JP2003127371A - インクジェットプリンタヘッド並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】水性インク等の導電性を有するインクの使用に
際して、インクの変質等の不都合を発生させずに、イン
クの良好な吐出を実現させるインクジェットプリンタヘ
ッド及びその製造方法を提供する。 【解決手段】インクジェットプリンタヘッド（１）は、
インクが供給される複数の圧力室（１３）と、これら圧
力室毎に設けられて前記圧力室と外部とを連通させるノ
ズルとを有し、一部が圧電材料（２，３）により形成さ
れた本体とを有する。各圧力室内には、圧力室の容積を
変えるように、前記圧電材料に電圧を印加するための電
極（７）が設けられている。これら電極の表面は、イン
クと電気的に絶縁するように、絶縁膜（１６）で被覆さ
れており、この絶縁膜の表面は、部分的もしくは全体的
に金属膜（３０）で被覆されている。
際して、インクの変質等の不都合を発生させずに、イン
クの良好な吐出を実現させるインクジェットプリンタヘ
ッド及びその製造方法を提供する。 【解決手段】インクジェットプリンタヘッド（１）は、
インクが供給される複数の圧力室（１３）と、これら圧
力室毎に設けられて前記圧力室と外部とを連通させるノ
ズルとを有し、一部が圧電材料（２，３）により形成さ
れた本体とを有する。各圧力室内には、圧力室の容積を
変えるように、前記圧電材料に電圧を印加するための電
極（７）が設けられている。これら電極の表面は、イン
クと電気的に絶縁するように、絶縁膜（１６）で被覆さ
れており、この絶縁膜の表面は、部分的もしくは全体的
に金属膜（３０）で被覆されている。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水性インク
等の導電性のインクが使用可能なインクジェットプリン
タヘッド並びにその製造方法に関する。
等の導電性のインクが使用可能なインクジェットプリン
タヘッド並びにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、少なくとも一部が圧電材料によっ
て夫々形成された複数の圧力室と、各圧力室に形成され
たノズルと、圧電材料に電圧を印加するための電圧印加
手段と、を備えて、電圧印加手段により圧電材料に電圧
を印加することによる圧電材料のシェアモード変形によ
ってノズルからインク滴を吐出させるようにしたインク
ジェットプリンタヘッドが知られている。
て夫々形成された複数の圧力室と、各圧力室に形成され
たノズルと、圧電材料に電圧を印加するための電圧印加
手段と、を備えて、電圧印加手段により圧電材料に電圧
を印加することによる圧電材料のシェアモード変形によ
ってノズルからインク滴を吐出させるようにしたインク
ジェットプリンタヘッドが知られている。
【０００３】特開平８−５２８７２号公報には、インク
内に電流が流れることによるインクの変質を防止するた
めに、ＣＶＤ法等によって、パリレン膜等の絶縁膜を圧
力室内の電極の内面に成膜したインクジェットプリンタ
ヘッドが開示されている。この公報に開示された技術に
よれば、圧力室の駆動電圧を絶縁膜によってインクに対
して電気的に絶縁することで、導電性インクを用いる場
合でも、駆動電圧によってインク内に電流が流れること
を防止して、インクの変質を防止することを可能にして
いる。また、この公報に開示された技術によれば、ＣＶ
Ｄ法によって、パリレン等の絶縁膜を成膜することで、
インクジェットプリンタヘッドの圧力室の内面のように
複雑で細かな形状を有する積層圧電部材に対しても均一
な厚さに成膜することが可能である。
内に電流が流れることによるインクの変質を防止するた
めに、ＣＶＤ法等によって、パリレン膜等の絶縁膜を圧
力室内の電極の内面に成膜したインクジェットプリンタ
ヘッドが開示されている。この公報に開示された技術に
よれば、圧力室の駆動電圧を絶縁膜によってインクに対
して電気的に絶縁することで、導電性インクを用いる場
合でも、駆動電圧によってインク内に電流が流れること
を防止して、インクの変質を防止することを可能にして
いる。また、この公報に開示された技術によれば、ＣＶ
Ｄ法によって、パリレン等の絶縁膜を成膜することで、
インクジェットプリンタヘッドの圧力室の内面のように
複雑で細かな形状を有する積層圧電部材に対しても均一
な厚さに成膜することが可能である。
【０００４】また、特開平８−２９０５６９号公報に
は、圧電材料の安定性、耐久性を向上させるために、圧
力室に挿入される部分にポリイミド樹脂がスピンコート
法によってオーバーコートされた圧電材料に取りつけら
れた電極に電圧を印加して、圧電材料をノズル方向に変
位させることによりインクをノズルから吐出させるよう
にしたインクジェットプリンタヘッドが開示されてい
る。この公報に開示された技術によれば、圧電材料中に
インクが浸透することがポリイミド樹脂により防止さ
れ、圧電材料の安定性、耐久性を向上することが可能で
ある。
は、圧電材料の安定性、耐久性を向上させるために、圧
力室に挿入される部分にポリイミド樹脂がスピンコート
法によってオーバーコートされた圧電材料に取りつけら
れた電極に電圧を印加して、圧電材料をノズル方向に変
位させることによりインクをノズルから吐出させるよう
にしたインクジェットプリンタヘッドが開示されてい
る。この公報に開示された技術によれば、圧電材料中に
インクが浸透することがポリイミド樹脂により防止さ
れ、圧電材料の安定性、耐久性を向上することが可能で
ある。
