(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドの基板に形成した溝部の内面に、表面層に無機材料の電極保護膜を成膜した電極部を形成する電極部形成工程と、前記電極部形成工程後、前記溝部における圧力室の開口端面にノズルプレートを接着剤で接着するノズルプレート接着工程と、前記ノズルプレート接着工程後、前記ノズルプレートにレーザー加工により前記圧力室に連通するノズルを形成するノズル加工工程とを含むインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記電極部形成工程は、前記溝部の内面に、電極を形成後、前記電極の表面に塗布法による無機材料の平滑化膜を平均表面粗さが０．６μｍ以下となるように成膜後、前記平滑化膜の表面に無機材料の膜厚が１．０μｍ以上の前記電極保護膜を成膜したインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
インクジェットヘッドの基板に形成した溝部の内面に、表面層に無機材料の電極保護膜を成膜した電極部を形成する電極部形成工程と、前記電極部形成工程後、前記溝部における圧力室の開口端面にノズルプレートを接着剤で接着するノズルプレート接着工程と、前記ノズルプレート接着工程後、前記ノズルプレートにレーザー加工により前記圧力室に連通するノズルを形成するノズル加工工程とを含むインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記電極部形成工程は、前記溝部の内面に、平均表面粗さが０．６μｍ以下の電極を形成し、前記電極の表面に塗布法による無機材料の平滑化膜を平均表面粗さが０．６μｍ以下となるように成膜後、前記平滑化膜の表面に無機材料の膜厚が１．０μｍ以上の前記電極保護膜を成膜したインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記平滑化電極は、複数の電極層の表面に平滑化層を形成した請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
複数の溝部を並設し、前記各溝部の開口端側を圧力室とする基板と、
前記複数の圧力室の開口端面に接着剤により接着され、前記各圧力室に連通してインクを吐出させるノズルが形成されたノズルプレートと、
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、
前記圧力室にインクを供給するインク供給手段と、
前記溝部の内面に形成され、前記圧力発生手段を駆動するための電極部と、
を有し、
前記電極部は、前記溝部の内面に形成された電極と、前記電極の表面に無機塗布材料で成膜した平均表面粗さが０．６μｍ以下の平滑化膜と、前記平滑化膜の表面に無機材料で成膜した膜厚が１．０μｍ以上の前記電極保護膜とを備えたインクジェットヘッド。
【請求項５】
複数の溝部を並設し、前記各溝部の開口端側を圧力室とする基板と、
前記複数の圧力室の開口端面に接着剤により接着され、前記各圧力室に連通してインクを吐出させるノズルが形成されたノズルプレートと、
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、
前記圧力室にインクを供給するインク供給手段と、
前記溝部の内面に形成され、前記圧力発生手段を駆動するための電極部と、
を有し、
前記電極部は、前記溝部の内面に形成された平均表面粗さが０．６μｍ以下の平滑化電極と、前記平滑化電極の表面に無機塗布材料で成膜した平均表面粗さが０．６μｍ以下の無機材料の平滑化膜と、前記平滑化膜の表面に無機材料で成膜した膜厚が１．０μｍ以上の前記電極保護膜とを備えたインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記平滑化電極は、複数の電極層の表面に平滑化層を形成した請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極に保護膜を有するインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置において、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提案されている（特許文献１）。
【０００３】
図１０はこのインクジェットヘッドの断面図を示している。図１０において、インクジェットヘッド５０は、インク室５１の内壁面に形成された電極５２を不図示の保護膜により保護している。インクジェットヘッド５０は、複数の溝部５３を形成してインク室５１とする被着体としてのベース基板５４が設けられ、上記ベース基板５４の端面には、ベース基板５４の各溝部５３に臨むノズル孔５５を有するノズルプレート５６が接着されている。ベース基板５４の上面には共通インク室６０とインク供給口６１が形成されたカバー部材６２が固定され、また電極５２に繋がる平坦部電極５７をワイヤ５８を介して駆動用ＩＣに接続している。
【０００４】
このインクジェットヘッド５０において、電極５２に対する保護膜の成膜方法は、成膜チャンバ内において上記ベース基板５４の端面に間隔を置いて遮蔽部材を対峙させる遮蔽部材対峙工程と、ベース基板５４にポリクロロパラキシリレン膜とポリパラキシリレン膜とをこの順に積層してインクに対する不図示の有機保護膜を形成する工程とを含む方法である。
【０００５】
