(57)【要約】【課題】大幅な製造コストの増加を伴うことなく、電解質溶液と電極膜とを隔離する有機絶縁膜の絶縁特性を向上する。【解決手段】基材上に形成される有機絶縁膜を第１のパリレン膜と第２のパリレン膜との２層を積層して構成し、少なくとも第１のパリレン膜を成膜した後に、大気中において１２５℃以下で２時間の熱処理を施し、さらに、第１のパリレン膜の上に第２のパリレン膜を積層して成膜する。積層される２層の有機膜のうちの少なくとも一方においてピンホールの発生が抑制され、絶縁特性が飛躍的に向上する。【選択図】図１
2004074469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に第１の有機膜を形成する第１有機膜形成工程と、第１の有機膜上に第２の有機膜を成膜する第２有機膜形成工程と、第１有機膜形成工程後に第１の有機膜を熱処理する第１熱処理工程又は第２有機膜形成工程後に第２の有機膜を熱処理する第２熱処理工程の少なくとも一方と、を含むことを特徴とする有機絶縁膜の製造方法。
【請求項２】
前記第１及び第２の熱処理工程が、第１及び第２の有機膜のガラス転移点以上でかつ第１及び第２の有機膜の融点以下の温度で実施されることを特徴とする請求項１に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項３】
前記第１及びは第２の熱処理工程が、第１及び第２の有機膜のガラス転移点以上でかつ第１及び第２の有機膜のネール点の１／２以下の温度で実施されることを特徴とする請求項１に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の熱処理工程が、大気中で実施されることを特徴とする請求項１に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項５】
前記第１有機膜形成工程及び第２有機膜形成工程が、有機材料の蒸着によって有機膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１に記載の有機絶縁膜の製造方法。
【請求項６】
少なくとも一部が圧電材料で構成されたインク室の内壁面の少なくとも一部に設けられた電極と、電極の表面を被覆する保護膜と、を有するインクジェットヘッドにおいて、
前記保護膜を請求項１乃至５の何れかに記載の有機絶縁膜の製造方法によって形成したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記第１及び第２の有機膜がポリパラキシリレンを主成分とすることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記第１及び第２の有機膜がポリモノクロロパラキシリレンを主成分とすることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記第１及び第２の有機膜のうち、何れか一方がポリパラキシリレンを主成分とし、残る他方がポリモノクロロパラキシリレンを主成分とすることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記第１の有機膜がポリモノクロロパラキシリレンを主成分とし、前記第２の有機膜がポリパラキシリレンを主成分とすることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記第２の有機膜が、表面に親水化処理を施したポリパラキシリレンを主成分とすることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドのインク室内における電極保護膜等の有機絶縁膜の製造方法、及び、この製造方法を用いて製造されるインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、インパクト方式のプリンタに代わり、カラー化、多階調化に適したインクジェット方式等のノンインパクト方式のプリンタが急速に普及している。なかでも、印刷時のみに必要なインクを吐出させるドロップ・オン・デマンド型が、印字効率の向上、低コスト化、低ランニングコスト化等に有利である点から注目されており、圧電素子を用いたカイザー方式やサーマルジェット方式が主流となっている。
【０００３】
ところが、カイザー方式は、小型化が難しく、高密度化には適さないという欠点を有していた。また、サーマルジェット方式は、高密度には適しているものの、ヒータによりインクを加熱してインク内に生じたバブルのエネルギをインクの吐出に使用するため、インクの耐久性に対する要求が厳しく、ヒータの寿命を長くすることが困難であり、消費電力も大きくなるという問題を有していた。
【０００４】
このような欠点を解決するものとして、従来より、圧電材料の剪断モードの変形を利用してインクを吐出させる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壁に形成した電極に、圧電材料の分極方向と直交する方向に電界を加え、チャンネル壁を剪断モードで変形させて、その際に生じる圧力波変動を利用してノズル孔からインク滴を吐出させるものであり、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】
図８に、剪断モードを利用したインクジェトヘッドの構造を示す。インクジェットヘッド１００は、図中の上下方向に分極処理を施した圧電体を素材として上面に複数の溝４が形成されたベース部材１と、インク供給口２１及び共通インク室２２が形成されたカバー部材２と、ノズル孔１０が開けられたノズル板９と、からなり、ベース部材１の上面及び前面にカバー部材２及びノズル板９を貼着することにより、ベース部材１における溝４がインク室１６にされる。各インク室１６は側壁３によって隔てられており、側壁３には電界を形成するための電極５が上方半分に形成されている。
【０００６】
