JPH10250078A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

インクジェットヘッド及びその製造方法

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JPH10250078A
JPH10250078A JP287598A JP287598A JPH10250078A JP H10250078 A JPH10250078 A JP H10250078A JP 287598 A JP287598 A JP 287598A JP 287598 A JP287598 A JP 287598A JP H10250078 A JPH10250078 A JP H10250078A
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JP
Japan
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electrode film
ink
film
jet head
chamber
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JP287598A
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Inventor
Hideo Watanabe
英生 渡辺
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水系インクの長期に亙る吐出性能及び使用耐
久性に優れるインクジェットヘッドを提供する。 【解決手段】 圧電性セラミック基体上に電極膜を有す
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以上から構成し、該2以上の部材を一体化
してチャンバーとした後、気相合成法によってポリパラ
キシリレン又はその誘導体からなる樹脂被膜を形成する
インクジェットヘッドの製造方法、及び、圧電性セラミ
ック基体上に電極膜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有し、該チャンバーの内壁
の全表面に気相合成法によって形成されたポリパラキシ
リレン又はその誘導体からなる樹脂被膜を有するインク
ジェットヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンター等に用いるインクジェットヘッド及びその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、インクジェットプリンターのイン
ク吐出の駆動力として圧電体の圧電作用を利用する方式
が知られている。それは具体的には、例えば特公平4−
48622号に記載される様に、圧電性基体上に形成さ
れた微細な溝の内部に電極膜が形成され、更に絶縁膜で
覆われてインク流路とするインクジェットヘッド方式で
ある。
【0003】この絶縁膜はインクの変質防止や電極の保
護を目的として設けるもので、インクに対しても電極に
対しても不活性で、且つインクに対して親和性で流路内
へのインクの流入が円滑であることが要求される。この
様な絶縁膜としてポリパラキシリレン樹脂からなる被膜
(以下、パリレン膜とも言う。)を用いることが実開平
5−60844号、特開平6−238897号、同6−
286150号、同7−246702号に記載されてい
る。このパリレン膜は固体のジパラキシリレンダイマー
を蒸着源とするCVD(Chemical Vaper
Diposition)法により形成する。即ち、ジ
パラキシリレンダイマーが気化、熱分解して発生した安
定なジラジカルパラキシリレンモノマーが、基体上に吸
着して重合反応し、被膜を形成するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常インク
流路の加工は圧電性基体に形成した溝に電極膜及び絶縁
膜を形成してから、他の部材を接着して行うため、CV
D法で形成したパリレン膜が全面を覆う電極側部材には
接着表面にパリレン膜があることになり、接着剤の劣化
や接着力の低下を招きヘッドの使用耐久性を損なってし
まう。
【0005】更に、パリレン膜は親油性であるため、紙
と馴染みが良い水系インクを用いるためには表面処理を
して親水化する必要があり、前述の従来技術にはグラフ
ト重合処理、プラズマ処理、カップリング反応処理、ク
ロム酸混液への浸漬処理、無機酸化物被膜の形成等が記
載されているが、従来のインク流路の加工方法において
は、どの処理を施しても水系インクの吐出性能を長期に
亙って確保できるものではない。
【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、水系インクの長期に亙る吐出性能
及び使用耐久性に優れるインクジェットヘッドを提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、圧
電性セラミック基体上に電極膜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以上
から構成し、該2以上の部材を一体化してチャンバーと
した後、気相合成法によってポリパラキシリレン又はそ
の誘導体からなる樹脂被膜を形成するインクジェットヘ
ッドの製造方法、前記樹脂被膜を形成し、更にプラズマ
処理を施すこと、前記電極膜がアルミニウム、タンタル
又はチタニウムからなること、前記電極膜を陽極酸化処
理した後ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる樹
脂被膜を形成すること、及び圧電性セラミック基体上に
電極膜を有する可動部を少なくとも1つの壁とするイン
