JP2008201026A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電極膜との密着性が良く、また、ピンホールの発生もほとんどないパリレン膜を電極膜の保護膜として用いたインクジェットヘッドの提供。
【解決手段】インクチャネル４内に電極膜８を有するインクジェットヘッド１において、少なくも前記電極膜８の表面に、パラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第１の保護膜が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【選択図】図３
【解決手段】インクチャネル４内に電極膜８を有するインクジェットヘッド１において、少なくも前記電極膜８の表面に、パラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第１の保護膜が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【選択図】図３
Description
本発明はインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
インクジェットプリンタに使用されるインクジェットヘッドは、インクに圧力を作用させることにより、ノズルから微小なインク滴として吐出させ、紙、フィルム、布等の記録媒体に着弾させる。インクに圧力を作用させるための方式には各種の方式があり、圧電素子の圧電作用を利用することによりインクを吐出するための圧力を発生させるタイプのインクジェットヘッドも知られている。
圧電素子を使用したインクジェットヘッドでは、吐出用のインクを貯留するインクチャネルの側壁の少なくとも一部が圧電素子によって形成され、その圧電素子からなる側壁部分をくの字状にせん断変形させるものが、高密度のチャネル形成が可能であり、また、インクに対して効率良く圧力を作用させることができるために好ましい。この場合、圧電素子に電界を印加するための電極膜が圧電素子の表面に密着形成され、インクチャネル内のインクと直接接触するため、電極膜の表面に電気的絶縁、防湿、耐磨耗性等を目的として有機材料からなる保護被膜を形成することが多い。
このような保護被膜としては、気相合成法により形成されたポリパラキシリレン又はその誘導体からなる樹脂被膜（以下、パリレン膜ともいう。）が、高絶縁性、高防湿性の観点から好ましく用いられている（特許文献１）。
パリレン膜は、ポリパラキシリレン樹脂及び／又はその誘導体樹脂からなる樹脂被膜であり、固体のジパラキシリレンダイマー又はその誘導体を蒸着源とする気相合成法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）により形成する。すなわち、ジパラキシリレンダイマーが気化、熱分解して発生したジラジカルパラキシリレンモノマーが、電極膜上に吸着して重合反応し、被膜を形成するものである。
例えば、パラキシレンの２量体であるジパラキシリレンダイマーを用いて膜形成したものをパリレンＮと称する。また、パラキシレンのモノクロロ置換体の２量体であるジパラキシリレンダイマー（従って、ダイマー中には二つの塩素原子を持つ）を用いて膜形成したポリクロロパラキシリレンをパリレンＣと称する。その他、種々の置換したジパラキシリレンダイマー又はその誘導体を用いた種々のパリレン膜がある。
これらの従来のパリレン膜は電極膜との密着性が低いため、シランカップリング剤を用いることでこれを改善する方法（特許文献２）や、電極膜の表面にトリアジンチオール誘導体による被膜を形成し、その表面にパリレン膜を被覆することにより、パリレン膜の密着性を向上させる方法（特許文献３）が知られている。
特開平１０−２４２５３９号公報
特開２００３−１９７９７号公報
特開２００６−１５９６１９号公報
しかしながら、特許文献２や特許文献３に記載された方法では、従来よりもパリレン膜と電極膜との密着性は幾分改善されたものの、未だ充分な密着性ではなく、製品の製造過程で膜剥がれを起こしたり、製品の使用環境下によって同様に膜剥がれを起こしたり、製品の耐久性の点でも問題を生じる場合があった。
また、従来のパリレン膜は、耐熱性が未だ充分でなく、その後の製造工程における熱処理等の温度履歴によって劣化し、ピンホール等が発生する問題を生じる場合があった。
そこで、本発明は、電極膜との密着性が良く、また、ピンホールの発生もほとんどないパリレン膜を電極膜の保護膜として用いたインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することを課題とする。
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
１．
インクチャネル内に電極膜を有するインクジェットヘッドにおいて、少なくも前記電極膜の表面に、下記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第１の保護膜が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
１．
インクチャネル内に電極膜を有するインクジェットヘッドにおいて、少なくも前記電極膜の表面に、下記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第１の保護膜が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
（式１中、Ｘはアミノ基、またはアミノ基含有アルキル基を表し、Ｒは水素原子、またはアルキル基を表す。）
２．
前記第１の保護膜の表面が、前記一般式１におけるアミノ基と反応性を有する反応基を含む分子構造の化合物により表面処理されてなることを特徴とする前記１記載のインクジェットヘッド。
３．
前記一般式１におけるアミノ基と反応性を有する反応基を含む分子構造の化合物により表面処理されてなる前記電極膜の表面に、前記第１の保護膜が形成されていることを特徴とする前記１または２記載のインクジェットヘッド。
４．
前記第１の保護膜の表面に、第２の保護膜が積層されてなることを特徴とする前記１乃至３の何れか１項記載のインクジェットヘッド。
５．
前記第２の保護膜の表面に、前記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第３の保護膜が積層されてなることを特徴とする前記４記載のインクジェットヘッド。
６．
前記第２の保護膜の水蒸気透過性が、前記第１の保護膜の水蒸気透過性よりも低いことを特徴とする前記４または５記載のインクジェットヘッド。
７．
前記第２の保護膜の酸素透過性が、前記第１の保護膜の酸素透過性よりも低いことを特徴とする前記４乃至６の何れか１項記載のインクジェットヘッド。
８．
前記インクチャネルの側壁の少なくとも一部が圧電素子からなり、前記電極膜は、前記圧電素子の表面に形成されていることを特徴とする前記１乃至７の何れか１項記載のインクジェットヘッド。
９．
前記インクチャネルの側壁は、前記圧電素子に電界が印加されることによりせん断変形することで、前記インクチャネル内のインクを吐出するための圧力を発生させることを特徴とする前記８記載のインクジェットヘッド。
１０．
前記インクチャネルの内面に発熱抵抗層が形成され、前記電極膜は、前記発熱抵抗層に電圧を印加するために前記発熱抵抗層に接して形成されており、前記発熱抵抗層に電圧を印加して熱エネルギーを発生させ、前記熱エネルギーをインクに作用させて気泡を発生させることで、前記インクチャネル内のインクを吐出するための圧力を発生させることを特徴とする前記１乃至７の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
１１．
前記電極膜の材料が、アルミニウム、タンタル、ニッケル、チタニウム、銀、金、銅から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする前記１乃至１０の何れか１項に記載のンクジェットヘッド。
