JP2005111806A - Liquid discharging head and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出ヘッドに関し、特に、リング状の駆動電極を絶縁性基板の厚さ方向に重なるように設けた、多層型の液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, and more particularly to a multilayer liquid discharge head in which ring-shaped drive electrodes are provided so as to overlap in the thickness direction of an insulating substrate and a method for manufacturing the same.
静電吐出型インクジェット記録方式は、帯電した微粒子成分を含むインクを用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドの個別電極に所定の電圧を印加することにより、静電力を利用してインクの吐出を制御し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する方式である。この静電吐出型インクジェット記録方式を採用する記録装置として、平面状の絶縁性基板の表面からその法線方向にインクを吐出するインクジェット記録装置が知られている（例えば特許文献１）。 The electrostatic discharge type ink jet recording method uses ink containing charged fine particle components and applies a predetermined voltage to individual electrodes of the ink jet head according to image data, thereby discharging ink using electrostatic force. This is a method for controlling and recording an image corresponding to image data on a recording medium. As a recording apparatus that employs this electrostatic discharge type inkjet recording system, an inkjet recording apparatus that discharges ink in the normal direction from the surface of a planar insulating substrate is known (for example, Patent Document 1).
図６は、特許文献１に開示されたインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの概略構成を表す一例の概念図である。図６に示すインクジェットヘッド５０は、ヘッド基板１２と、インクガイド１４と、絶縁性基板１６と、駆動電極５２と、対向電極２２とを備えている。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of a schematic configuration of the inkjet head of the inkjet recording apparatus disclosed in Patent Document 1. The
このインクジェットヘッド５０では、図示しない駆動回路により対向電極に対して駆動電極５２に高電圧、例えば約６００Ｖの電圧を印加し、毛細管現象により液体ガイド２６を濡れ上がったインクを、静電力を利用して対向電極２２上に保持された記録媒体Ｐに向けて吐出させる。
In this
ところで、図６に示した構造のインクジェットヘッド５０では、画像の記録時に高電圧のスイッチング動作を行う必要があるので、消費電力の殆どは駆動回路を構成するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で消費され、インクを吐出させるために利用される電力は極く僅かであり、エネルギー効率が低いという問題がある。
また、高精細な画像を記録媒体Ｐ上に記録するため、図６に示したようなインクジェットヘッド５０を複数個、高密度に配置して記録媒体Ｐ上を走査するインクジェット記録装置が知られているが、図６に示した構造のインクジェットヘッド５０を高密度で配置すると、高電圧が印加される駆動電極５２どうしを近接して配置することになり、放電の危険性が高くなり、インクジェットヘッド５０の誤動作やインクジェットヘッド５０の故障が起きやすくなるという問題がある。
By the way, in the
In addition, in order to record a high-definition image on the recording medium P, there is known an ink-jet recording apparatus that scans the recording medium P by arranging a plurality of ink-
上記のような従来型のインクジェット記録装置の問題点を解決するため、消費電力を増大させることなく、高精細かつ高速に記録を行うことができる静電吐出型インクジェットヘッドとして、絶縁性基板１６の対向電極２２と対向する上面に設けた第一駆動電極としての駆動電極５２に加え、絶縁性基板１６のヘッド基板１２と対向する下面側の、駆動電極５２の反対側の位置にも駆動電極５２と同様のリング状の駆動電極を第二駆動電極として設けた絶縁性基板１２を備えた液体吐出ヘッドが考えられる。
In order to solve the problems of the conventional ink jet recording apparatus as described above, as an electrostatic discharge ink jet head capable of performing high-definition and high-speed recording without increasing power consumption, In addition to the
この場合、絶縁性基板１６の両面にリング状の第一駆動電極と、リング状の第二駆動電極とを設ける方法としては、絶縁性基板の表面に導体層を形成した後、導体層をエッチングしてリング状の駆動電極を形成し、しかる後にリング状の駆動電極の内周側の穴の部分に穴あけ加工を施して貫通孔を開孔する逐次積層方法や、貫通孔が開孔された絶縁性基板の両面にリング状の駆動電極とリング状の駆動電極の中央に穴が形成された絶縁層を一括して貼り合わせて積層する一括積層方法、あるいは貫通孔の形成されていない絶縁性基板の両面にリング状の駆動電極或いはリング状の駆動電極が表面に形成された薄い絶縁層を貼り合わせて積層した後にリング状の駆動電極の穴の部分の絶縁層および絶縁性基板に穴あけ加工を施す方法を用いることが考えられる。
In this case, as a method of providing the ring-shaped first drive electrode and the ring-shaped second drive electrode on both surfaces of the
しかし、第一駆動電極の内周縁と、第二駆動電極の内周縁との位置がずれるとインクの吐出方向が変動し、また、第一駆動電極および第二駆動電極の内周縁に対して貫通孔の位置がずれるとインクの吐出方向が変動したり、吐出されるインクの量が貫通孔どうしの間でばらつくため、第一駆動電極の内周縁、第二駆動電極の内周縁、および貫通孔の三者間の位置関係には高い精度が要求される。したがって、上記いずれの方法でも第一駆動電極、第二駆動電極、および貫通孔の三者間の位置合わせを高精度に行う必要がある。
ところが、上記いずれの方法でも各層の張り合わせ時や層間の熱膨張による層間相互の位置ずれが起きたり、貫通孔の穴あけ加工時に貫通孔の内径がばらついたり、貫通孔の位置ずれが生じる。この位置ずれの程度が大きいと、駆動電極の内周縁が貫通孔の内表面に露出してしまう恐れがあり、その場合、インクを介して駆動電極間が電気的に導通すると不良の原因となる。例えば、インクの吐出方向が変動したり、インクの吐出量が貫通孔ごとに変動して均一なインクの吐出ができなくなるという問題がある。さらにリング状の駆動電極の配列密度を高くするほど、上記のような不具合の発生率が高くなるという問題がある。
However, if the positions of the inner peripheral edge of the first drive electrode and the inner peripheral edge of the second drive electrode are shifted, the ink ejection direction changes, and the first drive electrode and the second drive electrode penetrate through the inner peripheral edge. If the position of the hole is deviated, the ink ejection direction changes, and the amount of ink ejected varies between the through holes. Therefore, the inner periphery of the first drive electrode, the inner periphery of the second drive electrode, and the through hole High accuracy is required for the positional relationship between the three. Therefore, in any of the above methods, it is necessary to perform alignment between the first drive electrode, the second drive electrode, and the through hole with high accuracy.
