(57)【要約】【課題】溝内に電極とその電極上に無機絶縁膜と有機絶縁膜からなる２層保護膜を形成した圧電部材に、溝を覆い圧力室を形成するための天板を接着し、ポリイミドプレートが溝を覆うように接着した後に、エキシマレーザー加工によって圧力室にあわせてポリイミド上にノズルを形成してインクジェットヘッドを形成する。この場合、エキシマレーザーがノズル加工のためにポリイミドプレートを貫通し、さらに有機絶縁膜に照射される。そのため、レーザー光によって有機絶縁膜が破壊される。【解決手段】有機絶縁膜の破壊を防止するため、有機絶縁膜のエキシマレーザーが照射される部位における無機絶縁膜の厚さを０．５μｍ以上とした。【選択図】図５
2010188715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出させる複数のノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルに各々連通する圧力室となる複数の溝と、前記圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させる圧力発生手段と、前記溝を覆い圧力室を形成する天板と、前記圧力室にインクを供給するインク供給口と、前記圧力発生手段の圧力室の内面に形成され、前記圧力発生手段に駆動パルスを供給する電極と、を有するインクジェットヘッドにおいて、
前記電極上に形成された無機絶縁材料からなる第１の保護膜と、
前記第１の保護膜上に形成され、ノズルが形成される近傍に穴が形成された有機絶縁材料からなる第２の保護膜と、を備え、
前記穴が形成される部位における前記第１の保護膜の厚さが０．５μm以上であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記レーザー加工工程においてレーザー光が前記プレートを貫通した後にレーザー光が照射される部位は、インクが圧力室内を流れる方向における前記圧力室の中心よりも前記ノズル側にあることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記第１の保護膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＹＢＣＯ、ムライト（Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、ＳｒＴｉＯ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＮ、ＡｌＮ、Fe3O4から選択される材料であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記第２の保護膜は、パリレン-C、パリレン-N、パリレン-D、パリレン-HR、パリレン-SR、ポリイミドから選択される材料であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記第１の保護膜は、デジタルスパッタ法、ＰＬＤ法、AP-ＣＶＤ法、PE-CVD法、ＡＬＤ（原子層堆積）法、塗布法で成膜されるあることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
インクを吐出させる複数のノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルに各々連通する圧力室となる複数の溝と、前記圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させる圧力発生手段と、前記溝を覆い圧力室を形成する天板と、前記圧力室にインクを供給するインク供給口と、前記圧力発生手段の圧力室の内面に形成され、前記圧力発生手段に駆動パルスを供給する電極とを有するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記圧力室となる複数の溝が形成され前記圧力発生手段を構成する圧電部材を含む基板を設ける工程と、
前記溝内面に前記電極を形成する工程と、
無機絶縁材料からなる第１の保護膜を前記電極上に成膜する工程と、
圧力室を形成するように前記天板を前記基板に接着する工程と、
前記ノズルを形成するためのプレートを前記溝端部に接着により設ける工程と、
有機絶縁材料からなる第２の保護膜を前記第１の保護膜上に成膜する工程と、
前記プレートにレーザー加工によりノズルを形成するレーザー加工程とを順におこない、
