JPH08169119A - Head for ink jet printer and production thereof - Google Patents
Head for ink jet printer and production thereofInfo
- Publication number
- JPH08169119A JPH08169119A JP31447994A JP31447994A JPH08169119A JP H08169119 A JPH08169119 A JP H08169119A JP 31447994 A JP31447994 A JP 31447994A JP 31447994 A JP31447994 A JP 31447994A JP H08169119 A JPH08169119 A JP H08169119A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- electrode
- ink jet
- jet printer
- electrodes
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- 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、インク噴射型プリンタ
ー用ヘッドの製造方法及びその方法で製造されたインク
噴射型プリンターに用いられるインク滴を飛翔させてプ
リンター用紙に記録させるインク噴射型プリンター用ヘ
ッドに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a head for an ink jet type printer and an ink jet type printer for ejecting ink droplets used in the ink jet type printer manufactured by the method to record it on printer paper. It is about the head.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、コンピューターの高性能化、小型
化、低価格化に伴って、コンピューターの出力装置の1
つであるプリンターにおいても、高性能化、小型化、低
価格化が求められ、ドットプリンターから、レーザープ
リンター、インク噴射型プリンターへと切り換えられて
いる。このインク噴射型プリンターの印字方法として
は、ピエゾ圧電素子の変形によってインクを押し出す方
法と、ヒーターによってインクを加熱・沸騰させインク
を吐出する方法、導電性を有するインク(以下導電性イ
ンクと称す)に通電し、この導電性インクの自己発熱に
よって沸騰させ、導電性インクを吐出する方法(以下通
電加熱方式と称す)等が知られているが、特に、通電加
熱方式のインク噴射型プリンターは、他の方法に比べ構
成が簡単で、広く実用化されている。2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in performance, size and cost of computers, it has become one of the output devices for computers.
As for the printer, which is one of them, high performance, miniaturization, and cost reduction are required, and the dot printer is switched to the laser printer and the ink jet printer. The printing method of this ink jet printer includes a method of pushing out the ink by deformation of the piezoelectric element, a method of heating and boiling the ink with a heater to eject the ink, and an ink having conductivity (hereinafter referred to as conductive ink). It is known that the conductive ink is boiled by self-heating and the conductive ink is discharged (hereinafter referred to as a conductive heating method), and the like. It has a simpler configuration than other methods and is widely used.
【0003】以下に従来の通電加熱方式によるインク噴
射型プリンター用ヘッドについて、図面を参照しながら
説明する。図9は従来の通電加熱方式によるインク噴射
型プリンター用ヘッドを用いたインク噴射型プリンター
を示す要部断面模式図であり、図10は図9におけるC
−C′線断面図である。1″は従来の通電加熱方式によ
るインク噴射型プリンター用ヘッド、2はガラス又はア
ルミナ等のセラミックス等の非導電性材料からなる基
板、3a,3bはチタン(Ti),金(Au),白金
(Pt),ニッケル(Ni)等からなり基板2の上面に
所定の間隔を持って積層形成された一対の電極、4は有
機高分子又はセラミックス等からなり基板2及び各電極
3a,3bの上面に後述する導電性インク9と接する各
電極3a,3bの所定部を露出し(以下電極露出部と称
す)かつ後述するインク供給路5を形成して積層形成さ
れた絶縁膜、5は有機高分子等からなり図9中D−D′
線で示す後述するインク室6及びノズル孔7の中心線と
図10中E点で示す各電極3a,3bの電極対向部間の
中心垂線とを略一致させて絶縁膜4の上面に接着された
樹脂シート、6は基板2,各電極3a,3b及び絶縁膜
4により形成された断面略逆凸形状の溝部と樹脂シート
5の下面に略台錐形状に形成された開口部により形成さ
れたインク室、7はインク室6に連通して樹脂シート5
に形成されたノズル孔、8はインク室6に連通されたイ
ンク供給路、9はインク供給路8からインク室6及びノ
ズル孔7内に渡って充填された導電性インク、10は電
極3a,3bの間に発生した気泡、11はノズル孔7か
ら吐出されたインク滴、12はノズル孔7の上方に配設
されたプリンター用紙、13はプリンター用紙12に付
着された印字、14は後述する配線16を介して各電極
3a,3bと電気的に接続され各電極3a,3bに後述
する所定の交互通電電圧を印加する制御部、15は配線
16を介して制御部14と電気的に接続され電流/電圧
を供給する電源部、16は電極3a,3bと制御部1
4,及び制御部14と電源部15とを電気的に接続する
配線である。A conventional ink jet printer head using an electric heating method will be described below with reference to the drawings. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing an ink jet printer using a conventional head for an ink jet printer by an electric heating method, and FIG.
It is a C-C line sectional view. 1 "is a head for an ink jet printer using a conventional electric heating method, 2 is a substrate made of a non-conductive material such as glass or ceramics such as alumina, and 3a and 3b are titanium (Ti), gold (Au), platinum ( A pair of electrodes 4 made of Pt), nickel (Ni) or the like and formed on the upper surface of the substrate 2 at a predetermined interval and laminated on the upper surface of the substrate 2 and each of the electrodes 3a and 3b. An insulating film 5 is formed by exposing a predetermined portion of each of the electrodes 3a and 3b in contact with a conductive ink 9 described later (hereinafter referred to as an electrode exposed portion) and forming an ink supply path 5 described later to form a laminated layer. Etc. in FIG. 9 DD '
The center lines of the ink chamber 6 and the nozzle hole 7 described later, which are indicated by the lines, and the center normals between the electrode facing portions of the electrodes 3a and 3b indicated by the points E in FIG. The resin sheet 6 is formed by the substrate 2, the electrodes 3a, 3b, and the insulating film 4, and the groove portion having a substantially inverted convex cross-section and the opening formed in the lower surface of the resin sheet 5 in a substantially trapezoidal shape. The ink chamber 7 communicates with the ink chamber 6 and the resin sheet 5
Nozzle holes formed in the ink chamber, 8 is an ink supply passage communicating with the ink chamber 6, 9 is conductive ink filled from the ink supply passage 8 into the ink chamber 6 and the nozzle hole 7, 10 is an electrode 3a, Bubbles generated between 3b, 11 ink drops ejected from the nozzle holes 7, 12 printer paper arranged above the nozzle holes 7, 13 printing attached to the printer paper 12, and 14 will be described later. A control unit that is electrically connected to each of the electrodes 3a and 3b via a wiring 16 and applies a predetermined alternating energization voltage described below to each of the electrodes 3a and 3b, and 15 is electrically connected to the control unit 14 through the wiring 16. A power supply unit for supplying a current / voltage, and 16 for the electrodes 3a and 3b and the control unit 1
4, and wiring for electrically connecting the control unit 14 and the power supply unit 15.
【0004】以上のように構成された従来の通電加熱方
式によるインク噴射型プリンター用ヘッドについて、以
下その製造方法を説明する。まず、ガラス又はアルミナ
等のセラミックス等からなる基板2の上面にTi,A
u,Pt,Ni等の導電性材料を蒸着法,スパッタ法等
の物理成膜法又はメッキ法等により所定の厚みを持って
積層し、金属膜(図示せず)を形成する。次に、フォト
リソグラフィー法等により電極3a,3bのパターンを
形成し、電極3a,3b以外の部分をイオンミーリング
法又はケミカルエッチング法等により除去し、所定の横
幅,電極対向部間の間隔等を持って電極3a,3bを形
成する。次に、電極3a,3b及び基板2の上面に、有
機高分子又はセラミックス等の絶縁性材料を塗布又はス
パッタ法等により所定の厚みを持って積層し、絶縁層
(図示せず)を形成する。次に、フォトリソグラフィー
法等により電極3a,3bの電極露出部を形成するため
の絶縁膜4のパターンを形成し、電極3a,3bの電極
露出部に相当する絶縁層をイオンミーリング法又はケミ
カルエッチング法等により除去して、絶縁膜4を形成す
る。一方、有機高分子等の絶縁性材料からなる樹脂シー
ト(図示せず)の所定部にエキシマレーザ加工法等によ
りインク室6の開口部及びノズル孔7を形成して樹脂シ
ート5を形成する。最後に、電極3a,3b及び絶縁膜
4を積層した基板2の上面に樹脂シート5を、図9中D
−D′線で示すインク室6の開口部及びノズル孔7の中
心線と図10中E点で示す一対の電極3a,3bの電極
対向部間の中心垂線とを略一致させて、接着する。これ
により、従来の通電加熱方式によるインク噴射型プリン
ター用ヘッド1″を完成する。A method of manufacturing the ink jet printer head according to the conventional electric heating method having the above-described structure will be described below. First, Ti, A is formed on the upper surface of the substrate 2 made of glass or ceramics such as alumina.
