JP4946499B2 - インクジェットヘッド - Google Patents
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Description
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の保護膜が形成されており、該第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いることを特徴とするインクジェットヘッド。
2.
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、前記電極膜は、下記一般式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り、少なくとも前記表面処理された電極膜の表面に、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。
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。
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。
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、
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。
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。
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: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。
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。
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。
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。
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、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、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、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。
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。
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。
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。
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。
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 (11)
- 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の保護膜が形成されており、該第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いることを特徴とするイ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において、前記電極膜は、下記一般式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り、少なくとも前記表面処理された電極膜の表面に、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。
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