JPH06286150A - Production of ink jet printer head - Google Patents
Production of ink jet printer headInfo
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- JPH06286150A JPH06286150A JP9839193A JP9839193A JPH06286150A JP H06286150 A JPH06286150 A JP H06286150A JP 9839193 A JP9839193 A JP 9839193A JP 9839193 A JP9839193 A JP 9839193A JP H06286150 A JPH06286150 A JP H06286150A
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- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は圧電駆動式インクジェッ
トプリンターのヘッド部の製造方法に関し、特に電極膜
の表面に被覆する絶縁膜の形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a head portion of a piezoelectric drive type ink jet printer, and more particularly to a method of forming an insulating film covering the surface of an electrode film.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、コンピュータ出力等の応用分野に
おけるノンインパクトプリンターの一方式であるインク
ジェットプリンターにおいて圧電体の圧電作用をインク
吐出の駆動力に応用した方式が特公平4−48622や
特開昭63−247051等に提案されている。その代
表的な製造方法および構造は圧電性基板にインク流路の
ための微細な貫通した溝の加工を施した後、その表面に
電極膜を形成、表面を研磨加工し、溝内部に電極膜を残
す、さらに溝内面に絶縁膜として気相合成法によるポリ
パラキシリレン樹脂からなるパリレン膜を形成する。こ
の絶縁膜はインクの不安定吐出の原因となるインクの電
気分解による気泡発生およびインクの変質を防ぐための
重要な構成体として位置づけられている。パリレン膜の
製法は原料であるジパラキシリレン固体ダイマーを気
化、熱分解し、発生した安定なジラジカルパラキシリレ
ンモノマーが基材上において吸着と重合の同時反応を起
こすことによって形成される。このコーティング膜は従
来の液状コーティングや粉末コーティングでは不可能な
精密コーティングを可能とするものであり、被着物の形
状、材質を選ばず、室温でのコーティングが可能である
など、他に類の無い数々の優れた特質を有する。したが
って超精密部品のコーティングをはじめ、汎用品のコー
ティングに至るまで最適なコンフォーマル(同型)コー
ティング被膜として注目されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a method of applying a piezoelectric action of a piezoelectric body to a driving force of ink ejection in an inkjet printer, which is one of non-impact printers in application fields such as computer output, is disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 4-48622 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho. 63-247051 and the like. The typical manufacturing method and structure thereof is that after processing a fine penetrating groove for an ink flow path on a piezoelectric substrate, an electrode film is formed on the surface, the surface is polished, and the electrode film is formed inside the groove. Then, a parylene film made of polyparaxylylene resin is formed on the inner surface of the groove as an insulating film by a vapor phase synthesis method. This insulating film is positioned as an important constituent for preventing the generation of bubbles and the deterioration of the ink due to the electrolysis of the ink, which causes the unstable ejection of the ink. The method for producing a parylene film is formed by vaporizing and thermally decomposing the raw material diparaxylylene solid dimer, and the generated stable diradical paraxylylene monomer causes a simultaneous reaction of adsorption and polymerization on the substrate. This coating film enables precise coating that cannot be achieved with conventional liquid coating or powder coating, and it can be coated at room temperature regardless of the shape and material of the adherend, and it is unique. It has many excellent characteristics. Therefore, it is attracting attention as an optimal conformal coating film for coating ultra-precision parts as well as general-purpose products.
【0003】このように作製した圧電性基板の溝を有す
る面どうしを対向させて接着、あるいは溝を有する面上
にガラス、セラミック、金属あるいはプラスチック製の
平板を接着することによってインク流路を形成する。さ
らにインク流路の一方の端部にインク吐出孔を有し、表
面にテフロンに代表される撥液性膜をコーティングした
ノズル板を接着した後、前記電極に駆動回路を接続する
ことによって構成される。An ink flow path is formed by adhering the grooved surfaces of the piezoelectric substrate thus produced to each other so as to face each other, or by adhering a flat plate made of glass, ceramic, metal or plastic on the grooved surface. To do. Further, it has an ink discharge hole at one end of the ink flow path, and a nozzle plate coated with a liquid repellent film typified by Teflon is adhered to the surface, and then a drive circuit is connected to the electrode. It
【0004】このインクジェットプリンターヘッドの駆
動原理は各溝中に形成された電極に電圧を印加すると溝
を形成する隔壁がその圧電作用のために前記インク流路
の容積を増大または減少せしめるように変形する。そし
てこの減少の変形によって生じた圧力が溝内部に充填さ
れたインクに伝播し、ノズル孔からインク滴として吐出
するものである。The driving principle of this ink jet printer head is modified such that when a voltage is applied to the electrodes formed in each groove, the partition wall forming the groove increases or decreases the volume of the ink flow path due to its piezoelectric action. To do. The pressure generated by this reduced deformation propagates to the ink filled in the groove and is ejected as an ink droplet from the nozzle hole.
