(57)【要約】【課題】インク室および共通インク室の表面に保護膜を均一に形成するインクジェットヘッドの製造方法を提供することであり、第２の目的は、インク室および共通インク室にインクを短時間内で充填することができるインクジェットヘッドを提供することである。【解決手段】インクジェットヘッド５０は、ベース部材１と、ベース部材１の上面に間隔を隔てて複数形成されたチャンネル壁５ａと、チャンネル壁５ａの側面に形成され、チャンネル壁５ａを駆動可能な駆動電極６と、駆動電極６の表面上に形成された保護膜と、チャンネル壁５ａの上面に接合されたカバー部材６０と、チャンネル壁５ａ間にそれぞれ設けられた複数のインク室５と、カバー部材６０内に形成され、複数のインク室５と連通する共通インク室１２と、共通インク室１２を規定するカバー部材６０の内表面に設けられ、複数のインク室５にわたって延在し、保護膜より撥液性の低い低撥液部とを備える。【選択図】図１
2008188882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、
前記ベース部材の上面に間隔を隔てて複数形成されたチャンネル壁と、
前記チャンネル壁の側面に形成され、前記チャンネル壁を駆動可能な駆動電極と、
前記駆動電極の表面上に形成された保護膜と、
前記チャンネル壁の上面に接合されたカバー部材と、
前記チャンネル壁間にそれぞれ設けられた複数のインク室と、
前記カバー部材内に形成され、前記複数のインク室と連通する共通インク室と、
前記共通インク室を規定する前記カバー部材の内表面に設けられ、前記複数のインク室にわたって延在し、前記保護膜より撥液性の低い低撥液部と、
を備えた、インクジェットヘッド。
【請求項２】
前記カバー部材は、前記共通インク室内にインクを供給可能なインク供給部と、前記共通インク室内のインクを排出可能なインク排出部とを含む、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記カバー部材は、前記チャンネル壁の上面と対向する表面に形成され、前記チャンネル壁の上面から離れて、前記チャンネル壁の上面と前記カバー部材との間に隙間を形成する間隙部を含む、請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記低撥液部は、ガラスで構成され、前記保護膜は、ポリパラキシリレン（Poly-para-Xylylene）およびその誘導体で構成された、請求項１から請求項３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記保護膜の厚みが３〜１５μｍとされた、請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
ベース部材の上面に複数のチャンネル壁を間隔を隔てて形成する工程と、
前記チャンネル壁を覆うように前記ベース部材の表面に金属膜を形成する工程と、
前記チャンネル壁の上面に位置する前記金属膜を除去して、前記チャンネル壁の側面に前記チャンネル壁を駆動可能な駆動電極を形成する工程と、
前記チャンネル壁間にそれぞれ設けられる複数のインク室と連通するように、前記チャンネル壁の配列方向に延在する開口部を有するカバー部材を、前記チャンネル壁の上面に形成する工程と、
前記開口部から被膜材料を供給して、前記駆動電極の表面上に保護膜を形成する工程と、
を備えた、インクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記保護膜より撥液性が低い閉塞部材で前記開口部を閉塞して、前記共通インク室を規定する工程をさらに備える、請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記カバー部材を形成する工程は、前記チャンネル壁の配列方向に延びる板状部材を前記チャンネル壁の上面に取付ける工程と、
前記板状部材に前記開口部を形成する工程とを含む、請求項６または請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記開口部を形成する工程は、前記チャンネル壁の配列方向の一方端に位置するインク室から前記配列方向の他方端に位置するインク室まで延びるように前記開口部を形成する工程を含む、請求項８に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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し、特に、プリンタなどに用いられ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】
近年プリンタにおいては、インパクト印字装置に代わって、カラー化、多階調化に対応しやすいインクジェット方式などのノンインパクト印字装置が急速に普及している。これに用いるインク吐出装置としてのインクジェットヘッドとしては、特に、印字に必要なインク滴のみを吐出するというドロップ・オン・デマンド型が、吐出効率の良さ、低コスト化の容易さなどから注目されている。ドロップ・オン・デマンド型としては、カイザー（Ｋｙｓｅｒ）方式やサーマルジェット方式が主流となっている。
【０００３】
しかし、カイザー方式は小型化が困難で高密度化に不向きであるという欠点を有していた。また、サーマルジェット方式は高密度化には適しているものの、ヒータでインクを加熱してインク内にバブル（泡）を生じさせて、そのバブルのエネルギーを利用して吐出させる方式であるため、インクの耐熱性が要求され、また、ヒーターの長寿命化も困難であり、エネルギー効率が悪いため消費電力も大きくなるという問題を有していた。
【０００４】
