KR960003338B1 - 잉크제트 프린터 헤드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

잉크제트 프린터 헤드

제1도는 청구의 범위 제1항 및 제2항의 발명의 한 실시예를 도시하는 종단 정면도.

제2도는 그 전극에의 인가전압을 도시하는 타이밍챠아트.

제3도는 그 잉크제트 프린터 헤드를 형성하는 과정을 도시하는 사시도.

제4도는 그 잉크제트 프린터 헤드를 형성하는 과정을 도시하는 사시도.

제5도는 그 잉크제트 프린터 헤드를 형성하는 과정을 도시하는 사시도.

제6도는 그 지주의 치수관계를 도시하는 일부의 사시도.

제7도는 그 전압부재의 두께의 변화에 대응하는 지주의 왜곡 량의 특성을 도시하는 그래프.

제8도는 그 전압부재의 두께의 변화에 대응하는 지주의 전단특성을 도시하는 그래프.

제9도는 그 전압부재의 두께의 변화에 대응하는 지주의 전단특성을 도시하는 그래프.

제10도는 청구의 범위 제 3항의 발명의 한 실시예에 관한 것으로서 잉크제트 프린터 헤드를 형성하는 과정을 도시하는 사시도.

제11도는 그 잉크제트 프린터 헤드를 형성하는 과정을 도시하는 사시도.

제12도는 그 잉크제트 프린터 헤드를 형성하는 과정을 도시하는 사시도.

제13도는 그 종단 정면도.

제14도는 종래의 예를 도시하는 종단 측면도.

제15도는 그 전극형성방법을 도시하는 측면도.

제16도는 다른 종래예를 도시하는 종단 특면도.

본 발명은 온디맨드(on-demand)형의 잉크제트 프린터 헤드에 관한 것이다. 잉크제트 프린터 헤드에는 일본국 특개평2-150355호 공보에 개시된 발명이 있다. 이하 제4도에 의거해서 설명한다. (30)은 바닥부 시트이다. 이 바닥부시트(30)는 화살표방향의 극성을 갖고 있으며 다수의 평행한 홈(31)과 이들 홈(31)의 양측에 위치하는 측벽(32)과 바닥면(33)을 갖고 있다. 그리고 측벽(32)의 정상부(34)에 정상부시트(35)를 접착층(36)으로 접합함으로써 각홈(31)의 정상부 개구면이 폐색되어 있다.

또 각홈(31)의 양내면이 되는 측벽(32)의 내면에는, 그 전체 높이중 정상부시트(35)측의 대략 절반의 범위에서 금속화 전극(37)이 증착(蒸着)에 의해 형성되어 있다.

즉 진공증착장치내에 있어서 바닥부시트(30)를 치구에 의해 유지하고 제15조에 도시하는 바와같이 측벽(32)에 대해 8각도를 갖고 증착금속원자의 평행 빔을 바닥부시트(30)를 향해서 유도함으로써 측벽(32)의 한쪽에 금속막이 증착된다. 바닥부시트(30)를 제11도에 있어서 수평방향으로 180°회전시킨 상태로, 상기한 동작과 똑같게 바닥부시트(30)에 증착금속원자의 평행빔을 유도한다.

이것으로 측벽(32)의 양측면의 상부의 대략 절반의 범위에 금속화전극(37)이 증착된다. 이때 측벽(32)의 정상부(34)에 증착된 금속막은 다음 공정에서 제거된다.

그리고 각홈(31)을 정상부시트(35)에서 폐색함으로써 압력실이 형성되고, 이것들의 압력실의 일단에 잉크공급부에 접속되는 공급부를 설치, 압력실의 타단에 잉크를 토출시키는 토출구를 설치함으로써 잉크제트 프린터 헤드가 완성된다.

이와같은 잉크제트 프린터 헤드에 있어서 인접하는 2개의 측벽(32)의 전극(37)에 각각 역의 전위의 전압을 인가하면 이 부분의 측벽(32)은 바닥부시트(30)의 화살표방향의 극성에 대해서 직교차하는 방향이 전위를 받아서 제14도에 점선으로 도시하는 바와같이 전단 왜곡을 일으킨다.

이것에 의해 전단 왜곡을 일으킨 측벽(32) 사이의 압력실(홈(31))의 용적이 급격하게 작아지고 그 압력실의 압력이 높아져서 잉크가 토출구로부터 비상하게 된다.

다음은 일본국 특개소63-247051호 공보에 기재된 발명에 대해서 설명한다.