インク室１６内にはインクが充填されるため、電極５とインクとの接触を避けるために、電極５の表面には図示しない絶縁膜（保護膜）が形成されている。インク室１６の後端部の底面１６ａは、溝加工時に使用されるダイシングブレードの直径に対応した部分円弧状を呈しており、外部との通電のための電極引き出し部としての浅溝部６が同じダイシングブレードにより加工されている。浅溝部６に形成された電極５は、浅溝部６の後端部で例えばフレキシブル基板のような外部の電極８とワイヤーボンディングによって接続されている。
【０００７】
電極５とインクとの接触を避けるための絶縁膜には、ポリパラキシリレン（パリレン：登録商標）膜が用いられる。ポリパラキシリレン膜は、ジパラキシリレンダイマを原材料としてＣＤＶ（化学蒸着）法によって形成される。即ち、ジパラキシリレンダイマが気化し、熱分解して発生した安定なジラジカルパラキシリレンモノマが、基材に吸着すると同時に重合して高分子量の薄膜を形成する。以下に、パラキシリレンの２量体であるジパラキシリレンダイマを用いる場合をパリレンＮと称し、モノクロロ置換体をもつハラキシリレンの２量体であるジパラキシリレンダイマを用いる場合をパリレンＣと称する。
【０００８】
ポリパラキシリレン膜は、化学的に安定であり、絶縁膜が暴露される環境においても損傷を受け難いため、安定して絶縁特性を維持することができる。また、ポリパラキシリレンは室温において気相成長によって形成されるため、熱によって特性が劣化する基材や表面形状が複雑に入組んだ基材に、熱的なダメージがなく均一に絶縁膜を形成することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクジェットヘッドのインク室内における電極の絶縁膜としてポリパラキシリレン膜を用いる場合には以下のような問題がある。
【００１０】
ポリパラキシリレン膜は、複雑な形状を呈するインクジェットヘッドのインク室内に均一に成膜することが可能ではあるが、インクジェットヘッドに用いられるＰＺＴなどの圧電体は焼結されたセラミックであり、溝４を作成する際に電極を形成する面が脱粒などによって微細な凹凸を有するいわゆる梨地状になる。このような下地にパリレン膜を形成すると、巨視的には均一に膜形成されるが、微視的には下地の凹凸を反映して成長したパリレン膜には微細な欠陥（ピンホール）が存在する。
【００１１】
一方、水性インクは油性インクに比して非常に高い電気伝導性を有する電解質溶液であるため、電極５と水性インクを隔離する絶縁膜に微細なピンホールが存在すると、ピンホールに浸入したインクを介して電極５が隣接するチャンネルの電極と導通し、電極に電解腐食が発生する。これによって、インクジェットヘッド動作中に吐出特性が変動したり、電極の断線によってインクジェットヘッドに吐出不良を発生する等のインクジェットヘッドの信頼性に関わる問題が生じる。このような問題は、半導体等の他の基材に形成される有機絶縁膜についても同様に生じる問題である。
【００１２】
これに対し、特開２００１−９６７５４公報には、パリレン膜成膜後にポリイミド樹脂を電着塗装によってピンホールに選択的に塗装し、この後８０℃で２４時間焼成することで、パリレン膜の絶縁特性を改善する技術が開示されているが、ポリイミド樹脂を電着するための設備が必要であるため製造コストが増加するとともに、長時間の焼成が必要になるため生産のスループットが低下するという問題があった。
【００１３】
また、特開平１１−３０９８５６号公報には、構造式の異なるパリレン膜を２層積層しかつ、第１のパリレン膜成膜後にプラズマ処理を行うことで、パリレン膜の絶縁特性を改善するという技術が開示されている。しかし、この方法では、プラズマ処理を行う真空設備が必要になるため、製造コストが増加するという問題点があった。
【００１４】
この発明の目的は、これらの問題を解決するためになされたもので、大幅な製造コストの増加を伴うことなく、電解質溶液と電極膜を隔離する有機絶縁膜の絶縁特性を向上することによって電極膜の電解腐食を防止することができる有機絶縁膜の製造方法を提供するとともに、この有機絶縁膜の製造方法を用いることによって吐出特性が安定したインクジェットヘッドを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、この発明は、以下の構成を備えている。
【００１６】
（１）基材上に第１の有機膜を形成する第１有機膜形成工程と、第１の有機膜上に第２の有機膜を成膜する第２有機膜形成工程と、第１有機膜形成工程後に第１の有機膜を熱処理する第１熱処理工程又は第２有機膜形成工程後に第２の有機膜を熱処理する第２熱処理工程の少なくとも一方と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、有機絶縁膜が基材上に形成された第１の有機膜とこれに積層された第２の有機膜の少なくとも２層から構成され、第１の有機膜及び第２の有機膜のうちの少なくとも一方に熱処理が施される。したがって、積層される２層の有機膜のうちの少なくとも一方においてピンホールの発生が抑制され、絶縁特性が飛躍的に向上する。
【００１８】
（２）前記第１及び第２の熱処理工程が、第１及び第２の有機膜のガラス転移点以上でかつ第１及び第２の有機膜の融点以下の温度で実施されることを特徴とする。
【００１９】
この構成においては、第１及び第２の有機膜のうちの少なくとも一方に対して、そのガラス転移点以上でかつ融点以下の温度で熱処理が実施される。したがって、積層される２層の有機膜のうちの少なくとも一方が、膜質が均一で欠陥部がない絶縁特性を有する有機膜とされる。
【００２０】
（３）前記第１及び第２の熱処理工程が、第１及び第２の有機膜のガラス転移点以上でかつ第１及び第２の有機膜のネール点の１／２以下の温度で実施されることを特徴とする。
【００２１】
