなる改良が種々加えられ
ている。これらの改良されたプリンタヘッドは、低エネ
ルギーで動作し、またインクの噴射密度の高いインクジ
ェット式プリンタを提供することができるとされてい
る。
Such a Kaiser type ink jet printer is disclosed in, for example, JP-A-63-252750 and JP-A-63-247051, and corresponding US Pat. Nos. 4,879,568 and 488710.
No. 0, No. 4992808, No. 500
Various further improvements have been made as disclosed in, for example, US Pat. Nos. 3,679 and 5,028,936. It is alleged that these improved printer heads can operate at low energy and provide an ink jet printer with a high ink ejection density.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
インクジェット式プリンタにおいては、その要求される
印刷速度および画質の程度が一層高くなり、前述した通
常のカイザー方式におけるラインヘッドでは、そのよう
な高速化および高画質化への対応はかなり困難である。
すなわち、従来の技術では、インクヘッドの微細加工に
限界があり、インクノズルおよびインク経路のピッチお
よびサイズのさらなる高精細化は非常に困難である。
However, in recent ink-jet printers, the required printing speed and image quality are further increased, and the above-mentioned ordinary Kaiser type line head is required to have such a high speed. It is also very difficult to deal with high image quality.
That is, in the related art, there is a limit in the fine processing of the ink head, and it is very difficult to further increase the pitch and size of the ink nozzles and ink paths.

【0006】また、従来の技術では、強誘電体圧電素子
の微細加工を行うことができない。さらに、従来技術で
は、ノズル数が少ないため、原稿画像の再現性が悪い。
[0006] Further, with the conventional technique, fine processing of the ferroelectric piezoelectric element cannot be performed. Further, in the related art, since the number of nozzles is small, reproducibility of a document image is poor.

【0007】現状では、以上のような事情から、従来技
術によっては5色以上の多色化が困難である。また、従
来技術により作製されるラインヘッドでは、高速化およ
び高画質化が非常に困難である。すなわち、高精細加工
によるインクジェット式プリンタ用のラインヘッドを提
供することができれば、多色化が可能であり、原稿画像
の忠実な再現はもちろん、高速印字が可能となる。
At present, from the above circumstances, it is difficult to increase the number of colors to five or more according to the prior art. Further, with a line head manufactured by the conventional technique, it is very difficult to achieve high speed and high image quality. That is, if a line head for an ink-jet printer by high-definition processing can be provided, multicolor printing can be performed, and high-speed printing can be performed as well as faithful reproduction of a document image.

【0008】従って、この発明の目的は、高密度かつ高
画質の印字を実現することのでき、また構造が簡単で高
い生産性を達成することができ、さらに多色(5色以
上)インクを印字することのできる高速印刷および高画
質化の可能なインクジェット式プリンタのラインヘッド
を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to realize high-density and high-quality printing, to achieve a simple structure and high productivity, and to obtain multicolor (five or more) inks. An object of the present invention is to provide a line head of an ink jet printer capable of performing high-speed printing and high-quality printing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
多数のインクノズル、この各インクノズルにそれぞれ個
別に連通したインク経路、および、この各インク経路に
それぞれ個別に連通したインク室を有し、前記各インク
室の容積をそれぞれ個別に変化させ前記インク経路を通
って前記インクノズルからインクを噴射させる強誘電体
圧電素子を備えたインクジェット式プリンタのラインヘ
ッドにおいて、前記インクノズルおよびインク経路が形
成される基板にシリコン系基板が用いられたことを特徴
とする。
The invention according to claim 1 is
A plurality of ink nozzles, an ink path individually connected to each of the ink nozzles, and an ink chamber individually connected to each of the ink paths. In a line head of an ink jet printer having a ferroelectric piezoelectric element for ejecting ink from the ink nozzle through a passage, a silicon substrate is used as a substrate on which the ink nozzle and the ink passage are formed. And