제16도에 도시하는 바와같이 저벽(38 ; 底壁)과 경벽(39 ; 硬壁)과 천벽 (40 ; 天壁)과 작동기(41)에 의해 둘러싸인 유로(42)가 형성되어 있다.

압전 세라믹에 의해 형성되고 Z축 방향으로 분극된 작동기(41)는 천벽(40)에 접촉하는 스트립·시일(43)을 일단에 소유하고 하단이 저벽(38)에 결합되어 있다.

또 작동기(41)의 양측에는 전극(44,45)이 형성되어 있다.

또한 유로(42)의 선단에는 노즐(46)이 형성되어 있다. 따라서 잉크공급부로 부터 유로(42)에 잉크를 공급하고, 전극(44,45)에 전계를 인가하면 제16b도에 도시하는바와같이 작동기(41)가 왜곡되고 유로(42)의 용적이 압축되고, 내부의 잉크가 노즐(46)로 부터 비상하게 된다.

일본국 특개평2-150355호 공보에 개시된 발명은 측벽(32)의 왜곡량(변위량)을 크게 할 수가 없는 것이다. 즉 측벽(32)의 일부(홈(31))의 깊이의 대략 절반)에 전극(37)을 설치하고 홈(31)을 사이에 두고 대향하는 한쌍의 전극(37)에 전압을 인가함으로써 바닥부시트(30)의 분극방향과 수직인 전계를 걸어서 측벽(32)을 왜곡시키나 이때 측벽(32)은 상부(전극(37)이 형성된 부분)의 왜곡을 하부(전극(37)이 형성되어 있지 않은부분)에서 받은 상태로 변형한다. 이것으로 측벽(32)의 하부는 측벽(32)의 상부가 왜곡될 때의 저항으로 된다. 또 측벽(32) 자신은 전부 동일한 재료(피에조 전기재료)에 의해 형성되서 강성이 높음으로, 측벽(32)의 왜곡량을 크게 할수가 없다. 이것으로 압력실의 용적변화량도 작게 된다.

또 전극(37)의 형성방법이 복잡하며 생산원가가 높아지는 것이다.

즉 측벽(32)의 일부(홈(31)의 깊이의 대략 절반)에는 전극(37)을 형성할 필요가 있으므로 구조가 복잡한 특수 진공증착장치를 사용해서 전극(37)을 형성하지 않으면 안된다. 또 측벽(32)에 대해서 δ각도로 규제해서 증착금속원자의 평행빔을 발사시켜 측벽(32)의 한쪽면에 전극(37)을 형성하고, 그후에 바닥부시트(30)를 180°회전시켜서 재차 평행빔을 발사시켜 측벽(32)의 다른쪽 면에 전극(37)을 형성시키지 않으면 안되며, 공정수가 늘어나게 된다.

일본국 특개소63-247051호 공보에 기재된 발명에 있어서, 스트립·시일(43)의 강성은 압전세라믹으로 형성된 작동기(4)의 왜곡량에 크게 영향을 미치는 것이나, 스트립·시일(43)의 재료 및 강성에 대해서는 밝혀져 있지 않다.

가령, 이공지의 예에서 강성이 낮은 스트립·시일(43)이 사용되고 있다고 추정해도 스티립·시일(43)과 유로(42)의 깊이와의 관계 및 작동기(41)의 왜곡 특성은 완전히 불명하다.

본 발명의 목적은 압력실의 용적 변화율을 크게 해서 잉크방울의 토출 특성을 향상시키는 것이다.

본 발명의 판두께 방향으로 분극된 판형상의 압전부재와, 이 압전부재와 접합된 비도전성 및 비전왜곡성(非電歪曲性)인 저강성부재와, 상기 압전부재의 표면으로 부터 상기 저강성부재의 내부에 도달하는 깊이를 갖고 형성되고 일단에 잉크토출구를 가지고 잉크공급부에 접속되는 복수의 홈과, 이것들의 홈의 양측에 배치된 복수개의 지주와, 이들 지주의 각각의 측면에 접합된 복수의 전극과, 상기 압전부재의 표면에 접합되서 상기 각홈의 개구면을 폐쇄함으로써 복수의 압력실을 형성하는 천장판으로 이루어지고, 상기 압전부재의 두께를 y, 상기 저장성부재의 강성율의 역수를 Sp, 상기 압전부재의 미끄럼에 있어서 탄성정수를 S₄₄, 상기 홈의 깊이를 h로 해서,

의 근사치로 설정했다.

