KR20000026332A - Method for forming piezo-electric plate of ink jet printer head using piezo-electric effect - Google Patents

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서용교
김성진
윤대성
나경원
김선희
정재우
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윤종용
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    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers

Abstract

PURPOSE: A method for forming a piezo-electric plate of an ink jet printer head is provided to simplify a process of forming a piezo-electric material on a vibration plate and making a nozzle and an ink manifold in unified forms, with a method for sintering the piezo-electric material in a low temperature, by using the piezo-electric material which does not lose its characteristics even after being sintered. CONSTITUTION: A method forming a piezo-electric plate of an ink jet printer head using a piezo-electric material comprises the steps of: measuring PbO, ZrO2, and TiO as regular amounts; mixing the PbO, the ZrO2, and the TiO, calcining the mixture in a temperature of 850 degrees centigrade for two hours, and making into a Pb(ZrxTi1-x)O3 crystal; inserting pleat glass powder into the Pb(ZrxTi1-x) crystal, and making Pb(ZrxTi1-x) powder by mixing the crystal; making the Pb(ZrxTi1-x)O3 and the pleat glass mixture powder into paste states by adding epoxy resin; making a piezo-electric plate pattern as the mixture paste; and forming a piezo-electric plate by sintering the piezo-electric pattern in a temperature of 950 degrees centigrade.

Description

압전 효과를 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 압전판 형성 방법Piezoelectric Plate Forming Method of Inkjet Printer Head Using Piezoelectric Effect

본 발명은 압전 재료를 이용한 잉크 젯트 프린터 헤드의 압전판 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a piezoelectric plate of an ink jet printer head using a piezoelectric material.

종래에는 프린터 헤드로 주로 열 버블젯 방식의 프린터 헤드가 사용되어 왔다. 버블 젯(thermal bubble jet)(Cannon & HP basic patent) 방식은 열로서 기포를 발생시켜서 잉크를 토출 시키는 방식이다. 프린터 헤드(printhead) 내부에서 잉크와 직접 접촉하는 열 변환 박막에 순간적으로 전류가 흐르면 열 변환막의 고유 저항 때문에 열이 발생한다. 이 열이 열 변환막과 접촉하고 있는 잉크로 전달되어 수용성 잉크가 비등점 이상으로 온도가 급격히 상승하게 된다. 잉크의 온도가 비등점 이상으로 상승하게 되면 기포가 형성되고, 형성된 기포는 주변의 잉크에 압력을 가한다. 압력을 받은 잉크는 대기압과의 압력 차이로 인해 노즐을 통해 토출된다. 이 때 토출되는 잉크는 잉크 고유의 표면 에너지를 최소화하기 위해 잉크 방울을 형성하면서 지면으로 토출된다. 이런 과정을 컴퓨터를 이용해서 필요할 때 마다 작동시키는 방식을 드롭-온-디맨드(Drop-on-demand) 방식이라고 한다.Conventionally, a thermal bubble jet printer head has been mainly used as a print head. Thermal bubble jet (Cannon & HP basic patent) is a method of ejecting ink by generating bubbles as heat. Instantaneous current flows through the heat conversion film in direct contact with the ink inside the printhead to generate heat due to the intrinsic resistance of the heat conversion film. This heat is transferred to the ink in contact with the heat conversion film so that the water-soluble ink rapidly rises above the boiling point. When the temperature of the ink rises above the boiling point, bubbles are formed, and the formed bubbles apply pressure to the surrounding ink. The pressurized ink is ejected through the nozzle due to the pressure difference from the atmospheric pressure. At this time, the ejected ink is ejected to the ground while forming ink drops to minimize the surface energy inherent in the ink. This process is called drop-on-demand, which uses a computer to operate whenever needed.

열 버블젯(Thermal bubble jet)에서 기포가 발생된 후 기포가 소멸되는 순간에는, 작아진 기포의 높은 곡률로 인하여, 기포가 열 변환막 위에 있는 보호막에 가하는 충격이 커져서 공동화 손상(Cavitation Damage)이 발생된다. 이런 이유 때문에 프린터 헤드의 수명을 연장시키는데에는 많은 제약이 따른다. 또 기포가 발생되어야만 잉크가 토출되는 원리를 사용하기 때문에 잉크는 적절한 온도에서 비등을 해야 하므로 이런 적정 온도에서 비등할 수 있는 잉크만 사용될 수 있다. 이런 잉크의 물성적 제한으로 인해 열 버블 제트(thermal bubble jet)에서 사용될 수 있는 잉크는 그 종류가 많지 않다. 잉크 사용시의 제한 요소는 열 버블젯(thermal bubble jet)이 주로 데스크탑 출판(desktop publication)에만 한정되어 활용되는 등의 열 버블젯 자체의 응용 범위를 좁히는 결과를 낳는다.At the moment when the bubbles disappear after the bubbles are generated in the thermal bubble jet, the high curvature of the smaller bubbles increases the impact of the bubbles on the protective film on the thermal conversion film, resulting in cavitation damage. Is generated. For this reason, there are many restrictions on extending the life of the print head. In addition, since the ink is ejected only when bubbles are generated, the ink must be boiled at an appropriate temperature, so only ink that can boil at such an appropriate temperature can be used. Due to the physical properties of these inks, there are not many kinds of inks that can be used in thermal bubble jets. The limiting factor in the use of ink results in narrowing the application of the thermal bubble jet itself, such as thermal bubble jets being primarily confined to desktop publications.

또한, 기포 발생시 생성시키는 높은열로 인하여 잉크의 유기성 첨가물들이 열 변환막 상부에 위치하는 보호막과 반응하여 보호막에 흡착되는 경향이 있다. 이런 흡착물들은 열전달을 방해하여 열 변환막에서 발생되는 열이 잉크에 효과적으로 전달되지 못한다. 따라서, 기포를 발생시키기에는 충분한 열량이 열 변환막에 의해 생성되었다 하더라도 결국 보호막에 형성된 흡착물들에 의해 충분히 잉크로 전달되지 않아서 잉크가 정상적으로 토출되지 못하는 경우가 생기기도 한다.In addition, due to the high heat generated when bubbles are generated, the organic additives of the ink tend to react with the protective film located on the heat conversion film and adsorb to the protective film. These adsorbates interfere with heat transfer, so that the heat generated in the heat conversion film is not effectively transferred to the ink. Therefore, even if a sufficient amount of heat to generate bubbles is generated by the heat conversion film, in some cases, the adsorbents formed on the protective film are not sufficiently transferred to the ink, so that the ink cannot be ejected normally.

한편, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것이, 비가열 방식의 압전 재료를 이용한 프린터 헤드이다. 그러나, 압전 재료를 이용한 잉크 젯트 프린터 헤드는 일반적으로 압전재료의 특성상 조립하는 과정이 많아서 그 성능이 우수함에도 불구하고 복잡한 조립 공정에서 파생되는 원가 상승 때문에 널리 이용되는데 제한을 받아왔다.On the other hand, what has been proposed to solve the above problems is a printer head using a piezoelectric material of the non-heating method. However, ink jet printer heads using piezoelectric materials are generally limited in their use due to the cost increase resulting from complex assembly processes despite the excellent performance due to the assembly process due to the characteristics of piezoelectric materials.

즉, 압전 임펄스 잉크젯(Piezo-electrinc impulse ink-jet)은 압전 소자가 전기장을 순간적으로 받게 되면 부피가 변화하는 현상을 이용한 인쇄법이다. 압전소자가 순간적으로 부피변화를 일으키게 되면 잉크에 압력파를 전달하게 되는데 이 압력파는 음속(speed of sound)의 속도로 노즐까지 진행하게 된다. 따라서, 노즐에서는 전달된 압력과 대기압과의 차이에 의해 잉크가 토출되는데 이런 원리를 사용한 다양한 설계 사례가 발표되어 있다(Ulmann's encyclopedia of industrial chemistry).That is, Piezo-electrinc impulse ink-jet is a printing method using a phenomenon that the volume changes when the piezoelectric element receives an electric field momentarily. When the piezoelectric element instantaneously changes its volume, it transmits a pressure wave to the ink, which travels to the nozzle at a speed of sound. Therefore, the nozzle ejects ink by the difference between the delivered pressure and atmospheric pressure. Various design examples using this principle have been published (Ulmann's encyclopedia of industrial chemistry).