【0005】上記のインクジェットプリンターヘッドの
構造において用いられる絶縁膜であるパリレン膜は極め
て高い撥液性を示すためインク、特に水性インクの注入
が非常に困難であり、また注入時にインクとパリレン膜
間に空気が混入され、駆動源となる圧電体の変位による
圧力が緩和されてしまう。このため発生した圧力がイン
ク流体に充分伝播せず、インクの不安定吐出の大きな原
因となっていたが、この対策として既に本出願人よりパ
リレン膜上に酸化シリコン膜を積層することによりパリ
レン膜をインクに対して親液性にさせ、インク注入を容
易にし、さらにはインク注入時の空気の混入を防ぐこと
により、インク吐出特性が安定した高度の信頼性を有す
るインクジェットプリンターヘッドの提供が可能になる
ことを提案している。The parylene film, which is an insulating film used in the structure of the above-mentioned ink jet printer head, exhibits extremely high liquid repellency, so that it is very difficult to inject the ink, particularly the water-based ink. The air is mixed in, and the pressure due to the displacement of the piezoelectric body serving as the drive source is relieved. For this reason, the generated pressure did not sufficiently propagate to the ink fluid, which was a major cause of unstable ejection of the ink. As a countermeasure against this, the applicant has already laminated a silicon oxide film on the parylene film to form the parylene film. It is possible to provide an inkjet printer head with stable ink ejection characteristics and high reliability by making the ink lyophilic with respect to the ink, facilitating ink injection, and preventing air from mixing during ink injection. Propose to become.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
インクジェットプリンターヘッドを構成するパリレン膜
上に堆積した酸化シリコン膜はその内部応力によって密
着性が非常に劣り、膜厚が0.05ミクロン以上では容
易に剥離してしまう。また0.05ミクロン以下でも長
期間放置しておくと徐々に剥離する現象が頻繁に観察さ
れる。その結果、撥液性であるパリレン膜が露出してし
まい、インクに対してインク流路内を親液性に保持する
ことが困難となり、インク注入が困難、インクの不安定
吐出などの問題が再び発生してしまう。さらに酸化シリ
コン膜の膜厚が0.01ミクロン未満であるとパリレン
膜表面を完全に被覆することができないため親液性が不
安定となることも本出願人によって確認されている。However, the silicon oxide film deposited on the parylene film constituting the above-mentioned ink jet printer head has very poor adhesion due to its internal stress. Will peel off. Further, even if the thickness is 0.05 μm or less, a phenomenon of gradually peeling is often observed when left for a long time. As a result, the liquid-repellent parylene film is exposed, and it becomes difficult to maintain the lyophilicity of the ink flow path with respect to the ink, resulting in problems such as difficult ink injection and unstable ink ejection. It will happen again. The applicant has also confirmed that if the thickness of the silicon oxide film is less than 0.01 μm, the surface of the parylene film cannot be completely covered and the lyophilic property becomes unstable.
【0007】本発明の目的はパリレン膜上に堆積した酸
化シリコン膜の密着性を向上させることによりパリレン
膜表面の親液性を安定化させることにある。さらにはイ
ンクジェットプリンターヘッドへのインク注入を容易に
し、インク注入時の空気の混入を防ぐことにより、イン
ク吐出特性の安定した高度の信頼性を有するインクジェ
ットプリンターの製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to stabilize the lyophilicity of the surface of the parylene film by improving the adhesion of the silicon oxide film deposited on the parylene film. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an inkjet printer having stable ink ejection characteristics and high reliability by facilitating the injection of ink into an inkjet printer head and preventing the mixing of air during the ink injection.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインクジェットプリンターヘッドの製造方
法は、圧電性セラミックスからなる貫通した溝を有する
圧電性基板おいて、この溝内部に電極膜を形成し、その
上に気相合成法によりパリレン膜、酸化シリコン膜を順
次堆積後、酸素を含むガス雰囲気中で前記酸化シリコン
膜上をイオンボンバードするものである。In order to achieve the above object, a method of manufacturing an ink jet printer head according to the present invention is a piezoelectric substrate having a penetrating groove made of piezoelectric ceramic, and an electrode film is formed inside the groove. After the formation, a parylene film and a silicon oxide film are sequentially deposited on the silicon oxide film by a gas phase synthesis method, and then the silicon oxide film is subjected to ion bombardment in a gas atmosphere containing oxygen.