前記レーザー加工工程においてレーザー光が前記プレートを貫通した後にレーザー光が照射される部位における前記第１の保護膜の厚さが０．５μm以上であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
インクを吐出させる複数のノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルに各々連通する圧力室となる複数の溝と、前記圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させる圧力発生手段と、前記溝を覆い圧力室を形成する天板と、前記圧力室にインクを供給するインク供給口と、前記圧力発生手段の圧力室の内面に形成され、前記圧力発生手段に駆動パルスを供給する電極とを有するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記圧力室となる複数の溝が形成され前記圧力発生手段を構成する圧電部材を含む基板を設ける工程と、
前記溝内面に前記電極を形成する工程と、
無機絶縁材料からなる第１の保護膜を前記電極上に成膜する工程と、
有機絶縁材料からなる第２の保護膜を前記第１の保護膜上に成膜する工程と、
圧力室を形成するように前記天板を前記基板に接着する工程と、
前記ノズルを形成するためのプレートを前記溝端部に接着により設ける工程と、
前記プレートにレーザー加工によりノズルを形成するレーザー加工工程とを順におこない、
前記レーザー加工工程においてレーザー光が前記プレートを貫通した後にレーザー光が照射される部位における前記第１の保護膜の厚さが０．５μm以上であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記レーザー加工工程においてレーザー光が前記プレートを貫通した後にレーザー光が照射される部位は、インクが圧力室内を流れる方向における前記圧力室の中心よりも前記ノズル側にあることを特徴とする請求項６乃至７記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項９】
前記第１の保護膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＹＢＣＯ、ムライト（Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、ＳｒＴｉＯ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＮ、ＡｌＮ、Fe3O4から選択される材料であることを特徴とする請求項６乃至７記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項１０】
前記第２の保護膜は、パリレン-C、パリレン-N、パリレン-D、パリレン-HR、パリレン-SR、ポリイミドから選択される材料であることを特徴とする請求項６乃至７記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項１１】
前記第１の保護膜は、デジタルスパッタ法、ＰＬＤ法、AP-ＣＶＤ法、PE-CVD法、ＡＬＤ（原子層堆積）法、塗布法で成膜されるあることを特徴とする請求項６乃至７記載のインクジェットヘッド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク滴を吐出し画像形成を行うインクジェットヘッドおよびそのインクジェットヘッドの製造方法に関する。特に、インク滴を吐出させる圧力室の内部に絶縁膜を有するインクジェットヘッドに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、圧電部材のせん断モード変形を利用しノズルからインク滴を吐出させる、所謂、せん断モード型インクジェットヘッドが記載されている。図８はこのインクジェットヘッドの断面図である。
【０００３】
特許文献１にはインク室内に電極を保護する保護膜が形成されたインクジェットヘッドの構成が記載されている。そのインクジェットヘッドは、複数の溝１１７と側壁１１８が形成され、溝１１７の内面の側壁１１８上に電極１１９が形成されている圧電セラミックプレートと、溝を覆いインク室を形成するためのインク室プレートと予め複数のノズルが形成されたノズルプレートで形成されている。電極１１９を被覆するように溝１１７内面に、無機材料からなる無機絶縁膜１２１と有機材料からなる有機絶縁膜１２２とが順次形成された保護層１２０となっている。無機絶縁膜１２１の材料として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を用い、膜厚は０．５μｍ以上である。有機絶縁膜１２２の材料としてモノクロロパラキシレンを用い、膜厚は５μｍ以上である。
