JP2000229414A

JP2000229414A - インクジェットプリンタヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2000229414A
Application number: JP3364799A
Authority: JP
Inventors: Tokuhito Mochizuki; 徳人望月
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】多数並設された溝の内部に均一な密着力の強
いメッキを可能とすることである。【解決手段】板厚方向に分極した圧電部材１７、１８
又はこの圧電部材１７、１８とベース部材１６とを一体
化して形成した基板１９を設け、この基板１９の表面側
に上部に開口するとともにその長さ方向の両端が閉塞し
た所定の深さおよび幅を有する複数の溝２０を幅方向に
平行に形成し、これらの溝２０の中央部にこれらの溝２
０と直交する方向に連通する凹部２３を形成し、隣接す
る前記溝２０を隔てる支柱２２の少なくとも一部に無電
解メッキ法により電極２４を形成し、前記基板１９を前
記溝２０と直交する方向に切断してヘッド基板を形成
し、前記溝２０により形成された流路の上部を覆う天板
と前記溝２０の正面部を覆うノズル板とを取り付けて前
記溝１７、１８と前記天板と前記ノズル板とにより囲ま
れた複数のインク室を形成して前記基板１９から複数個
のインクジエットプリンタヘッドを形成するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電部材を利用し
たオンデマンド方式のインクジェットプリンタヘッドの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、オンデマンド方式のインクジェッ
トプリンタヘッドとしては種々のものがあり、例えば特
開平８−２８１９５７号公報に開示されているように、
電力の印加に伴う圧電部材のシェアモード変形を利用し
てインク滴を吐出させるものが知られている。ここに示
されているプリンタヘッドを量産等で多数生産する場合
は、コスト削減の目的と流路を機械的な加工で形成する
目的とから一般的に第7図(c)に示すように、分極方向が
異なる二枚の圧電部材１、２とベース部材３とを積層し
て一体化することにより基板４を形成し、この基板４の
一面に平行に形成された多数の溝５による流路６を二列
設けている（図では４ヘッド分）。この基板４を用いて
のインクジェットプリンタヘッドの作製方法及び構造に
ついて図４、図７乃至図９に基づいて説明する。第７図
(a)に示すようにベース部材１の上に二層の圧電部材
２、３を分極方向が板厚方向とその逆になるように接着
することで三層構造の基板４を形成する。次に、第７図
(b),(c)に示すように研削加工により前記基板４に対し
て圧電部材３の表面から圧電部材２の内部に達する等間
隔で互いに平行なＵ字形の流路６および支柱７を形成す
る。そして、この基板４の表面に第７図(d)に示すよう
にドライフィルム８を貼り付けフォトプロセスによって
所定のパターンを形成し、これに無電解メッキによって
第８図に示すように流路６及び平面部に電極９、配線パ
ターン１０を形成する。このようにして電極パターンが
形成された基板４に第９図に示すようにインク供給路１
１を予め形成してある天板１２を接着してから、流路５
を構成する溝及び基板４の中央にあたるＡ−Ａ’の部分
で切断することで４つに分割され、これに予めインク吐
出口１３を形成してあるノズル板１４を接着し、インク
供給管１５を接続することで第４図に示すようなインク
ジェットプリンタヘッドが形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した基板
４に無電解メッキで電極９を形成する工程では、メッキ
する基板４の表面に凹凸を形成してメッキ層の密着性を
高めることが行われている。しかしながら、エッチング
および触媒核を付けるための前処理液やメッキ液が、流
路６の底部で滞留して置換が十分に行われないため、流
路６の上部のメッキ膜に比べて底部のメッキ膜は密着力
が弱くてその膜厚が薄い状態になる。そして、この基板
４を両端が長さ方向に閉塞された溝５からなる流路６の
中央で分割する際に、密着力の弱い流路６の底部におい
てメッキ膜の浮きや剥がれが生じ、インクの吐出特性に
大きな影響を及ぼすという問題があった。