この構成においては、第１及び第２の有機膜のうちの少なくとも一方に対して、そのガラス転移点以上でかつネール点の２分の１の温度以下で熱処理が実施される。したがって、基材に磁気特性が与えられている場合にも、積層される２層の有機膜のうちの少なくとも一方が、基材に与えられた磁気特性を消滅させることはない。
【００２２】
（４）前記第１及び第２の熱処理工程が、大気中で実施されることを特徴とする。
【００２３】
この構成においては、有機膜に対して大気中で熱処理が行われる。したがって、通常の環境中で熱処理が行われ、特定の環境を形成するための装置を備える必要がなく、製造コストが低廉化される。
【００２４】
（５）前記第１有機膜形成工程及び第２有機膜形成工程が、有機材料の蒸着によって有機膜を形成する工程であることを特徴とする。
【００２５】
この構成において、有機材料の蒸着によって少なくとも２層の有機膜が形成される。したがって、電着工程等を行うための設備を備える必要がなく、製造コストが低廉化される。
【００２６】
（６）少なくとも一部が圧電材料で構成されたインク室の内壁面の少なくとも一部に設けられた電極と、電極の表面を被覆する保護膜と、を有するインクジェットヘッドにおいて、
前記保護膜を請求項１乃至５の何れかに記載の有機絶縁膜の製造方法によって形成したことを特徴とする。
【００２７】
この構成においては、インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜が、少なくとも１層が熱処理された２層以上の有機膜によって構成される。したがって、インクが充填されるインク室内に形成された電極が、ピンホールの発生を抑制されて絶縁特性が飛躍的に向上した有機膜によってインクから確実に絶縁される。
【００２８】
（７）前記第１及び第２の有機膜がポリパラキシリレンを主成分とすることを特徴とする。
【００２９】
この構成においては、インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜が、ポリパラキシリレンを主成分とする有機膜によって構成される。したがって、インクが充填されるインク室内に形成された電極が、化学的に安定であるとともに暴露される環境においても損傷を受け難いために十分な絶縁特性が維持される有機膜によってインクから確実に絶縁される。また、ポリパラキシリレンは室温における気相成長によって形成しうるため、高温下で特性の劣化を生じる基材や複雑な形状の基材に対しても熱的なダメージを与えることなく均一な有機膜が形成される。
【００３０】
（８）前記第１及び第２の有機膜がポリモノクロロパラキシリレンを主成分とすることを特徴とする。
【００３１】
この構成においては、インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜が、水蒸気を含む各種ガスの透過防止力に優れたパリレンＣを主成分とする有機膜によって構成される。したがって、インクヘッドにおけるインク流路中のインクが熱によって気化した場合やインク流路に空気が混入している場合にも、保護膜の劣化を生じることがなく、電極とインクとの絶縁状態が維持される。
【００３２】
（９）前記第１及び第２の有機膜のうち、何れか一方がポリパラキシリレンを主成分とし、残る他方がポリモノクロロパラキシリレンを主成分とすることを特徴とする。
【００３３】
この構成においては、インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜が、水蒸気を含む各種ガスの透過防止力に優れたパリレンＣを主成分とする有機膜、及び、耐水性に優れたパリレンＮを主成分とする有機膜によって構成される。したがって、インクヘッドにおけるインク流路中のインクが熱によって気化した場合やインク流路に空気が混入している場合にも、保護膜の劣化を生じることがなく、電極と水性インクとの絶縁状態が維持される。
【００３４】
（１０）前記第１の有機膜がポリモノクロロパラキシリレンを主成分とし、前記第２の有機膜がポリパラキシリレンを主成分とすることを特徴とする。
【００３５】
この構成においては、インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜が、水蒸気を含む各種ガスの透過防止力に優れたパリレンＣを主成分として電極に接触する有機膜と、耐水性に優れたパリレンＮを主成分としてインクに接触する有機膜と、の２層の有機膜によって構成される。したがって、耐水性に優れた有機膜によって水性インクから電極が保護されるとともに、蒸気を含む各種ガスの透過防止力に優れた有機膜によって気化インクや混入空気から電極が保護される。
【００３６】
（１１）前記第２の有機膜の表面が、親水化処理を施されていることを特徴とする。
【００３７】
この構成においては、インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜を構成する２層の有機膜のうち、外側に位置する第２の有機膜の表面に親水性が与えられる。したがって、水性インクは、親水性を有する有機膜に接触して円滑にインク室内に流入する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の有機絶縁膜の製造方法によって基材上に形成された有機絶縁膜の構成の一例を示す図である。基材２０３の表面に形成された有機絶縁膜２００は、第１の有機膜２０１と第２の有機膜２０２とから構成されている。第１の有機膜２０１及び第２の有機膜２０２は、それぞれ厚さ２μｍのパリレンを主成分とする有機膜（以下パリレン膜という。）である。
【００３９】
図２は、上記有機絶縁膜の製造方法を説明する図である。基材２０３上に有機絶縁膜２００を形成する場合、まず、図２（Ａ）に示すように基材２０３上にパリレン膜２０１を２μｍの厚さで成膜する。
【００４０】
次に、図２（Ｂ）に示すように、第１のパリレン膜２０１が形成された基材２０３を、オーブンなどの加熱装置２０５内に配置し、大気中において１００℃で２時間加熱する。本実施例では第１のパリレン膜２０１の加熱にオーブンを用いたが、ホットプレートなどの接触式の加熱方法を用いて基材２０３の裏面から加熱を行ってもよい。
