JP5606266B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及びその製造方法に関する。

近年、インクジェットヘッドにおいては、導電性インクなどの多様なインクを吐出させるため、電極等をインクから保護する必要がある。また、溶剤系などの特殊なインクを吐出させる場合には、ノズルプレートと圧電部材とを接着する接着剤がインクによって侵されるなどの問題もあり、耐インク性が劣る部分を保護する必要がある。

このような要求に対して、電極やノズルプレート等を高分子材料により形成された保護膜で被覆する技術が検討されている。しかしながら、ノズルプレートに形成されたノズル穴のエッジ部において保護膜の成長バラツキが発生した場合には、インクの吐出性能にもバラツキが発生するといった問題が生じうる。

ノズル穴のエッジ部で保護膜が異常成長した場合には、インク吐出時にインク滴が異常成長点の影響を受け、印刷品位を低下させるおそれがある。例えば、インク滴の吐出方向が傾いた場合には、インク滴によって形成される媒体上のドットの位置にずれが生じてしまうことがある。また、吐出すべきメインのインク滴が尾をひき、微小なインク滴（サテライト）が発生してしまった場合には、サテライトがメインインク滴とは異なる方向に飛翔し、メインのインク滴によって形成されたメインドットに加えて微小なインク滴によって形成された微小ドットが媒体上に印刷されてしまうことがある。

特開２００３−２６６６９１号公報

本実施形態の目的は、印刷品位の低下を抑制することが可能な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にある。

本実施形態によれば、
インク圧力室を形成する圧電部材と、前記圧電部材の前記インク圧力室に対向した側面に配置された電極と、前記インク圧力室の開口側の前記圧電部材の上面に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、前記圧電部材の上面と前記ノズルプレートの下面とを接着する接着剤と、前記ノズルプレートの前記圧電部材から離間した上面、前記ノズル穴の内壁、及び、前記ノズルプレートが前記圧電部材の上面に接する下面から繋がり、前記圧電部材と前記ノズルプレートとの接着部、及び、前記電極を覆う保護膜と、を備え、前記ノズルプレートの上面における前記ノズル穴の周囲においては、前記保護膜の少なくとも一部が欠落していることを特徴とするインクジェットヘッドが提供される。

本実施形態によれば、
インク圧力室を形成する圧電部材、及び、前記圧電部材の側面に配置された電極を形成し、前記圧電部材とノズルプレートとを接着し、前記ノズルプレートの表面、前記圧電部材と前記ノズルプレートとの接着部、及び、前記電極を覆う保護膜を形成し、少なくとも前記ノズル穴の周囲においては、レーザー光を照射することにより、前記ノズルプレートの上面を覆う前記保護膜の少なくとも一部を除去する、ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法が提供される。

図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッドの構成を概略的に示す分解斜視図である。 図２は、図１に示したインクジェットヘッドを構成する主要部及びノズルプレートを含む第１構成例の構造を概略的に示す断面図である。 図３は、図１に示したインクジェットヘッドを構成する主要部及びノズルプレートを含む第２構成例の構造を概略的に示す断面図である。 図４は、図１に示したインクジェットヘッドを構成する主要部及びノズルプレートを含む第３構成例の構造を概略的に示す断面図である。 図５は、図１に示したインクジェットヘッドを構成する主要部及びノズルプレートを含む第４構成例の構造を概略的に示す断面図である。 図６は、図２乃至図５に示した各構成例のノズルプレートの形成されたノズル穴の形状を概略的に示す断面図である。 図７は、本実施形態のインクジェットヘッドの製造過程の一部を概略的に示す断面図である。 図８は、本実施形態のインクジェットヘッドにおける保護膜を形成するための蒸着重合装置の構成を概略的に示す図である。 図９は、本実施形態のインクジェットヘッドの製造過程の一部を概略的に示す断面図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッド１の構成を概略的に示す分解斜視図である。

すなわち、インクジェットヘッド１は、主要部１０、ノズルプレート２０、マスクプレート３０、及び、ホルダ４０を備えている。このインクジェットヘッド１は、第１方向Ｘを長手方向とした概略直方体形状である。なお、以下の説明において、第１方向Ｘに概ね直交する方向を第２方向Ｙとし、Ｘ−Ｙ平面に直交する方向を第３方向Ｚとする。インク滴の吐出方向は第３方向Ｚである。