【0010】請求項2に係る発明は、請求項1記載のラ
インヘッドにおいて、基板にインクノズルおよびインク
経路が、集積回路の設計技術であるシリコンプラズマエ
ッチング法を用いて微細加工されたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the line head according to the first aspect, the ink nozzles and the ink paths on the substrate are finely processed by using a silicon plasma etching method, which is an integrated circuit design technique. And

【0011】請求項3に係る発明は、多数のインクノズ
ル、この各インクノズルにそれぞれ個別に連通したイン
ク経路、および、この各インク経路にそれぞれ個別に連
通したインク室を有し、前記各インク室の容積をそれぞ
れ個別に変化させ前記インク経路を通って前記インクノ
ズルからインクを噴射させる強誘電体圧電素子を備えた
インクジェット式プリンタのラインヘッドにおいて、前
記強誘電体圧電素子の強誘電体薄膜が、ゾル−ゲル法で
形成された強誘電体の前駆体ゾルに感光基を導入しその
前駆体ゾルを基体に塗布して得られた強誘電体ゲル薄膜
を光ファブリケーションにより微細パターニングして形
成されたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an ink jet printer having a plurality of ink nozzles, ink paths individually connected to the respective ink nozzles, and ink chambers individually connected to the respective ink paths. In a line head of an ink jet printer having a ferroelectric piezoelectric element for individually changing the volume of a chamber and ejecting ink from the ink nozzle through the ink path, a ferroelectric thin film of the ferroelectric piezoelectric element However, a photosensitive group is introduced into a ferroelectric precursor sol formed by a sol-gel method, and the precursor sol is applied to a substrate, and a ferroelectric gel thin film obtained is finely patterned by optical fabrication. It is characterized by being formed.

【0012】請求項1に係る発明のインクジェット式プ
リンタのラインヘッドでは、異方性シリコン系基板のマ
イクロマシニング加工が可能になって、基板に形成され
るインクノズルおよびインク経路の微細加工が可能にな
る。また、請求項3に係る発明のラインヘッドでは、ゾ
ル−ゲル法由来の強誘電体前駆体ゾルへの感光基導入に
伴い、強誘電体薄膜の微細パターニングが可能になっ
て、強誘電体圧電素子の微細加工が可能になる。
In the line head of the ink jet printer according to the first aspect of the present invention, micromachining of an anisotropic silicon substrate can be performed, and fine processing of ink nozzles and ink paths formed on the substrate can be performed. Become. In the line head according to the third aspect of the present invention, fine patterning of a ferroelectric thin film becomes possible with introduction of a photosensitive group into a sol of a ferroelectric precursor derived from a sol-gel method. Fine processing of the element becomes possible.

【0013】このように、従来技術を用いて作製するこ
とができるインクジェット式プリンタのラインヘッドに
比べ、この発明に係るラインヘッドは、インクヘッド部
分の高精細加工(ノズル形状の小径化、ノズルピッチの
微小化、インク経路の微細化等)が可能になり、また、
インクヘッド部分を制御する強誘電体圧電素子の強誘電
体薄膜の微細パターニングに伴う多色化が可能になり、
原稿画像の忠実な再現はもちろんのこと、高速印字も可
能となる。
As described above, in comparison with the line head of the ink jet printer which can be manufactured by using the prior art, the line head according to the present invention has a high precision processing of the ink head portion (reduction of the nozzle shape, reduction of the nozzle pitch). Miniaturization, ink path miniaturization, etc.)
Multicoloring is possible due to the fine patterning of the ferroelectric thin film of the ferroelectric piezoelectric element that controls the ink head part,
Not only faithful reproduction of the original image but also high-speed printing is possible.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について図面を参照しながら説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1ないし図4は、この発明の1実施形態
を示し、図1は、インクジェット式プリンタのラインヘ
ッドの部分拡大縦断面図であり、図2は、ラインヘッド
を圧電素子側の面(図1における上面側)から見た部分
拡大平面図、図3は、ラインヘッドをインクノズル側の
面から見た全体平面図、図4は、ラインヘッドを圧電素
子側の面から見た全体平面図である。ただし、図4にお
いては、インクタンクを取り外した状態の平面図を示
し、また圧電素子の図示を省略している。
FIGS. 1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a partially enlarged longitudinal sectional view of a line head of an ink jet printer, and FIG. FIG. 3 is an overall plan view of the line head as viewed from the ink nozzle side, and FIG. 4 is an overall plan view of the line head as viewed from the piezoelectric element side. It is a top view. However, FIG. 4 shows a plan view with the ink tank removed, and the illustration of the piezoelectric element is omitted.

