JP3795360B2 - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【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００８８）、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２０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Ｓｉ₃Ｎ₄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。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づくインクジェットヘッドの製造方法は、後述のインクジェットヘッドを製造するための方法であって、圧電材料にチャンネル溝を形成する工程と、上記チャンネル溝に金属膜を形成する工程と、上記金属膜を覆うように絶縁膜を形成する工程とを含み、上記絶縁膜を形成する工程は、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、第１の膜と上記第１の膜を覆う第２の膜とを備え、上記第１の膜と上記第２の膜との界面に親水性粒子を含み、上記親水性粒子が上記第２の膜の表面に露出している。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ＳｉＯ₂、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、上記絶縁膜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ＳｉＯ₂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、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２１２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２０１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４１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３５０μｍ、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２６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２１２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１７に示すように、第１の膜２１２上に、親水性粒子２０１として、ＳｉＯ₂を主成分とする平均粒径０．３５μｍ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、２２，２２ａ 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、７１ 放電電極、７２ ＲＦ発振器、１００ インクジェットヘッド、２００ 複合膜、２０１ 親水性粒子、２０２ 主層、２０３ 基材、２１２ 第１の膜、２２２ 第２の膜。

Claims (8)

1. 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、第１の膜と前記第１の膜を覆う第２の膜とを備え、前記第１の膜と前記第２の膜との界面に親水性粒子を含み、前記親水性粒子が前記第２の膜の表面に露出している、インクジェットヘッド。
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に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記絶縁膜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に記載のインクジェットヘッド。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッドを製造するための方法であって、
   圧電材料にチャンネル溝を形成する工程と、
   前記チャンネル溝に金属膜を形成する工程と、
   前記金属膜を覆うように絶縁膜を形成する工程とを含み、
   前記絶縁膜を形成する工程は、
   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、インクジェットヘッドの製造方法。
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に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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インクジェットヘッドの製造方法。
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に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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