따라서 전극에 전압을 인가함으로써 지주를 변형시켜서 압력실의 용적을 변화시키고 그 압력실의 내압을 높여서 내부의 잉크를 잉크공급구로 부터 토출시킨다. 지주의 천장판측의 일부는 강성이 높은 압전부재로 형성되어 있으나 나머지 부분은 저강성부재로 형성할 수 있고 이 결과 전압부재측의 지주의 왜곡에 대한 저장성부재측의 지주에 의한 저항력을 작게 할 수 있으며 게다가 압전부재의 두께 y와 저강성부재의 강성율의 역수Sp와 압전부재의 두께 미끄럼에 있어서의 탄성정수 S₄₄와 홈의 깊이 h와 압전부재의 두께 y를 상기 관계로 설정함으로써 지주의 왜곡량을 크게 할수 있고, 이것으로 잉크방울의 토출 특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또 홈의 양측에 위치하는 지주의 일부가 전왜곡성이 없는 저강성부재에 의해 형성되어 있으므로 이 전왜곡성이 없는 지주의 일부를 포함해서 홈의 저강성부재측의 일면과 양측면과의 전면에 전극을 형성해도 전계를 압전부재에 의한 지주의 일부에만 작용시킬 수가 있으며 따라서 홈내의 일부에만 전극을 설치하는 것과 같은 복잡한 공정을 생략할 수도 있다.

청구범위 제1항 및 제2항에 의한 발명의 한실시예를 제1도 내지 제9도에 기초해서 설명한다. 우선 제3도 내지 제5도를 참작해서 제작 공정순으로 잉크제트 프린터 헤드의 구성을 설명한다.

제3a도에 도시하는 바와같이 비도전성 및 비전왜곡성을 가지며 압전부재보다 낮은 강성의 재료에 의해 형성된 저강성부재인 기판(1)상에 판두께방향으로 분극된 압전부재(2)를 접착제로 접착한다.

본 실시예에 있어서 기판(1)의 재료는 액정폴리머(일본석유화학 주식회사제의 상품명 “자이더”)가 선택되고 있다.

또 접착제는 일반적으로 구조용 접착제로서 비도전성의 것을 사용하는 것이 종류에 따라서는 기포가 혼입되어 접착강도가 저하되므로, 이와같은 경우에는 탈포(脫泡)처리를 한다.

접착층의 두께는 1㎛정도가 좋다. 상기 압전부재(2)는 분극되어 있으므로 온도를 일정 이상으로 높이면 특성이 열악화 한다. 그래서, 기판(1)과 압전부재(2)의 접착에 있어서는 압전부재(2)의 온도가 열악화 하지 않는 경화온도로 정해진 접착제가 사용되고 있다. 본 실시예에 있어서는 스미도모 쓰리엠 가부시끼가이샤제의 상품명 스카치웰드 1838 B/A라는 접착제가 사용되고 있다.

계속해서 제3b도에 도시하는 바와같이 압전부재(2)의 표면으로부터 기판(1)의 내부에 도달하는 다수의 홈(3)을 소정의 간격을 벌려서 평행으로 연삭가공을 하는데 이 연삭가공에 앞서 압전부재(2)의 표면을 기준으로 해서 기판(1)의 바닥면을 연삭하고, 기판(1)과 압전부재(2)와의 판두께의 합계를 일정하게 하고 기판(1)을 연삭가공기의 베드에 고정하여 이 베드를 기준으로 해서 연삭이송량을 결정함으로써 각홈(3)의 깊이를 일정하게 할 수 있다. 물론 홈가공의 전가공을 행하지 않아도 압전부재(2)의 상면을 기준으로 해서 연삭이송량을 결정해도 똑같은 목적을 달성할 수가 있다. 이 공정에서는 홈(3)의 양측에 위치하는 지주(4)도 형성되나, 이들 지주(4)는 압전부재(2)에 의한 상부지주(4a)와 강성이 작은 하부지주(4b)로 이루어진다.

여기서는 홈(3)의 폭은80㎛, 홈(3)의 배열피치는 169㎛, 홈(3)의 깊이는 160㎛로 정해져 있다.

또 홈(3)의 연삭에 사용되는 공구는 IC기판을 형성할 때 웨이퍼를 절단하는 다이싱소우(dicing saw)의 다이아몬드 호일이 일반적으로 사용된다.

본 실시예에 있어서는 가부시끼가이샤 디스고제의 NBCZ 1080 또는 1090 2인치 브레이드를 30,000rpm의 회전수로 회전시켜서 연삭했다.

