(57)【要約】      （修正有）【課題】より確実に導体パターンが形成されるインクジェットヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】インクジェットヘッドの製造方法は、インクを吐出する圧力室を構成する圧電部材が固定された基板の表面に金属膜を形成し、レーザーにより金属膜の一部を除去して圧電部材を駆動するための導体パターンを形成する際に、第１の領域と、第１の領域に隣接し金属膜の基板との密着力が第１の領域よりも高い第２の領域と、に跨がる除去対象部分の金属膜を除去する場合に、第１のパワーのレーザー走査により除去対象部分の第１の領域側の金属膜を除去し、除去対象部分の第２の領域側の金属膜を、第１のパワーのレーザーの走査範囲の一部と重なる走査範囲に対する、第１のパワーよりも大きい第２のパワーのレーザー走査により除去する。【選択図】図３
2015080892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する圧力室を構成する圧電部材が固定された基板の表面に金属膜を形成し、
レーザーにより前記金属膜の一部を除去して前記圧電部材を駆動するための導体パターンを形成する際に、第１の領域と、前記第１の領域に隣接し前記金属膜の前記基板との密着力が前記第１の領域よりも高い第２の領域と、に跨がる除去対象部分の金属膜を除去する場合に、第１のパワーのレーザー走査により前記除去対象部分の前記第１の領域側の金属膜を除去し、前記除去対象部分の前記第２の領域側の金属膜を、前記第１のパワーのレーザーの走査範囲の一部と重なる走査範囲に対する前記第１のパワーよりも大きい第２のパワーのレーザー走査により除去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】
前記第２のパワーのレーザーの走査範囲の端部の位置が、前記第１の領域と前記第２の領域の境界よりも前記第１の領域側の位置である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。
【請求項３】
前記第１のパワーのレーザーの走査方向が、前記第１の領域側から前記第２の領域側に向かう方向であり、
前記第２のパワーのレーザーの走査方向が、前記第２の領域側から前記第１の領域側に向かう方向であることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第１のパワーのレーザーによる走査を行った後に、前記第２のパワーのレーザーによる走査を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つ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】
本発明の実施形態は、複数のノズルからインクを吐出する、インクジェット記録装置のヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置であるインクジェットプリンタの、複数のノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、互いに隣接する圧力室の隔壁をアクチュエータとして動作させるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、インクを吐出するノズルを有するヘッド基板や、インク供給口とインク排出口を有するマニホールドなどを備える。
【０００３】
ヘッド基板は、基板と、圧力室を構成する圧電素子を含む圧電部材と、ノズルプレートと、圧電部材を駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、圧電部材とドライバＩＣを接続するための配線などを備える。ヘッド基板上には圧電部材を駆動するための電極や配線を構成する導体パターンが形成されている。導体パターンは、ヘッド基板上にめっき等で金属薄膜を形成し、レーザーを照射して不要な金属薄膜を除去することで基板上に残った金属薄膜によって形成される。
【０００４】
