JP2004058449A

JP2004058449A - インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ及びインクジェット用電極

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Publication number: JP2004058449A
Application number: JP2002219883A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ito; 伊藤　健; Nobutaka Ueno; 上野　修敬; Yasuo Nishi; 西　泰男; Hideo Honma; 本間　英夫; Taiji Nishiwaki; 西脇　泰二
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】圧電性基板に設けられた微細な溝部に膜厚の均一なメッキ膜（電極）を容易に形成することができ、また、これによりインクの吐出量を一定にでき、印刷品質の向上を図ることのできるインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ及びインクジェット用電極を提供する。
【解決手段】剪断モード型インクジェットヘッド用の圧電性基板２に設けられた複数の溝部２０３に、金属イオンと、該金属イオンの錯化剤と、還元剤とを含有する無電解メッキ液を反応させることによって、複数の溝部２０３に電極（メッキ膜２０６）を形成しインクジェットヘッド１を製造する。無電解メッキ液は、錯化剤の安定度定数（−ｌｏｇＫ）が１．０〜８．０で、かつ、錯化剤の濃度が０．１〜２．０ｍｏｌ／ｌであり、酸解離定数（ｐＫ）が３．０〜８．０である物質を含有している。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、剪断モード型インクジェットヘッド用の圧電性基板に設けられた複数の溝部に、無電解メッキ液を反応させることによって、前記複数の溝部に電極を形成しインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ及びインクジェット用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基材の表面に金属被膜を形成して電気的特性を付与する方法として、スパッタリング法、真空蒸着法、電解メッキ法、無電解メッキ法等が使用されている。無電解メッキ法は、溶液中の還元剤をメッキ触媒下で酸化し、このときに放出される電子により金属イオンを還元することによって、被メッキ物の表面にメッキ膜を形成するので、スパッタリング法、真空蒸着法、電解メッキ法に比べ、装置も比較的簡単で常圧下での工程であり、大量に生産でき、製造コストも低いことが知られている。
通常、無電解メッキ法は、析出させる金属の金属イオンと、金属イオンの錯化剤と、触媒の存在下で溶液中の金属イオンを金属元素に還元する還元剤と、その他、ｐＨ緩衝剤や安定化剤、界面活性化剤等を含む無電解メッキ液の入ったメッキ槽に、被メッキ物を浸漬し反応させることによって被メッキ物の表面にメッキ膜を形成している。
【０００３】
このような無電解メッキ法を利用している一例としては、例えば、インクジェットプリンタの剪断モード型インクジェットヘッドに用いる圧電性基板への電極の設置、サーマルプリンタのサーマルヘッドの基板への発熱体の設置等が挙げられる。
剪断モード型インクジェットヘッドの一例としては、特開昭６３−２４７０５１号に開示されているように、圧電性基板にインク圧力室用の溝部を切削し、各圧力室の側壁に電極を設け、インク圧力室側の電極に信号電圧を印加し、空気圧力室側の電極を接地して、インク圧力室側から空気圧力室側に電圧をかけることにより、側壁を剪断変形させてインク圧力室の圧力変化でインクを吐き出させる方式が挙げられる。
【０００４】
この剪断モード型インクジェットヘッドに用いる圧電性基板は、複数の溝部と溝部につながる平面とを有する微細構造をしている。このため、無電解メッキ法で溝部の内側にメッキ膜（電極）を形成する場合、メッキ液中の金属イオンは溝入口付近から消費されてメッキ膜が形成されるとともに溝底へと拡散されていく。その結果、溝底付近では金属イオンの濃度が低くなり、逆に錯化剤や錯体の濃度は高くなる。そのため、溝入口付近ではメッキ膜の膜厚が厚く、溝底付近では膜厚が薄くなり、膜厚の均一なメッキ膜を得ることができないという問題がある。
このように溝部の側壁に形成したメッキ膜（電極）が不均一になった場合は、側壁の剪断変形が一定に生じなくなる危険があり、これに伴いインクの射出速度及び吐出量が一定でなくなり、印刷品質の低下が生じる危険があるため、剪断モード型インクジェットヘッドに用いる圧電性基板は、溝部の側壁部分と溝部につながる平面とに均一に電極層を形成するのは必須とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、例えば、特開昭６２−１０２９３号公報のように、物理的な方法によってメッキ液を攪拌して揺動させながらメッキ膜を形成することが開示されている。しかしながら、このようにメッキ液を攪拌させた場合、溝入口付近のメッキ液の揺動が速くなってしまう。無電解メッキは流速が速くなるに従いメッキ膜が析出しにくくなり、ついにはメッキ膜が析出しなくなることが知られている。そのため、溝入口付近でのメッキ膜の膜厚は薄く、溝底付近でのメッキ膜の膜厚は厚くなり、この場合も膜厚の均一なメッキ膜を形成することができない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされてもので、圧電性基板に設けられた微細な溝部に膜厚の均一なメッキ膜（電極）を容易に形成することができ、また、これによりインクの射出速度及び吐出量を一定にでき、印刷品質の向上を図ることのできるインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ及びインクジェット用電極を提供することを課題としている。
【０００７】