【００４１】
次に、図２（Ｃ）に示すように、熱処理を行った第１のパリレン膜２０１上に第２のパリレン膜２０２を成膜する。
【００４２】
図３は、有機絶縁膜の絶縁特性の評価方法を説明する図である。有機絶縁膜２００は、厚さ０．５μｍのＣｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に形成してサンプル３００とした。このサンプル３００を２枚作成し、電気伝導度が１９．５８Ｓ／ｍのインク３０３中に５ｍｍの距離で対向させて浸漬した。次にサンプル３００のＣｕ膜３０２をフレキシブル基板等の配線３０４を介して交流電源３０５に接続し、実効値で９０Ｖ、６０Ｈｚの交流電圧を印加してＣｕ膜のピンホールによるエッチングの発生状況を調べた。
【００４３】
図４は、この発明の実施形態に係る製造方法によって形成したサンプルについての評価結果を他の製造方法によって形成したサンプルとの比較において示す図である。
【００４４】
サンプル＃１は、図２に示したこの発明の実施形態に係る製造方法によって有機絶縁膜２００を形成したものである。
【００４５】
比較サンプル＃２は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ４μｍのパリレン膜を形成したものである。
【００４６】
比較サンプル＃３は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ４μｍのパリレン膜を形成した後、大気中において１００℃で２時間熱処理を行ったものである。
【００４７】
比較サンプル＃４は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ１μｍのＳｉＯ２　膜を形成し、この上に厚さ４μｍのパリレン膜を形成したものである。
【００４８】
比較サンプル＃５は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、パリレン膜を８μｍ成膜したものである。
【００４９】
比較サンプル＃６は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ２μｍのパリレン膜を形成し、この上に厚さ２μｍのパリレン膜を形成したものである。
【００５０】
比較サンプル＃２〜＃６では、２４時間以内にＣｕ膜に１個以上のピンホールによるエッチングが確認された。図５に本実験で確認されたピンホールの一例を示す。図５（Ａ）は評価後のピンホールによるエッチング部を光学顕微鏡で観察したものであり、図５（Ｂ）はエッチング部断面の概念図である。中心にあるピンホールを契機にして、Ｃｕ膜３０２が略同心円状にエッチングされている。
【００５１】
比較サンプル＃２及び＃５からは、ピンホールによるエッチングを回避するためには、単にパリレン膜の厚さを増やすだけでは効果が低いことが判る。
【００５２】
比較サンプル＃６からは、厚さ４μｍのパリレン膜を２回に分けて成膜するだけでは、ピンホールによるエッチングを抑制するためには、効果が低いことが判る。
【００５３】
比較サンプル＃３からは、２層のパリレン膜を形成した後で熱処理を行うことでは、効果が低いことが判る。
【００５４】
比較サンプル＃４からは、厚さ１μｍのＳｉＯ２　膜と厚さ４μｍのパリレン膜とを積層しても、ピンホールによるエッチングを抑制する効果が低いことが判る。
【００５５】
これに対し、サンプル＃１では、２４時間経過後の観察においてピンホールは確認されず、さらに試験を継続し１２０時間経過後においてもピンホールは確認されなかった。即ち、サンプル＃１のように４μｍ厚のパリレン膜を２回に分けて成膜し、かつ１回目の成膜終了後に１００℃で２時間の熱処理を行うことで、ピンホールによるＣｕ膜の電解腐食が防止され、パリレン膜の絶縁特性を飛躍的に向上させることができる。
【００５６】
図６は、第１の有機膜に対する熱処理温度を６０℃から２５０℃まで変化させて有機絶縁膜を形成したサンプルについての評価結果を示す図である。全てのサンプルは各々厚さ２μｍの第１のパリレン膜２０１及び第２のパリレン膜２０２を積層した全厚４μｍの有機絶縁膜２００を形成したものであるが、各サンプルにおいて第１のパリレン膜２０１に対する熱処理温度を変化させている。即ち、サンプル＃１１〜１５は、第１のパリレン膜２０１を、それぞれ１００℃、６０℃、１５０℃、２００℃及び２５０℃の各温度で熱処理したものである。
【００５７】
この結果、２５０℃の温度で熱処理を行ったサンプル＃１５では、第１のパリレン膜２０１はＣｕ膜から浮き上がって膜剥離を生じ、構造的に破壊していた。これに対して、２００℃以下の温度で熱処理を行ったサンプル＃１１〜１４では、膜の剥離は見られなかった。
【００５８】
しかし、絶縁特性の評価では、２００℃の温度で熱処理したサンプル＃１４では１２０時間経過後に２個のピンホールによるエッチングが見られ、６０℃の温度で熱処理したサンプル＃１２では２４時間経過後に３個のエッチングが確認された。一方、１５０℃の温度で熱処理したサンプル＃６では、サンプル＃１と同様に１２０時間経過後にピンホールによるＣｕ膜のエッチングが確認されず、非常に良好な絶縁特性が得られることがわかった。
【００５９】
この結果から、第１のパリレン膜２０１の成膜後の熱処理についての有効な温度範囲は、ガラス転移点（８７〜９７℃）以上でかつ融点（２５０℃）以下であり、さらに適正な温度範囲は１５０℃以下であると考えられる。
【００６０】
図７は、第１及び第２のパリレン膜の特性及び第１のパリレン膜に対する熱処理温度を種々変化させて有機絶縁膜を形成したサンプルについての評価結果を示す図である。
【００６１】
主に水性インクが用いられるインクジェットヘッドにおけるインク室内の電極の保護膜としての有機絶縁膜を形成する場合、この有機絶縁膜には、電極と水性インクとの絶縁状態を維持するための耐水機能が要求されるほか、水性インク中への空気の混入や加熱されたインクが気化するこを考慮すると、水蒸気を含む各種ガスの透過防止機能が要求される。