ヘッド基板上に形成された金属薄膜は、レーザーによって除去されにくい部分がある。除去しにくい金属薄膜の部分は、レーザーのパワーを大きくして照射することで除去していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、金属薄膜の除去しにくい部分について、より大きいパワーのレーザーでパターニングを行っている状態から、より小さいパワーのレーザーに切り替えてパターニングを続けていく場合に、そのパワーの切り替え位置付近において金属薄膜をうまく除去できない場合がある。たとえば、レーザーの走査方向前方にレーザー加工によって生成されるバリなどの残渣が生じている場合には、その残渣と除去すべき金属薄膜を一緒に除去しなければならない。しかし、レーザーのパワーを切り替えてパワーが弱くなると全てを除去しきれない場合がある。金属薄膜を完全に除去できない場合、ショートなどの原因になる。
【０００６】
そこで本願発明は、より確実に導体パターンが形成されるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、インクジェットヘッドの製造方法は、インクを吐出する圧力室を構成する圧電部材が固定された基板の表面に金属膜を形成し、レーザーにより前記金属膜の一部を除去して前記圧電部材を駆動するための導体パターンを形成する際に、第１の領域と、前記第１の領域に隣接し前記金属膜の前記基板との密着力が前記第１の領域よりも高い第２の領域と、に跨がる除去対象部分の金属膜を除去する場合に、第１のパワーのレーザー走査により前記除去対象部分の前記第１の領域側の金属膜を除去し、前記除去対象部分の前記第２の領域側の金属膜を、前記第１のパワーのレーザーの走査範囲の一部と重なる走査範囲に対する前記第１のパワーよりも大きい第２のパワーのレーザー走査により除去することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態のインクジェット記録装置のヘッドを構成するヘッド基板の斜視図である。
【図２】図１に示すヘッド基板のＡ−Ａ矢印位置での断面図である。
【図３】実施形態のレーザーパターニングの方法を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
まず、インクジェット記録装置のインクジェットヘッドを構成するヘッド基板について説明する。図１は、インクジェット記録装置のヘッドを構成するヘッド基板の斜視図である。図２は、図１に示すヘッド基板１のＡ−Ａ矢印位置での断面図である。
【００１１】
図１に示すヘッド基板１を備えるインクジェットヘッドは、いわゆるインク循環式のインクジェットヘッドである。ヘッド基板１は、ヘッド基板の一例である。ヘッド基板１は、基板２と、枠部材４と、圧電部材６と、ノズルプレート８と、インクジェットヘッドを駆動するドライバＩＣ１８と、ドライバＩＣ１８から圧電部材６に電力を供給する電気配線５０と、を備える。
【００１２】
基板２は、圧電部材６や枠部材４などが取り付けられる、板状の部材である。基板２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミックス材料で形成される。基板２は、インク供給口１２とインク排出口１４を備える。
【００１３】
インク供給口１２は、インクを貯蔵するインクタンクと流体的に結合する。インク供給口１２は、基板２と、２列の圧電部材６と、ノズルプレート８によって形成される、インク供給路１８の位置に複数形成される。
【００１４】
インク排出口１４は、インク供給口１２から供給されたインクのうち使用されなかったインクを回収するための穴である。インク排出口１４は、インクを貯蔵するインクタンクと結合する。インク排出口１４は、基板２と、圧電部材６と、枠部材４と、ノズルプレート８によって形成される、圧電部材６の外側（枠部材４側）のインク排出路１９の位置に複数形成される。
【００１５】
枠部材４は、圧電部材６によってインクを吐出して印刷を行うために、基板２とノズルプレート８とによって、インクを一定量保持するインク室を形成するための枠である。枠部材４は、ステンレスなどの金属材料や、単結晶シリコンなどの無機材料、ポリイミドフィルムなどの樹脂材料を用いることができる。
【００１６】
圧電部材６は、ノズルプレート８に形成される多数のノズル１０からインクを吐出する多数の圧力室１６を備える。圧力室１６の表面に形成される電極に電圧を印加すると、各圧力室１６の両側の壁となる圧電部材６が変形し、容積が小さくなるように変形した圧力室１６のノズル１０からインクが吐出される。圧電部材６は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などを用いることができる。また、図２などに示すように、圧電部材６のインク供給口１２側及びインク排出口１４側の両端部は、切削加工などにより形成される傾斜部６ｋとなっている。
