(57)【要約】【課題】所望の箇所に簡単な方法でめっきによる金属電極を形成することができ、これにより作業効率良くインクジェットヘッドを製造する。【解決手段】電圧の印加によって剪断モード型の変位をする複数の溝部２を圧電性基板１に形成し、溝部をカバープレート５で覆うことにより、圧電性基板とカバープレートとの間にインク流路９を形成するインクジェットヘッド１００の製造方法である。溝部を形成する工程は、圧電性基板に切削溝１１を形成する切削工程と、圧電性基板の全面にめっき触媒を付着させるめっき前処理工程と、めっき触媒付着後の圧電性基板の上方からプラズマイオンを放出するプラズマ処理を行って圧電性基板に付着させためっき触媒のうち少なくとも圧電性基板の上面１ｃに付着しためっき触媒を除去するプラズマ処理工程と、切削溝の少なくとも側面１ｅに金属電極４をめっき形成する電極形成工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の印加によって剪断モード型の変位をする複数の溝部を圧電性基板に形成し、
前記溝部をカバープレートで覆うことにより、前記圧電性基板と前記カバープレートとの間にインク流路を形成するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記溝部を形成する工程は、
前記圧電性基板に切削加工によって切削溝を形成する切削工程と、
前記切削溝が形成された圧電性基板の全面にめっき触媒を付着させるめっき前処理工程と、
前記めっき触媒を付着させた圧電性基板の上方から圧電性基板に向けてプラズマイオンを放出するプラズマ処理を行うことにより、前記圧電性基板に付着させためっき触媒のうち少なくとも圧電性基板の上面に付着しためっき触媒を除去するプラズマ処理工程と、
前記切削溝の少なくとも側面に金属電極をめっき形成する電極形成工程と、
を有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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタに備えられ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】
紙などの記録媒体に対して画像を記録するインクジェットプリンタのインクジェットヘッドとして、剪断モード型のインクジェットヘッドがある。このインクジェットヘッドは、ＰＺＴ等のセラミックや有機材料によって形成された圧電性基板を有している。圧電性基板には、電圧の印加によって剪断モード型の変位をする溝部が形成されている。溝部は金属電極を有しており、カバープレートによって覆われることによりインク流路を形成している。
【０００３】
従来、圧電性基板に上記溝部における金属電極を形成するには、圧電性基板に切削溝を形成し、当該圧電性基板の全面にめっき触媒を付着させ、その後、圧電性基板を無電解めっき処理してめっき膜を形成して、当該めっき膜を金属電極に形成していた。
このとき、圧電性基板の全面にめっき触媒を付着させて無電解めっき処理を行っているため、そのままであると圧電性基板の全面にめっき膜が形成されてしまう。
そこで、従来、レジストによりパターニングを行った上でめっき膜による金属電極の形成を行う方法（例えば、特許文献１参照。）や、めっき膜を形成した後にレーザにより不要なめっき膜を除去する方法又はめっき膜を形成したくない部位のめっき触媒をレーザにより除去してからめっき膜を形成する方法（例えば、特許文献２，３，４参照。）等により、金属電極として必要な部位にめっき膜を形成し、不必要な部位にめっき膜を形成しない（又は除去する）ようにしていた。
【特許文献１】特開平５−９６７２７号公報
【特許文献２】特開２００２−１２９３４６号公報
【特許文献３】特開２００２−１２９３４８号公報
【特許文献４】特開２００２−１０３６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レジストを使用した方法では、レジストの塗布、乾燥等の時間が掛かる工程が必要であり、また、レジストの上にめっきが析出してしまうことにより電極間のショートが起こる等の問題が生じる場合がある。また、レーザによりめっき膜やめっき触媒を除去する方法では、レーザの特性から一度に複数の部位を処理することができず一箇所ずつ作業を行わなければならないため、共に作業効率が悪いという問題が生じていた。
【０００５】
本発明の課題は、所望の箇所に簡単な方法でめっきによる金属電極を形成することができ、これにより作業効率良くインクジェットヘッドを製造することができ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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、
電圧の印加によって剪断モード型の変位をする複数の溝部を圧電性基板に形成し、
前記溝部をカバープレートで覆うことにより、前記圧電性基板と前記カバープレートとの間にインク流路を形成するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記溝部を形成する工程は、
前記圧電性基板に切削加工によって切削溝を形成する切削工程と、
前記切削溝が形成された圧電性基板の全面にめっき触媒を付着させるめっき前処理工程と、