【０００４】本発明は、上述のような課題を解決し、溝
５の内部に密着力が均一で強いメッキ層を形成すること
を可能にするインクジェットプリンタヘッドの製造方法
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
板厚方向に分極した圧電部材又はこの圧電部材とベース
部材とを一体化して形成した基板を設け、この基板の表
面側に上部に開口するとともにその長さ方向の両端が閉
塞した所定の深さおよび幅を有する複数の溝を幅方向に
平行に形成し、これらの溝の中央部にこれらの溝と直交
する方向に連通する凹部を形成し、隣接する前記溝を隔
てる支柱の側壁に無電解メッキ法により電極を形成し、
前記基板を前記溝と直交する方向に切断してヘッド基板
を形成し、前記溝により形成された流路の上部を覆う天
板と前記溝の正面部を覆うノズル板とを前記ヘッド基板
に取り付けて前記溝と前記天板と前記ノズル板とにより
囲まれた複数のインク室を形成して前記基板から複数個
のインクジエットプリンタヘッドを形成するようにした
ものである。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、凹部の溝幅を０.４ｍｍ以上としたもので
ある。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１乃至
図５に基づいて説明する。インクジェットプリンタヘッ
ドを作製する工程は、基本的に従来と略同じであるが、
次に順を追って詳細に示す。まず、図１(a)に示すよう
にセラミックスからなるベース部材１６の上に二層の圧
電部材１７、１８を、その分極方向が矢印のように逆向
きとなるよう接着することで三層構造の基板１９を形成
する。次に、前記基板１９に対して研削加工を施すこと
により、図１(b)〜(d)に示すよう圧電部材１８の表面か
ら圧電部材１７の内部に達すると共に互いに平行な複数
の溝２０による流路２１と支柱２２とを複数列（図示の
ものでは２列）形成し、さらに、溝２０の中央部にこれ
と直交する方向に流路２１より深い溝状の凹部２３を形
成する。ここでは、基板１９の厚さを１.５ｍｍ、溝２
０の幅を７０μｍ、深さを３００μｍ、凹部２３の深さ
を０.５ｍｍとし、幅を０（従来）〜１ｍｍまで０.２ｍ
ｍずつ変えた６種類の基板１９を用意した。次に、これ
らの基板１９に無電解メッキ法により電極２４の形成を
行う。先ず、洗浄した基板１９にラミネータを用いて図
２(a)、(b)に示すように圧電部材１８の表面にドライフ
ィルム２５を貼り付け、フォトマスク２６を用いて露
光，現像処理することで図２(c)に示すようなレジスト
パターン２７を形成する。レジストであるドライフィル
ム２５は、光が当たったところが硬化するので、凹部２
３の部分が遮光されるようなフォトマスク２６であれば
現像時に除去される。次に、無電解メッキ法の前処理と
して圧電部材１７、１８におけるレジストパターン２７
に覆われていない部分に対してＳｎの吸着とエッチング
をＳｎＦ₂＋ＨＦの溶液に所定時間攪拌しながら浸漬さ
せるセンシタイジング処理と、ＡｇＮＯ₃の溶液に所定
時間攪拌しながら浸漬させることでＳｎとＡｇの置換反
応によりＡｇを吸着させる一段階目のアクチベーション
処理と、ＰｄＣｌ₂＋ＨＣｌの溶液に所定時間攪拌しな
がら浸漬させることでＡｇとＰｄの置換反応によりＰｄ
を吸着させる二段階目のアクチベーション処理とを行
う。そして、無電解ニッケルメッキの触媒核となるＰｄ
が吸着した基板のレジストパターン２７をＮａＯＨ溶液
で除去する。次に、導電性が良好なＮｉ−Ｂメッキ液、
耐蝕性が良好なＮｉ−Ｐメッキ液に連続して浸漬し、平
面部の膜厚が２μｍとなる二層構造の電極２４を形成す
る。ここで、各メッキ槽に基板１９を浸漬させる際に
は、発生する水素ガスの除去と流路２１内へのメッキ液
の置換が行われるように、基板１９に振動を与えると共
に垂直方向からメッキ液の噴射を行っている。このよう
にして電極２４が形成された図２(d)に示すような基板
１９に対して、図３に示すようにインク供給路２８を予
め形成してある天板２９を接着してからＡ−Ａ’の部分
で切断することで４つに分割され、これに予めインク吐
出口３０を形成してあるノズル板３１を接着し、インク
供給管（図示せず）を接続することで図４に示すような
インクジェットプリンタヘッド３３が完成する。尚、凹
部２３の幅が広い基板１９を分割する際には、幅の広い
ブレードを用いて切断した。ここで、溝２０内に形成さ
れた電極２４の膜厚分布は、前処理液及びメッキ液の置
換性に起因するので密着性の良否もこれに対応し、基板
１９を４分割する際のメッキ膜の浮きや剥がれに関係
し、インクの吐出特性に大きな影響を及ぼす。そこで、
各溝幅に対する基板１９を分割した際の切断面から見た
溝２０内面のニッケルメッキ膜の膜厚及び浮き・剥がれ
を調べたところ、図５に示すような結果となった。図中
の縦軸の比率は、溝２０の上部の膜厚を１としたときの
溝２０の底部にける膜厚を表したものであり、奥部の溝
幅が０である従来構造の基板では半分以下の０.４であ
るのに対し、０.２ｍｍで０.７２、０.４ｍｍで９４、
０.６ｍｍで０.９６、０.８ｍｍでは１と凹部２３の溝
幅が広くなるに従って膜厚分布が改善され、０.４ｍｍ
以上で流路２１内にほぼ均一なメッキ膜が形成されてい
るとみなすことができる。また、凹部２３の溝幅が０.
２ｍｍ以下では、メッキ膜の浮きや剥がれが観察される
のに対して、０.４ｍｍ以上ではそうしたものもなく密
着性が良好であると判断できる。尚、本実施例において
は、溝２０、凹部２３を形成した後にドライフィルム２
５でレジストパターン２７を形成しているが、平面状の
基板１９に液体レジストでパターンを形成した後に、そ
のパターンに合わせて溝２０、凹部２３を形成してもよ
い。また、本実施の形態においては二層の圧電部材１
７、１８を有する基板１９を用いたインクジェットプリ
ンタヘッド３３としたが、本発明を適用できる基板１９
としては、少なくとも一枚の圧電部材１７又は１８を使
用したものであればよく、樹脂で形成した下層部の上に
圧電部材１７又は１８を積層したものや、これとは逆に
圧電部材１７又は１８の上に樹脂で形成した上層部を積
層した基板１９であってもよい。

