JPH06246915A

JPH06246915A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH06246915A
Application number: JP3788193A
Authority: JP
Inventors: Yumiko Ohashi; 弓子大橋
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-09-06

Abstract

(57)【要約】【目的】保護特性の優れた無機不動態系保護膜を形成
し、製品品質の優れたインクジェットヘッドを安定的に
供給することを目的とする。【構成】インクジェットヘッド内のインク溝に形成す
る無機不動態系保護膜の密度を１．８ｇ／ｃｍ³以上と
する。【効果】無機不動態系保護膜形成において、密度を適
正値に保つことで緻密で耐酸性等に優れた保護膜が形成
でき、製品品質に優れたインクジェットヘッドが安定的
に供給できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク液室を構成する
少なくとも１つの壁が圧電セラミックス素子からなるイ
ンクジェットヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧電セラミックス素子を用いたイ
ンク噴射装置として、例えば、ドロップオンデマンド方
式のインク噴射装置が提案されている。これは、圧電セ
ラミックスの変形によって圧電セラミックス素子に設け
られた溝の容積を変化させることにより、その容積減少
時に溝内のインクをノズルから液滴として噴射し、容積
増大時にインク導入路から溝内にインクを導入するよう
にしたものである。そして、このようなノズルを多数互
いに近接して配置し、所要の印字データに従って所要の
位置のノズルからインク液滴を噴射させることにより、
ノズルと対向する紙面上等に所望する文字や画像を形成
するものである。

【０００３】この種のインク噴射装置としては、例えば
特開昭６３−２４７０５１号公報、特開昭６３−２５２
７５０号公報及び特開平２−１５０３５５号公報に記載
されているものがある。図１乃至図４にそれら従来例の
概略図を示す。

【０００４】以下、インク噴射装置の断面図を示す図１
参照して、従来例の構成を具体的に説明する。複数の溝
１２を有し、かつ矢印４の方向に分極処理を施した圧電
セラミックス素子１と、セラミックス材料または樹脂材
料等からなるカバープレート２とを、エポキシ系接着剤
等からなる接合層３を介して接合することで、前記複数
の溝１２が複数のインク流路として構成される。インク
流路は長方形断面の細長い形状であり、側壁１１はイン
ク流路の全長にわたって伸びている。側壁１１の天頂部
上の接着層３付近の側壁上部から側壁中央部までの両表
面には、駆動電界印加用の金属電極１３が形成されてい
る。電極１３をカバーするように保護膜２０が形成され
ている。全てのインク流路内には、インクが充填され
る。

【０００５】次に、インク噴射装置の断面図を示す図２
を参照して、従来例の動作を説明する。該インク噴射装
置において、所要の印字データに従って例えば溝１２ｂ
が選択されると、金属電極１３ｅと１３ｆに急速に正の
駆動電圧が印加され、金属電極１３ｄと１３ｇは接地さ
れる。これにより側壁１１ｂには矢印１４ｂの方向の駆
動電界が、側壁１１ｃには矢印１４ｃの方向の駆動電界
が作用する。このとき駆動電界方向１４ｂ及び１４ｃと
分極方向４とが直交しているため、側壁１１ｂ及び１１
ｃは、圧電厚みすべり効果によって溝１２ｂの内部方向
に急速に変形する。この変形によって溝１２ｂの容積が
減少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生し
て、溝１２ｂに連通するノズル３２（図３）からインク
液滴が噴射される。また、駆動電圧の印加を徐々に停止
すると、側壁１１ｂ及び１１ｃが変形前の位置に戻るた
め溝１２ｂ内のインク圧力が徐々に低下し、インク供給
口２１（図３）からマニホールド２２（図３）を通して
溝１２ｂ内にインクが供給される。

【０００６】尚、実際の製品としては、上記噴射動作の
前に駆動電圧を上記と逆方向に印加することにより先に
インクを供給させ、その後この駆動電圧を急激に停止さ
せ側壁１１ｂ及び１１ｃを元の状態に戻すことによって
インクを噴射させるようにすることもある。