主要部１０は、絶縁基板１１、枠体１２、圧電部材１３などを備えて構成されている。

絶縁基板１１は、例えば、アルミナなどのセラミックス製であり、第１方向Ｘに沿って延出した概略長方形の板状に形成されている。この絶縁基板１１は、ノズルプレート２０と対向する側に上面１１Ｔを有するとともに、ホルダ４０と対向する側に下面１１Ｂを有している。このような絶縁基板１１は、インク供給口１１ｉｎ及びインク排出口１１ｏｕｔを有している。これらのインク供給口１１ｉｎ及びインク排出口１１ｏｕｔは、上面１１Ｔから下面１１Ｂまで貫通している。

枠体１２は、例えば、金属製であり、矩形枠状に形成されている。この枠体１２は、絶縁基板１１の上面１１Ｔに配置されている。圧電部材１３は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）製であり、絶縁基板１１の上面１１Ｔにおいて枠体１２で囲まれた内側に配置されている。各圧電部材１３は、第１方向Ｘに概ね直交する第２方向Ｙに沿って延出している。これらの圧電部材１３は、第１方向Ｘに沿って並んでいる。第１方向Ｘに沿って並んだ一対の圧電部材１３の間には、第２方向Ｙに沿って延出したインク圧力室１４がスリット状に形成される。

図示した例では、第１方向Ｘに沿って並んだ圧電部材１３の列が２列形成されている。複数のインク供給口１１ｉｎは、絶縁基板１１の略中央部、つまり、２列の圧電部材１３の間において第１方向Ｘに沿って並んでいる。複数のインク排出口１１ｏｕｔは、絶縁基板１１の周辺部、つまり、圧電部材１３と枠体１２との間において第１方向Ｘに沿って並んでいる。このような構成により、インク供給口１１ｉｎのそれぞれからインク圧力室１４に向けてインクが供給され、インク圧力室１４を通過したインクがインク排出口１１ｏｕｔのそれぞれから排出される。

ノズルプレート２０は、例えば、ポリイミドなどの樹脂製、あるいは、ニッケル合金やステンレスなどの耐熱性を有する金属製であり、第１方向Ｘに沿って延出した概略長方形の板状に形成されている。このノズルプレート２０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の上方に配置されている。このノズルプレート２０は、マスクプレート３０と対向する側に上面２０Ｔを有するとともに、主要部１０と対向する側に下面２０Ｂを有している。このノズルプレート２０の下面２０Ｂと、枠体１２及び圧電部材１３とは、図示しない接着剤により接着されている。

このようなノズルプレート２０は、ノズル穴２１を有している。各ノズル穴２１は、インク圧力室１４に対向して形成されており、インク圧力室１４に連通している。複数のノズル穴２１は、概略第１方向Ｘに沿って並んでおり、ノズル列２１１及び２１２を形成している。図示した例では、ノズルプレート２０には、２列のノズル列２１１及び２１２が形成されているが、ノズル列は１列であっても良いし３列以上であっても良い。なお、互いに隣接するノズル穴２１は、厳密には、第１方向Ｘに沿った同一直線上に形成されていない場合があるが、ここでは詳細な説明を省略する。

マスクプレート３０は、例えば、金属製であり、ノズルプレート２０を囲む枠状に形成されている。このマスクプレート３０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の上方に配置されている。このマスクプレート３０は、ノズルプレート２０の外径と略同等の四角形状の開口部３０Ｈを有している。このマスクプレート３０と、枠体１２とは、図示しない接着剤により接着されている。

ホルダ４０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の下方に配置されている。このホルダ４０は、インク供給口１１ｉｎに向けてインクを導入するためのインク導入路４１、及び、インク排出口１１ｏｕｔから排出されたインクを回収するインク回収路４２を有している。インク導入路４１には、図示しないインクタンクからインクを導入するための導入用パイプ５１が接続されている。インク回収路４２には、インクをインクタンクに回収するための回収用パイプ５２が接続されている。このホルダ４０は、主要部１０と対向する側に上面４０Ｔを有している。このホルダ４０の上面４０Ｔと、絶縁基板１１の下面１１Ｂとは、図示しない接着剤により接着されている。

ホルダ４０と絶縁基板１１とを接着する接着剤、ノズルプレート２０と枠体１２及び圧電部材１３とを接着する接着剤、及び、マスクプレート３０と枠体１２とを接着する接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂が適用可能である。