Conductive materials such as u, Pt, and Ni are laminated with a predetermined thickness by a physical film forming method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a plating method to form a metal film (not shown). Next, a pattern of the electrodes 3a and 3b is formed by a photolithography method or the like, and a portion other than the electrodes 3a and 3b is removed by an ion milling method or a chemical etching method or the like, and a predetermined lateral width, a space between the electrode facing portions, or the like is set. Then, the electrodes 3a and 3b are formed. Next, an insulating material (not shown) is formed on the upper surfaces of the electrodes 3a, 3b and the substrate 2 by laminating an insulating material such as an organic polymer or ceramics with a predetermined thickness by coating or sputtering. . Next, a pattern of the insulating film 4 for forming the electrode exposed portions of the electrodes 3a and 3b is formed by a photolithography method or the like, and the insulating layer corresponding to the electrode exposed portions of the electrodes 3a and 3b is ion milled or chemically etched. Then, the insulating film 4 is formed by removing the insulating film 4. On the other hand, the opening of the ink chamber 6 and the nozzle hole 7 are formed in a predetermined portion of a resin sheet (not shown) made of an insulating material such as an organic polymer by an excimer laser processing method or the like to form the resin sheet 5. Finally, the resin sheet 5 is formed on the upper surface of the substrate 2 on which the electrodes 3a and 3b and the insulating film 4 are laminated, as shown by D in FIG.
The center line of the opening of the ink chamber 6 and the nozzle hole 7 indicated by the line -D 'and the center perpendicular between the electrode facing portions of the pair of electrodes 3a and 3b indicated by the point E in FIG. . In this way, the ink jet printer head 1 ″ according to the conventional electric heating method is completed.
【0005】以上のように製造された従来の通電加熱方
式によるインク噴射型プリンター用ヘッドを用いたイン
ク噴射型プリンターについて、以下その動作を図面を参
照しながら説明する。図11は導電性インクに印加され
る交互通電電圧の波形を示すタイミングチャートであ
る。ここで、交互通電電圧とは、所定の印字周期間に所
定の電圧レベル及びパルス周期を持って印加された情報
信号である。まず、制御部14から一対の電極3a,3
b間に、1ドットを吐出するための印字周期5kHz,
パルス周期3MHz,電圧レベル(以下交互通電電圧レ
ベルと称す)25Vの交互通電電圧が印加される。次
に、電極3a,3bを介して導電性インク9に交互通電
電圧が印加されると、導電性インク9中の電界質が振動
運動を行ってジュール熱が発生し、導電性インク9を加
熱する。次に、導電性インク9が加熱されると、導電性
インク9に沸騰が起こり、電極3a,3bの間に気泡1
0が形成される。次に、この気泡10が膨張するにつれ
て、インク室6内に充填された導電性インク9がインク
室6からノズル孔7へと上方に押し上げられ、ノズル孔
7からインク滴11となって吐出される。次に、ノズル
孔7から吐出されたインク滴11は、プリンター用紙1
2上に飛翔し、付着することにより、印字13となって
記録される。以上の動作が繰り返されることによって、
プリンター用紙12に記録情報が印字される。ここで、
交互通電電圧の印字周期は導電性インク9が沸騰するま
でに要する時間より長く設定され、パルス周期は印字品
質である分解能に応じたインクドットの飛翔頻度と一致
するように設定される。また、インク沸騰及びインク吐
出の繰り返し寿命としては、通常、このインク噴射型プ
リンター用ヘッドとインク容器(図示せず)とが一体化
されたカートリッジタイプでは数千万回、インク噴射型
プリンター用ヘッドをプリンター本体に据えつけたパー
マネントタイプでは数億回を、それぞれ保証している。The operation of the ink jet printer using the ink jet printer head according to the conventional electric heating system manufactured as described above will be described below with reference to the drawings. FIG. 11 is a timing chart showing the waveform of the alternating energizing voltage applied to the conductive ink. Here, the alternating energization voltage is an information signal applied with a predetermined voltage level and a pulse cycle during a predetermined printing cycle. First, the pair of electrodes 3a, 3 from the control unit 14
print cycle for discharging one dot between b, 5 kHz,
An alternating energizing voltage having a pulse period of 3 MHz and a voltage level (hereinafter referred to as an alternating energizing voltage level) of 25 V is applied. Next, when an alternating energizing voltage is applied to the conductive ink 9 through the electrodes 3a and 3b, the electric field in the conductive ink 9 vibrates and Joule heat is generated to heat the conductive ink 9. To do. Next, when the conductive ink 9 is heated, the conductive ink 9 boils and bubbles 1 are generated between the electrodes 3a and 3b.
0 is formed. Next, as the bubble 10 expands, the conductive ink 9 filled in the ink chamber 6 is pushed upward from the ink chamber 6 to the nozzle hole 7 and ejected as an ink droplet 11 from the nozzle hole 7. It Next, the ink droplets 11 ejected from the nozzle holes 7 are
By flying and adhering onto the surface 2, the print 13 is recorded. By repeating the above operation,
Recording information is printed on the printer paper 12. here,
The printing cycle of the alternating energizing voltage is set longer than the time required for the conductive ink 9 to boil, and the pulse cycle is set to match the ink dot flying frequency according to the resolution which is the printing quality. In addition, as the repeated life of ink boiling and ink ejection, the cartridge type in which the ink jet printer head and the ink container (not shown) are integrated is generally tens of millions of times, and the ink jet printer head is The permanent type with the printer installed in the printer body guarantees several hundred million times.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、ノズル孔から導電性インクを吐出するため
に電極間に交互通電電圧を印加すると、電極と導電性イ
ンクとの間に電気化学反応が生じ、この結果、電極の表
面に酸化反応や溶解反応等の化学変化が生じるという問
題点を有していた。このため、インク噴射型プリンター
用ヘッドでは、特に、溶解による電極の形状変化を避け
るように、通常、僅かな酸化反応が支配的となるように
電極材料や導電性インクの成分等が選択されている。し
かしながら、通電により電極表面に酸化反応が進行する
と、電極表面のインピーダンス変化を引き起こしてしま
うという問題点を有していた。特に、電極表面が一定膜
厚以上の酸化膜で覆われるまでは、この酸化膜が不安定
であるため、導電性インクに印加される交互通電電圧の
変動をもたらしてしまうという問題点を有していた。ま
た、電極表面のインピーダンスが変化すると、定電圧で
駆動されるインク噴射型プリンター用ヘッドでは、電極
へ電圧を印加開始してから導電性インクがノズル孔から
吐出までに要する時間(以下インク吐出(開始)時間と
称す)の変化を引き起こしてしまい、印字品質に影響を
及ぼし、印字品質が低下してしまうという問題点を有し
ていた。このため、作製されたインク噴射型プリンター
用ヘッドでは、前述したように電極表面に酸化反応が起
こらないように電極材料や導電性インクが最適化されて
いるため、電極表面のインピーダンスが一定になるま
で、あらかじめ一定回数のインク吐出を行うエージング
工程が必要であり、エージング工程におけるインク吐出
回数として500万回程度必要となり、15分程度のエ
ージング時間を要し、作業性に欠けるという問題点を有
していた。However, in the above-mentioned conventional structure, when an alternating energizing voltage is applied between the electrodes in order to eject the conductive ink from the nozzle holes, an electrochemical reaction occurs between the electrodes and the conductive ink. As a result, there is a problem that chemical changes such as oxidation reaction and dissolution reaction occur on the surface of the electrode. For this reason, in the ink jet printer head, in particular, in order to avoid a change in the shape of the electrode due to dissolution, the electrode material and the components of the conductive ink are usually selected so that a slight oxidation reaction is dominant. There is. However, there has been a problem that when the oxidation reaction progresses on the electrode surface due to energization, the impedance change on the electrode surface is caused. In particular, since the oxide film is unstable until the electrode surface is covered with an oxide film having a certain thickness or more, there is a problem that the alternating energization voltage applied to the conductive ink is changed. Was there. When the impedance of the electrode surface changes, in the ink jet printer head driven at a constant voltage, the time required from the start of applying the voltage to the electrode until the conductive ink is ejected from the nozzle hole (hereinafter referred to as ink ejection ( However, there is a problem in that the print quality is affected and the print quality is deteriorated. Therefore, in the manufactured ink jet printer head, since the electrode material and the conductive ink are optimized so that the oxidation reaction does not occur on the electrode surface as described above, the impedance of the electrode surface becomes constant. Up to a certain number of times, an aging process of ejecting the ink a certain number of times is required in advance, the number of times of ink ejection in the aging process is required to be about 5 million times, an aging time of about 15 minutes is required, and workability is lacking. Was.