【0016】このインクジェット式プリンタのラインヘ
ッドは、シリコン基板1と、ジルコニア、シリコン等の
無機薄膜基板2とを接着し、無機薄膜基板2側に強誘電
体圧電素子4を設けて構成されている。無機薄膜基板2
は、複数枚の薄板を貼り合わせて形成されており、強誘
電体圧電素子4と接する1枚の薄板が振動板3となる。
シリコン基板1には、多数のインクノズル5が形成され
ており、それぞれのインクノズル5に個別に連通するイ
ンク経路6がシリコン基板1に形成されている。インク
ノズル5のピッチは、例えば20μm程度である。ま
た、無機薄膜基板2には、それぞれのインク経路6に個
別に連通するインク室7が形設されている。さらに、無
機薄膜基板2には、インク供給口11が形設されてお
り、シリコン基板1に、インク供給口11とインク室7
とを流路的に連絡するインク通路12が形成されてい
る。
The line head of this ink jet printer is configured by bonding a silicon substrate 1 and an inorganic thin film substrate 2 made of zirconia, silicon or the like, and providing a ferroelectric piezoelectric element 4 on the inorganic thin film substrate 2 side. . Inorganic thin film substrate 2
Is formed by bonding a plurality of thin plates, and one thin plate in contact with the ferroelectric piezoelectric element 4 becomes the diaphragm 3.
A large number of ink nozzles 5 are formed in the silicon substrate 1, and ink paths 6 individually communicating with the respective ink nozzles 5 are formed in the silicon substrate 1. The pitch of the ink nozzles 5 is, for example, about 20 μm. In the inorganic thin film substrate 2, ink chambers 7 individually communicating with the respective ink paths 6 are formed. Further, an ink supply port 11 is formed in the inorganic thin film substrate 2, and the ink supply port 11 and the ink chamber 7 are provided in the silicon substrate 1.
And an ink passage 12 that communicates with the ink passage.

【0017】無機薄膜基板2側には、その全体に覆い被
さるようにインクタンク13が装着され、インクタンク
13からインク供給口11にインクが供給され、そのイ
ンクがインク通路12を通ってインク室7へ導入される
ようになっている。インクタンク13は、図4に二点鎖
線で示すように、棒状をなしており、各色ごとのインク
タンク、例えばシアン用インクタンク13a、イエロー
用インクタンク13b、マゼンタ用インクタンク13
c、ライトシアン用インクタンク13dおよびライトマ
ゼンタ用インクタンク13eの5色のインクタンクが順
番に多数本、一方向に並べて配置され、無機薄膜基板2
側を覆蓋する。
An ink tank 13 is mounted on the inorganic thin film substrate 2 so as to cover the entire surface thereof. Ink is supplied from the ink tank 13 to the ink supply port 11, and the ink passes through the ink passage 12 and passes through the ink chamber 12. 7 is introduced. The ink tank 13 is formed in a rod shape as shown by a two-dot chain line in FIG. 4, and ink tanks for respective colors, for example, a cyan ink tank 13a, a yellow ink tank 13b, a magenta ink tank 13
c, a large number of five color ink tanks of a light cyan ink tank 13d and a light magenta ink tank 13e are arranged in one direction, and the inorganic thin film substrate 2
Cover the side.

