JP4487308B2 - Ink jet print head and method of manufacturing ink jet print head - Google Patents
Ink jet print head and method of manufacturing ink jet print head Download PDFInfo
- Publication number
- JP4487308B2 JP4487308B2 JP2004141799A JP2004141799A JP4487308B2 JP 4487308 B2 JP4487308 B2 JP 4487308B2 JP 2004141799 A JP2004141799 A JP 2004141799A JP 2004141799 A JP2004141799 A JP 2004141799A JP 4487308 B2 JP4487308 B2 JP 4487308B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- print head
- ink jet
- jet print
- electrode
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 48
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 42
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 37
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 15
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 14
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 10
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
この発明は、ピエゾ素子を使用する、高画質、高速、高密度シエヤーモードインクジェットプリントヘッド及びその製造方法に関するものである。シエヤーモードインクジェットプリントヘッドは、分極した圧電基板に、インクチャネルを研削して、その溝の側壁に電極を形成し、この電極に電界を掛けると、溝の側壁が、くの字型に剪断変形して、溝の中のインクに圧力を掛けてインク滴を吐出する。 The present invention relates to a high-quality, high-speed, high-density shear mode inkjet printhead using a piezo element and a method for manufacturing the same. The shear mode ink jet print head is formed by grinding an ink channel on a polarized piezoelectric substrate to form an electrode on the side wall of the groove. When an electric field is applied to the electrode, the side wall of the groove is sheared into a dogleg shape. The ink droplet is deformed and an ink droplet is ejected by applying pressure to the ink in the groove.
従来技術による電極と接続電極の形成法としては、特開２００３−３４１０７３号公報に開示されるように、チャネル基板に溝加工を行い、溝の側壁と平面部に電極を形成するものがある。この電極を形成する方法としては、ウェットプロセスである「メッキ法」やドライプロセスである気相薄膜形成法の「蒸着」、「スパッタ」などがあった。メッキ法には側壁の１００％を被覆でき、かつ高生産性で低コストの利点を有するとされ、一方、蒸着は生産性が低く、材料費が高いデメリットがあるものの、平面部の電極形成が確実といった実績面では優れていた。
ところで、高密度、高画質のインクジェットプリントヘッドでは、溝の高さと幅の比（アスペクト比）が大きいため、蒸着で溝の側壁に電極形成する場合、チャネル基板の表面の凹凸の影の部分が抜けて電極による被覆率が低減（容量が低下）し、駆動特性を損ねる欠点があった。また、スパッタは底部への薄膜形成が困難だった。 By the way, in a high-density, high-quality inkjet printhead, since the ratio of the groove height to the width (aspect ratio) is large, when forming electrodes on the sidewalls of the grooves by vapor deposition, the shaded portions on the surface of the channel substrate are uneven. As a result, the coverage with the electrode is reduced (capacity is reduced), and the drive characteristics are impaired. Moreover, it was difficult to form a thin film on the bottom of sputtering.
一方、ウェットプロセスのメッキ法には、チャネル基板の平面部に抜けによる断線が発生しやすい欠点があり、高生産性や低コスト化が可能という利点を活かすことが困難であった。 On the other hand, the wet process plating method has a drawback that a disconnection is likely to occur in the flat portion of the channel substrate, and it has been difficult to take advantage of high productivity and low cost.
こうした欠点を解消しない限り、高密度・高画質のインクジェットプリントヘッドを低コストで高い生産性で製造することは困難な状況にあった。 Unless these drawbacks were eliminated, it was difficult to produce a high-density, high-quality inkjet printhead at low cost and high productivity.
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、メッキ法と気相薄膜形成法を組み合わせることで両方式の欠点を解消し、高密度、高画質なインクジェットプリントヘッドを安価に製造でき、かつ生産性の向上が可能なインクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリントヘッドの製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by combining the plating method and the vapor phase thin film forming method, the disadvantages of both methods can be eliminated, and a high-density, high-quality inkjet printhead can be manufactured at a low cost, and An object of the present invention is to provide an ink jet print head capable of improving productivity and a method for manufacturing the ink jet print head.
前期課題を解消し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。 In order to solve the problems in the previous period and achieve the object, the present invention is configured as follows.
請求項１に記載の発明は、圧電体を含む部材でチャネルを形成し、前記圧電体に設けられた電極に電圧を印加して、前記圧電体を駆動することにより、前記チャネルからインクを噴射するインクジェットプリントヘッドであり、
平面部に複数のチャネル用の溝を形成したチャネル基板は、前記平面部と前記溝とにメッキ法によるメッキ電極を有し、
前記チャネル基板の平面部のメッキ電極にのみ気相薄膜形成法により積層した薄膜電極を有することを特徴とするインクジェットプリントヘッドである。
According to the first aspect of the present invention, ink is ejected from the channel by forming a channel with a member including a piezoelectric body, applying a voltage to an electrode provided on the piezoelectric body, and driving the piezoelectric body. An inkjet printhead that
A channel substrate in which a plurality of channel grooves are formed in a flat portion has a plating electrode by a plating method in the flat portion and the groove,
An ink jet print head comprising: a thin film electrode laminated by a vapor thin film forming method only on a plating electrode on a flat portion of the channel substrate.