【0009】[0009]
【作用】本発明の構成において溝内部の電極膜の絶縁性
機能を満たすためにはその被覆性からパリレン膜が最も
適していることが本出願人によって確認されている。ま
た、本発明を構成するパリレン膜上に堆積し、親液性を
付与させるための酸化シリコン膜は一般に臨界表面自由
エネルギーが高いことが知られている。したがって、こ
のような酸化シリコン膜を被覆することにより、その表
面ではインク、特に水を主成分とする水性インクに対す
る親液性が著しく向上する。また、酸化シリコン膜堆積
後の酸素を含むガス雰囲気中でのイオンボンバードはそ
のイオン衝撃によるエネルギーによって酸化シリコン膜
表面の親液性を保持したまま膜の内部応力を緩和させる
効果があり、密着性向上に大きく寄与することが本出願
人によって確認された。It has been confirmed by the applicant of the present invention that the parylene film is most suitable for satisfying the insulating function of the electrode film inside the groove in the constitution of the present invention because of its covering property. Further, it is known that a silicon oxide film deposited on the parylene film constituting the present invention to impart lyophilicity generally has high critical surface free energy. Therefore, by coating with such a silicon oxide film, the lyophilic property of the surface of the ink, especially the aqueous ink containing water as a main component, is significantly improved. In addition, the ion bombardment in a gas atmosphere containing oxygen after the deposition of the silicon oxide film has the effect of relaxing the internal stress of the film while maintaining the lyophilic property of the surface of the silicon oxide film by the energy due to the ion bombardment. It has been confirmed by the present applicant that it contributes greatly to the improvement.
【0010】[0010]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明によるインクジェットプリンターヘッ
ドに用いられる圧電性基板1の断面模式図である。ダイ
ヤモンドブレードカッターによって微細溝加工を施した
圧電性基板1にスパッタリング法によって下層をクロ
ム、上層を金とする電極膜を形成する。溝の代表的な寸
法は幅100ミクロン、深さ400ミクロン、長さ10
ミリメートルである。この圧電性基板1の表面を研磨す
ることによって溝内部に電極膜10を残す。次に圧電性
基板1の表面及び溝内部に気相合成法によってパリレン
膜12を約5ミクロン形成する。パリレン膜12は圧電
性基板1の溝内部がその加工法のために平滑性が不十分
であるため、膜厚が1ミクロン未満では完全に電極膜1
0全面を被覆することができず、絶縁性を保持すること
が困難であり、また膜厚が10ミクロンを越えるとパリ
レン膜自体の剛性のために溝を形成する隔壁の変位が抑
制されてしまい、インクの吐出が不可能になってしま
う。したがってパリレン膜の膜厚は1ミクロン以上10
ミクロン以下が最適であることが本出願人によって確認
されている。そして、パリレン膜12を形成後、パリレ
ン膜12上に酸化シリコン膜14をスパッタリング法に
より0.02ミクロン積層する。酸化シリコン膜14の
形成にはスパッタリング法以外にもイオンプレーティン
グ法、プラズマCVD法などの気相合成法、またゾル−
ゲル法などのウェットプロセスでも可能である。ここで
酸化シリコン膜14はその内部応力のためにパリレン膜
12上では密着性に劣り、膜厚が0.05ミクロンを越
えると剥離してしまい、また0.01ミクロン未満では
パリレン膜表面を完全に被覆することができないため親
液性が不安定である。したがって最適膜厚としては0.
01ミクロン以上0.05ミクロン以下が適当である。
その後、堆積した酸化シリコン膜14表面を酸素を含む
アルゴンガス雰囲気中でイオンボンバードする。その代
表的な条件を以下に示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a piezoelectric substrate 1 used in an inkjet printer head according to the present invention. An electrode film having a lower layer of chromium and an upper layer of gold is formed by a sputtering method on the piezoelectric substrate 1 which is finely grooved by a diamond blade cutter. Typical dimensions of the groove are 100 microns wide, 400 microns deep, 10 length
In millimeters. By polishing the surface of the piezoelectric substrate 1, the electrode film 10 is left inside the groove. Next, a parylene film 12 of about 5 μm is formed on the surface of the piezoelectric substrate 1 and inside the groove by a vapor phase synthesis method. The parylene film 12 has insufficient smoothness inside the groove of the piezoelectric substrate 1 due to the processing method thereof, so that if the film thickness is less than 1 micron, the electrode film 1 is completely removed.