１２．
インクチャネル内に電極膜を有するインクジェットヘッドの製造方法において、前記インクチャネル内に電極膜を形成した後、少なくとも前記電極膜の表面に、下記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第１の保護膜を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
２．
前記第１の保護膜の表面が、前記一般式１におけるアミノ基と反応性を有する反応基を含む分子構造の化合物により表面処理されてなることを特徴とする前記１記載のインクジェットヘッド。
３．
前記一般式１におけるアミノ基と反応性を有する反応基を含む分子構造の化合物により表面処理されてなる前記電極膜の表面に、前記第１の保護膜が形成されていることを特徴とする前記１または２記載のインクジェットヘッド。
４．
前記第１の保護膜の表面に、第２の保護膜が積層されてなることを特徴とする前記１乃至３の何れか１項記載のインクジェットヘッド。
５．
前記第２の保護膜の表面に、前記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第３の保護膜が積層されてなることを特徴とする前記４記載のインクジェットヘッド。
６．
前記第２の保護膜の水蒸気透過性が、前記第１の保護膜の水蒸気透過性よりも低いことを特徴とする前記４または５記載のインクジェットヘッド。
７．
前記第２の保護膜の酸素透過性が、前記第１の保護膜の酸素透過性よりも低いことを特徴とする前記４乃至６の何れか１項記載のインクジェットヘッド。
８．
前記インクチャネルの側壁の少なくとも一部が圧電素子からなり、前記電極膜は、前記圧電素子の表面に形成されていることを特徴とする前記１乃至７の何れか１項記載のインクジェットヘッド。
９．
前記インクチャネルの側壁は、前記圧電素子に電界が印加されることによりせん断変形することで、前記インクチャネル内のインクを吐出するための圧力を発生させることを特徴とする前記８記載のインクジェットヘッド。
１０．
前記インクチャネルの内面に発熱抵抗層が形成され、前記電極膜は、前記発熱抵抗層に電圧を印加するために前記発熱抵抗層に接して形成されており、前記発熱抵抗層に電圧を印加して熱エネルギーを発生させ、前記熱エネルギーをインクに作用させて気泡を発生させることで、前記インクチャネル内のインクを吐出するための圧力を発生させることを特徴とする前記１乃至７の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
１１．
前記電極膜の材料が、アルミニウム、タンタル、ニッケル、チタニウム、銀、金、銅から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする前記１乃至１０の何れか１項に記載のンクジェットヘッド。
１２．
インクチャネル内に電極膜を有するインクジェットヘッドの製造方法において、前記インクチャネル内に電極膜を形成した後、少なくとも前記電極膜の表面に、下記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第１の保護膜を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
（式１中、Ｘはアミノ基、またはアミノ基含有アルキル基を表し、Ｒは水素原子、またはアルキル基を表す。）
１３．
前記第１の保護膜を形成した後、前記第１の保護膜を熱処理することを特徴とする前記１２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
１４．
前記第１の保護膜を形成した後、前記第１の保護膜の表面をプラズマ処理することを特徴とする前記１２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
１５．
前記第１の保護膜の表面をプラズマ処理した後、前記プラズマ処理された前記第１の保護膜の表面に、第２の保護膜を積層することを特徴とする前記１４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
１３．
前記第１の保護膜を形成した後、前記第１の保護膜を熱処理することを特徴とする前記１２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
１４．
前記第１の保護膜を形成した後、前記第１の保護膜の表面をプラズマ処理することを特徴とする前記１２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
１５．
前記第１の保護膜の表面をプラズマ処理した後、前記プラズマ処理された前記第１の保護膜の表面に、第２の保護膜を積層することを特徴とする前記１４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
本発明によれば、電極膜との密着性が良く、また、ピンホールの発生もほとんどないパリレン膜を電極膜の保護膜として用いたインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は第１の実施の形態のインクジェットヘッドの一部を示す外観斜視図、図２はこのインクジェットヘッドにおける１つのインクチャネルの断面を拡大して示す図である。
インクジェットヘッド１は、圧電性基板２と、例えばガラス、セラミックス、合成樹脂等からなるカバー基板３と、ノズルプレート６とからなり、圧電性基板２には、溝状のチャネルが互いに平行となるように所定のピッチで溝状に研削加工されることで、インクチャネル４と側壁５とが交互に並設されている。
インクチャネル４の一端は、図示しないインク供給部（インクマニホールド）に連結され、前記インク供給部から内部にインクが供給される。インクチャネル４の他端は、ノズルプレート６に形成されたノズル孔７と連通している。
ノズルプレート６は、圧電性基板２とカバー基板３とに亘ってその前面に接着され、ノズル孔７は、インクチャネル４に対応するように開設されている。ノズルプレート６としては、例えば、ステンレス等の金属、ポリアルキレン、エチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸セルロース等のプラスチックが好適である。
圧電性基板２には、電界を印加することにより変形を生じる公知の圧電材料を使用することができ、例えば、ＰＺＴ、ＢａＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3等の基板が挙げられる。中でも、ＰＺＴ［チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）］を含有し、圧電特性を有する圧電性セラミックス基板であるＰＺＴ基板が、圧電定数やその高周波応答性等の圧電特性に優れるので好ましい。
圧電性基板２の上面に接着されるカバー基板３には、機械的強度が高く、耐インク性を備えたものであれば、上述した種々の材質のものを用いることができるが、中でもセラミックス基板を用いることが好ましく、更に、圧電性基板２として圧電性セラミックス基板を使用した場合には、非圧電性のセラミックス基板を用いることが好ましい。圧電性セラミックスの側壁の変位を強固に支えることができ、且つ、自身の変形が少ないために、効率的な駆動により低電圧化が可能となるので好ましい。
具体的には、シリコン、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、窒化シリコン、シリコンカーバイト、石英の少なくとも１つを主成分とした基板を挙げることができ、特に、酸化アルミニウム又は酸化ジルコニウム等を主成分とするセラミックス基板は、板厚が薄くても優れた基板特性を有し、駆動時の発熱や環境温度の変化に伴う基板の膨張による反りやストレスでの破壊を低下できるので好ましく、中でも酸化アルミニウムを主成分とする基板が安価で高絶縁性であるため特に好ましい。
