JP4623344B2

JP4623344B2 - 保護膜及び保護膜形成方法、並びにインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP4623344B2
Application number: JP2001012649A
Authority: JP
Inventors: 英生渡辺
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: JP2002210967A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インクジェットヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、駆動電極の保護膜として、例えば特開２０００−７１４５１号公報では、ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる複数の樹脂皮膜で構成することが提案され、第１の保護膜としてパリレンＮが、第二層目以降の保護膜としてパリレンＮ、Ｃ、又はＤが形成されてなる２層構成である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、保護膜のピンホール密度が十分低くなく、絶縁膜を通して電流が流れるため、電極が腐食する場合が多い。特に、インクジェットヘッドにおいては１箇所でもピンホールがあると電極が断線し、インクジェットヘッドとして機能しなくなるため、歩留まりを落とす大きな要困となっていた。
【０００４】
特に、電極の保護膜としては、パリレンが以前より知られており、パリレンＮは浸透性が高く複雑な構造中への浸透性がすぐれている。
【０００５】
また、電極のアルミニウムは真空蒸着によって形成されているが、真空蒸着、特に斜めから蒸着された場合、形成された膜は柱状の構造が集まった構造となっており、あまり緻密ではなく、微視的には孔だらけといえる。また、電極の下地のＰＺＴは数ミクロンのグレインからできており、このグレインが脱落した場合、孔があくため、その上に形成されたアルミニウムはでこぼことなる。このような電極に保護膜を設けると、保護膜は柱状構造のアルミニウムへの保護性能が優れるという利点はあるが、耐熱性が低いため、保護膜形成後にインクジェットヘッドが経験する加熱工程での劣化が大きく、歩留まりが低かった。
【０００６】
一方、パリレンＣは耐熱性が高いが、浸透性においてパリレンＮより劣るためピンホール等の欠陥が生じやすい。
【０００７】
これらの欠点を解消するため、パリレンＮを形成した後にパリレンＣを形成していたが、この方法では一旦製膜装置より取り出しプラズマ処理を行う必要があるため、コスト高になり、また取り出したときのゴミの付着によりピンホールが発生した。
【０００８】
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、低コストで、ゴミの付着等によるピンホールをなくし、吐出性能及び耐久性に優れるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、『圧電性基体上に電極を有する可動部を少なくとも１つの壁とするインクチャンバーを、少なくとも前記可動部を有する部材と、他の壁を形成する部材の２部材以上から構成し、前記電極に電圧を印加してインクチャンバーからインクを吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
個々に温度制御可能なパリレンＮ成膜用とパリレンＣ成膜用の昇華領域をもった製膜装置を用いて、
始めに主として前記パリレンＮ成膜用の昇華領域を加熱し、昇華させ、主としてパリレンＮの膜を形成し、途中より前記パリレンＣ成膜用の昇華領域を加熱することにより昇華させ、パリレンＣの成膜を開始すると共に、パリレンＮの昇華を徐々に停止させ、パリレンＮの成膜を徐々に停止することにより、
前記電極に設けられる少なくともパリレンＮとパリレンＣを含む保護膜であり、パリレンＮに対するパリレンＣの組成比（Ｃ／Ｎ）が、前記電極の界面側よりも表面側の方が高い前記保護膜で前記電極を被覆したことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００１１】
この請求項１に記載の発明によれば、保護膜のパリレンＮに対するパリレンＣの組成比（Ｃ／Ｎ）が、基体の界面側よりも表面側の方が高いことで、ピンホールがなく、かつ耐熱性にすぐれた保護膜が低コストで得られ、電極を保護膜で被覆することで、低コストで、ゴミの付着等によるピンホールをなくし、吐出性能及び耐久性に優れるインクジェットヘッドを製造することができる。また、始めに主としてパリレンＮの領域を加熱し、昇華させ、次にパリレンＣの領城を主として加熱することで、低コストで、ゴミの付着等によるピンホールをなくし、耐久性に優れる保護膜を形成することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、『前記パリレンＮの成分が全体の５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００１３】