【0018】強誘電体圧電素子4は、強誘電体層8の両
側に上部電極パターン9および下部電極パターン10が
形成された構造を有する。強誘電体圧電素子4の配設ピ
ッチは、インクノズル5のピッチと同等の、例えば20
μm程度である。
The ferroelectric piezoelectric element 4 has a structure in which an upper electrode pattern 9 and a lower electrode pattern 10 are formed on both sides of a ferroelectric layer 8. The arrangement pitch of the ferroelectric piezoelectric elements 4 is equal to the pitch of the ink nozzles 5, for example, 20.
It is about μm.

【0019】シリコン基板1は、プラズマエッチング加
工により作製した薄板を複数枚貼り合わせて形成されて
いる。一方、強誘電体圧電素子4は、上部電極パターン
9と下部電極パターン10との間に、ゾル−ゲル法で形
成された強誘電体ゲル薄膜を光ファブリケーションによ
り微細パターニングした強誘電体層8を挾んで形成され
ている。
The silicon substrate 1 is formed by laminating a plurality of thin plates produced by plasma etching. On the other hand, the ferroelectric piezoelectric element 4 has a ferroelectric layer 8 in which a ferroelectric gel thin film formed by a sol-gel method is finely patterned by optical fabrication between an upper electrode pattern 9 and a lower electrode pattern 10. It is formed so as to sandwich it.

【0020】強誘電体ゲル薄膜の光ファブリケーション
には、次の3つの方法が良好に用いられる。第1の方法
は、強誘電体前駆体ゾルおよびバインダに感光性を付与
し、両者を含むコーティング液(感光性ペースト)を基
板に塗布した後、フォトマスクを介して塗膜を露光し、
現像液を用いて塗膜の未露光部分を除去して、パターン
形成を行うものである。第2の方法は、強誘電体前駆体
ゲル膜上に保護膜としてポリマーコーティング膜または
部分結晶化したゲル膜を形成し、水等による特殊現像を
利用したパターニングを行う方法である。第3の方法
は、ドライフィルムによりあらかじめ鋳型を作製してお
き、その鋳型に強誘電体前駆体ゾルを流し込んでパター
ンを作製する方法であって、ドライフィルムのパターン
表面の濡れ性を制御することにより、ファインパターン
を形成する方法である。
The following three methods are favorably used for optical fabrication of a ferroelectric gel thin film. The first method is to impart photosensitivity to a ferroelectric precursor sol and a binder, apply a coating solution (photosensitive paste) containing both to a substrate, and then expose the coating film through a photomask,
The pattern is formed by removing an unexposed portion of the coating film using a developer. The second method is a method of forming a polymer coating film or a partially crystallized gel film as a protective film on a ferroelectric precursor gel film, and performing patterning using special development with water or the like. A third method is to prepare a pattern from a dry film in advance, and then cast a ferroelectric precursor sol into the pattern to form a pattern. The method involves controlling the wettability of the pattern surface of the dry film. To form a fine pattern.