【０００８】前述の実施の形態におけるインクジェット
プリンタヘッド３３において用いた基板１９について、
溝幅５０〜１２０、深さ２５０〜５００μｍの範囲につ
いてメッキ膜の形成について同様な試作を行ない、確認
を行ったが、前述したようなデメンジョンにおける基板
１９と同様な結果が得られた。また、凹部２３の深さ
は、前記の０.５ｍｍで行なったが、少なくとも溝２０
の深さ以上であれば、同様な結果が得られた。

【０００９】つぎに、図６に基いて本発明の他の実施の
形態を説明する。本実施の形態は、アルミナ基板等によ
る二枚のベース板材３４、３５を積層してベース基板３
６を形成し、このベース基板３６の一面に二条の溝３７
を形成する。そして、この溝３７内に二枚の圧電部材３
８、３９を積層したものを埋め込んで接着剤で接着固定
して基板４０を形成する。このように形成した基板４０
の前記圧電部材３８、３９の部分に前述の溝２０と同様
な多数の溝４１を形成し、かつ、前記圧電部材３８、３
９の中心に前記溝４１と直交する方向に凹部４２を形成
する。

【００１０】このように形成した状態は、前述の実施の
形態における図１(c)と同じ形状となり、その後の電極
２４の形成その他の工程は、同様に行われる。そのた
め、圧電部材３８、３９は、平板状のものを積層する形
式のみならず、埋め込みにより形成することも可能であ
る。従って、高価な圧電部材３８、３９の使用量を少な
くすることができてコストダウンを図ることができる。

【００１１】また、上記の各実施の形態は、インクジエ
ットプリントヘッド３３についての一例を示したが、同
様に微細な溝部を有し、特に溝幅方向より深さが大きい
部材にメッキを行う場合にも同様な方法で実施すること
ができる。