このような各方式の欠点を解決するものとして、圧電材料のシェアモード変形を利用したインクジェット方式が提案されている。この方式は、圧電材料からなるインクチャンネルの壁（以下、「チャンネル壁」という。）の両側面に形成した電極を用いて、圧電材料の分極方向と直交する方向に電界を生じさせることで、シェアモードでチャンネル壁を変形させ、その際に生じる圧力波変動を利用してインク滴を吐出するものであり、ノズルの高密度化、低消費電力化、高駆動周波数化に適している。
【０００５】
最近はこのシェアモード変形を利用したインクジェットヘッドで導電材料を吐出させ、配線を描画したり、R、G、Bのインクを吐出させカラーフィルタを作製するといったような産業用途として利用することが盛んに行われるようになり始めている。
【０００６】
このような産業用途として利用する場合には、吐出チャンネルを増加させ、スループットを向上させるため、インクジェットヘッドサイズの長尺化が不可欠である。
【０００７】
また、民生品のプリンタと異なる点として、指定されたアドレスに規定量の液滴を着弾させることが要求され、着弾精度、液滴量のコントロールを厳しく要求されるため、不吐出チャンネルは産業用途としてインクジェットヘッドを利用する際には大きな問題となっている。
【０００８】
たとえば、図１８および図１９に示すように、特開２００６−８２３４２号公報に記載されたシェアモード変形を利用したインクジェットヘッド５０は、複数のインク室５が形成されたベース部材１と、インク供給経路となる共通インク室１２が形成されたカバー部材２３と、異方性導電フィルム（以下、「ＡＣＦ」という。）１０と、外部電極が形成されたフレキシブルプリント基板１１と、ノズル孔１７が開口されたノズルプレート１６とを備える。
【０００９】
そして、インク流路は、ベース部材１とカバー部材２３とを貼り合わせることで、形成されている。
【００１０】
チャンネル壁５ａの側面には、内部に電界を発生させるための駆動電極６がチャンネル壁５ａの高さ方向全体にわたって形成されている。圧電材料で形成されたベース部材１は、図１８における１Ａと１Ｂに示すようにチャンネル壁５ａの略中央で分極方向が相反するように分極処理が施されている。以下、ノズルプレート１６が接合される端部を前端部２７とし、これと反対側を後端部２８とする。また、インクジェットヘッドにおいて、カバー部材２３が配置される側を上側と定め、ベース部材１が配置される側を下側と向きを定める。
【００１１】
駆動電極６を含むインクジェットヘッド５０内部全体には、駆動電極６をインクから絶縁、保護することを目的として図示しない有機保護膜が形成されている。有機保護膜はインク室５内部に対し均一な膜厚分布が得られるポリパラキシリレンがよいとされている。
【００１２】
図１９は、図１８における矢印Ｃから見た側面図である。（なお、ノズルプレートは省略している）
インクの吐出に必要な圧力は、主にチャンネル壁５ａの側面に駆動電極６が形成されている領域のうち、チャンネル壁５ａの上面がカバー部材２３と接着固定されている領域Ａで発生する。このように、主にインク吐出に必要な圧力を発生するチャンネル壁５ａがカバー部材２３と接合されている領域Ａ を「アクティブ領域」ということとする。領域Ｂにおいてもシェアモード変形が発生するが、領域Ｂにおけるインクチャンネルは比較的大きな空間である共通インク室１２と連通しており、加圧されても共通インク室１２に向かって圧力が分散される。このため、領域Ｂはあまりインク吐出に寄与しない部分である。外部より共通インク室１２に供給されたインクは、共通インク室１２に溜められてインク室５に随時インクを供給し、インク室５に流入したインクはシェアモード変形によってノズル孔１７からインクが吐出される。
【００１３】
このようなインクジェットヘッドのヘッドサイズの長尺化に伴い、以下のような問題点が生じる。
【００１４】
インクジェットヘッドの、チャンネル壁５ａが駆動すると、アクティブ領域Ａで圧力波が発生し、この圧力波はノズル孔１７からインクを吐出する役割を果たすと同時に、アクティブ領域Ａからインク室５に沿って後端部２８の向きにも伝播する。伝播した圧力波は、チャンネル壁５ａに挟まれた空間と共通インク室１２との界面で水撃作用により大部分が反射して、減衰せずに再びアクティブ領域Ａに戻る。このため、後続するインク吐出のための圧力波と干渉して、インク吐出に悪影響を及ぼす場合があった。特に、駆動周波数を高くした場合には、残った圧力波が減衰しないうちに後続するインクが吐出されるため、後続のインクの吐出速度が大きく変動することや、場合によってはインクの吐出が止まってしまうことがあった。よって、残留振動が収まるまで次の吐出を待たなければならず、駆動周波数を落として印字速度を抑えざるを得なかった。
【００１５】
そこで、残留振動がインク吐出に悪影響を及ぼすという問題に関しては、特開２００４−１３６６３４号公報において、残留振動を抑制する方法として以下の方法が提案されている。
【００１６】
図２０、図２１を参照して、特開２００４−１３６６３４号公報にて提案されているインクジェットヘッド５０の構造について説明する。図２０は従来の技術に基づくインクジェットヘッド５０の側面図である。本ヘッド構造は、上記図１８に示す、前述した特開２００６−８２３４２号公報におけるインクジェットヘッドの構造のベース部材１と、カバー部材２３と、駆動電極６と、図示しない有機保護膜と、ノズルプレート１６とを含んでいる。そして、アクティブ領域後端部において隣接するインク室間に一定の深さで間隙部８０が設けられている。この領域をアクティブ領域Ａに対し領域Ｃと呼ぶ。この領域を圧力波が通過して共通インク室へと向かう際に間隙部８０を通過することで、インクの大きな粘性抵抗により吸収、減衰しながら共通インク室へと進行する。したがって、間隙部により圧力波の残留振動を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００６−８２３４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１３６６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記特開２００４−１３６６３４号公報に記載されたインクジェットヘッドは、インク室とは略直交方向にインク室を貫通するように形成された共通インク室を有すると共に、圧力波の残留振動を抑制する間隙部を有している。このようなインクジェットヘッドにおいて、駆動電極をインクから絶縁するために、電極保護膜を形成するには、インク供給口とインク排出口とから有機保護膜を形成するガスを供給する。
