(57)【要約】【課題】  インクジェット記録に使われるような液滴吐出ヘッドの細いチャネル内面に均一な膜厚の保護膜を形成する。【解決手段】  ガス噴出口を有するノズルを備えた製膜ガス導入手段が備え付けられている製膜室で、液滴吐出ヘッドに用いるヘッドチップに形成された開口部を有するトンネル状のチャネルの内面に保護膜を形成する保護膜形成方法において、製膜室を減圧する工程と、開口部からチャネルの内部にガス噴出口を挿入する工程と、減圧下において、ガス噴出口から製膜ガスを噴出させて、製膜ガスを前記チャネルの内部に導入し、チャネルの内面に保護膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする保護膜形成方法。【選択図】        図２
2006212912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス噴出口を有するノズルを備えた製膜ガス導入手段が備え付けられている製膜室で、液滴吐出ヘッドに用いるヘッドチップに形成された開口部を有するトンネル状のチャネルの内面に保護膜を形成する保護膜形成方法において、
前記製膜室を減圧する工程と、
前記開口部から前記チャネルの内部に前記ガス噴出口を挿入する工程と、
減圧下において、前記ガス噴出口から製膜ガスを噴出させて、製膜ガスを前記チャネルの内部に導入し、前記チャネルの内面に保護膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする保護膜形成方法。
【請求項２】
ガス噴出口を有するノズルを備えた製膜ガス導入手段が備え付けられている製膜室で、液滴吐出ヘッドに用いるヘッドチップに形成された開口部を有するトンネル状のチャネルの内面に保護膜を形成する保護膜形成方法において、
前記製膜室を減圧する工程と、
減圧下において、前記開口部の外側近傍から前記チャネルの内部にわたって前記ガス噴出口を相対的に移動させながら、前記ガス噴出口から製膜ガスを噴出させて製膜ガスを前記チャネルの内部に導入し、前記チャネルの内面に保護膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする保護膜形成方法。
【請求項３】
ガス噴出口を有するノズルを備えた製膜ガス導入手段が備え付けられている製膜室で、液滴吐出ヘッドに用いるヘッドチップに形成された開口部を有するトンネル状のチャネルの内面に保護膜を形成する保護膜形成方法において、
前記製膜室を減圧する工程と、
前記ガス噴出口を前記開口部に近接させる工程と、
減圧下において、前記ガス噴出口から製膜ガスを直接前記開口部に向けて噴出させて、前記チャネルの内部に製膜ガスを導入し、前記チャネルの内面に保護膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする保護膜形成方法。
【請求項４】
前記チャネルの内面は、少なくともその一部が電極として形成されたものであり、
前記電極を冷却した状態で製膜ガスを導入し、前記チャネルの内面に保護膜を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の保護膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は保護膜形成方法に関し、詳しくは、液滴吐出ヘッドに用いるヘッドチップのチャネルの内面に保護膜を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ用のインクジェットヘッドをはじめ、微小な液滴を吐出することによって画像を記録したり微細なパターンや構造を形成する方法は近年よく知られてきている。このような液滴吐出ヘッドには代表的なものとして、圧電性セラミック材料の電圧による変形を利用して液滴を吐出するものと、加熱により液中に気泡を発生して体積膨張を生じさせることで液滴を吐出するものとが知られている。この種の素子の例として、セラミック材料からなる厚さ１乃至２ｍｍ程度の基板に、溝深さが略０．５ｍｍ、溝幅及び溝間の壁の厚さが０．１８ｍｍといった微細な溝を多数形成して、溝が形成された側にカバー材を接合することで微細なトンネル状の空間が多数形成された構造となっているものがある。このトンネル状の空間に、吐出される液を保持して前述のような方法で液を吐出する。このような空間を以後の説明でチャネルと呼ぶ。
【０００３】
電気信号に基づいて液を吐出する機能を得るために、チャネルの内面には金属材料からなる電極が形成されているものが多い。加熱により気泡を発生することで液を吐出する場合は、加熱手段としてのヒータも金属やセラミックまたはその複合体としてチャネルの内部に形成されているものが多い。従って液滴吐出ヘッドのチャネルの内面は、通常は金属材料、セラミック材料あるいはその複合材料によって形成されている。
【０００４】
一方吐出される液体は様々な種類のものが使われ、油性インクのような油性の液体は一般に金属やセラミックに対して腐食性は小さいが、水性インク等の水溶性の液体は金属やセラミックに対して腐食性を有する場合がある。特に電極に電圧が加えられると、電気化学的な反応によって腐食が促進される。また液滴吐出の目的によっては、腐食性が強い液体が使われる場合も有る。
【０００５】
