JP2003080718A

JP2003080718A - 複合膜およびその製造方法ならびにこの複合膜を備えるインクジェットヘッド

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Publication number: JP2003080718A
Application number: JP2001276322A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Deguchi; 治彦出口; Narimitsu Kakiwaki; 成光垣脇
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP3795360B2

Abstract

(57)【要約】【課題】経時変化による親水性劣化が生じない絶縁膜
としての複合膜およびその製造方法ならびに信頼性の高
いインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】複合膜２００は、表面に露出する主層２
０２を備え、上記主層２０２は、有機材料を含み、表面
近傍に親水性粒子２０１を一部露出するように埋設して
保持している。主層２０２の含む有機材料は、好ましく
は、ポリパラキシリレンである。親水性粒子２０１は、
半導体、半導体の酸化物、半導体の窒化物、金属の酸化
物および金属の窒化物からなる群から選ばれたいずれか
の材料を主成分としている。

Description

【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
ッドなどに絶縁膜として用いる複合膜およびその製造方
法に関する。特に、複合膜の表面に親水性をもたせる、
ないし、維持させることに関する。さらに、これを用い
たインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】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噴射装置とし
てのインクジェットヘッドとしては、特に、印字に必要
なインク滴のみを噴射するというドロップ・オン・デマ
ンド型が、噴射効率の良さ、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
て噴射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を利用したインクジェッ
ト方式が開示されている。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】図２０を参照して、このようなシェアモー
ドを利用したインクジェットヘッドの構造について説明
する。図２０は、構造をわかりやすくするために各部を
分解した状態で表した図である。このインクジェットヘ
ッドは、図２０の上下方向に分極処理を施した圧電体に
複数のチャンネル溝４が形成されたベース部材１と、イ
ンク供給口２１と共通インク室２２が形成されたカバー
部材２と、ノズル孔１０があけられたノズル板９を貼り
合わせることで、インクチャンネルを形成している。
「インクチャンネル」とは、チャンネル溝４の内部の空
間を利用して形成される圧力室の部分をいう。チャンネ
ル壁３には、電界を印加するための電極５が上半分のみ
に形成されている。

【０００６】インクチャンネルの後端部（ノズル板９と
反対側）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Ｒ形状に加工されており、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が同じくダ
イシングブレードにより加工されている。浅溝部６に形
成された電極は、浅溝部の後端部で例えばフレキシブル
基板のような外部電極８とボンディングワイヤ７によっ
て接続されている。

【０００７】ところで、用いるインクが水性インクであ
る場合、金属膜である電極５と水性インクとが接触して
いると、圧電体に印加する電圧によってインク中に電流
が流れ、金属膜が電界腐食する。そこで、電極５とイン
クとの接触を避けるために、インクチャンネルの内面に
は、絶縁膜（図示省略）が形成されている。

【０００８】上述の絶縁膜としては、複雑な表面形状に
対して均一な膜厚で成膜することのできる、ポリパラキ
シリレン膜が用いられる。しかし、このポリパラキシリ
レン膜は水性インクとの濡れ性が悪く、水性インクをは
じくため、狭いインク流路内にインクを注入することが
困難であるとともに、インクチャンネル内に気泡が発生
する可能性が高い。このため、インク注入前に上記ポリ
パラキシリレン膜の表面に親水化処理を行う必要があ
る。

【０００９】特開２０００−１６８０８２公報（以下、
「文献１」という。）には、上記ポリパラキシリレン膜
の親水化処理方法についての技術が開示されている（文
献１の段落００８３，００８６）。すなわち、平行平板
型のプラズマ処理装置において、原料ガスに酸素を用
い、１０Ｐａの圧力下で２００Ｗのパワーを投入し、２
分間処理する（文献１の段落００８７）。この処理によ
って、ポリパラキシリレン膜などの絶縁膜が０．５μｍ
エッチングされるとともに、ポリパラキシリレン膜と水
との接触角が８５°から１０°に低下し（文献１の段落
００８７）、親水性が向上する。

【００１０】しかし、このようにプラズマ処理によって
親水性を付与した場合、プラズマ処理された面が空気に
触れることによって、親水性が徐々に劣化する。たとえ
ば、このインクジェットヘッドをプリンタに搭載して使
用する場合、インク切れなどの状態でポリパラキシリレ
ン膜が長時間空気に触れると、親水性が劣化し、次にイ
ンクを注入した場合、インクチャンネル内に気泡を発生
させてしまうおそれがある。