【００１８】
この際、インク供給口と、インク排出口とに近いインク室部分には所望の膜厚の有機保護膜を形成することができるが、その一方で、インクジェットヘッド中央部のインク室部分には所望の膜厚に到達しないという問題が生じる。
【００１９】
このような問題は、インクジェットヘッド幅、すなわちチャンネル数が多いほど顕著である。そして、インクジェットヘッド中央部のインク室部分では、駆動電極をインクから絶縁することができない場合があった。
【００２０】
他方で、インクジェットヘッド中央部のインク室部分が所望の膜厚となるように有機保護膜を形成しようとすると、インク供給口と、インク排出口とに近いインク室部分には所望の膜厚以上の有機保護膜が形成されることとなり、インク室の流路抵抗が増大したり、インク室開口部が狭まることによりノズル接着が困難になるといった問題が生じる。
【００２１】
さらに、インク室内や共通インク室の内表面の略全面には、撥液性の高い有機保護膜が略全面に形成されているため、インクをインク室や共通インク室内に供給しようとしても、インクがインク室内や共通シンク室内に広がり難く、インクの充填に時間を要するという問題があった。
【００２２】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その第１目的は、インク室および共通インク室の表面に保護膜を均一に形成するインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。また、第２の目的は、インク室および共通インク室にインクを短時間内で充填することができるインクジェットヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係るインクジェットヘッドは、ベース部材と、ベース部材の上面に間隔を隔てて複数形成されたチャンネル壁と、チャンネル壁の側面に形成され、チャンネル壁を駆動可能な駆動電極とを備える。そして、このインクジェットヘッドは、上記駆動電極の表面上に形成された保護膜と、チャンネル壁の上面に接合されたカバー部材と、チャンネル壁間にそれぞれ設けられた複数のインク室と、カバー部材内に形成され、複数のインク室と連通する共通インク室とを備える。さらに、インクジェットヘッドは、共通インク室を規定するカバー部材の内表面に設けられ、複数のインク室にわたって延在し、保護膜より撥液性の低い低撥液部とを備える。
【００２４】
好ましくは、上記カバー部材は、共通インク室内にインクを供給可能なインク供給部と、共通インク室内のインクを排出可能なインク排出部とを含む。
【００２５】
好ましくは、上記カバー部材は、チャンネル壁の上面と対向する表面に形成され、チャンネル壁の上面から離れて、チャンネル壁の上面とカバー部材との間に隙間を形成する間隙部を含む。
【００２６】
好ましくは、上記低撥液部は、ガラスで構成され、保護膜は、ポリパラキシリレン（Poly-para-Xylylene）およびその誘導体で構成される。好ましくは、上記保護膜の厚みが３〜１５μｍとされる。
【００２７】
本発明に係るインクジェットヘッド部の製造方法は、ベース部材の上面に複数のチャンネル壁を間隔を隔てて形成する工程と、チャンネル壁を覆うようにベース部材の表面に金属膜を形成する工程と、チャンネル壁の上面に位置する金属膜を除去して、チャンネル壁の側面にチャンネル壁を駆動可能な駆動電極を形成する工程とを備える。さらに、このインクジェットヘッド部の製造方法は、上記チャンネル壁間にそれぞれ設けられる複数のインク室と連通するように、チャンネル壁の配列方向に延在する開口部を有するカバー部材を、チャンネル壁の上面に形成する工程と、開口部から被膜材料を供給して、駆動電極の表面上に保護膜を形成する工程とを備える。
【００２８】
好ましくは、上記保護膜より撥液性が低い閉塞部材で開口部を閉塞して、共通インク室を規定する工程をさらに備える。
【００２９】
好ましくは、上記カバー部材を形成する工程は、チャンネル壁の配列方向に延びる板状部材をチャンネル壁の上面に取付ける工程と、板状部材に開口部を形成する工程とを含む。
【００３０】
好ましくは、上記開口部を形成する工程は、チャンネル壁の配列方向の一方端に位置するインク室から配列方向の他方端に位置するインク室まで延びるように開口部を形成する工程を含む。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係るインクジェットヘッドによれば、インク室および共通インク室内にインクを短時間で充填することができる。本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法によれば、各インク室および共通インク室の内壁面に略均一な所望膜厚の保護膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１から図１７を用いて、本実施の形態に係るインクジェットヘッドおよびその製造方法について説明する。なお、同一または相当する構成には、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００３３】