このような原因で生じるセラミック材料や金属材料の腐食を防止し、液滴吐出ヘッドの耐久性を向上する目的で、チャネルの内面に保護膜を形成することが行われている。このような保護膜の材料として、パラキシレンの重合体であるポリパラキシリレンまたはその誘導体がよく知られていて、一般に化学蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＣＶＤという）によって、チャネルの内面に保護膜を形成している。また、ポリパラキシリレン保護膜の性能や耐久性を向上するために、様々な工夫が行われている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１には、性質が異なる複数種類のポリパラキシリレンやその誘導体を組み合わせて用いることで、保護膜の密着性と耐熱性を向上し保護性能の向上を図る方法が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、ポリパラキシリレンにシランカップリング剤を含有させることによって、形成される保護膜の密着性や耐久性を向上する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−７１４５１号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２に開示されている方法は、主にポリパラキシリレン膜の密着性や膜自体の性質に着目して保護膜としての性能向上を図ったものであり、膜自体の性能を改善する上で有効な方法である。しかしながら、液滴吐出ヘッドのチャネルの内面にポリパラキシリレン膜を形成する場合には、以下のような技術的問題がある。
【０００９】
例えば、液滴吐出ヘッドの代表的な例であるインクジェットヘッドの場合、チャネルは断面形状が極めて小さいことが普通で、断面積が０．１ｍｍ2以下で長さは１０ｍｍ程度におよぶ場合もある、極めて細長い空間である。また、インクジェットヘッドを製造する上で、チャネルを形成するための溝を有する基板と基板に接合されるカバー材との接合を充分に強固なものとするためには、保護膜形成は溝を形成した基板にカバー材を接合してから行うことが望ましく、従ってトンネル状の空間に対して製膜することが求められる。またチャネルは両端部に開口を有しているとは限らず、一方の端部は閉じられた構造となっていて他方の端部のみが開口を有している場合も有る。
【００１０】
このような細長いチャネルの内面にＣＶＤで保護膜を製膜する場合、チャネルの開口部近傍には製膜ガスが充分に行きわたり、必要な厚さの膜が形成されやすいが、開口部から離れたチャネルの奥の部分には製膜ガスが充分に行きわたらず、開口部近傍に比べて膜の厚さが薄くなりがちである。均一な膜厚の保護膜を形成するのが困難な場合に、膜厚が薄くなりがちな部分の膜厚を必要な膜厚にするためには、チャネルの開口部近傍では必要以上の膜厚となってチャネルの空間を狭めてしまう。保護膜の膜厚がチャネルの中央部で１μｍ以上になるまで製膜を続けると、チャネルの開口部の近傍では膜厚が１０μｍを越えてしまうことが多い。
【００１１】
膜厚が薄いと膜の中に存在するピンホールやクラックが膜を貫通した状態になりやすく、保護膜としての性能が充分でなくなる恐れがある。それらのピンホールやクラックの箇所でインクがセラミックまたは電極と接触して腐食が始まり、その腐食が拡大してインクジェットヘッドの耐久性を低下させることにつながる。また膜厚が厚すぎると基板との密着性や耐久性が低下する恐れもある。
【００１２】
一般にポリパラキシリレンからなる保護膜の膜厚は、１μｍ以上で８μｍ以下であることが望ましい。保護膜の厚さをこの範囲に形成することで保護膜としての性能が発揮され膜の密着性や耐久性も維持される一方、保護膜がチャネルを狭めてしまうことが防止される。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的はインクジェットヘッドのチャネルのような、長さに対して開口面積が小さいトンネル状のチャネルの、開口部に近い部分も開口部から遠い部分も均一な厚さの保護膜が形成されるようにして、膜厚が不充分になる部分、逆に膜厚が厚すぎる部分が生じることを防止して、チャネルの長さ方向全体にわたって必要充分な膜厚の保護膜を実現する保護膜形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は以下の方法と構成によって達成することができる。
【００１５】
（請求項１）
ガス噴出口を有するノズルを備えた製膜ガス導入手段が備え付けられている製膜室で、液滴吐出ヘッドに用いるヘッドチップに形成された開口部を有するトンネル状のチャネルの内面に保護膜を形成する保護膜形成方法において、
前記製膜室を減圧する工程と、
前記開口部から前記チャネルの内部に前記ガス噴出口を挿入する工程と、
減圧下において、前記ガス噴出口から製膜ガスを噴出させて、製膜ガスを前記チャネルの内部に導入し、前記チャネルの内面に保護膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする保護膜形成方法。
【００１６】
（請求項２）
ガス噴出口を有するノズルを備えた製膜ガス導入手段が備え付けられている製膜室で、液滴吐出ヘッドに用いるヘッドチップに形成された開口部を有するトンネル状のチャネルの内面に保護膜を形成する保護膜形成方法において、
前記製膜室を減圧する工程と、
