(57)【要約】【課題】各電極の相互間の絶縁部分における金属残渣を削減することができ、これにより各電極の相互間の電気的な短絡を防ぐことができる信頼性にすぐれたインクジェットヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】基板１の表面をエッチングし、その基板１の表面に圧電部材１５，１３を設け、この圧電部材１５，１３および基板１の表面に金属膜２２を形成し、その金属膜２２に対するレーザパターンニング処理により複数の電極Ｐ２を形成するものであって、金属膜２２の形成前に、上記エッチングされた基板１の表面における各電極Ｐ２の形成予定部位を予めレーザ光の照射により滑らかにする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面をエッチングし、その基板の表面に圧電部材を設け、この圧電部材および前記基板の表面に金属膜を形成し、その金属膜に対するレーザパターンニング処理により複数の電極を形成するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記金属膜の形成前に、前記エッチングされた基板の表面における前記各電極の形成予定部位を予めレーザ照射により滑らかに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。
【請求項２】
基板の表面をエッチングし、その基板の表面に圧電部材を設け、この圧電部材および前記基板の表面に無電解メッキ法により金属膜を形成し、その金属膜に対するレーザパターンニング処理により前記圧電部材および前記基板上に複数の電極を形成するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記金属膜の形成前に、前記エッチングされた基板の表面における前記各電極の形成予定部位を予めレーザ光の照射により滑らかに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。
【請求項３】
基板の表面をエッチングし、その基板の表面に圧電部材を設け、この圧電部材および前記基板の表面に無電解メッキ法により金属膜を形成し、その金属膜に対するレーザパターンニング処理により前記圧電部材および前記基板上に複数の電極を形成するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記金属膜の形成前に、前記エッチングされた基板の表面における前記各電極の形成予定部位を予めレーザ光の照射により滑らかに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。
【請求項４】
基板の表面をエッチングし、その基板の表面に圧電部材を設け、この圧電部材に複数の溝を形成し、これら溝および前記基板の表面に無電解メッキ法により金属膜を形成し、その金属膜に対するレーザパターンニング処理により前記各溝内および前記基板上に複数の電極を形成するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記金属膜の形成前に、前記エッチングされた基板の表面における前記各電極の形成予定部位を予めレーザ光の照射により滑らかに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。
【請求項５】
基板の表面をエッチングし、その基板の表面に圧電部材を設け、この圧電部材に複数の溝を形成し、これら溝および前記基板の表面に無電解メッキ法により金属膜を形成し、その金属膜に対するレーザ光の照射により同金属膜の不要部分を除去して前記各溝内および前記基板上に複数の電極を形成するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記金属膜の形成前に、前記エッチングされた基板の表面における前記各電極の形成予定部位を予めレーザ光の照射により滑らかに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。
【請求項６】
前記エッチングは、前記基板の表面を粗くするものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリンタ等に用いるインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式のプリンタ等に用いられる液体吐出装置いわゆるインクジェットヘッドの製造方法として、基板に複数列のインクチャネルを並列に形成した後、基板の表面に無電解メッキにより薄メッキ薄層を形成し、その薄メッキ薄層に対するレーザ光の照射により薄メッキ薄層を選択的に除去し、薄メッキ薄層の残った部分を複数の電極とし、その後、基板の表面に所定の厚みになるまでさらに無電解メッキを施す方法が一般的である（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１２９３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