このようなインクジェットヘッド１は、インクチャネル４の両側壁５を変形させることにより、インクチャネル４の容積を変化させ、インクチャネル４内のインクに吐出のための圧力を付与する。圧電素子からなる側壁５を変形させるために、インクチャネル４内に臨む壁面には電極膜８が密着形成されている。この電極膜８に電圧を掛けると、圧電素子からなる側壁５に分極方向と直角方向に電界が印加され、圧電滑り効果によって側壁５がせん断変形し、インクチャネル４内のインクに吐出のための圧力を作用させる。
電極膜８は、蒸着、スパッタリング、めっき等により形成されるが、特に無電解めっきにより形成されるものが好ましい。電極膜用金属の材料としては、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、コバルト、ニッケル、タンタル、チタン等が好ましく、特に、電気的特性、耐食性及び加工性の点から、アルミニウム、タンタル、ニッケル、チタニウム、銀、金、銅から選ばれる少なくとも１つを用いることが好ましい。電極膜８の膜厚は、０．５〜５．０μｍ程度とすることが好ましい。
図２に示すように、電極膜８は、側壁５の両壁面とインクチャネル４内の底面とに亘って形成されているが、圧電性基板により構成される側壁５を駆動させるため、少なくともインクチャネル４内に臨む側壁５の両壁面に形成されていればよい。
電極膜８の形成後又は電極膜８の陽極酸化処理後、カバー基板３を圧電性基板２の上面に接着し、各インクチャネル４の上部を閉塞してチャネル基板２３を作製する。この接着工程では、接着剤を塗布する前に、圧電性基板２のインクチャネル４が設けられた加工面（側壁５の上面）及びカバー基板３の接着面は、その状態に応じて洗浄や研磨等の前処理を行うことが好ましい。接着面の前処理により良好な接着を行うことができる。
圧電性基板２とカバー基板３とは、例えばエポキシ系接着剤を塗布した後、加熱加圧することにより接着剤を硬化させて接着され、両者が一体化される。
電極膜８が形成された圧電性基板２にカバー基板３を接着した後、少なくとも各インクチャネル４内の電極膜８の表面に、下記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜１０（第１の保護膜）を形成する。
（式１中、Ｘはアミノ基、またはアミノ基含有アルキル基を表し、Ｒは水素原子、またはアルキル基を表す。）
しかしながら、従来のパリレン膜は、電極膜との密着性が悪く、製品の製造過程で膜剥がれを起こしたり、製品の使用環境下によって同様に膜剥がれを起こしたり、製品の耐久性の点でも問題を生じる場合があった。
しかしながら、従来のパリレン膜は、電極膜との密着性が悪く、製品の製造過程で膜剥がれを起こしたり、製品の使用環境下によって同様に膜剥がれを起こしたり、製品の耐久性の点でも問題を生じる場合があった。
また、従来のパリレン膜は、耐熱性が未だ充分でなく、その後の製造工程における熱処理等の温度履歴によって劣化し、ピンホール等が発生する問題を生じる場合があった。
本発明者は上記のような問題に対し、保護膜としてのパリレン膜を上記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる構成とする事で、アミノ基を有する置換基の存在により、耐熱性、電極膜との密着性等が解決された膜形成が可能になる事を見いだし本発明に至ったものである。それにより電極膜との密着性に優れ、保護膜形成後の製造工程における熱処理等の温度履歴による劣化に対し充分な強度を持った、ピンホールのほとんどない保護膜を形成する方法が得られ、信頼性と使用耐久性の向上したインクジェットヘッドが得られる。
すなわち、本来、直鎖状の構造しか持たない従来のパリレン膜は耐熱性に劣る欠点があったが、アミノ基を有する置換基を導入することにより、アミノ基の水素結合相互作用によりパリレン分子間が網目構造に結合され、耐熱性を高めることができる。
また、従来のパリレン膜は電極膜との結合が弱く、密着性に劣る欠点があったが、アミノ基を有する置換基を導入することにより、アミノ基の窒素原子の不対電子と、電極膜となる金属のカチオンとの相互作用により、電極膜との密着性が向上する。
電極膜の材料として、アルミニウム、タンタル、ニッケル、チタニウム、銀、金、銅から選ばれる少なくとも１つを用いた場合、保護膜１０との密着性がより向上する。
さらに、上記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜１０を最上層のインクに接する保護膜として用いることにより、保護膜の表面に存在するアミノ基は水素結合によって水分を吸着させる性質をもっているので、保護膜の水性インクに対する濡れ性が向上し、より安定したインク吐出動作を得ることができる。
本発明に係る上記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜１０は、例えば以下のような方法で製造することができる。
すなわち、下記一般式２で表されるパリレン膜を気相合成法により成膜しようとする場合において、
（式２中、Ｙ，Ｚは水素原子、アルキル基、またはハロゲン元素を表し、Ｙ，Ｚは同一でも異なっていてもよい。ｍは重合数を表す。）
その原料として、下記一般式３で表される（２，２）−パラシクロファン化合物に、
その原料として、下記一般式３で表される（２，２）−パラシクロファン化合物に、
（式３中、Ｙ，Ｚは式２と同義である。）
下記一般式４で表されるアミノ−（２，２）−パラシクロファン化合物を混入して成膜することにより製造することができる。
下記一般式４で表されるアミノ−（２，２）−パラシクロファン化合物を混入して成膜することにより製造することができる。
（式４中、Ｘ１，Ｘ２は水素原子、アミノ基、またはアミノ基含有アルキル基を表し、Ｒは水素原子、またはアルキル基を表し、Ｘ１，Ｘ２の両方が同時に水素原子となることはない。）
ここで、上記一般式２について説明すると、式２中、Ｙ，Ｚは水素原子、アルキル基、またはハロゲン元素を表し、Ｙ，Ｚは同一でも異なっていてもよい。
ここで、上記一般式２について説明すると、式２中、Ｙ，Ｚは水素原子、アルキル基、またはハロゲン元素を表し、Ｙ，Ｚは同一でも異なっていてもよい。
このような一般式２で表されるパリレン膜は、所謂、パリレンＮに相当するポリパラキシリレン（一般式２において、Ｙ，Ｚ＝水素原子）、モノクロロポリパラキシリレン（一般式２において、Ｙ＝水素原子、Ｚ＝塩素原子）、あるいは、所謂、パリレンＣに相当するジクロロポリバラキシリレン（一般式２において、Ｙ，Ｚ＝塩素原子）等が好ましい。
原料として用いられるのは、上記一般式３で表される（２，２）−パラシクロファン化合物である。この式３において、Ｙ，Ｚは式２と同義である。
熱安定性及び電極膜との密着性向上等に用いるアミノ−（２，２）−パラシクロファン化合物は、上記一般式４で表されるものであり、式４中、Ｘ１，Ｘ２は水素原子、アミノ基、またはアミノ基含有アルキル基を表し、Ｒは水素原子、またはアルキル基を表し、Ｘ１，Ｘ２の両方が同時に水素となることはない。
このようなアミノ−（２，２）−パラシクロファン化合物としては、モノアミノ−（２，２）−パラシクロファン（一般式４において、Ｘ１＝水素、Ｘ２＝アミノ基、またはアミノ基含有アルキル基）、およびジアミノ−（２，２）−パラシクロファン（一般式４において、Ｘ１、Ｘ２＝アミノ基、またはアミノ基含有アルキル基）が代表的なものである。
アミノ−（２，２）−パラシクロファン化合物を混合する場合の量は、原料に対して質量比で１〜６％とすることが好ましい。原料に対して質量比で６％以下とすることで、保護膜の部分的な異常成長による突起部分発生の少ない表面を形成することができる。下限は、実質的にアミノ−（２，２）−パラシクロファンの添加効果が確認できる必要最低量という観点から、原料に対して質量比で１％以上であることが望ましい。
混合方法は、粉末状態で単に両者を混合するだけでよいが、できるだけ均一な状態とすることが望ましい。