【０００４】
そのヘッドの製造過程において、電極１１９が形成されている圧電セラミックプレートとインク室プレートとを接合した後、保護層１２０が形成され、この接合体の端面に予めノズルが形成されたノズルプレートを接合している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ノズルのインク室に対する位置精度を高めるため、他のインクジェットヘッドの製造方法も行われている。複数の溝と側壁が形成され、溝内面の側壁上に電極が形成されている圧電セラミックプレートと、溝を覆いインク室を形成するためのインク室プレートを接合し、ノズルが形成されていないポリイミドプレートを接合体に接合した後に、エキシマレーザー加工によってインク室にあわせてノズルを形成する。この製造方法では、予めノズルが形成されたノズルプレートを接合体に接合する製法に比べ、インク室に対する位置精度を高めることが可能である。
【０００６】
インクによる電極劣化を防止するため、溝内面の側壁上に電極が形成され、電極保護のため無機絶縁膜と有機絶縁膜の２層膜による保護膜をその電極上に形成した圧電セラミックプレートを用いたインクジェットヘッドが特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたインクジェットヘッドの製法では、予めノズルが形成されたノズルプレートをインク室の端部に接合している。接着剤を用いて接合しているため、図９に示すように、インク室内部に接着剤１５１が入りこみ、場合によってはノズル１２７に流れ込みノズル形状を変形させるようなことになる。ノズル形状の変形は吐出させるインク滴の量や飛翔方向の乱れを起こす。
【０００７】
溝内に電極と２層の絶縁膜を形成した圧電セラミックプレートに、溝を覆いインク室を形成するためのインク室プレートを接合して接合体を作り、ノズルが形成されていないポリイミドプレートをその接合体に接合した後に、エキシマレーザー加工によってインク室にあわせてノズルを形成すると、保護膜がダメージを受ける問題がある。
【０００８】
保護膜がダメージを受けるメカニズムを説明する。レーザー光がポリイミドプレートを貫通した直後に、そのレーザー光が溝内壁に形成された保護膜に照射される。レーザー光が照射される部位において保護膜がダメージを受ける。保護膜は電極上に無機絶縁膜と有機絶縁膜とがこの順に２層で構成されているため、エキシマレーザーが有機絶縁膜に照射され、照射された部分の有機絶縁膜は蒸発して穴が開いてしまう。有機絶縁膜が失われ、絶縁性低下を起こす。
【０００９】
ノズルはインク室の深さのほぼ中心に形成されている。インク室の幅に対するインク室深さの比であるアスペクト比が高くなると、特許文献１に記載されている無機絶縁膜の成膜方法では、レーザー光が照射される部位に無機絶縁膜を０．５μｍ以上に成膜することが困難になる。
【００１０】
そのため、無機絶縁膜の厚さが薄くなるためレーザー光に対する耐性が不十分となり、インクと電極との間の絶縁性が低下する。水性インクのような電気導電性を有するインクを用いた場合、レーザー光が照射された部位で絶縁性が低いため、インクの電気分解が起こり、インクの特性変化やインク室内にガスが発生することがある。これらの現象によって、インクジェットヘッドの印字品質が低下する、またはインクを吐出できなくなる場合もある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、下記のような構成とした。
【００１２】
インクを吐出させる複数のノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルに各々連通する圧力室となる複数の溝と、圧力室内のインクをノズルから吐出させる圧力発生手段と、溝を覆い圧力室を形成する天板と、圧力室にインクを供給するインク供給口と、圧力発生手段の圧力室の内面に形成され、圧力発生手段に駆動パルスを供給する電極と、を有するインクジェットヘッドにおいて、
電極上に形成された無機絶縁材料からなる第１の保護膜と、
第１の保護膜上に形成され、ノズルが形成される近傍に穴が形成された有機絶縁材料からなる第２の保護膜と、を備え、