このように、下地の凹凸に影響されてピンホールをつくり易いポリパラキシリレン膜の平滑下地膜としてポリクロロパラキシリレン膜の膜形成を行うため、ピンホールの無い信頼性の高いポリパラキシリレン膜を成膜することができる。また、ポリパラキシリレン膜の成膜時に、少なくともベース基板５４の端面に間隔を置いて遮蔽部材を対峙させて成膜するため、少なくとも遮蔽部材に覆われた面においては、ポリパラキシリレンの突起(ポリマー粒子の付着が原因の異常成膜）が発生しないために、平滑な保護膜形成が実現でき、インクジェットヘッド等へ適用した場合、後に精度良く平滑部材(例えばノズルプレート)を接着する工程において生産歩留りの向上が実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2007-253582号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、電気伝導性のインクを用いても十分な絶縁性及び耐薬品性における信頼性を確保できるインクジェットヘッドを製造する工程において、ノズル５５が形成されたノズルプレート５６をベース基板５４に接合し、平滑下地膜と有機保護膜に有機材料を使用している。
【０００８】
ところで、このような従来のインクジェットヘッドにおけるノズル５５の形成方法にはいくつかの問題が指摘されており、図１１、図１２を用いて説明する。
【０００９】
１つ目の問題は、ノズルプレート１２６とベース基板１１８とを接合する時に発生する。図１２は、既にノズル１２７が形成されたノズルプレート１２６をベース基板１１８に接合して製造したインクジェットヘッドの断面図である。ノズルプレート１２６をベース基板１１８に接着剤１５１を用いて接合する。ノズルプレート１２６とベース基板１１８を接合する時に、接着剤１５１がベース基板１１８とノズルプレート１２６の隙間からはみ出して、溝部１１７側におけるノズル１２７の開口部の一部が塞がれる。ノズル１２７の一部でも塞がると、インク吐出時にノズル１２７内のインクの流れが乱れ、インクの吐出速度や吐出方向がばらつき、印字品質が劣化する。
【００１０】
２つ目の問題は、上記問題を解決するためにノズルプレート１２６をベース基板１１８に接合してからノズル１２７を加工する時に発生する。図１２は、ノズル１２７が形成されていないノズルプレート１２６をベース基板１１８に接合した後に、エキシマレーザーによってノズル１２７を形成したインクジェットヘッドの断面図である。ノズル１２７が形成されていないノズルプレート１２６とベース基板１１８を接合した時に漏れ出した接着剤１５１は、エキシマレーザーによる截頭円錐台形状のノズル１２７の加工時に除去される。そのため、溝部１１１７側のノズル１２７の一部が塞がれるために起こる、印字品質の低下は防止できる。
【００１１】
しかし、レーザー加工によって、截頭円錐台形状のノズル１２７を形成するときに、図１２中矢印で示すレーザー光がノズルプレート１２６を貫通した直後にレーザー光が平滑下地膜１２１とその表面に成膜された有機保護膜１２０に照射される。そのため、レーザー光が照射される部位１５２において平滑下地膜１２１と有機保護膜１２０がダメージを受ける。
【００１２】
平滑下地膜１２１と有機保護膜１２０は有機絶縁膜で構成されているが、レーザー加工に使用されるエキシマレーザーの波長は可視光の波長よりも低い波長なので、平滑下地膜１２１と有機絶縁膜１２０はレーザー光を受けると分鎖が切断され電気特性、機械特性が劣化していまい、絶縁性及び耐薬品性が不十分となる。
【００１３】
このため、電気伝導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１５２の電極１１９の溶解等を防止できず、インクジェットヘッドの耐久性を維持できないおそれがある。
【００１４】
また、ベース基板１１８がダメージを受けると、接合体１５０の圧電特性が劣化し、インクジェットヘッドの印字品質が低下する。
【００１５】
以上述べたように、ノズル１２７を予め形成したノズルプレート１２６をベース基板１１８に接合し、保護膜１２０に有機材料を使用するインクジェットヘッドでは、接着剤によるノズル１２７の一部が塞がれることにより印字品質が劣化する課題を有し、ノズルプレート１２６を接合した後にノズル１２７を形成する場合には、電極１１９やPZTがレーザーによって劣化し、インクジェットヘッドの印字品質や耐久性を維持できない課題を有している。
【００１６】
本発明の目的は、この課題を解消し、電気伝導性を有する液体をインクとして用いても印字品質と耐久性を両立できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の実施形態のインクジェットヘッドでは、下地の凹凸に影響されてピンホールをつくり易い無機材料の電極保護膜を使用する場合、電極保護膜の下地に、平滑化層（膜）として例えばシラグシタール（商品名：新技術創造研究所株式会社）などの無機塗布材料で膜形成をすることで、ピンホールのない信頼性の高い無機材料の電極保護膜を成膜する。電極保護膜の膜厚は１．０μｍ以上、電極保護層の下地の平均表面粗さを０．６μｍ以下とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態を示すインクジェットヘッドのノズル列方向と直交する方向の縦断面図。
【図２】第１実施形態を示すインクジェットヘッドのノズル列方向に沿った縦断面図。
【図３】第１実施形態の製造方法の工程を示す縦断面図。
【図４】（ａ）は平滑化電極無しの電極横断面図、（ｂ）は第１実施形態における平滑化電極の横断面図。
【図５】第１実施形態で電極保護膜に入射するレーザー光の横断面図。
【図６】第１実施形態の電極保護膜に入射するレーザー光の縦断面図。
【図７】第２実施形態を示すインクジェットヘッドのノズル列方向と直交する方向の縦断面図。
【図８】第２実施形態を示すインクジェットヘッドのノズル列方向に沿った縦断面図。
【図９】第２実施形態の製造方法の工程を示す縦断面図。
【図１０】従来技術のインクジェットヘッドの縦断面図。
【図１１】従来技術のインクジェットヘッドの課題を示す断面図。