図２は、図１に示したインクジェットヘッド１を構成する主要部１０及びノズルプレート２０を含む第１構成例の構造を概略的に示す断面図である。

すなわち、圧電部材１３は、絶縁基板１１の上面１１Ｔにおいて、所定の間隔を置いて配置されている。詳細な説明は省略するが、この圧電部材１３は、例えば、分極方向が互いに逆向きの２つの圧電部材を第３方向Ｚに積層して形成されている。このような圧電部材１３は、上面１３Ｔと、絶縁基板１１の上面１１Ｔに対して略垂直な側面１３Ｓと、を有している。

インク圧力室１４は、互いに隣接する圧電部材１３の間に形成されている。換言すると、圧電部材１３は、インク圧力室１４を隔てて配置されている。

電極１６は、圧電部材１３のそれぞれの側面１３Ｓに配置されている。つまり、圧電部材１３は、２つの電極１６によって挟まれている。また、この電極１６は、隣接する圧電部材１３の間に位置する絶縁基板１１の上面にも配置されている。このような電極１６は、例えば、ニッケルメッキや銅メッキなどによって形成されている。

ノズルプレート２０は、圧電部材１３に接着されている。より具体的には、圧電部材１３の上面１３Ｔとノズルプレート２０の下面２０Ｂとが接着剤により接着されている。このノズルプレート２０に形成されたノズル穴２１は、インク圧力室１４に連通している。このノズル穴２１の中心は、隣接する圧電部材１３の間の略中間に位置している。

このような構成においては、圧電部材１３を挟むそれぞれの電極１６に逆極性の電圧が印加されることにより、圧電部材１３が変形し、インク圧力室１４の容積を変化させる（つまり、容積を拡張させたり、容積を収縮させたりする）。インク圧力室１４の容積変化に伴い、インク圧力室１４に導入されたインクがノズル穴２１から吐出される。

ところで、本実施形態においては、インクジェットヘッド１は、ノズルプレート２０の表面、圧電部材１３とノズルプレート２０との接着部ＡＰ、及び、電極１６を覆う保護膜６０を備えている。なお、ノズルプレート２０の表面とは、上面２０Ｔ、下面２０Ｂ、及び、ノズル穴２１の内壁２１Ｉを含むものとする。インク圧力室１４の内面は、一様に保護膜６０によって覆われている。

このような保護膜６０は、電気的絶縁性であり、例えば、ポリイミドやパリレン（ポリパラキシリレン）などの有機系材料を用いて形成されている。また、この保護膜６０は、例えば、蒸着重合法などのドライ方式で形成される。

ここで、蒸着重合法とは、熱エネルギーによって蒸発させ、活性化させた複数種類の原料モノマーを、保護膜６０の成膜を目的とする処理対象物の表面に付着させ、その処理対象物表面で重合反応を生じさせることにより、処理対象物表面に有機高分子膜からなる保護膜６０を形成する重合方法である。

このような保護膜６０については、ノズルプレート２０の上面２０Ｔにおいて、少なくともノズル穴２１の周囲においては、保護膜６０の少なくとも一部が欠落している。図示した例では、保護膜６０には、ノズル穴２１の周囲において窪み６０Ｃが形成されている。より具体的には、ノズルプレート２０の上面２０Ｔを覆う保護膜６０の膜厚がノズル穴２１の周囲において局所的に薄くなっている。

例えば、保護膜６０は、概ね第１膜厚Ｔ１（例えば、５μｍ程度）を有するように形成されているが、ノズル穴２１の周囲における保護膜６０の第２膜厚Ｔ２は、例えば接着部ＡＰの直上における保護膜６０の第１膜厚Ｔ１よりも薄い。このような第２膜厚Ｔ２の領域つまり窪み６０Ｃは、例えば、ノズル穴２１を囲むリング状に形成されている。この保護膜６０について、第２膜厚Ｔ２の領域は、ノズル穴２１の内壁２１Ｉを覆う領域と繋がっている。なお、ここでの第１膜厚Ｔ１及び第２膜厚Ｔ２は、第３方向Ｚに沿った長さである。

このような第１構成例は、ノズルプレート２０が樹脂製である場合及び金属製である場合のいずれにも適用される。

図３は、図１に示したインクジェットヘッド１を構成する主要部１０及びノズルプレート２０を含む第２構成例の構造を概略的に示す断面図である。

ここに示した第２構成例は、第１構成例と比較して、ノズルプレート２０の上面２０Ｔのうち、ノズル穴２１の周囲が保護膜６０から露出している点で相違している。すなわち、接着部ＡＰの直上における保護膜６０の第１膜厚Ｔ１に対して、ノズル穴２１の周囲における保護膜６０の第２膜厚Ｔ２はゼロである。つまり、ノズル穴２１の周囲においては、保護膜６０は、上面２０Ｔに至るまで完全に除去されており、第１膜厚Ｔ１分の段差が形成されている。このような保護膜６０から露出した領域は、例えば、ノズル穴２１を囲むリング状に形成されている。なお、その他については第１構成例と同様であるため、説明を省略する。