減圧下において、前記開口部の外側近傍から前記チャネルの内部にわたって前記ガス噴出口を相対的に移動させながら、前記ガス噴出口から製膜ガスを噴出させて製膜ガスを前記チャネルの内部に導入し、前記チャネルの内面に保護膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする保護膜形成方法。
【００１７】
（請求項３）
ガス噴出口を有するノズルを備えた製膜ガス導入手段が備え付けられている製膜室で、液滴吐出ヘッドに用いるヘッドチップに形成された開口部を有するトンネル状のチャネルの内面に保護膜を形成する保護膜形成方法において、
前記製膜室を減圧する工程と、
前記ガス噴出口を前記開口部に近接させる工程と、
減圧下において、前記ガス噴出口から製膜ガスを直接前記開口部に向けて噴出させて、前記チャネルの内部に製膜ガスを導入し、前記チャネルの内面に保護膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする保護膜形成方法。
【００１８】
（請求項４）
前記チャネルの内面は、少なくともその一部が電極として形成されたものであり、
前記電極を冷却した状態で製膜ガスを導入し、前記チャネルの内面に保護膜を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の保護膜形成方法。
【００１９】
なお本発明において、ヘッドチップとは前述のような液滴吐出ヘッドを製造する工程で、溝が形成された基板にカバー材が接合されトンネル状の空間が形成されている状態で、液滴吐出ヘッドとして用いる寸法に切断あるいは整形されている段階の部材を指す。
【００２０】
また本発明においてトンネル状のチャネルとは、チャネルの断面が閉曲線となるものを意味し、いわゆるＵ字型、Ｖ字型の溝等、断面が閉曲線にならないものは除外している。またチャネルはその両端に開口部を有するとは限らず、一端が閉じられた構造の場合もある。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、ガス噴出口をチャネルの内部に挿入した状態で製膜ガスを噴出することにより、製膜ガスは最終的に排出される前に、全て一旦チャネルの内部に導入されるのでチャネルの奥の部分も、開口部の近傍部分と同様に充分な厚さの保護膜が形成され、膜厚の均一性が向上する。ガス噴出口の位置をチャネルの内部でチャネルに対して相対的に揺動させることによって、その効果がさらに高まる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、ガス噴出口をチャネルの内部からチャネルの開口部の外側にわたって相対的に移動させながら製膜ガスを噴出することにより、チャネルの内部に効率よく製膜ガスが導入される一方、チャネルの開口部近傍の内面にも開口部の外側から噴出された製膜ガスが直接噴きつけられるので、チャネルの奥の部分と開口部の近傍部分との膜厚の均一性がさらに向上する。
【００２３】
請求項３の発明によれば、チャネルの開口部の外側の近傍から、直接チャネルの内部に向けて製膜ガスを噴出することにより、チャネルの内部に効率よく製膜ガスが導入されて、チャネルの奥の部分にも製膜ガスが行きわたり、チャネルの開口部の近傍部分と同様に充分な厚さの保護膜が形成される。ガス噴出口はチャネルの開口部に対して空隙を持って配置しても良いし、可能な場合はチャネルの開口部と密着させても良く、いずれも請求項３の範囲内である。
【００２４】
請求項４の発明によれば、チャネルの内面の少なくとも一部が電極として形成されている場合に、電極を冷却した状態で製膜ガスを噴出することにより、冷却された電極部分に製膜ガスが付着して固化する効率が高まり、チャネルの内面でも特に保護膜の重要性が高い電極部分に、充分な膜厚の保護膜が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、液滴吐出ヘッドの代表的な例であるインクジェットヘッドのチャネルの内面に保護膜を形成するため、製膜装置として従来知られているＣＶＤ製膜装置を用いる方法の例であり、先ず用いる装置や構成要素及びその機能や動作について、図１乃至図７によって説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る保護膜を形成する方法を実施するＣＶＤ製膜装置１を示す外観図である。気化室２において、製膜ガスの原料であるパラキシリレンが熱分解及び急冷によって、ダイマーであるジパラキシリレンになり、このダイマーを熱分解室３において約６９０℃に加熱するとモノマーであるパラキシリレンラジカル中間体に分解し、このモノマーが製膜ガスとして、製膜ガス導入手段５によって製膜室４の内部に導入される。モノマーは製膜室４内で被製膜体に付着し、重合反応によって分子量数十万のポリパラキシリレンの保護膜を形成する。
【００２７】
除害冷却装置６において、製膜工程で余った製膜ガスやその分解物を冷却する工程と、有害な分解物を吸着剤により吸着して外部への排出を防ぐ。排気装置７は、製膜工程の前に、製膜室４を含め製膜装置１内の空気を排気して製膜室４を略真空に減圧する役割と、発生した製膜ガスのうち、製膜に寄与せずに残ったガスを排気して、製膜工程中に製膜室４の内部を製膜に適したガス圧力に保つ役割を担う。
【００２８】