図１は、本実施の形態に係るインクジェットヘッド５０の斜視図であり、各構成部分を分解した斜視図である。また、図２は、インクジェットヘッド５０の側断面図である。図１に示す例においては、インクジェットヘッド５０は、ベース部材１と、このベース部材１の上面に設けられたカバー部材６０とを備えている。
【００３４】
ベース部材１は、圧電材料から形成されており、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）基板１Ａ、１Ｂを貼り合わせて形成されている。そして、このベース部材１は、厚み方向に分極されており、たとえば約０．９ｍｍの厚みとされている。
【００３５】
このベース部材１の上面には、間隔を隔てて配列する複数のチャンネル壁５ａと、このチャンネル壁５ａ間にそれぞれ位置する複数のインク室５とが形成されている。
【００３６】
このインク室５の一方の端部側には、インク室５から外方に向けてインクが吐出する吐出口５ｂが位置している。そして、この吐出口５ｂの前方には、各吐出口５ｂに対応するノズル孔１７が形成されたノズルプレート１６が設けられている。
【００３７】
図２に示すように、インク室５の底面を規定するベース部材１の内表面は、吐出口５ｂからインク室５の延在方向に向かうに従って、チャンネル壁５ａの上面に近接するように上方に変位する。そして、吐出口５ｂと反対側に位置する端部側には、電極引出部９が形成されている。この電極引出部９は、吐出口５ｂと反対側に位置するベース部材１の端部から、たとえば、２ｍｍの範囲に亘って延びている。この電極引出部９の上面は、隣り合うチャンネル壁５ａの上面より、たとえば、１０μｍ程度低くなっている。
【００３８】
このような電極引出部９には、ＡＣＦ１０を挟んでフレキシブルプリント基板１１が電気的に接続されている。
【００３９】
カバー部材６０は、ベース部材１のうち、ベース部材１の吐出口５ｂから電極引出部９よりも僅かに吐出口５ｂ側に位置する部分を覆うように形成されている。そして、このカバー部材６０の内表面には、各インク室５に連通する共通インク室１２が規定されている。この共通インク室１２には、インクが供給され、各インク室５にインクを供給可能とされている。
【００４０】
このカバー部材６０は、吐出口５ｂおよびその近傍に位置するチャンネル壁５ａの上面に接合（接着）された吐出口側壁部２と、この吐出口側壁部２に対してインク室５の延在方向に離間した引出部側壁部３と、この引出部側壁部３の上面と吐出口側壁部２の上面とに亘って設けられた蓋部材４とを備えている。
【００４１】
そして、このカバー部材６０には、共通インク室１２内にインクを供給するインク供給口（インク供給部）１３と、共通インク室１２内に充填されたインクを外部に排出するインク排出口（インク排出部）１４とが形成されている。
【００４２】
図３は、吐出部５ｂ付近におけるインクジェットヘッド５０の断面図である。この図３に示すように、各インク室５を規定するチャンネル壁５ａの両側面と、インク室５の底面を規定するベース部材１の内表面とには、チャンネル壁５ａをシェアモード変形（駆動）させるための駆動電極６が形成されている。なお、この駆動電極６は、各チャンネル壁５ａの上面には、形成されておらず、各インク室５間で短絡しないようにされている。
【００４３】
この駆動電極６は、１つのインク室５を規定する２つのチャンネル壁５ａの２つの対向する側面と、インク室５の底面を規定するベース部材１の内表面に亘って形成されている。
【００４４】
ここで、チャンネル壁５ａの高さ方向の略中央で分極方向が相反するように分極処理が施されており、駆動電極６に電圧が印加されるとチャンネル壁５ａのうち駆動電極６に挟まれた領域が自発的にシェアモード変形可能とされている。
【００４５】
そして、選択されたインク室５に対して隣り合う２つのインク室５の内表面に形成された駆動電極６と、選択されたインク室５の内表面に形成された駆動電極６との間で異なる電圧を印加して、選択されたインク室５の容積が小さくなるように、チャンネル壁５ａを変形させる。これにより、選択されたインク室５内に充填されたインクが吐出口５ｂおよびノズル孔１７から外部に吐出される。なお、変形の向きは、チャンネル壁５ａ内部の電界の向きと圧電材料の分極の向きとに依存する。
【００４６】
そして、インク室５内にインクを充填するときには、インク室５の容積が大きくなるように、選択されたインク室５を規定するチャンネル壁５ａが互いに離間するように変形させる。
【００４７】
駆動電極６は、インク室５の内壁面に蒸着、スパッタまたはメッキ法などにより形成されており、アルミニウムや銅などが適用可能である。
【００４８】
そして、この駆動電極６の上面には、有機保護膜（保護膜）７が形成されている。これにより、インク室５内にインクが充填されても、インクと駆動電極６とが直接接触することを抑制することができ、駆動電極の腐食などを抑制することができる。さらに、インクと駆動電極６との間の絶縁を確保することができる。なお、有機保護膜７としては、たとえば、インクジェットヘッド５０内部への付きまわりのよさなどからポリパラキシリレン、及びその誘導体が好ましい。
【００４９】
この有機保護膜７は、図２に示す共通インク室１２を規定する吐出口側壁部２の内表面および引出部側壁部３の内表面にも形成されている。その一方で、カバー部材６０の蓋部材４の表面には、有機保護膜７が形成されていない。
【００５０】
この蓋部材４は、有機保護膜７より撥液性の低い材料、たとえば、ガラスから構成されており、その表面が、共通インク室１２内に露出している。
【００５１】