【００１１】そこで、上記文献１では、この対策とし
て、プラズマ処理された面にＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄などの
親水性薄膜を形成するか、水溶性高分子、ポリエチレン
イミン、ポリアクリル酸などをポリパラキシリレン膜の
表面にグラフト重合することとし（文献１の段落００８
８）、経時変化による親水性劣化を防止している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】親水性を維持するため
に、ＳｉＯ₂やＳｉ₃Ｎ₄などの薄膜を形成する場合、以
下のような問題がある。

【００１３】すなわち、インクジェットヘッドは、図２
０に示したように、通常の半導体装置とは異なり、イン
クチャンネル内面として複雑な表面形状を有している。
このような複雑な形状の表面にＳｉＯ₂やＳｉ₃Ｎ₄など
の薄膜を形成する場合、蒸着やスパッタリングなどの方
法では段差被覆性が悪いため、インクチャンネル内面に
上記薄膜を均一に形成することは不可能である。

【００１４】また、比較的段差被覆性の良好なＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition）法を用いても、均一に
薄膜を形成することは困難である。さらに、ＣＶＤ法に
よって上記薄膜を形成する場合、良好な膜質を得るため
には、基板を２００℃以上に加熱する必要がある。とこ
ろが、インクジェットヘッドに用いられている圧電材料
は、このような加熱によって圧電特性が劣化する傾向が
ある。圧電材料の圧電特性を劣化させないように薄膜を
形成しようとした場合、良好な膜質のＳｉＯ₂やＳｉ₃Ｎ
₄などの薄膜を形成することは困難である。

【００１５】また、一般的に、ポリパラキシリレン膜の
表面に薄膜を形成する場合、良好な密着性を確保しにく
いという問題もある。密着性が不十分であると、インク
ジェットヘッドとして動作中に上記薄膜が剥離する場合
があり、仮に剥離した場合、剥離した薄膜片がノズル孔
１０を塞いでしまうおそれがある。

【００１６】また、文献１に提案されているように、水
溶性高分子、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸など
をポリパラキシリレン膜の表面にグラフト重合する場
合、インクジェットヘッドを、これらの薬液に浸漬し、
電磁波や放射線を印加する必要があり、これでは、プロ
セスが煩雑になるとともに、グラフト重合処理のために
専用の設備を備える必要があり、製造コストも増大す
る。

【００１７】そこで、本発明では、経時変化による親水
性劣化が生じない絶縁膜としての複合膜およびその製造
方法ならびに信頼性の高いインクジェットヘッドを提供
することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に基づく複合膜は、表面に露出する主層を備
え、上記主層は、有機材料を含み、表面近傍に親水性粒
子を一部露出するように埋設して保持している。この構
成を採用することにより、露出する親水性粒子によって
水分子が結合しやすくなり、親水性が維持される。した
がって、経時変化によって劣化することもなく、複合膜
全体として安定して親水性を維持することができる。

【００１９】上記発明において好ましくは、上記親水性
粒子は、半導体、半導体の酸化物、半導体の窒化物、金
属の酸化物および金属の窒化物からなる群から選ばれた
いずれかの材料を主成分としている。この構成を採用す
ることにより、親水性粒子は、化学的に安定なＳｉ
Ｏ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＴｉＯ₂などといっ
た酸化物、窒化物、あるいは、通常、表面に自然酸化膜
を有するＳｉを主成分とするため、複合膜が暴露される
環境に対して、腐食したり溶出したりするおそれがな
く、複合膜の親水性を安定して維持することができる。

【００２０】上記発明において好ましくは、上記有機材
料がポリパラキシリレンを主成分とする。この構成を採
用することにより、主層は、ポリパラキシリレンを含む
ため、化学的に安定したものとなる。したがって、複合
膜の暴露される環境によって損傷を受けにくいため、絶
縁特性を安定して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す
ることができるため、熱によって特性が劣化する基材に
対しても、劣化させることなく膜を形成することができ
る。また、ポリパラキシリレンは、段差被覆性に優れて
いるため、表面形状が複雑に入り組んだ基材に対して
も、均一に膜を形成することができる。

【００２１】上記目的を達成するため、本発明に基づく
複合膜の製造方法は、複合膜を形成すべき基材の上に、
有機材料を含む第１の膜を形成する第１膜形成工程と、
上記第１の膜の上に親水性粒子を吸着させる粒子吸着工
程と、上記粒子吸着工程によって吸着した上記親水性粒
子を封止するように上記第１の膜の上に有機材料を含む
第２の膜を形成する第２膜形成工程と、上記親水性粒子
の一部が露出するように上記第２の膜の表面を除去する
粒子露出工程とを含む。この方法を採用することによ
り、従来技術のような重合を行なうための設備が不要で
あり、製造工程や設備が簡単となる。また、第２の膜に
よって親水性粒子が固定されるため、親水性粒子が剥離
するといった事態を防止できる。