또한 기판(1)의 재질을 액정폴리머로 함으로써 연삭시에 버어가 나오지 않는 깨끗한 연삭면이 형성된다.

다음에, 무전해 도금에 의해 전극을 형성하기 전에 기판(1)과 압전부재(2)를 세척하고 전처리를 행한다. 즉 액온도 50℃의 30% 수산화 칼륨용액에 의해 기판(1)과 압전부재(2)에 30분간의 에칭 처리를 시행하고 이것으로서 기판(1)및 압전부재(2)의 홈(3)의 내면거칠기는 도금의 밀착강도가 충분하게 되는 거칠기로 된다.

또 탈지 및 다음 공정에서의 촉매의 흡착성을 향상시킬 목적으로 양이온 활성제를 사용해서 틀리너 콘디쇼너를 행한다.

또한 촉매화를 행한다. 즉 기판(1)과 압전부재(2)를 수세한 후 NaCI과 같은 중성염에 Pd 및 Sn을 함유한 촉매욕에 기판(1)과 압전부재(2)를 침지하고, 계속해서 기판(1)과 압전부재(2)를 침지하고, 계속해서 기판(1)과 압전부재(2)에 산성의 촉진제 처리를 시행해서 이들의 표면에 촉매로서의 Pd만을 남기고 건조시킴으로써 전처리를 완료한다. 그리고 본 공정에 있어서 각 처리액을 홈(3)의 구석구석까지 침투시키기 위해서는 초음파를 병용하는 것이 바람직하다.

다음은, 전극형성부 및 배선패턴 형성부 이외의 범위로 제한하여 압전부재(2)의 표면에 마스크를 씌운다. 이 방법은 제3c도에 도시하는 비와같이 압전부재(2)의표면에 드라이필름(5)을 붙인다. 또다시 그위에 제4a도에 도시하는 바와같이 방식용 마스크(6)을 올려놓고 광노출 및 현상처리를 행한다.

이것으로 제4b도에 도시하는 바와같이 압전부재(2)의 표면에는 전극형성부 및 배선패턴 형성부 이외의 부분에 방식막(7)이 형성되고 전극형성부 및 배선패턴 형성부에는 촉매로서의 Pd가 남는다.

다음은 기판(1)과 압전부재(2)를 도금액에 침지해서 무전해 도금을 한다.

이때 전극이나 배선패턴을 필요로 하지 않는 면은 방식막(7)에 의해서 도금액으로 부터 보호할 수가 있다.

이 무전해 도금에는 니켈도금이나 금도금이 적합하다.

도금욕은 금속염 및 환원제로 된 주성분과 보조성분으로 형성된다.

보조성분은, PH조정제, 완충제, 착화제, 촉진제, 안정제, 개량제 등으로 이루어진다. 도금욕은 도금하는 금속에 따라 상이하나, 본 실시예에 있어서는 니켈-인계의 저온도금욕을 사용해서 도금의 평균적인 막의 두께를 2 내지 3㎛로 했다.

또 무전해도금은 전기도금과는 달리 화학도금 임으로 도금욕의 PH와 온도와 욕의 성분농도를 관리하는것 만으로도 석축거동을 결정할 수가 있다.

도금욕에 침지된 기판(1)과 압전부재(2)는 방식막(7)에 의해 피복되어 있지 않은 표면에 존재하는 Pd가 촉매로 되며 이 부분에 도금금속이 석출되기 시작한다. Pd(촉매)가 도금금속으로 피복되면 석출된 도금금속이 자기촉매로 되어 반응이 계속된다. 이것에 의해 도금금속의 막두께가 소망의 두께로 되었을 시점에서 무전해도금 처리공정을 종료하게 되므로 제5a도에 도시하는 바와같이 방식막(7)이 존재하지 않는 홈(3)의 내면 전체면에 전극(8)이 형성되고 동시에 압전부재(2)의 방식막(7)이 존재하지 않는 표면에 전극(8)과 접속하는 배선패턴(9)이 형성된다.

기판(1) 및 압전부재(2)는 그들의 표면 세부의 조직까지 도금액이 침투해서 핀홀이 발생하지 않으므로 기판(1)과 압전부재(2)와의 접합면이 되는 내수성이 약한 접착제를 포함한 홈(3)의 내면을 잉크로 부터 보호 할 수가 있다. 이것으로서 보호막의 형성을 생략할 수가 있다.