However, in any of the above methods, the mutual displacement of the layers occurs due to the lamination of the layers or thermal expansion between the layers, the inner diameter of the through holes varies during the drilling of the through holes, or the positional displacement of the through holes occurs. If the degree of this positional deviation is large, the inner peripheral edge of the drive electrode may be exposed on the inner surface of the through hole. In that case, if the drive electrode is electrically connected via ink, it causes a defect. . For example, there is a problem that the ink ejection direction varies, or the ink ejection amount varies for each through-hole, making it impossible to eject ink uniformly. Furthermore, there is a problem that the higher the arrangement density of the ring-shaped drive electrodes, the higher the occurrence rate of the above problems.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、絶縁性基板を貫通する貫通孔を包囲するように絶縁性基板の両面に設けたリング状の第一駆動電極および第二駆動電極に電圧を印加して前記貫通孔から液体を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、第一駆動電極の内周縁、第二駆動電極の内周縁、および貫通孔の三者が高い精度で配置された液体吐出ヘッドおよびそのような液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and a ring-shaped first drive electrode and a second drive provided on both surfaces of an insulating substrate so as to surround a through hole penetrating the insulating substrate. A method of manufacturing a liquid discharge head that applies a voltage to an electrode and discharges liquid from the through hole, wherein the inner periphery of the first drive electrode, the inner periphery of the second drive electrode, and the through hole are highly accurate. And a method of manufacturing such a liquid discharge head.
上記目的を達成するために、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、絶縁性基板を貫通する貫通孔を包囲するように設けたリング状の駆動電極に電圧を印加して前記貫通孔から液体を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、絶縁性基板の所定の領域に第一駆動電極用導体層および第二駆動電極用導体層を互いに絶縁するように積層して形成する工程と、前記第一駆動電極用導体層および前記第二駆動電極用導体層を形成した前記所定の領域の略中央に穴あけ加工を施して、前記第一駆動電極用導体層、前記絶縁性基板、および前記第二駆動電極用導体層を、前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程と、を有することを特徴とする。
ここで、上記所定の領域とは、第一駆動電極および第二駆動電極のそれぞれが形成される領域をいい、駆動電極の略中央に設けられる貫通孔の開口部にあたる領域をも含む。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a liquid discharge head according to the present invention applies a voltage to a ring-shaped drive electrode provided so as to surround a through-hole penetrating an insulating substrate, thereby liquid from the through-hole. A method of manufacturing a liquid discharge head that discharges the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer so as to be insulated from each other in a predetermined region of the insulating substrate; The first drive electrode conductor layer, the insulating substrate, and the first drive electrode conductor layer, the insulating substrate, and the first drive electrode conductor layer, the insulating substrate, Forming a through hole penetrating the second drive electrode conductor layer in the thickness direction of the insulating substrate.
Here, the predetermined region refers to a region where each of the first drive electrode and the second drive electrode is formed, and also includes a region corresponding to an opening of a through hole provided in the approximate center of the drive electrode.
また、前記第一駆動電極用導体層および前記第二駆動電極用導体層を形成した前記絶縁性基板の前記所定の領域の略中央に穴あけ加工を施して、前記第一駆動電極用導体層、前記絶縁性基板、および前記第二駆動電極用導体層を、前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程の後に、前記貫通孔の内表面に絶縁性の保護層を形成する工程をさらに有することが好ましい。 Further, the first drive electrode conductor layer is formed by drilling a substantially center of the predetermined region of the insulating substrate on which the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer are formed, An insulating protective layer is formed on the inner surface of the through hole after the step of forming a through hole through the insulating substrate and the second drive electrode conductor layer in the thickness direction of the insulating substrate. It is preferable to further include a step of:
また、前記貫通孔の内表面に絶縁性の保護層を形成する工程は、前記貫通孔の内表面に有機膜をコーティングする工程であることが好ましい。 The step of forming an insulating protective layer on the inner surface of the through hole is preferably a step of coating an organic film on the inner surface of the through hole.