すなわち、有機保護膜７の表面の濡れ性よりも、共通インク室１２に位置する蓋部材４の表面の濡れ性の方がよく、インクに対する有機保護膜７の水との接触角度よりも蓋部材４の表面の接触角度が小さくなっている。たとえば、有機保護膜７の接触角度は、約６０度とされており、蓋部材４の表面の水との接触角度は、約１０度程度とされている。このため、インクは、有機保護膜７の表面よりも蓋部材４の表面上を広がりやすくなっている。
【００５２】
さらに、蓋部材４をガラス基板とすることで、蓋部材４と、吐出口側壁部２および引出部側壁部３との熱膨張率を一致または近似させることができる。蓋部材４の厚みは、例えば、０．５ｍｍ程度とされている。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、蓋部材４を吐出口側壁部２および引出部側壁部３と別体としているが、これに限られない。たとえば、蓋部材４と、吐出口側壁部２と引出部側壁部３とが一体とされたカバー部材６０として、共通インク室１２を規定するカバー部材６０の内表面に有機保護膜７より濡れ性がよく、撥液性が有機保護膜７よりも低い低撥液部をインク室５の配列方向に断続的または連続的に形成してもよい。
【００５４】
図４は、インク供給口１３からインクの供給を開始したときにインクの状態を模式的に示す模式図である。
【００５５】
この図４に示されるように、インク供給口１３から供給されたインクは、まず、蓋部材４の表面を流れ始める。これは、有機保護膜７の表面より、蓋部材４の表面の方がインクが広がりやすいためである。
【００５６】
そして、図５および図６に示すように、供給されたインクがインク排出口１４側に達するころに、インク供給口１３側に位置するインク室５内にインクが充填されていく。さらに、インクが供給されると、図７に示すように、各インク室５内にインクが充填されると共に、共通インク室１２内にインクが充填され、インクの供給が完了する。
【００５７】
このように、共通インク室１２内にインクが広がりやすい領域をインク室５の配列方向に延在させることで、インクが共通インク室１２内に入り込みやすくすることができ、インクの供給を短時間で完了することができる。
【００５８】
ここで、各インク室５内にインクが充填される過程において、インクの供給スピードが遅ければ、インク供給口１３に近い側のインク室５がインクで充填された後に、隣のインク室５へインクが移動する。その一方で、インクの供給スピードが速ければ、インク供給口１３に近い側のインク室５内がインクが充填される前に、チャンネル壁２ａを乗り越えて隣のインク室５内にインクが供給される場合がある。このため、インク室５内にインクを完全に充填できない場合がある。そして、インクで充填できていないインク室５内には空気が入り込むことになる。この際、インクを供給している過程においては、インク室５内は正圧がかかった状態となり、エアーが共通インク室１２部分に浮上せずに、インク室５内にとどまる。
【００５９】
このようにインク室５内に入り込んだ空気は、インク充填終了後に、共通インク室１２内に浮上する。そして、一定量のインクをインク排出口１４より排出することによって、共通インク室１２内に混入した気泡をインクと共に排出し不吐出状態から吐出状態へ回復動作を行うことができる。
【００６０】
このような回復運動を行なうことができるので、インク充填直後に不吐チャンネルが多発することを抑制することができる。
【００６１】
図１、図２において、上記のように各インク室５内にインクが供給された状態で、上記のように選択されたインク室５を規定するチャンネル壁５ａが変形することで、インクがノズル孔１７から対象物に向けて吐出され、印刷が行なわれる。
【００６２】
ここで、吐出口側壁部２の下面には、吐出口５ｂおよびこの吐出口５ｂからインク室５の延在方向に延びるチャンネル壁５ａの上面と密着している密着部２ａと、この密着部２ａに対してチャンネル壁５ａの上面から離れるようにへこまされ、チャンネル壁５ａの上面との間に隙間を形成する間隙部８とが形成されている。
【００６３】
ここで、吐出口側壁部２の密着部２ａ下に位置するインク室５は、チャンネル壁５ａが変形することで、インク室５内の容積が変動し、インク室５内に充填されたインクが吐出口５ｂから外部に吐出する。
【００６４】
ここで、選択されたインク室５を規定する２つのチャンネル壁２ａがインク室５内の容積を小さくするように変形すると、インク室５内の圧力が上昇する。そして、この圧力変動は、吐出口５ｂ側から、共通インク室１２側に向けて圧力波として伝達される。
【００６５】
そして、この圧力波が吐出口５ｂ側から共通インク室１２側に向かう過程において、圧力波は、間隙部８とチャンネル壁５ａの上面の間に形成された隙間部に差し掛かる。この際、圧力波は、間隙部８と、チャンネル壁５ａの上面との間に形成された隙間を通過する際に、インクの大きな粘性抵抗によって吸収、減衰しながら共通インク室１２へと進行する。これにより、共通インク室１２の内表面で、圧力波が反射して、再度インク室５内に入り込むことを抑制することができると共に、仮に、反射した圧力波が再度インク室５内に入り込んだとしても、大きく減衰した状態とすることができる。
【００６６】
このため、反射した圧力波が再度インク室５内に入り込んだときに、新たに、チャンネル壁５ａが駆動して、インクを外部に吐出させようとしても、共通インク室１２の内表面で反射した圧力波と干渉等して、インクが吐出されなかったり、吐出量が不十分となることを抑制することができる。
【００６７】
このように残留振動を抑制することで、共通インク室１２を規定するカバー部材６０の内壁面等で反射した圧力波と、新たに、チャンネル壁５ａが駆動することにより生じる圧力波とが干渉することを抑制することができ、各チャンネルの高周波における吐出特性を安定化させることができる。これにより、印字データに忠実な高速かつ高品質な印字が可能となる。
【００６８】