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、エージング工程を要することなくインピーダンス変
化のない安定した印字を行うことができる高信頼性のイ
ンク噴射型プリンター用ヘッドを高い歩溜まりで安定し
て製造できる作業性や生産性,量産性に優れたインク噴
射型プリンター用ヘッドの製造方法を提供すること、及
び、インク吐出時における電極と導電性インクの電気化
学反応による酸化反応や溶解反応等を抑制でき、これに
よりインピーダンス変化を抑制でき、常に安定した印字
を行うことができ、信頼性に優れたインク噴射型プリン
ター用ヘッドを提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a highly reliable ink jet printer head capable of performing stable printing without impedance change without requiring an aging process with a high yield. To provide a method for manufacturing a head for an ink jet printer, which has stable workability, productivity, and mass productivity, and to oxidize or dissolve an electrode and a conductive ink by an electrochemical reaction during ink ejection. It is an object of the present invention to provide a head for an ink jet printer which can suppress reactions and the like, can suppress impedance change, can always perform stable printing, and is excellent in reliability.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、以下の構成を有している。すなわち、請求
項1に記載のインク噴射型プリンター用ヘッドの製造方
法は、少なくとも一対の電極と、電極間に充填された導
電性インクと、を備えたインク噴射型プリンター用ヘッ
ドの製造方法であって、所定の直流電圧を各々の電極に
印加し少なくとも電極の電極露出部の表面に酸化被膜を
形成する酸化被膜形成工程を備えた構成を有している。In order to achieve this object, the present invention has the following arrangement. That is, the method for manufacturing an ink jet printer head according to claim 1 is a method for manufacturing an ink jet printer head including at least a pair of electrodes and a conductive ink filled between the electrodes. And a predetermined DC voltage is applied to each electrode to form an oxide film on at least the surface of the electrode exposed portion of the electrode.
【0009】請求項2に記載のインク噴射型プリンター
用ヘッドは、請求項1に記載のインク噴射型プリンター
用ヘッドの製造方法で製造されたインク噴射型プリンタ
ー用ヘッドであって、少なくとも各々の電極の電極露出
部の表面に形成された酸化被膜を備えた構成を有してい
る。An ink jet printer head according to a second aspect of the present invention is the ink jet printer head manufactured by the method for manufacturing an ink jet printer head according to the first aspect, wherein at least each electrode is provided. It has a structure provided with an oxide film formed on the surface of the electrode exposed portion.
【0010】ここで、電極の材料としては、Ti,A
u,Pt,Ni等の金属又はこれら2種以上の金属から
なる合金等が好適に用いられる。電極の厚みや電極対向
部間の距離等は、特に限定されるものではないが、酸化
被膜形成工程における各電極に印加される直流電圧のレ
ベルや印加時間は、電極の表面に形成される酸化膜の厚
み等に応じて適宜選択されるのが好ましい。酸化膜の厚
みは、インク噴射型プリンターの回路全体から定められ
る電極表面の電気抵抗や静電容量等に応じて適宜決定さ
れる。また、酸化膜は、少なくともインク室内に露出さ
れた電極露出部の表面に形成されればよい。各電極に印
字情報として交互通電電圧を印加する通電加熱方式によ
るインク噴射型プリンター用ヘッドでは、交互通電電圧
として高周波の方形波電圧が好適に用いられる。インク
噴射型プリンターの制御を行うドライバー等が直流電圧
で駆動されているため、正弦波の交互通電電圧ではなく
方形波電圧を使用することにより、直流電圧をトランジ
スタ,IC等で構成されるリレー回路でオン/オフする
ことができ、周波数制御を容易に行うことができる。ま
た、方形波電圧のパルスの一つ一つが直流電圧であるた
め、導電性インク中に含有される電解質と各電極との界
面(又は表面)に形成する電気二重層や、電極の表面に
形成された酸化膜等の静電容量成分が直列に接続された
電気回路に流れる電流は、前記静電容量成分と電気回路
の電気抵抗で決定される回路の時定数を目安に指数関数
的に電流が流れなくなり、一対の電極の電極対向部間に
かかる電圧を常に反転させないと電流が流せなくなって
しまうが、高周波が用いられることにより、容易に一対
の電極の電極対向部間に電流を流すことができる。Here, as the material of the electrode, Ti, A
A metal such as u, Pt, or Ni or an alloy composed of two or more kinds of these metals is preferably used. The thickness of the electrodes and the distance between the electrodes facing each other are not particularly limited, but the level and application time of the DC voltage applied to each electrode in the oxide film forming step depend on the oxidation formed on the surface of the electrode. It is preferably selected as appropriate according to the thickness of the film. The thickness of the oxide film is appropriately determined according to the electric resistance and electrostatic capacity of the electrode surface determined by the entire circuit of the ink jet printer. Further, the oxide film may be formed at least on the surface of the electrode exposed portion exposed in the ink chamber. A high-frequency square wave voltage is preferably used as the alternating energizing voltage in an ink jet printer head that employs an energizing heating method in which an alternating energizing voltage is applied to each electrode as print information. Since the driver that controls the ink jet printer is driven by a DC voltage, a square wave voltage is used instead of a sine wave alternating energization voltage, so that the DC voltage is a relay circuit composed of transistors, ICs, etc. It can be turned on / off with and frequency control can be easily performed. Further, since each pulse of the square wave voltage is a DC voltage, it is formed on the surface of the electrode or the electric double layer formed at the interface (or surface) between the electrolyte contained in the conductive ink and each electrode. The current flowing in the electric circuit in which the electrostatic capacitance component such as the oxide film is connected in series is an exponential current based on the time constant of the circuit determined by the electrostatic capacitance component and the electric resistance of the electric circuit. Does not flow, and current cannot flow unless the voltage applied between the electrode facing parts of the pair of electrodes is always reversed, but the use of high frequency makes it easy to flow current between the electrode facing parts of the pair of electrodes. You can
【0011】[0011]
【作用】この構成によって、所定の直流電圧を各々の電
極に印加し電極の表面に酸化被膜を形成する酸化被膜形
成工程を備えたことにより、少なくとも電極の電極露出
部の表面に均一な膜厚を持った酸化被膜を形成すること
ができる。その結果、エージング工程を必要としないた
め、インク吐出を伴わなず、また、直流電圧のレベルに
より酸化膜の膜厚を任意に制御でき、かつ均一な膜厚の
酸化膜形成を行うことができる。したがって、少なくと
も各々の電極の導電性インクと接する電極露出部の表面
に形成された酸化被膜を備えたことにより、電極と導電
性インクの電気化学反応による酸化反応や溶解反応等の
インク吐出による変化を抑制できる。With this structure, the oxide film forming step of applying a predetermined DC voltage to each electrode to form an oxide film on the surface of the electrode is provided, so that at least the surface of the electrode exposed portion of the electrode has a uniform film thickness. It is possible to form an oxide film having As a result, the aging process is not required, ink is not discharged, the thickness of the oxide film can be arbitrarily controlled by the level of the DC voltage, and the oxide film can be formed to have a uniform thickness. . Therefore, by providing an oxide film formed on the surface of the electrode exposed portion that is in contact with the conductive ink of at least each electrode, changes due to ink discharge such as oxidation reaction or dissolution reaction due to electrochemical reaction of the electrode and conductive ink Can be suppressed.