無電解メッキ法では、基板の表面とメッキ膜の所定の密着性を得るためには、エッチング処理によって基板の表面を粗らくする必要がある。ただし、エッチング処理によって粗くなった表面は、網目状となり、局部的には深い凸凹が生じるところもある。この状態で無電解メッキを行うと、基板の厚さ方向に入り込んだ状態の金属膜が析出する。
【０００４】
このため、金属膜にレーザ光を照射するレーザパターンニング処理によって複数の電極を形成しても、その各電極の相互間の絶縁部分に金属残渣が生じ、その金属残渣によって各電極間に電気的な短絡が生じてしまう。
【０００５】
析出した金属膜を高出力のレーザ光で除去することも考えられるが、そうすると、基板に損傷を与えたり、レーザパターニング処理によって形成した各電極に損傷を与えることもあり、好ましい方法ではない。
【０００６】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的は、各電極の相互間の絶縁部分における金属残渣を削減することができ、これにより各電極の相互間の電気的な短絡を防ぐことができる信頼性にすぐれたインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明のインクジェットヘッドの製造方法は、基板の表面をエッチングし、その基板の表面に圧電部材を設け、この圧電部材および前記基板の表面に金属膜を形成し、その金属膜に対するレーザパターンニング処理により複数の電極を形成するものであって、前記金属膜の形成前に、前記エッチングされた基板の表面における前記各電極の形成予定部位を予めレーザ照射により滑らかにする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、各電極の相互間の絶縁部分における金属残渣を削減することができる。これにより、各電極の相互間の電気的な短絡を防ぐことができ、信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。まず、この発明に関わるインクジェットヘッドとして、シェアウウォール方式のサイドシュータ型を例に説明する。
【００１０】
このインクジェットヘッドのインク吐出の原理は、板厚方向に分極された板状の２枚の圧電部材をその分極方向が逆向きとなるようにお互いに接着剤で貼り合わせ、その２枚の圧電部材に所定の間隔で複数の溝を形成し、これら溝を圧力室としてその各圧力室内にそれぞれ電極を形成し、これら電極に駆動電圧を印加することにより、各圧力室の相互間の柱状部分（各圧電部材）を変形させて各圧力室にインク吐出用の圧力を加え、各圧力室に通じるノズルからインク滴を吐出させる方式である。
【００１１】
すなわち、図１に示すように、低誘電率部材であるアルミナで形成された板状の基板（ベース基板ともいう）１の表面に、アクチュエータ列Ａおよびアクチュエータ列Ｂが形成され、これらアクチュエータ列Ａおよびアクチュエータ列Ｂを囲む状態に枠部材２が装着され、その枠部材２にノズルプレート（オリフィスプレートともいう）３が設けられている。ノズルプレート３は、方形のポリイミド製のフィルムで形成され、一対のノズル列４を有する。これらノズル列４は、それぞれ複数のノズル５の配列により形成される。
【００１２】
アクチュエータ列Ａ，Ｂは、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）製の２枚の圧電部材を互いの分極方向を対向させるように且つ台形状に上下に張り合わせたもので、ノズル列４，４にそれぞれ沿って配列され、表面を溝状に切削形成してなる複数の圧力室６を有している。これら圧力室６はノズルプレート３の各ノズル５と対応する位置にあり、各圧力室６の相互間の柱状部分（両圧電部材）に電圧が印加されることにより、その各柱状部分が変形し、その変形によって各圧力室６にインク吐出用の圧力が加わり、各ノズル５からインクが吐出される。
【００１３】
各圧力室６の相互間の柱状部分（各圧電部材）に電圧を印加するための電極が各圧力室６および基板１上に形成される、これら電極は、無電解ニッケルメッキおよび電界金メッキによって基板１の表面に金属膜が形成され、その金属膜がレーザ光で焼き切られて除去される処理（いわゆるサブトラクト法）により、その金属膜の残り部分で形成される。
【００１４】