この請求項２に記載の発明によれば、パリレンＮの成分が全体の５０％以下であることで、より耐熱性にすぐれた保護膜が低コストで得られる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、『前記圧電性基体の界面側から０．５ミクロンまでの層における前記パリレンＮの成分が７０％以上であり、かつ表面側から層内部に向かっての１ミクロンまでの層における前記パリレンＣの成分が７０％以上あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００１５】
この請求項３に記載の発明によれば、圧電性基体の界面側から０．５ミクロンまでの層におけるパリレンＮの成分が７０％以上であり、かつ表面側から層内部に向かっての１ミクロンまでの層におけるパリレンＣの成分が７０％以上あることで、よりピンホールがなく、かつ耐熱性にすぐれ、充分に耐久性を有する保護膜が低コストで得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のインクジェットヘッドの製造方法を図面に基づいて説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。
【００２３】
図１はインクジェットヘッドのインクチャンバーの模式断面図である。
【００２４】
この実施の形態のインクジェットヘッド１は、圧電性基体２と、他の壁を形成する部材（代表的には、ガラス、セラミック、金属或いはプラスチック製の平板を接着して形成するインクチャンバーの蓋）３とでインク流路であるインクチャンバー４が形成されている。圧電性セラミック基体２の内壁には、電極５が設けられ、この電極５と他の壁を形成する部材３の内壁は保護膜６で被覆されている。
【００２５】
圧電性基体２は、圧電性セラミックで構成され、この圧電性セラミックとしては、従来公知の任意のものを採用できるが、例えばチタン酸ジルコン酸鉛等の充填密度が大きいものが圧電性能の点で好ましい。
【００２６】
図２は圧電性基体２の一例を示すもので、厚さ１ｍｍの圧電性基体２の一面に微少な溝部（Ｌ：３０ｍｍ、Ｈ：３６０μｍ、Ｂ：７０μｍ）が加工されている。この圧電性基体２の加工面に蓋部材３を接合することにより、インク流路となるインクチャンバー４（Ｌ：３０ｍｍ、Ｈ：３６０μｍ、Ｂ：７０μｍ）が溝部に構成される。インクチャンバー４の一端はインク供給部に連結され、他端はインク吐出部と連結される。
【００２７】
また、電極５は微細な部材に薄膜で形成する（通常、０．５〜５．０μｍ程度）ため、スパッタリング等により形成するが、電気的特性、耐食性及び加工性の点からアルミニウム、タンタル又はチタニウムからなることが好ましい。また、電極膜の耐食性及び安定性を向上するのに陽極酸化処理を施すのが有効である。
陽極酸化処理の具体例を次に示す。
【００２８】
電解液として、３００ｍｌのエチレングリコール及び３０ｍｌの３％酒石酸からなるｐＨ７．０±０．５（アンモニア水で調整）の液を用い、厚さ２．０μｍのアルミニウム電極膜を形成した圧電性基体を浸漬し、電極膜をプラスにして電流密度１ｍＡ／ｃｍ²で電極が１００Ｖに達するまでは定電流で、電圧１００Ｖに達した後は１００Ｖの定電圧で陽極酸化を行い、電流密度が０．１Ａ／ｃｍ²以下となったとき処理を終了させる。
【００２９】
この発明においては、電極膜の陽極酸化処理後、保護膜形成工程前に他の壁を形成する部材３を圧電性基体２に接着する。この接着工程では、接着剤を塗布する前に、圧電性基体２の溝部が設けられた加工面及び前記溝部を覆う蓋部材３の接合面はその状態に応じて洗浄、研磨等の前処理が行われ、接着面がそれぞれ形成される。
【００３０】
圧電性基体２の接着面と蓋部材３の接着面とがエポキシ系接着剤で接着されて、圧電性基体２と蓋部材３は一体に組み立てられる。組立後、接着面は加圧状態で、約１２０℃まで加熱され、さらにこの加圧・加熱状態が約２時間保持されて、接着剤が硬化される。この接着行程により厚さ１．０〜２．０μｍの接着剤層が接着面に形成され、また一体化された圧電性基体２と蓋部材３間にインク流路となるインクチャンバー４が構成される。
【００３１】
接着終了後一体化された圧電性基体２と蓋部材３に対し、保護膜６を形成する。保護膜６を形成する化学蒸着を行うための製膜装置の一例を図３に示す。
［実施例１］
この実施の形態の製膜装置１０は、蒸着室１１に、昇華室１２，１３と熱分解室１４，１５の２系統を連結して構成される。蒸着室１１の内部にインクジェットヘッド１を載置し、インクジェットヘッド１の保護膜を設けない部分はマスキングしておく。
【００３２】
昇華室１２にパリレンＮを入れ、昇華室１３にパリレンＣを入れ、始めにはパリレンＮを主として昇華・分解して膜を形成し、途中よりパリレンＣの昇華・分解を開始すると共に、パリレンＮの昇華を徐々に停止させた。
【００３３】
パリレンＮ及びパリレンＣの構造式を示す。
【００３４】
パリレンＮの構造式