【0012】[0012]
【実施例】以下本発明の一実施例におけるインク噴射型
プリンター用ヘッドについて、図面を参照しながら説明
する。図1は本発明の一実施例におけるインク噴射型プ
リンター用ヘッドを示す要部断面模式図である。2は基
板、3a,3bは電極、4は絶縁膜、5は樹脂シート、
6はインク室、7はノズル孔、9は導電性インクであ
り、これらは従来例と同様なものなので、同一の符号を
付して説明を省略する。従来例と異なるのは、本発明の
一実施例におけるインク噴射型プリンター用ヘッド1
が、インク室6内に露出された各電極3a,3bの電極
露出部に厚み約0.1μmを持って形成された酸化膜1
7a,17bを備えた点である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ink jet printer head according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of an essential part showing an ink jet printer head according to an embodiment of the present invention. 2 is a substrate, 3a and 3b are electrodes, 4 is an insulating film, 5 is a resin sheet,
Reference numeral 6 is an ink chamber, 7 is a nozzle hole, and 9 is a conductive ink. Since these are the same as in the conventional example, the same reference numerals are given and description thereof is omitted. The difference from the conventional example is an ink jet printer head 1 according to an embodiment of the present invention.
Is an oxide film 1 formed with a thickness of about 0.1 μm on the electrode exposed portions of the electrodes 3a and 3b exposed in the ink chamber 6.
7a and 17b are provided.
【0013】以上のように構成された本発明の一実施例
におけるインク噴射型プリンター用ヘッドについて、以
下その製造方法を図面を参照しながら説明する。図2
(a)は一方の電極における酸化膜形成工程を示す要部
断面模式図であり、図2(b)は図2(a)におけるA
−A′線断面模式図であり、図3(a)は他方の電極に
おける酸化膜形成工程を示す要部断面模式図であり、図
3(b)は図3(a)におけるB−B′線断面模式図で
ある。図2及び図3において、1′は一方の電極3aの
電極露出部の表面に酸化膜17aが形成されたインク噴
射型プリンター用ヘッド、18a,18bは後述する配
線20を介して後述する直流電源部19a,19bと電
気的に直列に接続されたスイッチ部、19a,19bは
直流電源部、20は電極3a,3b,スイッチ部18
a,18b及び直流電源部19a,19bを各々電気的
に直列に接続する配線である。尚、電極3a,3b,ス
イッチ部18a,18b及び直流電源部19a,19b
は、一方のスイッチ部18a,18bが“オン”される
と一方の電極3a,3bが陽極側となるように接続され
ている。まず、ガラス又はアルミナ等のセラミックス等
からなる基板2の上面にスパッタ法等により厚み2μm
のTiからなる金属薄膜(以下Ti膜と称す;図示せ
ず)を形成する。次に、フォトリソグラフィー法等によ
り電極3a,3bのパターンを形成し、電極3a,3b
以外の部分をウェットエッチング法等により除去し、横
幅20μm,電極対向部間の距離10μmを持って電極
3a,3bを形成する。以下従来の製造方法と同様にし
て、インク噴射型プリンター用ヘッド1″を形成する。
次に、インク噴射型プリンター用ヘッド1″のインク供
給路8からインク室6,ノズル孔7に、比抵抗20Ωc
mの導電性を有する導電性インク9を供給する。次に、
図2及び図3に示すように、酸化膜形成工程用の回路を
構成する。次に、図2(a)に示すように、スイッチ部
18aを“オン”にし、15Vの直流電圧を電極3a,
3bに印加する。これにより、図2(a),(b)に示
すように、インク室6内に露出された電極3aの電極露
出部の表面に酸化膜17aを形成する。次に、電極3a
の電極露出部の表面にその全面に渡って約0.1μmの
均一な膜厚の酸化膜17aが形成され、15Vの直流電
圧が電極3a,3bに流れなくなった時点でスイッチ部
18aを“オフ”にする。次に、図3(a)に示すよう
に、スイッチ部18bを“オン”にし、15Vの直流電
圧を電極3a,3bに印加する。これにより、図3
(a),(b)に示すように、インク室6内に露出され
た電極3bの電極露出部の表面に酸化膜17bを形成す
る。次に、電極3bの電極露出部の表面にその全面に渡
って約0.1μmの均一な膜厚の酸化膜17bが形成さ
れ、15Vの直流電圧が電極3a,3bに流れなくなっ
た時点でスイッチ部18bを“オフ”にする。これによ
り、本発明の一実施例におけるインク噴射型プリンター
用ヘッドを完成する。ここで、酸化膜17a,17bの
成長は、電極3a,3bを形成する金属イオンが電極3
a,3b間に生じた電界によって作用力を受け、電極3
a,3bの表面に形成された酸化膜17a,17bを通
って導電性インク9と接することにより、酸化反応を起
こすことで行われる。また、電極3a,3bの表面に形
成された酸化膜17a,17bの成長により酸化膜17
a,17b中の電界勾配が小さくなり、電界からの金属
イオンへの作用力が弱まり、金属イオンが電極3a,3
bの表面に形成された酸化膜17a,17bを通過でき
なくなったとき、酸化膜形成工程用の回路に電流が流れ
なくなり、酸化膜17a,17bの成長は止まる。この
間要する時間は、数分程度であり、従来のエージング工
程に要する時間に比べ、短時間で終了する。The manufacturing method of the ink jet printer head in the embodiment of the present invention constructed as above will be described below with reference to the drawings. Figure 2
FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of an essential part showing an oxide film forming step on one electrode, and FIG.
3A is a schematic cross-sectional view taken along the line AA, FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of an essential part showing an oxide film forming step in the other electrode, and FIG. 3B is BB ′ in FIG. 3A. It is a line cross-section schematic diagram. 2 and 3, reference numeral 1'denotes an ink jet type printer head in which an oxide film 17a is formed on the surface of an electrode exposed portion of one electrode 3a, and 18a and 18b denote a DC power source described later through a wiring 20 described later. Switch parts electrically connected in series with the parts 19a and 19b, 19a and 19b DC power supply parts, 20 electrodes 3a and 3b, switch parts 18
a, 18b and DC power supply units 19a, 19b are electrically connected in series. The electrodes 3a and 3b, the switch parts 18a and 18b, and the DC power supply parts 19a and 19b.
Are connected so that one of the electrodes 3a, 3b is on the anode side when one of the switch portions 18a, 18b is turned "on". First, the thickness of 2 μm is formed on the upper surface of the substrate 2 made of glass or ceramics such as alumina by a sputtering method or the like.
A metal thin film (hereinafter referred to as a Ti film; not shown) made of Ti is formed. Next, a pattern of the electrodes 3a, 3b is formed by a photolithography method or the like, and the electrodes 3a, 3b are formed.
Parts other than the above are removed by wet etching or the like to form electrodes 3a and 3b with a lateral width of 20 μm and a distance between the electrode facing parts of 10 μm. Thereafter, the ink jet printer head 1 ″ is formed in the same manner as the conventional manufacturing method.
Next, from the ink supply passage 8 of the ink jet printer head 1 ″ to the ink chamber 6 and the nozzle hole 7, a specific resistance of 20 Ωc
A conductive ink 9 having a conductivity of m is supplied. next,
As shown in FIGS. 2 and 3, a circuit for the oxide film forming step is configured. Next, as shown in FIG. 2A, the switch portion 18a is turned on, and a DC voltage of 15V is applied to the electrodes 3a,
Apply to 3b. As a result, an oxide film 17a is formed on the surface of the electrode exposed portion of the electrode 3a exposed in the ink chamber 6, as shown in FIGS. Next, the electrode 3a
An oxide film 17a having a uniform film thickness of about 0.1 μm is formed on the entire surface of the exposed electrode part of No. 3, and when the DC voltage of 15 V stops flowing to the electrodes 3a, 3b, the switch part 18a is turned off. " Next, as shown in FIG. 3A, the switch section 18b is turned on and a DC voltage of 15V is applied to the electrodes 3a and 3b. As a result, FIG.