ＣＶＤ製膜装置１には、上記構成要素の他、各構成要素をつなぐ配管やガスの流量を調整し、製膜室４内のガス圧を調整するための図示しない流量調整弁等が設けられている。
【００２９】
排気装置７によって製膜装置１内の空気を充分に排気して、４０００Ｐａ以下にしたあと、前述のように製膜ガスの生成を開始して、生成の速度と排気装置７の排気速度及び前記の流量調整弁を調整することにより、製膜室４内のガス圧を調整できる。すなわち製膜ガス導入手段５によって導入される製膜ガスの量と、排気装置７によって排気される製膜ガスの量が平衡した状態で、製膜室４内の製膜ガスの分圧が約４０００Ｐａに維持されるように流量調整弁を調整し、その状態で保護膜形成を行う。
【００３０】
図２は、ＣＶＤ製膜装置１の製膜室４の内部を水平方向から見た概略図である。図２において、図１と同じ構成要素には同一の番号を付している。また、前述のようにヘッドチップやチャネルの寸法は極めて小さいものであり、図２においては判りやすくするために各構成要素の図面上の寸法比は、実際の寸法比とは異なって描いている場合がある。
【００３１】
通常の保護膜形成方法では、製膜ガス導入手段は製膜室全体に製膜ガスを行きわたらせるように、製膜室内で比較的大きな開口部を設け、製膜ガスを広範囲に放散させるのに適した形状とされる。しかし本発明の保護膜形成方法に用いる製膜ガス導入手段５は、インクジェットヘッドのヘッドチップのチャネルの内部に効率良く製膜ガスを導入すべく、以下のような構成としている。
【００３２】
すなわち、熱分解室３から製膜室４内部までの配管部５１、配管部５１に接続され柔軟性を有する接続配管５２及び接続配管５２に接続された延伸部５３を有する。延伸部５３の先端部近傍の外形寸法は小さく形成され、ガス噴出口を有するノズルが着脱可能に備えられるが、ノズルについては図３乃至図５の説明で後述する。
【００３３】
延伸部５３は、第２の保持手段１３によって保持され、接続配管５２の柔軟性により可動に保持される。
【００３４】
第１の保持手段１２が製膜室４内に設けられ、台座１９を介して被製膜体であるヘッドチップ１１を可動に保持する。架台１４は第１の保持手段１２及び第２の保持手段１３を搭載し固定する。
【００３５】
ヘッドチップ１１のチャネルの内面に電極が形成されていて、電極を冷却しながら保護膜形成を行う場合には冷却手段を設けることが必要であるが、図２では図示を省略し、後述の図６で説明する。
【００３６】
次に図３乃至図５を用いて延伸部５３の先端部近傍に備えられるノズルについて説明する。図３は図２に示す延伸部５３の先端部近傍の側壁に取り付けられたノズル保持筒５４、ノズル保持筒５４に固定された４本のノズル５５、４本のノズル５５のそれぞれ先端に形成されたガス噴出口５６を示す。図３（ａ）は４本のノズル５５の中心軸を含む面における断面図であり、図３（ｂ）はノズル５５のガスが噴出される方向から見た図である。ノズル保持筒５４は、ノズルの損傷時に交換することや、種類の違うノズルを用いることが可能なように、延伸部５３に対して着脱可能であることが好ましい。ノズル５５の本数は４本に限らず少なくとも１本有れば良いが、複数個設けると、同時に多数のチャネルに対して製膜ガスを噴出することで保護膜を形成するのに要する時間を短縮できて好ましい。また、ノズルの本数は保護膜が形成されるチャネルの本数を割り切れる数であることが好ましい。また、複数個のノズルの間隔はヘッドチップ１１のチャネルの間隔に一致させるか、またはその整数倍とする。
【００３７】
図３（ａ）に示すノズル５５は、ガス噴出口５６を後述のヘッドチップ１１のチャネルの内部に挿入することを可能とするため、外径が０．１ｍｍ、内径が０．０４ｍｍのステンレス鋼の細管で製作した。ガス噴出口５６をチャネルの内部に挿入せずに開口部の近傍から製膜ガスを噴出する場合には、ノズル５５の外形寸法を大きく製作して機械的強度を高めたものを用いても良い。図４にそのような形状のノズルの例を示し、図４（ａ）は外径が０．３ｍｍ、内径が０．１ｍｍのステンレス鋼の細管で製作したノズルを示す。またさらに機械的強度を高めるために、図４（ｂ）のように一体の部材にガス噴出口を形成したものを用いても良い。
【００３８】
図３に示すノズルは、ガス噴出口５６がノズル５５の長さ方向に略平行に製膜ガスを噴出するが、製膜ガスの噴出方向がノズル５５の長さ方向に対して角度を持つようにしても良い。図５にその例を示す。図５（ａ）はこのようなノズルを、複数のノズルが重なる方向から見た図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の一点鎖線で囲んだノズル５５の先端部の拡大図である。ガス噴出口５６をこのように斜め上下方向にガスを噴出する形状にすることで、製膜ガスがチャネル１５の高さ方向に広がりやすく、チャネル１５の高さが比較的大きな場合にも保護膜の膜厚が均一になりやすい。
【００３９】
次に図６を用いて、第１の保持手段１２及び第２の保持手段１３について説明する。図６は複数の構成要素１２−１〜１２−５からなる第１の保持手段１２とそれに搭載された台座１９、冷却用素子であるペルチエ素子２０及びヘッドチップ１１を示す。なお、図６において各構成要素の寸法比率や縦横の寸法比率は、判りやすくするために実際の寸法比率とは異なって描かれている。
【００４０】
図６に示す第１の保持手段１２は、ヘッドチップ１１を水平（Ｘ及びＹ）方向、上下（Ｚ）方向の３方向に可動な機構とし、Ｚ軸に平行な回転軸を中心とした回転も可能な構造としている。