請求項２に記載の発明は、前記平面部のメッキ電極の厚さより前記平面部の薄膜電極の厚さが小さいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドである。 The invention according to claim 2 is the ink jet print head according to claim 1, wherein the thickness of the thin-film electrode in the planar portion is smaller than the thickness of the plating electrode in the planar portion.
請求項３に記載の発明は、圧電体を含む部材でチャネルを形成し、前記圧電体に設けられた電極に電圧を印加して、前記圧電体を駆動することにより、前記チャネルからインクを噴射するインクジェットプリントヘッドを製造する方法であり、
チャネル基板の平面部に複数のチャネル用の溝を形成し、
前記チャネル基板の平面部と溝とにメッキ法によるメッキ電極を形成し、
前記チャネル基板の平面部のメッキ電極にのみ気相薄膜形成法により薄膜電極を積層することを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法である。 請求項４に記載の発明は、前記気相薄膜形成法が蒸着法であることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法である。
According to a third aspect of the present invention, a channel is formed by a member including a piezoelectric body, a voltage is applied to an electrode provided on the piezoelectric body, and the piezoelectric body is driven to eject ink from the channel. A method of manufacturing an inkjet printhead
A plurality of channel grooves are formed in the planar portion of the channel substrate,
Forming a plating electrode by a plating method on the planar portion and groove of the channel substrate;
A method of manufacturing an ink jet print head, comprising: laminating a thin film electrode only on a plating electrode on a planar portion of the channel substrate by a vapor thin film forming method. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the ink jet print head manufacturing method according to the third aspect, wherein the vapor phase thin film forming method is a vapor deposition method.
請求項５に記載の発明は、前記気相薄膜形成法がスパッタ法であることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法である。 A fifth aspect of the present invention is the method of manufacturing an ink jet print head according to the third aspect, wherein the vapor phase thin film forming method is a sputtering method.
請求項６に記載の発明は、前記積層した薄膜電極がレジストのパターニングにより形成されることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法である。 The invention according to claim 6 is the method of manufacturing an ink jet print head according to any one of claims 3 to 5, wherein the laminated thin film electrodes are formed by patterning a resist. .
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。 With the above configuration, the present invention has the following effects.
請求項１に記載の発明によれば、チャネル基板の平面部と溝とにメッキ法によるメッキ電極を有し、平面部のメッキ電極にのみ気相薄膜形成法により積層した薄膜電極を有し、平面部の積層により導電性が向上し（低抵抗化）、かつ抜けの修復ができ断線防止が可能になる。また、高密度、高画質なインクジェットプリントヘッドを安価に製造でき、かつ生産性の向上が可能となる。 According to invention of Claim 1, it has the plating electrode by the plating method in the plane part and groove | channel of a channel substrate, It has the thin film electrode laminated | stacked only by the vapor phase thin film formation method on the plating electrode of the plane part, By laminating the planar portion, the conductivity is improved (lowering the resistance), and the disconnection can be repaired to prevent disconnection. In addition, a high-density, high-quality inkjet print head can be manufactured at low cost, and productivity can be improved.
請求項２に記載の発明によれば、平面部のメッキ電極の厚さ（単層の場合）より薄膜電極の厚さ（積層の場合）が小さく、平面部の電極の膜厚を小さくしても導電性を確保することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the thickness of the thin film electrode (in the case of lamination) is smaller than the thickness of the plating electrode in the flat portion (in the case of a single layer), and the film thickness of the electrode in the flat portion is reduced. Also, it becomes possible to ensure conductivity.
請求項３に記載の発明によれば、チャネル基板の平面部と溝とにメッキ法によるメッキ電極を形成し、チャネル基板の平面部のメッキ電極にのみ気相薄膜形成法により薄膜電極を積層し、平面部の積層により導電性が向上し（低抵抗化）、かつ抜けの修復ができ断線防止が可能となる。また、高密度、高画質なインクジェットプリントヘッドを安価に製造でき、かつ生産性の向上が可能となる。 According to the third aspect of the present invention, the plating electrode is formed by the plating method on the planar portion and the groove of the channel substrate, and the thin film electrode is laminated only on the plating electrode of the planar portion of the channel substrate by the vapor phase thin film forming method. Further, the conductivity of the planar portion is improved (lowering the resistance), the disconnection can be repaired, and the disconnection can be prevented. In addition, a high-density, high-quality inkjet print head can be manufactured at low cost, and productivity can be improved.