【０００７】次に、インク噴射装置の斜視図を示す図３
によって、従来例の構成及び製造法を説明する。圧電セ
ラミックス素子１に、薄い円板状のダイヤモンドブレー
ド等を使用した切削加工によって、溝１２を形成する。
溝１２は圧電セラミックス素子１のほぼ全域で同じ深さ
の平行な溝であるが、端面１５に近づくにつれて徐々に
浅くなり、端面１５付近では浅く平行な浅溝部１６であ
る。この溝１２の内面、側壁上に、前記金属電極１３を
周知の技術スパッタリング等によって形成する。さらに
電極１３を被覆するように溝１２の内面に保護膜２０を
乾式または湿式に成膜する。

【０００８】他方、カバープレート加工であるが、セラ
ミックス材料または樹脂材料等からなるカバープレート
２に、研削加工または切削加工等によって、インク導入
口２１及びマニホールド２２を作製する。次に、圧電セ
ラミックス素子１の溝１２が加工されている面とカバー
プレート２のマニホールドが加工されている面とを、エ
ポキシ系接着剤等によって接着する。次に、圧電セラミ
ックス素子１及びカバープレート２の端面に、各溝１２
に対応した位置にノズル３２が設けられたノズルプレー
ト３１を接着する。さらに、圧電セラミックス素子１の
溝１２が加工された面とは反対側の面には、各溝１２に
対応した位置に導電層のパターン４２が設けられた基板
４１を、エポキシ系接着剤等によって接着する。そし
て、溝１２の浅溝部１６の底面に形成されている金属電
極１３と導電層のパターン４２を、ワイヤボンディング
によって導線４３で接続する。

【０００９】次に、制御部のブロック図を示す図４を参
照して、従来例の制御部の構成を説明する。基板４１に
設けられた導電層のパターン４２は各々個々にＬＳＩチ
ップ５１に接続され、クロックライン５２、データライ
ン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５もＬＳＩ
チップ５１に接続されている。ＬＳＩチップ５１は、ク
ロックライン５２から供給された連続するクロックパル
スに基づいて、データライン５３上に現れるデータか
ら、どのノズルからインク液滴を噴射するべきかを判断
し、駆動する溝１２内の金属電極１３に導通する導電層
のパターン４２に、電圧ライン５４の電圧Ｖを印加す
る。また、前記溝１２以外の金属電極１３に導通する導
電層のパターン４２にアースライン５５の電圧０ｖを印
加する。

【００１０】このような機構を有するインクジェットヘ
ッドにおいては、電極１３を絶縁保護するためや電極自
身の腐食防止のために保護膜２０が設けられるが、この
保護膜２０としては、不活性な無機不動態膜、具体的に
はシリコンナイトライド（ＳｉＮx）およびシリコンオ
キシナイトライド（ＳｉＯＮ）の交互膜が好適であっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなインクジェットヘッドの電極を絶縁保護するための
保護膜において、膜の密度等の膜質は、絶縁耐圧特性、
密着性、耐酸性等の保護特性に影響する。保護膜の不良
はヘッドの製品品質安定性に関わり、従来技術において
は保護膜の膜質については何等制約はないために、保護
膜特性や変形特性がヘッド間でばらつき、製品品質安
定性が著しく不良となり歩留まりが下がるという問題が
あった。

【００１２】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、保護膜の密度を規定することに
より保護膜特性を高め、製品品質の優れたインクジェッ
トヘッドを安定的に、歩留まりよく低コストで提供する
ことを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェットプリントヘッドにおいては、
電極を絶縁保護するための無機不動態系保護膜を備える
とともに、その保護膜の密度を１．８ｇ／ｃｍ³以上で
あることを特徴としている。

【００１４】

【作用】上記の構成を有する本発明のインクジェットヘ
ッドは、無機不動態系の保護膜の密度を適性な値に規定
することにより、膜の緻密さが確保されピンホールが少
なく、耐酸性等に優れた保護膜となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化したインクジェットヘ
ッドの一実施例について図５〜８を用いて説明する。
尚、本実施例のインクジェットヘッドの基本的構成は、
図１乃至図４に示した従来のヘッドとほぼ同様であるの
で説明を省略する。