【0021】強誘電体圧電素子4の製造方法について、
強誘電体材料としてPZT(ジルコン酸チタン酸鉛:P
b(Zr,Ti)O)を用いた場合を例にとって、具
体的に説明する。まず、白金(Pt)電極のパターニン
グが行われた基板に感光性ペーストを10μmの厚みで
塗布し、それを100℃の温度で30分間乾燥させた。
この感光性ペーストは、光重合性バインダとして、例え
ば日本曹達(株)製のヒドロキシプロピルセルロース
(HPC−L):7.5重量部と、光重合性モノマーと
して、例えば共栄社化学(株)製のポリエチレングリコ
ールジメタアクリレート14EG:2.5重量部、同社
製のポリエチレングリコールジメタアクリレート9E
G:2.5重量部および同社製のペンタエリスリトール
トリアクリレート:2.5重量部と、光重合開始剤とし
て、例えばチバガイギー(株)製のキュア1800:
0.9重量部とを含有し、さらにその他に、京都エレッ
クス(株)製のPZT−05L:85重量部およびエチ
ルセロソルブ(溶媒):30重量部を含んで構成されて
いる。露光現像に関しては、マスクパターンを介し、例
えばミカサ(株)製のマスクアライナーで30mW/c
、1分間の露光を行った後、蒸留水で1分間、浸漬
現像した。これにより、1μm〜150μmのライン幅
を有するパターニング結果が得られた。この基板を焼成
して、パターニングされたPZT圧電素子を得た。
Regarding the method of manufacturing the ferroelectric piezoelectric element 4,
PZT (lead zirconate titanate: P
This will be specifically described by taking an example in which b (Zr, Ti) O 3 ) is used. First, a photosensitive paste having a thickness of 10 μm was applied to a substrate on which a platinum (Pt) electrode was patterned, and was dried at a temperature of 100 ° C. for 30 minutes.
This photosensitive paste is, for example, 7.5 parts by weight of hydroxypropylcellulose (HPC-L) manufactured by Nippon Soda Co., Ltd. as a photopolymerizable binder, and is manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. as a photopolymerizable monomer. Polyethylene glycol dimethacrylate 14EG: 2.5 parts by weight, polyethylene glycol dimethacrylate 9E manufactured by the company
G: 2.5 parts by weight and pentaerythritol triacrylate manufactured by the company: 2.5 parts by weight, and as a photopolymerization initiator, for example, Cure 1800 manufactured by Ciba Geigy Corporation:
0.9 parts by weight, and further, 85 parts by weight of PZT-05L and 30 parts by weight of ethyl cellosolve (solvent) manufactured by Kyoto Elex Co., Ltd. Regarding the exposure and development, through a mask pattern, for example, 30 mW / c using a mask aligner manufactured by Mikasa Corporation.
After exposure for 1 minute at m 2 , immersion development was performed for 1 minute with distilled water. As a result, a patterning result having a line width of 1 μm to 150 μm was obtained. This substrate was fired to obtain a patterned PZT piezoelectric element.

【0022】また、強誘電体前駆体ゾルが有する水酸基
等に感光性基を導入して光パターニングを可能にした場
合について、例えば感光性ペーストとして京都エレック
ス(株)製のPZT−05L:65重量部およびPZT
前駆体ゾル:25重量部を用い、上記した手順と同様の
手順により、所定のパターニングがされたPZT圧電素
子を作製した。このとき用いた強誘電体前駆体ゾルは、
例えば以下のような方法により調製される。
When a photosensitive group is introduced into a hydroxyl group or the like of a ferroelectric precursor sol to enable photo-patterning, for example, PZT-05L manufactured by Kyoto Elex Co., Ltd. as a photosensitive paste: 65 weight Division and PZT
Using a precursor sol: 25 parts by weight, a PZT piezoelectric element having a predetermined pattern was produced by the same procedure as described above. The ferroelectric precursor sol used at this time was
For example, it is prepared by the following method.

