KR20000076583A - 잉크젯프린트 헤드 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
압전재료로 이루어지는 기재를 일정치수의 직사각형으로 절단·형성하여, 직사각형의 압전재료를 구성한다. 다음에 이 직사각형의 압전재료를 기판 상에 배치하여, 양극(陽極)산화에 의해 접합한다. 이것에 의해, 잉크젯프린트 헤드의 새로운 제조 방법을 제공할 수 있고, 잉크유로(7)의 고정밀도 미세 가공과 가공 시간의 단축화를 도모할 수 있다. 더욱이, 후가공 시에 발생하는 접착제의 잉크유로(7)에의 유입을 막을 수 있다. 또한, 신호전극을 유리층으로 피복함에 의해 수용성 액체의 배출도 용이하게 실행할 수 있다.
Description
본 발명은 압전재료의 격벽에 의해 분리된 서로 평행한 복수의 잉크유로의 열을 갖고, 각 잉크유로의 내벽에 형성된 신호전극으로의 인가 전압에 따라 상기 격벽을 변형시키고, 그 변형에 따라 잉크유로 내에 충전되어 있는 잉크를 각 잉크유로마다 설치된 배출구에 선택적으로 배출시키는 잉크젯프린트 헤드에 관한 것이고, 상세하게는 잉크유로를 형성하는 격벽과 헤드유닛을 구성하는 기판의 접속공정에 특징이 있는 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법에 관한 것이다.
프린트, 워드 프로세서 등의 각종 전자기기에 탑재되는 잉크젯프린트 헤드에는, 일본국 특허 공개 평성 제63-252750호 공보에 개시된 바와 같이, "공유 모드를 이용한 피에죠(piezo)방식"을 채용한 것이 있다(이하, 전단(剪斷)방식이라고 약칭함).
도 5 내지 도 7은, 전단방식을 채용한 잉크젯프린트 헤드의 구성을 나타낸 것이다. 이 잉크젯프린트 헤드는 도 7에 도시하는 바와 같이 압전재료(1)와 커버유리(6) 및 노즐판(14)으로 구성되어 있다. 압전재료(1)에는 복수의 채널홈(12)이 형성되어 있고, 예컨대, 채널홈 피치 140㎛, 홈 폭 73㎛, 홈 깊이 300㎛를 상정한 경우, 70㎛폭의 다이아몬드 블레이드(11)를 압전재료(1)의 두께 방향으로 오목하게 잘라내는 것에 의해, 채널홈(12)이 형성된다(도 5 참조)
또한, 이 잉크젯프린트 헤드유닛 중의 채널홈(12)은 동일 깊이, 동일 홈 폭으로 가공되고, 또한 서로 평행하다. 그리고, 각 채널홈(12)의 양 측면의 상반부에는 신호전극(8)이 스퍼터링이나 증착 등에 의해서 형성되어 있다.
또한, 커버유리(6)는 잉크공급구(16) 및 도시되지 않은 매니폴드가 형성되어 있다. 그리고, 도 6에 도시하는 바와 같이 압전재료(1)의 채널홈(12)의 가공측면과 커버유리(6)의 매니폴드의 가공측면이 에폭시계 접착제(13)로 접합되어 있다.
이와 같이 하여, 잉크젯프린트 헤드에는 채널홈(12)의 상면이 덮어지고 가로 방향에 같은 간격을 갖는 복수의 채널홈(12)이 형성되고, 이것이 잉크유로로서 구성된다. 이들 채널홈(12)은 도 7에 도시한 바와 같이 장방형단면이 가늘고 긴 형상이고, 모든 채널홈(12) 내에는 잉크공급구(16)로부터 비수용성 액체의 잉크가 충전되도록 되어 있다.
또한, 압전재료(1) 및 커버유리(6)의 단면에는, 노즐판(14)이 접착되어 있다. 이 노즐판(14)은 각 채널홈(12)의 위치에 대응한 위치에 배출 노즐(15)이 위치하도록 배치되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 잉크젯프린트 헤드에 충전된 비수용성 액체의 잉크는 선택된 잉크유로를 구성하는 격벽(5)의 측면상반부에 형성된 신호전극(8)에 전압을 인가하는 것에 의한 압전재료(1)의 전단변형에 기인하는 압력을, 비수용성 액체의 잉크에 부여하는 것에 의해 배출 노즐(15)에서 배출된다.
그런데, 상술하였던 것과 같은 전단방식 프린트 헤드의 제조에서는 PZT로 대표되는 압전재료(1)에 잉크유로인 채널홈(12)을 형성할 필요가 있지만, 이 채널홈(12)을 형성하기 위해서 도 4에서 나타내었던 것과 같은 다이아몬드 블레이드(11)를 사용한 다이싱법을 채용하고 있다.
그러나, 다이아몬드 블레이드(11)를 사용한 다이싱법에서는, 최근 점점 더 고정밀화가 요구되고 있는 잉크젯프린트 헤드에 있어서, 다이아몬드 블레이드(11)의 폭 치수보다 좁은 채널홈을 형성하는 것이 불가능하다는 문제가 있다.
또한, 절삭가공 중에 다이아몬드 블레이드(11)가 마모함에 의해, 특히 잉크유로인 채널홈의 채널깊이의 치수정밀도가 1대의 헤드유닛 내에서도 20㎛정도 변동되어 버려, 그 결과, 가령 채널깊이 방향에 약 1할의 격차가 발생한 경우, 채널홈(12)을 구동하여 잉크를 배출하기 위한 전압의 제어는 배출성능의 편차 보정을 위해 매우 정밀하게 해야 하고, 회로적으로도 부담이 크게 되어 버린다는 문제가 있었다.