【００１６】保護膜２０として、無機系の膜、例えばＳ
ｉＮx（シリコンナイトライド）膜を周知の技術、例え
ばＣＶＤ法やスパッタリング法により圧電セラミックス
プレート１の溝１２内に形成する。この場合、xは様々
な値をとるが、望ましくは４／３である。

【００１７】例えばＣＶＤ法によれば、成膜装置は図５
に示すように、チャンバー１０１及び原料ガス導入管１
０２、排気装置１０３、ＲＦ電源１０４から成る。そし
て成膜は以下のように行われる。チャンバーの中には電
力供給電極１０５とサンプルホルダー１０６が数ｃｍ程
離れて相対するように配置されている。まず圧電セラミ
ックスプレート１をサンプルホルダー１０６上に、溝の
形成された面を電力供給電極に向けてホールドし、チャ
ンバー１０１内を２Ｅ−７Ｔｏｒｒまで真空引きする。

【００１８】次いで、原料ガスとしてＳｉＨ₄／Ｎ₂とＮ
Ｈ₃とＮ₂とをそれぞれ６０ｓｃｃｍ、１８０ｓｃｃｍ、
９００ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍは窒素換算した、一分当たり
の流量である）の流量で原料ガス導入管１０２よりチャ
ンバーの中へ導入し、ガスを流しながらチャンバー内１
０１を１．２Ｔｏｒｒに保ち、電力供給電極１０５に
０．８ｋＷを印可し、高周波放電を起こす。すると原料
ガスが化学的活性種となり、通常の熱励起で困難な分解
及び化学反応を起こす。この化学反応は、例えば（１）
式に示すような、非平衡な反応であり、約３分の放電で
基板上に１０００オングストロームのＳｉＮxが成膜さ
れる。尚、膜厚は放電時間により制御することができ
る。

【００１９】３ＳｉＨ₄＋４ＮＨ₃→Ｓｉ₃Ｎ₄＋１２Ｈ₂・・・（１）保護膜２０の最低膜厚の把握のためにＳｉＮx膜厚を変
えて行った絶縁破壊試験を行った。具体的には、まずガ
ラス基板上にあらかじめ導電性のアルミニウム膜を周知
の技術スパッタリングにより形成し、ついでアルミニウ
ム上にＳｉＮx膜を上記のようなＣＶＤ法により形成
し、それらの上に再びアルミニウム膜を形成する。さら
にレジストをスピンコーターにて回転塗布し、所定パタ
ーンを有するマスクを用いて密着露光、ディッピング現
像により所定レジストパターンが形成される。この場合
の所定パターンは、最表面のアルミニウムをテスター電
極にするためのもので、直径２ｍｍ程の円がライン状に
一定間隔で２０個並んだものである。つづいてアルミニ
ウムのエッチング液に浸せきし、非レジスト部のアルミ
ニウムをエッチングし最後にレジストを除去すること
で、表面のアルミニウムが直径２ｍｍ程の円が一定の距
離をおいて２０個並んだ形状に加工する。

【００２０】上記のような試験サンプルにおいて、保護
膜であるＳｉＮx膜の膜厚を０．０２、０．０４、０．
０６、０．０８、０．１０、０．１２、０．１４μｍと
変化させたものを作製し、以下のように絶縁耐圧を測定
した。ＳｉＮx膜を挟んで両側に存在するアルミニウム
膜にテスターの端子を接触させて、１００Ｖの電圧を印
可し、１分間保持して電流計の最小目盛りである１μＡ
以上の電流が流れたときを絶縁破壊とした。尚、１００
Ｖという電圧値は、本発明のインクジェットヘッドの保
護膜に必要とされる耐圧の数倍を見込んだ値である。

【００２１】１サンプルにつき２０ポイントの電極中、
絶縁破壊を起こす数を調べたところ図６に示すように、
保護膜２０の膜厚が０．１μｍより薄いと容易に絶縁破
壊を起こすことがわかった。さらに悪いことには絶縁破
壊が生じたときにその部分にクラックが生じ、電極１３
及びＰＺＴの素地そのものがインクに侵される可能性も
きわめて高い。

