(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを貯留するためのインク溝が形成されたヘッドプレートと、前記ヘッドプレートに接合され、前記ヘッドプレートに形成されたインク溝を施蓋して前記ヘッドプレート内にインク室を画成するカバープレートとを有するヘッド部材と、
シリコン材により形成され、前記ヘッド部材の外側面に接合され、前記インク室に貯留されたインクを外部に吐出するためのノズル孔を有するノズル部材と
を備えたプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法であって、
前記ヘッド部材の外側面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキによりメッキ薄膜を形成するメッキ薄膜形成工程と、
前記メッキ薄膜形成工程により形成されたメッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す平滑加工工程と、
前記平滑加工工程により平滑化されたメッキ薄膜の表面に無電界メッキにより金からなる接合薄膜を形成する接合薄膜形成工程と、
前記接合薄膜形成工程により形成された接合薄膜の表面と、前記ノズル部材の接合面とを互いに加熱圧着することにより、前記ヘッド部材とノズル部材とを接合する接合工程と
を備えてなるプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法。
【請求項２】
前記ヘッドプレートと前記カバープレートとが接合されたヘッド部材のうち、前記カバープレートにより施蓋されて複数のインク室が形成されるヘッドプレートの面と反対側の面において、前記ノズル部材が接合される領域を区画するレジストマスクを形成する工程を備える請求項１に記載のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法。
【請求項３】
前記ヘッドプレートのうち、前記ノズル部材と接合される接合面を予め粗化する請求項１に記載のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法。
【請求項４】
前記電界メッキは、スルファミン酸ニッケル浴により形成される請求項１に記載のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法。
【請求項５】
インクを貯留するためのインク溝が形成されたヘッドプレートと、前記ヘッドプレートの接合面に接合され、前記ヘッドプレートに形成されたインク溝を施蓋して前記ヘッドプレート内にインク室を画成するカバープレートとを有するヘッド部材と、
前記ヘッド部材の外側面に接合され、前記インク室に貯留されたインクを外部に吐出するためのノズル孔を有するノズル部材と
を備えたプリンタヘッドにおけるヘッドプレートとカバープレートの接合方法であって、
前記ヘッドプレートの接合面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキにより第１メッキ薄膜を形成する第１メッキ薄膜形成工程と、
前記第１メッキ薄膜形成工程により形成された第１メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第１平滑加工工程と、
前記第１平滑加工工程により平滑化された第１メッキ薄膜の表面に無電界メッキにより金からなる第１接合薄膜を形成する第１接合薄膜形成工程と、
前記カバープレートがＰＺＴ系セラミック材からなり、その接合面にメッキにより第２メッキ薄膜を形成する第２メッキ薄膜形成工程と、
前記第２メッキ薄膜形成工程により形成された第２メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第２平滑加工工程と、
前記第２平滑加工工程により平滑化された第２メッキ薄膜の表面にスズからなる第２接合薄膜を形成する第２接合薄膜形成工程と、
前記第１接合薄膜形成工程により形成された第１接合薄膜の表面と、前記第２接合薄膜形成工程により形成された第２接合薄膜の表面とを互いに加熱圧着することにより、前記ヘッドプレートとカバープレートとを接合する接合工程と
を備えてなるプリンタヘッドにおけるヘッドプレートとカバープレートの接合方法。
【請求項６】
インクを貯留するためのインク溝が形成されたヘッドプレートと、前記ヘッドプレートの接合面に接合され、前記ヘッドプレートに形成されたインク溝を施蓋して前記ヘッドプレート内にインク室を画成するカバープレートとを有するヘッド部材と、
前記ヘッド部材の外側面に接合され、前記インク室に貯留されたインクを外部に吐出するためのノズル孔を有するノズル部材と
を備えたプリンタヘッドにおけるヘッドプレートとカバープレートの接合方法であって、
前記ヘッドプレートの接合面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキにより第１メッキ薄膜を形成する第１メッキ薄膜形成工程と、
前記第１メッキ薄膜形成工程により形成された第１メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第１平滑加工工程と、
前記第１平滑加工工程により平滑化された第１メッキ薄膜の表面に無電界メッキにより金からなる第１接合層を形成する第１接合薄膜形成工程と、
前記カバープレートがＰＺＴ系セラミック材からなり、その接合面にメッキにより第２メッキ薄膜を形成する第２メッキ薄膜形成工程と、
前記第２メッキ薄膜形成工程により形成された第２メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第２平滑加工工程と、
前記第２平滑加工工程により平滑化された第２メッキ薄膜の表面にシリコンからなる第２接合薄膜を形成する第２接合薄膜形成工程と、
前記第１接合薄膜形成工程により形成された第１接合薄膜の表面と、前記第２接合薄膜形成工程により形成された第２接合薄膜の表面とを互いに加熱圧着することにより、前記ヘッドプレートとカバープレートとを接合する接合工程と
を備えてなるプリンタヘッドにおけるヘッドプレートとカバープレートの接合方法。
【請求項７】
前記ヘッドプレートのうち、前記カバープレートと接合される接合面を予め粗化する請求項５又は６に記載のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とカバープレートの接合方法。
【請求項８】
前記電界メッキは、スルファミン酸ニッケル浴により形成される請求項５又は６に記載のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とカバープレートの接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばインクジェットプリンタ等に用いられるプリンタヘッドを構成する各部材の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットプリンタヘッドは、複数のインク室とインクを貯留しておくインク溜とを有するヘッドプレートと、正あるいは負に帯電される複数の電極を備えた電気−機械変換素子としてＰＺＴからなる圧電体と、ヘッドプレートのインク室に連通したノズル孔を有するノズルプレートとを備えている。そして、印字記録を行うときには、圧電体に電界を加えて圧電体を変位させ、インク室内のインクに圧力波を生じさせてインク滴をインク室に連通するノズル孔から吐出させる。このようなインクジェットプリンタヘッドでは、印字品質の点から、その吐出特性は均一であることが重要である。
【０００３】
上記インクジェットプリンタヘッドの構成についてさらに説明を加えると、前記圧電体は板状に形成されており、インク室は、ヘッドプレートの表面に複数のインク溝を形成した後、このヘッドプレートの表面に板状の圧電体を接合し、この圧電体によってインク溝を施蓋することにより形成される。圧電体とヘッドプレートとの接合には、低コストで簡便な方法として樹脂製接着剤を用いた接合方法が好適に用いられる。さらに、ヘッドプレートとノズルプレートの接合にも、樹脂製接着剤を用いた接合方法が用いられる。この方法による接合は、接着剤の流動性により被着面の粗さに影響されにくいという利点がある。従って、ヘッドプレートや圧電体等、インクジェットプリンタを構成する部材の表面が粗い状態であっても、例えばエポキシ系接着剤を用いれば、各部材を互いに接合することができる。即ち、エポキシ系接着剤を部材の表面に塗布し、各部材を所定の位置に互いに仮止めした後、１００〜２００℃程度で約１時間の加熱を行い、接着剤を硬化させる。これにより、各部材を接合することができ、インクジェットプリンタヘッドを製造することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクジェットプリンタヘッドを構成する各部材の接合に樹脂製接着剤を用いているため、微細部分への接合を行うときに、接着剤層の厚さや量を正確に管理する必要があり、接着剤層の厚さや量の管理が難しいという問題がある。