덧붙여, 1대의 헤드유닛을 작성하기 위해서는 수백 본의 채널홈(12)을 가공해야 하지만, 그것을 위한 가공 시간의 단축화도 요구되고 있다.
또한, 커버유리(6)를 압전재료(1)와 접착제(13)를 거쳐서 접합하지만, 접착제를 사용한 경우, 접착제(13)는 어느 정도의 두께 이하로 도포하는 것이 곤란하고, 더구나 유동성을 가지고 있다. 이 때문에, 접착 시에 접착제(13)가 잉크유로인 채널홈(12)으로 흘러 들어가기 쉽고, 그 결과, 잉크유로의 폭이 좁게 되어 실용 시에 잉크의 흐름이 방해될 우려도 있다. 특히, 최종공정에서의 노즐판(14)의 접착 시에, 먼저 가공한 접착제(13)의 액흘림 등에 의해 노즐판(14)을 균일하게 압전재료(1) 및 커버유리(6)와 접착하는 것이 곤란하여, 인자불량의 원인 중 하나로 될 우려가 있다고 하는 문제가 있었다.
또한, 도전성을 갖는 재료, 특히 수용성 액체인 잉크를 배출하려는 경우에는, 상기와 같은 전단방식 잉크젯프린트 헤드의 구조에서는 잉크유로에 형성한 신호전극(8)이 노출되기 때문에 수용성 액체를 배출하는 것이 불가능하고, 잉크 재료에 제한이 있다는 문제점을 갖고 있었다.
본 발명의 목적은 미세 가공에 의한 다듬질치수 정밀도의 향상 및 가공 시간의 단축화를 도모하고, 후(後)가공 시에 있어서, 접착제의 잉크유로에의 유입을 방지함과 동시에 접착층의 두께를 얇게 하더라도 충분한 접착강도를 얻을 수 있고, 또한 수용성 액체의 배출을 용이하게 실행할 수 있는 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 프린트 헤드의 제조공정의 일례를 (a) 내지 (d)의 순서대로 나타내는 주요부 개략 확대단면도
도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 프린트 헤드의 제조공정의 일례를 (a) 내지 (c)의 순서대로 나타내는 주요부 개략 확대단면도
도 3은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 프린트 헤드의 구조의 일례를 나타내는 주요부 개략 확대단면도
도 4는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 프린트 헤드의 제조공정의 일례를 (a) 내지 (d)의 순서대로 나타내는 주요부 개략 확대단면도
도 5는 종래의 프린트 헤드의 제조공정의 전단층을 도시한 도면
도 6은 종래의 프린트 헤드의 제조공정의 후단층을 도시한 도면
도 7은 종래의 프린트 헤드의 구조를 나타내는 분해 사시도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 압전재료 2 : 금속박막
3 : 기재 4 : 헤드기판
5 : 격벽 6 : 커버유리
7 : 잉크유로 8 : 신호전극
9 : 유리층 10 : 양극접속용 금속박막
11 : 다이아몬드 블레이드 12 : 채널홈
13 : 접착제 14 : 노즐판
15 : 배출노즐 16 : 잉크공급구
본 발명의 청구항 제 1 항에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법은 압전재료로 이루어지는 기재(基材)를 일정치수 폭의 직사각형으로 분할하는 공정과, 기판과 상기 직사각형의 압전재료를 양극(陽極)산화에 의해 접합하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명의 청구항 제 2 항에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법은 하나의 면에 금속박막을 형성한 압전재료로 이루어지는 기재를 일정치수 폭의 직사각형으로 분할하는 공정과, 기판과 상기 직사각형의 압전재료를, 상기 금속박막이 형성된 면이 상기 기판과 대향하도록 배치하는 공정과, 상기 기판 및 상기 직사각형의 압전재료를 가열 및 가압하면서 상기 기판을 음극에, 또한 상기 직사각형의 압전재료에 형성된 금속박막을 양극(陽極)으로 하여 양자 사이에 전압을 인가하여 접합하는 공정과, 접합된 상기 직사각형의 압전재료에 의해 구성되는 격벽에 신호전극을 형성하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명의 청구항 제 3 항에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법은 청구항 제 2 항에 기재된 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 격벽에 신호전극을 형성한 후, 해당 격벽을 절연층으로 피복하는 공정을 갖고, 격벽에 형성된 신호전극이 잉크유로와 접하지 않도록 하는 것이다.
본 발명의 청구항 제 4 항에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법은 하나의 면 및 하나의 면을 표면으로 한 경우의 이면에 대응하는 다른 면에 금속박막을 형성한 압전재료로 이루어지는 기재를 일정치수 폭의 직사각형으로 분할하는 공정과, 기판과 상기 직사각형의 압전재료를, 상기 금속박막이 형성된 면이 상기 기판과 대향하도록 배치하는 공정과, 상기 기판과 상기 직사각형의 압전재료를 가열 및 가압하면서 상기 기판을 음극에, 또한 상기 직사각형의 압전재료로 형성된 금속박막을 양극으로서 양자 사이에 전압을 인가하여 접합하는 공정과, 접합된 상기 직사각형의 압전재료에 의해 구성되는 격벽에 신호전극을 형성하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명의 청구항 제 5 항에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법은 청구항 제 4 항에 기재된 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 격벽에 신호전극을 형성한 후, 해당 격벽을 절연층으로 피복하는 공정을 더욱 포함하고, 격벽에 형성된 신호전극이 잉크유로와 접하지 않도록 하는 것이다.