請求項４に記載の発明によれば、気相薄膜形成法は蒸着法であり、平面部の電極形成が確実となる。 According to the fourth aspect of the present invention, the vapor phase thin film forming method is a vapor deposition method, and the formation of the electrode in the flat portion is ensured.
請求項５に記載の発明によれば、気相薄膜形成法はスパッタ法であり、平面部の電極形成が確実となる。 According to the fifth aspect of the present invention, the vapor phase thin film forming method is a sputtering method, and the formation of the electrode in the plane portion is ensured.
請求項６に記載の発明によれば、積層した薄膜電極にレジストでパターニングし、平面部の電極の膜厚を小さくしても導電性を確保することが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to ensure conductivity even if the laminated thin film electrode is patterned with a resist to reduce the film thickness of the electrode in the plane portion.
以下、この発明のインクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリントヘッドの製造方法の実施の形態について説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the ink jet print head and the method for manufacturing the ink jet print head of the present invention will be described, but the present invention is not limited to this embodiment. The embodiment of the present invention shows the most preferable mode of the present invention, and the terminology of the present invention is not limited to this.
この発明は、圧電体を含む部材でチャネルを形成し、圧電体に設けられた電極に電圧を印加して、圧電体を駆動することにより、チャネルからインクを噴射するインクジェットプリントヘッドを製造する。この実施の形態では、図４に示すように、チャネル基板３の平面に複数のチャネル用の溝４を形成し、チャネル基板３の平面部３ｂと溝部３ａとにメッキ法によるメッキ電極を形成し、チャネル基板３の平面部３ｂのメッキ電極に気相薄膜形成法により薄膜電極を積層する。 チャネル基板３の平面部３ｂは、積層により導電性が向上し（低抵抗化）、かつ抜けの修復ができ断線防止が可能となる。また、高密度、高画質なインクジェットプリントヘッドを安価に製造でき、かつ生産性の向上が可能となる。 The present invention manufactures an ink jet print head that ejects ink from a channel by forming a channel with a member including a piezoelectric body, applying a voltage to an electrode provided on the piezoelectric body, and driving the piezoelectric body. In this embodiment, as shown in FIG. 4, a plurality of channel grooves 4 are formed on the plane of the channel substrate 3, and plating electrodes are formed on the plane portions 3b and the groove portions 3a of the channel substrate 3 by plating. Then, a thin film electrode is laminated on the plating electrode of the flat portion 3b of the channel substrate 3 by a vapor thin film forming method. The planar portion 3b of the channel substrate 3 has improved conductivity due to lamination (low resistance), can be removed, and can be prevented from being disconnected. In addition, a high-density, high-quality inkjet print head can be manufactured at low cost, and productivity can be improved.
気相薄膜形成法は、蒸着法、またはスパッタ法であり、平面部の電極形成が確実である。蒸着法は、真空内で電極物質を加熱し、これを蒸発させ、この蒸発物をメッキ電極の表面上に被着させて薄膜電極を積層する。また、スパッタ法は、真空チャンバー中を衝撃により飛散する電極粒をメッキ電極の表面上に付着させて薄膜電極を積層する。 The vapor-phase thin film forming method is a vapor deposition method or a sputtering method, and the formation of the electrode in the flat portion is reliable. In the vapor deposition method, an electrode material is heated in a vacuum, this is evaporated, and this evaporated material is deposited on the surface of the plating electrode, thereby laminating thin film electrodes. In the sputtering method, thin film electrodes are stacked by adhering electrode particles that scatter in a vacuum chamber by impact on the surface of the plating electrode.
この実施の形態では、平面部３ｂのメッキ電極の厚さＷ１より平面部３ｂの薄膜電極の厚さＷ２が小さく形成され、平面部３ｂの電極の膜厚を小さくしても導電性を確保することが可能となる。 In this embodiment, the thickness W2 of the thin film electrode of the plane portion 3b is formed smaller than the thickness W1 of the plating electrode of the plane portion 3b, and the conductivity is ensured even if the film thickness of the electrode of the plane portion 3b is reduced. It becomes possible.