その穴が形成される部位における第１の保護膜の厚さが０．５μm以上であるインクジェットヘッド。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ノズルと圧力室（特許文献１におけるインク室に対応）の位置精度が向上し、インク滴の記録媒体への付着位置精度が向上する。また、圧力室内面に形成された絶縁性保護膜を有する構造のインクジェットヘッドにおいて、インク吐出用のノズルをレーザー加工により形成しても、水性インクのような電気導電性のインクに対する耐久性を保ちながら、印字品質を確保することが可能なインクジェットヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の製造方法によるインクジェットヘッドの縦断面図である。
【図２】本発明の製造方法によるインクジェットヘッドの横断面図である。
【図３】第１実施形態の製造方法の工程を示す縦断面図である。
【図４】第１実施形態の成膜方法によって第１の保護膜を成膜したインクジェットヘッドの横断面図である。
【図５】第１実施形態の製造方法によるインクジェットヘッドの要部断面図である。
【図６】第１実施形態の成膜方法によって第１、第２の保護膜を成膜したインクジェットヘッドの縦断面図である。
【図７】第２の実施形態における製造方法の工程を示す縦断面図である。
【図８】従来技術のインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図９】従来技術のインクジェットヘッドの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態のインクジェットヘッドの構造と動作について説明する。図１及び図２はインクジェットヘッド１の断面図を示している。
【００１６】
インクジェットヘッド１は、基板１２、天板枠１３、天板蓋１７、ノズルプレート１６で構成されている。基板１２には複数の長溝１１が平行に形成されている。各々の長溝１１の内面には電極４が電気的に独立して形成されており、基板１２の上面を経てフレキシブルケーブル７に接続している。フレキシブルケーブル７はインクジェットヘッドを駆動する駆動パルスを発生させる駆動回路２０に接続されている。電極４（図２では４ａ、４ｂ、４ｃ）の表面には、絶縁性無機材料からなる第１の保護膜５、絶縁性有機材料からなる第２の保護膜６が順次成膜されている。各々の長溝１１は天板枠１３で封止され、長溝１１と天板枠１３で囲まれた部分は圧力室３（図２では３ａ、３ｂ、３ｃ）を形成する。隣接する圧力室３は、圧電部材８，９からなる側壁１０（図２では１０ａ、１０ｂ）を介して分離されている。側壁１０は、互いに反対方向に分極された圧電部材８，９で構成され、電極４に印加される駆動パルスによって、剪断モードで変形するアクチュエータとして動作する。圧力室３の端部にはノズルプレート１６が設けられ、ノズルプレート１６に形成されたノズル２（図２では２ａ、２ｂ、２ｃ）を介して各々の圧力室３と外部が連通している。インクは、天板蓋１７に形成されたインク供給口１４から共通圧力室１５、長溝１１、圧力室３、ノズル２の順に供給される。駆動回路２０から駆動パルスが供給されると、電極４ａ、４ｃと電極４ｂとの間に電位差が生じ、側壁１０ａ、１０ｂに電界が生じる。この電界により側壁１０ａ、１０ｂが剪断モードで変形し、圧力室３ｂ内のインクに圧力変動が生じてノズル２ｂからインクが吐出する。電気導電性を有するインクを用いた場合でも、インクと電極４との間は第１の保護膜及び第２の保護膜により電気的に絶縁されている。したがって、インクに電流が流れることによる電極４の腐食やインクの電気分解や顔料等のインク内の分散体の凝集等が防止される。
【００１７】
基板１２の材料としでは、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などを用いることが可能である。圧電部材８、９との膨張係数の差異と誘電率を考慮して、低誘電率のＰＺＴを用いた。圧電部材８、９は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などである。この実施形態では、圧電定数の高いＰＺＴを用いている。
【００１８】