【００４１】
保持基板１２−１は図２の架台１４上に固定され、第１の保持手段１２の可動部分全体がこの上に搭載される。上下動部材１２−２は保持基板１２−１に対して上下方向（Ｚ方向）に可動な部材、Ｘ方向可動部材１２−３は矢印で示す水平方向（Ｘ）に可動な部材である。Ｙ方向可動部材１２−４は本図の紙面に垂直な方向に可動である。回転部材１２−５は符号Ｃで示す前記Ｚ方向に平行な直線を回転軸として回転可能であり、その上に台座１９及びペルチエ素子２０を介してヘッドチップ１１が固定されている。台座１９は、後述のノズル５５の先端のガス噴出口５６をヘッドチップ１１に近接させることが可能なように、回転部材１２−５の上面からの高さを増すために設けた。ペルチエ素子２０は電極１６を冷却する場合のために設けられている。機械的可動部が無く通電のみで冷却できるペルチエ素子を用いることが好ましいが、それに限られるものでは無く小型の冷凍機などを用いることも可能である。ペルチエ素子２０に通電するための配線や電源装置及び温度や電流を制御するための制御装置やセンサーも必要であるが、図示を省略する。電極１６を冷却する方法については、後述の第４の実施形態の説明において詳しく述べる。
【００４２】
なお、第１の保持手段１２の可動機構について、図６では判りやすくするために、上下、水平、回転等の移動に関してそれ自体が移動する部材のみを図示したが、第１の保持手段１２は、それらを移動させるための図示しない駆動機構やモータ及び移動の精度を維持するためのセンサー等を備えている。モータを駆動する駆動回路やそれを制御するための制御回路も製膜室５の内部または外部に備えられるが図示を省略する。後述の第２の保持手段についても同様である。また、ヘッドチップ１１と台座１９を固定するための手段や台座１９を回転部材１２−５に固定するための手段についても図示を省略した。
【００４３】
図２に示す第２の保持手段１３は、図６に示す第１の保持手段１２の回転方向の可動機構を除いた構造となっていて、製膜ガス導入手段５の延伸部５３を、水平方向（Ｘ及びＹ）及び上下（Ｚ）の方向に、接続配管５２の柔軟性によって得られる可動範囲で可動な機構としている。
【００４４】
なお、これら第１及び第２の保持手段１２、１３の可動機構は以上説明したものに限らず、ヘッドチップ１１とノズル５１の相対位置を必要な範囲で可変にするものであれば、可動機構の各可動方向について、第１及び第２の保持手段１２、１３で適宜分担して備えても良い。またヘッドチップ１１とノズル５１の相対位置の調整を容易にするために、第１及び第２の保持手段１２、１３の両方に重複して設けても良い。一方は固定的に保持するのみで他方の保持手段で全ての可動機能を担う構造でも良い。
【００４５】
次に図７を用いてヘッドチップ１１について説明する。図７に示すヘッドチップ１１は
圧電性セラミックの剪断モード変形を利用して液滴吐出を行うインクジェットヘッドに用いるヘッドチップであり、その構造はよく知られているので、簡単に説明する。
【００４６】
基板１７として圧電性セラミックとして良く知られているチタン酸ジルコン酸鉛（一般にＰＺＴと呼ばれ、以後ＰＺＴと記す。）の厚板１７−ａと薄板１７−ｂが不図示の接着剤層で貼り合わされたものを基板１７として用い、熱的及び機械的な特性を合わせるために、カバー材１８もＰＺＴを用いている。厚板１７−ａの符号Ａで示す分極方向と薄板１７−ｂの符号Ｂで示す分極方向は板の厚さ方向でありかつ互いに反対向きである。カバー材１８は分極していないものを用いる。また薄板１７−ｂの厚さは後述の溝の深さのほぼ２分の１とする。基板１７をこのような構造にするのは、剪断モードの変形を効率良く生じさせるためであり、この分野では良く知られているので詳しい説明は省略する。
【００４７】
図７において、基板１７は精密ダイシングソーで溝切り加工を行うなどの方法によってチャネル１５を形成するための溝が形成されるが、溝形成の方法はこれに限定されない。溝を形成後にアルミニウムの蒸着によって電極１６が形成されるが、電極形成の方法は蒸着に限られるものではなく、例えばニッケルの無電解メッキ法によって電極１６を形成しても良い。
【００４８】
インクジェットヘッドには、チャネルを１個おきに用い、その間のチャネルはエアチャネルと呼ばれ液を入れないタイプのものもある。エアチャネルには通常保護膜を形成する必要は無く、その場合複数個のノズルの間隔はヘッドチップ１１のチャネル１５の間隔の２倍またはその整数倍にするのが好ましい。図７に示すヘッドチップ１１はエアチャネルを有しないタイプのインクジェットヘッド用のヘッドチップである。
【００４９】
ヘッドチップ１１には、チャネルの幅及びチャネル間の壁厚さが０．１８ｍｍ（すなわち、チャネルの間隔が０．３６ｍｍ）、高さが０．５ｍｍ、長さが５ｍｍのチャネル１５が８０個形成されているが、本図ではその一部のみ示している。８０個のチャネル１５のうち、両側の４個づつを除いた７２個のチャネル１５が液滴吐出に用いられる。両側の４個づつのうち外側の３個づつは接合のための接着を行うときに余分の接着剤を逃がす空間として用いている。内側の１個づつは液滴吐出に用いる７２個のチャネル１５のうち両端部のチャネル１５も他のチャネル１５と同様に０．１８ｍｍの厚さの壁に挟まれた構造とし、その壁の外側に電極１６を形成するために必要な空間である。保護膜を形成することが必要なのは、液滴吐出に用いる中央の７２個のチャネルである。