このような第２構成例は、ノズルプレート２０が樹脂製である場合及び金属製である場合のいずれにも適用される。

図４は、図１に示したインクジェットヘッド１を構成する主要部１０及びノズルプレート２０を含む第３構成例の構造を概略的に示す断面図である。

ここに示した第３構成例は、第２構成例と比較して、ノズルプレート２０の上面２０Ｔにおいて、ノズル穴２１の周囲を含む全面が保護膜６０から露出している点で相違している。つまり、この第３構成例においては、ノズルプレート２０の上面２０Ｔには、保護膜６０が形成されていない。なお、その他については第１構成例と同様であるため、説明を省略する。

このような第３構成例は、ノズルプレート２０が樹脂製である場合及び金属製である場合のいずれにも適用される。

図５は、図１に示したインクジェットヘッド１を構成する主要部１０及びノズルプレート２０を含む第４構成例の構造を概略的に示す断面図である。

ここに示した第４構成例は、第２構成例と比較して、さらに、保護膜６０から露出したノズルプレート２０には、窪み２０Ｃが形成されている点で相違している。この窪み２０Ｃの上面２０Ｔからの深さｄは、ノズルプレート２０の厚さＤの１０％以内、あるいは、５μｍ以内である。このような窪み２０Ｃは、例えば、ノズル穴２１を囲むリング状に形成されている。ここでの深さｄ及び厚さＤは、第３方向Ｚに沿った長さである。なお、その他については第１構成例と同様であるため、説明を省略する。

このような第４構成例は、特に、ノズルプレート２０が樹脂製である場合に適用される。

ここで、ノズルプレート２０に形成されるノズル穴２１の断面形状の一例について説明する。

図６は、図２乃至図５に示した各構成例のノズルプレート２０の形成されたノズル穴２１の形状を概略的に示す断面図である。

すなわち、ノズル穴２１は、ノズルプレート２０の上面２０Ｔと下面２０Ｂとの間で最小径φとなるつづみ型の断面形状を有している。つまり、ノズル穴２１の内壁２１Ｉは、ノズルプレート２０の上面２０Ｔ側に逆テーパ部２１Ａを形成するとともに、ノズルプレート２０の下面２０Ｂ側に順テーパ部２１Ｂを形成している。

なお、図示しないが、Ｘ−Ｙ平面においては、ノズル穴２１は、円形であり、最小径となる部分についても円形である。上面２０Ｔから最小径となる位置までの第３方向Ｚに沿った距離Ｌは、ノズルプレート２０の厚さＤの約１０％である。各部の寸法の一例を示すと、厚さＤは５０μｍであり、距離Ｌは５μｍであり、最小径φは３０μｍである。

図５に示した第４構成例において、ノズルプレート２０の上面２０Ｔ側に窪み２０Ｃが形成される場合であっても、窪み２０Ｃの深さｄがノズルプレート２０の厚さＤの１０％以内あるいは５μｍ以内であれば、ノズル穴２１の最小径φは維持される。このため、ノズル穴２１毎に最小径が異なるといった不具合の発生は防止される。

このような形状のノズル穴２１は、ノズルプレート２０が樹脂製である場合に形成されることが多いが、ノズルプレート２０が金属製である場合にも形成可能である。

なお、ノズル穴２１の他の断面形状としては、図示しないが、ノズルプレート２０の上面２０Ｔの側に略均一な内径の円筒部が形成され、ノズルプレート２０の下面２０Ｂの側で順テーパ部が形成された形状も適用可能である。この場合においても、第４構成例のように、ノズルプレート２０の上面２０Ｔの側に窪み２０Ｃが形成される構成において、窪み２０Ｃの深さが円筒部の軸方向に沿った長さ以内であれば、円筒部の内径がノズル穴２１の最小径φとなり、この最小径が維持される。