한편, 도 1은 유럽 특허 제 0 659 562 A2 호에 기재된 라미네이티드 잉크젯 기록 헤드(a laminated ink jet recording head)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 라미네이티드 잉크젯 기록 헤드는 기본적으로 노즐(100)이 형성된 노즐판(101), 3개의 커뮤니케이팅 홀 형성 보드(201a, 201b, 201c), 압력 발생 챔버 형성용 보드(301) 및 진동판(400)이 순차로 겹쳐진(laminated) 구조로 되어 있다. 압력 발생 챔버(300)에는 잉크 저장 용기(800)에 저장된 잉크가 인입구(700)을 지나 저장 챔버(600a)에 일시 저장되었다가 잉크 주입구(600c) 및 커뮤니케이션홀(600b)를 통하여 채워지게 된다. 잉크 저장 용기(800)에는 외부의 잉크통으로부터 제공되는 잉크가 필터(900)를 통하여 유입된다. 진동판(400)에는 압전 진동자(500)가 부착되어 인가되는 전압 신호에 따라 압력 발생 챔버(300)에 채워진 잉크에 압력을 발생시키게 된다. 압력을 받은 잉크는 커뮤니케이팅 홀들(200a, 200b, 200c)을 지나 노즐(100)을 통하여 토출된다. 그러나, 이와 같은 구조의 잉크젯 기록 헤드에서는 진동판(400)과 대향하는 면에 노즐(100)과 잉크 주입구(600c)가 함께 존재하기 때문에 진동판(400)의 진동에 의한 잉크의 토출 압력이 양분되는 문제점이 존재한다. 즉, 노즐(100)을 통하여 잉크가 토출되는 압력이 잉크 주입구(600c)로도 전달되기 때문에 압력 발생 챔버(300)로 주입되는 잉크가 역류하는 현상이 발생하기 쉽다.1 is a sectional view of a laminated ink jet recording head described in European Patent No. 0 659 562 A2. As shown, the laminated inkjet recording head basically comprises a nozzle plate 101 on which a nozzle 100 is formed, three communicating hole forming boards 201a, 201b, and 201c, and a pressure generating chamber forming board 301. ) And the diaphragm 400 are sequentially laminated (laminated) structure. In the pressure generating chamber 300, the ink stored in the ink storage container 800 is temporarily stored in the storage chamber 600a after passing through the inlet 700, and then filled through the ink inlet 600c and the communication hole 600b. Ink provided from an external ink container flows into the ink storage container 800 through the filter 900. The piezoelectric vibrator 500 is attached to the diaphragm 400 to generate pressure in the ink filled in the pressure generating chamber 300 according to a voltage signal applied thereto. The pressurized ink is discharged through the nozzle 100 through the communicating holes 200a, 200b, and 200c. However, in the inkjet recording head having such a structure, since the nozzle 100 and the ink injection hole 600c are together on the surface facing the diaphragm 400, the discharge pressure of the ink due to the vibration of the diaphragm 400 is divided. This exists. That is, since the pressure through which the ink is discharged through the nozzle 100 is transferred to the ink injection hole 600c, the phenomenon in which the ink injected into the pressure generating chamber 300 flows back easily occurs.

또한, 압전세라믹의 형상을 결정하는 방법에 기계적인 가공에 의해서 제작하는 방법은 실크 스크린(SILK SCREEN)에 의한 방법에 비해 양산성이 떨어지고 크랙(CRACK)이 생기기 쉽다. 실크 스크린법으로 할 경우에 구동부와 확산 방지막, 전극, 잉크 챔버와 잉크 채널을 가진 기판부는 한꺼번에 소결하여야 한다. 일반적인 1200℃ 소결시에는 구동부의 Pb와 기판부의 실리콘이 접촉부와 반응하여 특성을 잃어버린다. 만약 소결온도를 낮추면 압전판 세라믹의 특성이 현저히 저하된다. 또한, 일반적인 1200℃ 이상의 소결방법은 온도가 높아서 에너지 소비가 많다. 그리고 소결온도가 높으면 전극재료로 고온에 견디는 고가 금속을 사용해야 한다. 1200℃ 이상의 소결의 경우에는 PbO의 증발이 심해 특수 용기와 분위기 파우더를 사용해야 하므로 비용이 많이 들고 특성이 불안정하다.In addition, the method of manufacturing the shape of the piezoceramic by mechanical processing is less mass-producible than the method by SILK SCREEN, and cracks are likely to occur. In the case of the silk screen method, the driving unit, the diffusion barrier film, the electrode, the substrate part having the ink chamber and the ink channel should be sintered at once. In general 1200 ° C sintering, the driving part Pb and the substrate part silicon react with the contact part and lose their properties. If the sintering temperature is lowered, the properties of the piezoelectric ceramic plate are significantly reduced. In addition, the general sintering method of 1200 ° C or higher has high energy consumption due to high temperature. And if the sintering temperature is high, expensive metals withstanding high temperature should be used as electrode material. In case of sintering above 1200 ℃, evaporation of PbO is severe and special containers and atmosphere powder must be used, which is expensive and unstable.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 노즐 및 잉크 유로를 일체형으로 하고 진동판에 압전재료를 직접 형성하되 저온에서 소결하는 방법으로 공정이 간단하면서도 소결후 그특성을 잃지 않는 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 압전판 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to improve the above-mentioned problems, and the piezoelectric material does not lose its characteristics after the sintering process by simple sintering at a low temperature by forming a piezoelectric material directly on the diaphragm and integrating the nozzle and the ink passage. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric plate forming method of an inkjet printer head.

도 1은 종래의 라미네이티드 잉크젯 기록 헤드의 수직 단면도이고,1 is a vertical sectional view of a conventional laminated inkjet recording head,

도 2는 선출원된 따른 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드를 노즐면에서 투시하여 본 개략적 투시 평면도이고,Fig. 2 is a schematic perspective plan view of the inkjet printer head using the previously-applied piezoelectric material as viewed from the nozzle face,

도 3은 도 2의 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드를 압전판이 형성된 진동판에서 투시하여 본 개략적 투시 평면도이며,3 is a schematic perspective plan view of the inkjet printer head using the piezoelectric material of FIG. 2 as viewed from a diaphragm having a piezoelectric plate formed thereon;

도 4는 도 3의 A-A'라인을 따라 절개한 단면을 보여주는 수직 단면도이며,4 is a vertical cross-sectional view showing a cross section taken along the line AA ′ of FIG. 3,

도 5a 내지 도 5o는 선출원된 따른 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 제조 방법을 공정 단계별로 공정후의 단면을 보여주는 수직 단면도,Figures 5a to 5o is a vertical cross-sectional view showing a cross-section after the process step by step in the manufacturing method of the inkjet printer head using the piezoelectric material according to the pre- filed,

도 6은 본 발명에 따른 압전판 형성 방법이 적용되는 잉크젯 프린터 헤드의 개략적 사시도이고,6 is a schematic perspective view of an inkjet printer head to which the piezoelectric plate forming method according to the present invention is applied;

도 7a 내지 도 7c는 도 6의 단면도로 압전판에 의해 잉크젯 프린트 헤드가 구동하는 방식을 보여주는 도면,7A to 7C are cross-sectional views of FIG. 6 showing how the inkjet print head is driven by the piezoelectric plate;

도 8은 세라믹의 미세 구조를 보여주는 도면,8 is a view showing a fine structure of a ceramic,

도 9는 본 발명에 따른 압전판 형성 방법에 적용되는 공정을 단계별도 보여주는 순서도,9 is a flow chart showing a step-by-step process applied to the piezoelectric plate forming method according to the invention,

도 10은 PZT/Pt/ZrO2/Si 구조에 대한 SEM 사진,10 is a SEM photograph of the PZT / Pt / ZrO 2 / Si structure,

도 11은 스크린 프린터된 Pt 전극의 열처리 후인 PZT/스크린 Pt/ZrO2/Si의 구조에서 XRD 피크를 나타내는 그래프,11 is a graph showing an XRD peak in the structure of PZT / screen Pt / ZrO 2 / Si after heat treatment of a screen printed Pt electrode;

도 12는 스크린 프린터된 Pt 전극의 열처리 후인 PZT/스크린 Pt/ZrO2/Si의 구조의 SEM 사진,12 is a SEM photograph of the structure of PZT / screen Pt / ZrO 2 / Si after heat treatment of the screen printed Pt electrode;

도 13은 Pt대신에 스크린 프린터된 Ag-Pd를 전극으로 사용한 경우인 PZT/스크린 Ag-Pd/ZrO2/Si의 구조에서 900~1000℃ 열처리후 다결정성 Ag-Pd 및 실리콘이 형성된 것을 보여주는 XRD 피크의 그래프,FIG. 13 shows XRD showing that polycrystalline Ag-Pd and silicon were formed after heat treatment at 900 to 1000 ° C. in the structure of PZT / screen Ag-Pd / ZrO 2 / Si, which is a case where Ag-Pd screen-printed instead of Pt is used as an electrode. Graph of peaks,

도 14는 Pt대신에 스크린 프린터된 Ag-Pd를 전극으로 사용한 경우인 PZT/스크린 Ag-Pd/ZrO2/Si의 구조에서 900~1000℃ 열처리후 다결정성 Ag-Pd 및 실리콘이 형성된 시편의 SEM 사진,FIG. 14 is a SEM of a specimen in which polycrystalline Ag-Pd and silicon are formed after heat treatment at 900 to 1000 ° C. in the structure of PZT / screen Ag-Pd / ZrO 2 / Si, in which a screen-printed Ag-Pd is used as an electrode instead of Pt. Picture,

도 15는 Pt를 얇게 형성시켜 전극으로 사용한 경우에는 PZT를 증착한 다음 열처리후에 찍은 SEM 사진,15 is a SEM photograph taken after the heat treatment after depositing PZT in the case of forming a thin Pt as an electrode,

그리고 도 16은 54시편의 경우에 900-1000℃ 열처리시 얻은 SEM 사진이다.16 is a SEM photograph obtained during the 900-1000 ℃ heat treatment in the case of 54 specimens.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1. 압력 챔버(pressure chamber) 2. 노즐1. pressure chamber 2. nozzle

3. 잉크주입채널(ink feed-in channel) 4. 공통잉크유로(manifold)3. ink feed-in channel 4. common manifold