次に、この実施の形態について詳細に説明する。図１はインクジェットプリントヘッドの製造工程のフローである。この実施の形態では、インクジェットプリントヘッドの製造が、チャネル基板作製工程Ａ１（レジスト形成を含む）、チャネル基板溝加工工程Ａ２、触媒吸着無電解メッキ工程Ａ３、気相薄膜形成工程Ａ４、レジスト除去工程（リフトオフ）Ａ５、カバープレート作製工程Ａ６、チャネル基板とカバープレート接着工程Ａ７、ブロック加工工程Ａ８、ノズルプレート接着工程Ａ９、液室接着工程Ａ１０、基体接着工程Ａ１１、駆動制御基盤接合工程Ａ１２、基板固定工程Ａ１３、カプラー接着工程Ａ１４の順で行われる。 Next, this embodiment will be described in detail. FIG. 1 is a flow chart of an ink jet print head manufacturing process. In this embodiment, the manufacture of the ink jet print head includes channel substrate preparation step A1 (including resist formation), channel substrate groove processing step A2, catalyst adsorption electroless plating step A3, vapor phase thin film formation step A4, resist removal step. (Lift off) A5, cover plate manufacturing step A6, channel substrate and cover plate bonding step A7, block processing step A8, nozzle plate bonding step A9, liquid chamber bonding step A10, substrate bonding step A11, drive control substrate bonding step A12, substrate The fixing step A13 and the coupler bonding step A14 are performed in this order.
以下、このインクジェットプリントヘッドの製造工程について説明する。図２はインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す概略図、図３はパターニングを示す図である。
［チャネル基板作製工程Ａ１（図２（ａ））］
分極処理した、厚さ０．９ｍｍのＰＺＴの板材１と、厚さ０．１５５ｍｍのＰＺＴの板材２を、分極方向を所定の方向に合わせて１４〜２０Ｋｇ／ｃｍ2の荷重と９０〜１００℃の温度を掛けて、３０〜４０分接着することにより、接着剤層が約２μｍになるようにして、接着剤層を含む厚さ１．０５７ｍｍのチャネル基板３を作製する。
Hereafter, the manufacturing process of this inkjet print head is demonstrated. FIG. 2 is a schematic view showing a manufacturing process of the ink jet print head, and FIG. 3 is a view showing patterning.
[Channel substrate manufacturing step A1 (FIG. 2A)]
And polarization treatment, a plate 1 of a thickness of 0.9 mm PZT, the plate 2 of the PZT thickness 0.155 mm, a load of 14~20Kg / cm 2 and the combined polarization direction in a predetermined direction 90 to 100 ° C. The channel substrate 3 having a thickness of 1.057 mm including the adhesive layer is manufactured by applying the temperature of 30 to 40 minutes so that the adhesive layer becomes approximately 2 μm.
このチャネル基板３を作製する工程Ａ１は、接着面にゴミ等が付着しないよう、クリーンルームで作業し、また、接着ムラや気泡等が残留しないよう細心の注意を払うことが重要である。 In the process A1 for producing the channel substrate 3, it is important to work in a clean room so that dust or the like does not adhere to the bonding surface, and to pay close attention to prevent adhesion unevenness or bubbles from remaining.
２枚のＰＺＴの板材１，２を接着するのは、剪断モードインクジェットプリントヘッドのチャネルの側壁を２枚のＰＺＴで形成することにより、電圧を印加した際、側壁の変形を大きくするためである。この接着したチャネル基板３にレジスト層を形成する。
［チャネル基板溝加工工程Ａ２（図２（ｂ））］
チャネル基板３を研削して、インクチャネルとなる溝４を形成する。
The reason why the two PZT plates 1 and 2 are bonded is that the side wall of the channel of the shear mode ink jet print head is formed of two PZTs, thereby increasing the deformation of the side wall when a voltage is applied. . A resist layer is formed on the bonded channel substrate 3.
[Channel substrate groove processing step A2 (FIG. 2B)]
The channel substrate 3 is ground to form a groove 4 serving as an ink channel.
この実施形態の場合、１２８個のノズルを形成するために、ほぼ溝幅に等しいブレードＢにより、チャネル基板３の厚さ０．１５５ｍｍの板材２の側より、深さ０．３１ｍｍ、溝幅０．０７ｍｍ、壁幅０．０７１ｍｍ、ピッチ０．１４１ｍｍで合計２６３個の溝４を加工し、櫛歯状の溝部３ａと両端の平面部３ｂ（パターニング部）を形成する。 In the case of this embodiment, in order to form 128 nozzles, a depth of 0.31 mm and a groove width of 0 from the side of the plate 2 having a thickness of 0.155 mm of the channel substrate 3 by the blade B substantially equal to the groove width. A total of 263 grooves 4 are processed at a thickness of 0.07 mm, a wall width of 0.071 mm, and a pitch of 0.141 mm to form comb-shaped grooves 3a and flat portions 3b (patterning portions) at both ends.
この実施形態の場合は、インクチャネルの両側に空気チャネルを設けるので、２５７個の溝４が必要となり、その両側に各々４ｍｍの保持部を備え、その保持部に前記２５７個の溝に続けて予備の溝４をそれそれぞれ３個設けているので合計２６３個の溝４となる。 In the case of this embodiment, since air channels are provided on both sides of the ink channel, 257 grooves 4 are required, each having a holding part of 4 mm on each side, and the holding part is followed by the 257 grooves. Since three spare grooves 4 are respectively provided, a total of 263 grooves 4 are obtained.