【００６２】
パリレンには、水蒸気を含む各種ガスの透過防止力に優れたパリレンＣ、及び、耐水性に優れたパリレンＮがあり、インクジェットヘッドにおけるインク室内の電極の保護膜としての有機絶縁膜にパリレンＣ及びパリレンＮをどのように使用するかが問題となる。
【００６３】
サンプル＃２１は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ２μｍのパリレンＣ膜を形成した後に、大気中において１２０℃で２時間の熱処理を行い、さらに、厚さ２μｍのパリレンＮ膜を積層して形成したものである。
【００６４】
比較サンプル＃２２は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ４μｍのパリレンＣ膜を形成したものである。
【００６５】
比較サンプル＃２３は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ４μｍのパリレンＮ膜を形成したものである。
【００６６】
比較サンプル＃２４は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ４μｍのパリレンＣ膜を形成した後に、大気中において１００℃で２時間の熱処理を行ったものである。
【００６７】
比較サンプル＃２５は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ４μｍのパリレンＮ膜を形成した後に、大気中において１００℃で２時間の熱処理を行ったものである。
【００６８】
比較サンプル＃２６は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ２μｍのパリレンＣ膜を形成し、さらに厚さ２μｍのパリレンＣ膜を積層して形成したものである。
【００６９】
比較サンプル＃２７は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ２μｍのパリレンＣ膜を形成し、さらに厚さ２μｍのパリレンＮ膜を積層して形成したものである。
【００７０】
比較サンプル＃２８は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ２μｍのパリレンＣ膜を形成した後に、大気中において１２０℃で２時間の熱処理を行い、さらに厚さ２μｍのパリレンＣ膜を積層して形成したものである。
【００７１】
比較サンプル＃２９は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ２μｍのパリレンＮ膜を形成した後に、大気中において１２０℃で２時間の熱処理を行い、さらに厚さ２μｍのパリレンＮ膜を積層して形成したものである。
【００７２】
比較サンプル＃３０は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ２μｍのパリレンＣ膜を形成し、さらに厚さ２μｍのパリレンＮ膜を積層して形成したものである。
【００７３】
比較サンプル＃３１は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ２μｍのパリレンＮ膜を形成し、さらに厚さ２μｍのパリレンＣ膜を積層して形成したものである。
【００７４】
比較サンプル＃３２は、Ｃｕ膜３０２を有するガラス基板３０１上に、厚さ２μｍのパリレンＮ膜を形成した後に、大気中において１２０℃で２時間の熱処理を行い、さらに厚さ２μｍのパリレンＣ膜を積層して形成したものである。
【００７５】
比較サンプル＃２２〜＃２７では２４時間以内に、比較サンプル＃２９、＃３１、＃３２では１２０時間以内に、比較サンプル＃２８、＃３０では２５０時間以内に、Ｃｕ膜に１個以上のピンホールによるエッチングが確認された。
【００７６】
比較サンプル＃２２及び＃２３からは、パリレン膜を形成する際に附加処理を行わないと、２４時間以内にエッチングが発生し、伝導率の高いインク中では有効な絶縁性を示さないことが判る。
【００７７】
比較サンプル＃２４及び＃２５からは、パリレン膜を形成した後に熱処理を行うことは、ピンホールによるエッチングを抑制する効果が低いことが判る。
【００７８】
比較サンプル＃２６及び＃２７からは、厚さ４μｍのパリレンを２回に分けて成膜するだけでは、ピンホールによるエッチングを抑制する効果が低いことが判る。
【００７９】
比較サンプル＃２８及び＃２９では、１２０時間までピンホールの発生が確認されず、比較サンプル＃２６及び＃２７の結果に比べ熱処理が効果的に作用しているものの充分ではないことから、熱処理をしても同じパリレン膜を２回に分けて成膜するだけでは効果が低いことが判る。
【００８０】
比較サンプル＃３１では１２０時間まで、比較サンプル＃３０では２５０時間までピンホールの発生が確認されず、パリレンＣ膜とパリレンＮ膜の異なる２種類の有機膜を積層することが効果的であることが判る。
【００８１】
比較サンプル＃３２では２５０時間までピンホールの発生が確認されず、比較サンプル＃３１の結果と比較するとパリレンＣ膜及びパリレンＮ膜の異なる２種類の有機膜の積層とパリレンＮ膜の熱処理とが効果的に作用していることが判る。
【００８２】
サンプル＃２１では、２８５時間後の観察でもピンホールは確認されなかった。即ち、パリレンＣ膜を成膜した後に大気中において１２０℃で２時間の熱処理を行い、さらにパリレンＮ膜を積層して成膜することで、ピンホールによるＣｕ膜の電解腐食が防止され、パリレン膜の絶縁特性が飛躍的に向上することが判る。
【００８３】