【００１７】
そして、基板２の表面に形成される電気配線５０と、圧力室１６の表面に形成される電極は、基板２と圧電部材６の表面に形成される金属薄膜（金属膜）によって形成される。具体的には、レーザービームを走査させて、電気配線５０や電極とする部分以外の領域の金属薄膜を除去して導体パターンを形成することで、電気配線５０や電極が形成される。このレーザーパターニングによって残った金属薄膜の基板２上の領域が電気配線５０として用いられ、圧電素子６の圧力室１６表面の部分が電極として用いられる。金属薄膜は、ニッケルや金により形成することができる。また、金属薄膜は、メッキ法、スパッタ法、蒸着法などの方法により形成される。
【００１８】
ノズルプレート８は、枠部材４に接着されて固定される。ノズルプレート８は、上述のように、枠部材４と共にヘッド基板１においてインクを滞留させる空間を形成する。ノズルプレート８には、圧電部材６によって形成される圧力室１６に対応する位置に、複数のノズル１０が形成される。ノズルプレート８は、ステンレスなどの金属材料や、単結晶シリコンなどの無機材料、ポリイミドフィルムなどの樹脂材料を用いることができる。
【００１９】
ドライバＩＣ１８は、圧電部材６の圧力室１６の内面に形成される各電極に対して、電気配線５０を介して、駆動信号を出力する。
【００２０】
次に、本実施形態における、基板２上に形成された金属薄膜を除去して導体パターンを形成するためのレーザーパターニングの方法について説明する。図３は、本実施形態のレーザーパターニングの方法を模式的に示す図である。
【００２１】
基板２上に形成される金属薄膜は、上述の通りレーザービームを照射することにより除去され電気配線等の導体パターンが形成されるが、レーザーの照射によって除去のしやすさに違いが生じる場合がある。レーザーでの除去のしやすさの差は、通常、その金属薄膜の下地との密着力の差に起因する。
【００２２】
たとえば、圧電部材６の両側の傾斜部６ｋは、上述の通り切削加工により形成されるが、その加工の際に、圧電部材６の周囲の基板２の表面も研削される。そうすると、圧電部材６の研削に伴って表面が研削された基板２上の領域は表面がより平滑となる。一方で、研削されなかった部分は研削された部分に比べて表面がより粗い状態となる。このように金属薄膜の下地である基板２の表面の粗さに違いのある２つの領域が隣接しており、その表面に金属薄膜を形成した場合、表面がより粗い方の領域（上記例であれば研削されなかった領域）に形成される金属薄膜は基板２との密着力がより強く、表面がより平滑な方の領域に形成される金属薄膜は基板２との密着力がより弱くなる。
【００２３】
本実施形態では、このような金属薄膜の除去のしやすさが変化する部分、つまり、金属薄膜の下地との密着力が変化する箇所において、レーザービームによって金属薄膜を除去する対象である除去対象部分が、両領域を跨がっている場合、以下のようにレーザービームを走査させて金属薄膜を除去する。
【００２４】
まず図３に示すように、２つの領域のうち、金属薄膜の下地との密着力がより弱い方の領域（本実施形態においては第１の領域）については、第１の領域に形成される金属薄膜を除去可能なパワーである、第１のパワーのレーザーを照射して金属薄膜を除去する。第１のパワーのレーザーは、金属薄膜の密着力がより弱い第１の領域に形成される金属薄膜を除去可能なパワーであればよく、その除去可能なパワーのうち最小のパワーであれば省エネの観点でより好ましい。
【００２５】
そして、金属薄膜の下地との密着力がより強い方の領域（本実施形態においては第２の領域）について、第２のパワーのレーザーを照射して金属薄膜を除去する。この場合第２のパワーのレーザーは、第１のパワーよりも大きいパワーであり、金属薄膜の密着力がより強い第２の領域に形成される金属薄膜を除去可能なパワーである。さらにレーザー加工によって形成された金属薄膜のバリなどの残渣も確実に除去できるパワーであることが好ましい。
【００２６】
そして、第１のパワーでのレーザーの走査範囲と、第２のパワーでのレーザーの走査範囲は、図３に示すように、２つの走査範囲の端部において重複している。これにより、別々のレーザーの走査によって金属薄膜を除去した場合でも、１つの連続した金属薄膜の除去領域を形成することができる。
【００２７】
２つのレーザー走査の順番は、先に第１のパワーでのレーザー走査を行い、次に第２のパワーでのレーザー走査を行うことが好ましい。２つのレーザー走査の走査範囲が重なるようにレーザー走査を行うことに加えて、パワーのより強いレーザーでの金属薄膜の除去を後に行うことで、レーザー加工によって生じる残渣等についてもパワーのより強いレーザーによって確実に除去できるためである。