【００２２】上記発明において好ましくは、上記粒子吸
着工程は、静電気力によって上記親水性粒子を吸着させ
る工程を含む。この方法を採用することにより、接着剤
や粘着材を用いる必要がなく、簡便な処理で親水性粒子
を吸着させることができる。

【００２３】上記発明において好ましくは、上記第１膜
形成工程は、成膜装置の処理室内部で行なわれ、上記粒
子吸着工程は、上記処理室内部で行なわれる。この方法
を採用することにより、第１の膜の表面に大気中の汚染
物質が吸着することを防止できる。したがって、第１の
膜と第２の膜との密着性を向上させることができる。ま
た、処理室内に入れたまま、第１膜形成工程、粒子吸着
工程および第２膜形成工程を連続して行なうことが可能
となるため、生産効率が向上する。

【００２４】上記発明において好ましくは、上記粒子露
出工程は、酸素ラジカルを有するプラズマを用いたエッ
チングの工程を含む。この方法を採用することにより、
親水性粒子はエッチングされず、第２の膜のみが選択的
にエッチングされ、親水性粒子を第２の膜の表面から一
部露出する形を実現できる。この結果、親水性粒子の表
面積が増加し、複合膜としての親水性が向上する。

【００２５】上記発明において好ましくは、上記エッチ
ングの工程は、円筒型プラズマ処理装置を用いて行な
う。この方法を採用することにより、平行平板型プラズ
マ処理装置に比べて、処理室の単位体積当たりの処理サ
ンプル数が多いため、効率良く親水化処理を行なうこと
ができる。

【００２６】上記目的を達成するため、本発明に基づく
インクジェットヘッドは、圧電材料を含み、インクチャ
ンネルを構成するチャンネル壁と、上記チャンネル壁に
電圧を印加するための電極と、上記電極を覆う絶縁膜と
を備え、上記絶縁膜は、表面に露出する主層を含み、上
記主層は、有機材料を含み、かつ、表面近傍に親水性粒
子を一部露出するように埋設して保持している。この構
成を採用することにより、絶縁膜の親水性が経時変化に
よって劣化しにくいこととなるので、インク切れや輸送
中の乾燥などによるインクチャンネル内の親水性劣化を
抑えることができる。その結果、再度インクを充填する
際に、インク充填不良や気泡の巻き込みといったトラブ
ルを回避でき、インクの吐出特性が安定したインクジェ
ットヘッドとすることができる。

【００２７】上記発明において好ましくは、上記親水性
粒子は、半導体、半導体の酸化物、半導体の窒化物、金
属の酸化物および金属の窒化物からなる群から選ばれた
いずれかの材料を主成分としている。この構成を採用す
ることにより、親水性粒子は、化学的に安定なＳｉ
Ｏ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＴｉＯ₂などといっ
た酸化物、窒化物、あるいは、通常、表面に自然酸化膜
を有するＳｉを主成分とするため、インクチャンネル内
面の絶縁膜としての複合膜が、インクに暴露される環境
において、腐食したり溶出したりするおそれがなく、イ
ンクチャンネル内面の親水性を安定して維持することが
できる。

【００２８】上記発明において好ましくは、上記有機材
料がポリパラキシリレンを主成分とする。この構成を採
用することにより、主層は、ポリパラキシリレンを含む
ため、化学的に安定したものとなる。したがって、絶縁
膜としての複合膜がインクに暴露される環境によって損
傷を受けにくいため、電極をインクから絶縁する機能を
安定して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することが
できるため、熱によって特性が劣化する圧電材料に対し
ても、圧電特性を劣化させることなく膜を形成すること
ができる。また、ポリパラキシリレンは、段差被覆性に
優れているため、表面形状が複雑に入り組んだインクチ
ャンネル内面に対しても、均一に膜を形成することがで
きる。

【００２９】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）（構成）図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１
における複合膜の構成について説明する。図１に示す例
では、この複合膜２００は、基材２０３の表面に形成さ
れている。複合膜２００は、有機膜である主層２０２
と、親水性粒子２０１とを備える。親水性粒子２０１
は、主層２０２の表面近傍に分散している。親水性粒子
２０１の一部は、主層２０２の表面に露出している。こ
の例では、主層２０２たる有機膜としては、膜厚４μｍ
のポリパラキシリレン膜を用いた。親水性粒子２０１と
しては、平均粒径が０．３５μｍのＳｉＯ₂粒子を用い
た。