成膜条件は、それぞれの膜原料単独の場合と同じ蒸着プログラムを用いて行うことができる。
ここで、使用するモノアミノ−（２，２）−パラシクロファンあるいはジアミノ−（２，２）−パラシクロファンの製法についてはいくつかの文献が見られるが、モノアミノ−（２，２）−パラシクロファンに関しては、本発明者は（２，２）−パラシクロファンをメチレン溶媒中で、メタンスルホン酸と発煙硝酸の混酸でニトロ化し、得られたモノニトロ−（２，２）−パラシクロファンを鉄−塩酸を使用し、還元する方法が収率的にも、操作的にも優れた方法であることを見出した。ジアミノ−（２，２）−パラシクロファンも同様の方法で製造することができる。
図５にＣＶＤ法にてパリレン膜を形成する化学蒸着を行うための蒸着装置の一例を示す。この蒸着装置１５０は、昇華炉１５１、熱分解炉１５２、成膜槽１５３及び排気ポンプ１５４より構成され、これら昇華炉１５１、熱分解炉１５２、成膜槽１５３及び排気ポンプ１５４はガス流路を形成する配管により図示するように連結されている。蒸着工程中、上記蒸着装置は真空度が４０〜８０ｈＰａに保たれる。また、昇華炉１５１内は１００℃〜２００℃、熱分解炉１５２内は４５０℃〜７００℃、成膜槽１５３内は室温の各温度に保持される。
昇華炉１５１内ではパリレン膜の原料である固体二量体のジパラキシリレン（一般式３と一般式４の混合物）の気化が行われる。熱分解炉１５２内では、気化したジパラキシリレンを熱分解させてパラキシリレンラジカルを発生させる熱分解が行われる。成膜槽１５３内には１０ｒｐｍ程度で回転する回転台が設けられていて、この回転台上に電極膜８が形成されたチャネル基板２３が置かれる。
熱分解炉１５２内で発生したパラキシリレンラジカルは、成膜槽１５３内で回転台上に置かれたチャネル基板２３に付着する。更に、この成膜槽１５３内で、チャネル基板２３に付着したパラキシリレンラジカルは、付着と同時に気相重合して高分子量のポリパラキシリレンの皮膜を形成する。
このようにして製造されたポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜１０は、下記一般式５で表される。
上記式５中、Ｙ，Ｚは水素原子、アルキル基、またはハロゲン元素を表し、Ｙ，Ｚは同一でも異なっていてもよい。Ｒは水素原子、またはアルキル基を表し、Ｘはアミノ基、またはアミノ基含有アルキル基を表す。また、ｎ，ｍはそれぞれのユニットの重合数を表す。各ユニットのそれぞれＲ，Ｙ、およびＺで表される置換基は、それぞれ異なっていてもよいし、それぞれのユニットにおいて異なるものが複数存在していてもよい。
得られたポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜１０は、共重合体であり、薄膜を形成している。
保護膜１０の膜厚としては、１μｍ〜１０μｍであることが好ましく、成膜条件や原料の投入量の調整により制御可能である。保護膜１０の膜厚が１μｍ未満であると、電極膜８による凹凸を完全に被覆することができない場合がある。パリレン膜は、複雑な形状を呈するインクジェットヘッド１のインクチャネル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１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、インクチャネル４となる溝を作成する際に電極膜８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、膜厚が１μｍ未満の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）が存在する場合がある。これらの理由により、保護膜１０の膜厚を１μｍ以上とすることは、本実施形態のようにインクチャネルの側壁の少なくとも一部が圧電素子からなり、電極膜は、圧電素子の表面に形成されているインクジェットヘッドにおいて特に効果的である。
また、１０μｍを超えると、膜自体の剛性により圧電素子からなる側壁５の変形が抑制されてしまい、インク吐出性能が低下する場合がある。
なお、上記態様では、インクチャネル形成後すなわち、電極膜８を形成した圧電性基板２に接着剤を用いてカバー基板３を接着した後に、保護膜１０を形成するので、それにより、接着剤層が厚くなり性能が低下するという事もなく、組み立てたチャネル基板２３内面全体を保護する効果も同時に期待できる。保護膜１０の形成はインクチャネル形成後に行うことに限定されるものではなく、電極膜形成工程の後であって、開口部がある状況であれば任意の後工程終了後に形成してもよい。例えば、電極膜８を形成した圧電性基板２に接着剤を用いてカバー基板３を接着する前に行うようにしても良い。
また、チャネル基板２３に保護膜１０を形成した後、その前面に、各インクチャネルに対応した位置にノズル孔７が設けられたノズルプレート６を、例えばエポキシ系接着剤で接着して、チャネル基板２３とノズルプレート６は一体に組み立てられる。組立後、例えば、接着面は加圧状態で、所定温度で熱処理され、さらにこの加圧・加熱状態が所定時間保持されて、接着剤が硬化される。最後に、チャネル基板の背面または側面に、インクマニホールドを接着剤を用いて接合し、硬化のための熱処理が行われる。圧電性基板２は上述したように分極処理を行ったＰＺＴから構成されており、このＰＺＴの分極が消滅する温度より低い温度での熱処理が行われるが、保護膜１０を、上記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる構成とする事で、耐熱性に優れるため、これらの熱処理が行われた場合においてもピンホールの発生がほとんどない。
以上、本実施形態においては、電極膜８上に形成される保護膜１０を、上記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる構成とする事で、保護膜１０の電極膜８表面に対する密着性に極めて優れるようになり、また、耐熱性に優れるためピンホールの発生もほとんどなく、電極膜８の表面に確実に保護膜１０を形成することができる。
図３は、第１の実施形態の変形例のインクジェットヘッド１の１つのインクチャネルの断面を拡大して示す図である。
図３（ａ）は、第１の実施形態のインクジェットヘッドヘッドにおいて、前記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜１０の表面が、前記一般式１におけるアミノ基と反応性を有する反応基を含む分子構造の化合物１１により表面処理されている。
このような化合物１１としては、例えば、ポリペプチド化合物、カルボン酸変性のポリエチレングリコール、カルボン酸変性のポリビニルアルコールが好ましい。
このような化合物１１によって保護膜１０を表面処理するには、このような化合物１１を含む溶液中にチャネル基板２３を浸漬する方法を用いればよい。
このような化合物１１の表面処理により、保護膜１０の表面にカルボキシル基、水酸基等の親水基が導入され、膜の臨界表面張力を均一に高くすることができる。その結果として、保護膜１０の水性インクに対する濡れ性が向上し、より安定したインク吐出動作を得ることができる。
また、化合物１１は、前記一般式１におけるアミノ基と反応性を有する反応基として、例えば、カルボキシル基を含むので、これらは、保護膜１０のアミノ基と反応し、アミドを形成して強固に結合するため、この保護膜１０の水性インクに対する濡れ性の持続性をより向上させることができる。
また、保護膜１０の表面にプラズマ処理を施すことも好ましい。
プラズマ処理により、保護膜１０の表面にカルボキシル基、水酸基等の親水基が導入され、膜の臨界表面張力を均一に高くすることができる。その結果として、保護膜１０の水性インクの濡れ性が向上し、より安定したインク吐出動作を得ることができる。
図３（ｂ）は、電極膜８の表面を前記一般式１におけるアミノ基と反応性を有する反応基を含む分子構造の化合物９により表面処理した後、この表面処理された電極膜８の表面に保護膜１０を形成している。