【０００５】また、上記のようなノズルを形成する場
合、圧力室にプレートを接着した後に、エキシマレーザ
などを局部的に照射することによりこのプレートにノズ
ルを形成するのが、吐出の良好なインクジェットプリン
タヘッドを提供することが出来ることとして知られてい
る（特開平１０−２９１３１８号公報）。
合、圧力室にプレートを接着した後に、エキシマレーザ
などを局部的に照射することによりこのプレートにノズ
ルを形成するのが、吐出の良好なインクジェットプリン
タヘッドを提供することが出来ることとして知られてい
る（特開平１０−２９１３１８号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の技術で
は、パリレン膜やポリイミド膜などの有機材料膜は、ノ
ズルを形成するときに、エキシマレーザ光等の紫外領域
のレーザ光により損傷されてしまうので、損傷を受けた
部分の膜を介して電極の対応部分が圧力室に直接露出し
てしまう。このために、インクと電極との間の絶縁が損
なわれるので、導電性インクの使用が不可能なる問題が
ある。
は、パリレン膜やポリイミド膜などの有機材料膜は、ノ
ズルを形成するときに、エキシマレーザ光等の紫外領域
のレーザ光により損傷されてしまうので、損傷を受けた
部分の膜を介して電極の対応部分が圧力室に直接露出し
てしまう。このために、インクと電極との間の絶縁が損
なわれるので、導電性インクの使用が不可能なる問題が
ある。
【０００７】本発明は、水性インク等の導電性を有する
インクの使用に際して、インクの変質等の不都合を発生
させずに、インクの良好な吐出を実現させるインクジェ
ットプリンタヘッド及びその製造方法を提供することを
目的とする。
インクの使用に際して、インクの変質等の不都合を発生
させずに、インクの良好な吐出を実現させるインクジェ
ットプリンタヘッド及びその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係るイ
ンクジェットプリンタヘッドは、インクが供給される複
数の圧力室と、これら圧力室毎に設けられて圧力室と外
部とを連通させるノズルとを有し、一部が圧電材料によ
り形成された本体と、前記各圧力室内に設けられ、圧力
室の容積を変えて、インクをノズルを介して吐出させる
ように、前記圧電材料に電圧を印加するための電極と、
インクに対して前記電極を電気的に絶縁するように、電
極の表面を被覆した絶縁膜と、圧力室内の絶縁膜の、少
なくともノズル近くの部分を被覆した金属膜とを具備し
ている。
ンクジェットプリンタヘッドは、インクが供給される複
数の圧力室と、これら圧力室毎に設けられて圧力室と外
部とを連通させるノズルとを有し、一部が圧電材料によ
り形成された本体と、前記各圧力室内に設けられ、圧力
室の容積を変えて、インクをノズルを介して吐出させる
ように、前記圧電材料に電圧を印加するための電極と、
インクに対して前記電極を電気的に絶縁するように、電
極の表面を被覆した絶縁膜と、圧力室内の絶縁膜の、少
なくともノズル近くの部分を被覆した金属膜とを具備し
ている。
【０００９】このようなヘッドにおいては、圧力室に露
出した電極の表面は、絶縁膜により、覆われて、インク
とは電気的に絶縁されている。このために、導電性のイ
ンクを使用しても、この中を電流が流れてインクが変質
するようなことがない。また、この絶縁膜は、例えば、
ノズル形成のためのレザービームの照射により破損され
ないように、ノズル形成中に、レーザビームが照射され
る可能性のあるノズル付近の部分の表面が金属膜で保護
されている。この金属膜は、絶縁膜を必ずしも全体に渡
って覆う必要がなく、損傷を受けやすい部分、例えば、
ノズル近くの部分のみを被覆するだけでも良い。しか
し、絶縁膜が、耐薬品性に劣る材料で形成されている場
合には、全面に形成されていることが望ましい。この結
果、洗剤や洗浄溶液等の薬品により、絶縁膜が侵される
ことが防止され得る。絶縁膜が耐薬品性に優れている場
合には、この金属膜は、最終製品のときに、残っていて
もいなくても良い。
出した電極の表面は、絶縁膜により、覆われて、インク
とは電気的に絶縁されている。このために、導電性のイ
ンクを使用しても、この中を電流が流れてインクが変質
するようなことがない。また、この絶縁膜は、例えば、
ノズル形成のためのレザービームの照射により破損され
ないように、ノズル形成中に、レーザビームが照射され
る可能性のあるノズル付近の部分の表面が金属膜で保護
されている。この金属膜は、絶縁膜を必ずしも全体に渡
って覆う必要がなく、損傷を受けやすい部分、例えば、
ノズル近くの部分のみを被覆するだけでも良い。しか
し、絶縁膜が、耐薬品性に劣る材料で形成されている場
合には、全面に形成されていることが望ましい。この結
果、洗剤や洗浄溶液等の薬品により、絶縁膜が侵される
ことが防止され得る。絶縁膜が耐薬品性に優れている場
合には、この金属膜は、最終製品のときに、残っていて
もいなくても良い。
【００１０】前記絶縁膜は、ポリイミド、ポリ尿素、ポ
リイミドアミド、ポリアミド、ａｎｄ／ｏｒポリアゾメ
チンのような有機高分子材料の膜を蒸着重合法で形成す
ることが、電極との密着性、インク並びに洗剤に対する
耐性の面で好ましい。特に、ポリ尿素によって絶縁膜を
成膜する場合には、重合開始温度を圧電材料の分極劣化
を生じさせない程度に十分低くすることができるので、
圧電材料の性能を低下させずに電極を被覆することが可
能である。代わって、ポリイミドによって絶縁膜を成膜
する場合には、ポリイミドは、成膜速度が速く、安価で
あるために、生産性を向上させることができる。しか