なお、両側のそれぞれ３個の溝４は、ノズル板を接着する時、過剰の接着剤がノズル域に入り込まないように設けたグルーガードであるが、またノズル域にあるノズルに不測の事態が生じた場合など、予備ノズルとして機能させることができる。
［触媒吸着・無電解メッキＡ３（図２（ｃ））］
メッキ浴Ｃにおいて、チャネル基板３に、触媒を吸着して通常のメッキ膜厚２〜５μｍよりも、薄いメッキ皮膜を掛ける。例えば、ニッケル／燐またはニッケル／ボロンの１μｍ以下の薄膜メッキを施す。また、銅等で薄膜メッキを施す。
［気相薄膜形成工程Ａ４（図２（ｄ））］
チャネル基板３の洗浄と乾燥の後、蒸着用のチャンバーＦ内にチャネル基板３を蒸発源５であるルツボに対して垂直でフラットになるように設置する。そして、チャネル基板３の溝４の電極に接続する電極を、チャネル基板３の平面部３ｂのメッキ電極に蒸着による薄膜電極を積層する。この蒸着は、アルミニウム、ニッケル、銅等を用いて接続電極がそれぞれ形成される。この実施の形態では、１μｍ以下のアルミニウム電極層を形成する。
The three grooves 4 on both sides are glue guards provided so that excessive adhesive does not enter the nozzle area when the nozzle plate is bonded, but there is an unexpected situation in the nozzles in the nozzle area. When it occurs, it can function as a spare nozzle.
[Catalyst adsorption / electroless plating A3 (FIG. 2 (c))]
In the plating bath C, the catalyst is adsorbed on the channel substrate 3 and a plating film thinner than the normal plating film thickness of 2 to 5 μm is applied. For example, a thin film plating of nickel / phosphorous or nickel / boron of 1 μm or less is applied. Also, thin film plating is performed with copper or the like.
[Gas thin film forming step A4 (FIG. 2D)]
After cleaning and drying the channel substrate 3, the channel substrate 3 is placed in a vapor deposition chamber F so as to be vertical and flat with respect to the crucible as the evaporation source 5. Then, an electrode connected to the electrode of the groove 4 of the channel substrate 3 is laminated on the plating electrode of the flat portion 3 b of the channel substrate 3 by vapor deposition. In this vapor deposition, connection electrodes are formed using aluminum, nickel, copper, or the like. In this embodiment, an aluminum electrode layer of 1 μm or less is formed.
この実施の形態では、薄膜電極を蒸着により積層しているが、これに限定されずスパッタ等の気相薄膜形成法によって積層することができる。このスパッタによる場合は、チャネル基板３の洗浄と乾燥の後、スパッタ用のチャンバー内でチャネル基板３をスパッタ源の近傍に設置し、０．５μｍ以下の金電極層を形成する。
［レジスト除去工程Ａ５（図２（ｅ））］
チャネル基板３に蒸着による薄膜電極を形成した後、レジストを除去することで、図３に示すような接続電極８１等の電極形成を完成する。
In this embodiment, the thin film electrodes are laminated by vapor deposition, but the present invention is not limited to this, and the thin film electrodes can be laminated by a vapor thin film forming method such as sputtering. In the case of this sputtering, after cleaning and drying the channel substrate 3, the channel substrate 3 is placed in the vicinity of the sputtering source in the sputtering chamber, and a gold electrode layer of 0.5 μm or less is formed.
[Resist removal step A5 (FIG. 2E)]
After forming the thin film electrode by vapor deposition on the channel substrate 3, the resist is removed to complete the electrode formation such as the connection electrode 81 as shown in FIG.