【００５０】
本実施の形態のヘッドチップ１１の電極１６は図７に示すように、チャネル１５の内面のうち符号１６−ａで示す両側面と底面の部分、１６−ｂで示す開口部を有する面上の部分、及び１６−ｃで示す基板１７ａの底面の部分に形成され、カバー材１８がなす面には電極が形成されていない。通常は１６−ｃで示す部分でワイアボンディング等の方法で駆動回路と電気的に接続される。
【００５１】
保護膜２１は、チャネル１５の内面に形成され、電極１６−ａ及びチャネル１５の上部のカバー材１８がなす面を保護する。
【００５２】
液滴吐出ヘッドとして完成された段階では、チャネル１５の一方の端部に液滴が吐出される不図示の微小な吐出口が設けられる。通常はノズルプレートと呼ばれる薄板に吐出口としての微小な穴を多数形成したものをヘッドチップ１１の端面に接合するか、薄板を接合後に微小な穴を形成することで液滴吐出ヘッドの吐出口が設けられる。吐出口の大きさは通常チャネル１５の断面より充分に小さい。
【００５３】
（第１の実施形態）
以下、本発明の請求項１に係る第１の実施形態について図８を用いて説明する。第１の実施形態は、ヘッドチップ１１のチャネル１５の内部にガス噴出口を挿入して製膜ガスを噴出し、保護膜２１を形成する方法である。図３（ａ）に示す形状のノズル５５を用いて、ガス噴出口５６を図７に示すヘッドチップ１１のチャネル１５の内部に位置させて製膜ガスを導入して保護膜２１を形成する。
【００５４】
ガス噴出口５６をチャネル１５の内部に挿入するために、先ず第１の保持手段１２に保持されたヘッドチップ１１のチャネル１５の長さ方向を、回転部材１２−５を回転させることによりノズル５５の長さ方向にほぼ一致させる。次に第２の保持手段１３によって製膜ガス導入手段５の延伸部５３を移動させて、ノズル５５のガス噴出口５６の位置を、ヘッドチップ１１の可動範囲内に位置させる。
【００５５】
続いて、図１の説明において述べたように、排気装置７によって製膜装置１内の空気を充分に排気して、４０００Ｐａ以下にしたあと、製膜ガスの生成を開始して、流量調整弁を調整することにより、製膜室４内の製膜ガスの分圧を約４０００Ｐａに維持する。この段階では製膜ガスは製膜室４の内部の空間全体に放出される。
【００５６】
次にチャネル１５の開口部を４個のガス噴出口５６に近接させる。保護膜を形成することが必要な７２個のチャネル１５のうち、先ず端部に位置する４個のチャネル１５の開口部を近接させるのが好ましい。引き続き第１の保持手段１２の、Ｘ方向可動部材１２−３とＹ方向可動部材１２−４の少なくとも一方の可動機構を用いてヘッドチップ１１をチャネル１５の長さ方向に移動させることにより、４個のガス噴出口５６をそれぞれ４個のチャネル１５の内部に挿入する。自明であるが、第１の保持手段１２のＸ方向またはＹ方向のいずれか一方を、ノズル５５の長さ方向にほぼ一致させて配置すれば、Ｘ方向またはＹ方向のいずれか一方のみの可動機構による移動で挿入できるので、移動のための制御が容易でかつ精度を向上しやすい。後述のガス噴出口５６の位置を周期的に変える場合についても同様である。
【００５７】
図８はガス噴出口５６がチャネル１５の内部に挿入された状態を示し、図８の状態で製膜ガスの噴出を継続する。所定の時間が経過後、ヘッドチップ１１を前記の移動方向と反対方向に移動させてガス噴出口５６をチャネル１５の外部に出し、引き続き隣接する４個のチャネル１５に対して同様に保護膜形成を行う。以上の工程を、チャネル１５の複数個に対して順次繰り返すことにより、全てのチャネル１５に保護膜２１を形成することができる。
【００５８】
ガス噴出口５６のチャネル１５の内部における位置やチャネル１５の内部に挿入している時間は、チャネル１５やノズル５５の寸法や形状によって異なるが、実験的に適切な値を求めて決める。
【００５９】
ガス噴出口５６の位置を、ノズル５５挿入側の開口部からチャネルの長さの約４分の１の距離に位置したときに、チャネルの長さ方向のほぼ中央部が膜厚が最大、ノズル５５挿入側の開口部近傍が膜厚最小となり、前記中央部で膜厚が約７μｍに達したときに前記開口部近傍で膜厚が約３μｍであった。
【００６０】
製膜ガスの噴出を継続しながらヘッドチップ１１をチャネル１５の長さ方向に揺動させることにより、ガス噴出口５６のチャネル１５の内部での相対的な位置が周期的に変わり、それによってさらに膜厚の均一性を向上することができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の請求項２に係る第２の実施形態について図８を用いて説明する。第２の実施形態では第１の実施形態と同じ形状のノズル５５とヘッドチップ１１を用いるが、ヘッドチップ１１を、ガス噴出口５６のチャネル１５に対する相対的位置が、チャネル１５の開口部の外側から、チャネル１５の内部にわたって周期的に変わるように、ヘッドチップ１１を揺動させる。
【００６２】
すなわち、チャネル１５のノズル５５を挿入する側の開口部に対しては、ガス噴出口５６がチャネル１５の開口部の外部の近傍に位置しているときに製膜ガスが直接噴出される一方、チャネル１５の内部の奥及び反対側の開口部の近傍に対しては、ガス噴出口５６がチャネル１５の内部に入り込んでいるときに、噴出された製膜ガスはその大部分がチャネル１５の内部を経て前記反対側の開口部からチャネル１５の外部に放出されるので、チャネル１５の内部全体に製膜ガスが行きわたり、均一な膜厚になりやすい。