し、ポリイミドは、成膜温度が高温であるので、高温に
おいて性能劣化を生じない耐熱性のＰＺＴ等を圧電材料
として使用する場合に有効である。前記金属膜は、反射
率が高い方が、レーザビームに対して絶縁膜を保護する
ことが可能で、３０％以上の反射率を有することが、金
属膜を薄くしても、充分な保護効果を得ることができる
ので好ましい。
リイミドアミド、ポリアミド、ａｎｄ／ｏｒポリアゾメ
チンのような有機高分子材料の膜を蒸着重合法で形成す
ることが、電極との密着性、インク並びに洗剤に対する
耐性の面で好ましい。特に、ポリ尿素によって絶縁膜を
成膜する場合には、重合開始温度を圧電材料の分極劣化
を生じさせない程度に十分低くすることができるので、
圧電材料の性能を低下させずに電極を被覆することが可
能である。代わって、ポリイミドによって絶縁膜を成膜
する場合には、ポリイミドは、成膜速度が速く、安価で
あるために、生産性を向上させることができる。しか
し、ポリイミドは、成膜温度が高温であるので、高温に
おいて性能劣化を生じない耐熱性のＰＺＴ等を圧電材料
として使用する場合に有効である。前記金属膜は、反射
率が高い方が、レーザビームに対して絶縁膜を保護する
ことが可能で、３０％以上の反射率を有することが、金
属膜を薄くしても、充分な保護効果を得ることができる
ので好ましい。
【００１１】本発明の他の態様にかかわるインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法は、インクが供給される複
数の圧力室を有し、一部が圧電材料により形成され、圧
力室の容積を変えるように、前記圧電材料に電圧を印加
するための電極が設けられた本体を準備する工程と、イ
ンクに対して前記電極を電気的に絶縁するように、電極
の表面を絶縁膜で被覆する工程と、前記圧力室内の絶縁
膜の、少なくともノズル近くの部分を被覆する金属膜を
形成する工程と、前記本体に外部からレーザビームを照
射して、各圧力室と外部とを連通させるノズルを形成す
る工程とを具備している。このような方法によれば、前
記一態様に係わるインクジェットプリンタヘッドを容易
に製造することができる。
トプリンタヘッドの製造方法は、インクが供給される複
数の圧力室を有し、一部が圧電材料により形成され、圧
力室の容積を変えるように、前記圧電材料に電圧を印加
するための電極が設けられた本体を準備する工程と、イ
ンクに対して前記電極を電気的に絶縁するように、電極
の表面を絶縁膜で被覆する工程と、前記圧力室内の絶縁
膜の、少なくともノズル近くの部分を被覆する金属膜を
形成する工程と、前記本体に外部からレーザビームを照
射して、各圧力室と外部とを連通させるノズルを形成す
る工程とを具備している。このような方法によれば、前
記一態様に係わるインクジェットプリンタヘッドを容易
に製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】導電性インクを使用できるインク
ジェットプリンタヘッドへの適用例を示す、本発明の実
施の形態について図１ないし図３を参照して説明する。
ジェットプリンタヘッドへの適用例を示す、本発明の実
施の形態について図１ないし図３を参照して説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施の形態のインクジェ
ットプリンタヘッドを一部切欠して示す斜視図であり、
図２は溝方向の延出方向に直交する位置で切断したイン
クジェットプリンタヘッドの一部を示す断面図である。
インクジェットプリンタヘッド１は、チタン酸ジルコン
酸塩（ＰＺＴ）等の圧電材料により形成された２つの平
板状の圧電材料２，３を互いに積層した積層圧電材料、
即ち、部材４を有している。この積層圧電材料４におけ
る圧電材料２，３の分極方向は、図２で矢印で示すよう
に板厚方向にそって互いに反対方向である。
ットプリンタヘッドを一部切欠して示す斜視図であり、
図２は溝方向の延出方向に直交する位置で切断したイン
クジェットプリンタヘッドの一部を示す断面図である。
インクジェットプリンタヘッド１は、チタン酸ジルコン
酸塩（ＰＺＴ）等の圧電材料により形成された２つの平
板状の圧電材料２，３を互いに積層した積層圧電材料、
即ち、部材４を有している。この積層圧電材料４におけ
る圧電材料２，３の分極方向は、図２で矢印で示すよう
に板厚方向にそって互いに反対方向である。
【００１４】前記積層圧電材料４中には、上側及び前面
側が開放され、前後方向に延びた複数の溝５が、互いに
所定間隔を有して（夫々が１対の支柱部６間に位置する
ようにして）、平行に形成されている。これら溝は、下
側の圧電材料３の上面に形成された溝部と、これら溝部
に対応して上側の圧電材料２に形成されたスロット部と
により構成されている。これら溝５は、ダイソーシング
のダイヤモンドホイール等によって研削加工されて形成
され得る。また、隣り合う溝５相互は、圧電材料４の支
柱部６によって仕切られている。この実施形態では、各
溝５は、深さが０．２−１ｍｍ、幅が２０−２００μ
ｍ、長さが０．５−５００ｍｍの矩形溝により構成され
ているが、溝のディメンション並びに形状はこれに限定
されるものではない。
側が開放され、前後方向に延びた複数の溝５が、互いに
所定間隔を有して（夫々が１対の支柱部６間に位置する
ようにして）、平行に形成されている。これら溝は、下
側の圧電材料３の上面に形成された溝部と、これら溝部
に対応して上側の圧電材料２に形成されたスロット部と
により構成されている。これら溝５は、ダイソーシング