【図１２】従来技術のインクジェットヘッドの他の課題を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
図１及び図２は第1の実施形態を示す。図１は、インクジェットヘッド１において、多数のノズルが形成されたノズル列方向と直交する短手方向の縦断面図を示し、図２はノズル列方向に沿った長手方向の縦断面図である。
【００２０】
本実施形態のインクジェットヘッドで、電極保護膜の下地を平滑化した電極（以下、平滑化電極とする）を用いた場合のインクジェットヘッド構造と動作について説明する。
【００２１】
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、ノズルプレート１６にはノズル２が図１の紙面の表裏方向に多数形成されており、このノズル２が一列に形成されている方向をノズル列方向と称す。基板１２にはノズル列方向に沿って複数の長溝部１１が平行に形成されている。各々の長溝部１１の内面には、平滑化電極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１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。
【００２２】
平滑化電極４の表面には、無機材料からなる電極保護膜５を成膜している。
【００２３】
各々の長溝部１１は天板枠１３で封止され、長溝部１１と天板枠１３で囲まれた部分は圧力室３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を介して分離されている。側壁１０（１０ａ、１０ｂ・・・）は、互いに反対方向に分極された圧電部材８，９を上下に配置して構成され、平滑化電極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。
【００２４】
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、長溝部１１、圧力室３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）、ノズル２（２ａ、２ｂ、２ｃ・・・）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、平滑化電極４ａ、４ｃと平滑化電極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。電気伝導性を有するインクを用いた場合でも、インクと平滑化電極４との間は電極保護膜５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平滑化電極４の腐食やインクの電気分解や顔料などのインク内の分散体の凝集等が防止される。
【００２５】
基板１２は、アルミナ（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。本実施形態では、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。本実施形態では、圧電定数の高いＰＺＴを用いている。
【００２６】
平滑化電極４は、銅（Cu）とニッケル（Ni）の２層膜になっている。平滑化電極４を長溝部１１の内部にも均一に成膜するために、メッキによって形成した。具体的には、長溝部１１のそれぞれに個別に平滑化電極を形成するために必要なマスキングを行い、メッキを行っている。長溝部１１は、深さ３００μｍ，幅８０μｍの形状で、１６９μｍピッチでノズル列に沿って平行に配列されている。
【００２７】
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截頭円錐台形状のノズル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、吐出側に狭まった截頭円錐台形状（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（２ａ、２ｂ、２ｃ・・・）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。
【００２８】
長溝部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。
【００２９】
本第１の実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法を図３を参照して以下に説明する。
【００３０】
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、図３（ａ）から図３（ｈ）の順に製造工程が進む。図３（ａ）は基板１２の準備工程を示しており、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に埋め込んで接着している。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。
【００３１】
図３（ｂ）は、長溝部１１の形成工程を示しており、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部１１をノズル列方向に沿って形成している。具体的には、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。長溝部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部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。
【００３２】