このような化合物９としては、例えば、フマル酸、テレフタル酸、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ）が好ましい。
このような化合物９によって電極膜８を表面処理するには、このような化合物９を含む溶液中にチャネル基板２３を浸漬する方法を用いればよい。
このような化合物９は、２つのカルボキシル基を含み、前記一般式１におけるアミノ基と反応性を有する反応基としての一方のカルボキシル基が、保護膜１０のアミノ基と反応し、アミドを形成して強固に結合する。また、もう一方のカルボキシル基と、電極膜となる金属のカチオンとの相互作用により、電極膜との密着性にも優れるため、この保護膜１０の電極膜８に対する密着性をより向上させることができる。
ここで、前述のように、種々の置換したジパラキシリレンダイマー又はその誘導体を用いた種々のパリレン膜があり、必要な性能等に応じて、本発明のパリレン膜である保護膜１０とそれら種々のパリレン膜、あるいは、その他の保護膜を複数積層したような多層構成の被膜を所望の保護膜として適用することも好ましい。以下にその具体例を示す。
図３（ｃ）は、電極膜８を保護膜１０と保護膜１０とは異なる保護膜（第２の保護膜）１２の２層の膜で被覆している。
保護膜１２としては、各種の有機、無機保護膜を用いることができるが、保護膜１２の水蒸気透過性が保護膜１０の水蒸気透過性よりも低いことが好ましく、ポリシラザン、ポリ塩化ビニリデン、パリレンＣ、パリレンＮが好ましい。保護膜１０の表面に水蒸気の透過防止力に優れた保護膜１２を積層することにより、インクヘッドにおけるインクチャネル内の水性インクが熱によって気化した場合等においても、水蒸気の透過防止力に優れた保護膜１２によって気化した水蒸気から電極膜８を保護できる。
保護膜の水蒸気透過性は、ＡＳＴＭのＦ１２４９に準拠して下記の測定条件で測定して求めたものを保護膜の水蒸気透過性（（ｇ・ｍｉｌ）／（１００ｉｎ2））と規定する。
測定環境：３７℃，７０％相対湿度
測定時間：２４Ｈｒ
また、保護膜１２の酸素透過性が保護膜１０の酸素透過性よりも低いことが好ましく、ポリシラザン、ポリ塩化ビニリデン、パリレンＮが好ましい。保護膜１０の表面に酸素の透過防止力に優れた保護膜１２を積層することにより、インクヘッドにおけるインクチャネル内に空気が混入している場合等においても、酸素の透過防止力に優れた保護膜１２によって混入空気から電極膜８を保護できる。
測定環境：３７℃，７０％相対湿度
測定時間：２４Ｈｒ
また、保護膜１２の酸素透過性が保護膜１０の酸素透過性よりも低いことが好ましく、ポリシラザン、ポリ塩化ビニリデン、パリレンＮが好ましい。保護膜１０の表面に酸素の透過防止力に優れた保護膜１２を積層することにより、インクヘッドにおけるインクチャネル内に空気が混入している場合等においても、酸素の透過防止力に優れた保護膜１２によって混入空気から電極膜８を保護できる。
保護膜の酸素透過性は、ＡＳＴＭのＤ３９８５に準拠して下記の測定条件で測定して求めたものを保護膜の酸素透過性（（ｃｍ3・ｍｉｌ）／（１００ｉｎ2））と規定する。
測定環境：２３℃，１ａｔｍ
測定時間：２４Ｈｒ
また、保護膜１２としてパリレンＮまたはパイレンＣを用いる場合、構造式のみが異なる同質のポリパラキシリレンまたはその誘導体の保護膜を２層積層するため、２層の保護膜界面での密着性が高く、信頼性の高い２層保護膜を実現できる。さらに、保護膜１０の成膜後にプラズマ処理を行うことで、２層の保護膜界面での密着性をより高めることができる。
測定環境：２３℃，１ａｔｍ
測定時間：２４Ｈｒ
また、保護膜１２としてパリレンＮまたはパイレンＣを用いる場合、構造式のみが異なる同質のポリパラキシリレンまたはその誘導体の保護膜を２層積層するため、２層の保護膜界面での密着性が高く、信頼性の高い２層保護膜を実現できる。さらに、保護膜１０の成膜後にプラズマ処理を行うことで、２層の保護膜界面での密着性をより高めることができる。
これらの２層の保護膜を積層する方法としては、保護膜１０を形成後に成膜チャンバを大気開放して真空を破り、保護膜１２を形成する工程を経る方法でも良いが、第１の成膜工程と第２の成膜工程の間に水分吸着やダストおよび有機物による汚染にさらされる危険性を回避するため、保護膜１０と保護膜１２を同一装置で連続的に成膜することが好ましい。生産性が向上し、製造コストを下げることもできる。
図３（ｄ）は、電極膜８を保護膜１０と保護膜１０とは異なる保護膜（第２の保護膜）１２と保護膜１０’（第３の保護膜）の３層の膜で被覆している。
このように、保護膜１０を電極膜８上に形成した後、この保護膜１０の表面に保護膜１２を形成し、さらに、保護膜１２の表面に保護膜１０’を形成している。
ここで、電極膜８上に形成される保護膜１０と最上層の保護膜１０’は、前記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜であれば、同一の組成のものを用いても異なる組成のものを用いても良い。
保護膜１２としては、前述の図３（ｃ）における保護膜１２と同様の膜を用いることができる。加えて、本実施形態における保護膜１２はインクに接触しないので、水蒸気や酸素の透過防止力に極めて優れた金属膜を用いることも好ましい。前述のように、保護膜１０および１０’は金属膜との密着性が高いので、３層の保護膜界面での密着性が高く、信頼性の高い３層保護膜を実現できる。
金属膜からなる保護膜１２は、蒸着、スパッタリング、めっき等により形成されるが、特に無電解めっきにより形成されるものが好ましい。金属膜からなる保護膜１２の材料としては、耐食性の点から、アルミニウム、タンタル、ニッケル、チタニウム、銀、金、銅から選ばれる少なくとも１つを用いることが好ましい。金属膜からなる保護膜１２の膜厚は、１．０〜５．０μｍ程度とすることが好ましい。
また、水蒸気や酸素が最上層の保護膜１０’を透過してきた場合においても、まず、金属膜からなる保護膜１２が水蒸気や酸素にさらされて犠牲層として機能するため、その下層の電極膜８は保護される。
このように、金属膜からなる保護膜１２には、下層にある電極膜８が影響（攻撃）されないように犠牲層として機能することが好ましく、金属膜からなる保護膜１２の金属材料は、下層の電極膜８の金属材料と同一のものを用いることが好ましい。
保護膜１２の表面に保護膜１０’を積層することにより、最上層のインクに接する保護膜１０’の表面に存在するアミノ基は水素結合によって水分を吸着させる性質をもっているので、保護膜１０’の水性インクに対する濡れ性が向上し、より安定したインク吐出動作を得ることができる。
図４（ａ）は、第２の実施の形態のインクジェットヘッド１００のインクチャネル配列方向の断面において、１つのインクチャネルの断面を拡大して示す図である。また、図４（ｂ）は、インクチャネル配列方向に垂直な方向の断面において、１つのインクチャネルの断面を拡大して示す図である。
これらの図においてヒーターボード１１１は、基板１０１上の所定の位置に蓄熱層１０２、発熱抵抗層１０３、電極膜１０４、前記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜１０５が順次積層された構成を有する。この電極間における発熱抵抗層１０３が発熱部分となる。更にこのヒーターボード１１１上に、側壁５００で隔てられたインクチャネル４００となる溝が形成された基板１１０が接合されている。また、インクチャネルの一方の開口を覆うように、ノズル孔７００が形成されたノズルプレート６００を接着されている。
このようなインクジェットヘッド１００は、電極膜１０４を介して発熱抵抗層１０３に電圧を印加して熱エネルギーを発生させ、熱エネルギーをインクに作用させて気泡を発生させることで、インクチャネル内のインクを吐出するための圧力を発生させる。
このようなインクジェットヘッド１００における電極膜１０４上に形成されるパリレン膜からなる保護膜１０５を、上記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる構成とする事で、保護膜１０５の電極膜１０４表面に対する密着性に極めて優れるようになり、また、耐熱性に優れるためピンホールの発生もほとんどなく、電極膜１０４の表面に確実に保護膜１０５を形成することができる。