のダイヤモンドホイール等によって研削加工されて形成
され得る。また、隣り合う溝５相互は、圧電材料４の支
柱部６によって仕切られている。この実施形態では、各
溝５は、深さが０．２−１ｍｍ、幅が２０−２００μ
ｍ、長さが０．５−５００ｍｍの矩形溝により構成され
ているが、溝のディメンション並びに形状はこれに限定
されるものではない。
【００１５】前記溝５の内面及び積層圧電材料４の上面
には、全体に渡って無電解ニッケルメッキ法により形成
された複数の電極７が設けられている。この実施の形態
では、電極７をニッケルにより形成したがこれに限るも
のではなく、例えば、金，銅などの導電体によって電極
を形成しても良い。この溝５において積層圧電材料４の
前面側で開口している前面開口部８は、複数のノズル９
が形成されたノズルプレート１０により閉塞されてい
る。これらノズルは、溝５毎に、即ち、後述する圧力室
毎に形成されている。このノズルプレート１０は、例え
ば、１０−１００μｍ程度の厚さに形成されている。
には、全体に渡って無電解ニッケルメッキ法により形成
された複数の電極７が設けられている。この実施の形態
では、電極７をニッケルにより形成したがこれに限るも
のではなく、例えば、金，銅などの導電体によって電極
を形成しても良い。この溝５において積層圧電材料４の
前面側で開口している前面開口部８は、複数のノズル９
が形成されたノズルプレート１０により閉塞されてい
る。これらノズルは、溝５毎に、即ち、後述する圧力室
毎に形成されている。このノズルプレート１０は、例え
ば、１０−１００μｍ程度の厚さに形成されている。
【００１６】全ての前記溝５において、積層圧電材料４
の上側に向けて開口している上側開口部１１は、金属板
により形成された蓋部材１２により共通に閉塞されてい
る。この蓋部材１２には、図示しないインクタンク等に
連通されて後述する各圧力室１３にインクを供給するイ
ンク供給管１４が連通されたインク流路としてのインク
供給路１５が形成されている。
の上側に向けて開口している上側開口部１１は、金属板
により形成された蓋部材１２により共通に閉塞されてい
る。この蓋部材１２には、図示しないインクタンク等に
連通されて後述する各圧力室１３にインクを供給するイ
ンク供給管１４が連通されたインク流路としてのインク
供給路１５が形成されている。
【００１７】前記蓋部材１２及びノズルプレート１０に
よってヘッド基板の溝５の前面開口部８及び上側開口部
１１が閉塞された状態では、各溝５により圧力室１３が
規定されている。夫々の圧力室１３は、インク供給路１
５を介して互いに連通されている。
よってヘッド基板の溝５の前面開口部８及び上側開口部
１１が閉塞された状態では、各溝５により圧力室１３が
規定されている。夫々の圧力室１３は、インク供給路１
５を介して互いに連通されている。
【００１８】インクジェットプリンタヘッド１には、制
御部や電源に接続される、図示しないケーブルが接続さ
れている。印字に際しては、ケーブルを介して、駆動パ
ルス電圧や印字信号等がインクジェットプリンタヘッド
１に入力される。
御部や電源に接続される、図示しないケーブルが接続さ
れている。印字に際しては、ケーブルを介して、駆動パ
ルス電圧や印字信号等がインクジェットプリンタヘッド
１に入力される。
【００１９】このようなインクジェットプリンタヘッド
１を有するインクジェットプリンタでの印字に際して
は、全ての圧力室１３内にインクを供給した状態で、イ
ンクを吐出させる１もしくは複数の圧力室１３の両側に
位置する電極７へ一方の極性の電圧を印加する。この結
果、電圧が印加された電極７に対応する互いに圧力室を
挟んで対面した一対の支柱６は、分極方向が相反する圧
電材料２，３のシェアモード変形により圧力室１３の容
積を大きくする方向へ湾曲する。これら電極７に印加す
る電極の極性を逆転させると、支柱６が急激に初期位置
に復帰する。支柱６が初期位置に復帰しているときに、
圧力室１３内のインクが加圧されて、圧力室１３内のイ
ンクの一部がインク滴となってノズル９から吐出する。
１を有するインクジェットプリンタでの印字に際して
は、全ての圧力室１３内にインクを供給した状態で、イ
ンクを吐出させる１もしくは複数の圧力室１３の両側に
位置する電極７へ一方の極性の電圧を印加する。この結
果、電圧が印加された電極７に対応する互いに圧力室を
挟んで対面した一対の支柱６は、分極方向が相反する圧
電材料２，３のシェアモード変形により圧力室１３の容
積を大きくする方向へ湾曲する。これら電極７に印加す
る電極の極性を逆転させると、支柱６が急激に初期位置
に復帰する。支柱６が初期位置に復帰しているときに、
圧力室１３内のインクが加圧されて、圧力室１３内のイ
ンクの一部がインク滴となってノズル９から吐出する。
【００２０】上述のインクジェットプリンタヘッド１の
圧力室１３に水性インク等の高い導電性を有する導電性
インクを満たした状態で電極７に電圧を印加すると、イ
ンク供給路１５に満たされたインクを介して各圧力室１
３に満たされているインクに電流が流れる。これによ
り、インクに電気分解が生じて圧力室１３内に気泡を発
生させたりインクが変質したりし、また、電気泳動によ
って固形物が電極に析出したりして、電極７が正常に作
動することが出来なくなることが懸念される。このよう
な不都合を回避するために、本実施の形態のインクジェ
ットプリンタヘッド１では、インクと接触する電極７の
表面に、ポリイミドによって形成された絶縁膜１６が蒸
着重合法によって成膜されている（図４の（Ａ））。こ
こで、蒸着重合法とは、熱エネルギーによって蒸発さ