5. 주 잉크 유로 6. 상부전극5. Main ink flow path 6. Upper electrode

7. 압전판 8. 하부공통전극(common electrode)7. Piezoelectric Plate 8. Common electrode

9. 진동판 10. SiO2박막9. Diaphragm 10. SiO 2 thin film

11. Si 기판 12. SiO2박막11.Si substrate 12.SiO 2 thin film

13. Si 박막(노즐판) 14. SiO2박막(잉크 퍼짐 방지막)13. Si thin film (nozzle plate) 14. SiO 2 thin film (ink spreading prevention film)

15. 확산 방지막15. Diffusion barrier

31. 입자내부(SINGLE CRYSTAL) 32. 입계(GLASS)31.SINGLE CRYSTAL 32.Glass

상기와 같은 목적을 달성하기 위한여 본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 압전판 형성 방법은, (가) PbO, ZrO2및 TiO를 적정량 만큼씩 평량하는 단계; (나) 상기 평량된 PbO, ZrO2및 TiO를 혼합하여 850℃ 온도에서 2시간 동안 하소하여 Pb(ZrxTi1-x)O3단결정으로 만드는 단계; (다) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3단결정에 프릿 글래스 분말을 적정량 넣고, 혼합하여 분쇄하여 Pb(ZrxTi1-x)O3분말을 만드는 단계; (라) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3및 플릿 글래스 혼합 분말에 에폭시 수지를 첨가하여 페이스트 상태로 만드는 단계; (마) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3및 플릿 글래스 혼합 페이스트로 압전판 패턴을 만드는 단계; 및 (바) 상기 인쇄된 압전판 패턴을 950℃ 이하의 온도에서 소결하여 압전판을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the piezoelectric plate forming method of the inkjet printer head using the piezoelectric material according to the present invention comprises the steps of: (a) basis weight of PbO, ZrO 2 and TiO by an appropriate amount; (B) mixing the basis weighted PbO, ZrO 2 and TiO and calcining at 850 ° C. for 2 hours to form Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 single crystals; (C) adding an appropriate amount of frit glass powder to the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 single crystal, mixing and pulverizing to form Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 powder; (D) adding an epoxy resin to the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 and flit glass mixed powder to form a paste; (E) forming a piezoelectric plate pattern from the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 and flit glass mixing paste; And (bar) sintering the printed piezoelectric plate pattern at a temperature of 950 ° C. or less to form a piezoelectric plate.

본 발명에 있어서, 상기 (마) 단계에서 상기 압전판 패턴은 실크스크린법으로 인쇄하여 형성되는 것이 바람직하다.In the present invention, the piezoelectric plate pattern in the step (e) is preferably formed by printing by the silk screen method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한여 본 발명에 따른 또 다른 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 압전판 형성 방법은, 하나의 격벽을 사이에 두고 잉크 챔버와 잉크 유로가 형성된 벌크 실리콘 기판의 양면에 각각 노즐판과 진동판이 형성되되, 상기 잉크 챔버를 사이에 두고 상기 노즐판의 노즐과 상기 진동판 외측에 부착된 압전판이 서로 대향하도록 일체형으로 형성되는 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 압전판 형성 방법에 있어서, (가) PbO, ZrO2및 TiO를 적정량 만큼씩 평량하는 단계; (나) 상기 평량된 PbO, ZrO2및 TiO를 혼합하여 850℃ 온도에서 2시간 동안 하소하여 Pb(ZrxTi1-x)O3단결정으로 만드는 단계; (다) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3단결정에 프릿 글래스 분말을 적정량 넣고, 혼합하여 분쇄하여 Pb(ZrxTi1-x)O3분말을 만드는 단계; (라) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3및 플릿 글래스 혼합 분말에 에폭시 수지를 첨가하여 페이스트 상태로 만드는 단계; (마) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3및 플릿 글래스 혼합 페이스트로 상기 진동판 상면에 압전판 패턴을 만드는 단계; 및 (바) 상기 인쇄된 압전판 패턴을 950℃ 이하의 온도에서 소결하여 압전판을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a piezoelectric plate forming method of an inkjet printer head using another piezoelectric material according to the present invention may be formed on both sides of a bulk silicon substrate on which an ink chamber and an ink flow path are formed, with one partition interposed therebetween. In a method of forming a piezoelectric plate of an inkjet printer head using a piezoelectric material formed with a nozzle plate and a vibrating plate, the piezoelectric material attached to the outside of the nozzle plate and the piezoelectric plate outside the vibrating plate with the ink chamber therebetween. (A) basis weighting PbO, ZrO 2 and TiO by an appropriate amount; (B) mixing the basis weighted PbO, ZrO 2 and TiO and calcining at 850 ° C. for 2 hours to form Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 single crystals; (C) adding an appropriate amount of frit glass powder to the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 single crystal, mixing and pulverizing to form Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 powder; (D) adding an epoxy resin to the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 and flit glass mixed powder to form a paste; (E) forming a piezoelectric plate pattern on an upper surface of the diaphragm with the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 and flit glass mixing paste; And (bar) sintering the printed piezoelectric plate pattern at a temperature of 950 ° C. or less to form a piezoelectric plate.

본 발명에 있어서, 상기 (마) 단계에서 상기 압전판 패턴은 실크스크린법으로 인쇄하여 형성되는 것이 바람직하다.In the present invention, the piezoelectric plate pattern in the step (e) is preferably formed by printing by the silk screen method.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 압전판 형성 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a piezoelectric plate forming method of an inkjet printer head using a piezoelectric material according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

압전판은 실리콘 몸체 위에 실크 스크린법으로 미세한 형상을 만들고 저온 소결하여 후막 형태로 제작한다. PZT등의 압전 세라믹으로 된 압전판은 실리콘으로 된 잉크 채널 및 챔버와 소결시 일체화 되는데 소결중에 일어나는 확산 반응을 방지하기 위하여 확산 방지막 삽입외에 프릿 글래스(FRIT GLASS)를 첨가하여 저온에서 소결한다.The piezoelectric plate is made into a thick film by forming a fine shape on the silicon body by the silk screen method and sintering at low temperature. Piezoelectric plates made of piezoelectric ceramics such as PZT are integrated with silicon ink channels and chambers, and are sintered at low temperatures by adding FRIT GLASS in addition to the diffusion barrier to prevent diffusion reactions occurring during sintering.

이러한 저온 소결법을 적용하는 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린트 헤드의 구조 및 제조 방법을 설명한다.The structure and manufacturing method of the inkjet print head using the piezoelectric material to which such low temperature sintering method is applied are demonstrated.

도 2는 본 발명의 저온 소결법이 적용되는 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드를 노즐면에서 투시하여 본 개략적 투시 평면도이다. 도시된 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 진동판(400)과 대향하는 면에 노즐(100)과 잉크 주입구(600c)가 함께 존재하기 때문에 진동판(400)의 진동에 의한 잉크의 토출 압력이 양분되는 문제점을 개선하기 위하여 제안된 잉크젯 프린트 헤드의 구조로서, 출원인에 의하여 선행 출원된 바 있다. 여기서, 도면은 프린터 헤드(Printhead)의 노즐면에서 본 잉크 주입 채널(flow channel)의 구조 및 노즐의 위치를 보여준다. SOI (Silicon on Insulator)를 사용해서 제작된 헤드의 잉크 주입 채널(flow channel)는 실리콘 기판을 식각해서 제작된다. 부재번호 1은 압전판(도 3 참조) 하부에 위치하는 압력 챔버(chamber), 부재번호 2는 잉크가 토출되는 노즐, 부재번호 3은 상기 압력 챔버(1)로 잉크를 공급하기 위한 잉크 주입 채널(ink feed-in channel), 부재번호 4는 압전판(도 3 참조) 하부에 위치하는 각각의 압력 챔버(1)에 잉크 주입 채널(3)를 통해 잉크를 공급하기 위한 공통 잉크 유로(manifold), 그리고 부재번호 5는 잉크통 (ink bottle)으로부터 공통 잉크 유로(4)에 잉크를 공급하기 위한 유로 혹은 진동판의 홀이다.Fig. 2 is a schematic perspective plan view of the ink jet printer head using the piezoelectric material to which the low temperature sintering method of the present invention is viewed from the nozzle face. As shown in FIG. 1, since the nozzle 100 and the ink injection hole 600c are present together on the surface facing the diaphragm 400, the discharge pressure of the ink due to the vibration of the diaphragm 400 is divided into two parts. As a structure of an inkjet print head proposed to improve the problem that is proposed, it has been previously filed by the applicant. Here, the figure shows the structure of the ink flow channel and the position of the nozzle as seen from the nozzle face of the printhead. An ink flow channel of a head manufactured using a silicon on insulator (SOI) is manufactured by etching a silicon substrate. A reference numeral 1 denotes a pressure chamber positioned below the piezoelectric plate (see FIG. 3), a reference numeral 2 denotes a nozzle through which ink is discharged, and a reference numeral 3 denotes an ink injection channel for supplying ink to the pressure chamber 1. (ink feed-in channel), reference numeral 4 denotes a common ink manifold for supplying ink through the ink injection channel 3 to each of the pressure chambers 1 located below the piezoelectric plate (see FIG. 3). And reference numeral 5 denotes holes of the flow path or diaphragm for supplying ink from the ink bottle to the common ink flow path 4.