特に、積極的に熱エネルギーをインク吐出に利用するインクジェットヘッド１００に対して、耐熱性に優れる本発明の保護膜を用いることは極めて有効である。
また、前述の第１の実施形態のインクジェットヘッド１における電極膜８及び保護膜１０の好ましい態様は、インクジェット１００の電極膜１０４及び保護膜１０５に対しても同様に適用できる。
本発明は、インクチャネルの側壁の少なくとも一部が圧電素子からなり、電極膜が圧電素子の表面に形成されているインクジェットヘッド、あるいは、インクチャネルの内面に発熱抵抗層が形成され、電極膜が発熱抵抗層に電圧を印加するために発熱抵抗層に接して形成されているインクジェットヘッドに限らず、インクチャネル内に電極膜を有するインクジェットヘッドであれば、同様に適用可能である。
以下、本発明の効果を実施例に基づいて例証するが、本発明は以下の実施例によって限定されない。
（実施例１）
上述した図２のシェアモード型のインクジェットヘッドのインクチャネル内面に保護膜を成膜して評価した。
１．チャネル基板の作製
厚さ１ｍｍのＰＺＴ板の上面にドライフィルムを貼り付け、その上面から深さ３６０μｍ、幅７０μｍ、長さ３０ｍｍ、１４０μｍのピッチで２５６本のインクチャネルをダイシングブレードを用いて研削した後、ニッケルの真空蒸着により、ＰＺＴ板の上面及び各チャネルの内壁面にニッケルの金属膜を形成した。その後、アセトンでドライフィルムを剥離することにより、ＰＺＴ板の上面に蒸着されたニッケルの金属膜を除去し、各チャネルの内壁面にニッケル電極膜を形成した。
上述した図２のシェアモード型のインクジェットヘッドのインクチャネル内面に保護膜を成膜して評価した。
１．チャネル基板の作製
厚さ１ｍｍのＰＺＴ板の上面にドライフィルムを貼り付け、その上面から深さ３６０μｍ、幅７０μｍ、長さ３０ｍｍ、１４０μｍのピッチで２５６本のインクチャネルをダイシングブレードを用いて研削した後、ニッケルの真空蒸着により、ＰＺＴ板の上面及び各チャネルの内壁面にニッケルの金属膜を形成した。その後、アセトンでドライフィルムを剥離することにより、ＰＺＴ板の上面に蒸着されたニッケルの金属膜を除去し、各チャネルの内壁面にニッケル電極膜を形成した。
このＰＺＴ板の上面に、アルミナからなるカバー基板を各チャネルを覆うように接着してチャネル基板を作製した。
２．パリレン膜の形成
モノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９９質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン １質量部を混合した原料を作った。この原料を用いモノクロロ−（２，２）−パラシクロファンの蒸着に用いる通常の蒸着プログラムで成膜した。
２．パリレン膜の形成
モノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９９質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン １質量部を混合した原料を作った。この原料を用いモノクロロ−（２，２）−パラシクロファンの蒸着に用いる通常の蒸着プログラムで成膜した。
具体的には、図５に示す蒸着装置を用い、原料を１５０℃〜１６５℃の昇華炉内で気化させ、気化したジパラキシリレンを６９０℃の熱分解炉内で熱分解してパラキシリレンラジカルを発生させ、発生したパラキシリレンラジカルを４３〜４５ｈＰａに減圧された成膜槽内に導入し、この成膜槽内で、成膜時間をコントロールすることにより、前記の通り電極膜を形成したチャネル基板に２μｍの膜厚でパリレン膜（第１の保護膜）を形成した。
３．インクジェットヘッドの作製
電極膜とパリレン膜が形成されたチャネル基板に、全インクチャネルの一方の開口を覆うように、ポリイミドからなるノズルプレートを接着してインクジェットヘッドを作製した。
３．インクジェットヘッドの作製
電極膜とパリレン膜が形成されたチャネル基板に、全インクチャネルの一方の開口を覆うように、ポリイミドからなるノズルプレートを接着してインクジェットヘッドを作製した。
（実施例２）
表１に示すように、電極膜の材料をニッケルに替えてチタンを用いたこと、及び、パリレン膜（第１の保護膜）の原料としてモノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９０質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン １０質量部を混合した原料を用いた以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
表１に示すように、電極膜の材料をニッケルに替えてチタンを用いたこと、及び、パリレン膜（第１の保護膜）の原料としてモノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９０質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン １０質量部を混合した原料を用いた以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
（実施例３）
表１に示すように、電極膜の材料をニッケルに替えて金を用いたこと、及び、パリレン膜（第１の保護膜）の原料としてモノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９４質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン ６質量部を混合した原料を用いたこと、及び、パリレン膜（第１の保護膜）の表面に下記の条件のプラズマ処理を施した以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
・処理条件
装置：平行平板型反応装置
原料ガス：酸素
ガス流量：５０ｓｃｃｍ
圧力：１０Ｐａ
放電方法：高周波（１３．５６ＭＨｚ、出力２００Ｗ）
処理時間：１分間
（実施例４）
表１に示すように、電極膜の材料をニッケルに替えてチタンを用いたこと、及び、１％の濃度のテレフタル酸ＤＭＦ溶液中に、電極膜が形成されたチャネル基板を６０℃１分間浸漬して表面処理したこと、及び、パリレン膜（第１の保護膜）の原料としてモノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９４質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン ６質量部を混合した原料を用いた以外は。実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
表１に示すように、電極膜の材料をニッケルに替えて金を用いたこと、及び、パリレン膜（第１の保護膜）の原料としてモノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９４質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン ６質量部を混合した原料を用いたこと、及び、パリレン膜（第１の保護膜）の表面に下記の条件のプラズマ処理を施した以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
・処理条件
装置：平行平板型反応装置
原料ガス：酸素
ガス流量：５０ｓｃｃｍ
圧力：１０Ｐａ
放電方法：高周波（１３．５６ＭＨｚ、出力２００Ｗ）
処理時間：１分間
（実施例４）