せ、活性化された複数のモノマーを、絶縁膜の成膜を目
的とする基材（実施の形態では電極）に付着させ、基材
表面で重合反応を生じさせることにより、基材表面に有
機高分子膜を形成する重合方法である。本実施の形態で
はポリイ尿素によって形成される絶縁膜１６を成膜した
が、これに限るものではなく、ポリイミド以外にも、例
えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド、並
びに ポリアゾメチン等の少なくとも１つによって形成
される有機高分子膜を成膜することが出来る。
圧力室１３に水性インク等の高い導電性を有する導電性
インクを満たした状態で電極７に電圧を印加すると、イ
ンク供給路１５に満たされたインクを介して各圧力室１
３に満たされているインクに電流が流れる。これによ
り、インクに電気分解が生じて圧力室１３内に気泡を発
生させたりインクが変質したりし、また、電気泳動によ
って固形物が電極に析出したりして、電極７が正常に作
動することが出来なくなることが懸念される。このよう
な不都合を回避するために、本実施の形態のインクジェ
ットプリンタヘッド１では、インクと接触する電極７の
表面に、ポリイミドによって形成された絶縁膜１６が蒸
着重合法によって成膜されている（図４の（Ａ））。こ
こで、蒸着重合法とは、熱エネルギーによって蒸発さ
せ、活性化された複数のモノマーを、絶縁膜の成膜を目
的とする基材（実施の形態では電極）に付着させ、基材
表面で重合反応を生じさせることにより、基材表面に有
機高分子膜を形成する重合方法である。本実施の形態で
はポリイ尿素によって形成される絶縁膜１６を成膜した
が、これに限るものではなく、ポリイミド以外にも、例
えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド、並
びに ポリアゾメチン等の少なくとも１つによって形成
される有機高分子膜を成膜することが出来る。
【００２１】前記絶縁膜１６を蒸着重合法により形成す
る場合の一例を、蒸着重合装置１７を概略的に示す図３
を参照して説明する。
る場合の一例を、蒸着重合装置１７を概略的に示す図３
を参照して説明する。
【００２２】蒸着重合装置１７は、蒸着重合により成膜
を目的とするサンプル（本実施の形態では、積層圧電材
料４）を上に保持するステージ１８が内部に設けられた
チャンバー１９を備えている。ステージ１８には、サン
プル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。本実施の形態では、ポリ尿素によっ
て絶縁膜１６を成膜するため、温度調節機構によって、
サンプルの温度は常温に保持されている。チャンバー１
９内には、チャンバー１９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。本実施の形態
では、ポリ尿素による絶縁膜１６を成膜するため、室内
温度制御機構によって、チャンバー１９内の温度は常温
から５０℃の範囲内に保持されている。図示しないが、
チャンバー１９には、チャンバー１９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１９内の空気を強制的
にチャンバー１９外へ廃棄するような機構であっても良
い。チャンバー１９の上側には混合漕２０が、チャンバ
ー１９と複数の孔が形成されたシャワープレート２１を
介して連通されるようにして、設けられている。蒸着重
合装置１７は、サンプルに付着させる原料モノマーを保
持する２つの蒸発漕２２を備えている。本実施の形態で
は、ポリ尿素による絶縁膜１６を形成するための原料モ
ノマーとして、４、４ジアノミフェニルメタン（ＭＤ
Ａ）と、４，４ジフェニルメタンイソシアナートとが、
夫々の蒸発漕２２に保持されている。図示しないが、各
蒸発漕２２には、原料モノマーを加熱する過熱機構が設
けられ、また、前記混合漕２０に、モノマー導入管２３
により連通されている。各モノマー導入管２３には、モ
ノマー導入管２３を開放自在に閉塞するバルブ２４が設
けられている。モノマー導入管２３は、蒸着重合を行う
場合以外には、バルブ２４によって閉塞されている。
を目的とするサンプル（本実施の形態では、積層圧電材
料４）を上に保持するステージ１８が内部に設けられた
チャンバー１９を備えている。ステージ１８には、サン
プル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。本実施の形態では、ポリ尿素によっ
て絶縁膜１６を成膜するため、温度調節機構によって、
サンプルの温度は常温に保持されている。チャンバー１
９内には、チャンバー１９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。本実施の形態
では、ポリ尿素による絶縁膜１６を成膜するため、室内
温度制御機構によって、チャンバー１９内の温度は常温
から５０℃の範囲内に保持されている。図示しないが、
チャンバー１９には、チャンバー１９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１９内の空気を強制的
にチャンバー１９外へ廃棄するような機構であっても良
い。チャンバー１９の上側には混合漕２０が、チャンバ
ー１９と複数の孔が形成されたシャワープレート２１を
介して連通されるようにして、設けられている。蒸着重
合装置１７は、サンプルに付着させる原料モノマーを保
持する２つの蒸発漕２２を備えている。本実施の形態で
は、ポリ尿素による絶縁膜１６を形成するための原料モ