As shown in (a) and (b), an oxide film 17b is formed on the surface of the electrode exposed portion of the electrode 3b exposed in the ink chamber 6. Next, an oxide film 17b having a uniform film thickness of about 0.1 μm is formed on the entire surface of the electrode exposed portion of the electrode 3b, and the switch is activated when the DC voltage of 15V stops flowing to the electrodes 3a, 3b. The part 18b is turned off. As a result, the ink jet printer head according to the embodiment of the present invention is completed. Here, when the oxide films 17a and 17b are grown, the metal ions that form the electrodes 3a and 3b are deposited on the electrodes 3a and 3b.
The electrode 3 receives the acting force due to the electric field generated between a and 3b.
This is performed by causing an oxidation reaction by coming into contact with the conductive ink 9 through the oxide films 17a and 17b formed on the surfaces of a and 3b. In addition, the oxide film 17a and 17b formed on the surfaces of the electrodes 3a and 3b is grown to grow the oxide film 17a.
The electric field gradient in a and 17b is reduced, the acting force from the electric field on the metal ions is weakened, and the metal ions are transferred to the electrodes 3a and 3b.
When it becomes impossible to pass through the oxide films 17a and 17b formed on the surface of b, the current stops flowing in the circuit for the oxide film forming step, and the growth of the oxide films 17a and 17b stops. The time required during this period is about several minutes, which is shorter than the time required for the conventional aging process.
【0014】以上のように製造された本発明の一実施例
におけるインク噴射型プリンター用ヘッドを用いたイン
ク噴射型プリンターについて、以下その動作を説明す
る。本発明の一実施例におけるインク噴射型プリンター
用ヘッドを用いたインク噴射型プリンターは、従来例と
同様に動作するものであり、説明を省略する。The operation of the ink jet printer using the head for the ink jet printer according to the embodiment of the present invention manufactured as described above will be described below. An ink jet printer using the ink jet printer head in one embodiment of the present invention operates in the same manner as the conventional example, and a description thereof will be omitted.
【0015】以上のように動作される本発明の一実施例
におけるインク噴射型プリンター用ヘッドと、エージン
グを行っていないインク噴射型プリンター用ヘッドと、
エージングを行った従来のインク噴射型プリンター用ヘ
ッドと、を用いて、性能比較試験を行った。以下その結
果について説明する。An ink jet printer head in one embodiment of the present invention which operates as described above, an ink jet printer head which is not aged,
A performance comparison test was performed using a conventional ink jet printer head that had been aged. The results will be described below.
【0016】(実験例1)まず、前述した基板上に厚み
2μm,横幅20μm,電極対向部間の距離10μmで
Tiを用いて電極を形成し比抵抗20Ωcmの導電性イ
ンクを充填させたエージングを行っていないインク噴射
型プリンター用ヘッドを準備した。次に、図11に示し
た電圧レベル25V,印字周期5kHz,パルス周期3
MHzの交互通電電圧を電極に印加して1億回のインク
吐出を行う間に、任意のインク吐出回数でインク吐出
(開始)時間を測定し、インク吐出回数に対するインク
吐出(開始)時間の変化を調べた。この結果を図4に示
す。図4はインク吐出(開始)時間のインク吐出回数に
対する依存性を示す特性図である。次に、前述したエー
ジングを行っていないインク噴射型プリンター用ヘッド
を用いて、電圧レベル1V,パルス周期3MHzの正弦
波電圧を電極に印加して1億回のインク吐出を繰り返す
間に、任意のインク吐出回数で電圧1V,周波数3MH
zの正弦波電圧を電極に印加し、電気抵抗および静電容
量(以下これらを回路インピーダンスと総称する)を測
定し、インク吐出回数に対する回路インピーダンスの変
化を調べた。この結果を図5に示す。図5は回路インピ
ーダンスのインク吐出回数に対する依存性を示す特性図
である。(Experimental example 1) First, an electrode was formed on the above-mentioned substrate using Ti with a thickness of 2 μm, a width of 20 μm, and a distance between electrode facing portions of 10 μm, and aging was performed by filling a conductive ink having a specific resistance of 20 Ωcm. A head for an ink jet printer that has not been prepared was prepared. Next, the voltage level of 25 V, the printing cycle of 5 kHz, and the pulse cycle of 3 shown in FIG.
While the alternating energization voltage of MHz is applied to the electrodes to perform 100 million times of ink ejection, the ink ejection (start) time is measured at any number of ink ejections, and the change of the ink ejection (start) time with respect to the number of ink ejections I checked. The result is shown in FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the dependency of ink ejection (start) time on the number of ink ejections. Next, using the ink jet printer head that has not been subjected to the aging described above, a sine wave voltage having a voltage level of 1 V and a pulse period of 3 MHz is applied to the electrodes, and ink ejection is repeated 100 million times. Ink frequency is 1V, frequency is 3MH
A sine wave voltage of z was applied to the electrodes, the electric resistance and the electrostatic capacitance (hereinafter collectively referred to as circuit impedance) were measured, and changes in the circuit impedance with respect to the number of ink ejections were examined. The result is shown in FIG. FIG. 5 is a characteristic diagram showing the dependency of circuit impedance on the number of ink ejections.
【0017】この図4から明らかなように、エージング
を行っていないインク噴射型プリンター用ヘッドに通電
すると、インク吐出回数が約400万回になるまでイン
ク吐出(開始)時間が増加し、それ以降インク吐出回数
1億回までインク吐出(開始)時間は略一定であること
がわかった。また、図5から明らかなように、回路イン
ピーダンスの変化は、インク吐出(開始)時間の変化と
略同様な傾向を示し、インク吐出回数が約400万回に
なるまでは電気抵抗および静電容量のいずれもが増加
し、それ以降インク吐出回数1億回まで電気抵抗および
静電容量のいずれも略一定値を示していることがわかっ
た。これにより、インク吐出(開始)時間の変化は、電
極表面のインピーダンスの変化により、インク噴射型プ
リンターの回路全体の抵抗や時定数が変化し、この結
果、回路を流れる電流が変化して、回路インピーダンス
が変化することによるものと確認された。また、電極表
面のインピーダンスの変化は、電極と導電性インクの電
気化学反応により、電極表面に酸化が進行し、酸化膜が
成長したためであると考えられる。すなわち、電極と導
電性インクの電気化学反応により電極表面に電極材料
(Ti)の酸化物(TiO 2 等)が形成される。そし
て、通電開始期では、電極表面に形成された酸化膜の膜
厚が薄いため、コンデンサの耐圧が十分ではなく、かな
りの電気伝導性を示し、電気抵抗が小さいが、インク吐
出回数の増加に伴い酸化膜の膜厚が厚くなり、序々に電
気抵抗が大きくなる。そしてインク吐出回数が約400
万回になると、酸化膜の膜厚が増加することにより酸化
膜中の電界勾配が小さくなり、電極の金属イオンが電界
から受ける作用力が弱まり、電極の酸化が止まり、酸化
膜の成長が止まり、電気抵抗及び静電容量が略一定値に
落ちつくことを示している。このため、従来、インク吐
出回数約400万回以上、通常インク吐出回数約500
万回のインク吐出を要するエージング工程が必要であっ
たことが確認された。尚、図4及び図5中、インク吐出
回数が約400万回以上でインク吐出(開始)時間及び
回路インピーダンスが安定した領域を飽和領域と称する
ものとする。As is clear from FIG. 4, aging
Power to the ink jet printer head that is not performing
Then, the ink is ejected until it reaches about 4 million times.
Ejection (start) time increases, and the number of ink ejections after that
Ink ejection (start) time is approximately constant up to 100 million times
I understood. In addition, as is clear from FIG.
The change in pedance is the same as the change in ink ejection (start) time.
The same tendency is shown, and the number of ink ejections reaches about 4 million times.
Until then, both electrical resistance and capacitance increase
After that, electrical resistance and
It was found that all of the electrostatic capacitances showed almost constant values.