図８（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの概略の構成を示す部分破断斜視図及び側面断面図である。インクジェットヘッド１００は、ベース部材１、カバー部材２、ノズル板９及び基板４１から構成されている。ベース部材１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料で製造されている。ベース部材１は、矢印Ｘ方向に分極処理が施された厚さ約１ｍｍ程度の板である。
【００８４】
ベース部材１には、ダイヤモンドカッティング円盤の回転による切削加工によって、インク室となる溝４が各々の間に側壁３を挟んで複数形成されている。複数の溝４は互いに平行、且つ同じ深さにされている。溝４の深さは約３００μｍであり、幅は約７０μｍ、ピッチは１４０μｍである。側壁３における両側面の上半分及び上面には金属電極５が形成される。金属電極５には、アルミニウム、ニッケル、銅又は金等が用いられる。
【００８５】
側壁３の両側面の上半分に対する金属電極５の形成時に、同時に側壁３の上面に形成された金属電極は、ラッピングもしくは溝４の切削加工前にベース部材１の切削加工面に予め貼り付けておいたレジスト膜をリフトオフすることにより除去される。
【００８６】
金属電極５が形成されたベース部材１は、図９に示すように、インク流路方向と垂直方向にダイヤモンドカッティング円盤３０の回転による切削加工によって、深さ約３５０μｍ、幅５００μｍの塗布溝６８が形成される。このときのインク流路の断面図を図１０（Ａ）に示す。そして、図１０（Ｂ）に示すように、ベース部材１上の塗布溝６８に導電性部材２６が図示しないディスペンサにより深さ１８０μｍの高さまで塗布される。
【００８７】
このとき、導電性部材２６は、先ず、塗布溝６８内に塗布され、その後、溝４による毛細管現象により溝４の内部に入り込むため、チャンネル壁３の上面には塗布されない。このため、導電性部材２６を固化させる際に、導電性部材２６によるベース部材１の撓みを抑えるために塗布面から平板等で押さえ付けることが可能となるとともに、側壁３の上面からラッピング等によって導電性部材を除去する作業が不要になる。実際の製造時には、ディスペンサは各塗布溝６８の上方に複数配置される。
【００８８】
この後、ベース部材１の導電性部材２６の塗布面を平板等で押さえ付けるとともに、図示しない装置による加熱によって導電性部材２６を固化させる。なお、導電性部材２６としては、エポキシ系の樹脂成分を含有した金ペースト、銀ペースト、銅ペースト、又は、メッキ液をベースとした金メッキ若しくはニッケルメッキ等が用いられる。
【００８９】
さらに、図１０（Ｃ）に示すように、ベース部材１の上面とカバー部材２とがエポキシ系等の接着剤によって接着され、図１０（Ｄ）に示すように塗布溝の幅より広い幅で、カバー部材２とベース部材１を切断する。これによって、インク流路ごとに導電性部材が分離され、インクジェットヘッド１００には、溝４の上面が覆われて横方向に互いに間隔を有する複数のインク室１６が構成され、インク充填時には、全てのインク室１６内に導電性部材２６の上部空間を通ってインクが充填される。
【００９０】
また、各インク流路の位置に対応した位置に導電パターンが形成されている基板４１をベース部材１の端部１５に形成された導電性部材２６に接続する。基板４１の導電パターンと導電性部材２６とは、異方導電性接着剤による接着、又は、導電パターン上に形成したバンプの導電性部材への挿入によって接続される。
【００９１】
次に、図１０（Ｅ）に示すように、上記のインクジェットヘッド１００に有機絶縁膜２００を形成する。有機絶縁膜２００の形成時には、先ず、パリレンからなる第１の有機膜（以下、パリレン膜という。）２０１を２μｍの厚さで形成する。パリレン膜２０１はＣＶＤ法によって形成するが、パリレン膜２０１はインクジェットヘッド１００を加熱することなく室温で成膜することができるため、インクジェットヘッド１００のベース部材１となる圧電体の分極特性を低下させる危険性がない。また、パリレン膜２０１は段差被覆性が良好であるため、インクジェットヘッド１００内のインク流路のような複雑な表面形状を有する部材において、絶縁性を確保するために非常に有用である。この実施形態に係るインクジェットヘッド１００では、インク流路内における第１のパリレン膜２０１の膜厚は１．７μｍ以上である。
【００９２】
インクジェットヘッド１００に第１の有機膜２０１を形成したあと、１００℃のオーブンにおいて２時間の熱処理を行う。ベース部材１は上述したように分極処理を行ったＰＺＴからなっているが、このＰＺＴの分極が消滅する温度、所謂ネール点は２５０℃であり、通常は摂氏温度でネール点の１／２の温度までの加熱が許容されるため、１００℃の熱処理ではインクジェットヘッド１００の作成上なんら問題はない。
【００９３】
この後、第２のパリレン膜２０２を成膜する。第２のパリレン膜２０２の膜厚は２μｍとした。この実施形態に係るインクジェットヘッドでは、インク流路内における第２のパリレン膜２０２の膜厚は１．７μｍ以上である。これによって、図１０（Ｆ）の前後方向の拡大図に示すように、第１のパリレン膜２０１及び第２のパリレン膜２０２からなる図４に示したサンプル＃１の有機絶縁膜２００が、インクジェットヘッド１００のインク流路内に形成される。
【００９４】
ここで、図示しないプラズマ処理装置によって、第２のパリレン膜２０２の表面をエッチングする。これによって、第２のパリレン膜２０２の表面に極性基が配列し、水分子との親和性が向上する。即ち、第２のパリレン膜２０２の表面を親水化することができ、後述するように複雑な内部構造のインクジェットヘッド内にインクを充填する際に、内部に気泡を噛み混む危険性が大幅に低減される。ちなみに、インクジェットヘッド内に気泡が発生すると、インクを吐出するためのインク流路内の圧力変動が上記気泡の膨張、圧縮によって緩和され、チャンネル間のインク吐出特性のばらつきの原因となる。また、プラズマによる親水化処理では全ての部材を親水化するため、ノズル上に形成した撥水膜の撥水特性を劣化させないために、ノズル接合プロセスの前に行うことが望ましい。さらに、本実施例では、プラズマ処理によって第２のパリレン膜２０２の表面を親水化したが、例えば塗布型の親水性樹脂を塗布する等の方法によって親水化処理を行ってもよい。