前記めっき触媒を付着させた圧電性基板の上方から圧電性基板に向けてプラズマイオンを放出するプラズマ処理を行うことにより、前記圧電性基板に付着させためっき触媒のうち少なくとも圧電性基板の上面に付着しためっき触媒を除去するプラズマ処理工程と、
前記切削溝の少なくとも側面に金属電極をめっき形成する電極形成工程と、
を有することを特徴としている。
【０００７】
このように請求項１に記載の発明によれば、プラズマ処理を行うことにより、圧電性基板に付着させためっき触媒のうち少なくとも圧電性基板の上面に付着しためっき触媒を除去することができるため、所望の箇所に簡単な方法でめっきによる金属電極を形成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、所望の箇所に簡単な方法でめっきによる金属電極を形成することができることにより、作業効率良くインクジェットヘッドを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
まず、本実施の形態におけるインクジェットヘッドについて説明する。なお、このインクジェットヘッドは、印刷装置として搭載することによってインクジェットプリンタに使用することが可能となっている。
【００１０】
図１は、剪断モード型のインクジェットヘッド１００を示す図である。インクジェットヘッド１００は、インクを吐出する穴６ａが形成されたノズルプレート６を備えている。ノズルプレート６は、金属や樹脂、具体的には、ステンレス、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等から形成されている。
【００１１】
ノズルプレート６には、基板上層１ａと基板下層１ｂとを接合して形成された圧電性基板１が固着されている。
圧電性基板１は、所定の長さを有する複数の平行な溝部２，…を有している。複数の溝部２，…は、ノズルプレート６の側（前側とする）が開口するようになっている。また、溝部２の内部には金属電極４がめっき形成されている。
【００１２】
この圧電性基板１は、有機材料や非金属材料など、電界を加えることにより変形を生じる公知の圧電性材料から形成されている。
ここで、有機材料としては、ポリフッ化ビニリデン等の有機ポリマーや、有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料等が挙げられる。
非金属材料としては、成形や焼成等の工程を経て形成されるものと、成形及び焼成を必要としないで形成されるものとがある。
このうち、成形や焼成等の工程を経て形成されるものとしては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のセラミックスが好ましいが、ＢａＴｉＯ3、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3等のセラミックスを用いてもよい。ＰＺＴとしては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3）と、第三成分添加ＰＺＴとがある。添加する第三成分としてはＭｇ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｃｏ等がある。
また、成形及び焼成を必要としないで形成されるものとしては、例えばゾル−ゲル法や、積層基板コーティング法等で形成されるものがある。
以下、本実施の形態においては、圧電性基板１はＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3）のセラミックスから形成されていることとして説明する。
【００１３】
圧電性基板１の上面には、カバープレート５が配設されている。
カバープレート５は、溝部２，…の開放側の一部を閉塞することにより、溝部２，…との間にインク流路９を形成するようになっている。また、後側端面には溝部２内にインクを導入するインク導入孔７ａが設けられたバックプレート７を介して、インクを供給するためのマニホールド８が接合されている。
【００１４】
なお、カバープレート５は、有機材料からなることとしても良いが、アルミナや窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなることとしても良い。
【００１５】
また、圧電性基板１の底面にはフレキシブルプリント回路６０が設けられており、フレキシブルプリント回路６０は導線（図示省略）及び異方性導電フィルム（図示省略）を介して金属電極４と電気的に接続されている。フレキシブルプリント回路６０は駆動制御基板（図示省略）に設けられており、金属電極４に電圧を印加するようになっている。
【００１６】
このインクジェットヘッド１００がインクを吐出する際には、まず、金属電極４ａ，４ｂ（図２（ａ）参照）に正の駆動電圧が印加され、かつ金属電極４ｃ，４ｄが接地される。これにより、図２（ｂ）に示すように、それぞれの側壁３に矢印の方向の駆動電界が発生する。駆動電界の方向は圧電性基板１の分極方向と直交しているため、各側壁３はインク流路９の内部方向に急激に剪断変形する。そして、この変形によってインク流路９の容積が減少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して穴６ａからインク滴が吐出される。一方、駆動電圧の印加が停止されると、各側壁３が変形前の位置（図２（ａ）参照）に徐々に戻るため、インク流路９の内部のインク圧力が徐々に低下する。そして、マニホールド８からインク流路９にインクが供給される。