平面部３ｂの電極のパターニングには、エッチングやレジストのリフトオフ（レジスト除去）を用いる。なお、レジストのリフトオフによる場合、蒸着前にパターニングしたレジスト層を形成し、蒸着後にリフトオフすることになる。
［カバープレート作製工程Ａ６（図２（ｆ））］
チャネル基板３の溝の上面を塞ぐため、チャネル基板と同じＰＺＴで、カバープレート１０を作製する。このカバー材は溝を加工する必要がなく、また、分極処理する必要もないので、材質はＰＺＴである必要はないが、カバー材とＰＺＴの機械物性が大幅に異なると、ＰＺＴの剪断力発生に悪影響するため、ヘッドの射出性能等に影響を及ぼしたり、接着後にソリや変形を生じることがあるので、カバー材は、機械的強度や線膨張係数等がＰＺＴと等しいか、きわめて近似していることが望ましく、この実施の形態ではチャネル基板製作に用いた厚板を共用して、脱分極して用いる。
［チャネル基板とカバープレート接着工程Ａ７（図２（ｇ））］
溝加工されたチャネル基板３にカバープレート１０を接着する。それぞれ同寸法であるため、位置がずれないように治具等を使用して接着する。接着剤を加熱接着後に約２μｍになるように均一に塗布し、１４〜２０Ｋｇ／ｃｍ2、９０〜１００℃の温度で約３０〜４０分程度、加熱接着する。
［ブロック加工工程Ａ８（図２（ｈ））］
接着されたチャネル基板３とカバープレート１０をダイシング加工７０により、ヘッドチップ２０にする。
［ノズルプレート接着工程Ａ９（図２（ｉ））］
ヘッドチップ２０の端面にノズルプレート３０を接着する。ノズルプレート３０は、シート状の薄板にインク吐出のための開孔３０ａを複数個設けた、ステンレス材やポリイミド樹脂等で形成されている。ノズルプレート３０の開孔径（ノズル径）や厚み、幅や長さ等の形状諸元は、インクジェット装置の仕様で異なるが、この実施形態では、厚さ約１２５μｍのポリイミド樹脂シートに開口径約φ１８μｍで１２８個の開孔（ノズル）３０ａをエキシマレーザーで加工し、ノズルプレート表面は、飛散したインク滴が、ノズル開孔３０ａに影響を与えないよう撥水処理する。
Etching or resist lift-off (resist removal) is used for patterning the electrodes of the planar portion 3b. Note that in the case of resist lift-off, a patterned resist layer is formed before vapor deposition, and lift-off is performed after vapor deposition.
[Cover plate manufacturing step A6 (FIG. 2 (f))]
In order to close the upper surface of the groove of the channel substrate 3, the cover plate 10 is made of the same PZT as the channel substrate. Since this cover material does not need to be grooved and does not need to be polarized, the material does not need to be PZT. However, if the mechanical properties of the cover material and PZT are significantly different, the PZT shear force is generated. This may adversely affect the injection performance of the head or cause warping or deformation after bonding. Therefore, the cover material should have a mechanical strength, linear expansion coefficient, etc. equal to or very close to PZT. In this embodiment, the thick plate used for manufacturing the channel substrate is shared and used after being depolarized.
[Channel substrate and cover plate bonding step A7 (FIG. 2 (g))]
The cover plate 10 is bonded to the channel substrate 3 that has been grooved. Since they have the same dimensions, they are bonded using a jig or the like so that the position does not shift. The adhesive is uniformly applied so as to have a thickness of about 2 μm after heat bonding, and is heat bonded at a temperature of 14 to 20 kg / cm 2 and 90 to 100 ° C. for about 30 to 40 minutes.
[Block processing step A8 (FIG. 2 (h))]
The bonded channel substrate 3 and cover plate 10 are formed into a head chip 20 by a dicing process 70.
[Nozzle plate bonding step A9 (FIG. 2 (i))]
The nozzle plate 30 is bonded to the end face of the head chip 20. The nozzle plate 30 is formed of a stainless material, polyimide resin, or the like in which a plurality of apertures 30a for discharging ink are provided in a sheet-like thin plate. The shape specifications such as the aperture diameter (nozzle diameter), thickness, width and length of the nozzle plate 30 differ depending on the specifications of the ink jet apparatus. In this embodiment, an opening diameter of about φ18 μm is formed on a polyimide resin sheet having a thickness of about 125 μm. 128 holes (nozzles) 30a are processed with an excimer laser, and the surface of the nozzle plate is subjected to water repellent treatment so that the scattered ink droplets do not affect the nozzle openings 30a.
ノズルプレート３０の所定の箇所あるいはヘッドチップ２０の所定の箇所に接着剤を塗布し、ヘッドチップ２０と接着後、加熱器内に挿入し、接着剤の種類や、被接着物等により変化するが、この実施の形態では、例えば約８０℃の温度で約４０分程度の加熱を行い、更に、約１００℃、２０分加熱を行うことで、接着強度を高める。 Although an adhesive is applied to a predetermined portion of the nozzle plate 30 or a predetermined portion of the head chip 20 and bonded to the head chip 20, the adhesive is inserted into the heater, and changes depending on the type of adhesive, the adherend, etc. In this embodiment, for example, heating is performed at a temperature of about 80 ° C. for about 40 minutes, and further, heating is performed at about 100 ° C. for 20 minutes to increase the adhesive strength.