본 발명의 청구항 제 6 항에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법은 청구항 제 2 항 또는 청구항 제 4 항에 기재된 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 직사각형의 압전재료와 접합하는 유리기재의 접합면이 SiO2막으로 피복되어 있는 것이다.
본 발명의 청구항 제 7 항에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법은 양면에 신호전극으로 되는 금속박막을 소망 형상으로 패터닝한 압전재료로 이루어지는 기재를 일정치수 폭의 직사각형으로 분할하는 공정과, 분할된 상기 직사각형의 압전재료의 표면을 절연층으로 피복하는 공정과, 하나의 면에 금속박막을 소망 형상으로 패터닝한 2매의 기판과 상기 절연층에서 피복된 직사각형의 압전재료를, 기판상의 금속박막 패턴과 상기 직사각형의 압전재료의 분할면이 대향함과 동시에, 상기 직사각형의 압전재료가 상기 2매의 기판에 끼워지도록 상호 배치하는 공정과, 상기 기판과 상기 압전재료를 가열, 가압하면서, 상기 압전재료에 피복한 절연층을 음극으로, 상기 2매의 유리기판 중 하나의 면에 형성한 금속박막 패턴을 양극으로 하여, 양자간에 전압을 인가하는 접합공정을 포함하는 것이다.
본 발명의 청구항 제 8 항에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법은 청구항 제 3 항, 청구항 제 5 항, 청구항 제 7 항에 기재된 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 절연층은 유리층인 것이다.
본 발명의 청구항 제 9 항에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법은 청구항 제 2 항, 청구항 제 4 항, 청구항 제 7 항에 기재된 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 기판은 유리기판인 것이다.
본 발명의 청구항 제 10 항에 관한 잉크젯프린트 헤드는 복수의 잉크유로를 갖는 잉크젯프린트 헤드에 있어서, 상기 잉크유로를 구성하는 격벽이 압전재료로 구성되어, 그 격벽에 설치된 신호전극은, 절연층으로 피복되어 잉크유로의 잉크와 접하지 않게 되어 있는 것이다.
본 발명의 청구항 제 11 항에 관한 잉크젯프린트 헤드는 청구항 제 10 항에 기재된 잉크젯프린트 헤드에 있어서, 상기 절연층은 유리층인 것이다.
본 발명의 청구항 제 12 항에 관한 잉크젯프린트 헤드는 청구항 제 11 항에 기재된 잉크젯프린트 헤드에 있어서, 상기 유리층이 실라놀기를 갖는 재료를 탈수 축합(縮合)하는 것에 의해 얻어지는 실록산 결합을 갖는 박막인 것이다.
본 발명에 관한 잉크젯프린트 헤드 제조 방법에 의하면, 종래 다이아몬드 블레이드를 사용하고 있던 채널홈 가공공정을 실시할 필요가 없고, 직사각형으로 잘려진 압전재료를 공지의 방법으로 정확히 배치하는 것만으로, 채널홈의 미세 피치화, 채널 폭 및 깊이의 균일화, 가공 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 금속박막을 형성한 압전재료와 유리기재를 양극(陽極) 산화를 이용한 양극접합에 의해 접합하기 때문에, 접착제를 이용할 필요가 없게 되어, 잉크유로에의 접착제의 유입문제를 해결할 수 있음과 동시에, 충분한 접합강도도 얻어져 잉크젯프린트 헤드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 고가인 압전재료는 잉크유로를 구획하기 위한 격벽 부분만으로도 충분하므로 재료비의 저감에도 큰 효과를 얻을 수 있다.
또한, 신호전극을 절연층으로 피복함에 의해 수용성의 잉크를 배출하는 경우에 있어서도, 잉크를 배출시키기 위해서 인가된 신호 전압이 그대로 압전재료로 구성되어 있는 격벽의 변형에만 작용하여, 잉크 재료에의 전류 누전은 없어진다. 그 때문에, 잉크 재료는 종래 비수용성의 것밖에 사용할 수 없지만 수용성 잉크도 사용하는 것이 가능하게 되고, 프린트 또는 배출 장치의 용도가 넓어진다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예 1에 대하여 도 1을 이용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 개략단면도이다.
도 1을 참조하면, 이 잉크젯프린트 헤드는 유리기판(4)과 격벽(5)과 커버유리(6)와 신호전극(8)으로 이루어진다(도 1의 (d)참조).
제조 방법에 대하여 설명하면, 우선, 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이 압전재료(1)의 하나의 면 및 하나의 면을 표면으로 한 경우의 이면에 대응하는 다른 면에 금속박막(2)을 형성한 기재(3)를 만든다. 즉, 본 실시예에서는 압전재료(1)로서, 예를 들면 PZT으로 이루어지는 2인치 각의 세라믹 웨이퍼를 채용하고 있고, 그 하나의 면 및 하나의 면을 표면으로 한 경우의 이면에 대응하는 다른 면에, 스퍼터링에 의해 금속박막(2)인 Si막을 2㎛ 형성한다. 이에 따라, 금속박막(2)을 형성한 압전재료(1)로 이루어지는 기재(3)가 형성된다. 또, 여기서는 Si막의 두께를 2㎛로 하였지만, PZT(압전재료) 표면의 그레인(grain)을 덮을 정도의 두께이면 문제없고, 압전재료(1)의 표면연마 방법으로 변화하는 것이다. 또한, 금속박막(2)을 형성하는 방법에 한정은 없고, 증착 혹은 스퍼터링 등을 들 수 있다. 또한, 금속박막(2)의 두께는 압전재료(1)의 입자를 덮을 정도의 두께가 바람직하다. 또, 금속박막(2)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 실리콘이나 알루미늄 등이 있다.