次に、本実施形態におけるインクジェットヘッド１の製造方法について説明する。なお、ここでは、Ｘ−Ｚ平面における断面図を参照しながら説明する。

図７は、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造過程の一部を概略的に示す断面図である。

まず、図７の（ａ）で示したように、絶縁基板１１の上面１１Ｔに、圧電部材１３を形成した後に、この圧電部材１３の側面１３Ｓ及び絶縁基板１１の上面１１Ｔに電極１６を形成する。図示した段階では、圧電部材１３の上面１３Ｔには、電極１６は配置されていない。

そして、図７の（ｂ）で示したように、圧電部材１３とノズルプレート２０とを接着剤により接着する。接着剤は、例えば、エポキシ樹脂であり、圧電部材１３の上面１３Ｔに塗布される。ノズルプレート２０は、例えば、ポリイミド製である。図示した例では、接着時のノズルプレート２０には、ノズル穴が形成されていないが、予めノズル穴２１が形成されたノズルプレート２０を接着しても良い。特に、ノズルプレート２０が金属製である場合には、接着前に予めノズル穴２１が形成されていることが望ましい。このようなノズルプレート２０にノズル穴２１を形成する手法としては、例えば、レーザー光を照射するレーザー加工、プレス加工、電鋳など手法が適用可能である。

ここでは、レーザー加工により図６に示したようなつづみ型の断面形状のノズル穴２１を形成する方法について説明する。

すなわち、このノズルプレート２０の上面２０Ｔには、保護フィルム２２が貼付されている。この保護フィルム２２は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに粘着材が塗布されたものである。厚さの一例として、ノズルプレート２０の厚さが約５０μｍ程度であり、保護フィルム２２の厚さが約１５μｍ程度である。

このような保護フィルム２２が貼付されたノズルプレート２０は、その下面２０Ｂを圧電部材１３に向けた状態で、接着剤が塗布された圧電部材１３の上面１３Ｔに載置され、接着剤の硬化処理を行うことによって、圧電部材１３に接着される。このとき、ノズルプレート２０にはノズル穴が形成されていないため、精密な位置合わせは不要である。

続いて、図７の（ｃ）で示したように、詳述しない穴加工装置の光学系ＯＰにより整形されたレーザー光ＬＬをノズルプレート２０に向けて照射し、ノズル穴２１を形成する。このレーザー光ＬＬは、エキシマレーザー装置やＹＡＧレーザー装置などから出射された紫外線領域の波長の光であり、ノズルプレート２０の材質の除去が可能なものを用いている。このようなレーザー光ＬＬは、穴加工装置のテレセントリックな光学系ＯＰを通過すると、その進行方向に垂直な断面において集光面Ｆまで次第に径が細くなり集光面Ｆからは次第に径が太くなるようにくびれたビーム形状となるように整形される。

このようにくびれたビーム形状となるレーザー光ＬＬの集光面Ｆをノズルプレート２０の断面内部に位置させながら加工することによって、逆テーパ部２１Ａと順テーパ部２１Ｂとが形成される。その後、ノズルプレート２０の上面２０Ｔから保護フィルム２２を剥離する。

これにより、図７の（ｄ）で示したように、ノズルプレート２０には、つづみ型の断面形状を有するノズル穴２１が形成される。このようにして形成されたノズル穴２１は、インク圧力室１４に連通している。

続いて、ノズルプレート２０の表面、圧電部材１３とノズルプレート２０との接着部ＡＰ、及び、電極１６を覆う保護膜６０を形成する。

図８は、本実施形態のインクジェットヘッド１における保護膜６０を形成するための蒸着重合装置１００の構成を概略的に示す図である。以下に、蒸着重合装置１００の概略構造、及び、蒸着重合の作業手順について図８を参照して説明する。

蒸着重合装置１００は、蒸着重合法による成膜を目的とする処理対象物（本実施形態では、ノズル穴２１が形成されたノズルプレート２０と圧電部材１３とが接着されたもの）Ａを保持するステージ１１８が内部に設けられたチャンバー１１９を備えている。ステージ１１８には、処理対象物Ａの温度調節を行うための温度調節機構（図示せず）が設けられている。

チャンバー１１９内には、チャンバー１１９内の温度を制御する室内温度制御機構（図示せず）が設けられている。また、特に図示しないが、チャンバー１１９には、チャンバー１１９内を減圧させるための減圧機構が設けられている。この減圧機構は、例えば、ファン等によってチャンバー１１９内の空気を強制的にチャンバー１１９外へ排気するような機構であってもよい。