Since it is difficult to cover the entire surface, it is difficult to maintain the insulating property, and when the film thickness exceeds 10 microns, the displacement of the partition wall forming the groove is suppressed due to the rigidity of the parylene film itself. , It becomes impossible to eject ink. Therefore, the film thickness of the parylene film is 1 micron or more 10
Applicants have determined that sub-micron is optimal. Then, after the parylene film 12 is formed, the silicon oxide film 14 is laminated on the parylene film 12 by 0.02 micron by the sputtering method. In addition to the sputtering method, the silicon oxide film 14 is formed by a vapor phase synthesis method such as an ion plating method or a plasma CVD method, or a sol-coating method.
A wet process such as a gel method is also possible. Here, the silicon oxide film 14 is inferior in adhesiveness on the parylene film 12 due to its internal stress, and peels off when the film thickness exceeds 0.05 μm, and when the film thickness is less than 0.01 μm, the surface of the parylene film is completely removed. The lyophilic property is unstable because it cannot be coated on. Therefore, the optimum film thickness is 0.
It is appropriate that the size is 01 micron or more and 0.05 micron or less.
Then, the surface of the deposited silicon oxide film 14 is subjected to ion bombardment in an argon gas atmosphere containing oxygen. The typical conditions are shown below.
【0011】 ガス雰囲気:20%酸素を含むアルゴンガス中 基板設置電極:陰極 励起法 :高周波(13.56MHz) 励起出力 :300W ガス圧 :5×10-3Torr 処理温度 :150度以下 処理時間:5分 このイオンボンバード処理はスパッタリング等の気相合
成法によって酸化シリコン膜を被覆した場合、連続して
行うことが望ましい。またここに示したイオンボンバー
ド条件において励起出力および処理時間がこれ以上長い
と酸化シリコン膜14がイオンボンバードによるエッチ
ング作用によって徐々に除去されてしまうことがわかっ
ている。Gas atmosphere: In argon gas containing 20% oxygen Substrate-installed electrode: Cathode Excitation method: High frequency (13.56 MHz) Excitation output: 300 W Gas pressure: 5 × 10 −3 Torr Treatment temperature: 150 degrees or less Treatment time: 5 minutes This ion bombardment treatment is preferably performed continuously when the silicon oxide film is coated by a vapor phase synthesis method such as sputtering. It is also known that under the ion bombardment conditions shown here, if the excitation output and the processing time are longer than this, the silicon oxide film 14 is gradually removed by the etching action of the ion bombardment.
【0012】図2はこのインクジェットプリンターヘッ
ドの組立外観図である。図1のようにして加工した圧電
性基板1上に厚さ約1mmのガラス蓋2を接着すること
によってインク流路4が形成される。そして表面にテフ
ロン膜をコーティングしたニッケル製のノズル板3をイ
ンク流路4端部に接着し、さらに電極に駆動回路を接続
することによってインクジェットプリンターヘッドが構
成される。FIG. 2 is an external view of the assembly of this ink jet printer head. The ink flow path 4 is formed by adhering the glass lid 2 having a thickness of about 1 mm on the piezoelectric substrate 1 processed as shown in FIG. An ink jet printer head is constructed by adhering a nickel nozzle plate 3 having a surface coated with a Teflon film to the end of the ink flow path 4 and further connecting a drive circuit to the electrodes.