그리고, 이 기재(3)를, 예를 들면 다이아몬드 블레이드를 사용하는 등, 공지의 방법을 사용하여 일정치수로 절단하고, 직사각형으로 절단한 금속박막을 접합한 압전재료(1)(이하, 직사각형의 압전재료(1)라고 칭함)를 구성한다. 또, 도 1의 (a)에 있어서, 점선은 기재(3)를 절단하는 부위를 나타낸다.
다음에, 도 1의 (b)는 유리기판(4)과 직사각형의 압전재료(1)를 직사각형의 압전재료(1)의 금속박막(2)이 형성된 면이 유리기판(4)과 대향하도록 배치하는 공정을 나타낸 것으로, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 유리기판(4)과 직사각형의 압전재료(1)의 금속박막(2)이 형성된 면이 대향하는 상태에서 직사각형의 압전재료(1)를 해당 유리기판(4) 상에 소정 간격을 두어 배치한다. 또, 이 직사각형의 압전재료(1)를 배치하는 방법은 공지의 것을 채용할 수 있다.
또한, 도 1의 (c)는 상기 도 1의 (b)에서 도시한 바와 같이 배치된 기판인 유리기판(4)과 직사각형의 압전재료(1)를 접속한 구조체로 나타낸 것이며, 기판인 유리기판(4)과 직사각형의 압전재료(1)의 접속은 소정온도의 공기분위기 중에서 가열 및 가압하면서 금속박막(2)을 양극으로, 유리기판(4)을 음극으로 하여 양자 사이에 소정의 직류 전압을 인가한다(이하, 양극접합이라 칭함). 또, 이 양극산화를 이용한 양극접합은 통상의 경우, 예컨대 가압은 200 내지 400g/cm2의 가중을 가하고, 가열은 상온 내지 600℃의 공기분위기를 이용한다.
다만, 본 실시예의 경우, 직사각형의 압전재료(1)의 분극을 해소하지 않은 정도의 온도, 즉 상온 내지 150℃정도로 실행하는 것이 바람직하다. 또한, 전압의 인가는 직사각형의 압전재료(1)에 형성한 금속막(2)을 양극, 유리기판(4)의 유리면을 음극으로 하고, 200 내지 2000V의 직류 전압으로 실행한다. 더욱이, 금속박막(2)이나 유리기판(4)의 유리의 재질·표면 상태에도 의하지만, 양자의 접합은 10 내지 600초에서 종료한다. 또, 이 직사각형의 압전재료(1)와 접합하는 유리기판(4)의 접합면으로서는 예컨대, SiO2막으로 피복되어 있는 것이 있다.
이상의 가압·가열·전압의 인가에 의해, 유리기재(4)와 직사각형의 압전재료(1)가 치수정밀도 양호하고 또한 강고히 접합된다.
다음에, 접합 후, 종래 방법에 의해 격벽(5)으로 되는 압전재료(1)의 상반부에 금속박막(2)과 도통하지 않도록 패터닝하여 신호전극(8)을 형성한 후, 더욱이 직사각형의 압전재료(1)의 금속박막(2)이 형성된 다른 하나의 면에, 상술한 방법과 마찬가지의 방법에 의해, 커버유리를 위쪽에 접합하여 복수의 잉크유로(7)를 갖는 잉크젯프린트 헤드를 완성한다(도 1의 (d)참조).
본 실시예 1에 의한 잉크젯프린트 헤드에 의하면, 다이아몬드 블레이드에 의한 채널홈 가공공정을 전혀 사용하지 않기 때문에, 지금까지의 미세 가공 한계의 문제가 해소됨과 동시에, 잉크유로(7)의 폭 혹은 깊이 등의 치수정밀도가 각별히 향상한다. 따라서, 종래, 특히 채널홈의 형성에 있어서 마무리 치수의 편차가 20㎛ 정도 있는 것이 전무하게 되고, 잉크유로(7)의 폭 치수에 대하여도 직사각형의 압전재료(1)의 설치위치 정밀도로 규정되어, 높은 치수정밀도의 잉크젯프린트 헤드유닛을 얻을 수 있다. 더구나, 복수의 잉크유로(7)의 가공 시간도 단축되어, 스루풋의 향상이 가능해졌다.
또한, 신뢰성에 있어서도, 직사각형의 압전재료(1)를 직접 접합하고 있으므로, 접착제를 사용하는 경우와 같은 접착제의 잉크유로(7)에의 유입이라는 문제가 해결됨과 동시에, 충분한 접합강도를 얻을 수 있다.
덧붙여, 지금까지는 유리기재(4) 및 잉크유로(7)를 구획하는 격벽(5)을 1매의 압전재료에 의해 구성하였지만, 본 실시예에 의하면, 고가인 압전재료(1)는 격벽(5)을 구성하는 부분만으로 좋아 재료비의 절감에도 큰 효과를 얻을 수 있다.