도 3은 도 2의 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드를 압전판이 형성된 진동판에서 투시하여 본 개략적 투시 평면도이다. 이 도면은 주로 프린터 헤드의 진동판에서 본 잉크 유로의 구조, 압전판 및 상부와 하부 전극의 배치를 보여준다. 여기서, 부재번호 1, 3, 4 및 5는 도 2에 설명된 바와 같은 소자를 나타내며, 부재번호 6은 상부전극, 부재번호 7은 압전판, 그리고 부재번호 8은 압전판 하부에 형성된 공통전극(common electrode)이다.FIG. 3 is a schematic perspective plan view of the inkjet printer head using the piezoelectric material of FIG. 2 as viewed from a diaphragm having a piezoelectric plate. This figure mainly shows the structure of the ink flow path as seen from the diaphragm of the printer head, the piezoelectric plate and the arrangement of the upper and lower electrodes. Here, members 1, 3, 4, and 5 represent elements as described in FIG. 2, wherein member 6 is an upper electrode, member 7 is a piezoelectric plate, and member 8 is a common electrode formed under the piezoelectric plate ( common electrode).

도 4는 도 3의 A-A'라인을 따라 절개한 단면을 보여주는 수직 단면도이다. 이 도면은 도 2와 도 3에 도시된 좌표의 y 방향의 단면도로서 박막들의 구조를 자세하게 보여준다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드는, 기본적으로 압력 챔버(chamber)(1), 잉크 주입 채널(ink feed-in channel)(3) 및 공통 잉크 유로(4)를 형성하기 위하여 챔버용 공간이 형성된 Si 기판(11)의 양면에 SiO2박막(10, 12)들이 형성되고, 노즐(2)을 형성하기 위하여 SiO2박막(12) 상에 Si 박막(13) 및 SiO2박막(14)이 형성된다. 그리고 압력 챔버(1) 내의 잉크가 노즐(2)을 통하여 토출되도록 하는 압력을 발생시키기 위한 Si 진동판(9)이 노즐과 대향하는 면 상에 형성된다. Si 진동판(9) 상면에는 진동판(9)이 진동할 수 있도록 하기 위한 상부 전극(6), 압전판(7) 및 하부전극(8)으로 형성된 압전 소자가 부착된다. 경우에 따라서는 진동판(9)과 하부 전극(8) 사이에는 압전판(7) 형성시 압전 물질의 확산을 방지하기 위하여 Si3N4혹은 ZrO2로 형성된 확산 방지막(15)이 삽입되기도 한다. 여기서, 압전판(7)은 PbZrTi(lead zirconium titanate)계 화합물 특히 Pb(ZrxTi1-x)O3로 제조한다. 특히, 잉크 챔버(1)의 규격은 노즐판면과 진동판면 사이의 간격을 200㎛ 정도로 하고, 양쪽 벽면 간의 간격은 노즐판쪽의 간격을 100㎛ 정도로 하며, 진동판(9)의 진동에 의해 생성된 압력이 최대한 노즐(2) 쪽으로 전달되어 잉크 토출이 용이하도록 잉크 챔버(1)가 제작된다.4 is a vertical cross-sectional view showing a cross section taken along the line AA ′ of FIG. 3. This figure shows in detail the structure of the thin films as a cross-sectional view in the y direction of the coordinates shown in FIGS. 2 and 3. As shown, the inkjet printer head using the piezoelectric material according to the present invention basically includes a pressure chamber 1, an ink feed-in channel 3, and a common ink flow path 4. SiO 2 thin films 10 and 12 are formed on both sides of the Si substrate 11 in which the chamber space is formed to form the Si thin film 13 and the SiO 2 thin film 12 on the SiO 2 thin film 12 to form the nozzle 2. SiO 2 thin film 14 is formed. And Si diaphragm 9 for generating the pressure which causes the ink in the pressure chamber 1 to discharge through the nozzle 2 is formed on the surface which opposes a nozzle. On the upper surface of the Si diaphragm 9, a piezoelectric element formed of the upper electrode 6, the piezoelectric plate 7, and the lower electrode 8 for vibrating the diaphragm 9 is attached. In some cases, a diffusion barrier 15 formed of Si 3 N 4 or ZrO 2 may be inserted between the diaphragm 9 and the lower electrode 8 to prevent diffusion of the piezoelectric material when the piezoelectric plate 7 is formed. Here, the piezoelectric plate 7 is made of PbZrTi (lead zirconium titanate) compound, in particular Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 . In particular, the size of the ink chamber 1 is about 200 μm between the nozzle plate surface and the diaphragm surface, and the distance between both wall surfaces is about 100 μm between the nozzle plate side, and the pressure generated by the vibration of the diaphragm 9. The ink chamber 1 is manufactured so as to be transferred toward the nozzle 2 as much as possible to facilitate ink ejection.

이와 같이, 본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드는 Si을 이용해서 노즐(2), 공통 잉크 유로(4) 및 잉크 주입 채널(3)이 압력 챔버(1)와 일체형으로 형성되므로, 구조가 간단하면서도 그 규격을 작게할 수 있다. 또한, 압전판(7)은 압전 재료를 간단한 형태로 가공을 해서 진동판(9)에 부착하든가 혹은 진동판(9)에 직접 압전재료의 패턴(pattern)을 형성해서 진동판(9)에서 직접 소결하는 방식으로 제작된다. 후자의 경우 진동판(9)과 하부 전극(8) 사이에 압전 재료 소결시 압전 재료 물질이 진동판(9)으로 확산되는 것을 방지하기 위한 확산 방지막(15)이 삽입된다.As described above, the inkjet printer head using the piezoelectric material according to the present invention has a structure in which the nozzle 2, the common ink flow passage 4 and the ink injection channel 3 are formed integrally with the pressure chamber 1 using Si. Can be made simple but its size is small. In addition, the piezoelectric plate 7 processes the piezoelectric material in a simple form and attaches it to the diaphragm 9 or forms a pattern of the piezoelectric material directly on the diaphragm 9 and sinters it directly on the diaphragm 9. Is produced by. In the latter case, a diffusion barrier 15 is inserted between the diaphragm 9 and the lower electrode 8 to prevent the piezoelectric material material from diffusing into the diaphragm 9 when the piezoelectric material is sintered.

이상과 같은 구조를 갖는 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드는 다음과 같이 제조된다.An inkjet printer head using a piezoelectric material having the above structure is manufactured as follows.

본 발명에 따른 압젼 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드는 SOI(Silicon-on-insulator)를 이용해서 노즐 및 잉크 유로가 압력 챔버와 일체형으로 형성되고, 압전판은 압전 재료를 간단한 형태로 가공을 해서 진동판에 부착하든가 혹은 진동판에 직접 압전재료의 패턴(pattern)을 형성해서 진동판(9)에서 직접 소결하는 방식으로 제작된다. 이러한 제작 방법을 도 5a 내지 도 5o를 참조하면서 상세하게 설명한다.In the inkjet printer head using the piezoelectric material according to the present invention, the nozzle and the ink flow path are integrally formed with the pressure chamber using a silicon-on-insulator (SOI), and the piezoelectric plate is processed into a vibrating plate by processing the piezoelectric material in a simple form. It is produced by attaching or forming a pattern of piezoelectric material directly on the vibration plate and sintering it directly on the vibration plate 9. Such a manufacturing method will be described in detail with reference to FIGS. 5A to 5O.

먼저, 벌크(bulk) 식각을 통한 압력 챔버 및 압력 챔버로 잉크를 공급하기 위한 잉크 주입 채널(ink feed-in channel)를 형성 하기 위한 공정으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 잉크 주입 채널(ink feed-in channel)에 해당하는 부분의 식각 패턴(Pattern) 형성이 필요하다. 도 5a에서는 벌크 형태의 (100)면 Si 기판(11)의 양면에 SiO2박막(10a, 12)을 각각 코팅한다. 여기서, 식각 방지층으로 사용되는 SiO2박막(10a, 12)은 Si3N4로 형성되기도 한다. 다음에, SiO2박막(12) 상면에는 노즐 형성용 Si박막을 도포하거나 미리 제조된 Si 박판을 봉착하고, 그 대향면 상의 SiO2박막(10a) 상에는 포토레지스트(Photoresist)를 코팅(coating)한 후 잉크 주입 채널(ink feed-in channel)에 해당하는 부분에 자외선(UV light)을 조사하여 노광한다. 이후 노광된 부분을 제거하면 잉크 주입 채널(ink feed-in channel)에 해당하는 부분이 노출된다.First, a process for forming an ink feed-in channel for supplying ink to a pressure chamber and a pressure chamber through bulk etching, as shown in FIG. 5A, an ink injection channel (ink) It is necessary to form an etching pattern of a portion corresponding to a feed-in channel. In FIG. 5A, SiO 2 thin films 10a and 12 are respectively coated on both surfaces of a bulk (100) plane Si substrate 11. Here, the SiO 2 thin films 10a and 12 used as the etch stop layer may be formed of Si 3 N 4 . Next, an upper surface of the SiO 2 thin film 12 is coated with a Si thin film for forming a nozzle or a previously prepared Si thin plate is sealed, and a photoresist is coated on the SiO 2 thin film 10a on the opposite surface. Afterwards, the UV light is exposed to a portion corresponding to an ink feed-in channel. Subsequently, when the exposed portion is removed, the portion corresponding to the ink feed-in channel is exposed.