【００６３】
ガス噴出口５６の位置を、ノズル５５を挿入する側の開口部の外側から約０．５ｍｍと、チャネル１５の内部のほぼ中央の位置の間で揺動させたときに、ノズル５５を挿入する側の開口部近傍が膜厚最大、反対側の開口部が膜厚が最小となり、前者で膜厚が約７μｍに達したときに後者で膜厚が約４μｍであった。
【００６４】
（第３の実施形態）
次に、図９を用いて本発明の請求項３に係る第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、ガス噴出口５６をチャネル１５の外部に位置させて、製膜ガスを噴出して保護膜を形成する方法である。図９においては、ノズル５５として図４（ａ）に示すような形状のものを用い、ヘッドチップ１１として第１及び第２の実施形態と同じ図７に示すものを用いているが、それに限られるものではなく図４（ｂ）に示すような一体の部材にガス噴出口が形成されているものを用いることも可能である。
【００６５】
ノズル５５の長さ方向をチャネル１５の長さ方向にほぼ平行にしたうえ、ガス噴出口５６の位置をチャネル１５の外部でチャネル１５の開口部に近接させる。極力近接させることによってチャネルの外部から製膜ガスを噴出しても、噴出されたガスのうちチャネル１５の内部に入らないまま製膜室４から排気される割合を小さくすることができる。
【００６６】
ノズル５５を図４（ａ）や図４（ｂ）に示す形状にすると、図３（ａ）に示す形状のものよりも機械的に強くまた製作コストを下げやすいという長所がある。またガス噴出口が形成されたノズルの先端部をチャネル１５の開口部に密着させることにより、噴出された製膜ガスのうちほとんど全てをチャネル１５の内部に導入することが可能になり、また密着させることによって損傷する恐れが小さい。またチャネル１５の内部にガス噴出口を挿入しないことで、保護膜形成に要する時間を短縮できる。図４（ａ）や図４（ｂ）に示した形状のノズル５５を用いることは前述のような長所を有するが、ノズル５５として図３（ａ）に示した形状のものを用いて、チャネル１５の外部から製膜ガスを噴出することも可能であり、本発明の範囲内である。
図４（ａ）に示す形状のノズル５５を用い、ガス噴出口をチャネル１５の開口部にほぼ密着させて保護膜を形成したときに、ノズル５５を近接させた開口部近傍が膜厚最大、反対側の開口部が膜厚が最小となる傾向があり、前者で膜厚が７μｍのときに後者で膜厚が約３μｍであった。
【００６７】
（第４の実施形態）
図１０を用いて本発明の請求項４に係る第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は第１の実施形態で説明した保護膜形成方法において、ヘッドチップ１１の電極１６を冷却して製膜ガスが付着する効率を高めて保護膜２１を形成する方法である。これはＣＶＤ製膜装置において、被製膜体の温度が低い方が製膜ガスが被製膜体に付着して膜となる効率が高いということを利用するものである。
【００６８】
図１０（ａ）はヘッドチップ１１の電極１６が、図７の説明で述べたようにチャネル１５の外部に延伸されている様子を示す斜視図である。図７と同じ構成要素には同じ番号を付してある。電極１６のチャネル１５の内部の部分１６−ａを、基板１７の底面の部分１６−ｃを冷却することにより、１６ーｂの部分を通じて熱伝導によって冷却する。図１０（ｂ）に示すようにヘッドチップ１１と台座１９の間にペルチエ素子２０を設けることによって冷却する。ペルチエ素子については良く知られているので簡単に説明するが、図１０（ｃ）に示すように、正電極２０−１、Ｎ型半導体２０−２、金属材料からなる吸熱板２０−３、Ｐ型半導体２０−４、負電極２０−５の順で接続され、符号Ｉで示す方向に通電することにより、吸熱板２０−３の温度が低下して正電極２０−１及び負電極２０−５の温度は上昇する。正電極２０−１及び負電極２０−５は台座１９に密着させ台座１９を回転部材１２−５に密着させることにより、回転部材１２−５がヒートシンクとなり正電極２０−１及び負電極２０−５から回転部材１２−５に向かって放熱され、台座１９の温度上昇を抑制できる。吸熱板２０−３の上にヘッドチップ１１の基板１７側をペルチエ素子２０の吸熱板２０−３に接するように置く。
【００６９】
電極１６は金属材料で形成され通常はアルミニウム、銅または金のような、金属材料のうちでも特に熱伝導率の高い材料を含む場合が多く、図７に示したヘッドチップ１１ではアルミニウムによって形成されている。アルミニウムの熱伝導率は、約２４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ＰＺＴの熱伝導率は約２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、約２桁の相違がある。このように熱伝導率が大きく相違するため、電極１６−ｃの部分が冷却されると、チャネル１５の内面のうち、電極１６−ａの部分の温度が電極の無い部分の温度よりも低くなる。なお、図１０（ｃ）においては判りやすくするためにチャネル１５や電極１６を実際の寸法比より大きく描いている。ペルチエ素子２０としては、株式会社フジタカ製のＦＰＨ１−１２７０２ペルチエモジュール（３０ｍｍ×３０ｍｍ×４．８ｍｍ（厚さ））等が使用可能である。
【００７０】
このようにして電極１６を冷却した状態で、保護膜２１を形成することにより、チャネル１５の内面に３μｍ以上７μｍ以下のポリパラキシリレン保護膜２１が形成され、特に電極１６−ａの部分については５μｍ以上の膜厚であった。