또한, 격벽(5)에 미리 신호전극(8)을 형성하도록 하면, 도 1과 같은 공정을 이용하는 것에 의해, 격벽(5)으로 되는 직사각형의 압전재료(1)와 유리기재인 헤드기재(4) 및 커버판(6)을 동시에 접합하는 것도 가능하다는 이점이 있다.
또, 본 실시예 1에서는 하나의 면 및 하나의 면을 표면으로 한 경우의 이면에 대응하는 다른 면에 금속박막(2)을 형성한 압전재료(1)로 이루어지는 기재(3)를 이용하여 유리기판과의 접합을 실행하는 것에 대하여 설명하였지만, 예컨대, 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시하는 바와 같이 하나의 면에만 금속박막(2)을 형성한 압전재료로 이루어지는 기재(3)를 이용하여 유리기판(4)과 양극접합을 실행하고, 다른 면을 공지 방법으로 접속하는 것이더라도 좋다. 또, 도 2의 (a) 내지 (c)에 나타낸 각 도면의 설명은 상술한 도 1의 (a) 내지 (c)와 마찬가지이므로 생략한다.
또, 본 실시예 1에서는 직사각형의 압전재료(1)를 유리기판(4) 및 커버유리(6)에 접속하는 것에 대하여 설명하였지만, 압전재료(1)에 형성된 금속박막(2)과의 접합면이 유리로 덮여 있다면 접합은 같은 공정에서 실시할 수 있고, 유리 재료보다 염가인 재료를 이용하는 것으로도 가능하다.
또한, 본 실시예 1에 있어서 제조되는 잉크젯프린트 헤드의 하나로서, 격벽(5)의 상반부에 형성된 신호전극(8)을 그 위에 절연층인 유리층(9)으로 피복한 것이고(도 3 참조), 이 경우에는 상술한 효과에 더하여 수용성 잉크를 배출하는 경우더라도, 잉크를 배출시키기 위해서 인가된 신호 전압이 그대로 압전재료(1)로 구성되어 있는 격벽(5)의 변형에만 작용하여, 잉크 재료에의 전류 누전은 없어진다. 그 때문에, 잉크 재료는 종래 비수용성의 것밖에 사용할 수 없었지만 수용성 잉크도 사용하는 것이 가능해져, 프린트 또는 배출 장치의 용도가 넓어진다.
(실시예 2)
이하, 본 발명의 실시예 2에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 관한 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 개략단면도이다.
도 4에 있어서, 본 실시예2에 의한 잉크젯프린트 헤드는 유리기판(4)과, 격벽(5)과, 커버유리(6)로 이루어지고, 격벽(5)은 신호전극(8)을 형성한 압전재료(1)를 유리층(9)으로 피복한 것이다(도 4의 (d)참조).
제조 방법에 대하여 설명하면, 우선, 하나의 면 및 하나의 면을 표면으로 한 경우의 이면에 대응하는 다른 면에 금속박막(13)을 형성한다. 본 실시예에서는 압전재료(1)로서, 예를 들면 PZT으로 이루어지는 2인치 각의 세라믹 웨이퍼를 채용하고, 그 하나의 면 및 하나의 면을 표면으로 한 경우의 이면에 대응하는 다른 면에 스퍼터링에 의해 금속박막(2)인 Si막을 2㎛형성한다.
또, 여기서 Si막의 두께를 2㎛으로 하였지만, PZT(압전재료)의 표면의 그레인을 덮을 정도의 두께이면 문제없고, 압전재료(1)의 표면연마 방법으로 변화하는 것이다. 또한, 금속박막(2)을 형성하는 방법에 한정은 없고, 증착 혹은 스퍼터링 등을 들 수 있다. 또한, 금속박막(2)의 두께는 압전재료(1)의 입자를 피복하다 정도의 두께가 바람직하다.
이어서, 압전재료(1)의 양면에 형성된 Si막(금속박막(2))을 소망 형상(예컨대, 300㎛피치의 염(簾)형상)으로 패터닝을 실행하는 것에 의해, 남은 금속박막인 Si막을 신호전극(8)으로 한다. 이 때, 압전재료(1)의 양면에 형성한 신호전극(8)은 서로 대향하는 위치에 형성한다. 또, 금속박막(10)을 구성하는 재료로서는 예를 들면 실리콘이나 알루미늄 등이 있다.
이에 따라, 신호전극(8)이 형성된 압전재료(1)로 이루어지는 기재(3)를 얻을 수 있다. 그리고, 이 기재(3)를 예를 들면 다이아몬드 블레이드를 사용하면, 공지 방법에서 신호전극(8)이 절단되지 않은 위치에서 일정치수 폭으로 절단하고, 직사각형의 신호전극(8)이 형성된 압전재료(1)를 형성한다. 또, 도 1의 (a)에 있어서, 점선은 기재(3)를 절단하는 부위를 나타낸다.
다음에 상기한 직사각형의 압전재료(1)를 둘러싸도록 절연층인 유리층(9)을 형성한다(도 4의 (b)참조). 단, 잉크에 접촉하지 않은 전극 단자부로 되는 부분에는 유리층(9)을 형성하지 않는다. 또, 유리층(9)의 형성에는 실라놀기의 탈수축합을 사용하면, 저온에서 치밀한 실록산 결합을 갖는 유리층(9)을 형성할 수 있다.