クチャンバーを有し、該チャンバーの内壁の全表面に気
相合成法によって形成されたポリパラキシリレン又はそ
の誘導体からなる樹脂被膜を有するインクジェットヘッ
ド、前記樹脂被膜が形成後にプラズマ処理を施されたも
のであること、前記電極膜が陽極酸化処理されているこ
と、により達成される。
【0008】即ち本発明者は、インク流路を形成する部
材を一体化してからCVD法でパリレン膜を形成すれ
ば、接着剤も含めてすべてをインクから遮蔽することに
よると推定される理由により、驚くべきことに使用耐久
性と長期に亙るインク吐出性能の双方が得られることを
見出し、本発明に至ったものである。更に驚くべきこと
に、この形成法においてパリレン膜にプラズマ処理を施
せば、本発明の効果を遺憾なく発揮することも確認され
た。
【0009】以下、本発明を発明の実施の形態に即して
説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【0010】
【発明の実施の形態】図1に本発明に係るインクチャン
バーの模式断面図を示す。
【0011】図において、1は圧電性セラミック基体、
2は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
成するインク流路の蓋)、3は電極膜、4はパリレン
膜、5はインク流路を示す。
【0012】基体1を構成する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。
【0013】図2は基体1の一例を示すもので、厚さ1
mmの基体1の一面に微少な溝部(L:30mm、H:
360μm、B:70μm)が加工されている。この基
体1の加工面に蓋部材2を接合することにより、インク
流露となるインクチャンバー(L:30mm、H:36
0μm、B:70μm)が溝部に構成される。インクチ
ャンバーの一端はインク供給部に連結され、他端はイン
ク噴出部と連結される。
【0014】又、電極膜3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。又、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。
【0015】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2.0
μmのアルミニウム電極膜を形成した圧電性セラミック
基体を浸漬し、電極膜側をプラスにして電流密度1mA
/cm2で電圧が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0.1mA/cm2以下となったとき
処理を終了させる。
【0016】本発明においては、上記電極膜の陽極酸化
処理後、パリレン被膜形成行程前に他の壁を形成する部
材2を基体1に接着する。該接着行程では、接着剤を塗
布する前に、基体1の溝部が設けられた加工面及び前記
溝部を覆う蓋部材2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。
【0017】基体1の接着面と蓋部材2の接着面とがエ
ポキシ系接着剤で接着されて、基体1と蓋部材2は一体
に組み立てられる。組立後、接着面は加圧状態で、約1
20℃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、また一体化された基体1と蓋部材2間にインク流
路となるインクチャンバーが構成される。
【0018】接着終了後一体化された基体1と蓋部材2
に対し、CVD法にてポリパラキシリレン又はその誘導
体からなる樹脂被膜4を形成する。
【0019】図3に本発明のパリレン膜を形成する化学
蒸着を行うための蒸着装置の一例を示す。図3の蒸着装
置は昇華炉10、熱分解炉20及び成膜槽30より構成
され、これら昇華炉10、熱分解炉20及び成膜槽30
はガス流路を形成する配管により図に示すように連結さ
れている。蒸着行程中、上記蒸着装置は真空度が10-3
〜1Torrに保たれる。また、昇華炉10内は100
℃〜200℃、熱分解炉20内は450℃〜700℃、
成膜槽30内は室温の各温度に保持される。
【0020】昇華炉10内では樹脂被膜4の原料である
固体二量体のジパラキシリレンの気化が行われる。熱分
解炉20内では、気化した二量体(構造式A)を熱分解
させてパラキシリレンラジカル(構造式B)を発生させ
る熱分解が行われる。成膜槽30内には10rpm程度
で回転する回転台が設けられていて、この回転台上に一
体化された基体1と蓋部材2は置かれる。熱分解炉20
内で発生したパラキシリレンラジカルは成膜槽30内で
回転台上に置かれた基体1と蓋部材2に付着する。更
に、この成膜槽30内で、基体1と蓋部材2に付着した
パラキシリレンラジカルは、付着と同時に気相重合して
高分子量のポリパラキシリレン(構造式C)の被膜を形
成する。ポリパラキシリレンの誘導体からなる樹脂被膜
の例を構造式Dに示す。
【0021】
【化1】
【0022】形成するパリレン膜の厚さは、電極膜を被
覆保護して絶縁性を保持する観点から1.0〜10μm
程度とする。厚すぎるとインクチャンバーの可動部の動
きを規制することから最適な厚さが目的に応じて決まっ
てくる。
【0023】図3の蒸着装置において、原料のジパラキ
シリレン50gを190℃の昇華炉10内で気化させ、
気化したジパラキシリレンを680℃の熱分解炉20内
で熱分解してパラキシリレンラジカルを発生させ、発生
したパラキシリレンラジカルを0.1Torrに減圧さ
れた成膜槽30内に導入し、この成膜槽30内で、一体
化された基体1と蓋部材2に4時間かけてパリレン膜を
形成した。これにより、インクチャンバー内部の内壁に
厚さ3μmのパリレン膜を形成することができた。
【0024】本発明によってインクチャンバーを形成す