表１に示すように、電極膜の材料をニッケルに替えてチタンを用いたこと、及び、１％の濃度のテレフタル酸ＤＭＦ溶液中に、電極膜が形成されたチャネル基板を６０℃１分間浸漬して表面処理したこと、及び、パリレン膜（第１の保護膜）の原料としてモノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９４質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン ６質量部を混合した原料を用いた以外は。実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
（実施例５）
表２に示すように、ＣＨ3−Ｏ−（ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ）n−ＣＨ2−ＣＯＯＨ（平均分子量４０００〜８０００、ｎは整数）で表される化合物の飽和水溶液中にパリレン膜（第１の保護膜）の形成がなされたチャネル基板を６０℃１時間浸漬し、カルボン酸変性ポリエチレングリコールによる表面処理を行った以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
表２に示すように、ＣＨ3−Ｏ−（ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ）n−ＣＨ2−ＣＯＯＨ（平均分子量４０００〜８０００、ｎは整数）で表される化合物の飽和水溶液中にパリレン膜（第１の保護膜）の形成がなされたチャネル基板を６０℃１時間浸漬し、カルボン酸変性ポリエチレングリコールによる表面処理を行った以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
（実施例６）
表２に示すように、ポリ塩化ビニリデン樹脂のシクロヘキサン溶液をパリレン膜（第１の保護膜）の形成がなされたチャネル基板に塗布して１μｍの乾燥膜厚となるようにポリ塩化ビニリデン樹脂膜（第２の保護膜）を形成した以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
表２に示すように、ポリ塩化ビニリデン樹脂のシクロヘキサン溶液をパリレン膜（第１の保護膜）の形成がなされたチャネル基板に塗布して１μｍの乾燥膜厚となるようにポリ塩化ビニリデン樹脂膜（第２の保護膜）を形成した以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
（実施例７）
表２に示すように、パリレン膜（第１の保護膜）の表面に前記条件のプラズマ処理を施したこと、及び、クラリアントジャパン社製アルセダーコートＬ１１０を、プラズマ処理を施したパリレン膜（第１の保護膜）の形成がなされたチャネル基板に乾燥膜厚３μｍとなるように塗布を行い、１２０℃ １時間の熱処理、及び、９５℃ 相対湿度８０％ ３時間の熱処理を行ってポリシラザン膜（第２の保護膜）を形成した以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
表２に示すように、パリレン膜（第１の保護膜）の表面に前記条件のプラズマ処理を施したこと、及び、クラリアントジャパン社製アルセダーコートＬ１１０を、プラズマ処理を施したパリレン膜（第１の保護膜）の形成がなされたチャネル基板に乾燥膜厚３μｍとなるように塗布を行い、１２０℃ １時間の熱処理、及び、９５℃ 相対湿度８０％ ３時間の熱処理を行ってポリシラザン膜（第２の保護膜）を形成した以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
（実施例８）
表２に示すように、無電解ＮｉＰめっきにより、パリレン膜（第１の保護膜）の形成がなされたチャネル基板に膜厚３μｍのニッケル膜（第２の保護膜）を形成したこと、及び、ニッケル膜（第２の保護膜）上に、パリレン膜の原料としてモノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９７質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン ３質量部を混合した原料を用いて、２μｍの膜厚でパリレン膜（第３の保護膜）を形成した以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
表２に示すように、無電解ＮｉＰめっきにより、パリレン膜（第１の保護膜）の形成がなされたチャネル基板に膜厚３μｍのニッケル膜（第２の保護膜）を形成したこと、及び、ニッケル膜（第２の保護膜）上に、パリレン膜の原料としてモノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９７質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン ３質量部を混合した原料を用いて、２μｍの膜厚でパリレン膜（第３の保護膜）を形成した以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
（実施例９）
上述した図４のサーマル型のインクジェットヘッドのインクチャネル内面に保護膜を成膜して評価した。
１．ヒーターボードの作製
基板としてシリコンを用い、この基板上を熱酸化しＳｉＯ2を厚さ数μｍ形成して蓄熱層を形成した。この上に、有機レジネートをスピンコートすることにより発熱抵抗層を形成した。
上述した図４のサーマル型のインクジェットヘッドのインクチャネル内面に保護膜を成膜して評価した。
１．ヒーターボードの作製
基板としてシリコンを用い、この基板上を熱酸化しＳｉＯ2を厚さ数μｍ形成して蓄熱層を形成した。この上に、有機レジネートをスピンコートすることにより発熱抵抗層を形成した。
次に、この上にタンタルを０．６μｍ蒸着により成膜し、フォトリソグラフィー技術により回路パターンを形成し電極膜とした。また、この電極膜の形成により電極間に発熱部分を所定のサイズで形成した。
２．パリレン膜及び第２の保護膜の形成
モノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９４質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン ６質量部を混合した原料を作った。この原料を用いモノクロロ−（２，２）−パラシクロファンの蒸着に用いる通常の蒸着プログラムで成膜した。
２．パリレン膜及び第２の保護膜の形成
モノクロロ−（２，２）−パラシクロファン ９４質量部とモノアミノ−（２，２）−パラシクロファン ６質量部を混合した原料を作った。この原料を用いモノクロロ−（２，２）−パラシクロファンの蒸着に用いる通常の蒸着プログラムで成膜した。
具体的には、図５に示す蒸着装置を用い、原料を１５０℃〜１６５℃の昇華炉内で気化させ、気化したジパラキシリレンを６９０℃の熱分解炉内で熱分解してパラキシリレンラジカルを発生させ、発生したパラキシリレンラジカルを４３〜４５ｈＰａに減圧された成膜槽内に導入し、この成膜槽内で、成膜時間をコントロールすることにより、前記の通り電極膜を形成したヒーターボードに２μｍの膜厚でパリレン膜（第１の保護膜）を形成した後、このパリレン膜の表面に前記条件のプラズマ処理を施した。さらに、クラリアントジャパン社製アルセダーコートＬ１１０を、プラズマ処理を施したパリレン膜（第２の保護膜）の形成がなされたヒーターボードに乾燥膜厚３μｍとなるように塗布を行い、１２０℃ １時間の熱処理、及び、９５℃ 相対湿度８０％ ３時間の熱処理を行ってポリシラザン膜（第２の保護膜）を形成した。
３．インクジェットヘッドの作製
ヒーターボード上に、側壁で隔てられた複数のインクチャネルとなる複数の溝が形成された基板を接合した後、全インクチャネルの一方の開口を覆うように、ポリイミドからなるノズルプレートを接着してインクジェットヘッドを作製した。
３．インクジェットヘッドの作製
ヒーターボード上に、側壁で隔てられた複数のインクチャネルとなる複数の溝が形成された基板を接合した後、全インクチャネルの一方の開口を覆うように、ポリイミドからなるノズルプレートを接着してインクジェットヘッドを作製した。
（比較例１）