Was. As a result, the change in ink ejection (start) time is
Due to the change in impedance on the pole surface,
The resistance and time constant of the entire linter circuit change,
As a result, the current flowing through the circuit changes and the circuit impedance
It was confirmed that this was due to changes in Also, the electrode table
The change in the impedance of the surface is caused by the difference between the electrodes and the conductive ink.
Oxidation progresses on the electrode surface due to the gas chemical reaction, and the oxide film
It is thought that it is because he grew up. That is, the electrodes and
Electrode material on the electrode surface due to the electrochemical reaction of the conductive ink
Oxide of (Ti) (TiO 2 Etc.) are formed. Soshi
At the start of energization, the oxide film formed on the electrode surface
Because the thickness is thin, the withstand voltage of the capacitor may not be sufficient.
Shows low electrical resistance and low electrical resistance,
The oxide film becomes thicker as the number of times
Qi resistance increases. And the number of ink ejections is about 400
When the number of cycles reaches 10,000 times, the thickness of the oxide film increases
The electric field gradient in the film is reduced and the metal ions at the electrode
The acting force from the
The growth of the film stops, and the electric resistance and capacitance become approximately constant values.
It shows that you are calm. Therefore, conventionally, ink ejection is performed.
Approximately 4 million times or more, usually about 500 times of ink ejection
It requires an aging process that requires 10,000 ink ejections.
It was confirmed that In addition, in FIG. 4 and FIG. 5, ink ejection is performed.
Ink discharge (start) time and
The region where the circuit impedance is stable is called the saturation region.
I shall.
【0018】(実験例2)まず、本発明の一実施例にお
けるインク噴射型プリンター用ヘッドを準備し、図11
に示した印字周期5kHz,パルス周期3MHzの交互
通電電圧で、電圧レベルを変えてインク吐出を行い、電
圧レベルに対する回路インピーダンスの変化を測定し
た。この結果を図6に示す。図6は回路インピーダンス
の電圧レベルに対する依存性を示す特性図である。(Experimental Example 2) First, an ink jet printer head according to an embodiment of the present invention was prepared, and as shown in FIG.
Ink was ejected by changing the voltage level with the alternating energizing voltage of the printing cycle of 5 kHz and the pulse cycle of 3 MHz shown in (4), and the change of the circuit impedance with respect to the voltage level was measured. The result is shown in FIG. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the dependency of the circuit impedance on the voltage level.
【0019】この図6から明らかなように、本発明の一
実施例におけるインク噴射型プリンター用ヘッドに電圧
レベルを変えて通電すると、電圧レベルの増加に伴い電
気抵抗および静電容量のいずれも変化していることがわ
かった。また、図5に示した飽和領域の電気抵抗と略同
じ電気抵抗となるときの電圧レベルは約15Vであるこ
とがわかった。しかしながら、そのときの静電容量は約
1.5倍の値を示していることがわかった。これは、前
述したエージングを行っていないインク噴射型プリンタ
ー用ヘッドの電極に形成された酸化膜の膜質と、本発明
の一実施例におけるインク噴射型プリンター用ヘッドの
電極に形成された酸化膜の膜質とが異なっていることを
示している。すなわち、エージングを行っていないイン
ク噴射型プリンター用ヘッドに通電すると、導電性イン
クが吐出され、また導電性インクが最高温度約300℃
まで加熱されるため、電極表面が高温で酸化されてしま
い、この結果、電極表面に形成された酸化膜は、Tiの
水酸化物等の不純物等が混在する等、欠陥を伴ってしま
っている。このため、完全なTiO2 は誘電体であるた
め静電容量を電極表面で形成し静電容量が大きくなるも
のの、インク噴射型プリンター用ヘッドでは、かなりの
電気伝導性を示し、静電容量が小さくなっている。ま
た、これは、エージングを行った従来のインク噴射型プ
リンター用ヘッドでも同様である。これに対し、本発明
の一実施例におけるインク噴射型プリンター用ヘッドの
電極に形成された酸化膜は、よりTiO2 に近い組成に
なっているため、静電容量が大きくなっていると考えら
れる。また、静電容量は酸化膜の膜厚が薄い程大きくな
り、このため、本発明の一実施例におけるインク噴射型
プリンター用ヘッドの電極に形成された酸化膜は、エー
ジングを行っていないインク噴射型プリンター用ヘッド
に通電して電極に形成された酸化膜の膜厚より薄くなっ
ていると考えられる。ここで、コンデンサを形成する酸
化膜の欠陥が少なく耐圧が十分な場合には、コンデンサ
の静電容量が大きい程、インク噴射型プリンターの回路
の時定数が大きくなり、この結果、図11に示した交互
通電電圧を用いて駆動される通電加熱方式のインク噴射
型プリンター用ヘッドの場合、電流の減衰が小さくなり
効率がよい。このため、本発明の一実施例におけるイン
ク噴射型プリンター用ヘッドは、エージングを行った又
は行っていないインク噴射型プリンター用ヘッドに比
べ、インク噴射型プリンターの動作等の高効率化が見込
められる。また、この高効率のインク噴射型プリンター
用ヘッドを高効率で製造できることがわかった。As is apparent from FIG. 6, when the ink jet printer head in one embodiment of the present invention is energized while changing the voltage level, both the electric resistance and the electrostatic capacitance change as the voltage level increases. I found out that Further, it was found that the voltage level at which the electric resistance becomes approximately the same as the electric resistance in the saturation region shown in FIG. 5 is about 15V. However, it was found that the capacitance at that time showed a value of about 1.5 times. This is because of the film quality of the oxide film formed on the electrode of the ink jet printer head that has not been subjected to aging and the oxide film formed on the electrode of the ink jet printer head in one embodiment of the present invention. It shows that the film quality is different. That is, when the ink jet printer head that has not been aged is energized, the conductive ink is ejected and the maximum temperature of the conductive ink is about 300 ° C.
Since the electrode surface is heated to a high temperature, the electrode surface is oxidized at a high temperature, and as a result, the oxide film formed on the electrode surface is accompanied by defects such as impurities such as Ti hydroxide. . For this reason, since complete TiO 2 is a dielectric substance, an electrostatic capacitance is formed on the electrode surface and the electrostatic capacitance becomes large, but in the ink jet printer head, it shows a considerable electric conductivity and the electrostatic capacitance is large. It is getting smaller. This is also the case with a conventional ink jet printer head that has been aged. On the other hand, since the oxide film formed on the electrode of the ink jet printer head in one embodiment of the present invention has a composition closer to TiO 2 , it is considered that the capacitance is large. . Further, the capacitance increases as the thickness of the oxide film decreases, and therefore, the oxide film formed on the electrode of the ink jet printer head in one embodiment of the present invention is an ink jet that is not aged. It is considered that the film thickness is smaller than the film thickness of the oxide film formed on the electrodes by energizing the head for the mold printer. Here, when the oxide film forming the capacitor has few defects and the withstand voltage is sufficient, the larger the capacitance of the capacitor, the larger the time constant of the circuit of the ink jet printer, and as a result, as shown in FIG. In the case of the ink jet printer head of the energization heating type which is driven by using the alternate energizing voltage, the attenuation of the current is small and the efficiency is good. Therefore, the ink jet printer head in one embodiment of the present invention can be expected to have higher efficiency in the operation of the ink jet printer and the like, as compared with the ink jet printer head that has been aged or not. It was also found that this highly efficient ink jet printer head can be manufactured with high efficiency.
【0020】(実験例3)まず、本発明の一実施例にお
けるインク噴射型プリンター用ヘッドと、エージングを
行った従来のインク噴射型プリンター用ヘッドを準備し
た。ここで、エージングを行った従来のインク噴射型プ
リンター用ヘッドには、基板上に厚み2μm,横幅20
μm,電極対向部間の距離10μmでTiを用いて電極
を形成し、比抵抗20Ωcmの導電性インクを用いて、
図11に示した交互通電電圧で、インク吐出回数500
万回のエージングを行ったものを使用した。次に、各々
電極表面に形成された酸化膜の膜厚を測定した。ここ
で、酸化膜の膜厚は、オージェ分光装置(パーキンエル
マー社製;商品名PH1650走査型オージェ電子分光
装置)を用いて測定した。この結果を図7に示す。図7
は電極対向部からの距離と酸化膜の膜厚との関係を示す
特性図である。(Experimental Example 3) First, an ink jet type printer head in one example of the present invention and a conventional ink jet type printer head aged were prepared. Here, a conventional ink jet printer head that has been aged has a thickness of 2 μm and a width of 20 μm on the substrate.