【００２２】他方、ＳｉＮx膜厚を厚くしたとき、この
インクジェットヘッドのインク噴出を引き起こす溝壁の
変形状態について調べた。試験サンプル基板として、側
壁の厚み８０μｍ、高さ５００μｍ、溝幅９０μｍの圧
電セラミックスに、アルミニウム電極膜を真空蒸着等の
乾式法により両側壁面上に２μｍ作製したものを用意し
た。保護膜であるＳｉＮx膜の厚みと溝壁幅寸法の比が
それぞれ１／１００、１／２５、１／１２、１／８とな
るように該基板の溝１２内に膜を上述したＣＶＤ法によ
り成膜した。これらのサンプルに前記カバープレートを
接着した後、５０Ｖのパルス電圧を印加し、側壁の変形
状態をレーザ変位計を用いて測定した。尚、溝壁の厚み
に比べて電極膜の厚みが薄いので、溝壁の変形を考慮す
るにあたり電極膜の影響は無視することにする。

【００２３】測定結果を隣接する溝容積の容積変化で整
理し、１／１００のサンプルの場合の容積変化を１とし
たときの各サンプルの膜厚と規格化変形効率の関係を図
７に示す。図７から明らかなように、保護膜の厚みと圧
電材料の溝壁寸法との比が１／８のサンプルでは変形効
率が著しく低下してしまう。これは圧電材料と保護膜材
料であるＳｉＮxのヤング率の異なるためで、保護膜の
厚みが厚くなると変形に影響を及ぼすようになるためで
ある。

【００２４】また、保護膜の許容最大厚みは、内部応力
の増加からも規定できる。Ｓｉウェハ上に上述したＣＶ
Ｄ法によりＳｉＮx膜を２、４、６、８、１０、１２μ
ｍの厚みのサンプルを用意し内部応力を測定した。測定
方法としては、あらかじめ成膜前のＳｉウェハのそりを
表面形状測定器で測定しておき、成膜後に同じ場所のそ
りを測定し、成膜前後のそりの差をもとに（２）に示す
力学式より求めた。

【００２５】 σ＝（ｈ²／６ｄ）・｛Ｅ／（１ーｍ）｝・｛２（Δｙ）／Ｒ²｝・・・（２）ｈ：ウェハ厚さ（５２５μｍ；４インチ）ｄ：ＳｉＮx膜の膜厚（２から１２μｍ）ｍ：ウェハのポアッソン比（０．３）Ｒ：そり測定の弦の長さの半分（２５ｍｍ；４インチ） Δｙ：ウェハ中心部の最大そり変化量Ｅ：ウェハのヤング率（１．６０Ｅ１２ｄｙｎｅ／ｃｍ
²；結晶方位（１１１））尚、記号説明文末尾の括弧内の値は今実験に用いた４イ
ンチウェハの数値である。

【００２６】測定の結果は図８に示すように、厚みが増
すと膜の内部応力（ストレス）の絶対値が増大する傾向
にあり、特にＳｉＮx膜厚が１０μｍ以上においてスト
レスが大きくなることがわかる。膜厚１０μｍは前述の
保護膜の厚みと圧電材料の溝壁寸法の比が１／８のサン
プルに相当するが、この膜にはクラックが生じており一
部下地からの剥離が起きていた。尚、クラック及び剥離
は光学顕微鏡で観察した。

【００２７】さらに、膜厚を厚くすることは、成膜に時
間がかかり生産性を著しく低下させる原因ともなる。上
記ＣＶＤ法でのＳｉＮx膜の成膜スピードは、条件に依
存するものの、０．０１から０．０５μｍ／ｍｉｎ程で
あり１０μｍの成膜に最低２００分必要となる。

【００２８】従って、ＳｉＮx保護膜の膜厚は最大は、
溝壁の変形効率や、膜の密着性及び安定性から鑑みて保
護膜の厚みが圧電材料の溝壁寸法の１／８をこえないこ
とが望ましい。またこのことは生産時間短縮、すなわち
低コストにつながり、一層望ましい。