다음에, 도 5b에 도시된 바와 같이, 노출된 SiO2층(10a)을 식각하여 SiO2패턴(10b)을 형성하고, 이 SiO2패턴(10b)을 마스크로 하여 잉크 주입 채널(ink feed-in channel)에 해당되는 부분의 Si 기판을 식각한다. 이 때 노출된 SiO2층(10a) 부분은 수용성 HF 용액을 사용해서 습식 식각을 행한다.Next, an ink injection channel and etching the exposed SiO 2 layer (10a) to form a SiO 2 pattern (10b), and the SiO 2 pattern (10b) as a mask, as shown in Figure 5b (ink feed- in the channel corresponding to the (in channel) is etched. At this time, the exposed SiO 2 layer 10a portion is wet etched using a water-soluble HF solution.

SiO2층(10)은 식각이 진행 되면서 Si 기판(11)에 도달 하면, Si 기판(11)의 식각은 상당히 느린 속도로 진행되기 때문에 Si가 HF 수용액을 사용한 SiO2식각 공정에서의 식각 방지벽 역할을 한다. 여기서, 식각 방지막으로 SiO2층 대신에 Si3N4층(10)이 형성되었다면 리액티브 이온 에칭(Reactive Ion Etching)법으로 식각한다. 그리고, Si 기판(11)은 KOH 수용액을 사용해서 식각한다. KOH 수용액을 사용해서 Si 을 식각할 경우 SiO2가 식각 방지벽 역할을 한다.When the SiO 2 layer 10 reaches the Si substrate 11 as the etching proceeds, the etching of the Si substrate 11 proceeds at a relatively slow speed, so Si is an etch barrier in the SiO 2 etching process using HF aqueous solution. Play a role. If the Si 3 N 4 layer 10 is formed instead of the SiO 2 layer as an etch stop layer, etching is performed by reactive ion etching. The Si substrate 11 is etched using a KOH aqueous solution. When etching Si using an aqueous KOH solution, SiO 2 serves as an etch barrier.

다음에, 도 5d에 도시된 바와 같이, 다시 SiO2층(10c)을 코팅한다. 이는 압력 챔버 및 공통 잉크 유로(manifold)를 형성하기 위한 Si 기판 식각용 마스크 패턴을 형성하기 위해 필요한 것이다.Next, as shown in FIG. 5D, the SiO 2 layer 10c is again coated. This is necessary to form a mask pattern for etching an Si substrate for forming a pressure chamber and a common ink manifold.

다음에, 도 5e에 도시된 바와 같이, 도 5a 및 도5b에서와 같은 포토리소그래피(Photolithograpy) 공정을 이용하여 SiO2층(10c)을 식각함으로써, 압력 챔버 및 공통 잉크 유로(manifold) 형성을 위한 식각용 SiO2패턴(10d)을 형성한다. 잉크 주입 채널(ink feed-in channel) 상면 및 압력 챔버의 일측 격벽을 이룰 부분 상면에 도포된 SiO2는 잔류하고, 나머지 SiO2층은 제거된다.Next, as shown in FIG. 5E, the SiO 2 layer 10c is etched using a photolithograpy process as in FIGS. 5A and 5B to form a pressure chamber and a common ink manifold. An etching SiO 2 pattern 10d is formed. The SiO 2 applied on the upper surface of the ink feed-in channel and the upper surface of the portion forming the one side partition of the pressure chamber remains, and the remaining SiO 2 layer is removed.

다음에, 도 5f에 도시된 바와 같이, SiO2패턴(10d)을 마스크로 하여 (100)면 Si 기판(11)을 식각함으로써, 압력 챔버(1) 및 공통 잉크 유로(manifold; 4)를 형성한다. 이 때, 벌크 Si 기판(11)은 (100)면이므로 KOH 용액으로 식각하면 기판의 수직 방향과 약 35.26°의 기울기를 갖는 경사면을 이루도록 식각된다. 즉, 식각되어 형성되는 경사면의 기울기는 기판의 수직방향으로부터 30°~ 40°의 범위내에서 결정된다 .Next, as shown in FIG. 5F, the pressure chamber 1 and the common ink manifold 4 are formed by etching the (100) plane Si substrate 11 using the SiO 2 pattern 10d as a mask. do. In this case, since the bulk Si substrate 11 is a (100) plane, the bulk Si substrate 11 is etched to form an inclined surface having an inclination of about 35.26 ° with the vertical direction of the substrate when etched with a KOH solution. That is, the inclination of the inclined surface formed by etching is determined within the range of 30 ° to 40 ° from the vertical direction of the substrate.

다음에, 도 5g에 도시된 바와 같이, 잉크와 Si 사이의 상호 화학 작용을 방지 하기 위해 압력 챔버(1)와 공통 잉크 유로(4) 및 잉크 주입 채널(ink feed-in channel)(3)을 SiO2로 코팅하여 SiO2막(10e)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5G, the pressure chamber 1 and the common ink flow path 4 and the ink feed-in channel 3 are replaced to prevent the mutual chemical interaction between the ink and Si. coated with SiO 2 to form an SiO 2 film (10e).

다음에, 도 5h에 도시된 바와 같이, 노즐을 형성 하기 위해 엑시머 레이저(excimer laser)를 이용하여 SiO2층들(10e, 12)을 식각한다.Next, as shown in FIG. 5H, the SiO 2 layers 10e and 12 are etched using an excimer laser to form a nozzle.

다음에, 도 5i에 도시된 바와 같이, 엑시머 레이저(excimer laser)로 식각되어 노출된 Si층(13)을 습식 식각하여 노즐(2)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5I, the nozzle 2 is formed by wet etching the exposed Si layer 13 by etching with an excimer laser.

다음에, 도 5j에 도시된 바와 같이, Si층(13) 표면에 수용성 잉크가 퍼지는것을 방지하기 위해 SiO2를 증착하여 퍼짐 방지(non-wetting coating)막(43)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 5J, in order to prevent the water-soluble ink from spreading on the surface of the Si layer 13, SiO 2 is deposited to form a non-wetting coating film 43.

다음에, 도 5k에 도시된 바와 같이, 미리 확보된 단결정 Si 진동판(membrane 형태; 9)을 앞서의 공정에서 형성된 구조물에서 노즐판(13)의 대향면에 부착한다. 이 때, Si 진동판은 상기 구조물에 양극 본딩(anodic bonding)법을 이용하거나 고온 가열 접합을 통해서 부착한다.Next, as shown in Fig. 5K, a single-crystal Si diaphragm 9 secured in advance is attached to the opposing surface of the nozzle plate 13 in the structure formed in the above process. At this time, the Si diaphragm is attached to the structure by using anodic bonding (anodic bonding) method or by high temperature heating bonding.

다음에, 도 5l은 압전 물질(Piezo-electrinc materials)을 소결할 때 압전 물질이 확산되는 것을 방지하기 위하여 Si3N4혹은 ZrO2으로 확산 방지막(15)을 형성한다.Next, FIG. 5L forms a diffusion barrier 15 of Si 3 N 4 or ZrO 2 to prevent the piezoelectric material from diffusing when the piezo-electrinc materials are sintered.

다음에, 도 5m에 도시된 바와 같이, 하부 공통 전극(common electrode ; 8)을 형성한다. 하부공통전극(8)은 스크린 프린팅(screen printing)법으로 도전성 페이스트를 코팅하여 형성한다. 이 도전성 페이스트는 압전판(7)을 부착하기 위한 접착제 역할을 하게된다.Next, as shown in FIG. 5M, a lower common electrode 8 is formed. The lower common electrode 8 is formed by coating a conductive paste by screen printing. This conductive paste serves as an adhesive for attaching the piezoelectric plate 7.

다음에, 도 5n에 도시된 바와 같이, PbZrTi(lead zirconium titanate)계 화합물 특히 Pb(ZrxTi1-x)O3로 제작된 압전판(7)을 하부 공통 전극(8) 즉 도전성 페이스트를 접착제로 하여 부착한 다음 소결한다.Next, as shown in FIG. 5N, a piezoelectric plate 7 made of a lead zirconium titanate (PbZrTi) -based compound, in particular, Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 , is used as a lower common electrode 8, that is, a conductive paste. Attach with adhesive and sinter.

다음에, 도 5o에 도시된 바와 같이, 압전판 상면에 상부 전극(6)을 형성하여 소자를 완성한다.Next, as shown in FIG. 5O, the upper electrode 6 is formed on the upper surface of the piezoelectric plate to complete the device.

이상과 같은 공정를 통하여 제조되는 잉크젯 헤드는, 도 6에 도시된 바와 같이 잉크 채널(3) 및 잉크 챔버(1)와 전극을 가진 PZT 압전세라믹의 압전판(7)으로 구성된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 압전 세라믹의 압전판(7)은 전극을 가진 압전 세라믹이 확산 방지막(15) 및 박막을 통해 잉크 챔버(1)와 연결되어 있다. 압전 세라믹이 신축하게 되면, 도 7b에 도시된 바와 같이 잉크 챔버(1)의 체적이 확대되면서 잉크가 유입되고, 도 7c에 도시된 바와 같이 잉크 챔버(1)의 체적이 축소되면서 잉크가 노즐을 통해 분출된다.The inkjet head manufactured by the above process is comprised from the piezoelectric plate 7 of PZT piezoceramic which has the ink channel 3, the ink chamber 1, and the electrode, as shown in FIG. As shown in FIG. 7A, in the piezoelectric plate 7 of the piezoelectric ceramic, the piezoelectric ceramic having electrodes is connected to the ink chamber 1 through the diffusion barrier 15 and the thin film. When the piezoelectric ceramic expands and contracts, ink flows in as the volume of the ink chamber 1 expands as shown in FIG. 7B, and ink moves in the nozzle as the volume of the ink chamber 1 shrinks as shown in FIG. 7C. Squirt through.