【００３０】（作用・効果）ＳｉＯ₂は分子に電気的な
極性を有しており、この電気的な極性に対応して、水分
子が結合するため、非常に親水性が高い。一方、ポリパ
ラキシリレン膜は、分子構造中に有する極性が低いた
め、親水性が悪い。

【００３１】親水性の評価には、純水を用いた接触角測
定法を用いた。その結果、スパッタリングで形成したＳ
ｉＯ₂膜の接触角は１１°、ポリパラキシリレン膜の接
触角は９０°であった。接触角が小さいことは、親水性
が大きいことを意味する。

【００３２】なお、ポリパラキシリレン膜に対して、酸
素ラジカルを含むプラズマで表面処理を施すと、親水性
が増し、接触角は５〜１０°まで低下した。プラズマ処
理後のポリパラキシリレン膜を長時間大気に暴露する
と、図２に示すように、親水性が低下する。すなわち、
１０００時間経過後には約４５°に達する。一方、本実
施の形態における複合膜２００における接触角は、図２
に示すように、１０００時間経過後でも約１７°となっ
ており、表面にＳｉＯ₂粒子を露出させたことによって
親水性の劣化が抑制されていることがわかる。

【００３３】上述の例では、親水性粒子としてＳｉＯ₂
粒子を用いたが、親水性粒子の種類はこれに限らず、分
子構造に極性を有する材料であれば用いることができ
る。たとえば、半導体や、半導体の酸化物、窒化物を用
いることができる。したがって、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃
Ｎ₄などが挙げられる。また、金属の酸化物、窒化物を
主成分とする粒子、たとえば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、Ｔｉ
Ｏ₂などの粒子を用いた場合も、純水の接触角はいずれ
も２０°以下となり、経時変化による劣化の少ない安定
した親水性を示した。

【００３４】なお、一般に、表面酸化膜のないＳｉは、
撥水性が高く、接触角が大きくなるが、粒子状のＳｉを
大気中で保管すると粒子の表面に自然酸化膜が形成され
る。この自然酸化膜はＳｉＯ₂であるため、酸化膜除去
処理を行なわないＳｉは親水性が高い。

【００３５】なお、上述の例では、ＳｉＯ₂粒子の平均
粒径を０．３５μｍとしたが、粒子の粒径が小さくなる
ほど、親水性の高い領域が均一に存在するようになり、
親水性を維持する効果が高くなる。したがって、親水性
粒子の粒径は、できるだけ小さいことが望ましい。

【００３６】なお、ポリパラキシリレン膜は、ポリパラ
キシリレンのみからなる膜に限らず、ポリパラキシリレ
ンを主成分とする膜も含む。

【００３７】（実施の形態２）（製造方法）本発明に基づく実施の形態２として、図３
〜図６を参照して、実施の形態１で説明した複合膜の製
造方法について説明する。

【００３８】まず、図３に示すように、複合膜を形成す
べき基材２０３の上に、第１の膜２１２としてポリパラ
キシリレン膜を形成する。この例では、第１の膜２１２
の厚みは３μｍとした。次に、図４に示すように、第１
の膜２１２の上に、親水性粒子２０１として、ＳｉＯ₂
を主成分とする平均粒径が０．３５μｍの粒子を吸着さ
せる。親水性粒子２０１の粒径が大きくなると、粒子の
脱落を防止するために必要となる第２の膜（後述）の厚
みが増加するため、親水性粒子２０１の粒径は５μｍ以
下が望ましい。

【００３９】親水性粒子２０１の吸着は、静電気力によ
って行なう。すなわち、親水性粒子２０１に正または負
の電荷を与えておき、第１の膜２１２の上に散布する。
こうすることによって、親水性粒子２０１を第１の膜２
１２の上に均一に吸着させることができる。これは、ポ
リパラキシリレンからなる第１の膜２１２が電気的に中
性で、非常に帯電しにくい性質を有しているからであ
る。

【００４０】図５に示すように、吸着させた親水性粒子
２０１を封止するように第２の膜２２２としてポリパラ
キシリレン膜を形成する。この例では厚み１μｍだけ形
成した。第２の膜２２２は、第１の膜２１２と同じ装置
を用いて形成することができる。ポリパラキシリレン膜
は非常に良好な段差被覆性を有しているため、第２の膜
２２２は吸着した親水性粒子２０１の隙間にも成膜する
ことができる。その結果、図５に示すように親水性粒子
２０１を巻き込んで封止するように形成される。