한편, 유리기판(4) 및 커버유리(6)에는 각각 하나의 면에 금속박막(10)을 형성한 후, 라인 폭 70㎛의 발 형상으로 패터닝을 하여 양극 접속을 실행하기 위한 금속박막(10)을 형성한다. 또, 금속박막(10)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 실리콘이나 알루미늄 등이 있다.
다음에, 도 4의 (c)는 기판으로 되는 유리기판(4) 및 커버유리(6)와 도 4의 (b)로 나타낸 유리층(9)으로 피복된 직사각형의 압전재료(1)를 대향하도록 배치하는 공정을 나타낸 것으로, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이 하나의 면에 금속박막(10)을 소망 형상으로 패터닝한 유리기판(4) 및 커버유리(6)와 유리층(9)으로 피복된 직사각형의 압전재료(1)를, 유리기판(4) 및 커버유리(6) 상에 형성된 금속박막(10)의 패턴과 상기 직사각형의 압전재료(1)의 분할면이 대향함과 동시에 직사각형의 압전재료(1)가 유리기판(4) 및 커버유리(6)로 끼워지도록 서로 배치한다. 또, 이 직사각형의 압전재료(1)를 배치하는 방법은 공지의 것을 채용할 수 있다.
또한, 도 4의 (d)는 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이 배치한 기판인 유리기판(4) 및 커버유리(6)와 직사각형의 압전재료(1)를 접속한 구조체로 나타낸 것이며, 기판인 유리기판(4) 및 커버유리(6)와 직사각형의 압전재료(1)의 접속은 소정 온도의 공기분위기 중에서 가열 및 가압하면서 기판인 유리기판(4) 및 커버유리(6) 상에 형성한 금속박막(10)을 양극으로, 신호전극(8)을 형성한 압전재료(1)의 표면에 형성한 유리층(9)을 음극으로 하여, 양자간에 소정의 직류 전압을 인가한다. 또, 이 양극 산화를 이용한 양극접합은 통상의 경우, 예컨대 가압은 200 내지 400g/cm2의 가중을 가하고, 가열은 상온 내지 600℃의 공기분위기를 이용한다.
단, 본 실시예의 경우, 직사각형의 압전재료(1)의 분극을 해소하지 않은 정도의 온도, 즉 상온 내지 150℃ 정도로 실행하는 것이 바람직하다. 또한, 전압의 인가는 유리기판(4) 및 커버유리(6) 상에 형성한 금속박막(10)을 양극, 신호전극(8)을 형성한 압전재료(1)의 표면에 형성한 유리층(9)을 음극으로 하고, 200 내지 2000V의 직류 전압으로 실행한다. 더욱이, 금속박막(10)이나 유리층(9)의 유리의 재질·표면 상태에도 의하지만, 양자의 접합은 10 내지 600초에서 종료한다.
이상의 가압·가열·전압인가에 의해, 헤드기판(4) 및 커버유리(6)와 격벽(5)으로 되는 직사각형의 압전재료(1)가 치수정밀도 양호하고 또한 강고히 접합되어 복수의 잉크유로(7)를 갖는 잉크젯프린트 헤드를 제조할 수 있다.
또한, 본 실시예 2에 의한 잉크젯프린트 헤드에 의하면, 다이아몬드 블레이드에 의한 채널홈 가공공정을 전혀 사용하지 않으므로, 지금까지의 미세 가공의 한계의 문제가 해소함과 동시에, 잉크유로(7)의 폭 혹은 깊이 등의 치수정밀도가 각별히 향상한다. 따라서, 종래, 특히 채널홈의 형성에 있어서 마무리치수의 편차가 20㎛정도 있던 것이 전무로 되고, 잉크유로(7)의 폭치수에 대하여도 직사각형의 압전재료(1)의 설치위치 정밀도로 규정되어, 높은 치수정밀도의 잉크젯프린트 헤드 유닛을 얻을 수 있다. 더구나, 복수의 잉크유로(7)의 가공 시간도 단축화되어, 스루풋의 향상이 가능해졌다.
더욱이, 신뢰성에 있어서도 직사각형의 압전재료(1)를 직접 접합하고 있기 때문에, 접착제를 사용하는 경우와 같은 접착제의 잉크유로(7)에의 유입이라는 문제가 해결됨과 동시에, 충분한 접합강도를 얻을 수 있다.
덧붙여, 지금까지는 유리기재(4), 잉크유로(7)를 구획하는 격벽(5)을 1매의 압전재료에 의해 구성했었지만, 본 실시예에 의하면, 고가인 압전재료(1)는, 격벽(5)을 구성하는 부분만으로 좋고, 재료비의 저감에도 큰 효과를 얻을 수 있다.
또한, 신호전극(8)이 절연체인 유리층(9)으로 덮어져 있기 때문에 예컨대, 수용성의 잉크를 배출시키는 경우에도, 인가하는 신호 전압은 그대로 압전재료(1)로 구성되어 있는 격벽(5)의 변형에만 작동하여, 잉크 재료에의 전류 누전은 없어진다. 그 때문에, 잉크 재료는 종래 비수용성의 것밖에 사용할 수 없었지만 수용성 잉크도 사용하는 것이 가능하게 되어 프린트 또는 배출 장치의 용도가 넓어진다.