【０００５】
仮に、接着剤の量が不足すると寸法精度に負の狂いが生じたり接着不良を生じ、逆に接着剤の量が過剰であれば寸法精度に正の狂いが生じたり接着剤のはみ出しが生じる。例えば、接着剤の量が不足すると、接着不良により、本来隔壁により分離独立しているはずのヘッドプレートのインク室間で、圧電体により生じたインクの圧力波のクロストークが生じ、不要な部位の印字、即ち、印字不良を起こす場合がある。一方、接着剤の量が過剰であれば、接着剤のはみ出しにより、インク流路の変形が生じ、流路抵抗の増大による不均一な印字を招くばかりか、特にノズルプレート部においては、インクの吐出方向の変化やノズル孔の詰まりによる不具合を起こす場合がある。
【０００６】
また、１００℃前後の高温でインクを用いる場合には、接着剤の種類によって接着剤が変質を起こす場合がある。例えば、ヘッドプレートと圧電体の接合部において、接着剤の変質が起こると、接着剤の機械的特性が変化し、電界印加時の圧電体の変位特性が変化する。そして、最悪の場合には、接着剤層の部分的な破損によるノズルの詰まりが発生し、印字不良やインクジェットプリンタヘッドの歩留まり低下の原因となるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであり、構成部材の被着面が粗い場合でも、各構成部材が互いに寸法精度よく接合されており、寸法誤差や動作不良等を防止することができるプリンタヘッドにおける部材の接合方法を提供することを目的としている。
【０００８】
また、本発明は、高温環境下において各構成部材の接合力を維持することができ、高温環境下における使用によって動作不良が生じるのを防止できるプリンタヘッドにおける部材の接合方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明によるプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法は、インクを貯留するためのインク溝が形成されたヘッドプレートと、ヘッドプレートに接合され、ヘッドプレートに形成されたインク溝を施蓋してヘッドプレート内にインク室を画成するカバープレートとを有するヘッド部材と、シリコン材により形成され、ヘッド部材の外側面に接合され、インク室に貯留されたインクを外部に吐出するためのノズル孔を有するノズル部材とを備えたプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法であって、ヘッド部材の外側面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキによりメッキ薄膜を形成するメッキ薄膜形成工程と、メッキ薄膜形成工程により形成されたメッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す平滑加工工程と、平滑加工工程により平滑化されたメッキ薄膜の表面に無電界メッキにより金からなる接合薄膜を形成する接合薄膜形成工程と、接合薄膜形成工程により形成された接合薄膜の表面と、ノズル部材の接合面とを互いに加熱圧着することにより、ヘッド部材とノズル部材とを接合する接合工程とを備えている。
【００１０】
即ち、メッキ薄膜形成工程においてヘッド部材の外側面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキによりメッキ薄膜を形成し、平滑加工工程においてメッキ薄膜の表面を平滑化し、接合薄膜形成工程においてメッキ薄膜の平滑な表面に接合薄膜を形成する。これにより、接合薄膜の表面は平滑になる。そして、接合工程のおいて、接合薄膜の表面とノズル部材の接合面とを重ね合わせる。このとき、接合薄膜の表面は平滑であり、ノズル部材はシリコンにより形成されているため、接合薄膜の表面とノズル部材の接合面は互いに密着する。さらに、加熱圧着することにより、接合薄膜を無電界メッキにより形成している金とシリコンが相互拡散し、両者は強固に接合される。これにより、ヘッド部材とノズル部材は強固に接合される。
【００１１】
また、メッキ薄膜および接合薄膜の厚さは、容易に寸法精度よく設定することができるため、ヘッド部材とノズル部材をメッキ薄膜および接合薄膜を介して寸法精度よく接合することができる。さらに、高温環境下において、ヘッド部材とノズル部材の接合力を維持することができる。
【００１２】
【００１３】
請求項２の発明によるプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法において、ヘッドプレートとカバープレートとが接合されたヘッド部材のうち、カバープレートにより施蓋されて複数のインク室が形成されるヘッドプレートの面と反対側の面において、ノズル部材が接合される領域を区画するレジストマスクを形成する工程を備える。
【００１４】
ヘッド部材のうち、カバープレートにより施蓋されて複数のインク室が形成されるヘッドプレートの面と反対側の面において、ノズル部材が接合される領域を区画するレジストマスクを形成する工程を備えるので、メッキ薄膜の被着領域が制限され、これに対応して金は不要な部位にメッキされないで済む。
【００１５】
請求項３の発明によるプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法は、ヘッドプレートのうち、ノズル部材と接合される接合面を予め粗化する。
【００１６】
ヘッドプレートのうち、ノズル部材と接合される接合面を予め粗化するので、接合面に形成されるメッキ薄膜にアンカー効果による密着力の向上を図ることができる。
【００１７】
【００１８】
請求項４の発明によるプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法は、電界メッキは、スルファミン酸ニッケル浴により形成される。
【００１９】
電界メッキは、スルファミン酸ニッケル浴により形成されるので、メッキ応力の低いメッキを形成することができる。
【００２０】
請求項５の発明によるプリンタヘッドにおけるヘッドプレートとカバープレートの接合方法は、インクを貯留するためのインク溝が形成されたヘッドプレートと、ヘッドプレートの接合面に接合され、ヘッドプレートに形成されたインク溝を施蓋してヘッドプレート内にインク室を画成するカバープレートとを有するヘッド部材と、ヘッド部材の外側面に接合され、インク室に貯留されたインクを外部に吐出するためのノズル孔を有するノズル部材とを備えたプリンタヘッドにおけるヘッドプレートとカバープレートの接合方法であって、ヘッドプレートの接合面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキにより第１メッキ薄膜を形成する第１メッキ薄膜形成工程と、第１メッキ薄膜形成工程により形成された第１メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第１平滑加工工程と、第１平滑加工工程により平滑化された第１メッキ薄膜の表面に無電界メッキにより金からなる第１接合薄膜を形成する第１接合薄膜形成工程と、カバープレートがＰＺＴ系セラミック材からなり、その接合面にメッキにより第２メッキ薄膜を形成する第２メッキ薄膜形成工程と、第２メッキ薄膜形成工程により形成された第２メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第２平滑加工工程と、第２平滑加工工程により平滑化された第２メッキ薄膜の表面にスズからなる第２接合薄膜を形成する第２接合薄膜形成工程と、第１接合薄膜形成工程により形成された第１接合薄膜の表面と、第２接合薄膜形成工程により形成された第２接合薄膜の表面とを互いに加熱圧着することにより、ヘッドプレートとカバープレートとを接合する接合工程とを備えている。
【００２１】
即ち、第１メッキ薄膜形成工程においてヘッドプレートの接合面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキにより第１メッキ薄膜を形成し、第１平滑加工工程において第１メッキ薄膜の表面を平滑化し、第１接合薄膜形成工程において第１メッキ薄膜の平滑な表面に第１接合薄膜を形成する。これにより、第１接合薄膜の表面は平滑になる。一方、第２メッキ薄膜形成工程においてＰＺＴ系セラミック材からなるカバープレートの接合面に第２メッキ薄膜を形成し、第２平滑加工工程において第２メッキ薄膜の表面を平滑化し、第２接合薄膜形成工程において第２メッキ薄膜の平滑な表面に第２接合薄膜を形成する。これにより、第２接合薄膜の表面は平滑になる。そして、接合工程のおいて、第１接合薄膜の表面と第２接合薄膜の表面とを重ね合わせる。このとき、各接合薄膜の表面はいずれも平滑であるため、各接合薄膜は互いに密着する。さらに、加熱圧着することにより、第１接合薄膜を形成している金と第２接合薄膜を形成しているスズが相互拡散し、両者は強固に接合される。これにより、ヘッドプレートとカバープレートは強固に接合される。
【００２２】
また、各メッキ薄膜および各接合薄膜の厚さは、容易に寸法精度よく設定することができるため、ヘッドプレートとカバープレートを各メッキ薄膜および各接合薄膜を介して寸法精度よく接合することができる。さらに、高温環境下において、ヘッドプレートとカバープレートの接合力を維持することができる。
【００２３】
なお、第１メッキ薄膜形成工程から第１接合薄膜形成工程までの一連の工程と、第２メッキ薄膜形成工程から第２接合薄膜形成工程までの一連の工程の順序は、特に限定されない。例えば、第１メッキ薄膜形成工程から第１接合薄膜形成工程までの一連の工程を行った後に、第２メッキ薄膜形成工程から第２接合薄膜形成工程までの一連の工程を行ってもよい。また、第２メッキ薄膜形成工程から第２接合薄膜形成工程までの一連の工程を行った後、第１メッキ薄膜形成工程から第１接合薄膜形成工程までの一連の工程を行ってもよい。さらに、第１メッキ薄膜形成工程から第１接合薄膜形成工程までの一連の工程と、第２メッキ薄膜形成工程から第２接合薄膜形成工程までの一連の工程を並列して行ってもよい。即ち、接合工程を行う前に、ヘッドプレートに第１メッキ薄膜と第１接合薄膜を形成し、カバープレートに第２メッキ薄膜と第２接合薄膜とを形成すればよい。
【００２４】
【００２５】
請求項６の発明によるプリンタヘッドおけるヘッドプレートとカバープレートの接合方法において、インクを貯留するためのインク溝が形成されたヘッドプレートと、ヘッドプレートの接合面に接合され、ヘッドプレートに形成されたインク溝を施蓋してヘッドプレート内にインク室を画成するカバープレートとを有するヘッド部材と、ヘッド部材の外側面に接合され、インク室に貯留されたインクを外部に吐出するためのノズル孔を有するノズル部材とを備えたプリンタヘッドにおけるヘッドプレートとカバープレートの接合方法であって、ヘッドプレートの接合面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキにより第１メッキ薄膜を形成する第１メッキ薄膜形成工程と、第１メッキ薄膜形成工程により形成された第１メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第１平滑加工工程と、第１平滑加工工程により平滑化された第１メッキ薄膜の表面に無電界メッキにより金からなる第１接合層を形成する第１接合薄膜形成工程と、カバープレートがＰＺＴ系セラミック材からなり、その接合面にメッキにより第２メッキ薄膜を形成する第２メッキ薄膜形成工程と、第２メッキ薄膜形成工程により形成された第２メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第２平滑加工工程と、第２平滑加工工程により平滑化された第２メッキ薄膜の表面にシリコンからなる第２接合薄膜を形成する第２接合薄膜形成工程と、第１接合薄膜形成工程により形成された第１接合薄膜の表面と、前記第２接合薄膜形成工程により形成された第２接合薄膜の表面とを互いに加熱圧着することにより、ヘッドプレートとカバープレートとを接合する接合工程とを備えている。
【００２６】
ヘッドプレートの接合面上に形成された第１メッキ薄膜は、ヘッドプレートの粗い接合面を平滑にする。これにより、第１メッキ薄膜上に形成された第１接合薄膜の表面も平滑となる。一方、ＰＺＴ系セラミック材からなるカバープレートの接合面上に形成された第２メッキ薄膜は、カバープレートの粗い接合面を平滑にする。これにより、第２メッキ薄膜上に形成された第２接合薄膜の表面も平滑となる。従って、第１接合薄膜と第２接合薄膜は互いに平滑面をもって密着している。
【００２７】
即ち、上述した請求項５の発明と同様に、第１メッキ薄膜形成工程から第１接合薄膜形成工程までの一連の工程において、ヘッドプレートの接合面に第１メッキ薄膜と第１接合薄膜を形成し、第２メッキ薄膜形成工程から第２接合薄膜形成工程までの一連の工程において、カバープレートの接合面に第２メッキ薄膜と第２接合薄膜を形成する。ここで、請求項６の発明では、第１接合薄膜を金によって形成し、第２接合薄膜をシリコンによって形成する。そして、接合工程において、第１接合薄膜の表面と第２接合薄膜の表面とを互いに加熱圧着する。加熱圧着により、金とシリコンは相互拡散して、互いに強固に結合する。これにより、ヘッドプレートとカバープレートとを寸法精度よく強固に接合することができると共に、高温環境下において、ヘッドプレートとカバープレートの強固な接合力を維持することができる。
【００２８】
なお、第１メッキ薄膜形成工程から第１接合薄膜形成工程までの一連の工程と、第２メッキ薄膜形成工程から第２接合薄膜形成工程までの一連の工程の順序は、特に限定されない。
【００２９】
請求項７の発明によるプリンタヘッドにおけるヘッド部材とカバープレートの接合方法は、ヘッドプレートのうち、カバープレートと接合される接合面を予め粗化する。
【００３０】
ヘッドプレートのうち、カバープレートと接合される接合面を予め粗化するので、接合面に形成されるメッキ薄膜にアンカー効果による密着力の向上を図ることができる。
【００３１】
請求項８の発明によるプリンタヘッドにおけるヘッド部材とカバープレートの接合方法において、電界メッキは、スルファミン酸ニッケル浴により形成される。
【００３２】
電界メッキは、スルファミン酸ニッケル浴により形成されるので、メッキ応力の低いメッキを形成することができる。
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００５７】
まず、本発明によるプリンタヘッドの第１の実施の形態として、インクジェットプリンタヘッドを例に挙げ、図１ないし図１９に従って説明する。
【００５８】
図１に示すインクジェットプリンタヘッド１は、インクジェットプリンタに搭載されるものである。ここで、インクジェットプリンタのうち、特に印字記録手段である駆動部周辺について簡単に説明する。この部分は、主に、印字記録用の用紙を搬送する回転可能なプラテンと、このプラテンにギヤ機構を介して回転力を与えるモーターと、さらにこのプラテンに対向して設置されるインクジェットプリンタヘッドにより構成される。インクジェットプリンタヘッドは、インク供給装置と共にキャリッジ上に設置されている。このキャリッジは、前記プラテンの軸線と平行に設置された２本のガイドロッドに沿って移動可能に支持されている。また、キャリッジ壁部には、一対のプーリ間に掛け渡されたタイミングベルトが固定され、一方のプーリに接続された別のモーターの回転運動を伝達できるように構成されている。このような構成により、モーターの回転力を受けてプラテンが回転して印字記録用の用紙を所定の方向に決まった速度で送ると共に、これに同期して、別のモーターの回転力をタイミングベルトを介して受けたキャリッジがガイドロッドに沿って移動する。この時、キャリッジに設置されたインクジェットプリンタヘッドが、図示しない制御手段が出力する記録情報信号に基づいてインクを吐出するので、プラテンにより搬送された印字記録用の用紙上に所定の画像等が形成されることになる。
【００５９】
次に、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッド１について説明する。図１はインクジェットプリンタヘッド１の分解斜視図である。図１に示すように、インクジェットプリンタヘッド１は、ヘッドプレート２０およびカバープレート３０を接合することにより形成されるヘッド部材１０と、ヘッドプレート２０の外側面２１に接合されるノズル部材４０とを備えている。
【００６０】
ヘッドプレート２０は、例えば、アルミナ、ＰＺＴ等のセラミック材やエポキシ系、アクリル系等の樹脂、またはガラスなどによって形成されている。また、ヘッドプレート２０の上面は、カバープレート３０と接合される接合面２１Ｂとなり、接合面２１Ｂ上には、インク溜２２およびインク室２３を形成するためのインク溝が形成されている。カバープレート３０をヘッドプレート２０の接合面２１Ｂに接合してヘッドプレート２０を上側から施蓋することにより、図２に示すように、ヘッドプレート２０の内部にインク溜２２および複数のインク室２３が形成される。さらに、ヘッドプレート２０の下面側には、各インク室２３に対応するように複数の貫通孔２４が形成されている。また、図３に示すように、各インク室２３は、隔壁２５によってそれぞれ独立した室となるように分離されている。
【００６１】
カバープレート３０は、図１に示すように、外側面３１を有し、板状に形成されている。さらに、カバープレート３０は、図２および図３に示すように、第１圧電体３２、共通電極３３、第２圧電体３４および複数の個別電極３５とから構成されている。第１圧電体３２、共通電極３３および第２圧電体３４はそれぞれシート状に形成されており、カバープレート３０はこれらを積層することにより形成されている。第１圧電体３２および第２圧電体３４は、それぞれＰＺＴ（ジルコンチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）等の圧電材料により形成されている。各個別電極３５は、ヘッドプレート２０に形成された各インク室２３に対応するようにそれぞれ配置されており、インク室２３の細長い形状に対応して帯状に形成されている。
【００６２】
ノズル部材４０は、シリコン材により形成され、ノズル部材４０の接合面４１には、ノズル室４２およびノズル孔４３を形成するための凹溝が形成されている。ノズル部材４０をヘッドプレート２０の下面に位置する接合面２１Ａと接合することにより、ノズル部材４０の内部に、複数のノズル室４２および複数のノズル孔４３が形成される。各ノズル室４２および各ノズル孔４３は、ヘッドプレート２０内に形成されたインク室２３にそれぞれ対応している。各インク室２３と各ノズル室４２は、図２に示すように、貫通孔２４を介してそれぞれ接続されている。これにより、インクジェットプリンタヘッド１内には、インク溜２２、インク室２３、貫通孔２４、ノズル室４２およびノズル孔４３からなる一連のインク流路が形成される。
【００６３】
ここで、インクジェットプリンタヘッド１の動作について説明する。印字記録を行うときには、前記インク供給装置からヘッドプレート２０に形成された各インク室２３にインクを供給する。そして、図示しない制御手段から出力される情報信号に基づいて、カバープレート３０の共通電極３３および個別電極３５との間に電圧を印加すると、第１圧電体３２および第２圧電体３４が、インク室２３内に突出するようにユニモルフモードの変形をする。この変形により、インク室２３内に貯留されたインクに圧力波が生じる。圧力波は、ヘッドプレート２０に形成された貫通孔２４を介してノズル部材４０のノズル室４２に伝えられる。これにより、インクがノズル孔４３から吐出する。この場合、インクの吐出は、インクジェットプリンタヘッド１のガイドロッド上での移動速度や方向、あるいはプラテンによる印字記録用の用紙の搬送速度と同期して行われるので、この用紙上に制御手段の出力する情報信号に基づいた画像等が形成されることになる。なお、前記ユニモルフモードとは、面の一方に弾性体が固定された圧電体の分極方向と同じ向き、あるいは逆の向きに電圧が印加されると、圧電体が分極方向と直角方向に伸縮し、前記弾性体がこの伸縮を拘束しようとするために生じる撓み変形のモードであり、本実施の形態においては、前記圧電体は第２圧電体３４に相当し、前記弾性体は第１圧電体３２に相当する。また、第２圧電体３４は、図２の紙面内の上から下の方向、すなわち個別電極３５から共通電極３３の方向に分極して設置されている。
【００６４】
次に、本実施形態によるヘッドプレート２０とノズル部材４０の接合構造について説明する。図４は、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッド１において、図２中の二点鎖線によって囲まれた部分を拡大して示した断面図である。図４に示すように、ヘッドプレート２０とノズル部材４０はメッキ層５０を介して互いに接合されており、メッキ層５０は、ヘッド部材１０の外側面の一部であるヘッドプレート２０の接合面２１Ａ上にニッケルメッキにより形成されたメッキ薄膜５１と、メッキ薄膜５１上に形成された金かなる接合薄膜５２とから構成されている。
【００６５】
上述したように、ヘッドプレート２０は、例えば、アルミナ、ＰＺＴ等のセラミック材やエポキシ系、アクリル系等の樹脂、またはガラスなどのように、表面の状態が粗い材料によって形成されているため、ヘッドプレート２０の接合面２１Ａ（外側面２１）は、粗い状態である。しかしながら、このような粗い状態の接合面２１Ａ上にメッキ薄膜５１を形成し、メッキ薄膜５１の表面を鏡面化することにより、接合面２１Ａは平滑な面となっている。さらに、メッキ薄膜５１の表面が平滑であるため、メッキ薄膜５１上に形成された接合薄膜５２の表面も平滑である。一方、ノズル部材４０はシリコン材により形成され、ノズル部材４０の接合面４１は平滑に加工してある。さらに、接合薄膜５２は金で形成されており、ノズル部材４０はシリコン材で形成されている。金とシリコンは、加熱圧着によって相互拡散し、互いに強固に結合する性質を有する。これにより、接合薄膜５２の表面とノズル部材４０の接合面４１は密着した状態で強固に接合されている。
【００６６】
また、メッキ薄膜５１および接合薄膜５２の膜厚は高精度に設定されている。具体的には、メッキ薄膜５１の膜厚は約０．１〜３μｍの範囲内における所定の値、例えば１μｍであり、接合薄膜５２の膜厚は約０．１〜３μｍの範囲内における所定の値、例えば１μｍである。なお、メッキ薄膜５１および接合薄膜５２の各膜厚をさらに薄くまたはさらに厚く調整することができる。
【００６７】
次に、本実施形態によるヘッド部材１０を構成しているヘッドプレート２０とカバープレート３０との接合構造について説明する。図５は、図３中の二点鎖線で囲んだ部分を拡大して示した断面図である。図５に示すように、ヘッドプレート２０とカバープレート３０はメッキ層６０を介して互いに接合されており、メッキ層６０は、ヘッドプレート２０の接合面２１Ｂ上にニッケルメッキにより形成されたメッキ薄膜６１と、メッキ薄膜６１上に形成された金からなる接合薄膜６２と、カバープレート３０の接合面３１Ａ上にニッケルメッキにより形成されたメッキ薄膜６３と、メッキ薄膜６３上に形成されたスズからなる接合薄膜６４とから構成されている。
【００６８】
上述したように、ヘッドプレート２０は、表面の状態が粗い材料によって形成されているため、ヘッドプレート２０の接合面２１Ｂは、粗い状態である。しかしながら、このような粗い状態の接合面２１Ｂ上にメッキ薄膜６１を形成し、メッキ薄膜６１の表面を鏡面化することにより、接合面２１Ｂは平滑な面となっている。さらに、メッキ薄膜６１の表面が平滑面であるため、メッキ薄膜６１上に形成された接合薄膜６２の表面も平滑である。一方、カバープレート３０の接合面３１ＡはＰＺＴからなる圧電体３２の表面に相当するため、この接合面３１Ａは、ヘッドプレート２０の接合面２１Ａとほぼ同様に粗い状態である。しかしながら、接合面３１Ａ上にメッキ薄膜６３を形成し、メッキ薄膜６３の表面を鏡面化することにより、接合面３１Ａは平滑な面となっている。さらに、メッキ薄膜６３の表面が平滑であるため、メッキ薄膜６３上に形成された接合薄膜６４の表面も平滑である。さらに、接合薄膜６２は金で形成されており、接合薄膜６４はスズで形成されている。金とスズは、加熱圧着によって相互拡散し、互いに強固に結合する性質を有する。これにより、接合薄膜６２と接合薄膜６４は密着した状態で強固に接合されている。
【００６９】
また、メッキ薄膜６１，６３および接合薄膜６２，６４の膜厚は高精度に設定されている。具体的には、メッキ薄膜６１，６３の膜厚は約０．１〜３μｍの範囲内における所定の値、例えば１μｍであり、接合薄膜６２，６４の膜厚は約０．１〜３μｍの範囲内における所定の値、例えば１μｍである。なお、メッキ薄膜６１，６３および接合薄膜６２，６４の各膜厚をさらに薄くまたはさらに厚く調整することができる。
【００７０】
次に、本実施形態によるインクジェットプリンタ１の製造方法について説明する。
【００７１】
まず、カバープレート３０の製造方法について説明すると、弾性体として働くシート状の第１圧電体３２の表面全体に共通電極３３をスクリーン印刷法により形成し、これに圧電体として働く第２圧電体３４を積層した後、真空プレスして焼成する。スクリーン印刷法で形成される共通電極１１は、スパッタ法や蒸着法等のドライプロセスにより形成してもよい。続いて、これら第１圧電体３２および第２圧電体３４を所定の方向（ここでは、図２の紙面内の上から下の方向）に分極させる。さらに、ヘッドプレート２０のインク室２３に対応する位置に帯状の個別電極３５をスパッタ法や蒸着法等のドライプロセスを用いて形成する。なお、分極処理は、個別電極３５の形成後に行ってもよい。この場合には、個別電極３５と共通電極３３を使って分極処理が可能で、特別な分極装置が不要なため、効率的で低コストの製造ができる。
【００７２】
次に、ヘッドプレート２０の製造方法について説明すると、ヘッドプレート２０は、未焼成のＰＺＴ系圧電体シートを数枚重ねた状態で真空プレスした後に焼成して形成する。インク室２３等を形成するためのインク溝は、ショットブラスト加工により形成する。この場合、ヘッドプレート２０の上面側にインク室２３等の形状にパターニングされたレジストマスクを形成し、アルミナや炭化珪素等のセラミック粉体を高速で照射するショットブラストにより所望のインク溝を形成することができる。なお、マスク材のレジスト膜は、ショットブラスト加工後に剥離除去する。
【００７３】
また、ノズル部材４０の製造方法について説明すると、ノズル部材４０は板状のシリコン材の表面をほぼ鏡面となるように研磨することにより形成される。ノズル室４２等を形成するための凹溝は、ヘッドプレート２０にインク溝を形成する場合と同様に、ノズル室４２等の形状にパターニングされたレジストマスクをシリコン板に形成し、フッ酸やフッ酸と硝酸の混合液等の酸類、あるいは水酸化セシウム、水酸化カリウム、エチレンジアミン等を主成分とするアルカリ類を用いた化学エッチングを施すことにより形成する。この場合、ドライプロセスであるイオンエッチングを用いて溝加工を行ってもよい。
【００７４】
次に、ヘッドプレート２０とカバープレート３０との接合方法について図６ないし図１４に従って説明する。
【００７５】
まず、第１エッチング工程により、図６に示すように、ＰＺＴ系セラミック材等により形成されたヘッドプレート２０のうち、少なくとも、ノズル部材４０と接合される接合面２１Ａおよびカバープレート３０と接合される接合面２１Ｂにエッチングを施して、表面を粗化する。エッチング液には、フッ酸、ホウフッ酸、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、過塩素酸等の酸類が好適に用いられる。これらを複数種類混合したエッチング液を用いてもよい。また、エッチング処理は、ヘッドプレート２０にインク室２３等を形成するためのインク溝を形成する前に行ってもよく、ヘッドプレート２０に前記インク溝を形成する後に行ってもよい。
【００７６】
次に、第１メッキ薄膜形成工程では、図７に示すように、エッチング粗化されたヘッドプレート２０の接合面２１Ｂに、無電解ニッケルメッキによってメッキ薄膜６１を形成する。無電解ニッケルメッキによってメッキ薄膜６１を形成するためには、まずエッチングされたヘッドプレート２０の接合面２１Ｂに対し、センシタイジングと呼ばれる処理を行う。センシタイジング処理はＳｎ2+を含む塩酸系溶液に浸漬する処理である。さらに、水洗後、アクチベーティングと呼ばれる処理を行う。アクチベーティング処理は、Ｐｄ2+を含む塩酸系溶液に浸漬する処理である。これにより、メッキ困難な面に対するメッキ処理を容易にし、水洗後、無電解ニッケルメッキを行う。無電解ニッケルメッキは、通常はニッケル・リン系メッキ液を使用するが、必要に応じてニッケル・ホウ素系メッキ液を用いてもよい。メッキは約９０℃で数分〜１時間程度行う。例えば膜厚約１０μｍを必要とする場合、メッキ時間は４０〜５０分程度である。このメッキ薄膜５１は、後述するように研磨加工の加工しろとなるため、膜厚としては少なくとも３μｍ、好ましくは１０μｍ程度は必要である。
【００７７】
本実施形態では、上述したようにメッキ薄膜６１を、無電解ニッケルメッキのみにより形成したが、無電解ニッケルメッキと電解ニッケルメッキとを併用してメッキ薄膜６１を形成することも可能である。この場合、エッチングされたヘッドプレート２０をセンシタイジング処理及びアクチベーティング処理し、無電解ニッケルメッキを行うまでは同じである。しかし、無電解ニッケルメッキのメッキ時間は数分で、膜厚は０．１〜１μｍ程度である。この無電解ニッケルメッキ皮膜の形成により、ヘッドプレート２０のメッキ面は導体化されたため、通電用のメッキリードをヘッドプレート２０に取り付けた後に電解ニッケルメッキを行うことができる。電解ニッケルメッキ浴には、一般にはメッキ応力の低いスルファミン酸ニッケル浴が用いられるが、安価なワット浴を用いてもよい。電流密度０．１〜１０Ａ／ｄｍ2で数分〜１時間程度のメッキを行う。電解メッキにより形成されたニッケルメッキ層は、一般に無電解メッキのみで形成されたニッケルメッキ層と比較してメッキ応力が低いため、ヘッドプレート２０の接合面２１Ｂとの密着性が良好となるという利点がある。さらに、電解メッキでは電流密度の設定を変えるだけで短時間に所定の膜厚のメッキ薄膜６１を形成することが可能である。
【００７８】
次に、第１平滑加工工程では、図８に示すように、ヘッドプレート２０の接合面２１Ｂ上に形成されたメッキ薄膜６１の表面を、研磨加工して鏡面化する。
【００７９】
次に、第１接合薄膜形成工程では、図９に示すように、鏡面化されたメッキ薄膜６１上に金メッキにより接合薄膜６２を形成する。接合薄膜６２を形成するのに用いられる金メッキは、電解金メッキでも無電解金メッキでもどちらでも使用することができる。特に、メッキ薄膜６１がニッケルメッキで構成されている場合には、無電解金メッキを使用すると極めて容易に接合薄膜６２を形成することができる。接合薄膜６２の膜厚は例えば１μｍ程度である。下地のメッキ薄膜６１が鏡面加工されているため、接合薄膜６２も鏡面に形成される。
【００８０】
次に、第２エッチング工程では、図１０に示すように、カバープレート３０のうち、少なくとも、ヘッドプレート２０と接合される接合面３１Ａにエッチングを施して、表面を粗化する。エッチング液については、上述した第１エッチング工程と同様である。
【００８１】
次に、第２メッキ薄膜形成工程では、図１１に示すように、上述した第２エッチング工程によりエッチングされたカバープレート３０の接合面３１Ａに対し、センシタイジング処理およびアクチベーティング処理を行う。その後、カバープレート３０の接合面３１Ａに、無電解ニッケルメッキによってメッキ薄膜６３を形成する。メッキ液、メッキ時間等について上述した第１メッキ薄膜形成工程とほぼ同様である。メッキ薄膜６１は、後述するように研磨加工の加工しろとなるため、膜厚としては少なくとも３μｍ、好ましくは１０μｍ程度は必要である。なお、上述したメッキ薄膜５１と同様に、メッキ薄膜６１を、無電解ニッケルメッキと電解ニッケルメッキとを併用して形成することも可能である。
【００８２】
次に、第２平滑加工工程では、図１２に示すように、カバープレート３０の接合面３１Ａ上に形成されたメッキ薄膜６１の表面を、研磨加工して鏡面化する。
【００８３】
次に、第２接合薄膜形成工程では、図１３に示すように、鏡面化されたメッキ薄膜６３上に、スズからなる接合薄膜６４を形成する。接合薄膜６４は、電解スズメッキにより形成する。この場合、電解スズメッキ浴には、硫酸塩浴、ホウフッ化物浴、スズ酸塩浴または有機カルボン酸塩浴等を用いる。電解スズメッキ浴として硫酸塩浴を用いる場合には、室温で、電流密度０.５〜５Ａ／ｄｍ2の電流をメッキ薄膜６３に通電させることにより電解を行う。数分〜十数分の電解を行うことにより、膜厚が数μｍ〜十数μｍ程度の接合薄膜６４を形成することができる。また、下地のメッキ薄膜６３が鏡面加工されているため、接合薄膜６４の表面も鏡面に形成される。
【００８４】
ところで、本実施形態では、接合薄膜６４をスズにより形成したが、接合薄膜６４をシリコンによって形成してもよい。この場合、シリコンからなる接合薄膜６４を、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法または電子ビーム法により形成することができる。さらに具体的に説明すると、シリコンからなる接合薄膜６４を直流マグネトロン方式のスパッタリング法を用いて形成する場合には、作業圧力（希ガスの圧力）を１０-2〜１０-1Ｐａに設定する。この場合、接合薄膜６４の製膜速度は０.１５〜１.２μｍ／分程度である。一般に、マグネトロン方式のスパッタリング法は、製膜速度が速く、不要な温度上昇を抑えることができるという利点がある。従って、シリコンからなる接合薄膜６４の形成にマグネトロン方式のスパッタリング法を用いることにより、接合薄膜６４を短時間で形成でき、また、カバープレート３０の温度が上昇するのを防止できる。
【００８５】
次に、第１接合工程では、図１４に示すように、メッキ薄膜６１および接合薄膜６２が形成されたヘッドプレート２０と、メッキ薄膜６３および接合薄膜６４が形成されたカバープレート３０とを位置合わせしつつ配置し、ヘッドプレート２０側の接合薄膜６２の表面と、カバープレート３０側の接合薄膜６４の表面とを互いに当接させ、加熱圧着する。スズ・金２元系合金の共晶温度は約２８０℃であるため、加熱圧着の温度を、その付近の温度２００℃〜４００℃に設定する。これにより、スズおよび金が相互に拡散し、両者は強固に密着接合される。
【００８６】
なお、接合薄膜６４をシリコン材で形成した場合には、シリコン・金二元系合金の共晶温度は約３６３℃であるため、４００〜６００℃で加熱圧着する。これにより、接合薄膜６４中のシリコンと接合薄膜６２中の金とが相互拡散して、各々が強固に密着し結合される。
【００８７】
以上より、ヘッドプレート２０とカバープレート３０はメッキ層６０を介して寸法精度よく強固に接合され、ヘッド部材１０が完成する。
【００８８】
次に、ヘッド部材１０（ヘッドプレート２０）とノズル部材４０の接合方法について図１５ないし図１９に従って説明する。
【００８９】
まず、第３メッキ薄膜形成工程では、図１５に示すように、上述した第１エッチング工程によりエッチングされたヘッドプレート２０の接合面２１Ａに対し、センシタイジング処理およびアクチベーティング処理を行う。そして、ヘッドプレート２０の接合面２１Ａに、無電解ニッケルメッキによって、図１６に示すようなメッキ薄膜５１を形成する。メッキ液およびメッキ時間については上述した第１メッキ薄膜形成工程と同様である。このメッキ薄膜５１は、後述するように研磨加工の加工しろとなるため、膜厚としては少なくとも３μｍ、好ましくは１０μｍ程度は必要である。なお、上述したメッキ薄膜６１とほぼ同様に、メッキ薄膜５１を、無電解ニッケルメッキと電解ニッケルメッキとを併用して形成することも可能である。
【００９０】
次に、第３平滑加工工程では、図１７に示すように、ヘッドプレート２０の接合面２１Ａ上に形成されたメッキ薄膜５１の表面を、研磨加工して鏡面化する。
【００９１】
次に、第３接合薄膜形成工程では、図１８に示すように、鏡面化されたメッキ薄膜５１上に金メッキにより接合薄膜５２を形成する。接合薄膜５２を形成するのに用いられる金メッキは、電解金メッキでも無電解金メッキでもどちらでも使用することができる。特に、メッキ薄膜５１がニッケルメッキで構成されている場合には、無電解金メッキを使用すると極めて容易に接合薄膜５２を形成することができる。接合薄膜５２の膜厚は例えば１μｍ程度である。下地のメッキ薄膜５１が鏡面加工されているため、接合薄膜５２も鏡面に形成される。
【００９２】
次に、第２接合工程では、図１９に示すように、メッキ薄膜５１および接合薄膜５２が積層されたヘッドプレート２０の接合面２１Ａ上に、シリコン材からなるノズル部材４０を配置し、４００〜６００℃で加熱圧着する。これにより、ノズル部材４０のシリコンと接合薄膜５２中の金とが相互拡散して、各々が強固に密着し結合される。シリコン・金二元系合金の共晶温度は約３６３℃であるため、その温度付近に加熱することによって、各々の元素が相互に拡散し、共晶層を形成し密着するものである。
【００９３】
このようにして、ヘッド部材１０（ベースプレート２０）とノズル部材４０は、メッキ層５０を介して寸法精度よく強固に接合され、インクジェットプリンタヘッド１における接合作業は完了する。
【００９４】
ところで、上述の無電解ニッケルメッキによりメッキ薄膜５１を形成する、第３メッキ薄膜形成工程（図１６）において、メッキ薄膜５１を形成する領域をノズル部材４０が実際に接合される領域Ａに制限している。即ち、ヘッドプレート２０のエッチングによる粗化が終わった段階で、ノズル部材４０が実際に接合される領域に対応したレジストマスクをヘッドプレート２０の下面上に形成し、上述した第３メッキ薄膜形成工程を行う。この場合、レジストマスクの剥離除去は、図１８の接合薄膜形成工程の前までに行えばよく、エッチングされたヘッドプレート２０のセンシタイジング処理及びアクチベーティング処理が終了したときでもよく、あるいは無電解ニッケルメッキが終了したときでもよい。このように、メッキ薄膜５１の被着範囲を制限すれば、続いて積層される接合薄膜の形成も自ずとこの領域に制限され、不要な部位への金メッキが起こらないですむ。なお、メッキ薄膜５１を形成する領域をノズル部材４０が実際に接合される領域Ａに制限せず、ヘッドプレート２０の下面全体としてもよい。これにより、メッキ薄膜５１および接合薄膜５２がヘッドプレート２０の下面全体に形成されるが、レジストマスクの形成が不要となり、作業が簡略化される。
【００９５】
かくして、ヘッドプレート２０とカバープレート３０とをメッキ層６０と介して接合したから、ヘッドプレート２０およびカバープレート３０の各接合面が粗い状態でも、ヘッドプレート２０とカバープレート３０とを強固に接合することができる。また、ヘッドプレート２０とノズル部材４０をメッキ層５０を介して接合したから、ヘッドプレート２０の接合面が粗い状態であり、接合の相手がシリコンからなるノズル部材４０であっても、ヘッドプレート２０とノズル部材４０を強固に接合することができる。
【００９６】
さらに、上述したように、メッキ層５０，６０の膜厚は、寸法精度よく設定することができる。これにより、ヘッドプレート２０とカバープレート３０の接合、およびヘッドプレート２０とノズル部材４０の接合をそれぞれ寸法精度よく行うことができる。従って、インクジェットプリンタヘッド１を全体的に高精度に製造することができ、インクジェットプリンタヘッド１のインクの吐出特性を向上させることができる。また、接合不良を防止でき、インクジェットプリンタヘッド１の動作不良を防止できる。
【００９７】
例えば、ヘッドプレート２０とカバープレート３０をメッキ層６０で接合することにより、各インク室２３を隔壁２５により確実に分離でき、各インク室２３を確実に独立させることができる。これにより、インク吐出時にインクの圧力波にクロストークが生じる等の動作不良を防止できる。また、ノズル部材４０の接触不良によって、貫通孔２４やノズル孔４３等において、インク流路に変形が生じ、流路抵抗の増大による不均一な印字、インクの吐出方向の変化、ノズル孔４３の詰まり等による動作不良を防止することができる。
【００９８】
また、メッキ層５０，６０により、ヘッドプレート２０、カバープレート３０およびノズル部材４０の接合を寸法精度よく行うことができるため、ヘッドプレート２０、カバープレート３０およびノズル部材４０の各サイズを大幅に減少させても、ヘッドプレート２０、カバープレート３０およびノズル部材４０の接合を正確に行うことができる。従って、インクジェットプリンタヘッド１のサイズを減少させることができ、超小型のインクジェットプリンタヘッド１を実現することができる。
【００９９】
さらに、メッキ層５０，６０は、接着剤と比較して高温環境下における耐久性に優れている。従って、例えば１００℃以上の高温環境下においてインクジェットプリンタヘッド１を使用しても、ヘッドプレート２０，カバープレート３０およびノズル部材４０の接合状態は安定しており、強固な接合力が維持され、変形を防止できる。これにより、ノズル孔４３から吐出されるインクの吐出特性等を高精度に維持することができる。
【０１００】
次に、本発明によるプリンタヘッドの第２の実施形態としてインクジェットプリンタヘッドを例に挙げ、図２０ないし図２２に従って説明する。本実施形態の特徴は、ヘッドプレート上にカバープレートを接合し、さらにそのカバープレートの上にノズル部材を接合したことにある。
【０１０１】
図２０において、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッド２は、ヘッドプレート８０と、ヘッドプレート８０上に接合されたカバープレート９０とからなるヘッド部材７０と、カバープレート９０上に接合されたノズル部材１００とを備えている。
【０１０２】