電極４は、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）の２層構造になっている。電極４は長溝の内部にも均一に成膜するために、めっき法によって形成した。各々の長溝１１の内面に電極４を電気的に独立して形成するために必要なマスキングを行い、めっきを行っている。電極４の他の形成方法として、スパッタ法や、蒸着法を用いることも可能である。長溝１１は深さ３００μｍ、幅８０μｍの形状で、１６９μｍピッチで平行に配列されている。
【００１９】
ノズルプレート１６は、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムで、エキシマレーザー装置によって長溝数に相当するノズル２が形成されている。ノズル２の形状は、吐出側の開口径が３０μｍ、圧力室側の開口径が５０μｍで、吐出側に狭まった逆テーパになっている。ノズルプレート１６に形成されるノズル２は長溝１１の深さ方向で中央部より天板枠側に形成されている。無機絶縁膜の成膜方法にもよるが、無機絶縁膜５が長溝１１の開口側から深さ方向で中央部より側壁１０の上部に形成されやすい。そのため、ノズル２を長溝１１の深さ方向で中央部より天板枠側に形成することで、無機絶縁膜の上に成膜されている有機絶縁膜がエキシマレーザーによるノズル穴加工時にダメージを受けて蒸発してもインクと電極との間の絶縁性を維持することが可能である。
【００２０】
長溝１１の深さと幅の比（深さ／幅）をアスペクト比と呼んでいる。つまり、長溝１１の深さが深く幅が狭くなると、アスペクト比が高くなる。
【００２１】
本発明のインクジェットヘッド１の製造方法について説明する。
【実施例１】
【００２２】
図３は実施形態のインクジェットヘッド１の製造工程を示す断面図である。図３（ａ）から図３（ｈ）の順に製造している。
【００２３】
図３（ａ）は基板１２の準備工程を示している。板厚方向に分極し、分極方向が反対向きになるように２枚の圧電部材８、９（ＰＺＴ）を接着し、それを基板１２に埋め込んで接着されている。基板１２の材料は、前述したように圧電部材８，９に比べ誘電率が低いＰＺＴを用いている。
【００２４】
図３（ｂ）は長溝１１の形成工程を示している。図３（ａ）で用意した基板１２に、ダイヤモンドカッタによる切削加工で、基板１２端面に平行でかつ圧電部材８、９を横切る方向に、一定間隔の複数の長溝１１を形成している。ダイヤモンドカッタの歯幅が８０μｍであり、長溝幅も８０μｍになる。長溝１１の深さはダイヤモンドカッタ歯の深さ方向への送り量によって決定され、３００μｍとしている。長溝間隔は、１６９μｍのピッチで形成している。アスペクト比は３００／８０の３．７５になっている。アスペクト比および長溝１１の間隔は、インクジェットヘッドに要求される解像度やインク吐出量によって、所定の値となる。
【００２５】
図３（ｃ）は電極４と無機絶縁膜５の成膜工程を示している。基板１２の表面と長溝１１の内面に無電解Ｎｉメッキ（無電解ニッケルメッキ）により電極パターンを形成し、さらにＮｉ電極上に電解Ａｕメッキ（電解金メッキ）を行っている。次に、無機絶縁材料からなる第１の保護膜５としてＳｉＯ２を長溝１１内に膜厚０．５μｍ以上で成膜する。
【００２６】
ＳｉＯ２の成膜は、ＲＦマグネトロンスパッタ法（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ マグネトロンスパッタ）により膜厚０．５μｍ以上に成膜する。なお、成膜時、基板１２の上面に引き出された電極４の一部をマスキングすることによって、フレキシブルケーブル７と電極４の接続部分には、ＳｉＯ２膜が成膜されないようにしている。
【００２７】
第１保護膜５の無機絶縁材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＹＢＣＯ、ムライト（Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、ＳｒＴｉＯ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＮ、ＡｌＮ、Fe3O4などを用いることが可能である。
【００２８】
成膜方法としては、ＲＦマグネトロンスパッタ法の他に、イオンビームスパッタ法、デジタルスパッタ法、ＰＬＤ（パルスレーザーアブレーション）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、ＡＬＤ（原子層堆積）法、イオンプレーティング法、蒸着法、ＥＢ（電子ビーム共蒸着）法、ゾル■ゲル法、めっき法、塗布法、印刷法などを用いることが可能である。言い換えれば、真空中又は大気中において、金メッキ電極上で化学反応又は凝縮させることによってＳｉＯ２を含む前述の無機絶縁材料を堆積させる事が可能な方法であればどの方法を用いてもよい。