図３（ｃ）は電極部を構成する、平滑化電極４と無機絶縁膜５の成膜工程を示している。基板１２の表面と長溝部１１の内面に無電解Ｃｕメッキ（無電解銅メッキ）と電解Ｃｕメッキ(電解銅メッキ)により電極パターンを形成し、さらにＣｕ電極上に電解Ｎｉメッキ（電解ニッケルメッキ）を行い、Ｃｕ電極の平均表面粗さを０．６μｍ以下とする平滑化処理を行っている。次に、無機絶縁材料からなる電極保護膜５としてＳｉＯ２を長溝部１１内に膜厚１．０μｍ以上で成膜する。
【００３３】
ＳｉＯ２の成膜は、ＰＥ−ＣＶＤ法（Plasma‐enhanced chemical vapor deposition）により膜厚１．０μｍ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。
【００３４】
電極保護膜５の無機絶縁材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、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。
【００３５】
成膜方法としては、ＰＥ−ＣＶＤ法の他に、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＡＰ−ＣＶＤ（大気圧化学気相成長）法、ＡＬＤ（原子層堆積）法、塗布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、Ｎｉ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。
【００３６】
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。
【００３７】
図３（ｅ）は図３（ｄ）で示す部材を図中、左右方向の半分の位置で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。
【００３８】
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。
【００３９】
図３（ｇ）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の截頭円錐台形状（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３の中心よりも開口部側である。ポリイミドフィルムのノズルプレート１６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２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。
【００４０】
図４に、従来技術の電極４１と、平滑化電極４２を用いた場合の電極保護膜４３付きの観察結果を示す。無機絶縁膜である電極保護膜４３は、膜厚が１.０μｍ以上になるようにＰＥ−ＣＶＤ法で成膜した。
【００４１】
図４（ａ）は、従来技術の電極４１の観察結果である。電極４１表面の凹凸が大きく、平均表面粗さ（Ｒａ）は１．７μｍである。平均表面粗さが大きいので、凸部と凹部とで電極保護膜４３の厚さが異なり（４０７ｎｍ、３５５ｎｍ）、特に凹部の電極保護膜４３の膜厚が薄くなる。薄い箇所がピンホールの原因になる可能性が高い。
【００４２】
これに対し、図４（ｂ）は、平滑化電極４２を用いた場合の観察結果である。図４（ａ）と比較すると平滑化電極４２表面の凹凸は小さく、平均表面粗さも０．６μｍである。平均表面粗さが小さくなったので、電極保護膜４３の膜厚は均一になり、局所的に薄い箇所がない。そのため、ピンホールの発生する可能性も低い。
【００４３】
表1は、電極保護膜の下地基板の平均表面粗さと、電極保護膜の膜厚を変更して成膜した電極保護膜のピンホールの数を測定した結果である。電極保護膜の下地基板の平均表面粗さが１．７μｍの基板は、平滑化処理無しの従来基板である。また、電極保護膜の下地基板の平均表面粗さが０．６μｍの基板は、平滑化処理有りの本実施形態で説明している基板である。
【００４４】
電極保護膜の下地基板の平均表面粗さが１．７μｍの比較例１−４の場合、電極保護膜の膜厚が１．０μｍ以下では多数のピンホールがあり、電極とインク間の絶縁性を確保できない。
【００４５】
電極保護膜の下地基板の平均表面粗さが０．６μｍの比較例５−７、実施例１の場合、電極保護膜の膜厚が０．８μｍの比較例７でピンホールの数が数個となり、電極保護膜の膜厚が１．０μｍでピンホールレス（ピンホールの数０）となるので、電極とインク間の絶縁性を確保できる。
【００４６】
本実施形態で実施している平滑化処理を行い、電極保護膜の下地基板の平均表面粗さを０．６μｍにすれば、電極保護膜の膜厚が１．０μｍ以上でピンホールレスな電極保護膜が成膜可能である。
【００４７】
すなわち、本実施形態では、電極部を構成する電極保護膜５は、下地の凹凸に影響されてピンホールをつくり易い無機材料を使用しているため、電極保護膜５の下地の平均表面粗さを０．６μｍ以下とし、電極保護膜５の膜厚を１．０μｍ以上とすることにより、ピンホールのない電極保護膜が成膜される。
【００４８】
【表１】
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このようにピンホールレスな電極保護膜を溝全体へ均一に成膜した基板で、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。
【００４９】
図５は、エキシマレーザーによりポリイミドフィルム製のノズルプレート１６に截頭円錐台形状（逆テーパ）の穴加工を行い、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。
【００５０】