【００１７】
次に、本発明に係るインクジェットヘッド１の製造方法について説明する。
まず、図３に示すように、基板上層１ａと基板下層１ｂとを上下に接合して圧電性基板１を構成する。このとき、基板上層１ａの分極方向と基板下層１ｂの分極方向とが互いに反対に向くようにする。
【００１８】
なお、基板上層１ａと基板下層１ｂとの接合の手段としては、エポキシ系接着剤などの接着剤を用いることができるが、接合可能であれば特にこれに限定されない。接着剤を用いて接合する場合には、その接着剤層の硬化後の厚みは、１〜５０μｍであることが好ましい。
【００１９】
次いで、図４に示すように、圧電性基板１に所定ピッチで互いに平行な複数列の切削溝１１を切削形成する（切削工程）。このとき、切削溝１１の深さは基板上層１ａの厚さよりも大きくし、切削溝１１が基板下層１ｂと基板上層１ａとに亘って形成されるようにする。なお、切削溝１１の寸法は、例えば深さ３００μｍ、幅７０μｍとすることができる。また、切削には円盤状の砥石（ダイシングブレード）等の公知の切削機を用いることができる。
【００２０】
次いで、適当な酸を用いて圧電性基板１をエッチング処理し、圧電性基板１の表面の酸化物被膜を溶解除去する。なお、エッチング処理に用いる酸としては、フッ酸やホウフッ酸、酸性フッ化アンモニウム等がある。このうち、例えばフッ酸を用いたエッチング処理は、０．５％のフッ酸溶液に圧電性基板１を３０秒間浸漬することによって行うことができる。
【００２１】
次いで、硝酸や硫酸等に圧電性基板１を漬けることにより、圧電性基板１の表面の鉛を除去する。なお、この工程は、圧電性基板１の圧電性材料にＰｂ（鉛）やＶ（バナジウム）等の触媒毒が含まれていない場合には不要である。
【００２２】
次いで、めっき前処理を行うことにより圧電性基板１の全面にめっき触媒を付着させる（めっき前処理工程）。圧電性基板１の全面にめっき触媒を付与する方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。
まず、圧電性基板１を、６０℃に加熱した０．１％のノニオン系界面活性剤に３分間浸漬して洗浄した後、表面に付着している汚れ、油分を取り除き（めっき毒除去）、次いで、濃度０．１％の塩化第一錫水溶液に浸漬して塩化第一錫を吸着させ（センシダイジング）、続いて濃度０．０１％の塩化パラジューム水溶液に浸漬して塩化パラジュームを吸着させ（アクチベーティング）、先に吸着した塩化第一錫と塩化パラジュームの間で酸化還元反応(ＳｎＣｌ2＋ＰｂＣｌ2→ＳｎＣｌ4＋Ｐｂ（↓）)を起こさせて、金属パラジュームを形成する。この金属パラジュームが無電解めっきの触媒となる。
【００２３】
次いで、前記めっき触媒を付着させた圧電性基板１の上方から圧電性基板１に向けてプラズマイオンを放出するプラズマ処理を行う（プラズマ処理工程）。このプラズマ処理により、前記圧電性基板１に付着させためっき触媒のうち少なくとも圧電性基板１の上面１ｃに付着しためっき触媒を除去することができる。本実施の形態では、圧電性基板１の上面１ｃ及び切削溝１１の底面１ｄのめっき触媒を除去するようになっている。
【００２４】
本実施の形態では、図９に示すようなプラズマ装置２００を用いて、前記プラズマ処理を行う。このプラズマ装置２００では、ターゲット板２０４に、切削溝１１が形成されかつ全面にめっき触媒を付着させた圧電性基板１を複数配置しておき、前記ターゲット板２０４を含むチャンバ２０１内に放電ガス（原料ガス）としてアルゴンガスを入れて電源２０２から電流を流すことにより、平板電極２０３からターゲット板２０４に向けてプラズマイオンを放出する。このプラズマイオンは指向性があるため、平板電極２０３に対して垂直となる切削溝１１の側面１ｅにはプラズマイオンは当たらず、圧電性基板１の上面１ｃ及び切削溝１１の底面１ｄにプラズマイオンが当たる。そして、プラズマイオンが当たることにより、図５に示すように、前記上面１ｃ及び前記底面１ｄはエッチングされ、めっき触媒が除去される。このプラズマ装置２００を用いたプラズマ処理では、複数の圧電性基板１を一度に処理できるため、作業効率をさらに向上させることができる。
なお、図５においては、プラズマ処理によりめっき触媒が除去された部分は無地で表し、めっき触媒が付着している部分は斑点を付してある。
【００２５】
具体的には、プラズマ処理は、以下に挙げるような処理条件で行う。
装置：平行平板型反応装置
原料ガス：アルゴンガス
流量：５０ｓｃｃｍ
圧力：１０Ｐａ
放電方法：高周波（１３．５６ＭＨｚ、出力２００Ｗ）
処理時間：１分間
【００２６】
なお、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る。また、使用するガスもアルゴンガスに限らず、酸素や窒素やＣＦ4などの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。
【００２７】
次いで、めっき触媒が付与されプラズマ処理が施された圧電性基板１を無電解めっき処理し、図６に示すように、切削溝１１の側面１ｅに無電解めっきを析出させ、めっき膜１２を形成する（電極形成工程）。なお、このめっき膜１２は、以下の工程によって金属電極４となるものである。