μm, an electrode is formed using Ti with a distance between the electrode facing portions of 10 μm, and a conductive ink having a specific resistance of 20 Ωcm is used.
With the alternating energization voltage shown in FIG.
It was used after aging 10,000 times. Next, the film thickness of the oxide film formed on each electrode surface was measured. Here, the film thickness of the oxide film was measured using an Auger spectroscope (manufactured by Perkin Elmer Co .; trade name PH1650 scanning Auger electron spectroscope). The result is shown in FIG. 7. Figure 7
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the distance from the electrode facing portion and the film thickness of the oxide film.
【0021】この図7から明らかなように、エージング
を行った従来のインク噴射型プリンター用ヘッドでは、
電極に形成された酸化膜の膜厚が、電極対向部に近い程
厚くなっているが、本発明の一実施例におけるインク噴
射型プリンター用ヘッドでは、電極に形成された酸化膜
の膜厚が、電極の場所によらず略均一に形成されている
ことがわかった。これは、エージングを行った従来のイ
ンク噴射型プリンター用ヘッドでは、エージングの際、
電極に形成された酸化膜は静電容量成分によりコンデン
サとして働き、過渡電流が流れるため、電極の形状的に
電極対向部を流れる電流が多くなってしまい、この結
果、電極対向部近傍の酸化膜の膜厚が厚くなっている。
しかしながら、本発明の一実施例におけるインク噴射型
プリンター用ヘッドでは、酸化被膜形成工程の極初期に
は電極対向部に形成された酸化膜の膜厚が厚くなるもの
の、前述したように、酸化膜中の電界勾配の作用によ
り、電流が酸化膜の薄い場所に集中するようになり、電
極全体に酸化膜が形成され、酸化膜の膜厚が一定膜厚に
なった時点で酸化が終了し、酸化膜に電流が流れなくな
るため、酸化膜が均一な膜厚を持って形成されているこ
とがわかった。As is clear from FIG. 7, in the conventional ink jet printer head that has been aged,
The film thickness of the oxide film formed on the electrode becomes thicker as it approaches the electrode facing portion, but in the ink jet printer head in one embodiment of the present invention, the film thickness of the oxide film formed on the electrode is It was found that the electrodes were formed almost uniformly regardless of the location of the electrodes. This is because in the conventional ink jet printer head that has been aged, when aging,
The oxide film formed on the electrode acts as a capacitor due to the electrostatic capacitance component, and a transient current flows.Therefore, the current flowing through the electrode facing portion increases due to the shape of the electrode, and as a result, the oxide film near the electrode facing portion is increased. Is thick.
However, in the ink jet printer head in one embodiment of the present invention, although the oxide film formed on the electrode facing portion becomes thick at the very early stage of the oxide film forming step, as described above, Due to the action of the electric field gradient in the inside, the electric current is concentrated in a place where the oxide film is thin, an oxide film is formed on the entire electrode, and the oxidation ends when the thickness of the oxide film reaches a constant film thickness. It was found that the oxide film was formed with a uniform film thickness because no current flows through the oxide film.
【0022】(実験例4)まず、本発明の一実施例にお
けるインク噴射型プリンター用ヘッドと、前述したエー
ジングを行った従来のインク噴射型プリンター用ヘッド
を準備した。次に、図11に示した交互通電電圧で、百
回のインク吐出を繰り返し、インク吐出回数に対するイ
ンク吐出(開始)時間の変化を測定した。この結果を図
8に示す。図8はインク吐出(開始)時間のインク吐出
回数に対する依存性を示す特性図である。(Experimental Example 4) First, an ink jet type printer head according to an embodiment of the present invention and a conventional ink jet type printer head aged as described above were prepared. Next, the ink was discharged 100 times with the alternating energization voltage shown in FIG. 11, and the change in the ink discharge (start) time with respect to the number of ink discharges was measured. The result is shown in FIG. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the dependency of the ink ejection (start) time on the number of ink ejections.
【0023】この図8から明らかなように、本発明の一
実施例におけるインク噴射型プリンター用ヘッドでは、
エージングを行った従来のインク噴射型プリンター用ヘ
ッドよりインク吐出(開始)時間が略一定しており、イ
ンク吐出(開始)時間の安定性に優れていることがわか
った。これは、回路インピーダンスの熱変化が小さいた
めであると考えられる。すなわち、導電性インクを通電
により発熱させ導電性インクの吐出を行わせる場合、導
電性インクの最高温度は約300℃まで上昇し、また、
導電性インクの最高温度は、導電性インク中で電流密度
が最大になる電極間の中央位置になる。このため、電極
の温度上昇も電極対向部付近が大きくなっている。そし
て、この電極対向部付近の温度上昇が、酸化膜の電気抵
抗の上昇をもたらし、かつ、エージングを行った従来の
インク噴射型プリンター用ヘッドでは、電極対向部の酸
化膜が厚くなっていることから、電極対向部の電気抵抗
の上昇が大きくなり、この結果、熱によるインピーダン
スが大きくなっていた。したがって、導電性インクの吐
出を行った場合、インク吐出回数が1回目と数百回連続
吐出したときでは、電極の熱蓄積が異なり、上述した熱
によるインピーダンス変化が大きい場合には、インク吐
出回数によりインピーダンス変化が大きくなり、インク
吐出(開始)時間の変化が大きくなってしまっていた。
しかしながら、本発明の一実施例におけるインク噴射型
プリンター用ヘッドでは、電極露出部の表面の全面に渡
って略均一な酸化膜が形成されているため、熱によるイ
ンピーダンス変化がなく、インク吐出(開始)時間の変
化がないことがわかった。As is clear from FIG. 8, in the ink jet printer head according to the embodiment of the present invention,
It was found that the ink ejection (start) time was substantially constant and the stability of the ink ejection (start) time was superior to that of the conventional aged ink jet printer head. It is considered that this is because the thermal change of the circuit impedance is small. That is, when the conductive ink is heated by energization to eject the conductive ink, the maximum temperature of the conductive ink rises to about 300 ° C., and
The maximum temperature of the conductive ink is the central position between the electrodes where the current density is maximum in the conductive ink. For this reason, the temperature rise of the electrode is large near the electrode facing portion. The temperature rise near the electrode facing portion causes an increase in the electrical resistance of the oxide film, and in the conventional aged ink jet printer head, the oxide film at the electrode facing portion is thick. Therefore, the increase in the electric resistance of the electrode facing portion was large, and as a result, the impedance due to heat was large. Therefore, when the conductive ink is ejected, the heat accumulation of the electrodes is different between the first ejection and the hundreds of consecutive ejection, and when the impedance change due to the heat is large, the ink ejection frequency is increased. As a result, the impedance change becomes large, and the change in the ink ejection (start) time becomes large.
However, in the ink jet printer head in one embodiment of the present invention, since a substantially uniform oxide film is formed over the entire surface of the electrode exposed portion, there is no impedance change due to heat, and ink ejection (start I found that there was no change in time.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下の優
れた効果を奏する。すなわち、 1)本発明のインク噴射型プリンター用ヘッドの製造方
法は、少なくとも一対の電極と、電極間に充填された導
電性インクと、を備えたインク噴射型プリンター用ヘッ
ドの製造方法であって、所定の直流電圧を各々の電極に
印加し少なくとも電極の電極露出部の表面に酸化被膜を
形成する酸化被膜形成工程を備えたので、エージング工
程を要することなく、少なくとも電極の電極露出部の表
面に均一な膜厚を持った酸化被膜を形成することができ
る。また、電極の表面に形成される酸化膜の厚み等を直
流電圧のレベルに応じて任意に制御でき、かつ均一な膜
厚の酸化膜形成を行うことができる。これにより、イン
ピーダンス変化のない安定した印字を行うことができる
低価格で高画質、高信頼性のインク噴射型プリンター用
ヘッドを高い歩溜まりで安定して製造できる作業性や生
産性,量産性に優れたインク噴射型プリンター用ヘッド
の製造方法を実現できるものである。As described above, the present invention has the following excellent effects. That is, 1) The method for producing an ink jet printer head of the present invention is a method for producing an ink jet printer head including at least a pair of electrodes and a conductive ink filled between the electrodes. Since a predetermined oxide film is applied to each electrode by applying a predetermined DC voltage to form an oxide film on the surface of the electrode exposed portion of the electrode, at least the surface of the electrode exposed portion of the electrode is not required An oxide film having a uniform film thickness can be formed. Further, the thickness of the oxide film formed on the surface of the electrode can be arbitrarily controlled according to the level of the DC voltage, and the oxide film having a uniform thickness can be formed. As a result, low cost, high image quality and high reliability ink jet printer heads that can perform stable printing without impedance change can be manufactured stably with high yield. It is possible to realize an excellent method for manufacturing a head for an ink jet printer.