또, 본 실시예 2에서는 직사각형의 압전재료(1)를 유리기판(4) 및 커버유리(6)에 접속하는 것에 대하여 설명하였지만, 직사각형의 압전재료(1)의 접합면이 유리로 덮여져 있으면, 접합은 같은 공정에서 실시할 수 있고, 유리 재료보다 염가인 재료를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 신호전극(8)을 피복하는 재료가 유리층(9)인 것에 대하여 설명하였지만, 신호전극(8)을 피복하는 재료는 유리층(9) 이외의 절연층이어도 좋다.
본 실시예 1에 의한 잉크젯프린트 헤드에 의하면, 다이아몬드 블레이드에 의한 채널홈 가공공정을 전혀 사용하지 않기 때문에, 지금까지의 미세 가공 한계의 문제가 해소됨과 동시에, 잉크유로(7)의 폭 혹은 깊이 등의 치수정밀도가 각별히 향상한다. 따라서, 종래, 특히 채널홈의 형성에 있어서 마무리 치수의 편차가 20㎛ 정도 있는 것이 전무하게 되고, 잉크유로(7)의 폭 치수에 대하여도 직사각형의 압전재료(1)의 설치위치 정밀도로 규정되어, 높은 치수정밀도의 잉크젯프린트 헤드유닛을 얻을 수 있다. 더구나, 복수의 잉크유로(7)의 가공 시간이나 단축되어, 스루풋의 향상이 가능해졌다.
또한, 신뢰성에 있어서도, 직사각형의 압전재료(1)를 직접 접합하고 있으므로, 접착제를 사용하는 경우와 같은 접착제의 잉크유로(7)에의 유입이라는 문제가 해결됨과 동시에, 충분한 접합강도를 얻을 수 있다.
덧붙여, 지금까지는 유리기재(4) 및 잉크유로(7)를 구획하는 격벽(5)을 1매의 압전재료에 의해 구성하였지만, 본 실시예에 의하면, 고가인 압전재료(1)는 격벽(5)을 구성하는 부분만으로 좋아 재료비의 절감에도 큰 효과를 얻을 수 있다.
또한, 격벽(5)에 미리 신호전극(8)을 형성하도록 하면, 도 1과 같은 공정을 이용하는 것에 의해, 격벽(5)으로 되는 직사각형의 압전재료(1)와 유리기재인 헤드기재(4) 및 커버판(6)을 동시에 접합하는 것도 가능하다는 이점이 있다.
또, 본 실시예 1에서는 하나의 면 및 하나의 면을 표면으로 한 경우의 이면에 대응하는 다른 면에 금속박막(2)을 형성한 압전재료(1)로 이루어지는 기재(3)를 이용하여 유리기판과의 접합을 실행하는 것에 대하여 설명하였지만, 예컨대, 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시하는 바와 같이 하나의 면에만 금속박막(2)을 형성한 압전재료로 이루어지는 기재(3)를 이용하여 유리기판(4)과 양극접합을 실행하고, 다른 면을 공지 방법으로 접속하는 것이더라도 좋다. 또, 도 2의 (a) 내지 (c)에 나타낸 각 도면의 설명은 상술한 도 1의 (a) 내지 (c)와 마찬가지이므로 생략한다.
또, 본 실시예 1에서는 직사각형의 압전재료(1)를 유리기판(4) 및 커버유리(6)에 접속하는 것에 대하여 설명하였지만, 압전재료(1)에 형성된 금속박막(2)과의 접합면이 유리로 덮여 있다면 접합은 같은 공정에서 실시할 수 있고, 유리 재료보다 염가인 재료를 이용하는 것으로도 가능하다.
또한, 본 실시예 1에 있어서 제조되는 잉크젯프린트 헤드의 하나로서, 격벽(5)의 상반부에 형성된 신호전극(8)을 그 위에 절연층인 유리층(9)으로 피복한 것이고(도 3 참조), 이 경우에는 상술한 효과에 더하여 수용성 잉크를 배출하는 경우더라도, 잉크를 배출시키기 위해서 인가된 신호 전압이 그대로 압전재료(1)로 구성되어 있는 격벽(5)의 변형에만 작용하여, 잉크 재료에의 전류 누전은 없어진다. 그 때문에, 잉크 재료는 종래 비수용성의 것밖에 사용할 수 없었지만 수용성 잉크도 사용하는 것이 가능해져, 프린트 또는 배출 장치의 용도가 넓어진다.
또한, 본 실시예 2에 의한 잉크젯프린트 헤드에 의하면, 다이아몬드 블레이드에 의한 채널홈 가공공정을 전혀 사용하지 않으므로, 지금까지의 미세 가공의 한계의 문제가 해소함과 동시에, 잉크유로(7)의 폭 혹은 깊이 등의 치수정밀도가 각별히 향상한다. 따라서, 종래, 특히 채널홈의 형성에 있어서 마무리치수의 편차가 20㎛정도 있던 것이 전무로 되고, 잉크유로(7)의 폭치수에 대하여도 직사각형의 압전재료(1)의 설치위치 정밀도로 규정되어, 높은 치수정밀도의 잉크젯프린트 헤드 유닛을 얻을 수 있다. 더구나, 복수의 잉크유로(7)의 가공 시간도 단축화되어, 스루풋의 향상이 가능해졌다.
더욱이, 신뢰성에 있어서도 직사각형의 압전재료(1)를 직접 접합하고 있기 때문에, 접착제를 사용하는 경우와 같은 접착제의 잉크유로(7)에의 유입이라는 문제가 해결됨과 동시에, 충분한 접합강도를 얻을 수 있다.