圧力室３の側面にポリイミドフィルム製のノズルプレート１６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。圧力室３内のレーザー照射の部位において、無機材料である電極保護膜５を有するため、電極保護膜５はレーザー光が照射されてもレーザーによりダメージを受けることはない。
【００５１】
電極保護膜５によりレーザーダメージを抑え、平滑化電極４の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、平滑化電極４とインクとは電気的な絶縁が保たれる。そのため、平滑化電極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。
【００５２】
図６は、無機材料である電極保護膜５を有するインクジェットヘッドのレーザーが照射される箇所（レーザー照射箇所）１９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を形成後、圧力室３の内壁に設けられた平滑化電極４の表面に形成された電極保護膜５上に照射される。レーザー照射箇所１９は、電極保護膜５上のノズル近傍である。エキシマレーザー光がノズルプレート側から圧力室３に入射するので、レーザー照射箇所は圧力室３のインク吐出方向において発生する。レーザー照射箇所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。
【００５３】
図示はしていないが、実際に電極保護膜５にレーザー照射して、電極保護膜５が破壊されていないことをＳＥＭ（Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡）観察とＥＤＸ（Energy dispersive X-ray spectrometry:エネルギー分散型Ｘ線分光器）によって確認している。
【００５４】
（第２の実施形態）
図７及び図８は第２の実施形態のインクジェットヘッドの断面図を示している。本実施形態は、上記した第１の実施形態のインクジェットヘッドと基本的な構成は同一とし、電極上に平滑化膜を成膜した場合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。
【００５５】
インクジェットヘッド７１は、基板７１２、天板枠７１３、天板蓋７１７、ノズルプレート７１６で構成されている。
【００５６】
基板７１２には、複数の長溝部７１１がノズル列方向に沿って平行に形成されている。各々の長溝部７１１の内面には、電極７４が電気的に独立して形成されており、各独立した電極が基板７１２の上面を経てフレキシブルケーブル７７に接続している。フレキシブルケーブル７７はインクジェットヘッド７１を駆動する駆動パルスを発生させる駆動回路７２０に接続されている。
【００５７】
電極７４の表面には、無機材料からなる平滑化膜７５、無機材料からなる電極保護膜７６が順次成膜されている。すなわち、本実施形態の電極部は、電極７４と、電極７４の表面に成膜した平滑化膜７５と、平滑化膜７５の表面に成膜した電極保護膜７６とにより構成している。
【００５８】
各々の長溝部７１１は天板枠７１３で封止され、長溝部７１１と天板枠７１３で囲まれた部分は圧力室７３を形成する。図８に示すように、隣接する圧力室７３は、上下に配置した圧電部材８８，８９からなる側壁８１０を介して分離されている。側壁８１０（８１０ａ、８１０ｂ）は、互いに反対方向に分極された圧電部材８８，８９で構成され、電極７４（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ）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。
【００５９】
圧力室７３の端部にはノズルプレート７１６が設けられ、ノズルプレート７１６に形成されたノズル７２を介して各々の圧力室７３（７３ａ、７３ｂ、７３ｃ）と外部が連通している。インクは、天板蓋７１７に形成されたインク供給口７１４から共通圧力室７１５、長溝部７１１、圧力室７３、ノズル７２（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ）の順に供給される。
【００６０】
駆動回路７２０から駆動パルスが供給されると、電極７４ａ、７４ｃと電極７４ｂとの間に電位差が生じ、側壁８１０ａ、８１０ｂに電界が生じる。この電界により側壁８１０ａ、８１０ｂが剪断モードで変形し、圧力室８３ｂ内のインクに圧力変動が生じてノズル７２ｂからインクが吐出する。電気伝導性を有するインクを用いた場合でも、インクと電極７４との間の電極保護膜７６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７４の腐食やインクの電気分解や顔料などのインク内の分散体の凝集等が防止される。
【００６１】
基板７１２は、アルミナ（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り、また上下に配置した圧電部材８８、８９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。さらに、上下に配置した圧電部材８８、８９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。本実施形態では、圧電定数の高いＰＺＴを用いている。
【００６２】
電極７４は、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）の２層膜になっている。電極７４は長溝部７１１の内部にも均一に成膜するために、メッキによって形成した。長溝部７１１のそれぞれに個別に電極を形成するために必要なマスキングを行い、メッキを行っている。電極７４の形成方法として、スパッタリングや、真空蒸着を用いることも可能である。長溝部７１１のサイズとしては、深さ４００μｍ，幅８０μｍの形状で、１６９μｍピッチで平行に配列されている。