또 전극(8)과 배선패턴(9)과의 막은 두께도 균일하다.

계속해서 제5b도에 도시하는 바와같이 압전부재(2)의 표면의 방식막(7)을 박리한다.

또한 제5c도에 도시하는 바와같이 압전부재(2)의 표면에 천장판(10)을 접착한다. 이때 도금막의 막의 두께 보다도 두꺼운 방식막(7)(약20㎛)이 제거되어 있으므로, 천장판(10)을 압전부재(2)의 상면에 양호하게 접합시킬 수가 있다. 그리고, 각홈(3)의 선단에 연결되어 통하는 다수의 잉크토출구(11)가 형성된 노즐판(12)을 기판(1)과 압전부재(2), 천장판(10)과의 측면에 고정함으로써 잉크제트 프린터 헤드가 완성된다.

그리고 천장판(10)은 잉크공급부(도시하지 않음)와 각홈(3)을 접속하는 잉크공급판(13)을 갖고 있다. 또 제1도에 도시하는 바와같이 각홈(3)의 개구면을 천장판(10)에 의해 폐색함으로써 압력실(14)이 형성된다.

이와같은 구성에 있어서 제1도에 있어서 중앙의 압력실(14)의 잉크를 토출시키는 경우에 대해 설명한다. 압력실(14)의 각각에는 잉크공급판(13)으로 부터 잉크가 공급된다. 여기서 중앙의 압력실(14)의 전극(8)과 좌측에 인접하는 압력실(14)의 전극(8)과의 사이에 배선패턴(9)을 개재시켜 전압(A)을 인가하고 중앙의 압력실(14)의 전극(8)과 우측에 인접하는 압력실(14)의 전극(8)과의 사이에 전압(B)을 인가한다.

A, B의 전압의 극성은 역이며, 상부지주(4a)에는 화살표로 도시하는 분극방향과 직교차하는 방향으로 전계가 걸린다. 이것에 의해, 중앙의 압력실(14)의 용적이 증대하고, 그 양측의 압력실(14)의 용적은 감소한다.

제2도에 전압 A, B의 인가상태를 도시하는데, 일전시간(a) 사이에서 전압 A, B가 완만하게 높아짐으로 용적이 감소된 좌우의 압력실 (14)의 잉크가 잉크토출구(11)로부터 비상하는 일은 없다.

중앙의 압력실(14)은 용적의 증대에 의해 내압이 저하하고 잉크토출구(11)의 메니스커스(잉크의 표면)가 약간 후퇴하나 잉크공급관(13)의 잉크를 흡인한다. 제2도의 (b)의 시점에서는 지금까지와는 역의 전압이 전극(8)에 급격하게 인가되기 때문에, 중앙의 압력실(14)의 좌측지주(4)는 우측으로 왜곡되고, 우측지주(4)는 좌측으로 왜곡되며, 중앙의 압력실(14)의 용적은 급격하게 감소된다.

이것으로 중앙의 압력실(14)의 잉크토출구(11)로 부터 잉크가 비상하게 된다.

이때의 전압은 제2도에 있어서 (c)에 의해 도시되는 일정기간 인가되며, 이동안 비상중의 잉크방울의 꼬리부분은 잉크토출구(11)로 부터 분리되는 일은 없다. 제2도에 있어서(d)의 시점에서 전극(8)으로의 전압인가를 급격하게 차단하면, 왜곡된 지주(4)가 원위치로 복귀하기 때문에 중앙의 압력실(14)의 내압이 급격하게 저하하며, 따라서 잉크토출구(11)의 잉크가 안쪽으로 홉인되어 비상중의 잉크방울의 꼬리부분이 압력실(14)의 중심을 지나는 직선상에서 분리된다. 이것에 의해 잉크방울의 비상방향이 일정하게 되며, 비상중의 잉크방울이 복수로 분리되는 상태, 즉 새틀라이트 도트의 발생을 방지할 수가 있다. 전극(8)으로의 통전을 차단한 순간에 중앙의 압력실(14)의 좌우 양측의 압력실(14)의 내압은 상승하나 잉크토출구(11)로 부터 잉크를 비상시킬 정도의 압력에는 이르지 못한다.