チャンバー１１９の上側には混合漕１２０が設けられている。チャンバー１１９と混合漕１２０とは、複数の孔が形成されたシャワープレート１２１を介して連通されている。

また、蒸着重合装置１００は、処理対象物Ａに付着させる原料モノマーを保持する複数の蒸発漕１２２を備えている。特に図示しないが、各蒸発漕１２２には、原料モノマーを加熱する加熱機構が設けられている。また、各蒸発漕１２２には、各蒸発漕１２２と混合漕１２０とをそれぞれ連通させるモノマー導入管１２３が設けられている。各モノマー導入管１２３には、それぞれのモノマー導入管１２３を開放制御するバルブ１２４が設けられている。モノマー導入管１２３は、蒸着重合を行う時以外は、バルブ１２４によって閉塞されている。

保護膜６０の成膜に際しては、まず、蒸着重合法による成膜を目的とする処理対象物Ａを、ステージ１１８に取り付ける。なお、この処理対象物Ａにおける保護膜６０の成膜が不要な部分（例えば、電極端子など）には、予めマスキングをしておく。

つぎに、加熱機構によって蒸発漕１２２内を加熱する。加熱された原料モノマーは、気体となって蒸発する。原料モノマーが十分に気化したところで、バルブ１２４を開放してモノマー導入管１２３を開放する。これにより、気化した原料モノマーは、モノマー導入管１２３を通って混合漕１２０に導入される。混合漕１２０では、各種モノマーが均一に混ざった混合モノマーが生成される。

加えて、減圧機構によってチャンバー１１９内を減圧する。混合モノマーは、混合漕１２０とチャンバー１１９内との圧力差によって、シャワープレート１２１を介してチャンバー１１９内に導入される。

チャンバー１１９内に導入された混合モノマーは、処理対象物Ａ上の保護膜６０を成膜したい部分に付着する。処理対象物Ａとチャンバー１１９内の温度とを制御することにより、処理対象物Ａに付着した原料モノマーが重合を開始する。これによって、処理対象物Ａ上の保護膜６０を成膜したい部分（ノズルプレート２０の表面、圧電部材１３とノズルプレート２０との接着部ＡＰ、及び、電極１６）には、目的とする保護膜６０が成膜される。

このような蒸着重合法は、成膜したい物質をモノマー単位で処理対象物Ａに付着させて処理対象物Ａ上で重合させるため、複雑な形状をした処理対象物Ａに対してもモノマー分子が良好に回り込むので、処理対象物Ａの形状に左右されずに細かな部分にも均一に成膜を施すことができる。また、蒸着重合法は良好な密着性と優れた付き回り性とを有するので、このような蒸着重合法を用いて保護膜６０を成膜することにより、処理対象物Ａに対する下地処理等を行うことを不要とすることができる。

図９は、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造過程の一部を概略的に示す断面図である。

図９の（ａ）で示したように、上記の蒸着重合法により保護膜６０を形成した場合、ノズルプレート２０の表面（すなわち、上面２０Ｔ、下面２０Ｂ、ノズル２１の内壁２１Ｉ）、圧電部材１３とノズルプレート２０との接着部ＡＰ、及び、電極１６は、保護膜６０によって覆われる。このとき、図示したように、局所的に異常成長して保護膜６０の突起６１が形成されることがある。

そして、図９の（ｂ）で示したように、レーザー光ＬＬをノズルプレート２０に向けて照射し、少なくともノズル穴２１の周囲においては、ノズルプレート２０の上面２０Ｔを覆う保護膜６０の少なくとも一部を除去する。これにより、たとえ保護膜６０に突起６１が形成されていたとしても、レーザー光ＬＬの照射によって突起６１はほとんど除去される。

ここで適用されるレーザー光ＬＬは、エキシマレーザー装置やＹＡＧレーザー装置などから出射された紫外線領域の波長の光であり、保護膜６０の材質である有機系材料の除去が可能なものを用いている。このとき、ノズル穴２１の周囲に向けて選択的にレーザー光ＬＬを照射しても良いし、ノズルプレート２０の上面２０Ｔの略全体に向けて径大のレーザー光ＬＬを照射しても良いし、径小のレーザー光ＬＬを照射しながらノズルプレート２０の上面２０Ｔの略全体を走査しても良い。

保護膜６０を除去する除去量（あるいは、第３方向Ｚに沿った保護膜６０の掘り込みの深さ）は、保護膜６０へのレーザー光ＬＬの照射量を制御することによって調整される。レーザー光ＬＬの照射量は、１ショット当たりのエネルギー密度や照射時間、ショット数などによって制御される。