基板１において、アクチュエータ列Ａ，Ｂの相互間に円形の複数のインク流入口７が配設されるとともに、アクチュエータ列Ａ，Ｂを両側から挟む位置に複数のインク流出口８が配設されている。
【００１５】
このインクジェットヘッドの製造工程の流れを図２に示し、製造工程の移り変わりを図３〜図１４に示している。
【００１６】
まず、図３に示すように、アルミナの金型成型や機械加工により、インク流入口７およびインク流出口８を持つ基板１を形成する。この基板１の表面に対し、電極形成のために無電解メッキ法で金属膜を形成することになるが、その際の基板１と金属膜の所定の密着性を得るべく、図４に示すように、基板１の表面に対し表面処理１１が施される。無電解メッキの場合の密着性はアンカー効果により機械的に得られることから、表面処理１１の手法として、サンドブラスト、化学的エッチング、機械的な研摩処理等が考えられるが、所定の密着性を得るには化学的エッチングが適当である。具体的には、２００℃に熱したリン酸に基板１を所定時間にわたり浸漬し、基板１の表面を化学的にエッチングする。
【００１７】
次に、エッチングによる表面処理１１が施された基板１の表面に対し、圧電部材を接着および加工する処理が行われる。この処理状態を上方から見たのが図５で、この図５のＸ−Ｘ線に沿う断面を矢印方向に見たのが図６である。すなわち、ＰＺＴからなる板状の圧電部材１５，１３をその分極方向が逆向きとなるようにお互いに接着剤１４で貼り合せ、これら圧電部材１５，１３を短冊状に切断して、接着剤１２により、基板１の表面に気泡が残らないように接着する。接着剤１４，１２は、エポキシ性の接着剤で、熱硬化によって硬化する。条件は、１２０℃で２時間である。さらに、機械加工により、圧電部材１５，１３を所定の台形状に切削する。
【００１８】
続いて、図７に示すように、圧電部材１５，１３を台形状に切削し、これら２列の圧電部材１５，１３に対し、機械加工のダイアモンドホイールを用いる切削加工により、それぞれ長手方向に沿って且つ列ごとに半ピッチずれた状態で、複数の溝つまり圧力室６を順次に形成する。これら圧力室６の壁面となる部分を符号１５ａ，１４ａ，１３ａおよび点々で示している。各圧力室６の形状は、深さが３００μｍ、幅が８０μｍ、インクの有効流路長が２ｍｍである。
【００１９】
こうして形成された２列の圧電部材１５，１３に対し、電極形成のための事前処理が実行される。この事前処理の状態を上方から見たのが図８で、この図８のＹ−Ｙ線に沿う断面を矢印方向に見たのが図９である。電極形成のためには、無電解メッキ法で金属膜を形成し、その金属膜に対するレーザ光の照射により同金属膜の不要部分を除去する電極分離除去（レーザパターニング処理）を行うことになるが、その前の工程として、基板１の表面における各電極の形成予定部位を予めレーザ光の照射により滑らかにし、金属膜が基板１の深さ方向に析出するのを未然に防ぐようにする。レーザ光を照射する部位を二点鎖線の丸で囲んで示している。
【００２０】
レーザ光を照射した部位は、基板１の素材であるアルミナが熱溶解するので、エッチングによって粗くなった状態から滑らかな状態へと変化する。
【００２１】
このレーザ光の照射に際しては、例えば波長５３２ｎｍ、出力１．５Ｗ、スポット径３０μｍのＹＶＯ４のレーザ光をガルバノスキャナーにより基板１に向けて照射するスキャンニング方式が採用される。
【００２２】
次に、図１０に示すように、基板１の表面の全域に対し、無電解メッキ法により、各電極の基となる金属膜２２を形成する。金属膜２２を形成する手法としてスパッタ法、ＣＶＤ法、メッキ法等があるが、溝（圧力室６）の内部まで金属膜２２を確実に形成し得る手法として、無電解メッキ法を選択している。具体的には、基板１にメッキの前処理としてセンシタイジングーアクチベーション法で触媒核となるＰｄ（パラジウム）を付与し、さらに無電解ニッケルメッキ液に浸漬してニッケルメッキ膜２１を形成する。このニッケルメッキ膜２１は、導電性の高いＢｉ−Ｂ、耐食の高いＮｉ−Ｐ膜の積層構造とする。あるいは、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｐの単体膜でもよい。なお、ニッケルメッキ膜２１の膜厚は０．６〜１μｍ、金属膜２２の膜厚は０．１μｍとする。
【００２３】
続いて、これらニッケルメッキ膜２１および金属膜２２が形成された基板１の表面に対し、実際に各電極を形成するためのレーザパターニング処理を実行する。この処理状態を上方から見たのが図１１で、この図１１のＺ−Ｚ線に沿う断面を矢印方向に見たのが図１２である。すなわち、ニッケルメッキ膜２１および金属膜２２の不要な部分をレーザ光の照射によって除去した残りの部分が、２列の圧電部材１５，１３における各圧力室６内の電極Ｐ１になるとともに、基板１の表面における各電極Ｐ２となる。この場合、レーザ光として、アルミナ部分を熱溶解したレーザ光と同等なものを使用している。レーザ出力は１．８Ｗである。