【００９５】
次に、図１０（Ｇ）に示すように、ベース部材１及びカバー部材２の前面に、各インク室１６に対応した位置にノズル孔１０が設けられたノズル板９を接着する。最後に、ベース部材１及びカバー部材２の背面に、基板４１を挟んでマニュホールド２７を接合する。このとき、接合部分からインクの漏れのないよう樹脂で封止すると信頼性が向上する。
【００９６】
上記構成により、各インク室１６を構成する２つの側壁３において互いに対向する２側面のそれぞれに形成された金属電極５が導電性部材２６によって電気的に接続される。このため、導電性部材２６に電圧が印加されると、導電性部材２６を通してインク室１６内の２側面の金属電極５に電圧が同時に印加され、同時にインク室１６内の２側面を構成する側壁３が溝４のインク室１６の内側に向けて変形し、ノズル孔１０からインク滴が噴出される。
【００９７】
一方、比較のために、図４に示した比較サンプル＃２と同様の構成を有する有機絶縁膜を用いた比較サンプルのインクジェットヘッド１００′、及び、図６に示した比較サンプル＃１３と同様の構成を有する有機絶縁膜を用いた比較サンプルのインクジェットヘッド１００″を作成した。即ち、インクジェットヘッド１００′の製造プロセスにおいてパリレンを主成分とする４μｍ厚の有機絶縁膜２００′を電極の保護膜として形成し、インクジェットヘッド１００″の製造プロセスにおいて第１のパリレン膜の成膜後に大気中において１５０℃で２時間の熱処理を行った後に第２のパリレン膜を成膜した。比較サンプルのインクジェットヘッド１００′及び１００″は、有機絶縁膜の構成を除いてこの実施形態に係るインクジェットヘッド１００と同一である。また、インクジェットヘッド１００及びインクジェットヘッド１００′及び１００″のチャンネル数（インク室数）は何れも１２０チャンネルとした。
【００９８】
このインクジェットヘッド１００、１００′及び１００″について、連続インク吐出による耐久試験を行った。この耐久試験では、導電率１９．５８Ｓ／ｍのインクを用い、電圧３０Ｖ、周波数１２０ｋＨｚの駆動信号を入力して連続吐出動作を行った。１０１０回のインク滴吐出後、インクジェットヘッドのインク滴吐出速度の変化、並びにインク滴を吐出しない不吐出チャンネルの数を調べた。
【００９９】
その結果、インクジェットヘッド１００では、インク滴吐出速度は全てのチャンネルで初期値に対して３％低下していたが、吐出速度が１０％以上低下したチャンネルや不吐出チャンネルは見られなかった。しかし、インクジェットヘッド１００′では、１７チャンネルにおいて吐出速度が１０％以上低下し、不吐出チャンネルは２チャンネルあった。また、インクジェットヘッド１００″では、耐久試験開始時に既に２３チャンネルにおいてインク滴吐出速度が１０％以上低下した。
【０１００】
この結果から、インク滴の安定した吐出には第１のパリレン膜に対する熱処理が不可欠であるものの、ネール点の１／２の温度（１２５℃）を超える温度（１５０℃）での熱処理は却ってＰＺＴの分極の乱れによる悪影響によってインク滴の安定した吐出状態を維持できなくなることが判る。そこで、図６に示した実験結果をも考慮して、この実施形態に係るインクジェットヘッド１００では、ガラス転移点（８７〜９７℃）以上でネール点の１／２（１２５℃）以下の温度を、第１のパリレン膜に対する熱処理の適正温度範囲とする。
【０１０１】
なお、上記の実施形態においては、有機絶縁膜２００を２層のパリレン膜によって構成したが、積層回数と層間の熱処理回数が多いほど、より高い絶縁特性が得られることは言うまでもない。すなわち、３層以上のパリレン膜によって有機絶縁膜を構成することもできる。
【０１０２】
また、上記の実施形態においては、圧電体を有するインクジェットヘッドを用いて実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、電気回路部材とインクとを絶縁することが要求される静電方式やインク加熱方式のインクジェットヘッドにおいても同様に実施することができ、電解質溶液との絶縁状態の維持が要求される他の半導体部品についても同様に実施することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のようにして、この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【０１０４】
（１）有機絶縁膜を基材上に形成された第１の有機膜とこれに積層された第２の有機膜の少なくとも２層から構成し、第１の有機膜及び第２の有機膜のうちの少なくとも一方に熱処理を施すことにより、積層される２層の有機膜のうちの少なくとも一方においてピンホールの発生を抑制し、絶縁特性を飛躍的に向上させることができる。
【０１０５】
（２）第１及び第２の有機膜のうちの少なくとも一方に対して、そのガラス転移点以上でかつ融点以下の温度で熱処理を実施することにより、積層される２層の有機膜のうちの少なくとも一方を、膜質が均一で欠陥部がない絶縁特性を有する有機膜とすることができ、ピンホールの発生を抑制して絶縁特性を飛躍的に向上させることができる。
【０１０６】
（３）第１及び第２の有機膜のうちの少なくとも一方に対して、そのガラス転移点以上でかつネール点の２分の１の温度以下で熱処理を実施することにより、基材に磁気特性が与えられている場合にも積層される２層の有機膜のうちの少なくとも一方が、基材に与えられた磁気特性を消滅させることが無く、基材の使用に支障を来すことがない。
【０１０７】
（４）有機膜に対して大気中で熱処理を行うことにより、通常の環境中で熱処理を行うことができ、特定の環境を形成するための装置を備える必要をなくして製造コストを低廉化できる。
【０１０８】
（５）有機材料の蒸着によって少なくとも２層の有機膜を形成することにより、電着工程等を行うための設備を備える必要をなくして製造コストを低廉化できる。