表１に示すように、電極膜の材料をニッケルに替えてアルミを用いたこと、及び、パリレン膜の原料としてモノクロロ−（２，２）−パラシクロファン １００質量部とした原料を用いた以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
＜評価試験＞
以上の実施例１〜９および比較例１の各例で作製されたインクジェットヘッドについて以下の評価試験を行った。
１．製造過程上の膜剥がれ
インクジェットヘッドの製造工程において、パリレン膜の一部が剥離したことによる性能上あるいは外見上の不良発生率を調べた。
２．電極腐食発生率
使用環境を想定した特定環境保存後でのパリレン膜の膜剥がれに起因する電極膜の腐食不良の発生率を調べた。具体的には、インクジェットヘッドにインクを充填し、インクに対して電極面に＋５Ｖの直流電圧を印加した状態で、６０℃環境に２週間保管した後の電極膜の腐食の発生率を調べた。
３．ピンホール発生率：
保護膜製膜後、１００℃１時間の加熱処理の別工程を経て完成したインクジェットヘッドの保護膜の電流リークによるピンホール発生率を調べた。インクジェットヘッドに１０ｍＳ／ｍの導電率の検査液を充填し、検査液−電極間に電圧を印加して電流量を測定し、１ｎＡ／Ｖ以上の電流リークの発生率を調べた。評価結果を表１、表２に示す。
表１に示すように、電極膜の材料をニッケルに替えてアルミを用いたこと、及び、パリレン膜の原料としてモノクロロ−（２，２）−パラシクロファン １００質量部とした原料を用いた以外は、実施例１と同じとしてインクジェットヘッドを作製した。
＜評価試験＞
以上の実施例１〜９および比較例１の各例で作製されたインクジェットヘッドについて以下の評価試験を行った。
１．製造過程上の膜剥がれ
インクジェットヘッドの製造工程において、パリレン膜の一部が剥離したことによる性能上あるいは外見上の不良発生率を調べた。
２．電極腐食発生率
使用環境を想定した特定環境保存後でのパリレン膜の膜剥がれに起因する電極膜の腐食不良の発生率を調べた。具体的には、インクジェットヘッドにインクを充填し、インクに対して電極面に＋５Ｖの直流電圧を印加した状態で、６０℃環境に２週間保管した後の電極膜の腐食の発生率を調べた。
３．ピンホール発生率：
保護膜製膜後、１００℃１時間の加熱処理の別工程を経て完成したインクジェットヘッドの保護膜の電流リークによるピンホール発生率を調べた。インクジェットヘッドに１０ｍＳ／ｍの導電率の検査液を充填し、検査液−電極間に電圧を印加して電流量を測定し、１ｎＡ／Ｖ以上の電流リークの発生率を調べた。評価結果を表１、表２に示す。
表１、表２より、保護膜として本発明の化合物を用いたものでは、従来の化合物の欠点であった製造工程での膜剥がれや、使用環境によって発生する膜剥がれ、製造工程における加熱処理等の温度履歴によるピンホール発生による保護膜性能劣化に対して十分な効果が確認された。
１、１００ インクジェットヘッド
２ 圧電性基板
３ カバー基板
４、４００ インクチャネル
５ 駆動壁
６、６００ ノズルプレート
７、７００ ノズル孔
８、１０４ 電極膜
９、１１ 表面処理
１０、１０５ 第１の保護膜
１０’ 第３の保護膜
１２ 第２の保護膜
２３ チャネル基板
１０１ 基板
１０２ 蓄熱層
１０３ 発熱抵抗層
１１０ 基板
１１１ ヒーターボード
２ 圧電性基板
３ カバー基板
４、４００ インクチャネル
５ 駆動壁
６、６００ ノズルプレート
７、７００ ノズル孔
８、１０４ 電極膜
９、１１ 表面処理
１０、１０５ 第１の保護膜
１０’ 第３の保護膜
１２ 第２の保護膜
２３ チャネル基板
１０１ 基板
１０２ 蓄熱層
１０３ 発熱抵抗層
１１０ 基板
１１１ ヒーターボード
Claims (15)
- インクチャネル内に電極膜を有するインクジェットヘッドにおいて、少なくも前記電極膜の表面に、下記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第１の保護膜が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 前記第１の保護膜の表面が、前記一般式１におけるアミノ基と反応性を有する反応基を含む分子構造の化合物により表面処理されてなることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
- 前記一般式１におけるアミノ基と反応性を有する反応基を含む分子構造の化合物により表面処理されてなる前記電極膜の表面に、前記第１の保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッド。
- 前記第１の保護膜の表面に、第２の保護膜が積層されてなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のインクジェットヘッド。
- 前記第２の保護膜の表面に、前記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第３の保護膜が積層されてなることを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッド。
- 前記第２の保護膜の水蒸気透過性が、前記第１の保護膜の水蒸気透過性よりも低いことを特徴とする請求項４または５記載のインクジェットヘッド。
- 前記第２の保護膜の酸素透過性が、前記第１の保護膜の酸素透過性よりも低いことを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項記載のインクジェットヘッド。
- 前記インクチャネルの側壁の少なくとも一部が圧電素子からなり、前記電極膜は、前記圧電素子の表面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載のインクジェットヘッド。
- 前記インクチャネルの側壁は、前記圧電素子に電界が印加されることによりせん断変形することで、前記インクチャネル内のインクを吐出するための圧力を発生させることを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッド。
- 前記インクチャネルの内面に発熱抵抗層が形成され、前記電極膜は、前記発熱抵抗層に電圧を印加するために前記発熱抵抗層に接して形成されており、前記発熱抵抗層に電圧を印加して熱エネルギーを発生させ、前記熱エネルギーをインクに作用させて気泡を発生させることで、前記インクチャネル内のインクを吐出するための圧力を発生させることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記電極膜の材料が、アルミニウム、タンタル、ニッケル、チタニウム、銀、金、銅から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のンクジェットヘッド。
- インクチャネル内に電極膜を有するインクジェットヘッドの製造方法において、前記インクチャネル内に電極膜を形成した後、少なくとも前記電極膜の表面に、下記一般式１で示されるパラキシリレン骨格を含有するポリパラキシリレン又はその誘導体からなる第１の保護膜を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記第１の保護膜を形成した後、前記第１の保護膜を熱処理することを特徴とする請求項１２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記第１の保護膜を形成した後、前記第１の保護膜の表面をプラズマ処理することを特徴とする請求項１２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記第１の保護膜の表面をプラズマ処理した後、前記プラズマ処理された前記第１の保護膜の表面に、第２の保護膜を積層することを特徴とする請求項１４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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