【００２９】
図３（ｄ）は天板枠１３の接着工程を示している。基板１２の上面に天板枠１３を接着する。
【００３０】
図３（ｅ）は図３（ｄ）で示す部材を切断する工程を示している。切削加工により基板１２を２つのインクジェットヘッド１に分割する。
【００３１】
図３（ｆ）はポリイミドフィルムの接着工程を示している。圧力室３の側面にノズルプレート１６となるポリイミドフィルムを接着する。ポリイミドフィルムを圧力室３の側面に接着する際、側壁１０とポリイミドフィルムとの間にある接着剤は、ポリイミドフィルムが側壁１０側に押圧されるため、圧力室３内にはみ出すことになる。はみ出した接着剤はポリイミドフィルムの圧力室側に薄い膜となって硬化する。接着剤はエポキシ接着剤を用いている。
【００３２】
図３（ｇ）は有機絶縁膜の成膜工程を示している。第２の保護膜として有機絶縁材料６であるパリレン（ポリパラキシリレン）を長溝内に膜厚３μｍ以上で成膜する。天板枠１３に形成される開口部、長溝１１および電極４のフレキシブルケーブル７との接続部となる端部をマスキングし、パリレンが付着しないようにしている。パリレンは着きまわりがよいため、天板枠１３の開口部をとおして、長溝１１内部にも十分に付着することが可能である。
【００３３】
パリレンの成膜方法を説明する。原料であるジパラキシリレンを気化させた後、高温で熱分解をすることによって、反応性の高いラジカルなモノマー（ジラジカルパラキシリレン）にする。そのモノマーが第１の保護膜又は金メッキ電極に吸着すると、そこで重合して高分子膜（パリレン膜）を形成する。
【００３４】
なお、パリレン以外の有機絶縁材料として、ポリイミドなどを用いることも可能である。
【００３５】
図３（ｅ）、図３（ｆ）で示すように、２つのインクジェットヘッド１に分割し、ポリイミドフィルムと天板枠１３を基板１２に接着した後に、図３（ｇ）で示すパリレン膜を形成している。図３（ｅ）で示す２つのインクジェットヘッドに切断したとき、側壁１１の切断部近傍で粗面となることがある。この場合であってもポリイミドフィルムを接着後にパリレン膜を成膜するので、図３（ｇ）で示すように長溝１１とポリイミドフィルムの境界近傍にも十分に有機絶縁膜が成膜される。
【００３６】
図３（ｈ）はノズル２の形成工程を示している。エキシマレーザーによりポリイミドフィルムに逆テーパ形状のノズルを形成する。ノズル２の逆テーバ形状とは、圧力室３側の開口径がインク吐出側の開口径より大きくなっていることである。エキシマレーザーで加工するノズルの位置は、圧力室の中心よりも開口部側である。ポリイミドフィルムを挟んで圧力室３とは反対側からエキシマレーザーをポリイミドフィルムに照射し、ポリイミドを化学的に分解しノズルを形成する。エキシマレーザーの焦点位置をポリイミドフィルムからずらすことで、レーザー光が広がるため吐出口側が狭く圧力室側が広い逆テーパ形状を形成している。
【００３７】
図４に、圧力室の幅と深さのアスペクト比が４の基板で成膜を行った場合、無機絶縁膜である第１の保護膜５の付き回りの観察結果を示す。
【００３８】
無機絶縁膜である第１の保護膜５は、ＲＦマグネトロンスパッタ法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタ法、ＣＶＤ法で成膜した。
【００３９】
各成膜方法で、溝柱上の膜厚を３μｍ〜２０μｍを狙って成膜した場合、圧力室の開口部から長溝の距離の半分までは、無機絶縁膜である第１の保護膜が０．５μｍ以上成膜させられることを確認した。
【００４０】
このように長溝１１の深さ方向で半分までは無機絶縁膜である第１の保護膜を０．５μｍ以上付着させた基板で、ノズル穴のレーザー加工の方法を、図５を用いて説明する。
【００４１】
図５は、エキシマレーザーによりポリイミドフィルムに逆テーパの穴加工をおこないノズル２を形成する場合の、ノズル２周辺の詳細断面図である。
【００４２】
圧力室３の側面にポリイミドフィルムを接着した時に、はみ出した接着剤１８は、エキシマレーザーによるノズル２の形成時に除去される。同時に、側壁１０上にエキシマレーザーが照射され、第２の保護膜である有機絶縁膜の一部も除去されて、有機絶縁膜の一部に穴が発生する。この穴はレーザー加工によって発生するので、レーザーダメージ穴１９と呼んでいる。有機絶縁膜に発生する穴とは、レーザー照射によって有機絶縁膜の表面から有機物質が変性、融解、蒸発、昇華等の現象を起こしてへこんだ状態、または、下地となっている無機絶縁膜が露出するほど有機絶縁膜が失われた状態を示している。レーザーダメージ穴１９が発生しても、レーザーダメージ穴１９の部位において、無機絶縁膜である第１の保護膜５の厚みは０．５μｍ以上を有するため、第１の保護膜５はレーザー光が照射されてもレーザーダメージを受けることはない。