이러한 동작에 의해 구동되는 선행 출원의 압전재료를 이용한 잉크젯 프리트 헤드의 제조 단계에 있어서, 본 발명에 따른 압전판의 형성 방법은, 상기 도 5n에 도시된 바와 같은 단계에서 적용된다. 즉, 이 단계에서 크게, 잉크 토출을 위한 구동원으로 사용하려는 압전판 즉 압전 세라믹(7)은 실크스크린법으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 패턴화하여 후막 형태로 부착한 다음, 압전판(7)이 기계적 강도를 갖도록 하기 위해 소결을 하는데, 도 8에 도시된 바와 같이, 하소한 압전 세라믹 분말에 프릿 글래스를 첨가하여 소결 온도를 900℃도 까지 낮추어서 소결함으로써 구동하는 압전 세라믹의 특성을 그대로 유지하도록 한다. 이는 종래와 같이 1200℃에서 소결하는 경우 각각의 막들 사이에 반응이 일어나는 것을 방지할 수 있다.In the manufacturing step of the inkjet frit head using the piezoelectric material of the prior application driven by such an operation, the method of forming the piezoelectric plate according to the present invention is applied in the step as shown in Fig. 5N. That is, at this stage, the piezoelectric plate, that is, the piezoelectric ceramic 7, to be used as a driving source for ink ejection, is patterned and attached in the form of a thick film, as shown in FIG. 7) is sintered to have a mechanical strength. As shown in FIG. 8, frit glass is added to the calcined piezoelectric ceramic powder to lower the sintering temperature to 900 ° C., thereby maintaining the characteristics of the piezoelectric ceramic driven by sintering. Keep it. This can prevent the reaction between the respective films when sintering at 1200 ℃ as conventional.

이러한 본 발명에 따른 압전판 형성 공정을 도 9의 순서도를 참조하면서 상세하게 설명하면 다음과 같다.The piezoelectric plate forming process according to the present invention will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. 9.

압전세라믹은 도 8에 도시된 바와 같이 단결정인 입자가 입계를 경계로 하여 붙어 있다. 입자 내부(31)는 단결정으로 이루어져 있으나 입계(32)는 유리(GLASS) 및 파편으로 이루어져 있다. 이러한 압전 세라믹은 분말합성법에 의해서 제조되는데 도 9에 도시된 바와 같은 순서도에 의해 제조된다.In the piezoceramic, as shown in Fig. 8, single crystal grains are attached at the grain boundaries. The particle interior 31 is composed of a single crystal, but the grain boundary 32 is composed of glass (GLASS) and fragments. This piezoelectric ceramic is manufactured by a powder synthesis method, which is manufactured by a flow chart as shown in FIG.

먼저, 압전판(7)의 원료가 되는 PbO, ZrO2및 TiO를 적정량 만큼씩 평량한 다음, 이를 혼합하여 850℃ 온도에서 2시간 동안 하소하여 Pb(ZrxTi1-x)O3로 만든다.First, PbO, ZrO 2 and TiO, which are raw materials of the piezoelectric plate 7, are basis weighted by an appropriate amount, and then mixed and calcined at 850 ° C. for 2 hours to form Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 . .

다음에, 하소에 의해 생성된 Pb(ZrxTi1-x)O3에 프릿 글래스 분말을 적정량 넣고, 혼합하여 분쇄하여 Pb(ZrxTi1-x)O3분말을 만든다.Next, an appropriate amount of frit glass powder is put into Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 produced by calcination, mixed and ground to form Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 powder.

다음에, Pb(ZrxTi1-x)O3및 플릿 글래스 혼합 분말에 에폭시 수지를 첨가하여 페이스트 상태로 만든다.Next, an epoxy resin is added to Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 and flit glass mixed powder to make a paste state.

다음에, Pb(ZrxTi1-x)O3및 플릿 글래스 혼합 페이스트를 실크스크린법으로 인쇄하여 도 6에 도시된 바와 같은 압전판 패턴을 만든다.Next, Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 and flit glass mixed paste were printed by the silkscreen method to make a piezoelectric plate pattern as shown in FIG.

다음에, 상기 인쇄된 압전판 패턴을 950℃ 이하의 온도에서 소결하여 압전판(압전 세라믹)(7)을 형성한다.Next, the printed piezoelectric plate pattern is sintered at a temperature of 950 ° C. or lower to form a piezoelectric plate (piezoelectric ceramic) 7.

다음에, 앞서의 프린트 헤드 제조 단계에서 설명한 바 있는 전극을 부착함으로써 압전판(7)이 완성된다.Next, the piezoelectric plate 7 is completed by attaching the electrodes described in the above printhead manufacturing step.

이와같이, 본 발명에 따른 압전판 형성 방법은 하소를 통해 PZT 분말을 만든 후에 소결로 결합시키는 과정에 있어서, 1200℃라는 비교적 높은 온도가 필요한 소결 온도를 낮추기 위하여, 프릿 그래스 분말을 첨가하여 결합을 시키면 950℃ 이하의 저온에서 압전특성을 유지시키면서 단단하게 결합시킬 수 있음을 이용한 것이다. 종래에도 압전 세라믹의 소결 온도를 낮추기 위해서는 액상 소결을 많이 이용해 왔다. 그러나 액상 소결은 유리를 형성할 수 있는 물질을 최초 평량시에 혼합하여 압전 세라믹이 단결정을 형성하고 난 후에 남은 물질이 입계에 스며나와서 유리상을 형성한다. 따라서 입계에는 유리상 외에 결정 파편 기공등이 혼재하게 된다. 이에 비해 형성시키고자 하는 정량의 유리를 하소 후에 단결정 입자의 표면을 갈아내면서 섞어주면 유리상이 입계에 고르게 분포하게 된다. 또한 입계의 기공과 불순물을 제거하여 균질한 입계가 형성된다. 입자 결정 형성시에는 유리가 투입되지 않으므로 결정 내부도 균질하게 된다. 그리고 입자의 결정 형성시에 스며나올 이유가 없으므로 입계의 유리 재료 선정도 자유롭게 되어 다양한 조성을 사용할 수 있게 된다.As described above, the piezoelectric plate forming method according to the present invention, in the process of bonding the sintering process after making the PZT powder through calcination, in order to lower the sintering temperature requiring a relatively high temperature of 1200 ° C. It can be used to bond firmly while maintaining the piezoelectric properties at a low temperature of 950 ℃ or less. Conventionally, liquid phase sintering has been frequently used to lower the sintering temperature of piezoelectric ceramics. In liquid sintering, however, glass-forming materials are mixed at the initial basis weight, and after the piezoelectric ceramics form a single crystal, the remaining material penetrates into the grain boundaries to form a glass phase. Therefore, grain boundary pores, etc., are mixed in the grain boundary in addition to the glass phase. On the other hand, after calcination of the quantitative glass to be formed and the surface of the single crystal particles are mixed while mixing, the glass phase is evenly distributed at the grain boundaries. In addition, homogeneous grain boundaries are formed by removing pores and impurities at grain boundaries. At the time of forming the crystal grains, glass is not added, so that the inside of the crystal is homogeneous. And since there is no reason to seep out during the crystal formation of the particles, the selection of the glass material at the grain boundary is also free and various compositions can be used.

실시예Example

1. 1, 3, 5, 7WT% BBC(0.30 B2O3-0.25 Bi2O3-0.45 CdO)를 PZT(PZ/PT=52/48+0.4wt% MnO2)에 혼합하여 공기중에서 900℃와 950℃의 온도록 각각 4시간씩 소결하여 시편을 제조하였다. 소결밀도, 미세구조, 유전 및 압전 특성을 평가후 분석하였다. 실험 결과로 소결의 정도를 나타내는 소결 밀도와 압전 특성을 대표하는 전기기계결합계수인 kp값은 다음 표1과 같다.1. Mix 1, 3, 5, 7 WT% BBC (0.30 B 2 O 3 -0.25 Bi 2 O 3 -0.45 CdO) with PZT (PZ / PT = 52/48 + 0.4 wt% MnO 2 ) The specimens were prepared by sintering at 4 ° C. and 950 ° C. for 4 hours. Sintered density, microstructure, dielectric and piezoelectric properties were analyzed after evaluation. As a result of the experiment, sintered density representing the degree of sintering and kp value, the electromechanical coefficient representing piezoelectric properties, are shown in Table 1 below.