【００２９】以上の理由から保護膜の厚みが０．１μｍ
以上で、最大でも保護膜の厚みと溝壁幅寸法の比が１／
８をこえない値とすることで、絶縁性、耐性、密着性
等、保護膜機能に優れ、かつ良好なインク噴射特性が得
られるような保護膜２０が低コストで成膜できる。従っ
て本実施例の構成に於て、安定したインク噴射特性を持
つ高品質なインクジェットヘッドが得られた。

【００３０】尚、本実施例においては、無機不動態系の
保護膜として、ＳｉＮx膜を例にあげて説明したが、Ｓ
ｉＯ₂などの酸化物や、窒化物と酸化物との混合膜であ
るＳｉＯＮ、さらにそれらの交互膜についても、上述し
た測定結果とほぼ同様の傾向を示した。従って、これら
の膜についても膜厚を上記の範囲とすることで、安定し
たインク噴射特性を持つ高品質なインクジェットヘッド
を得ることができる。

【００３１】本発明の保護膜の品質保持は他の様態でも
実施できる。保護膜２０として例えば、ＳｉＮx膜を上
述したようなＣＶＤ法により圧電セラミックスプレート
１の溝１２に形成する場合、膜の密度を１．８ｇ／ｃｍ
³以上にする。この値は以下に示すような、膜の密度が
異なるＳｉＮx膜に対し行ったピンホール試験、耐バッ
ファードふっ酸（Ｂ・ＨＦ）性の測定およびＦＴ−ＩＲ
（フーリエ変換赤外分光）測定より導かれる。

【００３２】ピンホール試験は具体的には、ガラス基板
上に予め導電膜としてニッケル（Ｎｉ）膜を周知の技術
スパッタリングにより形成し、ついでＮｉ上にＳｉＮx
膜を上記のようなＣＶＤ法により１μｍのＳｉＮx膜を
形成して、このとき形成条件、例えばガス圧力、基板温
度等を変化させることでＳｉＮx膜の密度が１．５、
１．８、２．５の膜を作製した。これらのサンプルをア
ルカリ洗浄、水洗したのち、４０ｇ／ｌの硫酸銅と３０
ｃｃ／ｌ硫酸からなるようなめっき浴に浸せきし、これ
をカソードとし、数ｃｍ程離れた位置にアノードとして
電解Ｃｕを配し、電極間に２Ａ／ｄｍ²の電流密度で電
流を流してＣｕ電解鍍金を３０分間行った。絶縁膜であ
るＳｉＮx膜上には本来Ｃｕは析出しないが、膜中にピ
ンホールがあれば導通が確保され化学反応によりにＣｕ
が析出する。

【００３３】このようなピンホールに起因するＣｕ析出
を観察するＣｕデコレーション法によるピンホール試験
を行った結果、図９に示すとおりで、グラフ横軸は膜の
密度で、縦軸は、一定面積、４００μｍ²中に光学顕微
鏡で確認されたＣｕの析出数である。図９から明かなよ
うに膜の密度が約１．５、約１．８、約２．５ｇ／ｃｍ
³のものを比べると１．５はＣｕの析出が多数見られ、
１．８および２．５のものは成膜時のダストに起因する
と考えられる程度の少量であった。

【００３４】続いて、耐Ｂ・ＨＦ性であるが、ピンホー
ル試験と同様のサンプルを用いて、１％濃度、２４℃の
Ｂ・ＨＦ溶液にサンプルを浸せきし１分当たりのエッチ
ングレートを測定して評価した。膜減り量は、レジスト
カバー部との段差を表面粗さ計により求めた。結果、図
１０に示すとおり膜密度が１．８より低いとエッチング
レートが大きく、１．５については熱窒化膜の１０倍以
上になる。さらにＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光）
測定であるが、ピンホール試験と同様のサンプルを用い
て４００から４０００ｃｍ^-1（カイザー；波数）測定を
行った。１．５と１．８についての結果は図１１に示す
とおりで、横軸は波数、縦軸は透過率である。図１１に
よれば、密度１．５の膜ではＳｉ−Ｈ結合の吸収ピーク
（３３４０ｃｍ^-1）が密度１．８の膜に比べて非常に顕
著に観察され、膜中水素の含有量が多いことがわかる。
水素が多いということは耐酸性の劣化を意味し、この結
果は前述の耐Ｂ・ＨＦ測定と一致する。