【０１０９】
（６）インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜を、少なくとも１層が熱処理された２層以上の有機膜によって構成することにより、インクが充填されるインク室内に形成された電極を、ピンホールの発生を抑制されて絶縁特性が飛躍的に向上した有機膜によってインクから確実に絶縁することができ、安定したインク滴の吐出状態を維持することができる。
【０１１０】
（７）インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜を、ポリパラキシリレンを主成分とする有機膜によって構成することにより、インクが充填されるインク室内に形成された電極を、化学的に安定であるとともに暴露される環境においても損傷を受け難いために十分な絶縁特性が維持される有機膜によってインクから確実に絶縁することができる。また、ポリパラキシリレンは室温における気相成長によって形成しうるため、高温下で特性の劣化を生じる基材や複雑な形状の基材に対しても熱的なダメージを与えることなく均一な有機膜を形成することができる。
【０１１１】
（８）インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜を、水蒸気を含む各種ガスの透過防止力に優れたパリレンＣを主成分とする有機膜によって構成することにより、インクヘッドにおけるインク流路中のインクが熱によって気化した場合やインク流路に空気が混入している場合にも、保護膜の劣化を生じることがなく、電極とインクとの絶縁状態を確実に維持することができる。
【０１１２】
（９）インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜を、水蒸気を含む各種ガスの透過防止力に優れたパリレンＣを主成分とする有機膜、及び、耐水性に優れたパリレンＮを主成分とする有機膜によって構成することにより、インクヘッドにおけるインク流路中のインクが熱によって気化した場合やインク流路に空気が混入している場合にも、保護膜の劣化を生じることがなく、電極と水性インクとの絶縁状態を確実に維持することができる。
【０１１３】
（１０）インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜を、水蒸気を含む各種ガスの透過防止力に優れたパリレンＣを主成分として電極に接触する有機膜と、耐水性に優れたパリレンＮを主成分としてインクに接触する有機膜と、の２層の有機膜によって構成することにより、耐水性に優れた有機膜によって水性インクから電極を保護できるとともに、蒸気を含む各種ガスの透過防止力に優れた有機膜によって気化インクや混入空気から電極を保護できる。
【０１１４】
（１１）インクジェットヘッドのインク室における電極の保護膜を構成する２層の有機膜のうち、外側に位置する第２の有機膜の表面に親水性を与えることにより、水性インクを、親水性を有する有機膜に接触して円滑にインク室内に流入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の有機絶縁膜の製造方法によって基材上に形成された有機絶縁膜の構成の一例を示す図である。
【図２】上記有機絶縁膜の製造方法を説明する図である。
【図３】有機絶縁膜の絶縁特性の評価方法を説明する図である。
【図４】この発明の実施形態に係る製造方法によって形成したサンプルについての評価結果を他の製造方法によって形成したサンプルとの比較において示す図である。
【図５】ピンホールによって生じたＣｕ膜のエッチング部位の光学顕微鏡写真である。本発明の第１の実施例のインクジェットヘッドの構成を示す斜視図である。
【図６】第１の有機膜に対する熱処理温度を６０℃から２５０℃まで変化させて有機絶縁膜を形成したサンプルについての評価結果を示す図である。
【図７】第１及び第２のパリレン膜の特性及び第１のパリレン膜に対する熱処理温度を種々変化させて有機絶縁膜を形成したサンプルについての評価結果を示す図である。
【図８】この発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの概略の構成を示す部分破断斜視図及び側面断面図である。
【図９】同インクジェットヘッドの製造工程の一部を示す斜視図である。
【図１０】同インクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１１】一般的な剪断モードを利用したインクジェトヘッドの構造を示す斜視図である。
【記号の説明】
１００−インクジェットプリンタヘッド
１−ベース部材
２−カバー部材
３−側壁
４−溝
５−金属電極
６−浅溝部
７−ボンディングワイヤ
８−外部電極
９−ノズル板
１０−ノズル孔
１１−ドライレジストフィルム
１２−圧電体
１６−インク室
２１−インク供給口
２２−共通インク室
２６−導電性部材
２７−マニホールド
３０−ダイヤモンドカッティング円盤
５１−絶縁膜
６８−塗布溝
２００−有機絶縁膜
２０１−第１の有機膜
２０２−第２の有機膜
２０３−基材
２０５−加熱装置
３００−ガラス基板
３０１−Ｃｕ膜
３０２−インク
３０３−交流電源
【図１】
2004074469.tif 000003
【図２】
2004074469.tif 000004
【図３】
2004074469.tif 000005
【図４】
2004074469.tif 000006
【図５】
2004074469.tif 000007
【図６】
2004074469.tif 000008
【図７】
2004074469.tif 000009
【図８】
2004074469.tif 000010
【図９】
2004074469.tif 000011
【図１０】
2004074469.tif 000012
【図１１】
2004074469.tif 000013