【００４１】図６に示すように、第２の膜２２２の表面
を酸素ラジカルを含むプラズマによってエッチングし、
親水性粒子２０１の一部を露出させる。このエッチング
処理には、円筒型プラズマ処理装置を用いることが好ま
しい。この例では、円筒型ＲＦプラズマ処理装置を用
い、５００Ｗ、０．３Ｔｏｒｒの条件下で１５分間処理
を行ない、第２の膜２２２をエッチングした。この場
合、親水性粒子２０１であるＳｉＯ₂は酸素ラジカルに
はほとんどエッチングされないので、第２の膜２２２の
みが選択的にエッチングされる。その結果、図６に示す
ように、親水性粒子２０１の一部が表面に露出する形と
なる。

【００４２】以上の工程により、親水性が良好であり、
経時変化による親水性劣化をも抑制した複合膜を製造す
ることができる。

【００４３】（作用・効果）この親水性粒子２０１の吸
着の工程は、第１の膜２１２および第２の膜２２２とし
てのポリパラキシリレン膜を形成するために使用する成
膜装置の処理室内部で、処理室内部を大気に開放するこ
となく、処理室内に親水性粒子２０１を散布することに
よって行なうことが好ましい。こうすることにより、第
１の膜２１２の表面に大気中の汚染物質が吸着すること
がないので、第１の膜２１２と第２の膜２２２との密着
性が向上する。また、こうすることにより、処理室内に
大気中の水分が吸着することなく工程を連続して進めら
れるので、第２の膜２２２を成膜する際に行なう処理室
の排気のために要する時間が短くなり、生産効率が向上
する。一方、処理室内において、親水性粒子２０１を散
布すると、処理室の内壁などにも親水性粒子２０１が吸
着するが、この後に第２の膜２２２が内壁などにも形成
されるので、内壁などに吸着していた親水性粒子２０１
は、内壁などに形成される第２の膜２２２中に封止され
る。したがって、内壁などに吸着していた親水性粒子２
０１が、発塵することは避けられる。

【００４４】上述の例では、親水性粒子２０１として、
ＳｉＯ₂を用いたが、親水性粒子の種類はこれに限ら
ず、分子構造に極性を有する材料であれば用いることが
できる。たとえば、半導体や、半導体の酸化物、窒化物
を用いることができる。したがって、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、
Ｓｉ₃Ｎ₄などが挙げられる。また、金属の酸化物、窒化
物を主成分とする粒子、たとえば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、
ＴｉＯ₂などの粒子を用いることもできる。

【００４５】上述の例では、粒子吸着工程として、静電
気力によって、親水性粒子２０１を第１の膜２１２に吸
着したが、このほかの方法として、接着剤を塗布した上
に親水性粒子２０１を散布する方法も可能である。

【００４６】上述の例では、粒子露出工程として、第２
の膜２２２のエッチングには円筒型プラズマ処理装置を
用いたが、代わりに平行平板型のプラズマ処理装置を使
用することもできる。

【００４７】上述の例では、第１の膜２１２を形成後、
一旦成膜を停止し、親水性粒子２０１を吸着させた後、
第２の膜２２２の成膜を行なったが、途中で一旦成膜を
停止しなくても、成膜処理中に成膜雰囲気に親水性粒子
２０１を散布することで、ポリパラキシリレン膜中に親
水性粒子２０１を巻き込み、封入することができる。

【００４８】（実施の形態３）（構成）図７、図８を参照して、本発明に基づく実施の
形態３におけるインクジェットヘッドの構成を説明す
る。図７は斜視図であるが、内部がわかりやすいように
手前の一部を切り落とした状態を示している。図８は、
チャンネル溝４に沿って切断したときの断面図である。

【００４９】このインクジェットヘッドでは、図７、図
８に示すように、ベース部材１ａとカバー部材２ａとが
組み合わせられている。ベース部材１ａ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厚さ約１ｍｍの板である。ベー
ス部材１ａには平行な複数のチャンネル溝４が設けられ
ている。ベース部材１ａの後端には各チャンネル溝４に
入り込むように導電性部材２６がそれぞれ配置されてお
り、各チャンネル壁３に形成された電極５は、チャンネ
ル溝４内で導電性部材２６に電気的に接続されている。
導電性部材２６は、基板４１に接続されている。基板４
１の表面には、各インクチャンネルに対応した位置に導
電層のパターン（図示省略）が形成されている。したが
って、電極５は、導電性部材２６をそれぞれ介し、基板
４１の導電層のパターンに対してそれぞれ独立に電気的
接続を確保することができる。ここで、電極５として
は、アルミニウム、ニッケル、銅、金などが用いられ
る。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、銅ペーストもしくは
メッキ液をベースとした金メッキ、ニッケルメッキなど
を用いることができる。また、ベース部材１ａおよびカ
バー部材２ａからなり導電性部材２６が設けられている
側と反対側の端面には、ノズル板９が接着されている。
ノズル板９の各インクチャンネルに対応した位置にはノ
ズル孔１０が設けられている。さらに、ベース部材１ａ
およびカバー部材２ａを組み合わせた構造体に対して、
導電性部材２６が設けられている端面に基板４１をはさ
んだ状態で、共通インク室２２ａを構成するようにマニ
ホールド２７が接合されている。