【００３５】以上の試験および測定より、密度が１．８
ｇ／ｃｍ³より低いとＳｉＮx膜はピンホールが多く膜の
堆積がち密でない、不純物水素の含有量が多く耐酸性が
悪い、等の膜質が劣化していることが判明した。

【００３６】従って、保護膜ＳｉＮx膜の密度を１．８
ｇ／cm³以上にすることで、ピンホール、不純物の少な
い、緻密で耐酸性に優れた保護膜１４の成膜が可能とな
り、安定した製品品質のインクジェットプリンターヘッ
ドが得られた。

【００３７】尚、本実施例においては、無機不動態系の
保護膜として、ＳｉＮx膜を例にあげて説明したが、Ｓ
ｉＯ₂などの酸化物や、窒化物と酸化物との混合膜であ
るＳｉＯＮ、さらにそれらの交互膜についても、上述し
た測定結果とほぼ同様の傾向を示した。従って、これら
の膜についても、膜の密度を上記の範囲とすることで、
高品質なインクジェットヘッドを得ることができる。

【００３８】本発明の保護膜の品質保持は他の様態でも
実施できる。図１２に示すように、保護膜２０、例えば
ＳｉＮx膜を周知の技術、ＣＶＤ法により圧電セラミッ
クスプレート１の溝１２内に形成した場合、電極膜の腐
食を防ぎ、良好な噴射特性をもたらすために、図１２に
示すように、少なくともＳｉＮx膜は電極上に堆積する
ことが必要で、望ましくは溝１２内の全域にわたり途切
れなく覆う方が良い。これは以下に述べる実験、測定に
より把握される。

【００３９】保護膜の保護特性評価として、腐食環境下
での電極の腐食度の測定を、また加速環境下での電極膜
の比抵抗変化の測定を行った。具体的には以下の手順で
行った。まず、腐食試験であるが、一般的に周知なポテ
ンショスタットを用いた分極特性測定法で行った。サン
プルは側壁の厚み８０μｍ、高さ５００μｍ、溝幅９０
μｍの溝を１０チャンネル形成し、さらに側壁上に電極
膜としてアルミニウム（Ａｌ）を蒸着により作製したセ
ラミックス基板に対し、上述したＣＶＤ法の作製条件
の、主としてデポジション圧力に関する条件をコントロ
ールして、保護膜が溝１２内の溝壁半分すなわち電極上
のみを被覆するもの（電極被覆）と、ステップカバリッ
ジを改善し、溝１２内全域で途切れなく被覆したもの
（連続被覆）を平均膜厚０.２μｍ作製した。この２種
類のサンプルを０.１規定（Ｎ）の食塩水中に配し、対
抗電極として白金（Ｐｔ）を照合電極として銀／塩化銀
（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を数ｃｍ離れた位置に配して、保護
膜下の電極膜に電圧を徐々に印加し、サンプル電極での
電流の流れ方を測定した。

【００４０】結果は図１３に示すとおり、保護膜が電極
上のみ被覆のサンプルはある電位で電流が急激に流れ出
し、保護膜が劣化して電極金属膜が腐食されだしたこと
を示した。一方、連続被覆膜のサンプルは、前者のよう
な電流の立ち上がりを持たない。腐食環境では保護膜が
電極上のみサンプルでは保護膜の境界の端面が存在する
ため、端面から腐食溶液が侵入し金属電極膜が腐食した
と思われる。すなわち保護膜が電極上のみサンプルは、
環境からの刺激に対する保護膜機能が劣り電極膜の腐食
が進行し易く、端面を持たない連続被覆は腐食環境に対
する保護膜機能が優れている事がわかる。また保護膜が
無いときは電圧印加直後に電流が流れ出し、速やかに腐
食が始まったことを示した。