ノズルプレート２０が樹脂製である場合、レーザー光ＬＬの照射量が過大であると、ノズルプレート２０の上面２０Ｔの保護膜６０を除去するのにとどまらず、ノズルプレート２０の上面２０Ｔから下面２０Ｂまで貫通してしまう。このため、ノズルプレート２０が樹脂製である場合には、レーザー光ＬＬの照射量は、ノズルプレート２０の上面２０Ｔから下面２０Ｂまで貫通しないように設定される。

一方、ノズルプレート２０がレーザー光ＬＬの熱に対して十分な耐熱性（あるいは、耐レーザー性）を有する金属製である場合、レーザー光の照射量が多少過大であっても、ノズルプレート２０自体を除去してしまうことはほとんどなく、ノズルプレート２０の上面２０Ｔで加工が止まる。このため、ノズルプレート２０が金属製である場合には、ノズルプレート２０が樹脂製である場合と比較して、レーザー光ＬＬの照射量を厳密に制御することなく、必要量の保護膜６０を除去することが可能となる。

ノズルプレート２０の材質にかかわらず、レーザー光ＬＬの照射量がノズルプレート２０の上面２０Ｔに形成された保護膜６０を第１膜厚Ｔ１分だけ除去するのに必要な第１照射量に設定された場合、レーザー光ＬＬをノズル穴２１の周囲に向けて選択的に照射することにより、保護膜６０が選択的に除去され、図３に示した第２構成例のように、ノズルプレート２０の上面２０Ｔのうち、ノズル穴２１の周囲が保護膜６０から露出する。

同様に、ノズルプレート２０の材質にかかわらず、レーザー光ＬＬの照射量が第１照射量に設定された場合、レーザー光ＬＬをノズルプレート２０の上面２０Ｔの全面に照射することにより、上面２０Ｔを覆っていた保護膜６０が除去され、図４に示した第３構成例のように、ノズルプレート２０の上面２０Ｔの全面が保護膜６０から露出する。

ノズルプレート２０の材質にかかわらず、レーザー光ＬＬの照射量が第１照射量よりも小さく設定された場合には、レーザー光ＬＬをノズル穴２１の周囲に向けて選択的に照射することにより、保護膜６０が選択的に除去され、図２に示した第１構成例のように、ノズルプレート２０の上面２０Ｔを覆う保護膜６０には、ノズル穴２１の周囲に窪み６０Ｃが形成される。

ノズルプレート２０が樹脂製であって、レーザー光ＬＬの照射量が第１照射量よりも大きく設定された場合には、レーザー光ＬＬをノズル穴２１の周囲に向けて選択的に照射することにより、保護膜６０が選択的に除去されるとともにノズルプレート２０の上面２０Ｔ側の一部も除去され、図５に示した第４構成例のように、ノズルプレート２０の上面２０Ｔ側に窪み２０Ｃが形成される。

上述したように、本実施形態のインクジェットヘッド１においては、インク圧力室１４に形成された電極１６及び圧電部材１３とノズルプレート２０との接着部ＡＰは、保護膜６０によって被覆されている。このため、種々のインクを吐出するインクジェットヘッド１において、電極１６や、圧電部材１３とノズルプレート２０とを接着する接着剤などの耐インク性に劣る部分を保護膜６０によって保護することが可能となる。

換言すると、電極１６や接着剤については、インクには接触しないため、耐インク性を考慮する必要がなくなり、選択可能な材料を増やすことが可能となる。また、インクについても、電極１６や接着剤への影響を考慮する必要がなくなり、多様なインクを適用することが可能となる。

特に、ノズル穴２１が予め形成された金属製のノズルプレート２０を圧電部材１３に接着する接着剤としては、熱硬化型のものは避けられる傾向にある。これは、熱硬化時にノズルプレート２０の熱膨張により位置ずれが生じやすいためである。このため、接着剤として選択可能な材料が限られる。これらの接着剤の中で、耐インク性を考慮すると、さらに選択可能な材料が限られるが、本実施形態においては、接着剤は保護膜６０によって保護されており、インクに触れることがないため、接着剤として選択可能な材料の制限を緩和することが可能となる。

また、ノズル穴２１の周囲において、ノズルプレート２０の上面２０Ｔを覆う保護膜６０の少なくとも一部が欠落している。これは、保護膜６０を形成する過程の後に、レーザー光ＬＬを照射することによって保護膜６０の少なくとも一部を除去したためである。このため、保護膜６０を形成する過程で、たとえノズル穴２１のエッジ部において、保護膜６０の一部に異常成長が発生して突起６１が形成されたとしても、保護膜６０を除去する過程で突起６１も除去することが可能である。