【００５０】本実施の形態におけるインクジェットヘッ
ドでは、電極５の表面を覆うように、インクチャンネル
の内面には、ポリパラキシリレンなどからなる有機絶縁
膜（図示省略）が形成されている。

【００５１】（製造方法）図９〜図１９を参照して、本
実施の形態におけるインクジェットヘッドの製造方法に
ついて説明する。

【００５２】まず、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の板であって、厚
み方向に分極処理を施したものを用意する。この板がベ
ース部材１ａとなるものである。図９に示すように、ダ
イシングブレードによって、ベース部材１ａの一方の面
に、複数のチャンネル溝４を平行に形成する。この例で
は、チャンネル溝４の深さは約３００μｍであり、幅は
約７０μm、ピッチは１４０μｍとなるように加工して
いる。チャンネル溝４同士の間に残った部分は、チャン
ネル壁３となる。各チャンネル壁３の上半分に斜め蒸着
によって金属膜からなる電極５を形成する。次に、チャ
ンネル壁３の上面に付着した金属膜をラッピングを施す
こと、またはレジスト膜をはがすことによって除去し、
図１０に示すように、チャンネル溝４と垂直な方向に、
ダイシングブレード３０を走行させ、深さ約３５０μ
ｍ、幅５００μｍの塗布溝６８を形成する。この時点で
の、チャンネル溝４に沿った断面の断面図を図１１に示
す。図１２に示すように、液状の導電性部材２６をディ
スペンサ（図示省略）によって塗布溝６８に沿って塗布
する。導電性部材２６は、チャンネル溝４内で電極５に
接触するのに十分な量として深さ１８０μｍの高さまで
塗布される。導電性部材２６は当初塗布溝６８に沿って
塗布されるが、毛細管現象によって各チャンネル溝４に
一部入り込む。そのため、チャンネル壁３の上面には導
電性部材２６は上がり込まない。したがって、導電性部
材２６を固化させる場合、導電性部材２６によるベース
部材１のたわみを抑えるために上方から平板などで押え
つけることが可能となる。また、チャンネル壁３上面の
不要導電性部材除去のためのラッピングなどの加工が不
要となる。平板などで上方から押えつけるとともに加熱
することで、導電性部材２６は固化する。

【００５３】図１３に示すように、カバー部材２ａを、
チャンネル溝４を覆うように載せ、接着する。図１４に
示すように、図中右端の部分を切除する。その結果、導
電性部材２６の一部がチャンネル溝４内に残った状態と
なる。図１５に示すように、基板４１を、導電性部材２
６と電気的に接続されるように、ベース部材１ａに貼り
付ける。

【００５４】さらに、図１６に示すように、このインク
ジェットヘッドの全表面を覆うように絶縁膜５１として
実施の形態１で説明したような複合膜を形成する。この
絶縁膜５１の形成工程について、さらに詳しく説明す
る。

【００５５】まず、図１５に示したインクジェットヘッ
ドに対して、第１の膜２１２としてポリパラキシリレン
膜を厚み３μｍ形成する。この第１の膜２１２はＣＶＤ
法で形成するが、ポリパラキシリレン膜は、試料を加熱
することなく、室温で成膜することができるので、圧電
材料の圧電特性を劣化させることはない。ポリパラキシ
リレン膜は、段差被覆性が良好であるので、インクジェ
ットヘッドのインクチャンネル内部のような複雑な表面
形状を有する部材において絶縁を確保するのには適して
いる。インクチャンネル内部においては、第１の膜２１
２は、厚み２．５μｍで形成することができた。図１７
はインクチャンネル内のある断面の拡大図である。図１
７に示すように、第１の膜２１２上に、親水性粒子２０
１として、ＳｉＯ₂を主成分とする平均粒径０．３５μ
ｍの粒子を吸着させる。この吸着は、実施の形態１で説
明したように静電気力を利用して行なった。この後、第
２の膜２２２としてポリパラキシリレン膜を厚み１μｍ
形成する。インクチャンネル内部においては、第２の膜
２２２は、厚み０．８μｍ以上となるように形成するこ
とができた。こうすることによって、図１７に示すよう
に、第２の膜２２２によって、親水性粒子２０１を封止
することができる。