이상과 같이 지주(4)의 천장판(10)측의 일부(상부지주(4a))는 강성이 높은 압전부재(2)에 의해 형성되어 있느나 나머지부분(하부지주(4b))은 압전부재(2)보다 상성이 낮은 기판(1)에 의해 형성할 수 있고 이 결과 압전부재(2)의 상부지주(4a)의 왜곡에 대한 기판(1)의 하부지주(4b)에 의한 저항력이 감소되고, 따라서 지주(4)의 왜곡량을 크게 해서 잉크방울의 토출특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

그래서 제6도에 도시하는 바와같이 홈(3)의 깊이 및 지주(4)의 높이(h)를 160㎛로 지주(4)의 폭(B)을 80㎛로 지주(4)의 길이(L)를 100mm로 설정하고 압전부재(2)의 압전정수(d₁₅) 및 압전부재(2)의 탄성정수(S₄₄)를 다음과 같이 설정한다.

d₁₅= 564× 10^-12m/V

S₄₄=37.4× 10^-12m²/N

그리고 이 조건들을 기초로 해서 압전부재(2)의 두께(y)와 기판(1)의 탄성정수(강성율의 역수)(Sp)의 값을 각각 변화시켜서 지주(4)의 왜곡량과 전단력과 왜곡에너지와의 변화를 조사한다. 제7도는 압전부재(2)의 두께(y)와 지주(4)의 왜곡량과의 관계를 도시하는 그래프이고, 제8도는 지주(4)에 작용하는 전단력과 압전부재(2)의 두께(y)와의 관계를 도시하는 그래프이며, 제9도는 지주(4)의 왜곡에너지와 압전부재(2)의 두께(y)와의 관계를 도시하는 그래프이다. 이 그래프들중 기판(1)의 탄선정수(강성율의 역수(Sp)의 값은 압전부재(2)의 두께 미끄럼에 있어서 탄성정수(S₄₄)의 값과 같 은 37.4× 10^-12m²/N로 변화시킨 경우의 특성이 종래의 구조(지주전체가 압전부재로 형성된 구조)에 대응 되도록 한 것이 된다.

따라서 기판(1)의 탄선정수(Sp)를 크게 함으로써 지주(4)를 고효율로 왜곡시킬 수가 있으며, 이 (Sp)와 홈(3)의 깊이(h)와 압전부재(2)의 두께(y)를 적당히 선택함으로써 왜곡특성, 전단특성, 에너지특성 등이 가장 좋은 잉크제트 프린터 헤드를 얻을 수가 있다.

제9도의 에너지특성에 눈을 돌리면 압전부재(2)의 두께(y)를 변화시킨 범위내에서는 상이한 기판(1)의 탄성정수(Sp) 마다에 극대치가 존재하고 그것들의 극대치를 표시하는 경우의 압전부재(2)의 두께(y)는 홈(3)의 깊이 및 지주(4)의 높이(h). 압전부재(2)의 두께 미끄럼에 있어서 탄성정수(S₄₄), 기판(1)의 탄성정수(강성율의 역수)(Sp)등의 패러미터에 의해 다음식에 의해서 결정된다.

따라서 이식에 의해서 구해진 y값의 근사치에 압전부재(2)의 두께를 설정함으로써 지주(4)의 변위량을 크게헤서 잉크의 토출특성을 향상시킬 수가 있다.

또 기판(1)의 재료는 상기의 것에 한정되는 것은 아니고 비전도성 일것, 비전왜곡성 일것, 압전부재(2)보다 강성이 낮을 것, 압전부재(2)에 접착이 가능할것, 압전부재(2)에 접합한 후에 다이어몬드 호일로 홈(3)을 연삭했을때 깨끗한 연삭면이 형성될것, 압전부재(2)에 무전해도금을 했을때 밀착성이 좋은 도금을 동시에 시행할 수 있을 것 등의 조건을 만족하는 것이면 적용이 가능하다. 또 도금되는 금속은 값이 싼 니켈이 사용 가능하나 잉크의 성분에 따라서는 전극(8)이 부식되는 것을 생각할 경우에는, 금을 사용함으로써 해결된다. 이 경우 니켈 도금 위에 얇은 금도금을 해서 전극(8)을 형성함으로써 생산 원가의 상승을 어느 정도 억제하는 것이 가능하다.

다음으로 청구범위 제3항에 있어서의 발명의 한 실시예를 제10도 내지 제13도에 의거해서 설명한다. 상기 실시예와 동일한 부분은 동일 부호를 사용하고 설명도 생략한다.

본 실시예에 있어서 도프프린터 헤드의 구조를 제조 공정순으로 설명한다. 제10a도에 도시하는 바와같이, 기판(1)상에 접착력이 높은 에폭시수지 등을 주성분으로 하는 접착제를 도포하고, 이 접착제 위에 판의 두께방향으로 분극된 압전부재(2)를 올려놓고, 접착제를 경화시킨다.