したがって、保護膜６０の異常成長の影響を軽減することが可能となる。これにより、ノズル穴２１から吐出されたインクの吐出方向に傾きが生じたり、サテライトの発生に起因した印刷不具合が生じたりすることを抑制でき、印刷品位の低下を抑制することが可能となる。

なお、異常成長した突起６１の大きさにもよるが、レーザー光ＬＬの照射によって完全に除去できない場合がある。このような場合でも、突起６１がなだらかとなり、平準化されるため、インクを吐出する際の影響を低減することが可能である。

図２に示した第１構成例においては、ノズルプレート２０の上面２０Ｔを覆う保護膜６０には、ノズル穴２１の周囲において窪み６０Ｃが形成されている。このような第１構成例では、窪み６０Ｃを形成する過程でノズル穴２１の周囲で異常成長した保護膜６０の突起６１は除去可能である。このため、印刷品位低下を抑制する効果が得られる。また、レーザー光ＬＬを照射する領域をノズル穴２１の周囲に限定することにより、レーザー光照射工程における工程数の削減が可能となる。

図３に示した第２構成例及び図４に示した第３構成例においては、ノズルプレート２０の上面２０Ｔのうち、少なくともノズル穴２１の周囲は、保護膜６０から露出している。このような第２構成例では、保護膜６０を除去する過程でノズル穴２１の周囲で異常成長した保護膜６０の突起６１は除去可能である。この第２構成例においては、第１構成例と比較して、突起６１の除去率が高まるため、突起６１による影響をさらに低減することができ、印刷品位低下を抑制する効果が得られる。また、レーザー光ＬＬを照射する領域をノズル穴２１の周囲に限定した第３構成例では、レーザー光ＬＬを照射する領域をノズルプレート２０の上面２０Ｔの略全体とした第４構成例と比較して、レーザー光照射工程における工程数の削減が可能となる。

図５に示した第４構成例においては、ノズル穴２１の周囲を保護膜６０から露出するのに加えて、保護膜６０から露出したノズルプレート２０には、窪み２０Ｃが形成されている。このような第４構成例では、保護膜６０及びノズルプレート２０の一部を除去する過程でノズル穴２１の周囲で異常成長した保護膜６０の突起６１は除去可能である。この第４構成例においては、第２構成例及び第３構成例と比較して、突起６１の除去率がさらに高まるため、突起６１による影響をさらに低減することができ、印刷品位低下を抑制する効果が得られる。また、レーザー光ＬＬを照射する領域をノズル穴２１の周囲に限定することにより、レーザー光照射工程における工程数の削減が可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、印刷品位の低下を抑制することが可能な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。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェットヘッド
１０…主要部
１１…絶縁基板 １１Ｔ…上面
１３…圧電部材 １３Ｔ…上面 １３Ｓ…側面
１４…インク圧力室
１６…電極
２０…ノズルプレート ２０Ｔ…上面 ２０Ｂ…下面
２１…ノズル穴 ２１Ｉ…内壁 ２１Ａ…逆テーパ部 ２１Ｂ…順テーパ部
６０…保護膜 ６１…突起
ＡＰ…接着部
１００…蒸着重合装置

Claims (6)

1. インク圧力室を形成する圧電部材と、
   前記圧電部材の前記インク圧力室に対向した側面に配置された電極と、
   前記インク圧力室の開口側の前記圧電部材の上面に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、
   前記ノズルプレートの前記圧電部材から離間した上面、前記ノズル穴の内壁、及び、前記ノズルプレートが前記圧電部材の上面に接する下面から繋がり、前記圧電部材と前記ノズルプレートとの接着部、及び、前記電極を覆う保護膜と、を備え、
   前記ノズルプレートの上面における前記ノズル穴の周囲においては、前記保護膜の少なくとも一部が欠落していることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記ノズルプレートの上面を覆う前記保護膜には、前記ノズル穴の周囲において窪みが形成された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。
3. 前記ノズル穴は、前記ノズルプレートの上面と下面との間で最小径となるつづみ型の断面形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記ノズル穴において、前記ノズルプレートの上面から最小径となる位置までの距離は、前記ノズルプレートの厚さの１０％であることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記ノズルプレートは、樹脂製であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記ノズルプレートは、金属製であることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。

Images