【００２４】
基板１上に各電極Ｐ１，Ｐ２が形成された状態、および枠部材２を介してノズルプレート３が装着された状態を、図１３および図１４に示している。図１３はノズルプレート３の一部を欠いた状態を上方から見た図、図１４は図１１のＺ−Ｚ線と同様の線断面を見た図である。枠部材２の内側にはインク室２４が確保される。
【００２５】
ここで、従来におけるインクジェットヘッドの製造方法の流れを参考として図１５に示している。この従来の製造方法と本実施形態とを比較すると、図３の基板１を形成する工程、図４のエッチングによる表面処理１１を施す工程、図５，６の２列の圧電部材１５，１３を形成する工程、図７の溝（圧力室６）を形成する工程、図１０のニッケルメッキ膜２１および金属膜２２を形成する工程、図１１，１２のレーザパターニング処理の工程については、同じである。
【００２６】
本実施形態が従来と異なる点は、図８，９の事前処理を有する点である。  
仮に、図８，９の事前処理がないとすると、各電極Ｐ２の相互間の絶縁部分に金属残渣が残って各電極Ｐ２間に電気的な短絡が生じる可能性がある。これは、エッチング部の膜厚とレーザ照射面に析出したニッケルメッキ膜の膜厚とを比べた図１６の実験結果から分かるように、エッチング部の膜厚の方が、ニッケルメッキ膜の膜厚よりも、０．４〜０．５μｍほど厚くなることが原因である。すなわち、ニッケルメッキ膜２１と基板１との密着力を保持するべく基板１の表面をエッチングによって粗らした結果、基板１の厚さ方向に凸凹が生じ、これに伴い、基板１の厚さ方向にニッケルメッキ膜２１が析出するからである。この析出したニッケルメッキ膜２１に対しレーザパターニング処理を行って各電極Ｐ２を形成しても、その各電極Ｐ２の相互間の絶縁部分に金属残渣２１ｘが生じ、その金属残渣２１ｘによって各電極Ｐ２間に電気的な短絡を生じてしまう。
【００２７】
これに対し、本実施形態では、図８，９の事前処理により、基板１の表面における各電極Ｐ２の形成予定部位を、予めレーザ光の照射により、エッチングによって粗くなった状態から滑らかな状態へと変えるので、各電極Ｐ２が形成された際に、その各電極Ｐ２の相互間の絶縁部分に生じる金属残渣２１ｘを削減することができる。
【００２８】
金属残渣２１ｘを削減できることにより、各電極Ｐ２間の電気的な短絡を防ぐことができ、インクジェットヘッドとしての常に信頼性の高い動作が可能となる。
【００２９】
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明に関わるインクジェットヘッドの外観を示す斜視図。
【図２】一実施形態の製造工程の流れを示す図。
【図３】一実施形態における基板の形成工程を説明するための図。
【図４】一実施形態におけるエッチングによる表面処理の工程を説明するための図。
【図５】一実施形態における２列の台形状圧電部材の形成工程を説明するための図。
【図６】図５のＸ−Ｘ線に沿う断面を矢印方向に見た図。
【図７】一実施形態における溝の形成工程を説明するための図。
【図８】一実施形態における事前処理の工程を説明するための図。
【図９】図８のＹ−Ｙ線に沿う断面を矢印方向に見た図。
【図１０】一実施形態におけるニッケルメッキ膜および金属膜の形成工程を説明するための図。
【図１１】一実施形態におけるレーザパターニング処理の工程を説明するための図。
【図１２】図１１のＺ−Ｚ線に沿う断面を矢印方向に見た図。
【図１３】一実施形態における各電極および各導電パターンが形成された状態およびノズルプレート３が装着された状態を示す図。
【図１４】図１３の上記Ｚ−Ｚ線と同様の線断面を見た図。
【図１５】従来の製造方法の流れを参考として示す図。
【図１６】一実施形態と従来の製造方法と対比のために、エッチング部の膜厚およびレーザ照射面に析出したニッケルメッキ膜の膜厚を実験により確かめた結果を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１…基板、２…枠部材、３…ノズルプレート、４…ノズル列、５…ノズル、６…圧力室、７…インク流入口、８…インク流出口、１１…エッチングによる表面処理、１２，１４…接着剤、１３，１５…圧電部材、１３ａ，１４ａ，１５ａ…溝の壁面、２１…ニッケルメッキ膜、２２…金属膜、Ｐ１…電極、Ｐ２…導電パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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