なお、ノズルプレート３０が平行平面を保持するように、且つ接着剤がインクチャネル内を埋めることがないように注意すると共に、インクを注入した時に漏れがないように、それぞれのインクチャネルが確実に、個々に独立した空間を形成するように接着しなければならない。ノズル開孔３０ａが接着剤で塞がれることがないように、接着剤の量や接着層の厚みを管理することが重要である。なお、ヘッドチップ２０にプラズマ処理を行い、接着層の濡れ性を促進しておくと、接着が容易に且つ確実に行える。ノズルプレート３０のみならず、絞り板の接着もあるので、ヘッドチップ２０をプラズマ処理する事が望ましい。
［液室接着工程Ａ１０と基体接着工程Ａ１１］
さらに、ヘッドチップ２０に液室部材を接着したヘッドユニットを、基体に接着することにより液室が構成され、ヘッドユニットにインクが注入できる状態となる。
Care should be taken that the nozzle plate 30 maintains a parallel plane and that the adhesive does not fill the ink channel, and that each ink channel is securely attached so that no leakage occurs when ink is injected. Must be glued to form individually independent spaces. It is important to manage the amount of adhesive and the thickness of the adhesive layer so that the nozzle opening 30a is not blocked by the adhesive. Note that if the head chip 20 is subjected to plasma treatment to promote the wettability of the adhesive layer, the adhesion can be easily and reliably performed. Since not only the nozzle plate 30 but also the diaphragm plate is bonded, it is desirable to subject the head chip 20 to plasma treatment.
[Liquid chamber bonding step A10 and substrate bonding step A11]
Furthermore, the liquid chamber is configured by bonding the head unit, in which the liquid chamber member is bonded to the head chip 20, to the base, and the ink can be injected into the head unit.
［駆動制御基板接合工程Ａ１２（ｊ）］
インクが注入できるまでに完成したヘッドユニットに、インクを吐出させる為に電圧を印加する駆動制御基板５１を結合する。
[Driving control board bonding step A12 (j)]
A drive control board 51 that applies a voltage to eject ink is coupled to the head unit completed before ink can be injected.
この実施の形態では、図３に示すように、ヘッドチップ２０の平面部３ｂに形成された薄膜電極８１に、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）を用い、約１７０℃で約２０秒程、約１４Ｋｇ程度の荷重を均一にかけて加熱押圧することで、駆動制御基板５１に設けられたフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）と電気的に結合する。
［基板固定工程Ａ１３］
ヘッドユニットと駆動制御基板とを基体に取り付け、インクジェットプリントヘッドを完成させる。
［カプラー接着工程Ａ１４］
このインクジェットプリントヘッドの基体にカプラーを接着し、別に設けたインク注入装置からカプラーを介して液室部材にインクを注入し、駆動制御基板５１に設けたコネクタに電源を接続すると共に、インク吐出させるための制御を行うことによりインクジェットプリントヘッドのノズルからインクが吐出できることになる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, an anisotropic conductive film (ACF) is used for the thin film electrode 81 formed on the flat portion 3 b of the head chip 20 and about 170 ° C. It is electrically coupled to a flexible printed circuit (FPC) provided on the drive control board 51 by heating and pressing a load of about 14 kg uniformly for about 20 seconds.
[Substrate fixing step A13]
The head unit and the drive control board are attached to the base to complete the ink jet print head.
[Coupler bonding step A14]
A coupler is bonded to the base of the ink jet print head, ink is injected into the liquid chamber member via a coupler from a separately provided ink injection device, a power source is connected to a connector provided on the drive control board 51, and ink is discharged. Therefore, the ink can be ejected from the nozzles of the ink jet print head.
なお、この実施の形態においては、インク注入装置からインクをインクジェットプリントヘッドに流入させるためにインク注入装置のチューブと液室を連係するためのカプラーを別途設けたが、これは基体や液室、あるいはフィルター室等を設けた場合はフィルター室と一体に構成しても良いことは言うまでもない。また、一般には、各工程毎に決められた項目での検査が行われ、次工程に流されるようになっており、インクジェットプリントヘッドが完成した段階で、疑似インクによる吐出性能等が検査されて、合格品が出荷の運びとなるので、この実施の形態においても同様であり、検査に関しては省略した。なお、この発明の要旨を工程順に説明したが、工程の順序を作業の都合等で入れ替えたり、同時に作業を行えるようにする等の工程変更は、この発明の要旨から逸脱するものではない。 In this embodiment, in order to allow ink to flow from the ink injection device to the ink jet print head, a coupler for connecting the tube of the ink injection device and the liquid chamber is separately provided. Of course, when a filter chamber or the like is provided, the filter chamber may be integrated with the filter chamber. Also, in general, inspections are performed on items determined for each process, and are sent to the next process. When the ink jet print head is completed, the ejection performance by the pseudo ink is inspected. Since the accepted product is shipped, the same applies to this embodiment, and the inspection is omitted. Although the gist of the present invention has been described in the order of processes, process changes such as changing the order of processes for convenience of work or enabling simultaneous work are not deviated from the gist of the present invention.
この発明は、圧電体を含む部材でチャネルを形成し、圧電体に設けられた電極に電圧を印加して、圧電体を駆動することにより、チャネルからインクを噴射するインクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリントヘッドの製造方法に適用できる。 The present invention relates to an inkjet print head that ejects ink from a channel by forming a channel with a member including a piezoelectric body, applying a voltage to an electrode provided on the piezoelectric body, and driving the piezoelectric body. It can be applied to the manufacturing method.