【００５６】このインクジェットヘッドを、円筒型プラ
ズマ処理装置の処理室（チャンバ）内に配置し、導入ガ
スを空気とし、ガス圧を０．３Ｔｏｒｒとし、投入パワ
ーを５００Ｗとし、処理時間を１３分間とし、プラズマ
処理を行なう。このプラズマ処理は、酸素ラジカルの作
用でエッチングを行なうものであるため、ＳｉＯ₂を主
成分とする親水性粒子２０１はほとんどエッチングされ
ず、第２の膜２２２のみが選択的にエッチングされる。
このため、プラズマ処理の終了後には、図１８に示すよ
うに、親水性粒子２０１が第２の膜２２２表面に突出す
るように露出し、インクチャンネルの内面の単位面積当
たりにおけるＳｉＯ₂の表面積が増加し、親水性がより
向上する。ここで用いる円筒型プラズマ処理装置は、平
行平板型プラズマ処理装置に比べて、処理室の単位体積
当たりの処理サンプル数が多いため、効率良く親水化処
理を行なうことができる。この例では、導入ガスとして
空気を用いたが、このプラズマ処理は、ポリパラキシリ
レン膜と酸素ラジカルとの反応であるため、空気以外に
も酸素を含有するガスを用いることができる。

【００５７】図１９に示すように、導電性部材２６が設
けられているのと反対側の端面に、ノズル板９を接着す
る。ノズル板９には、各チャンネル溝４に対応する位置
に予めノズル孔１０が設けられている。最後に、導電性
部材２６が設けられている端面に基板４１を挟んだ状態
で、マニホールド２７を接合する。マニホールド２７を
接合する際には、接合部分からのインク漏れを防止し、
信頼性を向上するために、ベース部材１ａおよびカバー
部材２ａとマニホールド２７との接合部分は、樹脂で封
止することが好ましい。こうして、図７、図８に示した
ようなインクジェットヘッドが得られる。図８に示され
るようにマニホールド２７に予め設けられたインク供給
口２１ａを介して、インクジェットヘッド内にインクが
充填される。

【００５８】（インクジェットヘッドの動作）このイン
クジェットヘッドでは、各チャンネル溝４内には導電性
部材２６が入り込んでいるため、一つのチャンネル溝４
の両側面において互いに対向する２つの電極５に注目す
ると、一方の側面の電極５と他方の側面の電極５とが導
電性部材２６によって電気的に接続された形となってい
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を通してチャンネル溝４の両側面の２つ
の電極５に同時に電圧が印加され、チャンネル溝４の両
側面であるチャンネル璧３がチャンネル溝４の内側に向
けて同時に変形する。この変形によってチャンネル溝４
内部にあったインクの一部がインク滴として噴出され
る。

【００５９】（作用・効果）本実施の形態におけるイン
クジェットヘッドを、製造後１０００時間大気中に放置
した後、水系インクを充填したところ、気泡を生じるこ
となく、すべてのインクチャンネルにインクを充填する
ことができた。これに対して、本発明の複合膜を適用し
ないインクジェットヘッドでは、気泡の巻き込みなどで
インクの充填不良が発生した。

【００６０】なお、今回開示した上記実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて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
すべての変更を含むものである。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、複合膜は、親水性が悪
い材料を主層に含んでいても、表面から露出する親水性
粒子によって水分子が結合しやすくなり、親水性が維持
される。したがって、経時変化によって劣化することも
なく、複合膜全体として安定して親水性を維持すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく実施の形態１における複合膜
の断面図である。