上記のように構成されたインクジェットヘッドの製造方法について説明する。図８は、ベース部材１の製造工程の第１工程を示す斜視図である。この図８に示す例においては、まず、圧電部材からなる板状部材１Ｃと、板状部材１Ｃの上面上に配置される板状部材１Ｄとからベース部材１ｗを形成する。
【００６９】
そして、ダイシングブレード３０をベース部材１ｗの上面を一方向に向けて進行させると共に、所定の位置で上下方向にも移動させることで、ベース部材１ｗの上面上にチャンネル壁５ａと、電極引出部９とをそれぞれ複数形成する。
【００７０】
具体的には、複数のチャンネル壁５ａを等間隔に複数形成して、各チャンネル壁５ａ間にインク室５を規定する。さらに、各チャンネル壁５ａ間に間隔を空けて複数の電極引出部９を形成する。
【００７１】
その後、チャンネル壁５ａおよび電極引出部９が形成されたベース部材１ｗの上面上に向けて蒸着、スパッタリングまたはメッキ法などによってアルミニウムや銅等の金属膜を形成する。
【００７２】
これにより、チャンネル壁５ａの表面を覆うと共に、インク室５の底面を規定するベース部材１ｗの表面にも金属膜が形成され、さらに、電極引出部９の表面にも金属膜が形成される。
【００７３】
図９は、ベース部材の製造工程の第２工程を示す斜視図である。この図９に示す例においては、チャンネル壁５ａの上面に位置する金属膜と、チャンネル壁５ａおよびインク室５と隣り合うベース部材１ｗの上面に形成された金属膜を除去する。
【００７４】
これにより、チャンネル壁５ａの両側面およびインク室５の底面を規定するベース部材１ｗの表面に金属膜が残留して、駆動電極６が形成される。さらに、電極引出部９の上面上にも金属膜が残留する。
【００７５】
ここで、電極引出部９の上面上に形成された金属膜と、駆動電極６とは一体とされており、電極引出部９に電圧が印加されることで、駆動電極６に所定電圧を印加可能とされている。
【００７６】
図１０は、カバー部材６０を製造する工程を模式的に示す斜視図である。この図１０に示す例においては、板状部材６０Ａの表面に、一方の端部側から他方の端部側に向けて延びる溝部１２Ａを形成すると共に、溝部１２Ａに対して隣り合う位置に溝部１２Ａより深さの浅い間隙部８を形成する。
【００７７】
板状部材６０Ａは、ベース部材１に接着されるため、板状部材６０Ａの熱膨張率とカバー部材６０と熱膨張率とは、一致しているのが好ましい。このため、板状部材６０Ａは、ベース部材１と同様の圧電部材で構成する。
【００７８】
溝部１２Ａの形成工程は、板状部材に幅１ｍｍのダイシングブレードで共通インク室１２の一部となる溝加工を行なう。溝加工の深さは、板状部材の厚さの約半分の深さとし、溝幅は、２ｍｍとした。
【００７９】
板状部材６０Ａの厚みに関しては、インクジェットヘッド５０の幅、すなわちチャンネル数と共通インク室１２の溝幅により決定するのが望ましく、本発明においては、チャンネル数３００ｃｈ、溝幅は２ｍｍ、カバー部材は厚み２ｍｍとした。
【００８０】
次に、同一のダイシングブレードで間隙部８の浅溝加工を行う。間隙部８は共通インク室１２の一部を構成する溝に連通するように形成されており、加工はダイシングブレード３０を上下動させるチョッパー加工で、板状部材６０Ａ端部に間隙部８が開口しないように加工を行う。
【００８１】
なお、この図１０に示す例においては、間隙部８と溝部１２Ａが１つずつ形成されているが、これら間隙部８と溝部１２Ａは、それぞれ間隔をあけて複数形成する。
【００８２】
図１１は、板状部材６０Ａと、ベース部材１ｗとを接着させる工程を模式的に示す斜視図である。
【００８３】
この図１１において、板状部材６０Ａには、間隔を隔てて複数の溝部１２Ａが形成されており、さらに、図示されない複数の間隙部８も形成されている。
【００８４】
また、ベース部材１ｗの表面上にも、複数のチャンネル壁５ａ、インク室５、電極引出部９および駆動電極６が形成されている。
【００８５】
そして、図１０に示す板状部材６０Ａの上面のうち、間隙部８および溝部１２Ａに対して隣り合う部分に接着剤を塗布し、図９に示すベース部材１ｗの上面上にもエポキシ系の接着剤を塗布し、板状部材６０Ａとベース部材１ｗとを接着させる。
【００８６】
このようにベース部材１ｗと板状部材６０Ａとを接着させることで、複数のインクジェットヘッド単位であるインクジェットヘッドチップが連結したベース部材１ｗを得ることができる。そして、インクジェットヘッドチップごとにベース部材１ｗおよび板状部材６０Ａを分割する。
【００８７】
図１２は、板状部材６０Ａとベース部材１ｗとを接着させ、インクジェットヘッドチップごとに分割した後の工程を示す斜視図である。この図１２に示す工程においては、複数のチャンネル壁５ａと、インク室５と電極引出部９と駆動電極６とが形成されたベース部材１の上面上に、内表面に溝部１２Ａが形成されたカバー部材６０Ｂが設けられている。
【００８８】
カバー部材６０Ｂは、天面部４Ａと、この天面部４Ａの一辺に連設された壁部２Ａと、この壁部２Ａに対してインク室５の延在方向に対向する壁部３Ａとを備えている。なお、壁部２Ａは、吐出口５ｂ側に位置する天面部４Ａの辺部に連設され、壁部３Ａは、電極引出部９側の辺部に連設されている。そして、ダイシングブレード３０を用いて、天面部４Ａに開口部を形成する。
【００８９】
図１３は、カバー部材６０Ｂの天面部４Ａに開口部１５０Ａを形成したときの断面図である。この図１３に示すように、開口部１５０Ａを形成することで、吐出口側壁部２と、引出部側壁部３とが形成され、この吐出口側壁部２と引出部側壁部３との間に位置するベース部材１の上面が外方に露出する。
【００９０】
この図１３に示す例においては、開口部１５０Ａは、図１２に示す天面部４Ａの一方の端部からインク室５の配列方向に向けて延在し、他方の端部に達するように形成されている。この開口部１５０Ａは、インク室５の配列方向に向けて延在している。そして、天面部４Ａのうち、一方の端部からインク室５の配列方向に延び、他方の端部に達するように形成されている。