【0025】2)本発明のインク噴射型プリンター用ヘ
ッドは、前述したインク噴射型プリンター用ヘッドの製
造方法で製造されたインク噴射型プリンター用ヘッドで
あって、少なくとも各々の電極の導電性インクと接する
電極露出部の表面に形成された酸化被膜を備えたので、
電極と導電性インクの電気化学反応による酸化反応や溶
解反応等を抑制でき、これによりインピーダンス変化を
抑制でき、使用開始時から常に安定した印字を行うこと
ができ、信頼性に優れたインク噴射型プリンター用ヘッ
ドを実現できるものである。2) The ink jet printer head of the present invention is the ink jet printer head manufactured by the above-described method for manufacturing an ink jet printer head, wherein at least conductive ink for each electrode is used. Since it has an oxide film formed on the surface of the exposed electrode contact,
Ink jet type with excellent reliability, which can suppress oxidation reaction and dissolution reaction due to electrochemical reaction between electrodes and conductive ink, which can suppress impedance change and always perform stable printing from the beginning of use. It is possible to realize a printer head.
【図1】本発明の一実施例におけるインク噴射型プリン
ター用ヘッドを示す要部断面模式図FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of essential parts showing a head for an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
【図2】(a)一方の電極における酸化膜形成工程を示
す要部断面模式図 (b)図2(a)におけるA−A′線断面模式図2A is a schematic cross-sectional view of an essential part showing an oxide film forming step on one electrode, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
【図3】(a)他方の電極における酸化膜形成工程を示
す要部断面模式図 (b)図3(a)におけるB−B′線断面模式図3A is a schematic cross-sectional view of an essential part showing an oxide film forming step on the other electrode, and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 3A.
【図4】インク吐出(開始)時間のインク吐出回数に対
する依存性を示す特性図FIG. 4 is a characteristic diagram showing the dependency of ink ejection (start) time on the number of ink ejections.
【図5】回路インピーダンスのインク吐出回数に対する
依存性を示す特性図FIG. 5 is a characteristic diagram showing the dependency of circuit impedance on the number of ink ejections.
【図6】回路インピーダンスの電圧レベルに対する依存
性を示す特性図FIG. 6 is a characteristic diagram showing dependence of circuit impedance on voltage level.
【図7】電極対向部からの距離と酸化膜の膜厚との関係
を示す特性図FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the distance from the electrode facing portion and the film thickness of the oxide film.
【図8】インク吐出(開始)時間のインク吐出回数に対
する依存性を示す特性図FIG. 8 is a characteristic diagram showing the dependency of ink ejection (start) time on the number of ink ejections.
【図9】従来の通電加熱方式によるインク噴射型プリン
ター用ヘッドを用いたインク噴射型プリンターを示す要
部断面模式図FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a main part showing an ink jet printer using a conventional head for ink jet printer by an electric heating method.
【図10】図9におけるC−C′線断面図10 is a sectional view taken along line CC ′ in FIG. 9.
【図11】導電性インクに印加される交互通電電圧の波
形を示すタイミングチャートFIG. 11 is a timing chart showing a waveform of an alternating energizing voltage applied to the conductive ink.
1,1′,1″ インク噴射型プリンター用ヘッド 2 基板 3a,3b 電極 4 絶縁膜 5 樹脂シート 6 インク室 7 ノズル孔 8 インク供給路 9 導電性インク 10 気泡 11 インク滴 12 プリンター用紙 13 印字 14 制御部 15 電源部 16 配線 17a,17b 酸化膜 18a,18b スイッチ部 19a,19b 直流電源部 20 配線 1, 1 ′, 1 ″ head for ink jet printer 2 substrate 3a, 3b electrode 4 insulating film 5 resin sheet 6 ink chamber 7 nozzle hole 8 ink supply path 9 conductive ink 10 air bubble 11 ink drop 12 printer paper 13 printing 14 Control unit 15 Power supply unit 16 Wiring 17a, 17b Oxide film 18a, 18b Switch unit 19a, 19b DC power supply unit 20 Wiring
Claims (2)
填された導電性インクと、を備えたインク噴射型プリン
ター用ヘッドの製造方法であって、少なくとも前記電極
の電極露出部の表面に酸化被膜を形成する酸化被膜形成
工程を備えたことを特徴とするインク噴射型プリンター
用ヘッドの製造方法。1. A method for manufacturing an ink jet type printer head comprising at least a pair of electrodes and a conductive ink filled between the electrodes, wherein at least the surface of an electrode exposed portion of the electrode is oxidized. A method for manufacturing an ink jet printer head, comprising an oxide film forming step of forming a film.
用ヘッドの製造方法で製造されたインク噴射型プリンタ
ー用ヘッドであって、少なくとも各々の電極の電極露出
部の表面に形成された酸化被膜を備えたことを特徴とす
るインク噴射型プリンター用ヘッド。2. An ink jet printer head manufactured by the method for manufacturing an ink jet printer head according to claim 1, wherein an oxide film is formed on at least a surface of an electrode exposed portion of each electrode. A head for an ink jet printer, which is characterized by including.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31447994A JPH08169119A (en) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | Head for ink jet printer and production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31447994A JPH08169119A (en) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | Head for ink jet printer and production thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08169119A true JPH08169119A (en) | 1996-07-02 |
Family
ID=18053815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31447994A Pending JPH08169119A (en) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | Head for ink jet printer and production thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08169119A (en) |
-
1994
- 1994-12-19 JP JP31447994A patent/JPH08169119A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0643128B2 (en) | Inkjet head | |
JP6327982B2 (en) | Cleaning method for liquid discharge head | |
JPH08169119A (en) | Head for ink jet printer and production thereof | |
JPH08174848A (en) | Ink-jet printer head and manufacture thereof | |
JP2000351212A (en) | Piezoelectric element and piezoelectric actuator using the same and ink jet print head with the same | |
JPH0872242A (en) | Ink jet head | |
JP2744472B2 (en) | Ink jet recording head and method of manufacturing the same | |
JPH08197734A (en) | Head for ink jet printer and production thereof | |
JPH08150717A (en) | Head for ink jet printer and production thereof | |
JPH064326B2 (en) | Liquid jet recording head | |
JP3461246B2 (en) | Heating element substrate for inkjet recording head | |
JPH0825633A (en) | Ink jet head | |
JPH08295018A (en) | Ink jet head | |
US6238041B1 (en) | Heat-generator supporting member for ink-jet head and ink-jet head employing the same | |
JPH0994962A (en) | Manufacture of head for ink jet printer | |
JPH07314679A (en) | Ink-jet head | |
JPH08276590A (en) | Ink jet head and production thereof | |
JPH08309991A (en) | Head for ink jet printer and manufacture thereof | |
JPH1016229A (en) | Ink jet recording head and its manufacturing method | |
JPH08216408A (en) | Ink jet record head | |
JPH07323551A (en) | Ink jet recorder | |
JP3461245B2 (en) | Heating element substrate for inkjet recording head | |
JP2000006414A (en) | Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus using the head | |
JPH09109396A (en) | Ink jet head and manufacture thereof | |
JPH09187942A (en) | Ink-jet head and its manufacture |