BBC양과 소결 온도에 따른 밀도와 전기기계결합계수의 변화<밀도(g/cm3)/kp(%)>Changes in Density and Electromechanical Coupling Coefficients with BBC Amount and Sintering Temperature <Density (g / cm 3 ) / kp (%)> 1wt%1wt% 3wt%3wt% 5wt%5wt% 7wt%7wt% 9wt%9wt% 900℃900 ℃ 4.44/-4.44 /- 6.55/47.76.55 / 47.7 7.15/50.87.15 / 50.8 7.22/46.47.22 / 46.4 6.95/-6.95 /- 950℃950 ℃ 4.75/-4.75 /- 7.05/51.97.05 / 51.9 7.77/49.87.77 / 49.8 7.09/50.67.09 / 50.6 6.71/-6.71 /-

소결 밀도의 경우에는 일반적인 소결 프로세스에 따라 1250℃, 2시간, 분위기 소성을 하면 7.21g/cm3이고, 1250℃, 4시간, 분위기 소성을 하면 7.03g/cm3이므로 표 1에서와 같이 BBC양이 적으면 4~6g/cm3으로 많이 떨어지지만 BBC가 5wt%와 7wt%의 경우는 7~7.8g/cm3로 전혀 떨어지지 않았다. 전기기계결합계수의 경우에도 BBC가 1wt%로 적을 경우는 압전 특성이 나타나지 않지만 5wt%와 7wt%의 경우에는 1250℃의 경우인 전기기계결합계수(45%) 보다 오히려 증가한 50% 값을 보이고 있다.For sintering, the density when the 1250 ℃, 2 hours, and the firing atmosphere is 7.21g / cm 3, 1250 ℃, 4 hour and the atmosphere of the firing in accordance with the general sintering process, because it is 7.03g / cm 3 as shown in Table 1 amount BBC If less, 4 ~ 6g / cm 3 It falls a lot, but in the case of 5wt% and 7wt% BBC did not fall to 7 ~ 7.8g / cm 3 at all. In the case of the electromechanical coupling coefficient, when the BBC is less than 1wt%, the piezoelectric properties are not shown, but in the case of 5wt% and 7wt%, the electromechanical coupling coefficient is increased by 50% rather than the electromechanical coupling coefficient (45%) of 1250 ℃. .

2. 900℃에서 Pt/ZrO2로 반응 및 확산 차단확인2. Reaction and diffusion blocking with Pt / ZrO 2 at 900 ℃

실시예 1에서와 같이, BBC를 첨가하더라도 치밀한 PZT후막을 얻기 위해서는 적어도 900℃~1000℃의 열처리가 불가피하고 이때 PZT 성분 및 Si 기판이 상호 확산에 의해 반응이 일어날 수 있다. 이 것을 막기 위하여 확산방지막을 삽입하는 실험을 진행하였다. 먼저, 버퍼영역으로 솔-젤(sol-gel)법으로 스핀 코팅한 ZrO2를 선택하였으며, 하부전극으로는 스크린 프린터한 Pt혹은 Ag-Pd를 사용하거나 스퍼터시킨 두꺼운 Pt와 얇은 Pt를 사용하였다. PZT/전극(Pt등)/ZrO2/Si구조로 하여 표 2와 같이 제조하였다.As in Example 1, even if BBC is added, in order to obtain a dense PZT thick film, heat treatment of at least 900 ° C. to 1000 ° C. is inevitable, and the PZT component and the Si substrate may react by interdiffusion. In order to prevent this, an experiment was performed to insert a diffusion barrier. First, ZrO 2 spin-coated by the sol-gel method was selected as the buffer region, and Pt or Ag-Pd screen-printed or thick Pt and thin Pt were used as the lower electrode. PZT / electrode (Pt, etc.) / ZrO 2 / Si structure was prepared as shown in Table 2.

(확산 방지막 선택을 위한 PZT thick film 제조실험)(PZT thick film manufacturing experiment for diffusion barrier selection) NONO 기판 및 버퍼Board and Buffer 하부전극Bottom electrode PZT형성PZT formation 1000℃15분어닐링1000 ° C. 15 min Annealing 분석방법Analysis method 육안관찰Visual observation 저항resistance 판정Judgment 5151 ZrO2/SiZrO 2 / Si nono ×× ×× XRD,SEM,EDXXRD, SEM, EDX 5252 5353 스퍼터 방식 두꺼운PtSputter Method Thick Pt ×× 흐림blur 0.940.94 5454 흐림blur 0.960.96 5555 스크린 프린트된PtScreen Printed Pt ×× 0.760.76 5656 0.760.76 5757 스크린 프린트된Ag-PtScreen Printed Ag-Pt ×× 0.830.83 5858 1.401.40 ×× 5959 스퍼터된 얇은 PtSputtered Thin Pt ×× 흐림blur 1.701.70 6060 박리Peeling ××

SEM, XRD, EDX 사진 분석을 시행한 결과 열처리 전후에 PZT면은 XRD 사진으로 분석한 결과 거의 변화가 없었고, SEM 사진에 의해 소결된 것이 확인 되었다. PZT가 존재하지 않는 상태에서 스퍼터된 두꺼운 백금 전극의 열처리후 XRD 피크가 (111) 배향된 Pt를 유지하고 있는 것으로 보아 스퍼터시킨 백금전극은 Si 확산이 일어나지 않는 것으로 생각된다. PZT/Pt/ZrO2/Si 구조에 대해 도10의 SEM 사진에서 보듯이 ZrO2및 Pt층이 Si와 PZT의 확산을 억제시키는 장벽으로 작용하였다. 스크린 프린터된 Pt 전극의 열처리 후인 PZT/스크린 Pt/ZrO2/Si의 구조에서 XRD 피크를 관찰해 보면 다결정성 Pt가 형성되어 있으며 PZT 증착 열처리 후에는 PbTiO3와 유사한 결정상으로 변화 되어 있음을 도11에서 볼 수 있다. 이는 도 12에 도시된 바와 같은 SEM 사진과 EDX 분석을 통하여 Si이 PZT표면 까지 확산 Zr성분이 불균일하게 분포됨에 의한 현상으로 파악 된다. 또한, Pt대신에 스크린 프린터된 Ag-Pd를 전극으로 사용한 경우인 PZT/스크린 Ag-Pd/ZrO2/Si의 구조에서 900~1000℃ 열처리후 다결정성 Ag-Pd 및 실리콘이 형성된 것을 도 13의 XRD 피크로 알 수 있는 데 PZT 증착 열처리후에는 전극과 버퍼가 Si 및 PZT의 상호 확산을 막지 못하여 PbTiO3와 유사한 결정상으로 변화됨을 알 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같은 이 시편의 SEM 사진 및 EDX분석을 통하여 Si가 PZT 표면에 까지 확산되고 Zr 성분이 불균일하게 분포되어 있으며 Ag와 Pd가 분리 되는 현상이 관찰 되었다. 또, 스퍼터된 얇은 Pt 전극을 사용한 경우에는 PZT 증착 건조중 시편 52번과 같이 균열 및 박리가 발생하였다.As a result of SEM, XRD and EDX photo analysis, the PZT surface was analyzed by XRD photo before and after heat treatment, and it was confirmed that it was sintered by SEM image. Since the XRD peak maintains (111) oriented Pt after the heat treatment of the sputtered thick platinum electrode in the absence of PZT, the sputtered platinum electrode is considered to have no Si diffusion. As shown in the SEM photograph of FIG. 10 for the PZT / Pt / ZrO 2 / Si structure, ZrO 2 and Pt layers acted as a barrier to suppress the diffusion of Si and PZT. Screen 11 that the look and observe the XRD peak in a structure of the heat treatment of the printer Pt electrode after the PZT / screen Pt / ZrO 2 / Si is polycrystalline Pt is formed, and after PZT deposition heat treatment is changed in a similar crystal phase, and PbTiO 3 Can be seen at This is understood to be a phenomenon due to the non-uniform distribution of the diffused Zr component to the PZT surface through the SEM photograph and EDX analysis as shown in FIG. 12. In addition, in the structure of PZT / screen Ag-Pd / ZrO 2 / Si, which is the case of using a screen-printed Ag-Pd instead of Pt, polycrystalline Ag-Pd and silicon were formed after heat treatment at 900 to 1000 ° C. in FIG. 13. It can be seen from the XRD peak that after the PZT deposition heat treatment, the electrode and the buffer do not prevent the interdiffusion of Si and PZT, and thus change into a crystal phase similar to that of PbTiO 3 . SEM and EDX analysis of the specimen as shown in FIG. 14 showed that Si was diffused to the PZT surface, the Zr component was unevenly distributed, and Ag and Pd were separated. In the case of using the sputtered thin Pt electrode, cracking and peeling occurred as in specimen 52 during PZT deposition drying.

한편, 스퍼터 방식으로 Pt를 얇게 형성시켜 전극으로 사용한 경우에는 PZT를 증착한 다음 열처리후에 찍은 도 15의 SEM 사진과 EDX 분석결과에 나타난 바와 같이 Si가 PZT 표면까지 확산되고 Zr성분이 불균일하게 분포된 것으로 보아 확산을 억제시키지 못했음을 알 수 있다. 본 실험을 통하여 얻어진 PZT층의 XRD분석 결과를 정리하여 도16에 나타난 바와 같이 54시편의 경우에 900-1000℃ 열처리시 Si과 PZT의 확산을 억제시킬 수 있었다. 이상의 결과로 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.On the other hand, when Pt was thinly formed as an electrode by using a sputtering method, Si was diffused to the PZT surface and the Zr component was unevenly distributed as shown in the SEM photograph and EDX analysis result of FIG. It can be seen that it did not suppress the diffusion. As a result of XRD analysis of the PZT layer obtained through this experiment, as shown in FIG. 16, it was possible to suppress diffusion of Si and PZT during heat treatment at 900-1000 ° C. for 54 specimens. As a result, the following conclusions were obtained.

가) 스크린 프린터한 전극과 스퍼트된 얇은 Pt 전극은 버퍼 영역에 관계없이 Si의 확산을 억제 시키지 못한다.A) The screen printed electrode and the thin Pt electrode sputtered do not suppress the diffusion of Si regardless of the buffer area.