ノマーとして、４、４ジアノミフェニルメタン（ＭＤ
Ａ）と、４，４ジフェニルメタンイソシアナートとが、
夫々の蒸発漕２２に保持されている。図示しないが、各
蒸発漕２２には、原料モノマーを加熱する過熱機構が設
けられ、また、前記混合漕２０に、モノマー導入管２３
により連通されている。各モノマー導入管２３には、モ
ノマー導入管２３を開放自在に閉塞するバルブ２４が設
けられている。モノマー導入管２３は、蒸着重合を行う
場合以外には、バルブ２４によって閉塞されている。
【００２３】次に、絶縁膜１６の成膜について説明す
る。絶縁膜１６の成膜に際しては、まず、溝５の内面に
電極７が形成された状態の積層圧電部材４を、溝５の開
口側を上向きにしてステージ１８上に取り付ける。この
とき、フレキシブルケーブルが接続される電極７部分
等、絶縁膜１６を形成しない部分を予めマスキングして
おく。次に、加熱機構によって蒸発漕２２内を加熱し
て、原料モノマーを、気体となって蒸発させる。原料モ
ノマーが充分に気化したところで、バルブ２４を開放し
てモノマー導入管２３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２３を通って混合漕
２０に導入され、各種モノマーが均一に混ざった混合モ
ノマーとされる。これに先立って、減圧機構によってチ
ャンバー１９内を減圧しておく。この結果、混合モノマ
ーは、混合漕２０とチャンバー１９内との圧力差によっ
て、シャワープレート２１を介してチャンバー１９に導
入されて、積層圧電部材４に付着する。このときに、積
層圧電部材４とチャンバー１９内の温度とを制御するこ
とにより、積層圧電部材４表面に付着した原料モノマー
は重合する。これによって、積層圧電部材４表面、即
ち、溝５の内面と、積層圧電部材４の上面とには、目的
とするポリ尿素の絶縁膜１６が成膜される。
る。絶縁膜１６の成膜に際しては、まず、溝５の内面に
電極７が形成された状態の積層圧電部材４を、溝５の開
口側を上向きにしてステージ１８上に取り付ける。この
とき、フレキシブルケーブルが接続される電極７部分
等、絶縁膜１６を形成しない部分を予めマスキングして
おく。次に、加熱機構によって蒸発漕２２内を加熱し
て、原料モノマーを、気体となって蒸発させる。原料モ
ノマーが充分に気化したところで、バルブ２４を開放し
てモノマー導入管２３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２３を通って混合漕
２０に導入され、各種モノマーが均一に混ざった混合モ
ノマーとされる。これに先立って、減圧機構によってチ
ャンバー１９内を減圧しておく。この結果、混合モノマ
ーは、混合漕２０とチャンバー１９内との圧力差によっ
て、シャワープレート２１を介してチャンバー１９に導
入されて、積層圧電部材４に付着する。このときに、積
層圧電部材４とチャンバー１９内の温度とを制御するこ
とにより、積層圧電部材４表面に付着した原料モノマー
は重合する。これによって、積層圧電部材４表面、即
ち、溝５の内面と、積層圧電部材４の上面とには、目的
とするポリ尿素の絶縁膜１６が成膜される。
【００２４】上記蒸着重合法では、成膜したい物質をモ
ノマー単位で積層圧電部材４に付着させ、積層圧電部材
４面上で重合させるため、複雑な形状をした積層圧電部
材４に対してもモノマー分子が良好に回り込み、積層圧
電部材４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。この結果、充分な膜厚の絶縁
膜１６が、溝５の内面に形成された電極７の露出面全体
に渡って形成され得る。かくして、水性インク等の導電
性を有するインクの使用に際して、インクに電流が流れ
ることを防止して、インクの変質を発生させずに、イン
クジェットプリンタヘッド１を長期に亘り安定して使用
することを可能にする。また、良好な密着性と優れた付
き廻り性とを有する蒸着重合法を用いて絶縁膜１６を成
膜することにより、積層圧電部材４の表面に下地処理を
行う必要がない。
ノマー単位で積層圧電部材４に付着させ、積層圧電部材
４面上で重合させるため、複雑な形状をした積層圧電部
材４に対してもモノマー分子が良好に回り込み、積層圧
電部材４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。この結果、充分な膜厚の絶縁
膜１６が、溝５の内面に形成された電極７の露出面全体
に渡って形成され得る。かくして、水性インク等の導電
性を有するインクの使用に際して、インクに電流が流れ
ることを防止して、インクの変質を発生させずに、イン
クジェットプリンタヘッド１を長期に亘り安定して使用
することを可能にする。また、良好な密着性と優れた付
き廻り性とを有する蒸着重合法を用いて絶縁膜１６を成
膜することにより、積層圧電部材４の表面に下地処理を
行う必要がない。
【００２５】絶縁膜１６を形成した後、絶縁膜１６の全
面もしくは圧力室内のノズル近くの部分の表面を被覆す
る金属膜３０を形成する（図４の（Ｂ））。成膜には、
スパッタ法やイオンプレーティング法などを用いる。こ
のときに用いる金属は、紫外光に対する反射率の高いア
ルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、ニッケル（Ｎ
ｉ）、ニッケル合金などが有効であるが、これらに限定
されることはない。
面もしくは圧力室内のノズル近くの部分の表面を被覆す
る金属膜３０を形成する（図４の（Ｂ））。成膜には、
スパッタ法やイオンプレーティング法などを用いる。こ