このように、プラズマ処理により圧電性基基板１の上面１ｃ及び切削溝１１の底面１ｄのめっき触媒を除去してからめっき膜１２を形成することにより、めっき触媒が除去された圧電性基板１の上面１ｃ及び切削溝１１の底面１ｄにはめっきが形成されず、めっき触媒が付着している（めっき触媒が除去されていない）切削溝１１の側面１ｅのみにめっき形成されることとなる。
【００２８】
なお、めっき膜厚は、０．１〜１０μｍであることが好ましい。
また、無電解めっきに用いられる金属としては、Ｎｉ（ニッケル）やＣｏ（コバルト）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）等があり、ＮｉやＣｕが好ましい。更にＮｉとＣｕとでは、Ｎｉの方が好ましい。
【００２９】
Ｎｉを用いた無電解めっきによる電極形成においては、Ｎｉ−ＰめっきとＮｉ−Ｂめっきとの何れかを単独で使用しても良いし、Ｎｉ−ＰとＮｉ−Ｂとを重層させても良い。Ｎｉ−ＰめっきはＰ含量が高くなると電気抵抗が増大するので、Ｐ含量は１〜数％程度がよい。Ｎｉ−ＢめっきのＢ含量は普通１％以下なので、Ｎｉ−ＰよりＮｉ含量が多く、電気抵抗が低く、且つ外部配線との接続性が良いため、Ｎｉ−ＰよりＮｉ−Ｂの方が好ましいが、Ｎｉ−Ｂは高価なのでＮｉ−ＰとＮｉ−Ｂを組み合わせることも好ましい。
【００３０】
また、無電解めっき処理により析出させためっき膜１２上に、必要に応じて更に電解めっきを施してもよい。この電解めっきには、無電解めっきと異なる金属を用いることもできる。
【００３１】
このようにして、図７に示すような、溝部２の内部には金属電極４が形成された圧電性基板１が得られる。
なお、図６及び図７においては、めっき膜１２が形成された部分に斜線を付してある。
【００３２】
なお、本実施の形態では、溝部２を形成する工程を行う際に、１つのインクジェットヘッド１００に使用する圧電性基板１よりも大きな基板を形成するようになっており、例えば図８に示すように、圧電性基板１を複数個合わせた大きさの基板３００を形成するようになっている。そのため、最後に、１つのインクジェットヘッド１００に使用する大きさの圧電性基板１に基板３００を切断する工程を有している。
【００３３】
このような作業工程であると、複数のインクジェットヘッド１００に使用する圧電性基板１を一度に製造することができ、作業効率が良い。また、切断を行う際に、めっき膜１２が全面に形成されてしまっていて使用不能若しくは使用するためには多くの工程を必要とする部位、例えば基板３００の端面部３０１を切断除去することができるため、さらに作業効率を良くすることができる。
【００３４】
次いで、溝部２を覆うように圧電性基板１の上面にカバープレート５を接着することにより、圧電性基板１とカバープレート５との間にインク流路９を形成する。また、圧電性基板１の前側端面にノズルプレート６を接着する。なお、これらの接着には、エポキシ系の接着剤等を用いることができる。
【００３５】
そして、前記異方性導電フィルム（図示せず）及び前記導線を介して圧電性基板１の金属電極４と前記フレキシブルプリント回路６０とを電気的に接続し、インクジェットヘッド１００を製造する。
【００３６】
以上のインクジェットヘッドの製造方法によれば、プラズマ処理を行うことにより、圧電性基板に付着させためっき触媒のうち少なくとも圧電性基板の上面に付着しためっき触媒を除去することができるため、従来と比べて簡単な方法で、所望の箇所にめっきによる金属電極を形成することができる。その結果、作業効率良くインクジェットヘッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】インクジェットヘッドの概略斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの動作を説明するための図である。
【図３】基板上層と基板下層とを接合する手順を説明するための斜視図である。
【図４】切削溝が形成された圧電性基板を示す斜視図である。
【図５】めっき触媒の付着後、プラズマ処理が施された圧電性基板を示す斜視図である。
【図６】切削溝の側面にめっき膜が形成された圧電性基板を示す図である。
【図７】上面のマスクが剥離された圧電性基板を示す斜視図である。
【図８】圧電性基板を切断する工程を説明するための図である。
【図９】（ａ）はプラズマ処理に用いるプラズマ装置を模式的に示す図、（ｂ）はプラズマ装置におけるターゲット板及びターゲット板に配置された圧電性基板を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００  インクジェットヘッド
１      圧電性基板
１ｃ    圧電性基板の上面
１ｄ    切削溝の底面
１ｅ    切削溝の側面
２      溝部
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  金属電極
５      カバープレート
９      インク流路
１１    切削溝
１２    めっき膜
２００  プラズマ装置
【図１】
2005103880.tif 000003
【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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