パリレンＣの構造式

その結果、図４に示すような成分を有する保護膜が得られた。
【００３５】
耐久性の評価を行ったところ不良率は１００個中０個であった。
【００３６】
評価項目は、１２０℃で２時間、熱処理後の耐久性を調べた。
【００３７】
耐久性評価方法としては、塩酸（３５％）の１０％水溶液の中にインクジェットヘッドを入れ、電極と塩酸中にいれた対向電極の間にプラスマイナス２ＯＶ、４ＯｋＨｚの交流を１時間、加えて行った。その後、直流の２ＯＶを加えて、リーク電流を測定し、１マイクロＡ以上のものを不合格とした。
【００３８】
基体に設けられる少なくともパリレンＮとパリレンＣを含む保護膜６は、パリレンＮに対するパリレンＣの組成比（Ｃ／Ｎ）が、基体の界面側よりも表面側の方が高いことで、ピンホールがなく、かつ耐熱性にすぐれた保護膜６が低コストで得られる。また、パリレンＮの成分が全体の５０％以下であることで、より耐熱性にすぐれた保護膜６が低コストで得られる。
［実施例２］実施例１でパリレンＮとパリレンＣの昇華温度を制御し、保護膜６と基板との界面から０．５ミクロンまでの層におけるパリレンＮの成分と、保護膜表面から内部に向かっての１ミクロンまでの層におけるパリレンＣの成分を図５のように制御した。保護膜６の層の全膜厚は６ミクロンとした。そして、各１０個のサンプルの耐久性の評価を行った。
【００３９】
図５より、保護膜と基板との界画から０．５ミクロンまでの層におけるパリレンＮの成分が７０％以上であり、かつ、保護膜表面から内部に向かっての１ミクロンまでの層におけるパリレンＣの成分が７０％以上あれば十分な耐久性を持つことがわかった。
［従来例１］
パリレンＮを１ミクロン、パリレンＣを５ミクロン形成した。このパリレンＮの形成とパリレンＣの形成の間でプラズマ処理を行った。実施例１，２と同じ耐久性評価を行ったところ、不良率は１０％であった。
【００４０】
【発明の効果】
前記したように、請求項１に記載の発明では、保護膜のパリレンＮに対するパリレンＣの組成比（Ｃ／Ｎ）が、基体の界面側よりも表面側の方が高いことで、ピンホールがなく、かつ耐熱性にすぐれた保護膜が低コストで得られ、電極を保護膜で被覆することで、低コストで、ゴミの付着等によるピンホールをなくし、吐出性能及び耐久性に優れるインクジェットヘッドを製造することができる。また、始めに主としてパリレンＮの領域を加熱し、昇華させ、次にパリレンＣの領城を主として加熱することで、低コストで、ゴミの付着等によるピンホールをなくし、耐久性に優れる保護膜を形成することができる。
【００４１】
請求項２に記載の発明では、パリレンＮの成分が全体の５０％以下であることで、より耐熱性にすぐれた保護膜が低コストで得られる。
【００４２】
請求項３に記載の発明では、圧電性基体の界面側から０．５ミクロンまでの層におけるパリレンＮの成分が７０％以上であり、かつ表面側から層内部に向かっての１ミクロンまでの層におけるパリレンＣの成分が７０％以上あることで、よりピンホールがなく、かつ耐熱性にすぐれ、充分に耐久性を有する保護膜が低コストで得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットヘッドのインクチャンバーの模式断面図である。
【図２】圧電性基体の一例を示す斜視図である。
【図３】製膜装置の一例を示す図である。
【図４】保護膜のパリレンＮの分布を示す図である。
【図５】パリレンＮとパリレンＣの分布と耐久性を示す図である。
【符号の説明】
１インクジェットヘッド
２圧電性基体
３他の壁を形成する部材（蓋部材）
４インクチャンバー
５電極
６保護膜
１０製膜装置
１１蒸着室
１２，１３昇華室
１４，１５熱分解室

Claims

圧電性基体上に電極を有する可動部を少なくとも１つの壁とするインクチャンバーを、少なくとも前記可動部を有する部材と、他の壁を形成する部材の２部材以上から構成し、前記電極に電圧を印加してインクチャンバーからインクを吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
個々に温度制御可能なパリレンＮ成膜用とパリレンＣ成膜用の昇華領域をもった製膜装置を用いて、
始めに主として前記パリレンＮ成膜用の昇華領域を加熱し、昇華させ、主としてパリレンＮの膜を形成し、途中より前記パリレンＣ成膜用の昇華領域を加熱することにより昇華させ、パリレンＣの成膜を開始すると共に、パリレンＮの昇華を徐々に停止させ、パリレンＮの成膜を徐々に停止することにより、
前記電極に設けられる少なくともパリレンＮとパリレンＣを含む保護膜であり、パリレンＮに対するパリレンＣの組成比（Ｃ／Ｎ）が、前記電極の界面側よりも表面側の方が高い前記保護膜で前記電極を被覆したことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
前記パリレンＮの成分が全体の５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
前記圧電性基体の界面側から０．５ミクロンまでの層における前記パリレンＮの成分が７０％以上であり、かつ表面側から層内部に向かっての１ミクロンまでの層における前記パリレンＣの成分が７０％以上あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。