이것으로 기판(1)과 접착층(15)과 압전부재(2)가 3층 상태로 접합된다.

이 접착층(15)은 본 발명에 있어서 저강성부재이며 비도전성 및 비전왜곡성의 성질을 갖고 있다. 따라서 기판(1)은 열변형이 적은 알루미늄 또는 유리등의 강성이 높은 재료로 형성할 수가 있다. 압전부재(2)가 분극되어 있으므로 기판(1)과 압전부재(2)와의 접착에 있어서는 압전부재(2)가 온도 열악화 되지 않는 경화온도에 맞춘 접착제로 접착층(15)이 형성되어 있다. 본 실시에에 있어서는 스미도모 쓰리엠 가부시끼가이샤제의 상품명 스카치웰드 1838B/A인 접착제가 사용되고 있다.

계속해서 제10b도에 도시하는 바와같이, 압전부재(2)의 표면에서 기판(1) 내부에 이르는 다수의 홈(3)을 소정의 간격을 벌려서 평행으로 연삭가공하는데, 이 연삭가공에 앞서서, 압전부재(2)의 표면을 기준으로 해서 기판(1)의 바닥면을 연삭하고 기판(1)과 압전부재(2)와의 판두께 및 접착층(15)의 막두께의 합계를 일정하게 하고 기판(1)을 연삭가공기의 베드로 고정하고 이 베드를 기준으로 해서 연삭 이송량을 결정함으로써 각홈(3)의 깊이를 일정하게 할수 있다. 물론 홈가공의 전처리 가공을 행하지 않아도 압전부재(2)의 윗면을 기준으로 해서 연삭 이송량을 결정해도 똑같은 목적을 달성할 수가 있다. 이 공정에서는 홈(3)의 양측에 위치하는 지주(4)도 형성되나 이것들의 지주(4)는 압전부재(2)에 의한 상부지주(4a)와 강성이 작은 하부지주(4b)로 이루어진다.

다음은 무전해도금을 시행하기 위해서 상기 실시예와 똑같이, 수세, 촉매욕에 침지. 촉진제처리, 에칭등의 전처리를 행한다.

전극형성부 및 배선패턴 형성부 이외의 범위로 제한하여 압전부재(2)의 표면에 마스크를 씌운다. 이 방법은 제10c도에 도시하는 바와같이 압전부재(2)의 표면에 드라이필름(5)을 붙인다. 또한 그위에 제11a도에 도시하는 바와같이, 방식용 마스크(6)를 올려놓아 광노출 및 현상처리를 행한다. 이것으로서 제11b도에 도시하는 것과 같이 압전부재(2)의 표면에는 전극형성부 및 배선패턴 형성부 이외의 부분에 방식막(7)이 형성되고, 전극형성부 및 배선패턴 형성부에는 촐매로서의 Pd가 남는다.

다음은 기판(1)과 압전부재(2)를 도금액에 침지해서 무전해도금을 행한다.

이때 전극이나 배선패턴을 필요로 하지 않는 면은 방식막(7)에 의해서 도금액으로 부터 보호할수 있다.

도금금속의 막두께가 소망의 두께로된 시점에서 무전해도금 처리공정을 끝냄으로써 제12a도에 도시하는 바와 같이 방식막(7)이 존재하지 않는 홈(3)의 내면 전체면에 전극(8)이 형성되고 동시에 압전부재(2)의 방식막(7)이 존재하지 않는 표면에 전극(8)에 접속하는 배선패턴(9)이 형성된다.

다음에 제12b도에 도시하는 바와같이 압전부재(2) 표면의 방식막(7)을 박리한다.

또한 제12c도에 도시하는 것과 같이 압전부재(2)의 표면에 천장판(10)을 접착하고, 노즐판(12)을 기판(1)과 압전부재(2)와 천장판(10)과 측면에 고정함으로써, 잉크제트 프린터 헤드가 완성된다. 또 제13도에 도시하는 바와같이 각홈(3)의 개구면을 천장판(10)에 의해 폐색함으로써 압력실(14)이 형성된다.