【００９１】
この図１２および図１３に示す例においては、天面部４Ａの一方の端部から他方の端部に達するように形成されているが、これに限られない。
【００９２】
たとえば、図１２に示すように、開口部１５０Ａは、天面部４Ａのうち、インク室５の配列方向の中央部に位置する位置するインク室５の上方に位置する領域１５０Ａ１を含み、天面部４Ａの両端部に達しないような開口部であってもよい。さらには、天面部４Ａに開口部１５０Ａを形成することに限定されず、図１２に示す壁部３Ａなどに開口部１５０を形成するようにしてもよい。
【００９３】
また、本実施の形態においては、カバー部材を分断することで、吐出口側壁部２と引出部側壁部３と、開口部１５０Ａを形成しているが、吐出口側壁部２と引出部側壁部３とを別個にチャンネル壁５ａの上面に間隔を隔てて配置するようにしてもよい。
【００９４】
図１４は、個別化されたインクジェットヘッド５０Ａを形成した後に、フレキシブルプリント基板１１を電極引出部９に接続する工程を示す断面図である。この図１４に示すように、ベース部材１のうち、後端部２８より２ｍｍ程度の範囲には、電極引出部９が形成されており、この電極引出部９の上面は、チャンネル壁５ａの上面から約１０μｍ程度の一定の深さになっている。そして、約１０μｍ程度の深さを有する電極引出部９に対してフレキシブルプリント基板１１を接続する。
【００９５】
フレキシブルプリント基板１１はポリイミド等の柔軟性を有するフィルム上に金属配線を形成したものであり、電極引出部９に接続されるフレキシブルプリント基板１１の電極部１１ａは、インク室５の幅よりも細く、１０μｍ以上の厚みを有している。
【００９６】
インクジェットヘッドの電極引出部９とフレキシブルプリント基板１１の電極部とをＡＣＦ１０を介して加圧し、加熱することにより、ＡＣＦ１０の加圧された部分のみ導通させることができる。これにより、電極引出部９の表面上に形成された金属膜と、フレキシブルプリント基板１１の電極部１１ａとを電気的に接続することができる。そして、各インク室５の内表面に位置する各駆動電極６が同電位になるように電気的な接続が行なわれる。これにより、駆動電極６に外部から電圧を印加して、インクジェットヘッドを駆動することが可能となる。本実施例においてはＡＣＦとしてＣＰ９７４２ＫＳ（ソニーケミカル社製）を用い、１２０Ｎ、１５０℃、７０ｓｅｃの条件にて圧着した。
【００９７】
図１５は、フレキシブルプリント基板１１を電極引出部９に接続した後に、有機保護膜を形成する工程を示す断面図である。有機保護膜を形成する前に、フレキシブルプリント基板１１の配線部にはマスキングテープ等でマスクし付着を防止する。そして、各チャンネル壁５ａの上面の幅（チャンネル壁５ａの配列方向の幅）は、３０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度とされている。
【００９８】
形成される有機保護膜７としては耐薬品性、インクジェットヘッド５０内部への付きまわりのよさなどからポリパラキシリレン、及びその誘導体が好ましい。本実施例においては、ダイマーであるジクロロジパラキシリレンを材料としてポリモノクロロパラキシリレン（化４）を成膜した。有機材料（被覆材料）はこれに限ったものではなく、ダイマーの各種誘導体を用いても本発明による効果が得られる。例を挙げると、ダイマーであるジパラキシリレン（化１）を材料としたポリパラキシリレン（化３）、さらには他の誘導体を用いたポリパラキシリレン膜の一種として（化５）にポリジクロロパラキシリレン、その他、（化６、７）に示すものなどがある。
【００９９】
【化１】
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【０１００】
【化２】
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【０１０１】
【化３】
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【０１０２】
【化４】
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【０１０３】
【化５】
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【０１０４】
【化６】
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【０１０５】
【化７】
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【０１０６】
そして、有機保護膜の成膜方法を図１６に基づいて説明する。図１６を参照して成膜装置の説明をする。気化加熱ヒーター３９を具備した気化室４０と、熱分解加熱ヒーター４１を具備した熱分解炉４２と、図示しない試料ホルダーを具備した成膜チャンバー４３と、未反応のモノマーガスをトラップする液体窒素４４で冷却されたコールドトラップ４５と、真空排気するロータリーポンプ４６とから構成されている成膜装置を用いる。まず、気化室４０に対しダイマーを設置し、次にロータリーポンプ４６を稼動させ２０ｍＴｏｒｒ以下の真空度まで排気すると同時に熱分解炉４２の熱分解加熱ヒーター４１に通電して約７００℃まで昇温させて成膜の準備を行う。次いで、成膜中に成膜には寄与しなかったモノマーガスを排気せずにトラップするため、またバックグラウンド真空度を良くするためにコールドトラップ４５に液体窒素４４を投入する。次いで、気化加熱ヒーターに通電して気化室４０を１１０℃から１６０℃までステップ的に温度を変化させ気化させダイマーガスの状態にする。