【００１２】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、板厚方向に分極
した圧電部材又はこの圧電部材とベース部材とを一体化
して形成した基板を設け、この基板の表面側に上部に開
口するとともにその長さ方向の両端が閉塞した所定の深
さおよび幅を有する複数の溝を幅方向に平行に形成し、
これらの溝の中央部にこれらの溝と直交する方向に連通
する凹部を形成し、隣接する前記溝を隔てる支柱の側壁
に無電解メッキ法により電極を形成し、前記基板を前記
溝と直交する方向に切断してヘッド基板を形成し、前記
溝により形成された流路の上部を覆う天板と前記溝の正
面部を覆うノズル板とを前記ヘッド基板に取り付けて前
記溝と前記天板と前記ノズル板とにより囲まれた複数の
インク室を形成して前記基板から複数個のインクジエッ
トプリンタヘッドを形成するようにしたので、溝が解放
されているのと同様の作用、すなわち、エッチング液や
前処理液およびメッキ液が流路の底部でも十分に置換さ
れ、密着力や膜厚が均一な電極を形成することができ、
インクの吐出特性が安定したインクジェットプリンタヘ
ッドを提供することができ、また、電極形成や天板接着
といったヘッドに分割する前までの多数個取りの基板単
位で工程を進めていくことができるため、工数の削減に
も寄与するという効果を有する。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、凹部の溝幅を０.４ｍｍ以上としたので、
溝が解放されているのと同様の作用、すなわち、エッチ
ング液や前処理液およびメッキ液が流路の底部でも十分
に置換され、密着力や膜厚が均一な電極を形成すること
ができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すもので、(a)はベ
ース部材と圧電部材とを積層した側面図、(b)は溝を形
成した状態の側面図、(c)は凹部を形成した状態の側面
図、(d)は上面側から見た斜視図である。

【図２】電極形成工程を示すもので、(a)は基板にドラ
イフィルムを貼り付けた状態の側面図、(b)はフォトマ
スクを用いて露光している状態を示す斜視図、(c)はレ
ジストパターンが形成された状態の斜視図、(d)は電極
が形成された状態の斜視図である。

【図３】天板を接着した状態であり、かつ、切断位置を
示す一部を切り欠いた側面図である。

【図４】一部を切り欠いたインクジェットプリンタヘッ
ドの斜視図である。

【図５】溝の幅に対してメッキ層の浮きや剥がれが発生
する割合を示したグラフである。

【図６】本発明の他の実施の形態を示す側面図である。

【図７】従来のインクジェットプリンタヘッドの製造工
程の一例を示すもので、(a)はベース部材と圧電部材と
を積層した側面図、(b)は溝を形成した状態の側面図、
(c)はドライフィルムを貼り付けた状態の斜視図、(d)は
その側面図である。

【図８】電極が形成された状態の斜視図である。

【図９】天板を接着した状態であり、かつ、切断位置を
示す一部を切り欠いた側面図である。

【符号の説明】

１６ベース部材１７圧電部材１８圧電部材１９基板２０溝２１流路２２支柱２３凹部２９天板３１ノズル板３３インクジェットプリンタヘッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板厚方向に分極した圧電部材又はこの圧
電部材とベース部材とを一体化して形成した基板を設
け、この基板の表面側に上部に開口するとともにその長
さ方向の両端が閉塞した所定の深さおよび幅を有する複
数の溝を幅方向に平行に形成し、これらの溝の中央部に
これらの溝と直交する方向に連通する凹部を形成し、隣
接する前記溝を隔てる支柱の側壁に無電解メッキ法によ
り電極を形成し、前記基板を前記溝と直交する方向に切
断してヘッド基板を形成し、前記溝により形成された流
路の上部を覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル板と
を前記ヘッド基板に取り付けて前記溝と前記天板と前記
ノズル板とにより囲まれた複数のインク室を形成して前
記基板から複数個のインクジエットプリンタヘッドを形
成するようにしたことを特徴とするインクジェットプリ
ンタヘッドの製造方法。
【請求項２】凹部の溝幅を０.４ｍｍ以上としたこと
を特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法。