【００２８】
さらに、パワーのより強い第２のパワーでのレーザーの走査範囲の端部の位置は、第１、第２の領域の境界位置よりも密着力がより弱い第１の領域側であることが好ましい。これにより金属薄膜の密着力がより強い範囲についてはパワーのより強いレーザーによって金属薄膜が確実に除去されるという効果が得られる。さらに、上記のように先に第１のパワーでのレーザー走査、次に第２のパワーでのレーザー走査という順番で行えば、第１の領域側に金属皮膜の残渣が形成されていても、より強いパワーのレーザーによって確実に除去できるという効果が得られる。なお、より弱い第１のパワーのレーザーの走査範囲は、境界位置よりも内側（第１の領域内）まででよい。
【００２９】
また、２つのレーザーの走査方向は、２つの領域の境界位置に向かう方向であることが好ましい。図３の例であれば、第１のパワーでのレーザー走査は、図３の右側（つまり、第１の領域側）から境界位置（第２の領域側）に向かう方向で行うことが好ましい。第２のパワーでのレーザー走査は、図３の左側（つまり、第２の領域側）から境界位置（第１の領域側）に向かう方向で行うことが好ましい。この場合さらに確実に残渣等の発生が抑えられ、ショートの発生をより抑制できる。
【００３０】
以上が、本実施形態のヘッド基板１の基板２上に形成された金属薄膜を除去するためのレーザーパターニングの方法である。
【００３１】
次に、ヘッド基板１の全体の製造方法の一例を説明する。まず、インク供給口１２及びインク排出口１４をプレス加工により形成した基板２を焼成する。基板２に一対の圧電部材６を接着する。この時点の圧電部材６は、圧力室１６を構成する長溝や傾斜部６ｋなどが形成されていない、板状の部材である。次に、圧電部材６に対する加工を行う。具体的には、圧電部材６の角部を切削する切削加工と、長溝の形成加工を行う。角部の切削加工は、圧電部材６の角部を切削して、インク供給口１２側及びインク排出口１４側の両端部に傾斜部６ｋを形成する。角部を切削して傾斜部６ｋを形成することで、圧電部材６は、図２に示すようにノズルプレート側に近づくにつれ幅が狭くなる形状となる。長溝の形成は、ダイシングソーなどを用いて圧電部材６に対して所定数の長溝を形成することにより行う。次に、ヘッド基板１に対して、電極及び電気配線５０を形成する。具体的には、まず、例えば無電解メッキ法により、基板２及び圧電部材６の表面に、金属薄膜を形成する。そして、レーザーによるパターニングにより、電極及び電気配線５０以外の部分の金属薄膜を除去することにより、電極及び電気配線５０を構成する胴体パターンを形成する。
【００３２】
レーザーによるパターニングでは、金属薄膜の密着力がより強い領域とより弱い領域を跨がる部分の金属薄膜を除去する必要がある場合には、上述した本実施形態のレーザーパターニング方法によって金属薄膜を除去することで、金属薄膜を確実に除去でき、ショートの発生の無い基板を形成できる。
【００３３】
次に、ノズルプレートを接着するための面出しと圧電部材６の上面側の金属薄膜の除去のために、圧電部材６の上部を除去する加工を行う。また、基板１の外形をカットし、周辺の不要な電極の除去を行う。次に、枠部材４を基板２に対し接着し、ノズルプレート１０を枠部材４に接着して固定する。次に、基板２上の電気配線５０に接続するように、ドライバＩＣ１８を基板２に固定する。
【００３４】
以上の工程によりヘッド基板１が製造される。製造したヘッド基板１に対してケースを装着することで、インクジェットヘッドを形成することができる。
【００３５】
以上説明したように本実施形態によれば、より確実に導体パターンが形成されるインクジェットヘッドの製造方法を提供することができる。
【００３６】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００３７】
１    ヘッド基板
２    基板
４    枠部材
６    圧電部材
８    ノズルプレート
１６  圧力室
５０  電気配線
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２０１２−１０１５０８号公報
【図１】
2015080892.tif 000003
【図２】
2015080892.tif 000004
【図３】
2015080892.tif 000005