【００４３】
レーザーダメージを抑え絶縁性が保たれるので、圧力室３の内部に導電性の水性インクが注入された場合でも、電極４とインクとは電気的な絶縁が保たれる。そのため、電極４の腐食やインクの電気分解等を防止することが可能である。
【００４４】
なお、第１の保護膜５は無機絶縁材料から成るためピンホールの発生を完全に防止することは難しい。しかし、レーザーダメージ穴１９以外の部分では第１の保護膜は第２の保護膜により保護されるため、ピンホールにより絶縁性が損なわれる可能性は低い。
【００４５】
図６は、有機絶縁膜である第２の保護膜と無機絶縁膜である第１の保護膜を有するインクジェットヘッドのレーザーダメージの様子を示している。エキシマレーザー光がノズルプレート１６を通してノズル２を形成する。エキシマレーザー光が、ノズル２形成後、圧力室３内壁に設けられた電極４、無機絶縁膜５、有機絶縁膜６上に照射され有機絶縁膜６上のノズル近傍にレーザーダメージ穴１９を形成する。エキシマレーザー光がノズルプレート側から圧力室に入射するので、レーザーダメージ穴は圧力室のインク吐出方向においてノズルプレート側に発生する。レーザーダメージ穴の大きさはエキシマレーザー光の強度、ノズルのテーパ角によって変化する。
【００４６】
第１の保護膜５をＲＦマグネトロンスパッタ法で厚み１．０μｍで成膜した時のレーザーダメージ穴の部位において組成分析を行った。
【００４７】
レーザーダメージ穴１９の部位において、第２の保護膜である有機絶縁材料のパリレンの成分である塩素（Ｃｌ）と炭素(Ｃ）が検出されなかった。このことから、第２の保護膜が除去されてレーザーダメージ穴１９が形成されていることが解った。
【００４８】
レーザーダメージ穴の部位において、第１の保護膜である無機絶縁材料のＳｉＯ２成分であるシリコン（Ｓｉ）と酸素(Ｏ）が検出された。このことから、第１の保護膜にはレーザー光が照射されてもレーザーダメージ穴が形成されないことが解った。
【００４９】
ＲＦマグネトロンスパッタ法を含む種々の成膜方法で第１の保護膜５の厚さを０．５〜３μｍの範囲で成膜し、レーザーダメージ穴の部位において組成分析を行っても同様の結果となった。
【００５０】
以上のことから、第１の保護膜５の厚みは０．５μｍ以上あればレーザーに耐性があることこが明確となった。
【００５１】
無機絶縁膜である第１の保護膜５の厚さは、０．５μｍ以上であれば、インクと電極４との間の絶縁性が保たれる。第１の保護膜５の厚さが３μｍを超えると圧力室の幅が狭くなり、インク吐出量が減少してしまう。また、ＳｉＯ２の剛性によって圧電部材の動作が抑えられ、インク吐出量の低下を起こす。したがって、第１の保護膜５の厚さは０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることがより好ましい。
【００５２】
有機絶縁膜である第２の保護膜６の厚さは、３μｍ以上であれば、インクと電極４との絶縁性を保つことが可能である。第２の保護膜６の厚さが５μｍを超えると、圧力室の内壁全面にパリレン膜が形成されるため実質的に圧力室の容積が小さくなり、インク吐出量が減少してしまう。そのため、第２の保護膜６の膜厚は３μｍ以上５μｍ未満であることが好ましい。インクと電極間の絶縁性を保ちかつ所望なインク吐出量を得るために、第１、第２保護膜の合計厚さは６μｍ未満にすることが必要である。
【実施例２】
【００５３】
第２の実施の形態について説明する。
【００５４】
図７（ａ）は基板１２の準備工程を示している。板厚方向に互いに向きが反対方向になるように分極された２枚の圧電部材８、９（ＰＺＴ）を接着し、それが基板１２に埋め込まれている。基板１２の材料は、前述したように圧電部材８，９に比べ誘電率が低いＰＺＴを用いている。
【００５５】
図７（ｂ）は長溝１１の形成工程を示している。ダイヤモンドカッタによる切削加工で、基板１２端面に平行でかつ圧電部材８、９を横切る方向に、一定間隔の複数の長溝１１が形成されている。
【００５６】