また、前記絶縁性基板の所定の領域に第一駆動電極用導体層および第二駆動電極用導体層を形成する工程は、前記第一駆動電極用導体層および前記第二駆動電極用導体層を形成するとともに、これらの導体層の少なくとも一方の面上に絶縁層を形成する工程であり、 前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程は、前記第一駆動電極用導体層、前記第二駆動電極用導体層、および前記絶縁層が形成された前記絶縁性基板の前記所定の領域の略中央に穴あけ加工を施して、前記第一駆動電極用導体層、前記絶縁性基板、前記第二駆動電極用導体層、および前記絶縁層を、前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程であってもよい。 Further, the step of forming the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer in the predetermined region of the insulating substrate includes the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer. A step of forming an insulating layer on at least one surface of these conductor layers, and the step of forming a through hole penetrating in the thickness direction of the insulating substrate includes the first driving electrode conductor. Forming a hole in the center of the predetermined region of the insulating substrate on which the layer, the second driving electrode conductor layer, and the insulating layer are formed, and the first driving electrode conductor layer, the insulating layer It may be a step of forming a through hole penetrating the substrate, the second drive electrode conductor layer, and the insulating layer in the thickness direction of the insulating substrate.
また、前記絶縁性基板の所定の領域に第一駆動電極用導体層および第二駆動電極用導体層を形成する工程は、前記第一駆動電極用導体層および前記第二駆動電極用導体層を形成するとともに、これらの導体層の少なくとも一方の面上に絶縁層を形成し、しかる後に前記絶縁層の面上に追加の導体層を形成する工程であり、前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程は、前記第一駆動電極用導体層、前記第二駆動電極用導体層、前記少なくとも一つの絶縁層、および前記追加の導体層が形成された前記絶縁性基板の前記所定の領域の略中央に穴あけ加工を施して、前記第一駆動電極用導体層、前記絶縁性基板、前記第二駆動電極用導体層、前記絶縁層、および追加の導体層を、前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程であってもよい。 Further, the step of forming the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer in the predetermined region of the insulating substrate includes the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer. And forming an insulating layer on at least one surface of these conductor layers, and then forming an additional conductor layer on the surface of the insulating layer, in the thickness direction of the insulating substrate. The step of forming a penetrating through-hole includes the step of forming the first drive electrode conductor layer, the second drive electrode conductor layer, the at least one insulating layer, and the additional conductor layer on the insulating substrate. A hole is drilled in substantially the center of the predetermined region to insulate the first drive electrode conductor layer, the insulating substrate, the second drive electrode conductor layer, the insulating layer, and the additional conductor layer. A through-hole that penetrates in the thickness direction of the conductive substrate It may be a step of.
ここで、前記追加の導体層は、前記絶縁性基板の前記所定の領域に対応する領域に形成されてもよい。 Here, the additional conductor layer may be formed in a region corresponding to the predetermined region of the insulating substrate.
さらに本発明の液体吐出ヘッドは、上記いずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法で製造された絶縁性基板を有することを特徴とする。 Furthermore, the liquid discharge head of the present invention is characterized by having an insulating substrate manufactured by any one of the liquid discharge head manufacturing methods described above.
さらに本発明の液体吐出ヘッドは、記録媒体に向かう方向に突出した液体ガイドと、
前記液体ガイドを貫通させる貫通孔を有する絶縁性基板であって、前記記録媒体と対向する面に、前記貫通孔を包囲するように設けられた第一駆動電極と、前記第一駆動電極と絶縁するように積層して設けられ、かつ、前記貫通孔を包囲するように設けられた第二駆動電極とを有する絶縁性基板とを有し、静電力を利用して液体を前記記録媒体に向けて吐出する液体吐出ヘッドであって、前記貫通孔の内表面には絶縁性の保護層が設けられていることを特徴とする。
Furthermore, the liquid discharge head of the present invention includes a liquid guide protruding in a direction toward the recording medium,
An insulating substrate having a through hole for penetrating the liquid guide, the first drive electrode provided on a surface facing the recording medium so as to surround the through hole, and insulated from the first drive electrode And an insulating substrate having a second drive electrode provided so as to surround the through-hole and directing the liquid toward the recording medium using electrostatic force A liquid discharge head for discharging the ink, wherein an insulating protective layer is provided on the inner surface of the through hole.
ここで、前記絶縁性基板の前記記録媒体と対向する面、および前記絶縁性基板の前記記録媒体と対向する面と反対側の面の少なくとも一方には、さらに絶縁層を有しており、前記絶縁層の内部または表面には少なくとも一つの駆動電極をさらに有していてもよい。 Here, at least one of the surface of the insulating substrate facing the recording medium and the surface of the insulating substrate opposite to the surface facing the recording medium further has an insulating layer, At least one drive electrode may be further provided inside or on the surface of the insulating layer.
本発明によれば、絶縁性基板の両面に第一駆動電極と、第二駆動電極とを形成した後に一括して穴あけ加工して貫通孔を形成するので、第一駆動電極の内周縁、第二駆動電極の内周縁、および貫通孔の三者を高い位置的精度で形成することができ、ひいては液体吐出ヘッドの良品が製造される割合（歩留まり）が向上する。 According to the present invention, since the first drive electrode and the second drive electrode are formed on both sides of the insulating substrate and then the through holes are formed by batch drilling, the inner periphery of the first drive electrode, The inner peripheral edge of the two drive electrodes and the three of the through holes can be formed with high positional accuracy, and as a result, the ratio (yield) at which a good product of the liquid discharge head is manufactured is improved.
以下に、添付の図面に示す好適実施例に基づいて、本発明の静電吐出型インクジェットヘッドを詳細に説明する。 Hereinafter, the electrostatic discharge type ink jet head of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドの一実施例の構成概念図および概略斜視図である。図１に示す静電吐出型インクジェットヘッド１０は、帯電された顔料等の微粒子成分を含むインクを静電力により吐出させて、画像データに対応する画像を記録媒体Ｐ上に記録するものであり、ヘッド基板１２と、インクガイド１４と、絶縁性基板１６と、第一駆動電極１８と、第二駆動電極２０と、対向電極２２とを備えている。
1A and 1B are a conceptual diagram and a schematic perspective view of an embodiment of an electrostatic discharge type inkjet head to which the present invention is applied. An electrostatic discharge type
なお、図１に示す例は、インクジェットヘッド１０を構成する１つの駆動電極、すなわち絶縁性基板１６を挟んで対向配置された一組の第一駆動電極１８および第二駆動電極２０のみを表したものである。後述するように、本発明を適用するインクジェットヘッドは、二次元的に配置された複数の駆動電極を備える。本発明を適用してラインヘッドまたはラインヘッドの少なくとも一部を備えるインクジェットヘッドを構成することが可能である。また、本発明を適用するインクジェットヘッドは、モノクロおよびカラーのどちらにも対応可能である。
The example shown in FIG. 1 represents only one drive electrode constituting the
図１に示したインクジェットヘッド１０において、インクガイド１４は、駆動電極毎にヘッド基板１２の上に配置されており、インクガイド１４の中央部分には、図中上下方向にインク案内溝２６となる切り欠きが形成されている。また、絶縁性基板１６には、インクガイド１４の配置に対応する位置に、インク吐出口として機能する貫通孔２８が開孔されている。インクガイド１４は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８を通過し、その先端部分が絶縁性基板１６の図中上側の面の表面よりも上部に突出されている。
In the
なお、インクガイド１４の先端部分は、対向電極２２側へ向かうに従って次第に細く略三角形（ないしは台形）に成形されており、その最先端部のインクが吐出される部分には金属が蒸着されている。この金属蒸着は必須ではないが、これにより、インクガイド１４最先端部の誘電率が実質的に無限大となり、強電界を生じさせやすくできるという効果があるので、金属蒸着を行うのが好ましい。なお、インクガイド１４の形状は適宜変更してもよい。
Note that the tip portion of the
ヘッド基板１２と絶縁性基板１６は所定の間隔を離して配置されており、両者の間にはインクの流路３０が形成されている。また、対向電極２２は、インクガイド１４の先端部分に対向する位置に配置されており、記録媒体Ｐは、対向電極２２の図中下側の面の表面に配置されている。対向電極２２は、記録時には、第二駆動電極２０に印加される高電圧と逆極性のマイナスの電圧レベルに常時バイアスされる。
The
続いて、第一駆動電極１８は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８の周囲を囲むように、絶縁性基板１６の図中上側の面の表面に、駆動電極毎にリング状に設けられている。また、行方向（記録媒体Ｐに対してインクジェットヘッド１０を相対的に移動させて走査させる主要な方向である主走査方向）に配置された複数の第一駆動電極１８は相互に接続される。一方、第二駆動電極２０は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８の周囲を囲むように、絶縁性基板１６の図中下側の面の表面に、駆動電極毎にリング状に設けられている。また、列方向（上記主走査方向と直交方向である副走査方向）に配置された複数の第二駆動電極２０は相互に接続される。
Subsequently, the
また、図１（ａ）中の小円Ａに示したように、貫通孔２８の内表面には均一な厚さの絶縁性の保護層２８ａが形成されており、導電性粒子を含んだインクが貫通孔２８内に流れ込んでも、第一駆動電極１８と第二駆動電極２０との間は電気的に絶縁性が保たれている。
Further, as shown by a small circle A in FIG. 1A, an insulating
上記のように、第一駆動電極１８および第二駆動電極２０は、二層電極構造を構成し、マトリクス状に配置される。これらの第一駆動電極１８および第二駆動電極２０により、各々の個別電極におけるインクの吐出／非吐出が制御される。すなわち、第一駆動電極１８が高電圧レベルまたはフローティングで、かつ第二駆動電極２０が高電圧レベルの場合にはインクが吐出し、第一駆動電極１８または第二駆動電極２０の一方がグランドレベルの場合にはインクは吐出しない。
なお、駆動回路等の詳細については、特願２００２−２２１２７５号に記載したとおりである。
As described above, the
The details of the drive circuit and the like are as described in Japanese Patent Application No. 2002-221275.
また、本実施形態のインクジェットヘッド１０では、第一駆動電極１８および第二駆動電極２０からなる２層電極構造としているが、これに限定されず、２層以上何層の駆動電極を使用してもよい。
Moreover, in the
例えば、３層以上の電極構造としてもよい。すなわち、図２に示すように、第一駆動電極１８の図中上側の面に、絶縁性基板１６と同等な第二の絶縁性基板４０を設け、この第二絶縁性基板４０の図中上側の面の表面に、第三駆動電極４２を設けるようにしてもよい。この第三駆動電極４２は、記録時には、例えば−１００Ｖ前後のマイナスの電圧レベルを常時印加する。
For example, an electrode structure having three or more layers may be used. That is, as shown in FIG. 2, a second insulating
これにより、インクガイド１４の先端部分からインクが飛び出さない状態における電界を発生させやすくすることができる。また、これにより、記録媒体Ｐまでの安定した電場を提供することができるという効果もある。なお、図２に示すように絶縁性基板１６，４０を重ねて多層構造にする場合、最もヘッド基板１２に近い電極としてシールド電極を設けてもよいし、リング状の駆動電極として設けてもよい。
Thereby, it is possible to easily generate an electric field in a state where the ink does not jump out from the tip portion of the
続いて、第一駆動電極１８および第二駆動電極２０の配置について説明する。
Subsequently, the arrangement of the
第一駆動電極１８は、インクの流路３０よりも絶縁性基板１６側に配置する。一方、第二駆動電極２０は、第一駆動電極１８よりもヘッド基板１２側に配置する。なお、本発明において、第一駆動電極１８が行方向を駆動し、かつ第二駆動電極２０が列方向を駆動するのか、または、第一駆動電極１８が列方向を駆動し、かつ第二駆動電極２０が行方向を駆動するのかは適宜決定すればよい。
The
また、画像の記録時に、インクに含まれる微粒子成分と同極性の電圧レベルにバイアスされ、微粒子成分を絶縁性基板１６側へ付勢する泳動電極を設けてもよい。この泳動電極は、インクの流路３０よりもヘッド基板１２側に配置する必要がある。また、泳動電極は、個別電極の位置よりもインク流路３０の上流側に配置する方が好ましい。この泳動電極により、吐出するインクに含まれる微粒子成分の濃度を所定濃度に安定させることができる。
Further, an electrophoretic electrode that is biased to a voltage level having the same polarity as that of the fine particle component contained in the ink and urges the fine particle component toward the insulating
なお、第一駆動電極１８および第二駆動電極２０と泳動電極の配置は、上記の通り、互いの位置関係を満足していれば何ら限定されることはない。例えば、第一駆動電極１８および第二駆動電極２０を絶縁性基板１６の図中上面と下面に配置してもよいし、両者あるいは一方を絶縁性基板１６の内部に配置してもよい。また、第二駆動電極２０および泳動電極も、ヘッド基板１２の図中上面または下面の表面に配置してもよいし、その内部に配置してもよい。
The arrangement of the
次に、本実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法について説明する。
本実施形態に係るインクジェットヘッドを製造するには、以下の手順に従って製造する。図３（ａ）〜（ｅ）は本実施形態に係るインクジェットヘッドの製造手順を示した概略断面図であり、図４（ａ）〜（ｅ）は本実施形態に係るインクジェットヘッドの製造手順を示した概略断面図である。なお、図３（ａ）〜（ｅ）および図４（ａ）〜（ｅ）では多数組形成する駆動電極のうちの一組の駆動電極を示している。
Next, a method for manufacturing the ink jet head according to this embodiment will be described.
In order to manufacture the inkjet head according to the present embodiment, the inkjet head is manufactured according to the following procedure. 3A to 3E are schematic cross-sectional views showing the manufacturing procedure of the inkjet head according to the present embodiment, and FIGS. 4A to 4E show the manufacturing procedure of the inkjet head according to the embodiment. It is the shown schematic sectional drawing. 3A to 3E and FIGS. 4A to 4E show one set of drive electrodes among a plurality of sets of drive electrodes.
本実施形態に係るインクジェットヘッドを製造するには、まず図３（ａ）および図４（ａ）に示したような絶縁性基板１６を用意する。この絶縁性基板１６は絶縁性材料から構成された基板であればよく、特に限定されない。例えばガラス、セラミックス、樹脂などから構成された絶縁性基板が例示される。
In order to manufacture the ink jet head according to this embodiment, first, an insulating
次いで、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示したように、絶縁性基板１６の両面に導体層、例えば金属層１７ａ，１７ｂを形成する。金属層１７ａ，１７ｂを形成する方法としては、例えば銅箔などを接着剤を用いて接着する方法、ＣＶＤ等により金属を蒸着する方法、スパッタリングにより金属層１７ａ，１７ｂを形成する方法などが例示される。
Next, as shown in FIGS. 3B and 4B, conductor layers, for example, metal layers 17 a and 17 b are formed on both surfaces of the insulating
次いで、図３（ｃ）および図４（ｃ）に示したように、この絶縁性基板１６の図中上下両面の所定の領域に導体層としての第一駆動電極用導体層１８ａおよび第二駆動電極用導体層２０ａを形成する。
ここで、第一駆動電極１８が形成される、絶縁性基板１６の図中上面について、所定の領域とは、リング状の第一駆動電極１８と、第一駆動電極１８の内側の穴の部分とを含む領域である。すなわち、第一駆動電極用導体層１８ａは第一駆動電極１８の外周縁から内側の領域に円盤状に形成される。同様に第二駆動電極２０が形成される、絶縁性基板１６の図中下面について、所定の領域とは、リング状の第二駆動電極２０と、第二駆動電極２０の内側の穴の部分とを含む領域である。すなわち、第二駆動電極用導体層２０ａは第二駆動電極２０の外周縁から内側の領域に円盤状に形成される。なお、図３（ａ）〜（ｅ）および図４（ａ）〜（ｅ）では省略したが、第一駆動電極１８と接続された配線層（図示省略）を第一配線層１８ａと同時に形成し、第二駆動電極２０と接続された配線層（図示省略）を第二配線層２０ａと同時に形成してもよい。
Next, as shown in FIGS. 3 (c) and 4 (c), the first drive
Here, with respect to the upper surface of the insulating
これら、第一駆動電極用導体層１８ａおよび第二駆動電極用導体層２０ａを形成する方法としては、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示したように、絶縁性基板１６の両面に金属層１７ａ，１７ｂとしての銅箔を接着した後、フォトリソグラフィーによりマスキングを形成し、しかる後にエッチングして第一駆動電極用導体層１８ａおよび第二駆動電極用導体層２０ａを形成する方法が例示される。また、絶縁性基板１６の両面にスパッタリングにより、第一駆動電極用導体層１８ａおよび第二駆動電極用導体層２０ａを直接形成してもよい。
As a method of forming the first drive
第一駆動電極用導体層１８ａおよび第二駆動電極用導体層２０ａを形成した後、第一駆動電極用導体層１８ａの図中上方から穴あけ加工を施して、図３（ｄ）および図４（ｄ）に示したように、第一駆動電極用導体層１８ａ、絶縁性基板１６、および第二駆動電極用導体層２０ａを、絶縁性基板１６の厚さ方向に貫通した貫通孔２８を形成する。
この穴あけ加工を施す方法としては、レーザーを照射する方法、ドリルを用いて機械的に穴あけする方法、サンドブラスト法などが例示される。穴あけ加工の方法としては特に限定されないが、フォトリソグラフィー技術を用いてサンドブラスト用のマスキングを形成した後にサンドブラスト法により穴あけする方法が、貫通孔が形成される位置の精度が高くなる点で好ましい。
After forming the first drive
Examples of a method for performing this drilling process include a laser irradiation method, a mechanical drilling method using a drill, and a sandblasting method. The method of drilling is not particularly limited, but a method of forming a hole by sand blasting after forming a mask for sand blasting using a photolithography technique is preferable in that the accuracy of the position where the through hole is formed becomes high.
貫通孔２８を形成した後、図３（ｅ）および図４（ｅ）に示したように、貫通孔２８の内表面に絶縁性の保護層２８ａを形成する。この保護層２８ａの厚さは例えば１〜１０μｍ程度であり、貫通孔２８の内径が約１００〜３００μｍとなるように形成する。この絶縁性の保護層２８ａを構成する材料としては、電気的な絶縁性を備えたものであり、吸水率が低く、撥水性で耐薬品性が高い有機膜であれば、特に限定されない。具体的には、ポリパラキシリレンにより構成するのが好ましい。絶縁性の保護層２８ａを形成する方法としては、特に限定されない。例えば、ＣＶＤによる方法が例示される。なお、貫通孔２８の内表面だけではなく、絶縁性基板１６の表面全体を絶縁性の保護層で覆ってもよい。
After the through
以上のようにして、図３（ｅ）および図４（ｅ）に示したような、貫通孔２８、第一駆動電極１８、第二駆動電極２０、および絶縁性の保護層２８ａが形成された絶縁性基板１６が得られる。
この絶縁性基板１６を、インクガイド１４を備えたヘッド基板１２に対して取り付けることにより、図１（ａ）に示したようなインクジェットヘッド１０が得られる。
As described above, the through
By attaching the insulating
本実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法によれば、絶縁性基板の両面に第一駆動電極用導体層および第二駆動電極用導体層を形成した後に穴あけ加工を施して貫通孔を設けるので、第一の駆動電極の内周縁、第二の駆動電極の内周縁、および貫通孔の三者の位置関係を高精度に合わせることができる。 According to the method of manufacturing an inkjet head according to the present embodiment, since the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer are formed on both surfaces of the insulating substrate, the through hole is formed by performing the drilling process. The positional relationship between the inner periphery of the first drive electrode, the inner periphery of the second drive electrode, and the through hole can be matched with high accuracy.
すなわち、絶縁性基板と、その両面に形成した第一駆動電極用導体層および第二駆動電極用導体層を一括して穴あけ加工することにより、貫通孔とリング状の第一駆動電極および第二駆動電極とを形成するので、第一駆動電極の内周縁、および第二駆動電極の内周縁の位置ずれが防止される。また、第一駆動電極の内周縁と、第二駆動電極の内周縁との間を繋ぐ貫通孔の内壁面は絶縁性基板の表面に垂直に形成される。そのため、貫通孔の両端の開口部内に進入したインクに対して均一に電圧が印加され、かつ、貫通孔の内壁面に沿って移動するので、絶縁性基板の表面に対して略垂直にインクが吐出される。 That is, by drilling the insulating substrate, the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer formed on both surfaces of the insulating substrate, the through hole, the ring-shaped first drive electrode, and the second drive electrode conductor layer Since the drive electrode is formed, the displacement of the inner periphery of the first drive electrode and the inner periphery of the second drive electrode is prevented. Further, the inner wall surface of the through hole that connects between the inner peripheral edge of the first drive electrode and the inner peripheral edge of the second drive electrode is formed perpendicular to the surface of the insulating substrate. Therefore, a voltage is uniformly applied to the ink that has entered the openings at both ends of the through hole, and the ink moves along the inner wall surface of the through hole, so that the ink is substantially perpendicular to the surface of the insulating substrate. Discharged.
また、第一駆動電極の内周縁、および第二駆動電極の内周縁と貫通孔との間に隙間が形成されないため、第一駆動電極の内周縁、および第二駆動電極の内周縁に対して貫通孔が偏心した位置に形成されることがない。その結果、貫通孔内に進入したインクに対して電圧が均一に印加されて、インクが絶縁性基板に対して略垂直な方向に吐出され、インクの吐出方向が安定する。また、インクに対して均一な静電力が作用するので、複数の貫通孔の間で、インクの吐出量が均一になる。 Further, since no gap is formed between the inner periphery of the first drive electrode and the inner periphery of the second drive electrode and the through hole, the inner periphery of the first drive electrode and the inner periphery of the second drive electrode The through hole is not formed at an eccentric position. As a result, a voltage is uniformly applied to the ink that has entered the through hole, and the ink is ejected in a direction substantially perpendicular to the insulating substrate, so that the ink ejection direction is stabilized. In addition, since a uniform electrostatic force acts on the ink, the amount of ink discharged becomes uniform between the plurality of through holes.
以上のように、本実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法によれば、第一の駆動電極の内周縁、第二の駆動電極の内周縁、および貫通孔の三者を高精度に位置合わせするので、インクの吐出方向やインクの吐出量のバラつきのない、高品質のインクジェットヘッドが製造でき、インクジェットヘッドの良品が製造される割合（歩留まり）が向上する。 As described above, according to the manufacturing method of the ink jet head according to the present embodiment, the inner periphery of the first drive electrode, the inner periphery of the second drive electrode, and the through hole are aligned with high accuracy. Therefore, it is possible to manufacture a high-quality ink jet head that does not vary in the ink discharge direction and the ink discharge amount, and the ratio (yield) at which a good ink jet head is manufactured is improved.
さらに、本実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法では、貫通孔を形成した後に、貫通孔の内表面に絶縁性の保護層を形成するので、インク流路にインクを供給したときに、導電性粒子を含むインクが貫通孔とインクガイドとの隙間に入り込んだ状態でも、絶縁性の保護層により第一駆動電極内周縁と第二駆動電極の内周縁との間は電気的に短絡（ショート）しないので、インクを十分な力で吐出することができる。 Furthermore, in the ink jet head manufacturing method according to this embodiment, after forming the through hole, an insulating protective layer is formed on the inner surface of the through hole. Even when ink containing particles enters the gap between the through hole and the ink guide, the insulating protective layer electrically shorts the inner periphery of the first drive electrode and the inner periphery of the second drive electrode. Therefore, the ink can be ejected with a sufficient force.
次に、本発明の変形例に係るインクジェットヘッドの製造方法について説明する。本変形例では、絶縁性基板１６の内部に第一駆動電極１８および第二駆動電極が設けられている絶縁性基板について例示する。図５（ａ）〜（ｇ）は本変形例の絶縁性基板の製造工程を示す断面図である。
Next, the manufacturing method of the inkjet head which concerns on the modification of this invention is demonstrated. In this modification, an insulating substrate in which the
本変形例の絶縁性基板を製造するには、まず図５（ａ）に示したような絶縁性基板のコア材１６ａを用意する。次いで図５（ｂ）に示すように、このコア材１６ａの両面に金属層１７ａ，１７ｂを形成する。次いで金属層１７ａ，１７ｂをエッチングして図５（ｃ）に示したように、コア材１６ａの所定の領域に第一駆動電極用導体層１８ａおよび第二駆動電極用導体層２０ａを形成する。次いで図５（ｄ）に示すように、第一駆動電極用導体層１８ａおよび第二駆動電極用導体層２０ａが形成されたコア材１６ａの上下両面にプリプレグ状態の絶縁層１６ｂ，１６ｃを重ね、加圧下に加熱して図５（ｅ）に示すように多層構造の絶縁性基板１６ｄを得る。次いで絶縁性基板１６ｄの、第一駆動電極用導体層１８ａおよび第二駆動電極用導体層２０ａの略中心を通る位置に、絶縁性基板１６ｄの厚さ方向に穴あけ加工を施して図５（ｆ）に示すような貫通孔２８を形成する。次いで図５（ｇ）に示すように、貫通孔２８の内表面に絶縁性の保護層２８ａを例えばＣＶＤにより形成することにより図５（ｇ）に示すような、第一駆動電極１８、第二駆動電極２０が内部に設けられた、インクジェットヘッドの絶縁性基板１６ｄが得られる。
In order to manufacture the insulating substrate of this modification, first, the
なお、第一駆動電極用導体層および第二駆動電極用導体層は外側の絶縁層のコア材側と対向する面上に形成しておき、コア材と外側の絶縁層をプレスすることにより積層し、第一駆動電極および第二駆動電極が内蔵された絶縁性基板を形成してもよい。 The first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer are formed on the surface of the outer insulating layer facing the core material side, and laminated by pressing the core material and the outer insulating layer. And you may form the insulating board | substrate with which the 1st drive electrode and the 2nd drive electrode were incorporated.
本発明の静電吐出型インクジェットヘッドは、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明の静電吐出型インクジェットヘッドについて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
The electrostatic discharge type inkjet head of the present invention is basically as described above.
The electrostatic discharge type inkjet head of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
１０，５０ 静電吐出型インクジェットヘッド
１２ ヘッド基板
１４ インクガイド
１６，４０ 絶縁性基板
１６ｂ，１６ｃ 絶縁層
１８ａ 第一駆動電極用導体層
２０ａ 第二駆動電極用導体層
１８ 第一駆動電極
２０ 第二駆動電極
４２ 第三駆動電極
２２ 対向電極
２６ インク案内溝
２８ 貫通孔
２８ａ 保護層
３０ インクの流路
３２ 駆動回路
Ｐ 記録媒体
DESCRIPTION OF
Claims (9)
絶縁性基板の所定の領域に第一駆動電極用導体層および第二駆動電極用導体層を互いに絶縁するように積層して形成する工程と、
前記第一駆動電極用導体層および前記第二駆動電極用導体層を形成した前記所定の領域の略中央に穴あけ加工を施して、前記第一駆動電極用導体層、前記絶縁性基板、および前記第二駆動電極用導体層を、前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A method for manufacturing a liquid ejection head, in which a voltage is applied to a ring-shaped drive electrode provided so as to surround a through-hole penetrating an insulating substrate and liquid is ejected from the through-hole,
Laminating and forming the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer in a predetermined region of the insulating substrate so as to insulate each other;
The first drive electrode conductor layer, the insulating substrate, and the first drive electrode conductor layer, the insulating substrate, and the first drive electrode conductor layer, the insulating substrate, Forming a through hole penetrating the conductor layer for the second drive electrode in the thickness direction of the insulating substrate;
A method of manufacturing a liquid discharge head, comprising:
前記貫通孔の内表面に絶縁性の保護層を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The first drive electrode conductor layer and the insulation are formed by making a hole in the center of the predetermined region of the insulating substrate on which the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer are formed. After the step of forming a through hole penetrating the conductive substrate and the second drive electrode conductor layer in the thickness direction of the insulating substrate,
The method of manufacturing a liquid discharge head according to claim 1, further comprising a step of forming an insulating protective layer on the inner surface of the through hole.
前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程は、前記第一駆動電極用導体層、前記第二駆動電極用導体層、および前記絶縁層が形成された前記絶縁性基板の前記所定の領域の略中央に穴あけ加工を施して、前記第一駆動電極用導体層、前記絶縁性基板、前記第二駆動電極用導体層、および前記絶縁層を、前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The step of forming the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer in the predetermined region of the insulating substrate forms the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer. And forming an insulating layer on at least one surface of these conductor layers,
The step of forming a through-hole penetrating in the thickness direction of the insulating substrate includes the step of forming the first driving electrode conductor layer, the second driving electrode conductor layer, and the insulating substrate on which the insulating layer is formed. The first drive electrode conductor layer, the insulating substrate, the second drive electrode conductor layer, and the insulating layer are subjected to a drilling process at substantially the center of the predetermined region, and the thickness of the insulating substrate. The method for manufacturing a liquid discharge head according to claim 1, wherein the method is a step of forming a through hole penetrating in a direction.
前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程は、前記第一駆動電極用導体層、前記第二駆動電極用導体層、前記少なくとも一つの絶縁層、および前記追加の導体層が形成された前記絶縁性基板の前記所定の領域の略中央に穴あけ加工を施して、前記第一駆動電極用導体層、前記絶縁性基板、前記第二駆動電極用導体層、前記絶縁層、および追加の導体層を、前記絶縁性基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The step of forming the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer in the predetermined region of the insulating substrate forms the first drive electrode conductor layer and the second drive electrode conductor layer. And forming an insulating layer on at least one surface of these conductor layers, and then forming an additional conductor layer on the surface of the insulating layer,
The step of forming a through-hole penetrating in the thickness direction of the insulating substrate includes the first driving electrode conductor layer, the second driving electrode conductor layer, the at least one insulating layer, and the additional conductor layer. Is formed in the center of the predetermined region of the insulating substrate, the first driving electrode conductor layer, the insulating substrate, the second driving electrode conductor layer, the insulating layer, 4. The method of manufacturing a liquid discharge head according to claim 1, wherein a through hole is formed through the additional conductor layer in the thickness direction of the insulating substrate. 5. .
前記液体ガイドを貫通させる貫通孔を有する絶縁性基板であって、前記記録媒体と対向する面に、前記貫通孔を包囲するように設けられた第一駆動電極と、前記第一駆動電極と絶縁するように積層して設けられ、かつ、前記貫通孔を包囲するように設けられた第二駆動電極とを有する絶縁性基板と、
を有し、静電力を利用して液体を前記記録媒体に向けて吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記貫通孔の内表面には絶縁性の保護層が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 A liquid guide protruding in a direction toward the recording medium;
An insulating substrate having a through hole for penetrating the liquid guide, the first drive electrode provided on a surface facing the recording medium so as to surround the through hole, and insulated from the first drive electrode An insulating substrate having a second drive electrode provided so as to be stacked and surrounding the through hole;
A liquid discharge head that discharges liquid toward the recording medium using an electrostatic force,
A liquid discharge head, wherein an insulating protective layer is provided on an inner surface of the through hole.
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