【0023】乾燥管、ジムロート冷却管、温度計および
シリコンゴム製のセプタムを装着した2リットル四つ口
丸底フラスコに、マグネチックスターラ用撹拌子を入れ
る。フラスコ中に0.1モル(28.42g)のテトラ
イソプロポキシチタンを分取し、それを500mlの脱
水イソプロピルアルコールに溶解させる。別の容器に
0.001Nの塩酸水0.1モル(1.80g)を分取
し、それを500mlの脱水イソプロピルアルコールで
希釈し、得られた溶液を、マイクロチューブポンプを用
いてフラスコ内へ滴下する。この際の滴下速度は、4m
l/min前後とする。フラスコ内の溶液を混合させた
後、オイルバスを用いた加熱により、混合溶液を8時間
還流させ、還流後に溶液を自然冷却させる。得られた溶
液をA液とする。
A magnetic stirrer is placed in a 2 liter four-necked round bottom flask equipped with a drying tube, a Dimroth condenser, a thermometer and a septum made of silicone rubber. 0.1 mol (28.42 g) of tetraisopropoxy titanium is dispensed into a flask and dissolved in 500 ml of dehydrated isopropyl alcohol. Into another container, 0.1 mol (1.80 g) of 0.001N hydrochloric acid solution is taken, diluted with 500 ml of dehydrated isopropyl alcohol, and the obtained solution is put into a flask using a micro tube pump. Drip. The drop speed at this time is 4 m
about 1 / min. After mixing the solution in the flask, the mixed solution is refluxed for 8 hours by heating using an oil bath, and the solution is naturally cooled after the reflux. The obtained solution is referred to as “solution A”.

【0024】乾燥管、ジムロート冷却管、温度計および
シリコンゴム製のセプタムを装着した2リットル四つ口
丸底フラスコに、マグネチックスターラ用撹拌子を入れ
る。フラスコ中に0.1モル(38.37g)のテトラ
ノルマルブトキシジルコニウムを分取し、それを400
mlの脱水イソプロピルアルコールに溶解させる。ま
た、0.2モル(20.02g)のアセチルアセトンを
100mlの脱水イソプロピルアルコールに溶解させ、
この溶液をフラスコ内のテトラノルマルブトキシジルコ
ニウム溶液に添加し、混合溶液を撹拌する。そして、オ
イルバスを用いた加熱により、混合溶液を1時間還流さ
せ、還流後に溶液を自然冷却させる。
A magnetic stirrer is placed in a 2 liter four-necked round bottom flask equipped with a drying tube, a Dimroth condenser, a thermometer and a septum made of silicone rubber. In a flask, 0.1 mol (38.37 g) of tetranormal butoxyzirconium was taken and placed in a flask.
Dissolve in ml of dehydrated isopropyl alcohol. Also, 0.2 mol (20.02 g) of acetylacetone was dissolved in 100 ml of dehydrated isopropyl alcohol,
This solution is added to the tetranormal butoxyzirconium solution in the flask, and the mixed solution is stirred. Then, by heating using an oil bath, the mixed solution is refluxed for one hour, and after the reflux, the solution is naturally cooled.

【0025】別の容器に0.001Nの塩酸水0.1モ
ル(1.80g)を分取し、それを500mlの脱水イ
ソプロピルアルコールで希釈し、得られた溶液を、マイ
クロチューブポンプを用いてフラスコ内へ滴下する。こ
の際の滴下速度は、4ml/min前後とする。フラス
コ内の溶液を混合させた後、オイルバスを用いた加熱に
より、混合溶液を8時間還流させ、還流後に溶液を自然
冷却させる。得られた溶液をB液とする。
In a separate container, 0.1 mol (1.80 g) of 0.001N aqueous hydrochloric acid was taken, diluted with 500 ml of dehydrated isopropyl alcohol, and the obtained solution was transferred using a microtube pump. Drop into flask. The dropping speed at this time is about 4 ml / min. After mixing the solution in the flask, the mixed solution is refluxed for 8 hours by heating using an oil bath, and the solution is naturally cooled after the reflux. Let the obtained solution be B liquid.

【0026】0.001Nの塩酸水0.033モル
(0.60g)を150mlの脱水イソプロピルアルコ
ールで希釈し、得られた溶液を、マイクロチューブポン
プを用いてA液に滴下する。この際の滴下速度は、4m
l/min前後とする。混合溶液を室温で30分間撹拌
する。得られた溶液をC液とする。
A solution of 0.033 mol (0.60 g) of 0.001 N hydrochloric acid in water is diluted with 150 ml of dehydrated isopropyl alcohol, and the obtained solution is dropped into the solution A using a microtube pump. The drop speed at this time is 4 m
about 1 / min. The mixed solution is stirred at room temperature for 30 minutes. The resulting solution is designated as solution C.