３ チャネル基板
３ａ 溝部
３ｂ 平面部
４ 溝
６，１３ ブロック
１０ カバープレート
２０ ヘッドチップ
３０ ノズルプレート
５０ ヘッドブロック
3 channel substrate 3a groove portion 3b plane portion 4 groove 6,13 block 10 cover plate 20 head chip 30 nozzle plate 50 head block
Claims (6)
平面部に複数のチャネル用の溝を形成したチャネル基板は、前記平面部と前記溝とにメッキ法によるメッキ電極を有し、
前記チャネル基板の平面部のメッキ電極にのみ気相薄膜形成法により積層した薄膜電極を有することを特徴とするインクジェットプリントヘッド。 An ink jet print head that ejects ink from the channel by forming a channel with a member including a piezoelectric body, applying a voltage to an electrode provided on the piezoelectric body, and driving the piezoelectric body;
A channel substrate in which a plurality of channel grooves are formed in a flat portion has a plating electrode by a plating method in the flat portion and the groove,
An ink jet print head comprising: a thin film electrode laminated by a vapor phase thin film forming method only on a plating electrode on a flat portion of the channel substrate.
チャネル基板の平面部に複数のチャネル用の溝を形成し、
前記チャネル基板の平面部と溝とにメッキ法によるメッキ電極を形成し、
前記チャネル基板の平面部のメッキ電極にのみ気相薄膜形成法により薄膜電極を積層することを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。 A method for manufacturing an ink jet print head that ejects ink from the channel by forming a channel with a member including a piezoelectric body, applying a voltage to an electrode provided on the piezoelectric body, and driving the piezoelectric body. Yes,
A plurality of channel grooves are formed in the planar portion of the channel substrate,
Forming a plating electrode by a plating method on the planar portion and groove of the channel substrate;
A method of manufacturing an ink jet print head, comprising: laminating thin film electrodes only on a plating electrode on a planar portion of the channel substrate by a vapor phase thin film forming method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004141799A JP4487308B2 (en) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Ink jet print head and method of manufacturing ink jet print head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004141799A JP4487308B2 (en) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Ink jet print head and method of manufacturing ink jet print head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005324329A JP2005324329A (en) | 2005-11-24 |
| JP4487308B2 true JP4487308B2 (en) | 2010-06-23 |
Family
ID=35471068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004141799A Expired - Fee Related JP4487308B2 (en) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Ink jet print head and method of manufacturing ink jet print head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4487308B2 (en) |
-
2004
- 2004-05-12 JP JP2004141799A patent/JP4487308B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005324329A (en) | 2005-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4823714B2 (en) | Piezoelectric inkjet printhead and method of manufacturing the same | |
| US20110032311A1 (en) | Inkjet print head and method of manufacture therefor | |
| JP2016055475A (en) | Manufacturing method for liquid discharge device and liquid discharge device | |
| JP4765510B2 (en) | Liquid ejecting apparatus and manufacturing method thereof | |
| JP4973377B2 (en) | Liquid transfer device and method for manufacturing liquid transfer device | |
| US8784591B2 (en) | Process for producing liquid ejection head | |
| JP2008200931A (en) | Nozzle plate, method for manufacturing the same, and method for manufacturing inkjet head | |
| JP4487308B2 (en) | Ink jet print head and method of manufacturing ink jet print head | |
| JP4586428B2 (en) | Inkjet head manufacturing method | |
| JP2009066797A (en) | Ink-jet head and manufacturing method thereof | |
| JP6140941B2 (en) | Liquid discharge head and manufacturing method thereof | |
| JP4099753B2 (en) | Inkjet printhead manufacturing method | |
| JP4284913B2 (en) | Ink jet head, manufacturing method thereof, and ink jet recording apparatus | |
| JP3298755B2 (en) | Method of manufacturing inkjet head | |
| JP3179328B2 (en) | Inkjet head | |
| JP4876701B2 (en) | Inkjet head manufacturing method | |
| JP4420585B2 (en) | Inkjet recording head and inkjet recording apparatus | |
| JP2011218640A (en) | Inkjet head | |
| JP2012096499A (en) | Method of manufacturing silicon nozzle plate | |
| JP2002052712A (en) | Ink ejector | |
| JP3682218B2 (en) | Droplet ejector | |
| JP3706034B2 (en) | Inkjet head manufacturing method | |
| JP2004082611A (en) | Ink jet head and its manufacturing method | |
| JP2004148597A (en) | Ink jet head and its manufacturing process | |
| JP2015107556A (en) | Inkjet head |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070419 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091209 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100205 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100308 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100321 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4487308 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140409 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |