(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル部とインクチャンネル部とを有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記インクチャンネル部の少なくとも一部は圧電体からなり、
電気化学的加工法により、前記ノズル部と前記圧電体を駆動させる一方の電極とを一体的に形成すると共に、前記圧電体を駆動させる一方の電極と前記圧電体を駆動させる他方の電極とを前記圧電体に密着させて同時に形成させ、
前記一体的に形成された一方の電極により前記インクチャンネル部の内部は密閉され、
前記電気化学的加工法による工程は、
前記インクチャンネル部に無電解めっきを施して導電性をもつ金属膜を作成する無電解めっき工程と、
前記無電解めっき工程で作成された金属膜の膜厚を成長させ厚くする電鋳工程とを含む、インクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記インクチャンネル部は、インク供給側と接続する接続端部を有し、
該接続端部側の前記一方の電極には、前記インクチャンネル部の外周方向に伸びるフランジ部を形成する、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
ノズル部と振動板とインクチャンネル部とを有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記インクチャンネル部の上に金属膜が形成され、
電気化学的加工法により、前記ノズル部と前記振動板と前記金属膜とを一体的に形成する、インクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法に関するものであり、特に、インクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来のインクジェット記録ヘッドの一例であって、一般にゾルタンタイプと呼ばれるインクジェット記録ヘッドの構成を模式的に示す図である。図１３（Ａ）は縦断面図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＢ−Ｂ線で示す横断面図である。
【０００３】
図１３を参照して、このゾルタン型インクジェット記録ヘッド５００は、筒状のＰＺＴに代表される圧電部材からなるチャンネル構成部材１と、チャンネル構成部材１の内周面上に形成された内面電極２と、チャンネル構成部材１の外周面上に形成された外面電極３とを備えている。チャンネル構成部材１の一方端部には、中央にノズル孔５が形成されたノズルプレート４が接合されている。また、チャンネル構成部材１の他方端部には、インレットプレート６が接合され、共通インク室７に接続されている。
【０００４】
このように構成されるインクジェット記録ヘッドにおいては、インクタンクから矢印Ｐに示すように、共通インク室７を介してチャンネル構成部材１内にインク８が浸入する。そして、内面電極２と外面電極３との間に所定の周波数で電圧を印加することにより、筒状のチャンネル構成部材１が膨張と収縮とを繰返し、チャンネル構成部材１内部のインクに圧力をかけ、チャンネル構成部材１端部に接合されたノズルプレート４の中央に形成されたノズル孔５から、インク滴を飛翔させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ゾルダン型インクジェット記録ヘッドは、上述したように、構造的には単純であるが、製造上以下に示すような問題点がある。
【０００６】
まず第１に、図１３を参照して、ノズルプレート４はＰＺＴからなる筒状のチャンネル構成部材１の一方端部に接合されているが、このような接合のためには、チャンネル構成部材１の一方端面について平面加工が要求される。また、接合端面の面積はかなり小さいため、接合作業にはかなりの精度が要求される。その結果、従来は、チャンネル構成部材１とノズルプレート４との接合部における接着力の不足によるインク漏れや、接着剤過多によるはみ出しで、ノズル孔５が塞がってしまうというトラブルが多くあった。このような問題は、ヘッドの高密度化、多チャンネル化が進むにつれて、より深刻になると考えられる。
【０００７】
また、第２の問題として、チャンネル構成部材１の内周面は内面電極２で被覆されているため、インクがＰＺＴ内部へ浸透することはないが、チャンネル構成部材１とノズルプレート４との接合部付近から、インクがＰＺＴ内部へ浸入し、ＰＺＴの電気的性能を劣化させるというトラブルも少なくなかった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決し、安価で高性能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法は、
ノズル部とインクチャンネル部とを有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記インクチャンネル部の少なくとも一部は圧電体からなり、
電気化学的加工法により、前記ノズル部と前記圧電体を駆動させる一方の電極とを一体的に形成すると共に、前記圧電体を駆動させる一方の電極と前記圧電体を駆動させる他方の電極とを前記圧電体に密着させて同時に形成させ、
前記一体的に形成された一方の電極により前記インクチャンネル部の内部は密閉され、
前記電気化学的加工法による工程は、
前記インクチャンネル部に無電解めっきを施して導電性をもつ金属膜を作成する無電解めっき工程と、
前記無電解めっき工程で作成された金属膜の膜厚を成長させ厚くする電鋳工程とを含む。
【００１１】
請求項２の発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法は、
前記インクチャンネル部は、インク供給側と接続する接続端部を有し、
該接続端部側の前記一方の電極には、前記インクチャンネル部の外周方向に伸びるフランジ部を形成する。
【００１２】
請求項３の発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法は、
ノズル部と振動板とインクチャンネル部とを有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記インクチャンネル部の上に金属膜が形成され、
電気化学的加工法により、前記ノズル部と前記振動板と前記金属膜とを一体的に形成する。
【００１５】
なお、本願発明における記録ヘッドは、圧電タイプのインクジェット記録ヘッドのみではなく、バブルジェットのようなタイプのインクジェット記録ヘッドをも含むものである。
【００１６】
バブルジェットでは、インクチャンネル部は圧電タイプと同様であるが、駆動源が圧電素子ではなくチャンネル内の発熱素子であり、その突沸現象を利用してインクをチャンネルから吐き出している。このようなバブルジェットにおいても、上述したノズル部とインクチャンネル部との接合に関する問題点は、圧電タイプの記録ヘッドと同様に存在する。したがって、本願発明の技術は、このようなバブルジェットのようなタイプのインクジェット記録ヘッドにも応用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明による製造方法により得られたインクジェット記録ヘッドの一例の構成を模式的に示す図である。図１（Ａ）は縦断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線で示す横断面図である。
【００１８】
図１を参照して、このインクジェット記録ヘッド１００は、内面電極１２とノズルプレート１２ａとが一体的に形成されている。また、内面電極１２のインク室側端部１２ｂは、外周方向に折返されてフランジ部が形成されている。なお、他の構造については、図１３に示す従来のインクジェット記録ヘッド５００と全く同様であるので、その説明は省略する。
【００１９】
このインクジェット記録ヘッド１００においては、チャンネル構成部材１の内周面に内面電極１２をめっきで形成する際に、内面電極１２の延長としてノズルプレート１２ａを同時に一体的に形成している。そのため、従来のようにノズルプレートを接着剤等を用いてチャンネル構成部材に二次加工的に接合する必要がなくなる。その結果、内面電極とチャンネル構成部材とが連続して一体的に形成されることにより、ノズルプレートとチャンネル構成部材との接合部からインクが浸透したり、逆にインク中へＰＺＴ成分が溶出するおそれがなくなる。
【００２０】
また、このインクジェット記録ヘッド１００においては、上述したように、内面電極１２のインク室側端部１２ｂが外周方向に折返されている。そのため、インレットプレート６と共通インク室７とを接合した後は、その接合部からのインクの浸透等も従来に比べて著しく改善される。
【００２１】
次に、図を用いて、図１に示すインクジェット記録ヘッド１００の製造方法について説明する。
【００２２】
図２は、本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。
【００２３】
まず、図２（Ａ１）を参照して、ＰＺＴ原料粉末、バインダ樹脂、および添加剤等を均一に分散、混合した粘土状押出材料を作る。この材料を押出機で筒状に押出して成形した後、乾燥させる。ＰＺＴ原料としては、たとえば、林化学社製のＡＣ材とＡＤ材とを用いることができる。
【００２４】
なお、図２（Ａ２）は、図２（Ａ１）のＡ２−Ａ２線で示す断面図である。
次に、図２（Ｂ）を参照して、得られた成形品をオーブンの中に入れ、３００〜６００℃で保持し、成形品中のバインダ樹脂を留去し、その後、１１００〜１３００℃まで昇温して焼成する。温度条件は、使用する押出材料組成や成形品の寸法に従って決定する。
【００２５】
次に、得られた焼成成形品に、以下のように無電解めっき用の前処理を行なう。
【００２６】
まず初めに、アセトン中での超音波洗浄を２分間行ない、脱脂処理をする。次に、水洗を１分間行なった後、クリーンコンディショナ（ＣＤ−２０２：ＮａＯＨ、界面活性剤）を用いてアルカリ洗浄を５〜１０秒間行なう。
【００２７】
次に、再び水洗を２分間行なった後、１０％ＨＣｌ溶液に２分間浸漬し、アルカリを中和する。
【００２８】
次に、再び水洗を２分間行なった後、プレディップ（ＰＥＤ−１０４）に２分間浸漬して水を置換する。続いて、アクチベータ（塩化パラジウム）に４分間浸漬して導電性を付与する。
【００２９】
次に、再び水洗を２分間行なった後、２０％ＨＣｌ溶液に２分間浸漬して未反応のパラジウムを除去し、再び水洗を２分間行なう。
【００３０】
以上のようにして、焼成成形品に無電解めっき用の前処理が行なわれる。
次に、図２（Ｃ）を参照して、前処理を施した焼成成形品１の一方端面に、基材２１に予めノズル孔を形成するためのレジストパターン２２を形成したフォトレジストフィルムを貼り付ける。さらに、焼成成形品１のインク室側端面、および外周面のうちＮｉめっきをしたくない部分には、フォトレジストフィルム等からなるマスク２３を貼り付けておく。
【００３１】
次に、図２（Ｄ）を参照して、フォトレジストフィルムを貼り付けたＰＺＴ成形品１に、無電解めっきを施す。たとえば、上村工業（株）製のベルニッケル液を用いて６０℃で３０分間の処理を施すことにより、約１．０〜２．０μｍの膜厚のＮｉめっき１２を形成することができる。
【００３２】
次に、電鋳工程に移り、ノズルプレート部１２ａのＮｉ膜厚を選択的に成長させる。
【００３３】
続いて、図２（Ｅ）を参照して、電鋳完了後、レジストパターンおよびマスク２３等のレジスト材を、洗剤もしくはアルカリ液で除去した後、水洗し、乾燥させる。
【００３４】
次に、チャンネル構成部材１の外周面の外面電極３を＋（プラス）とし、内周面の内面電極１２をＧ（グラウンド）として、６０℃のシリコンオイルバス中で電界１５００Ｖ／ｍｍ×２０分の条件で分極する。
【００３５】
最後に、洗浄することにより、図１に示すインクジェット記録ヘッド１００が得られる。
【００３６】
図３は、図２（Ｃ）に示す工程において用いられる、フォトレジストフィルムの一例を示す図である。
【００３７】
このフォトレジストフィルムは、オーバハングタイプのノズル形成法に用いられるものであって、形成されたノズル孔の断面は、円弧状のテーパ形状となる。
【００３８】
すなわち、図３を参照して、基材２１の中央部に、幅ｄ、厚さｔのレジストパターン２２が形成されたフォトレジストフィルムに、電鋳処理を施した後、レジストを除去することにより、ノズルプレート１２ａが形成される。ノズル孔５の径は、レジストパターン２２の幅ｄと、電鋳条件とにより調整することができる。
【００３９】
また、図４は、図２（Ｃ）に示す工程において用いられるフォトレジストフィルムの他の例を示す図である。
【００４０】
このフォトレジストフィルムは、ストレート孔形成用のものであって、形成されたノズル孔の径ｗは、レジストパターン２２の幅ｄと同じになる。
【００４１】
図５は、図２（Ｄ）に示す電鋳工程において用いられるアノード電極を示す図である。
【００４２】
図５を参照して、このアノード電極３０は、筒状の電極板３１と、電極板３１の先端部を除く外表面を被覆するように形成された、テフロン等からなる絶縁性被膜３２とを備えている。
【００４３】
このような構成によって、先端部のみで電鋳が進行するように工夫されている。また、このアノード電極３２は、内部を貫通する流路が設けられており、この流路を通じて矢印Ｑに示すように電鋳液が供給される。
【００４４】
図６は、図２（Ｄ）に示す電鋳工程において、図５に示すアノード電極３０を焼成成形品１に挿入した状態を示す図である。
【００４５】
また、図７は、図６においてアノード電極３０の先端部近傍を拡大して示す図である。
【００４６】
図６および図７を参照して、焼成成形品１のインク室側端部からアノード電極３０が挿入され、ノズルプレート側をカソードにしてＮｉ電鋳を行なうことにより、ノズルプレートの膜厚を選択的に厚くし、たとえば１０μｍ以上の厚さにすることができる。また、アノード電極３０の内部を貫通する流路を通じて、アノード電極３０の先端部から常に新しい電鋳液が供給されるため、均一で安定したノズルプレートの電鋳を行なうことができる。
【００４７】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、図２（Ｅ）に示す分極工程における電界のかけ方を示す図である。なお、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＢ−Ｂ線で示す断面図である。
【００４８】
図８（Ａ）および（Ｂ）を参照して、分極範囲４０は、チャンネル構成部材１のノズルプレート側端部とインク室側端部の両端部を除いた部分となっている。これは、ＰＺＴ駆動時の収縮によるノズルプレートとインレットプレートとの撓みを防止するためである。また、図８（Ｂ）において、分極方向を矢印で示している。
【００４９】
以上の実施の形態１においては、説明の簡便性から、単一の円筒形ゾルタン型インクジェット記録ヘッドを例に説明を行なったが、本願発明は、チャンネル形状には何ら制限されず、また、マルチチャンネルへの対応も可能な技術である。
【００５０】
また、上記実施の形態において、めっきおよび電鋳により形成されたチャンネル内周面の電極面やノズルプレートの内面に、さらに後から金めっきを施すことにより、腐蝕性や酸性の強いインクの使用にも対応可能なインクジェット記録ヘッドが得られる。
【００５１】
さらに、ノズルプレートを形成する際、ヘッド側にアンダーカット面を設けるか、もしくは接合面の表面粗さを粗くすることにより、接合強度を増大させることもできる。
【００５２】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、ＰＺＴ電極とノズルプレートとの電気化学的加工による一体形成法について説明した。
【００５３】
次に、実施の形態２では、同様にめっき、電鋳等の電気化学加工を用いた振動板の形成について説明する。
【００５４】
図９は、本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法の他の例において、特に振動板の形成について説明するための断面図である。
【００５５】
まず、図９（Ａ）を参照して、セラミック押出、金属プレートエッチング、切削加工等により、セラミック、金属またはプラスチックからなる所定形状のチャンネル構成部材１を作製する。本例では、快削性セラミックのダイサー加工品を使用する。
【００５６】
なお、図１０は、図９（Ａ）に示すチャンネル構成部材１を示す斜視図である。
【００５７】
次に、図９（Ｂ）を参照して、プラスチックシート５２を貼合わせた後、実施の形態１と同様の方法より、無電解めっき用の前処理を行なう。なお、チャンネル構成部材１が金属からなる場合には、貼り付けたプラスチックシート５２のみについて前処理を行なえばよい。
【００５８】
続いて、前処理を行なったチャンネル構成部材１の所定部分に、マスキング材５３を貼り付ける。このように、前処理後にマスキング材５３を貼り付けることにより、マスキング材５３を貼り付けた部分には、後の工程においてめっきが形成されない。
【００５９】
次に、図９（Ｃ）を参照して、プラスチックシート５２およびマスキング材５３が貼り付けられたチャンネル構成部材１に、無電解めっきを施す。たとえば、上村工業（株）製のベルニッケル液を用いて６０℃で３０分間の処理を施すことにより、約１．０〜２．０μｍの膜厚のＮｉめっき１２を形成することができる。
【００６０】
次に、図９（Ｄ）を参照して、材質により溶解可能な溶剤を使用して、プラスチックシート５２およびマスキング材５３を除去するとともに、併せて、不要な部分に形成されたＮｉめっきを除去する。除去のための溶剤としては、たとえば、アセトン、塩化メチレン等の有機溶剤を用いることができる。このようにして、チャンネル構成部材１の所定部分に、振動板５５が形成される。
【００６１】
次に、図９（Ｅ）を参照して、電鋳により選択的に振動板５５の膜厚を増大させる。
【００６２】
（実施の形態３）
次に、実施の形態１および２の複合であって、めっき電鋳等の電気化学的手法により、ノズルプレートと振動板とを同時に形成する方法について説明する。
【００６３】
図１１は、本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法のさらに他の例について説明するための断面図である。
【００６４】
まず、図１１（Ａ）を参照して、所定形状のチャンネル構成部材１を作製する。
【００６５】
なお、図１２は、図１１（Ａ）に示すチャンネル構成部材１を示す斜視図であって、図１２のＸＩ−ＸＩ線断面図が図１１（Ａ）に相当する。
【００６６】
図１１（Ａ）および図１２を参照して、このチャンネル構成部材１は、矢印Ｓに示すようなめっき液の循環経路を確保するため、前面が開放された櫛歯状の形状であって、チャンネルの根元部にもスリットが設けられている。これらの前面開放部と後端のスリット部とは、ノズルプレートと振動板とを形成後、接着剤等により封止するか、もしくはインレットプレートとを貼り付ける。
【００６７】
このような形状のチャンネル構成部材１に、実施の形態１と同様の方法により無電解めっき用の前処理を行なった後、所定形状のレジストパターン２２が取付けられた基材２１からなるノズルプレート用めっき型と、振動板用めっき型６２とを貼り付ける。
【００６８】
次に、図１１（Ｂ）を参照して、ノズルプレート用めっき型と振動板用めっき型６２とが貼り付けられたチャンネル構成部材１に、無電解めっきを施す。たとえば、上村工業（株）製のベルニッケル液を用いて６０℃で３０分間の処理を施すことにより、約１．０〜２．０μｍの膜厚のＮｉめっき１２を形成することができる。
【００６９】
次に、図１１（Ｃ）を参照して、ノズルプレート用めっき型と振動板用めっき型６２とを除去する。このようにして、チャンネル構成部材１の所定部分に、ノズルプレート１２ａおよび振動板５５が形成されるとともに、所定の径のノズル孔５が形成される。
【００７０】
次に、図１１（Ｄ）を参照して、電鋳により、選択的にノズルプレート１２ａおよび振動板５５の膜厚を増大させる。
【００７１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＰＺＴ自体でインクチャンネル部を形成するインクジェット記録ヘッドにおいて、電気化学的加工法により駆動用の内面電極とノズル部とを一体的に形成するため、従来のように接着等の二次的な組立手段を用いることなくノズル部を接合することができる。そのため、製造のコストダウンをもたらすことができる。また、ＰＺＴの内面電極と一体的にノズル部が形成されるため、接合部からのインク漏れが生じない。そのため、製品の品質が向上する。
【００７３】
さらに、インクチャンネル内が、内部電極もしくはノズル部のめっき層で覆われるため、ＰＺＴとインクとが直接接触することがない。そのため、インクの浸透によるＰＺＴの劣化およびＰＺＴからインクへの鉛分の流出がなく、圧電体とインクの長期的な性能劣化を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製造方法により得られたインクジェット記録ヘッドの一例の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。
【図３】図２（Ｃ）に示す工程において用いられるフォトレジストフィルムの一例を示す図である。
【図４】図２（Ｃ）に示す工程において用いられるフォトレジストフィルムの他の例を示す図である。
【図５】図２（Ｄ）に示す電鋳工程において用いられるアノード電極を示す図である。
【図６】図２（Ｄ）に示す電鋳工程においてアノード電極を焼成成形品に挿入した状態を示す図である。
【図７】図６においてアノード電極の先端部近傍を拡大して示す図である。
【図８】図２（Ｅ）に示す分極工程における電界のかけかたを示す図である。
【図９】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法の他の例において、特に振動板の形成について説明するための断面図である。
【図１０】図９（Ａ）に示すチャンネル構成部材１を示す斜視図である。
【図１１】本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法のさらに他の例について説明するための断面図である。
【図１２】図１１（Ａ）に示すチャンネル構成部材１を示す斜視図である。
【図１３】従来のインクジェット記録ヘッドの一例の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１  チャンネル構成部材
２、１２  内面電極
３  外面電極
４  ノズルプレート
５  ノズル孔
６  インレットプレート
７  共通インク室
８  インク
１２ａ  ノズルプレート
１２ｂ  インク室側端部
２１  基材
２２  レジストパターン
２３  マスク
３０  アノード電極
３１  電極板
３２  絶縁性被膜
４０  分極範囲
５２  プラスチックシート
５３  マスキング材
５５  振動板
６２  振動板用めっき型
１００、５００  インクジェット記録ヘッド
なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【図１】
0004238406.tif 000002
【図２】
0004238406.tif 000003
【図３】
0004238406.tif 000004
【図４】
0004238406.tif 000005
【図５】
0004238406.tif 000006
【図６】
0004238406.tif 000007
【図７】
0004238406.tif 000008
【図８】
0004238406.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004238406.tif 000011
【図１１】
0004238406.tif 000012
【図１２】
0004238406.tif 000013
【図１３】
0004238406.tif 000014