이와같은 구성에 있어서 지주(4)의 천장판(10)측의 일부(상부지주(4a))는 강성이 높은 압전부재(2)에 의해 형성되어 있으나 나머지부분(하부지주(4b))은 압전부재(2)보다 강성이 낮은 접착제(15)(저강성부재)에 의해 형성할 수가 있고 이 결과 압전부재(2)의 상부지주(4a)의 왜곡에 대한 기판(1)의 하부지주(4b)에 의한 저항력이 감소되고, 따라서 지주(4)의 왜곡량을 크게 해서 잉크방울을 토출시키는 것이 가능하게 된다.

또한 기판(1)과 압전부재(2)를 접착하는 접착제(15)를 저강성부재로 함으로써 기판(1)을 강성이 높은 재료로 형성할 수가 있고, 이것에 의해 압전부재(2)의 표면으로 부터의 홈(3)의 깊이를 정확하게 그리고 용이하게 정할수 있다. 따라서 지주(4)의 왜곡량을 일정하게 하고, 잉크의 토출량을 균일하게 할 수 있다.

본 발명은 판두께 방향으로 분극된 판형상의 압전부재와 이 압전부재에 접합된 비도전성 및 비전왜곡성인 저강성부재와, 상기 압전부재의 표면에서 상기 저강성부재의 내부에 이르는 깊이를 갖고 형성되어 일단에 잉크토출구를 소유하고 잉크공급부에 접촉되는 복수의 홈과, 이 홈들의 양측에 배치된 복수의 지주와, 이지주들의 각각 측면에 접합된 복수의 전극과, 상기 압전부재의 표면에 접합되서 상기 각 홈의 개구면을 폐색함으로써 복수의 압력실을 형성하는 천장파능로 이루어지고, 상기 압전부재의 두께를 (y), 상기 저강성 부재의 강성율의 역수를 (Sp), 상기 압전부재의 두께 미끄럼에 있어서 탄선정수를 (S₄₄), 상기 홈의 깊이를 (h)로 해서

의 근사치로 설정했음으로, 전극에 전압을 인가함으로써 지주를 변형시켜서 압력실의 용적을 변화시키고 그 압력실의 내압을 높이고 내부의 잉크를 잉크공급구로 부터 토출시킨다. 지주의 천장판측의 일부는 강성이 높은 압전부재에 의해 형성되어 있으나 나머지 부분은 저강성부재에 의해 형성할 수 있고 이 결과가 압전부재측의 지주의 왜곡에 대한 저강성부재측의 지주에 의한 저항력을 작게 할 수 있고 게다가 압전부재의 두께(y)와 저강성부재의 강성율의 역수(Sp)와 압전부재의 두께 미끄럼에 있어서 탄성정수(S₄₄)와 홈의 깊이(h)와 압전부재의 두께(y)를 최적 값으로 설정함으로써 지주의 왜곡량을 크게 할 수가 있고 따라서 잉크방울의 토출특성을 향상시킬 수 있으며 또한 기판과 압전부재를 접착하는 접착층을 저강성부재로 함으로써 기판을 강성이 높은 재료로 형성할 수 있고 이것으로 압전부재의 표면으로 부터의 홈의 깊이를 정확하게 또한 용이하게 정할 수가 있다.

따라서 지주의 왜곡량을 일정하게 하고 잉크의 토출량을 균일하게 할 수 있고 게다가 홈내의 일부에만 전극을 설치하는 것과 같은 복잡한 공정을 생략할 수 있는 등의 효과를 갖고 있다.

Claims (3)

1. 판의 두께방향으로 분극된 판형상의 압전부재와, 이 압전부재에 접합된 비도전성 및 비전왜곡성인 저강성부재와, 상기 압전부재의 표면에서 상기 저강성부재의 내부에 이르는 깊이를 가지고 형성되고 일단에 잉크토출구를 소유하여 잉크공급부에 접속되는 복수의 홈과, 이들 홈의 양측에 배치된 복수의 지주와, 이들 지주의 각각의 측면에 접합된 복수의 전극과, 상기 압전부재의 표면에 접합되서 상기 각홈의 개구면을 폐색함으로써 복수의 압력실을 형성하는 천장판등으로 이루어지고 상기 압전부재의 두께를 (y), 상기 저강성부재의 강성율의 역수를 (Sp), 상기 압전부재의 두께 미끄럼에 있어서 탄성정수를(S₄₄), 상기 홈의 깊이를 (h)로 해서

   의 근사치로 설정한 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터 헤드.
2. 제1항에 있어서, 저강성부재가 플라스틱에 의해 형성된 기판인 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터 헤드.
3. 제1항에 있어서, 저강성부재가 압전부재와 기판을 접착하는 접착층인 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터 헤드.