【図２】本発明に基づく実施の形態１における複合膜
と従来の膜との接触角の経時変化を比較するグラフであ
る。

【図３】本発明に基づく実施の形態２における複合膜
の製造方法の第１の工程の説明図である。

【図４】本発明に基づく実施の形態２における複合膜
の製造方法の第２の工程の説明図である。

【図５】本発明に基づく実施の形態２における複合膜
の製造方法の第３の工程の説明図である。

【図６】本発明に基づく実施の形態２における複合膜
の製造方法の第４の工程の説明図である。

【図７】本発明に基づく実施の形態３におけるインク
ジェットヘッドの斜視図である。

【図８】本発明に基づく実施の形態３におけるインク
ジェットヘッドの断面図である。

【図９】本発明に基づく実施の形態３におけるインク
ジェットヘッドの製造方法の第１の工程の説明図であ
る。

【図１０】本発明に基づく実施の形態３におけるイン
クジェットヘッドの製造方法の第２の工程の説明図であ
る。

【図１１】本発明に基づく実施の形態３におけるイン
クジェットヘッドの製造方法の第３の工程の説明図であ
る。

【図１２】本発明に基づく実施の形態３におけるイン
クジェットヘッドの製造方法の第４の工程の説明図であ
る。

【図１３】本発明に基づく実施の形態３におけるイン
クジェットヘッドの製造方法の第５の工程の説明図であ
る。

【図１４】本発明に基づく実施の形態３におけるイン
クジェットヘッドの製造方法の第６の工程の説明図であ
る。

【図１５】本発明に基づく実施の形態３におけるイン
クジェットヘッドの製造方法の第７の工程の説明図であ
る。

【図１６】本発明に基づく実施の形態３におけるイン
クジェットヘッドの製造方法の第８の工程の説明図であ
る。

【図１７】本発明に基づく実施の形態３におけるイン
クジェットヘッドの製造方法の第９の工程の説明図であ
る。

【図１８】本発明に基づく実施の形態３におけるイン
クジェットヘッドの製造方法の第１０の工程の説明図で
ある。

【図１９】本発明に基づく実施の形態３におけるイン
クジェットヘッドの製造方法の第１１の工程の説明図で
ある。

【図２０】従来技術に基づくインクジェットヘッドの
分解図である。

【符号の説明】

１，１ａベース部材、２，２ａカバー部材、３チ
ャンネル壁、４チャンネル溝、５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、２１，２１ａインク供給口、２
２，２２ａ共通インク室、２６導電性部材、２７
マニホールド、３０ダイシングブレード、４１基
板、５１絶縁膜、６８塗布溝、７０チャンバ、７
１放電電極、７２ＲＦ発振器、１００インクジェ
ットヘッド、２００複合膜、２０１親水性粒子、２
０２主層、２０３基材、２１２第１の膜、２２２
第２の膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に露出する主層を備え、前記主層
は、有機材料を含み、表面近傍に親水性粒子を一部露出
するように埋設して保持している、複合膜。
【請求項２】前記親水性粒子は、半導体、半導体の酸
化物、半導体の窒化物、金属の酸化物および金属の窒化
物からなる群から選ばれたいずれかの材料を主成分とし
ている、請求項１に記載の複合膜。
【請求項３】前記有機材料がポリパラキシリレンを主
成分とする、請求項１または２に記載の複合膜。
【請求項４】複合膜を形成すべき基材の上に、有機材
料を含む第１の膜を形成する第１膜形成工程と、前記第
１の膜の上に親水性粒子を吸着させる粒子吸着工程と、
前記粒子吸着工程によって吸着した前記親水性粒子を封
止するように前記第１の膜の上に有機材料を含む第２の
膜を形成する第２膜形成工程と、前記親水性粒子の一部
が露出するように前記第２の膜の表面を除去する粒子露
出工程とを含む、複合膜の製造方法。
【請求項５】前記粒子吸着工程は、静電気力によって
前記親水性粒子を吸着させる工程を含む、請求項４に記
載の複合膜の製造方法。
【請求項６】前記第１膜形成工程は、成膜装置の処理
室内部で行なわれ、前記粒子吸着工程は、前記処理室内
部で行なわれる、請求項４または５に記載の複合膜の製
造方法。
【請求項７】前記粒子露出工程は、酸素ラジカルを有
するプラズマを用いたエッチングの工程を含む、請求項
４から６のいずれかに記載の複合膜の製造方法。
【請求項８】前記エッチングの工程は、円筒型プラズ
マ処理装置を用いて行なう、請求項７に記載の複合膜の
製造方法。
【請求項９】圧電材料を含み、インクチャンネルを構
成するチャンネル壁と、前記チャンネル壁に電圧を印加
するための電極と、前記電極を覆う絶縁膜とを備え、前
記絶縁膜は、表面に露出する主層を含み、前記主層は、
有機材料を含み、かつ、表面近傍に親水性粒子を一部露
出するように埋設して保持している、インクジェットヘ
ッド。
【請求項１０】前記親水性粒子は、半導体、半導体の
酸化物、半導体の窒化物、金属の酸化物および金属の窒
化物からなる群から選ばれたいずれかの材料を主成分と
している、請求項９に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】前記有機材料がポリパラキシリレンを
主成分とする、請求項９または１０に記載のインクジェ
ットヘッド。