【００４１】次に、環境加速試験としては、腐食試験と
同様のサンプルを用いて、温度６０℃、湿度９０％の環
境下に３０日間曝した後、保護膜下の金属電極膜の比抵
抗変化を調べたところ、保護膜が電極上のみのサンプル
は比抵抗が約１．５倍に増加し、連続被膜サンプルの比
抵抗は約１．１倍と殆ど増加していなかった。１．５倍
の増加の原因は、過剰に存在する水分が保護膜端面から
侵入し電極膜の一部を酸化させたと思われる。一般にイ
ンクジェットプリンターに於てインクの噴射は壁の変形
によるものであり、電気的に見た場合コンデンサーの充
放電現象で、τ＝ｃＲ（τ：時定数、ｃ：側壁の静電容
量、Ｒ：電極の比抵抗）が成立している。インクの噴射
には急激な変形、すなわちある値以下のτが必要であ
る。Ｒの増加はτの増加となり、インク噴射に対し不利
になる。腐食試験の結果と同様、連続保護膜が電極上の
みの保護膜より優れていることが理解できる。以上の実
験から保護膜は少なくとも電極上に堆積することが必要
で、望ましくは溝１２の全域にわたり途切れなく連続的
に被覆することで外部からの刺激に強く耐蝕性に優れ、
良好な噴射特性をもたらす保護膜２０となる事が判明し
た。

【００４２】従って、本実施例の連続被覆保護膜におい
て耐久性に優れ、安定した噴射特性を持つインクジェッ
トプリンターヘッドが得られた。

【００４３】尚、本実施例においては、無機不動態系の
保護膜として、ＳｉＮx膜を例にあげて説明したが、Ｓ
ｉＯ₂などの酸化物や、窒化物と酸化物との混合膜であ
るＳｉＯＮ、さらにそれらの交互膜についても、上述し
た測定結果とほぼ同様の傾向を示した。従って、これら
の膜についても、膜の被覆状態を上記の範囲とすること
で、高品質なインクジェットヘッドを得ることができ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明によれば、インクジェットヘッド内の保護膜として
無機不動態系の膜を用い、その密度を１．８ｇ／ｃｍ³
以上とすることで、ピンホールや不純物の少ない耐酸性
等の安定性に優れた保護膜となり、製品安定性に優れた
インクジェットヘッドが供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来及び本発明の一実施例のインクジェットヘ
ッドの構成を示す断面図である。

【図２】従来及び本発明の一実施例のインクジェットヘ
ッドの構成を示す断面図である。

【図３】従来及び本発明の一実施例のインクジェットヘ
ッドの構成を示す断面図である。

【図４】従来及び本発明の一実施例のインクジェットヘ
ッドの制御部のブロック図である。

【図５】本発明における保護膜の成膜に用いたＣＶＤ装
置の概略図である。

【図６】本発明における保護膜の膜厚と絶縁破壊個数の
グラフである。

【図７】本発明における保護膜の膜厚と規格化変形効率
のグラフである。

【図８】本発明における保護膜の膜厚と内部応力のグラ
フである。

【図９】本発明における保護膜の密度とＣｕ析出数のグ
ラフである。

【図１０】本発明における保護膜の密度とＢ・ＨＦに対
するエッチングレートのグラフである。

【図１１】本発明における保護膜のＦＴ−ＩＲの測定チ
ャートである。

【図１２】本発明におけるインクジェットヘッドの構成
を示しす断面図である。

【図１３】本発明における保護膜を用いたときの電極膜
の分極特性のグラフである。

【符号の説明】

１セラミックス素子１１側壁１２溝１３金属電極膜２０保護膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク液室を構成する少なくとも１つの
壁が圧電セラミックス素子からなり、その圧電セラミッ
クス素子を駆動する電極が前記インク液室内に設けられ
たインクジェットヘッドにおいて、前記電極を絶縁保護するための無機不動態系保護膜を備
えるとともに、その保護膜の密度が、１．８ｇ／ｃｍ³
以上であることを特徴とするインクジェットヘッド。