本実施形態におけるヘッドプレート８０は、上述した第１の実施形態によるヘッドプレート２０とほぼ同様に、例えば、アルミナ、ＰＺＴ等のセラミック材やエポキシ系、アクリル系等の樹脂、またはガラスなどによって形成されている。従って、ヘッドプレート８０の外側面８１の表面は粗い状態であり、カバープレート９０と接合されるヘッドプレート８０の接合面８１Ｂも同様に粗い状態である。また、ヘッドプレート８０にカバープレート９０を接合することにより、ヘッドプレート８０内には、前述した第１の実施形態によるヘッドプレート２０と同様に、複数のインク溝８２および複数のインク室８３が形成され、各インク室８３は隔壁８５により分離される。
【０１０３】
カバープレート９０は、図２１に示すように、第１圧電体９２、共通電極９３、第２圧電体９４および複数の個別電極９５（１個のみ図示）とを積層することにより形成されている。このようにカバープレート９０の構成は、前述した第１の実施形態によるカバープレート３０とほぼ同様であるものの、本実施形態のカバープレート９０には、ヘッドプレート８０に形成された各インク室８３にそれぞれ連通する貫通孔９６が形成されている。そして、カバープレート９０の上面９１の一部は、ノズル部材１００と接合される接合面９１Ａとなっている。カバープレート９０の上面側に位置する接合面９１Ａは、ＰＺＴからなる第２圧電体９４の表面に相当するため、粗い状態である。また、カバープレート９０の下面側に位置する接合面９１Ｂは、ＰＺＴからなる第１圧電体９２の表面に相当するため、粗い状態である。
【０１０４】
ノズル部材１００は、シリコン材により形成され、上述した第１実施形態によるノズル部材４０と同様に、その接合面１０１には、複数のノズル室１０２および複数のノズル孔１０３が形成されている。そして、各ノズル室１０２と各インク室８３は貫通孔９６を介してそれぞれ接続されている。これにより、インクジェットプリンタヘッド２内には、インク溝８２、インク室８３、貫通孔９６、ノズル室１０２およびノズル孔１０３からなる一連のインク流路が形成される。
【０１０５】
ここで、本実施形態によるヘッドプレート８０とカバープレート９０は、上述した第１の実施形態によるヘッドプレート２０とカバープレート３０と同様に接合されている。即ち、図２２に示すように、本実施形態によるヘッドプレート８０とカバープレート９０は、メッキ層１２０を介して接合されており、メッキ層１２０は、ヘッドプレート８０の接合面８１Ｂ上に無電解ニッケルメッキにより形成された第１メッキ薄膜１２１と、第１メッキ薄膜１２１上に無電解金メッキによる形成された第１接合薄膜１２２と、カバープレート９０の下面に位置する接合面９１Ｂ上に無電解ニッケルメッキにより形成された第２メッキ薄膜１２３と、第２メッキ薄膜１２３上に電解スズメッキにより形成された第２接合薄膜１２４とから構成されている。そして、第１接合薄膜１２２と第２接合薄膜１２４は加熱圧着により互いに接合されている。これにより、ヘッドプレート８０とカバープレート９０はメッキ層１２０を介して寸法精度よく強固に接合されている。なお、第２接合層１２４をスズにより形成するのではなく、第１の実施形態で述べたように、シリコン材により形成してもよい。
【０１０６】
また、本実施形態によるカバープレート９０とノズル部材１００は、上述した第１の実施形態によるヘッドプレート２０とノズル部材１００とほぼ同様に接合されている。即ち、本実施形態によるカバープレート９０とノズル部材１００はメッキ層１１０を介して接合されており、メッキ層１１０は、カバープレート９０の接合面９１Ａ上に無電解ニッケルメッキにより形成されたメッキ薄膜１１１と、メッキ薄膜１１１上に無電解金メッキ二より形成された接合薄膜１１２とから構成されている。そして、接合薄膜１１２とノズル部材１００の接合面１０１は、加熱圧着により互いに接合されている。これにより、カバープレート９０とノズル部材１００はメッキ層１１０により寸法精度よく強固に接合されている。
【０１０７】
また、本実施形態によるヘッドプレート８０、カバープレート９０およびノズル部材１００の製造方法（接合方法）および本実施形態によるインクジェットプリンタヘッド２の動作は、上述した第１の実施形態によるものとほぼ同様である。
【０１０８】
このように構成される本実施形態によるインクジェットプリンタヘッド２によっても、前述した第１に実施形態によるインクジェットプリンタヘッド１と同様の効果を奏する。
【０１０９】
なお、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではない。例えば、前記各実施形態では、メッキ薄膜５１，６１および６３（１１１，１２１および１２３）を形成するために無電解または電解ニッケルメッキを用いたが、ニッケルメッキに限らず、例えば銅メッキ、クロムめっき等を用いてもよい。
【０１１０】
また、前記各実施の形態では、エッチングされたベースプレート２０（８０）およびカバープレート３０（９０）に無電解ニッケルメッキを行う際の前処理として、センシタイジング処理とアクチベーティング処理を行ったが、Ｐｄ2+・Ｓｎ2+コロイド含有塩酸系溶液を使用するキャタリスト法を用いることもできる。さらに、エッチングされたヘッドプレート２０（８０）およびカバープレート３０（９０）上にニッケルやクロム等を真空蒸着法またはスパッタ法等のドライプロセスで導体化し、その上にメッキ層５１，６１および６３（１１１，１２１および１２３）を形成する方法も適用可能である。
【０１１１】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、請求項１の発明のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法によれば、ヘッド部材の外側面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキによりメッキ薄膜を形成するメッキ薄膜形成工程と、メッキ薄膜形成工程により形成されたメッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す平滑加工工程と、平滑加工工程により平滑化されたメッキ薄膜の表面に無電界メッキにより金からなる接合薄膜を形成する接合薄膜形成工程と、接合薄膜形成工程により形成された接合薄膜の表面と、ノズル部材の接合面とを互いに加熱圧着することにより、ヘッド部材とノズル部材とを接合する接合工程とを備える構成としたから、ヘッド部材の外側面が粗い状態であっても、ヘッド部材とノズル部材を寸法精度よく強固に接合することができ、かつ、かかる接合を容易に行うことができる。従って、動作不良のない信頼性の高いプリンタヘッドを低コストで製造することができると共に、プリンタヘッドの小型化を図ることができる。また、高温環境下の使用においても、変形や動作不良が生じないプリンタヘッドを製造することができる。
【０１１２】
【０１１３】
請求項２の発明のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法によれば、ヘッド部材のうち、カバープレートにより施蓋されて複数のインク室が形成されるヘッドプレートの面と反対側の面において、ノズル部材が接合される領域を区画するレジストマスクを形成する工程を備えるので、メッキ薄膜の被着領域が制限され、これに対応して金は不要な部位にメッキされないで済む。
【０１１４】
請求項３の発明のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法によれば、ヘッドプレートのうち、ノズル部材と接合される接合面を予め粗化するので、接合面に形成されるメッキ薄膜にアンカー効果による密着力の向上を図ることができる。
【０１１５】
請求項４の発明のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とノズル部材の接合方法によれば、電界メッキは、スルファミン酸ニッケル浴により形成されるので、メッキ応力の低いメッキを形成することができる。
【０１１６】