【0027】B液をC液に添加し、オイルバスを用いた
加熱により、混合溶液を2時間還流させ、還流後に溶液
を自然冷却させる。得られた溶液をD液とする。
The solution B is added to the solution C, and the mixed solution is refluxed for 2 hours by heating using an oil bath. After the reflux, the solution is cooled naturally. The resulting solution is designated as solution D.

【0028】Pb2−アミノエトキシ−アセテート[P
b(NHCHCHO)(CH COO)]0.2
モル(65.26g)を200mlの脱水イソプロピル
アルコールに溶解させ、得られた溶液をD液に添加す
る。オイルバスを用いた加熱により、混合溶液を2時間
還流させ、還流後に溶液を自然冷却させる。
Pb2-aminoethoxy-acetate [P
b (NH2CH2CH2O) (CH 3COO)] 0.2
Mole (65.26 g) in 200 ml of dehydrated isopropyl
Dissolve in alcohol and add the resulting solution to solution D
You. Mixing solution for 2 hours by heating using oil bath
Reflux and allow the solution to cool after reflux.

【0029】その後、得られた溶液を、ロータリーエバ
ポレータを用いて70℃以下の温度で所定濃度まで濃縮
させる。これにより、PZT前駆体ゾルを得た。
Thereafter, the obtained solution is concentrated to a predetermined concentration at a temperature of 70 ° C. or less using a rotary evaporator. Thus, a PZT precursor sol was obtained.

【0030】従来技術によるラインヘッドと本発明に係
るラインヘッドとにおけるそれぞれのインクノズルの数
を比較すると、例えば、従来技術(ケミカルエッチン
グ)によった場合は6個/ヘッドであるのに対し、本発
明における加工技術(プラズマエッチング技術)によっ
た場合は30個/ヘッドである。また、従来技術によっ
た場合と本発明の技術によった場合とについて、PZT
のパターニングにおけるL/S(ライン/スペース)を
比較すると、例えば、従来技術に係るPZTペーストで
は、300μm L/Sであるのに対し、本発明に係る
ゾル−ゲルPZT+感光性材では、20μm L/Sで
あった。
When comparing the number of ink nozzles in the line head according to the prior art with the number of ink nozzles in the line head according to the present invention, for example, the number is 6 / head in the case of the prior art (chemical etching). In the case of using the processing technology (plasma etching technology) in the present invention, the number is 30 / head. In addition, PZT for the case according to the prior art and the case according to the technology of the present invention.
Comparing the L / S (line / space) in the patterning of, for example, the PZT paste according to the prior art is 300 μm L / S, while the sol-gel PZT + photosensitive material according to the present invention is 20 μm L / S. / S.

【0031】[0031]

【発明の効果】請求項1に係る発明のインクジェット式
プリンタのラインヘッドでは、インクノズルおよびイン
ク経路の微細加工が可能になり、また、請求項3に係る
発明のラインヘッドでは、強誘電体薄膜の微細パターニ
ングが可能になって強誘電体圧電素子の微細加工が可能
になるので、この発明によれば、高精細ラインヘッドの
製作が可能になり、高速化および高画質化が可能である
インクジェット式プリンタを提供することができる。
According to the line head of the ink jet printer according to the first aspect of the present invention, fine processing of ink nozzles and ink paths can be performed, and the line head according to the third aspect of the present invention has a ferroelectric thin film. According to the present invention, it is possible to manufacture a high-definition line head, and it is possible to perform high-speed and high-quality ink jet printing. Expression printers can be provided.