덧붙여, 지금까지는 유리기재(4), 잉크유로(7)를 구획하는 격벽(5)을 1매의 압전재료에 의해 구성했었지만, 본 실시예에 의하면, 고가인 압전재료(1)는, 격벽(5)을 구성하는 부분만으로 좋고, 재료비의 저감에도 큰 효과를 얻을 수 있다.
또한, 신호전극(8)이 절연체인 유리층(9)으로 덮어져 있기 때문에 예컨대, 수용성의 잉크를 배출시키는 경우에도, 인가하는 신호 전압은 그대로 압전재료(1)로 구성되어 있는 격벽(5)의 변형에만 작동하여, 잉크 재료에의 전류 누전은 없어진다. 그 때문에, 잉크 재료는 종래 비수용성의 것밖에 사용할 수 없었지만 수용성 잉크도 사용하는 것이 가능하게 되어 프린트 또는 배출 장치의 용도가 넓어진다.
또, 본 실시예 2에서는 직사각형의 압전재료(1)를 유리기판(4) 및 커버유리(6)에 접속하는 것에 대하여 설명하였지만, 직사각형의 압전재료(1)의 접합면이 유리로 덮여져 있으면, 접합은 같은 공정에서 실시할 수 있고, 유리 재료보다 염가인 재료를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 신호전극(8)을 피복하는 재료가 유리층(9)인 것에 대하여 설명하였지만, 신호전극(8)을 피복하는 재료는 유리층(9) 이외의 절연층이어도 좋다.
Claims (12)
- 압전재료로 이루어지는 기재를 일정치수 폭의 직사각형으로 분할하는 공정과,기판과 상기 직사각형의 압전재료를 양극 산화에 의해 접합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤더의 제조 방법.
- 하나의 면에 금속박막을 형성한 압전재료로 이루어지는 기재를 일정치수 폭의 직사각형으로 분할하는 공정과,기판과 상기 직사각형의 압전재료를, 상기 금속박막이 형성된 면이 상기 기판과 대향하도록 배치하는 공정과,상기 기판 및 상기 직사각형의 압전재료를 가열 및 가압하면서 상기 기판을 음극에, 또한 상기 직사각형의 압전재료에 형성된 금속박막을 양극으로 하여 양자간에 전압을 인가하여 접합하는 공정과,접합된 상기 직사각형의 압전재료에 의해 구성되는 격벽에 신호전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 격벽에 신호전극을 형성한 후, 상기 격벽을 절연층으로 피복하는 공정을 포함하되,격벽에 형성된 신호전극이 잉크유로와 접하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법.
- 하나의 면 및 하나의 면을 표면으로 한 경우의 이면에 대응하는 다른 면에 금속박막을 형성한 압전재료로 이루어지는 기재를 일정치수 폭의 직사각형으로 분할하는 공정과,기판과 상기 직사각형의 압전재료를, 상기 금속박막이 형성된 면이 상기 기판과 대향하도록 배치하는 공정과,상기 기판과 상기 직사각형의 압전재료를 가열 및 가압하면서 상기 기판을 음극으로 또한 상기 직사각형의 압전재료에 형성된 금속박막을 양극으로 하여 양자간에 전압을 인가하여 접합하는 공정과,접합된 상기 직사각형의 압전재료에 의해 구성되는 격벽에 신호전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 격벽에 신호전극을 형성한 후, 상기 격벽을 절연층으로 피복하는 공정을 더욱 포함하되,격벽에 형성된 신호전극이 잉크유로와 접하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 직사각형의 압전재료와 접합하는 유리기재의 접합면이, SiO2막으로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법.
- 양면에 신호전극으로 되는 금속박막을 소망 형상으로 패터닝한 압전재료로 이루어진 기재를 일정치수 폭의 직사각형으로 분할하는 공정과,분할된 상기 직사각형의 압전재료의 표면을 절연층으로 피복하는 공정과,하나의 면에 금속박막을 소망 형상으로 패터닝한 2매의 기판과 상기 절연층으로 피복된 직사각형의 압전재료를, 기판 상의 금속박막 패턴과 상기 직사각형의 압전재료의 분할면이 대향함과 동시에, 상기 직사각형의 압전재료가 상기 2매의 기판에서 끼워지도록 상호 배치하는 공정과,상기 기판과 상기 압전재료를 가열, 가압하면서, 상기 압전재료에 피복한 절연층을 음극으로, 상기 2매의 유리기판의 하나의 면에 형성한 금속박막 패턴을 양극으로 하여, 양자간에 전압을 인가하는 접합공정을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법.
- 제 3 항, 제 5 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 절연층은 유리층인 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법.
- 제 2 항, 제 4 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기판은 유리기판인 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법.
- 복수의 잉크유로를 갖는 잉크젯프린트 헤드에 있어서,상기 잉크유로를 구성하는 격벽이 압전재료로 구성되고, 상기 격벽에 설치된 신호전극은, 절연층으로 피복되어 잉크유로의 잉크와 접하지 않도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드.
- 제 10 항에 있어서,상기 절연층은 유리층인 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드.
- 제 11 항에 있어서,상기 유리층이 실라놀기를 갖는 재료를 탈수 축합하는 것에 의해 얻어지는 실록산 결합을 갖는 박막인 것을 특징으로 하는 잉크젯프린트 헤드.
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