【0013】本発明の実施例の効果を確認するために比
較用ヘッドとして上記の製造方法において酸化シリコン
膜14上をイオンボンバードする工程を除き他はすべて
同じ工程で組み立てたヘッドと本発明によって得られた
ヘッドについて温度60度、湿度75%という環境下で
水を75重量%含有する水性インクによる連続吐出試験
を行った結果、比較用ヘッドは約50時間でインクの吐
出が不可能となってしまったが、本発明によるヘッドは
1000時間後も安定な吐出が可能であった。またこの
とき試験後の比較用ヘッドを調べた結果、インク流路内
に形成した酸化シリコン膜が剥離しており、インク流路
内の一部が撥水性となっていた。In order to confirm the effect of the embodiment of the present invention, a head manufactured by the present invention and a head assembled in the same steps except for the step of ion bombarding the silicon oxide film 14 in the above manufacturing method as a comparative head were obtained. As a result of conducting a continuous discharge test with a water-based ink containing 75% by weight of water in an environment of a temperature of 60 degrees and a humidity of 75%, the comparative head was unable to discharge ink in about 50 hours. However, the head according to the present invention was capable of stable ejection even after 1000 hours. Further, as a result of examining the comparative head after the test at this time, the silicon oxide film formed in the ink flow channel was peeled off, and part of the ink flow channel was water repellent.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によればパリレン膜上に堆積した酸化シリコン膜の密着
性を向上させることにより、パリレン膜表面の親液性を
安定化させることが可能になり、さらにはインクジェッ
トプリンターヘッドへのインク注入を容易にし、インク
注入時の空気の混入を防ぐことにより、インク吐出特性
の安定した高度の信頼性を有するインクジェットプリン
ターの製造方法を提供することが可能となる。As is apparent from the above examples, according to the present invention, it is possible to stabilize the lyophilicity of the surface of the parylene film by improving the adhesion of the silicon oxide film deposited on the parylene film. (EN) A method for manufacturing an ink jet printer having stable and high reliability of ink ejection characteristics by enabling ink injection to an ink jet printer head and preventing air from being mixed during ink injection. Is possible.
【図1】本発明の実施例におけるインクジェットプリン
ターヘッドに用いられる圧電性基板1の模式断面図であ
る。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric substrate 1 used in an inkjet printer head in an example of the present invention.
【図2】本発明の実施例におけるインクジェットプリン
ターヘッドの組立外観図である。FIG. 2 is an assembly external view of an inkjet printer head according to an embodiment of the present invention.
1 圧電性基板 2 ガラス蓋 3 ノズル板 4 インク流路 5 インク吐出孔 10 電極膜 12 パリレン膜 14 酸化シリコン膜 1 Piezoelectric Substrate 2 Glass Lid 3 Nozzle Plate 4 Ink Channel 5 Ink Discharge Hole 10 Electrode Film 12 Parylene Film 14 Silicon Oxide Film
Claims (2)
形成されている互いに平行な多数の溝とこの溝の上部に
接着されている平板上の蓋とにより規定されるインク流
路と、このインク流路の一方の端部に接着されているイ
ンク吐出孔を有するノズル板とによって構成され、イン
ク流路内面に駆動用電極膜を有する圧電駆動式インクジ
ェットプリンターヘッドにおいて、前記電極膜の上にパ
リレン膜、酸化シリコン膜を順次堆積後、酸素を含むガ
ス雰囲気中で前記酸化シリコン膜表面をイオンボンバー
ドすることを特徴とするインクジェットプリンターヘッ
ドの製造方法。1. An ink flow path defined by a large number of parallel grooves formed on a piezoelectric substrate made of a piezoelectric ceramic and a flat plate lid bonded to the upper portions of the grooves, and the ink flow path. A piezoelectric drive type inkjet printer head having a drive electrode film on the inner surface of the ink flow path, which is composed of a nozzle plate having an ink ejection hole adhered to one end of the flow path, and parylene on the electrode film. A method for manufacturing an ink jet printer head, wherein after sequentially depositing a film and a silicon oxide film, the surface of the silicon oxide film is ion bombarded in a gas atmosphere containing oxygen.
ン以上0.05ミクロン以下である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ターヘッドの製造
方法。2. The method for manufacturing an inkjet printer head according to claim 1, wherein the film thickness of the silicon oxide film is 0.01 micron or more and 0.05 micron or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9839193A JPH06286150A (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Production of ink jet printer head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9839193A JPH06286150A (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Production of ink jet printer head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06286150A true JPH06286150A (en) | 1994-10-11 |
Family
ID=14218552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9839193A Pending JPH06286150A (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Production of ink jet printer head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06286150A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0887190A3 (en) * | 1997-06-23 | 1999-09-15 | Seiko Epson Corporation | Ink-jet recording device |
CN1315650C (en) * | 2003-12-26 | 2007-05-16 | 佳能株式会社 | Manufacturing method of ink jet recording head and ink jet recording head manufactured by manufacturing method |
CN100369194C (en) * | 2004-12-24 | 2008-02-13 | 理光打印系统有限公司 | Method of manufacturing an inkjet head through the anodic bonding of silicon members |
JP2010036396A (en) * | 2008-08-01 | 2010-02-18 | Mimaki Engineering Co Ltd | Treating method of inkjet head |
JP2019214167A (en) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | コニカミノルタ株式会社 | Nozzle plate manufacturing method, inkjet head manufacturing method, nozzle plate, and inkjet head |
-
1993
- 1993-04-02 JP JP9839193A patent/JPH06286150A/en active Pending
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