のときに用いる金属は、紫外光に対する反射率の高いア
ルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、ニッケル（Ｎ
ｉ）、ニッケル合金などが有効であるが、これらに限定
されることはない。
【００２６】金属膜３０を形成した後、蓋部材１２を積
層圧電材料４の上面に、また、オリフィスプレート１０
を圧電材料４の前面に、夫々接着する（図４の
（Ｃ））。この段階でのオリフィスプレートには、ノズ
ルは形成されていない。オリフィスプレートには、エキ
シマレーザなどで微細加工が可能なポリイミドフィルム
等を用いる。次に、オリフィスプレートの前面に、イン
クをはじくための撥インク膜３１を形成し、この撥イン
ク膜の表面に、撥インク膜３１を後述するレザービーム
から保護するための保護フィルム３２を貼る。
層圧電材料４の上面に、また、オリフィスプレート１０
を圧電材料４の前面に、夫々接着する（図４の
（Ｃ））。この段階でのオリフィスプレートには、ノズ
ルは形成されていない。オリフィスプレートには、エキ
シマレーザなどで微細加工が可能なポリイミドフィルム
等を用いる。次に、オリフィスプレートの前面に、イン
クをはじくための撥インク膜３１を形成し、この撥イン
ク膜の表面に、撥インク膜３１を後述するレザービーム
から保護するための保護フィルム３２を貼る。
【００２７】ノズルの形成には、エキシマレーザビーム
をノズルプレート１０の前面、即ち、吐出口側からノズ
ルプレートに照射し、吐出側が小さく、圧力室側が大き
いテーパ形状のノズルを形成する（図４の（Ｄ））。こ
の際、少なくともレーザビームが照射される可能性のあ
る絶縁膜１６の部分の表面に金属膜３０が形成されてい
ることにより、レーザ光により絶縁膜が損傷されるのが
防止される。このようにしてノズルが形成された後に、
前記保護フィルム３２を除去して、インクジェットプリ
ンタヘッドを完成させる（図４の（Ｅ））。
をノズルプレート１０の前面、即ち、吐出口側からノズ
ルプレートに照射し、吐出側が小さく、圧力室側が大き
いテーパ形状のノズルを形成する（図４の（Ｄ））。こ
の際、少なくともレーザビームが照射される可能性のあ
る絶縁膜１６の部分の表面に金属膜３０が形成されてい
ることにより、レーザ光により絶縁膜が損傷されるのが
防止される。このようにしてノズルが形成された後に、
前記保護フィルム３２を除去して、インクジェットプリ
ンタヘッドを完成させる（図４の（Ｅ））。
【００２８】上記実施の形態では、蓋部材１２を、積層
圧電材料４に取り付ける前に絶縁膜１６及び金属膜３０
を成膜したが、この順序に限るものではなく、蓋部材を
取り付けた後に、圧力室１３内前面から絶縁膜１６を成
膜し、吐出方向開口部側から金属膜３０を成膜しても良
い。この場合の金属膜３０は、これが耐薬品性の優れた
材料により形成されていれば、図５に示されるように、
絶縁膜１６上全面に成膜されるものではなく、図５に示
されるように、主に吐出側開口部近傍のみに成膜しても
良い。この場合でも、レーザ光からの保護を必要とする
金属膜の領域は、吐出側開口部近傍であるため、必要な
機能は満たされ得る。ノズル形成後、必要に応じて、金
属を除去するエッチング液をインク室に導入し、耐薬品
性の優れた材料により形成された絶縁膜上の金属膜３０
を除去することも可能である。
圧電材料４に取り付ける前に絶縁膜１６及び金属膜３０
を成膜したが、この順序に限るものではなく、蓋部材を
取り付けた後に、圧力室１３内前面から絶縁膜１６を成
膜し、吐出方向開口部側から金属膜３０を成膜しても良
い。この場合の金属膜３０は、これが耐薬品性の優れた
材料により形成されていれば、図５に示されるように、
絶縁膜１６上全面に成膜されるものではなく、図５に示
されるように、主に吐出側開口部近傍のみに成膜しても
良い。この場合でも、レーザ光からの保護を必要とする
金属膜の領域は、吐出側開口部近傍であるため、必要な
機能は満たされ得る。ノズル形成後、必要に応じて、金
属を除去するエッチング液をインク室に導入し、耐薬品
性の優れた材料により形成された絶縁膜上の金属膜３０
を除去することも可能である。
【００２９】前記実施の形態では、複数の圧力室を有す
る本体を積層圧電材料と、蓋部材と、オリフィスプレー
トとに構成したが、本体はこのような構成に限定される
ものではなく、圧電材料を部分的に有し、電極に電圧が
印加されたときに、この圧電材料が変形して圧力室の容
積を変えて、インクをノズルより吐出させ得るような本
体であれば、どのような材料、構成のものでも良い。前
記電極を覆う絶縁膜は、実施の形態のように、蒸着重合
法により形成された膜、いわゆる、蒸着重合膜である必
要はなく、他の方法、例えば、真空蒸着法、プラズマ蒸
着法によっても形成され得る。
る本体を積層圧電材料と、蓋部材と、オリフィスプレー
トとに構成したが、本体はこのような構成に限定される
ものではなく、圧電材料を部分的に有し、電極に電圧が
印加されたときに、この圧電材料が変形して圧力室の容
積を変えて、インクをノズルより吐出させ得るような本
体であれば、どのような材料、構成のものでも良い。前
記電極を覆う絶縁膜は、実施の形態のように、蒸着重合
法により形成された膜、いわゆる、蒸着重合膜である必
要はなく、他の方法、例えば、真空蒸着法、プラズマ蒸
着法によっても形成され得る。
【図１】図１は、本発明の実施形態のインクジェットプ
リンタヘッドを一部切欠して示す斜視図である。
リンタヘッドを一部切欠して示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態のインクジェットプ