請求項５の発明のプリンタヘッドのヘッドプレートとカバープレートの接合方法によれば、ヘッドプレートの接合面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキにより第１メッキ薄膜を形成する第１メッキ薄膜形成工程と、第１メッキ薄膜形成工程により形成された第１メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第１平滑加工工程と、第１平滑加工工程により平滑化された第１メッキ薄膜の表面に無電界メッキにより金からなる第１接合薄膜を形成する第１接合薄膜形成工程と、カバープレートがＰＺＴ系セラミック材からなり、その接合面にメッキにより第２メッキ薄膜を形成する第２メッキ薄膜形成工程と、第２メッキ薄膜形成工程により形成された第２メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第２平滑加工工程と、第２平滑加工工程により平滑化された第２メッキ薄膜の表面にスズからなる第２接合薄膜を形成する第２接合薄膜形成工程と、第１接合薄膜形成工程により形成された第１接合薄膜の表面と、第２接合薄膜形成工程により形成された第２接合薄膜の表面とを互いに加熱圧着することにより、前記ヘッドプレートとカバープレートとを接合する接合工程とを備える構成としたから、ヘッドプレートの接合面およびカバープレートの接合面がそれぞれ粗い状態であっても、ヘッドプレートとカバープレートを寸法精度よく強固に接合することができ、かつ、かかる接合を容易に行うことができる。従って、動作不良のない信頼性の高いプリンタヘッドを低コストで製造することができると共に、プリンタヘッドの小型化を図ることができる。また、高温環境下の使用においても、変形や動作不良が生じないプリンタヘッドを製造することができる。
【０１１７】
【０１１８】
請求項６の発明のプリンタヘッドのヘッドプレートとカバープレートの接合方法によれば、ヘッドプレートの接合面に無電界メッキ及び電界メッキの２段階メッキにより第１メッキ薄膜を形成する第１メッキ薄膜形成工程と、第１メッキ薄膜形成工程により形成された第１メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第１平滑加工工程と、第１平滑加工工程により平滑化された第１メッキ薄膜の表面に無電界メッキにより金からなる第１接合薄膜を形成する第１接合薄膜形成工程と、カバープレートがＰＺＴ系セラミック材からなり、その接合面にメッキにより第２メッキ薄膜を形成する第２メッキ薄膜形成工程と、第２メッキ薄膜形成工程により形成された第２メッキ薄膜の表面に対し、当該表面を平滑化するための加工を施す第２平滑加工工程と、第２平滑加工工程により平滑化された第２メッキ薄膜の表面にシリコンからなる第２接合薄膜を形成する第２接合薄膜形成工程と、第１接合薄膜形成工程により形成された第１接合薄膜の表面と、第２接合薄膜形成工程により形成された第２接合薄膜の表面とを互いに加熱圧着することにより、前記ヘッドプレートとカバープレートとを接合する接合工程とを備える構成としたから、ヘッドプレートの接合面およびカバープレートの接合面がそれぞれ粗い状態であっても、ヘッドプレートとカバープレートを寸法精度よく強固に接合することができ、かつ、かかる接合を容易に行うことができる。従って、動作不良のない信頼性の高いプリンタヘッドを低コストで製造することができると共に、プリンタヘッドの小型化を図ることができる。また、高温環境下の使用においても、変形や動作不良が生じないプリンタヘッドを製造することができる。
【０１１９】
請求項７の発明のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とカバープレートの接合方法によれば、ヘッドプレートのうち、カバープレートと接合される接合面を予め粗化するので、接合面に形成されるメッキ薄膜にアンカー効果による密着力の向上を図ることができる。
【０１２０】
請求項８の発明のプリンタヘッドにおけるヘッド部材とカバープレートの接合方法によれば、電界メッキは、スルファミン酸ニッケル浴により形成されるので、メッキ応力の低いメッキを形成することができる。
【０１２１】
【０１２２】
【０１２３】
【０１２４】
【０１２５】
【０１２６】
【０１２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】  図１中のインクジェットプリンタヘッドを矢示II−II方向にみた状態を示す断面図である。
【図３】  図２中のインクジェットプリンタヘッドを矢示III−III方向にみた状態を示す断面図である。
【図４】  図２中のインクジェットプリンタヘッドにおいて二点鎖線で囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図５】  図３中のインクジェットプリンタヘッドにおいて二点鎖線で囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図６】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとカバープレートの接合過程においてヘッドプレートの一部を示す断面図である。
【図７】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとカバープレートの接合過程においてヘッドプレートの接合面上にメッキ薄膜を形成した状態を示す断面図である。
【図８】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとカバープレートの接合過程においてメッキ薄膜の表面を鏡面化した状態を示す断面図である。
【図９】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとカバープレートの接合過程においてメッキ薄膜上に接合薄膜を形成した状態を示す断面図である。
【図１０】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとカバープレートの接合過程におけるカバープレートの一部を示す断面図である。
【図１１】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとカバープレートの接合過程においてカバープレートの接合面上にメッキ薄膜を形成した状態を示す断面図である。
【図１２】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとカバープレートの接合過程においてメッキ薄膜の表面を鏡面化した状態を示す断面図である。
【図１３】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとカバープレートの接合過程においてメッキ薄膜上に接合薄膜を形成した状態を示す断面図である。
【図１４】  本発明の第１の実施形態においてヘッドプレートとカバープレートとを接合する状態を示す断面図である。
【図１５】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとノズル部材の接合過程におけるヘッドプレートの一部を示す断面図である。
【図１６】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとノズル部材の接合過程においてヘッドプレートの接合面上にメッキ薄膜を形成した状態を示す断面図である。
【図１７】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとノズル部材の接合過程においてメッキ薄膜の表面を鏡面化した状態を示す断面図である。
【図１８】  本発明の第１の実施形態によるヘッドプレートとノズル部材の接合過程においてメッキ薄膜上に接合薄膜を形成した状態を示す断面図である。
【図１９】  本発明の第１の実施形態においてヘッドプレートとノズル部材とを接合する状態を示す断面図である。
【図２０】  本発明の第２の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドを示す分解斜視図である。
【図２１】  図２０中のインクジェットプリンタヘッドを矢示XXI−XXI方向にみた状態を示す断面図である。
【図２２】  図２１中のインクジェットプリンタヘッドにおいて二点鎖線で囲んだ部分を拡大してい示す断面図である。
【符号の説明】
１，２  インクジェットプリンタヘッド（プリンタヘッド）
１０，７０  ヘッド部材
２０，８０  ヘッドプレート
２１，３１，８１，９１  外側面
２１Ａ，２１Ｂ，３１Ａ，４１，８１Ａ，９１Ａ，９１Ｂ，１０１  接合面
２３，８３  インク室
３０，９０  カバープレート
３２，３４，９２，９４  圧電体（圧電素子）
４０，１００  ノズル部材
４３，１０３  ノズル孔
５０，６０，１１０，１２０  メッキ層
５１，６１，６３，１１１，１２１，１２３  メッキ薄膜
５２，６２，６４，１１２，１２２，１２４  接合薄膜
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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