る場合、パリレン膜を形成して更にプラズマ処理を施す
ことは有利に働く。プラズマ処理としては、例えば次の
処理を具体例として挙げることができる。
【0025】(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:2分間 この処理によれば、パリレン膜は約0.5μmエッチン
グされ、表面が活性化される。その結果、処理前の水の
接触角85°が、処理後10°となり濡れ性が大きく向
上する。尚、他に有効なプラズマ処理として、マイクロ
波を用いた方法等が挙げられ、採用するガスも酸素に限
らず、窒素や他のガス又は酸素と不活性ガスの混合ガス
等が挙げられる。
【0026】以上の様にして形成したインクチャンバー
を有するインクジェットヘッドと、比較のためにパリレ
ン膜4を形成しプラズマ処理を施してから他の壁を形成
する部材2を接着面を研磨して接着したインクチャンバ
ーを有するインクジェットヘッドとで、連続吐出試験を
行ったところ、本発明のインクジェットヘッドでは印加
電圧20Vで吐出できたが、比較のインクジェットヘッ
ドでは40Vが必要であった。又、比較のインクジェッ
トヘッドでは20時間で吐出不能となったが、本発明で
は100時間以上安定に吐出できた。
【0027】図4(a)及び(b)に本発明のインクジ
ェットヘッド及び比較のインクジェットヘッドの基体1
と蓋部材2との間の接着部の模式断面図を示す。図4
(a)に示すように、本発明のインクジェットヘッドで
は、基体1と蓋部材2とを接着行程で一体化してから、
樹脂被膜形成を行うので、基体1の接着面と蓋部材2の
接着面間は接着剤層8のみで固定されている。これに対
し、比較のインクジェットヘッドでは、基体1に樹脂被
膜形成を行った後に接着しているので、基体1の接着面
と蓋部材2の接着面間は樹脂皮膜4を介して接着剤層8
により固定されている。このため、比較のインクジェッ
トヘッドでは基体1と蓋部材2間の接着力が不十分にな
るものと推測される。
【0028】上述した如く、一体化された基体1と蓋部
材2間には微小なインクチャンバーが構成されている
が、このインクチャンバーにはそのインク供給部側及び
インク噴出部側の両端にしか開口はない。また、この開
口はミクロン単位の微小なものである。にもかかわら
ず、本発明の方法によれば、熱分解により発生したパラ
キシリレンラジカルがこの開口から侵入してパリレン膜
を形成することができる本発明者の実験によれば、チャ
ンバーの両端の1μm2〜1000μm2の開口を通し
て、奥行き2mm〜50mmのチャンバー内壁に被膜を
形成できることが確認された。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、圧電性セラミック基体
上に電極膜を有する可動部を有する部材と他の壁を形成
する部材の2以上から構成し、該2以上の部材を一体化
してチャンバーとした後、気相合成法によってポリパラ
キシリレン又はその誘導体からなる樹脂被膜を形成して
インク流路とするので、水系インクの長期に亙る吐出性
能及び使用耐久性に優れるインクジェットヘッドを得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインクチャンバーの模式断面図。
【図2】本発明に係る圧電性セラミック基体の斜視図。
【図3】本発明に用いる蒸着装置の構成の1例を示す
図。
【図4】圧電性セラミック基体と蓋部材間の接着部を示
す模式断面図。
【符号の説明】
1 圧電性セラミック基体 2 他の壁を形成する部材 3 電極膜 4 パリレン膜 5 インク流路 8 接着剤層 10 昇華炉 20 熱分解炉 30 成膜槽

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電性セラミック基体上に電極膜を有す
    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以上から構成し、該2以上の部材を一体化
    してチャンバーとした後、気相合成法によってポリパラ
    キシリレン又はその誘導体からなる樹脂被膜を形成する
    ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記樹脂被膜を形成し、更にプラズマ処
    理を施す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。
  3. 【請求項3】 前記電極膜がアルミニウム、タンタル又
    はチタニウムからなることを特徴とする請求項1又は2
    に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記電極膜を陽極酸化処理した後ポリパ
    ラキシリレン又はその誘導体からなる樹脂被膜を形成す
    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
    ッドの製造方法。
  5. 【請求項5】 圧電性セラミック基体上に電極膜を有す
    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
    を有し、該チャンバーの内壁の全表面に気相合成法によ
    って形成されたポリパラキシリレン又はその誘導体から
    なる樹脂被膜を有することを特徴とするインクジェット
    ヘッド。
  6. 【請求項6】 前記樹脂被膜が形成後にプラズマ処理を
    施されたものであることを特徴とする請求項5に記載の
    インクジェットヘッド。
  7. 【請求項7】 前記電極膜が陽極酸化処理されているこ
    とを特徴とする請求項5又は6に記載のインクジェット
    ヘッド。
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