나) 스퍼터된 두꺼운 Pt(약 6000Å)전극을 ZrO2버퍼 위에 증착시킨 경우 Si의 확산을 억제하여 PZT perovskite 결정상을 900-1000℃ 열처리 후에도 유지할 수 있다. 본 실험을 통하여 가장 좋은 조건으로 나타난 것은 ZrO2버퍼 영역에 두꺼운 Pt를 스퍼터로 형성시킨후 PZT를 스크린 프린터한 샘플이다.B) When the sputtered thick Pt (approximately 6000 mV) electrode is deposited on the ZrO 2 buffer, the diffusion of Si can be suppressed to maintain the PZT perovskite crystal phase even after 900-1000 ° C. heat treatment. In this experiment, the best condition was a sample of PZT screen-printed after forming a thick Pt sputter in the ZrO 2 buffer region.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 압전판 형성 방법은, 압전 세라믹의 압전판이 기계적인 가공으로 만들면 모서리에 크랙이 생기기 쉽고 양산이 어렵다는 문제점을 감안하여 실리콘 위에 실크 스크린으로 비교적 간단히 미세한 형상을 만들고 소결에 의해 후막 형태로 제작한다. 또한, 이 때 실리콘 위에 확산 방지막, 전극, 압전 세라믹 슬러리가 함께 붙어 있으므로 높은 소결 온도에 2시간 이상 같이 있게 되고, 따라서, 1200℃ 정도로 소결해야 하는 일반적인 고온 소결형의 경우 압전 세라믹의 물질 일부가 실리콘으로 확산해 들어가고 실리콘의 물질 일부가 확산 방지막, 전극, 압전 세라믹으로 확산해 들어가서 절연을 파괴하고 압전효과를 작게 하는 점을 감안하여 확산 방지막을 두껍게 하면 확산을 방지시킬 수 있으나 충분하지 못하고 두꺼워진 확산 방지막이 압전 세라믹의 신축 운동을 억제시키게 되는 점을 고려하여, 프릿 글래스를 이용하여 압전효과의 저하없이 소결온도를 950℃ 이하 까지 낮추어 주면 이와 같은 확산하여 반응하는 현상이 현저히 줄게 되어 확산 방지막의 두께를 충분히 작게 해도 되므로 잉크젯 헤드를 충분히 구동시킬 수 있는 압전판이 형성된다.As described above, the piezoelectric plate forming method of the inkjet printer head using the piezoelectric material according to the present invention is a silk screen on silicon in consideration of the problem that the piezoelectric plate of the piezoelectric ceramic is mechanically processed, causing cracks at the edges and difficult to mass-produce. It is relatively simple to make a fine shape and to produce a thick film by sintering. At this time, since the diffusion barrier, the electrode, and the piezoelectric ceramic slurry are attached together on the silicon, the high sintering temperature is more than 2 hours. Thickening the diffusion barrier to prevent diffusion, but not enough and thick diffusion, considering that some of the silicon material diffuses into the diffusion barrier, the electrode, and the piezoelectric ceramic to break down the insulation and reduce the piezoelectric effect. In consideration of the fact that the prevention film suppresses the stretching movement of the piezoelectric ceramic, if the sintering temperature is lowered to 950 ° C. or lower without deterioration of the piezoelectric effect by using frit glass, the diffusion and reaction phenomenon is remarkably reduced. Inkjet heads can be made small enough The piezoelectric plate is capable of sufficiently driving is formed.

따라서, 본 발명에 따른 압전판 형성 방법은 소결 온도를 낮게하므로 에너지 소비가 줄어들고 전극 재료로 값싼 저융점 금속을 사용할 수 있게 된다. 또한, 확산방지막의 두께를 최소화하므로 박리등 기계적인 성질도 향상된다. 또한 1200℃ 소결의 경우에는 PbO의 증발이 심해 특수 용기와 분위기 파우더를 사용하고 있으나 저온 소결로 이 장치를 생략함으로써 비용을 절감시키고 특성을 안정화 시킨다.Therefore, the piezoelectric plate forming method according to the present invention lowers the sintering temperature, thereby reducing the energy consumption and enabling the use of inexpensive low melting point metal as the electrode material. In addition, since the thickness of the diffusion barrier is minimized, mechanical properties such as peeling are also improved. In the case of sintering at 1200 ℃, PbO is highly evaporated, so special containers and atmosphere powder are used.

Claims (4)

(가) PbO, ZrO2및 TiO를 적정량 만큼씩 평량하는 단계;(A) a basis weight of PbO, ZrO 2 and TiO by an appropriate amount; (나) 상기 평량된 PbO, ZrO2및 TiO를 혼합하여 850℃ 온도에서 2시간 동안 하소하여 Pb(ZrxTi1-x)O3단결정으로 만드는 단계;(B) mixing the basis weighted PbO, ZrO 2 and TiO and calcining at 850 ° C. for 2 hours to form Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 single crystals; (다) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3단결정에 프릿 글래스 분말을 적정량 넣고, 혼합하여 분쇄하여 Pb(ZrxTi1-x)O3분말을 만드는 단계;(C) adding an appropriate amount of frit glass powder to the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 single crystal, mixing and pulverizing to form Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 powder; (라) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3및 플릿 글래스 혼합 분말에 에폭시 수지를 첨가하여 페이스트 상태로 만드는 단계;(D) adding an epoxy resin to the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 and flit glass mixed powder to form a paste; (마) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3및 플릿 글래스 혼합 페이스트로 압전판 패턴을 만드는 단계; 및(E) forming a piezoelectric plate pattern from the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 and flit glass mixing paste; And (바) 상기 인쇄된 압전판 패턴을 950℃ 이하의 온도에서 소결하여 압전판을 형성하는 단계;를(Bar) sintering the printed piezoelectric plate pattern at a temperature of 950 ° C. or less to form a piezoelectric plate; 포함하는 것을 특징으로 하는 압전재료를 이용한 프린트 헤드의 압전판 형성 방법.Piezoelectric plate forming method of a print head using a piezoelectric material comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (마) 단계에서 상기 압전판 패턴은 실크스크린법으로 인쇄하여 형성되는 것을 특징으로 하는 압전재료를 이용한 프린트 헤드의 압전판 형성 방법.The piezoelectric plate forming method of the printhead using a piezoelectric material, characterized in that the piezoelectric plate pattern is formed by the silkscreen printing in the step (e). 하나의 격벽을 사이에 두고 잉크 챔버와 잉크 유로가 형성된 벌크 실리콘 기판의 양면에 각각 노즐판과 진동판이 형성되되, 상기 잉크 챔버를 사이에 두고 상기 노즐판의 노즐과 상기 진동판 외측에 부착된 압전판이 서로 대향하도록 일체형으로 형성되는 압전 재료를 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 압전판 형성 방법에 있어서,A nozzle plate and a diaphragm are formed on both sides of a bulk silicon substrate on which an ink chamber and an ink flow path are formed, with one partition interposed therebetween, and a piezoelectric plate attached to the nozzle of the nozzle plate and an outer side of the diaphragm with the ink chamber therebetween. In the piezoelectric plate forming method of an inkjet printer head using a piezoelectric material formed integrally to face each other, (가) PbO, ZrO2및 TiO를 적정량 만큼씩 평량하는 단계;(A) a basis weight of PbO, ZrO 2 and TiO by an appropriate amount; (나) 상기 평량된 PbO, ZrO2및 TiO를 혼합하여 850℃ 온도에서 2시간 동안 하소하여 Pb(ZrxTi1-x)O3단결정으로 만드는 단계;(B) mixing the basis weighted PbO, ZrO 2 and TiO and calcining at 850 ° C. for 2 hours to form Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 single crystals; (다) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3단결정에 프릿 글래스 분말을 적정량 넣고, 혼합하여 분쇄하여 Pb(ZrxTi1-x)O3분말을 만드는 단계;(C) adding an appropriate amount of frit glass powder to the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 single crystal, mixing and pulverizing to form Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 powder; (라) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3및 플릿 글래스 혼합 분말에 에폭시 수지를 첨가하여 페이스트 상태로 만드는 단계;(D) adding an epoxy resin to the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 and flit glass mixed powder to form a paste; (마) 상기 Pb(ZrxTi1-x)O3및 플릿 글래스 혼합 페이스트로 상기 진동판 상면에 압전판 패턴을 만드는 단계; 및(E) forming a piezoelectric plate pattern on an upper surface of the diaphragm with the Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 and flit glass mixing paste; And (바) 상기 인쇄된 압전판 패턴을 950℃ 이하의 온도에서 소결하여 압전판을 형성하는 단계;를(Bar) sintering the printed piezoelectric plate pattern at a temperature of 950 ° C. or less to form a piezoelectric plate; 포함하는 것을 특징으로 하는 압전재료를 이용한 프린트 헤드의 압전판 형성 방법.Piezoelectric plate forming method of a print head using a piezoelectric material comprising a. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 (마) 단계에서 상기 압전판 패턴은 실크스크린법으로 인쇄하여 형성되는 것을 특징으로 하는 압전재료를 이용한 프린트 헤드의 압전판 형성 방법.The piezoelectric plate forming method of the printhead using a piezoelectric material, characterized in that the piezoelectric plate pattern is formed by the silkscreen printing in the step (e).
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