リンタヘッドを、溝延出方向に直交する位置で切断した
一部を示す断面図である。
リンタヘッドを、溝延出方向に直交する位置で切断した
一部を示す断面図である。
【図３】図３は、蒸着重合法を実施する装置の一例を示
す図である。
す図である。
【図４】図４の（Ａ）ないし（Ｅ）は、本発明の実施形
態のインクジェットプリンタヘッドの製造工程を説明す
るための概略図である。
態のインクジェットプリンタヘッドの製造工程を説明す
るための概略図である。
【図５】図５は、インクジェットプリンタヘッドの金属
膜の変形例を説明するための図である。
膜の変形例を説明するための図である。
１…インクジェットプリンタヘッド、２，３…圧電材
料、４…積層圧電材料（部材）、５…溝、6…支柱部、
７…電極、９…ノズル、１０…ノズルプレート、１３…
圧力室、１６…絶縁膜、３０…金属膜。
料、４…積層圧電材料（部材）、５…溝、6…支柱部、
７…電極、９…ノズル、１０…ノズルプレート、１３…
圧力室、１６…絶縁膜、３０…金属膜。
Claims (8)
- 【請求項１】 インクが供給される複数の圧力室と、こ
れら圧力室毎に設けられて圧力室と外部とを連通させる
ノズルとを有し、一部が圧電材料により形成された本体
と、 前記各圧力室内に設けられ、圧力室の容積を変えて、イ
ンクをノズルを介して吐出させるように、前記圧電材料
に電圧を印加するための電極と、 インクに対して前記電極を電気的に絶縁するように、電
極の表面を被覆した絶縁膜と、 圧力室内の絶縁膜の、少なくともノズル近くの部分を被
覆した金属膜と、 を具備したインクジェットプリンタヘッド。 - 【請求項２】 前記金属膜は、前記絶縁膜の全面を被覆
している請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッ
ド。 - 【請求項３】 前記絶縁膜は、ポリイミド、ポリ尿素、
ポリイミドアミド、ポリアミド、ポリアゾメチンからな
るグループの少なくとも１つから選ばれた物質により形
成された蒸着重合膜を有する請求項１もしくは２に記載
のインクジェットプリンタヘッド。 - 【請求項４】 前記金属膜は、レーザ光を３０％以上反
射する性能を有している、請求項１ないし３のいずれか
１に記載のインクジェットプリンタヘッド。 - 【請求項５】 インクが供給される複数の圧力室を有
し、一部が圧電材料により形成され、圧力室の容積を変
えるように、前記圧電材料に電圧を印加するための電極
が設けられた本体を準備する工程と、 インクに対して前記電極を電気的に絶縁するように、電
極の表面を絶縁膜で被覆する工程と、 前記圧力室内の絶縁膜の、少なくともノズル近くの部分
を被覆する金属膜を形成する工程と、 前記本体に外部からレーザビームを照射して、各圧力室
と外部とを連通させるノズルを形成する工程とを具備し
たインクジェットプリンタヘッドの製造方法。 - 【請求項６】 前記金属膜を形成する工程は、前記絶縁
膜の全表面を被覆している金属膜を形成する工程である
請求項５に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法。 - 【請求項７】 前記絶縁膜を形成する工程は、ポリイミ
ド、ポリ尿素、ポリイミドアミド、ポリアミド、ポリア
ゾメチンからなるグループの少なくとも１つから選ばれ
た物質を蒸着重合法により電極の表面に形成する工程で
ある請求項５もしくは６に記載のインクジェットプリン
タヘッドの製造方法。 - 【請求項８】 前記金属膜を形成する工程は、レーザ光
を３０％以上反射する性能を有している金属膜を形成す
る工程である請求項５ないし７のいずれか１に記載のイ
ンクジェットプリンタヘッドの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/012,862 US6582057B2 (en) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | Ink jet printer head and method for manufacturing the same |
| US10/012862 | 2001-10-22 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003127371A true JP2003127371A (ja) | 2003-05-08 |
| JP2003127371A5 JP2003127371A5 (ja) | 2005-07-14 |
| JP4021687B2 JP4021687B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=21757082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002064154A Expired - Fee Related JP4021687B2 (ja) | 2001-10-22 | 2002-03-08 | インクジェットプリンタヘッドの製造方法 |
Country Status (2)
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|---|---|
| US (1) | US6582057B2 (ja) |
| JP (1) | JP4021687B2 (ja) |
Cited By (5)
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