【００６３】
ノズルプレート７１６には、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを使用し、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を形成している。ノズル２の形状としては、吐出側の開口径が３０μｍ、圧力室側の開口径が５０μｍで、吐出側に狭まった截頭円錐台形状（逆テーパ）としている。ノズルプレート７１６に形成したノズル７２は、長溝部７１１の深さ方向で中央部より天板枠７１３側に形成している。
【００６４】
第２の実施形態のインクジェットヘッド７１の製造方法において、第１の実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法とは、電極形成方法と電極保護膜成膜前処理が異なるので、図９を参照して以下に本実施形態のインクジェットヘッドの製造方法を説明する。なお、図９（ａ）（ｂ）の工程は、図３（ａ）（ｂ）と同工程なので、説明は省略する。
【００６５】
図９（ｃ）は、電極７４と平滑化膜７５と無機絶縁膜７６の成膜工程を示している。基板７１２の表面と長溝部７１１の内面に、無電解Ｎｉメッキ（無電解ニッケルメッキ）と電解Ａｕメッキ(電解金メッキ)により電極パターンを形成し、さらにＡｕ電極上に平滑化膜７５を成膜している。
【００６６】
次に、無機絶縁材料からなる電極保護膜７６としてＳｉＯ２を長溝部７１１内に膜厚１．０μｍ以上で成膜する。
【００６７】
平滑化膜７５は、例えばシラグシタール（商品名：新技術創造研究所株式会社）を塗布法により成膜することが例示でき、硬質ガラス膜を形成する。平滑化膜７５は、平均表面粗さが０．６μｍ以下になる膜である必要があるため、塗布液の種類によって膜厚が異なる。
【００６８】
電極保護膜７６としてのＳｉＯ２の成膜は、ＰＥ−ＣＶＤ法（Plasma−enhanced chemical vapor deposition）により膜厚１．０μｍ以上で成膜する。なお、成膜時、基板７１２の上面に引き出された電極７４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７７と電極７４の接続部分には、ＳｉＯ２膜が成膜されないようにしている。
【００６９】
平滑化膜７５の塗布材料として、ナノシリカなどを有機溶剤に溶かして塗布溶剤にした物を用いることが可能である。平滑化膜の成膜方法としては、塗布法の他に、ゾルーゲル法、スプレー法、電着法などを用いる事が可能である。言い換えれば、溝全体に塗布液を付着させ硬化させる事が可能な方法であればどの方法でもよい。
【００７０】
電極保護膜７６の無機絶縁材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、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。
【００７１】
成膜方法としては、ＰＥ−ＣＶＤ法の他に、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＡＰ−ＣＶＤ（大気圧化学気相成長）法、ＡＬＤ（原子層堆積）法、塗布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、Ｎｉ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。
【００７２】
なお、上記した第１の実施形態における平滑化電極４の表面に、上記した平滑化膜７５を成膜し、電極保護膜５をその表面に成膜してもよい。
【００７３】
以上のように、上記した各実施形態によれば、ノズルプレートの接着後にレーザー加工によりノズルを形成するため、ノズルプレート接着時にはみ出た接着剤はノズル加工時のレーザー光により除去される。そのため、接着剤のノズル穴へのはみ出しによる印字品質の劣化を防止することが可能である。また、レーザー加工においてノズルが開通した直後にレーザー光が電極保護膜に照射されても、金属材料からなる平滑化電極又は無機材料からなる平滑化膜、無機材料からなる電極保護膜があるので、電極やPZTへのダメージを防ぐことができインクと電極との絶縁性を維持できる。電極保護膜は無機材料から成るため、下地の表面粗さが粗いとピンホールの発生を完全に防止することは難しいが、平滑化電極又は平滑化膜があるので、下地の表面粗さが低減されピンホールの発生を防止することが可能となる。このため、電気伝導性を有する液体をインクとして用いた場合でも、電極の溶解等を防止でき、インクジェットヘッドの耐久性を維持することができる。すなわち、本発明によれば、ノズルがレーザー加工により形成されるとともに、圧力室内面に平滑化電極又は平滑化膜と電極保護膜とを有する構造のインクジェットヘッドにおいて、印字品質と電気伝導性のインクに対する耐久性を両立するインクジェットヘッドを提供することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  インクジェットヘッド
２  ノズル
３  圧力室
４  平滑化電極
５  電極保護膜
７  フレキシブルケーブル
８、９  圧電部材
１０（１０ａ、１０ｂ）  側壁
１１  長溝部
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
７４  電極
７５  平滑化膜
７６  電極保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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