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

【図1】この発明の1実施形態を示し、インクジェット
式プリンタのラインヘッドの部分拡大縦断面図である。
FIG. 1 is a partially enlarged longitudinal sectional view of a line head of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したラインヘッドを圧電素子側の面
(図1における上面側)から見た部分拡大平面図であ
る。
FIG. 2 is a partially enlarged plan view of the line head shown in FIG. 1 as viewed from a surface on a piezoelectric element side (an upper surface side in FIG. 1).

【図3】図1に示したラインヘッドをインクノズル側の
面から見た全体平面図である。
FIG. 3 is an overall plan view of the line head shown in FIG. 1 as viewed from a surface on an ink nozzle side.

【図4】図1に示したラインヘッドを圧電素子側の面か
ら見た全体平面図である。
FIG. 4 is an overall plan view of the line head shown in FIG. 1 as viewed from a surface on a piezoelectric element side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 無機薄膜基板 3 振動板 4 強誘電体圧電素子 5 インクノズル 6 インク経路 7 インク室 8 強誘電体層 9 上部電極パターン 10 下部電極パターン 11 インク供給口 12 インク通路12 13 インクタンク Reference Signs List 1 silicon substrate 2 inorganic thin film substrate 3 diaphragm 4 ferroelectric piezoelectric element 5 ink nozzle 6 ink path 7 ink chamber 8 ferroelectric layer 9 upper electrode pattern 10 lower electrode pattern 11 ink supply port 12 ink path 12 13 ink tank

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多数のインクノズル、この各インクノズ
ルにそれぞれ個別に連通したインク経路、および、この
各インク経路にそれぞれ個別に連通したインク室を有
し、前記各インク室の容積をそれぞれ個別に変化させ前
記インク経路を通って前記インクノズルからインクを噴
射させる強誘電体圧電素子を備えたインクジェット式プ
リンタのラインヘッドにおいて、 前記インクノズルおよびインク経路が形成される基板に
シリコン系基板が用いられたことを特徴とするインクジ
ェット式プリンタのラインヘッド。
1. An ink supply system comprising: a plurality of ink nozzles; an ink path individually connected to each of the ink nozzles; and an ink chamber individually connected to each of the ink paths. In a line head of an ink jet printer provided with a ferroelectric piezoelectric element for ejecting ink from the ink nozzle through the ink path, a silicon substrate is used as a substrate on which the ink nozzle and the ink path are formed. A line head of an ink-jet printer characterized by the following.
【請求項2】 基板にインクノズルおよびインク経路
が、シリコンプラズマエッチング法を用いて微細加工さ
れた請求項1記載のインクジェット式プリンタのライン
ヘッド。
2. The line head of an ink-jet printer according to claim 1, wherein the ink nozzles and the ink paths on the substrate are finely processed by using a silicon plasma etching method.
【請求項3】 多数のインクノズル、この各インクノズ
ルにそれぞれ個別に連通したインク経路、および、この
各インク経路にそれぞれ個別に連通したインク室を有
し、前記各インク室の容積をそれぞれ個別に変化させ前
記インク経路を通って前記インクノズルからインクを噴
射させる強誘電体圧電素子を備えたインクジェット式プ
リンタのラインヘッドにおいて、 前記強誘電体圧電素子の強誘電体薄膜が、ゾル−ゲル法
で形成された強誘電体の前駆体ゾルに感光基を導入しそ
の前駆体ゾルを基体に塗布して得られた強誘電体ゲル薄
膜を光ファブリケーションにより微細パターニングして
形成されたことを特徴とするインクジェット式プリンタ
のラインヘッド。
3. A plurality of ink nozzles, an ink path individually connected to each ink nozzle, and an ink chamber individually connected to each ink path, wherein the volume of each ink chamber is individually set. Wherein the ferroelectric thin film of the ferroelectric piezoelectric element is formed by a sol-gel method. Photosensitive groups are introduced into the ferroelectric precursor sol formed in step 1. The ferroelectric gel thin film obtained by applying the precursor sol to the substrate is finely patterned by optical fabrication. Line head of an ink jet printer.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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