図７（ｃ）は電極４と無機絶縁膜５と有機絶縁膜６の成膜工程を示している。基板の表面と長溝１１の内面に無電解Ｎｉメッキにより電極パターンを形成し、さらに電極上にＡｕメッキを行う。次に、無機絶縁材料からなる第１の保護膜としてＳｉＯ２を長溝１１内に膜厚０．５μｍ以上で成膜する。続いて、第２の保護膜として有機絶縁材料であるパリレン（ポリパラキシリレン）を長溝１１内に膜厚０．５μｍ以上で成膜する。ＳｉＯ２、パリレンの成膜は、第１の実施形態と同様に行った。
【００５７】
図７（ｄ）は天板枠１３の接着工程を示している。基板１２の上面に天板枠１３が接着されている。
【００５８】
図７（ｅ）は図７（ｄ）で形成した部材を切断する工程を示している。切削加工により基板１２を２つのインクジェットヘッドに分割する。
【００５９】
図７（ｆ）はポリイミドフィルムの接着工程を示している。圧力室３の側面にノズルプレート１６となるポリイミドフィルムをエポキシ接着剤で接着する。
【００６０】
図７（ｇ）はノズル２の形成工程を示している。エキシマレーザによりポリイミドフィルムに逆テーパ形状のノズルを形成し、ノズルプレート１６としている。ノズル加工は第１の実施形態で説明した加工と同じ条件で行った。
【００６１】
第２の実施形態においても、図５に示すレーザーダメージジ穴１９の部位において、第１の保護膜５の厚みは０．３μｍ以上を有するため、第１の保護膜５はレーザー光が照射されてもレーザーダメージ穴は形成されない。したがって、圧力室３の内部に導電性のインクが注入された場合でも、電極４とインクとは電気的な絶縁が保たれる。そのため、電極４の腐食やインクの電気分解等を防止することが可能である。
【００６２】
第１実施例で示したと同様に、第１の保護膜５の厚みは０．５μｍ以上あればレーザーに耐性があることこが解った。
【００６３】
無機絶縁膜、有機絶縁膜の厚さについては実施例１と同様である。
【００６４】
無機絶縁膜である第１の保護膜５の厚さは、０．５μｍ以上であれば、インクと電極４との間の絶縁性が保たれる。第１の保護膜５の厚さが３μｍを超えると圧力室の幅が狭くなり、インク吐出量が減少してしまう。また、ＳｉＯ２の剛性によって圧電部材の動作が抑えられ、インク吐出量の低下を起こす。したがって、第１の保護膜５の厚さは３μｍを超えないことが好ましい。０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることがより好ましい。
【００６５】
有機絶縁膜である第２の保護膜６の厚さは、３μｍ以上であれば、インクと電極４との絶縁性を保つことが可能である。第２の保護膜６の厚さが５μｍを超えると、圧力室の内壁全面にパリレン膜が形成されるため実質的に圧力室の容積が小さくなり、インク吐出量が減少してしまう。そのため、第２の保護膜６の膜厚は３μｍ以上５μｍ未満であることが好ましい。インクと電極間の絶縁性を保ちかつ所望なインク吐出量を得るために、第１、第２保護膜の合計厚さは６μｍ未満にすることが必要である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のインクジェットヘッド製造方法によって形成されたインクジェットヘッドは、水性インクのような電気導電性があるインクに対して好適である。また、インク吐出不良を低減できるため産業印刷用のインクジェットヘッドとしても利用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１      インクジェットヘッド
２      ノズル
３      圧力室
４      電極
５      第１の保護膜
６      第２の保護膜
７      フレキシブルケーブル
８、９  圧電部材
１０    側壁
１１    長溝
１２    基板
１３    天板枠
１４    インク供給口
１５    共通圧力室
１６    ノズルプレート
１７    天板蓋
１８    接着剤
１９    レーザーダメージジ穴
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】特開２００２−１６０３６４号公報
【図１】
2010188715.tif 000003
【図２】
2010188715.tif 000004
【図３】
2010188715.tif 000005
【図４】
2010188715.tif 000006
【図５】
2010188715.tif 000007
【図６】
2010188715.tif 000008
【図７】
2010188715.tif 000009
【図８】
2010188715.tif 000010
【図９】
2010188715.tif 000011