【００７１】
なお第４の実施形態は、図１０に示す電極１６−ａを冷却する方法を第１の実施形態で説明した保護膜形成方法と組み合わせたものであるが、第２及び第３の実施形態で説明した保護膜形成方法と組み合わせて行うことも可能であり、本発明の範囲内である。
【００７２】
（第５の実施形態）
図１１を用いて本発明の第５の実施形態を説明する。第５の実施形態は、多数のヘッドチップ１１に対して保護膜形成を効率良く行う方法である。図１１（ａ）は、第５の実施形態の保護膜形成方法を行う様子を上方から見た図であり、図１１（ｂ）は水平方向から見た図である。
【００７３】
第５の実施形態では、ヘッドチップ１１を回転部材１２−５の符号Ｃで示す回転軸を中心とする円の円周上に略等角度間隔に、またチャネル１５の長さ方向を前記の円の半径方向に平行にして配置する。またヘッドチップ１１のチャネル１５が並ぶ方向を上下方向にして回転部材１２−５上に配置することにより、ヘッドチップ１１を多数配置可能とした。これに伴い、ノズル５５を保持するノズル保持筒５４を製膜ガス導入手段５の延伸部５３の側壁に取り付ける方向を変更して、ヘッドチップ１１の複数のチャネル１５と４本のノズル５５が並ぶ方向を一致させている。多数のヘッドチップ１１を配置できるように、第１の保持手段１２の回転部材１２−５は上面の直径が実施例１で用いたものより大きいものを用いた。
【００７４】
このように配置した上、第１の実施形態の説明で述べた工程を１個のヘッドチップ１１について実施した後、回転部材１２−５を前記の等角度間隔回転させ、隣接して配置されたヘッドチップ１１に対して同様の工程を繰り返し、多数のヘッドチップ１１に対して効率良く保護膜形成を行うことが可能になる。
【００７５】
なお、図１１で説明した方法は図１１に示した装置を用いて多数のヘッドチップ１１について保護膜形成を行う方法を、第１の実施形態で述べた方法と組み合わせて行うものであるが、第２乃至第４の実施形態の方法と組み合わせて行うことも可能であり、本発明の範囲内である。
【００７６】
以上説明した本発明の実施の形態により、インクジェットヘッド用のヘッドチップのチャネルの内面にポリパラキシリレンの保護膜を形成し、その膜厚を最大で７μｍ、最小で３μｍ以上とすることができ、チャネルの長さ方向全体にわたって必要充分な膜厚の保護膜を形成する保護膜形成方法を実現し、本発明の課題が達成できた。また、チャネルの内部でも特に保護膜の必要性が高い電極部分の表面に充分な膜厚の保護膜を形成することができた。保護膜の膜厚が最大で７μｍということは、両側を合わせて１４μｍ以下であり、０．１８ｍｍ（１８０μｍ）のチャネル幅に対して８％以内のチャネル幅減少にとどめることができる。
【００７７】
本発明の保護膜形成方法をインクジェットヘッドのヘッドチップの保護膜形成に適用することにより、動作時間で数万時間以上の耐久性を有するインクジェットヘッドを実現することが可能になる。
【００７８】
保護膜としてポリパラキシリレンを用いる場合を述べたが、保護膜として求められる特性により、その誘導体であるテトラクロロポリパラキシリレン、ジフロロポリパラキシリレン等を用いても良い。また、ポリパラキシリレンやその誘導体以外の材料でも、ガスとして噴出することが可能な材料であれば、保護膜が形成される液滴吐出ヘッドに適した材料を用いて保護膜形成を行うことも本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明を実施する製膜装置全体を示す図である。
【図２】本発明を実施する製膜装置の製膜室内部を示す図である。
【図３】製膜ガスを噴出するためのノズル保持筒、ノズル及びガス噴出口の例を示す図である。
【図４】製膜ガスを噴出するためのノズル保持筒、ノズル及びガス噴出口の他の例を示す図である。
【図５】製膜ガスを噴出するためのガス噴出口の他の例を示す図である。
【図６】ヘッドチップを可動に保持する第１の保持手段を示す図である。
【図７】本発明の保護膜を形成する方法で保護膜を形成されるヘッドチップを示す図である。
【図８】ノズルをチャネルの内部に挿入して製膜ガスをチャネルの内部に導入する方法を示す図である。
【図９】ノズルをチャネルの開口部に近接して外部から製膜ガスを噴出してチャネルの内部に導入する方法を示す図である。
【図１０】電極を冷却した状態で保護膜形成を行う方法を示す図である。
【図１１】複数のヘッドチップのチャネルの内部に効率良く保護膜を形成するための方法を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  製膜装置
４  製膜室
５  製膜ガス導入手段
１１  ヘッドチップ
１２  第１の保持手段
１３  第２の保持手段
１５  チャネル
１６  電極
１７  基板
１８  カバー材
２０  ペルチエ素子
２１  保護膜
５４  ノズル保持筒
５５  ノズル
５６  ガス噴出口
【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】
2006212912.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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