このとき、熱分解炉４２まで拡散して流れたダイマーガスは、熱分解および熱励起されてモノマーガス（化２）が生成され、さらに成膜チャンバー４３まで拡散して、インクジェットヘッド本体の被着体表面に衝突して吸着および重合反応を起こすことで有機保護膜７を形成する。本実施例においてはポリモノクロロパラキシリレンを前端部２７表面に対し７μｍを形成した。有機保護膜７を成膜する時のインクジェットヘッド５０の構造は図１５に示すように、吐出口側壁部２と引出部側壁部３との間には、開口部１５０Ａが形成されており、吐出口側壁部２と引出部側壁部３との間に位置するベース部材１の上面は外方に露出した状態で、有機保護膜が成膜される。有機保護膜７を形成するガスが開口部１５０Ａを通じて各インク室５へと均一に供給されることにより膜厚分布の無い均一な有機保護膜７を成膜することができる。ここで、開口部１５０Ａは、インク室５の配列方向の中央部に位置するインク室５の上方に位置する領域を含むように開口している。このため、開口部１５０Ａと各インク室５との間の距離にばらつきが生じることが抑制されており、各インク室５を規定するチャンネル壁５ａの内表面および駆動電極６の表面に形成される有機保護膜７の膜厚にばらつきが生じることを抑制することができる。
【０１０７】
また、間隙部８の表面に形成される有機保護膜７の膜厚も、位置によってばらつきが生じることを抑制することができ、位置によって、圧力波の減衰特性が異なることを抑制することができる。
【０１０８】
さらに、開口部１５０Ａは、インク室５の配列方向に延びており、かつ、インク室５の配列方向の端部に位置するインク室５から他方の端部に位置するインク室５にまでわたって延びているため、たとえば、図１７に示されるように、全てのインク室５と開口部１５０Ａとの間の距離にばらつきがなく、各インク室５および間隙部８の表面に形成される有機保護膜７の膜厚を均一化させることができる。
【０１０９】
具体的には、有機保護膜７の厚みの範囲は、３〜１５μｍとすることができる。このような範囲の有機保護膜７を形成することで、インクジェットヘッド中央部側で耐薬品性、絶縁性に必要な最低限の有機保護膜厚みを満たしつつ、材料コスト、成膜時間における無駄を防止した有機保護膜の構成にて、各チャンネルの高周波における吐出特性に差が発生することを防止したインクジェットヘッドを得ることができる。
【０１１０】
そして、図２に示されるように、有機保護膜７を成膜した後に、吐出口側壁部２の上面と、引出部側壁部３の上面とに跨る蓋部材１５０Ａを設けて、共通インク室１２を規定する。また、これにより、共通インク室１２にインクを供給可能なインク供給口１３および共通インク室１２内のインクを排出可能なインク排出口１４も規定される。
【０１１１】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、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利用可能であり、特に、プリンタなどに用いられ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好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本実施の形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの側断面図である。
【図３】吐出部付近におけるインクジェットヘッドの断面図である。
【図４】インク供給口からインクの供給を開始したときにインクの状態を模式的に示す模式図である。
【図５】図４に示された状態から僅かに時刻が経過したときのインクの状態を示す模式である。
【図６】図５に示された状態から僅かに時刻が経過したときのインクの状態を示す模式である。
【図７】図６に示された状態から僅かに時刻が経過したときのインクの状態を示す模式である。
【図８】ベース部材の製造工程の第１工程を示す斜視図である。
【図９】ベース部材の製造工程の第２工程を示す斜視図である。
【図１０】カバー部材を製造する工程を模式的に示す斜視図である。
【図１１】板状部材と、ベース部材とを接着させる工程を模式的に示す斜視図である。
【図１２】板状部材とベース部材とを接着させ、インクジェットヘッドチップごとに分割した後の工程を示す斜視図である。
【図１３】カバー部材の天面部に開口部を形成したときの断面図である。
【図１４】個別化されたインクジェットヘッドを形成した後に、フレキシブルプリント基板を電極引出部に接続する工程を示す断面図である。
【図１５】フレキシブルプリント基板を電極引出部に接続した後に、有機保護膜を形成する工程を示す断面図である。
【図１６】有機保護膜の成膜方法を説明する模式図である。
【図１７】間隙部におけるインクジェットヘッドの断面図である。
【図１８】第１の従来技術を説明する斜視図である。
【図１９】第１の従来技術を説明する側面図である。
【図２０】第２の従来技術を説明する側面図である。
【図２１】第２の従来技術を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  ベース部材、２ａ  チャンネル壁、２  吐出口側壁部、３  引出部側壁部、４  蓋部材、５  インク室、５ａ  チャンネル壁、５ｂ  吐出口、６  駆動電極、７  有機保護膜、８  間隙部、９  電極引出部、１１  フレキシブルプリント基板、１１ａ  電極部、１２  共通インク室、１３  インク供給口、１４  インク排出口、１６  ノズルプレート、
１７  ノズル孔、２３  カバー部材、６０  カバー部材。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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