【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の発明は、剪断モード型インクジェットヘッド用の圧電性基板に設けられた複数の溝部に、金属イオンと、該金属イオンの錯化剤と、還元剤とを含有する無電解メッキ液を反応させて、前記複数の溝部に電極を形成することによって、インクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記無電解メッキ液は、前記錯化剤の安定度定数（−ｌｏｇＫ）が１．０〜８．０で、かつ、前記錯化剤の濃度が０．１〜２．０ｍｏｌ／ｌであり、酸解離定数（ｐＫ）が３．０〜８．０である物質を含有していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記無電解メッキ液は、前記錯化剤として、酢酸、りんご酸、エチレンジアミン、グリシン、乳酸、こはく酸、及び酒石酸のうちの少なくとも１つを含有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記無電解メッキ液は、前記金属イオンとして少なくともニッケルイオンを含有し、前記還元剤として少なくともジメチルアミンボランを含有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記還元剤の濃度と前記金属イオンの濃度の比（還元剤の濃度（ｍｏｌ／ｌ）／金属イオンの濃度（ｍｏｌ／ｌ））が、０．５以上２．０以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記還元剤の濃度と前記金属イオンの濃度の比（還元剤の濃度（ｍｏｌ／ｌ）／金属イオンの濃度（ｍｏｌ／ｌ））が、０．８以上１．５以下であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記無電解メッキ液中に酸化バナジウムを含有することを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記溝部の幅は５μｍ〜５００μｍであることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記溝部の深さ／幅の比（アスペクト比）が０〜２０であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項９に記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とする。
【００１７】
請求項１１の発明は、剪断モード型インクジェットヘッド用の圧電性基板に設けられた複数の溝部に、金属イオンと、該金属イオンの錯化剤と、還元剤とを含有する無電解メッキ液を反応させることによって形成されるインクジェット用電極であって、
前記無電解メッキ液は、前記錯化剤の安定度定数（−ｌｏｇＫ）が１．０〜８．０で、かつ、前記錯化剤の濃度が０．１〜２．０ｍｏｌ／ｌであり、酸解離定数（ｐＫ）が３．０〜８．０である物質を含有していることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法によって製造されるインクジェットヘッドの構成について図１、図２（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。
図１は、一部破断面を有する剪断モード型インクジェットヘッドの一例を示す概略斜視図である。
図１に示すように、剪断モード型インクジェットヘッド１は、下層圧電性基板２０１と上層圧電性基板２０２とを接合して形成された圧電性基板２と、天板３と、ノズル板４とを有している。
【００１９】
圧電性基板２には、切削加工を施すことによりノズル板４側が開口し、反対側が閉塞している互いに平行な所定の長さを有する複数の溝部２０３と、溝部２０３の閉塞した側につながる平坦な面２０５と、溝部２０３を形成する側壁２０４とを有している。複数の溝部２０３は、交互にインク圧力室用の溝部２０３ａと、空気圧力室用の溝部２０３ｂとを備えている。
【００２０】
また、圧電性基板２の上面（溝部２０３）を覆うようにして第１天板３０４が設けられ、さらに、この第１天板３０４の上面を覆うようにして第２天板３０５が設けられている。これら第１天板３０４及び第２天板３０５は、平坦な面２０５の上面には設けられていない。
第２天板３０５には、インク供給管３０２からインクが供給されるインク溜３０１が設けられている。
インク溜３０１には、各溝部２０３に連通する各インク供給口３０３が形成されており、各インク供給口３０３より各インク圧力室用の溝部２０３ａにインクが供給されるようになっている。このようにして各溝部２０３は、第１天板３０４とノズル板４とにより覆われることで複数の密閉されたチャネル（インク圧力室及び空気圧力室）が形成されるようになっている。
また、ノズル板４には、各側壁２０４の剪断変形に伴い、インク圧力室及び空気圧力室の圧力変化でインクを吐き出させる穴４０１が形成されている。
【００２１】
図２（ａ）は、図１に示される圧電性基板の概略斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’に沿った概略断面図である。
圧電性基板２は、下層圧電性基板２０１と上層圧電性基板２０２とを接合して形成され、これらの下層圧電性基板２０１と上層圧電性基板２０２とは、基板の厚さ方向に逆方向に分極されている。２０３ｃは溝部２０３の閉塞されている側の傾斜した面を有する底面を示し、平坦な面２０５とつながっている。
側壁２０４の全面には、側壁２０４を剪断変形させるために、電圧が印加されるメッキ膜（電極）２０６が形成されている。また、外部のプリント配線基板等への電気的接続のためのリード線接続部となる配線となるメッキ膜（配線）２０７が形成されている。メッキ膜（電極）２０６とメッキ膜（配線）２０７とは連続して形成されている。
【００２２】
図２（ａ）では、分極化した圧電性基板２が、厚さ方向に分極が逆になるように接合され、溝部２０３の側壁２０４の全面にメッキ膜（電極）２０６が形成され、側壁２０４の上と下とで剪断変形させる場合を示しているが、溝部２０３の側壁２０４の上半分又は下半分だけを分極化した圧電性基板２の側壁２０４の全面にメッキ膜（電極）２０６を形成し、側壁２０４の上半分を剪断変形させる方法であっても構わない。
【００２３】
図２（ａ）で示される構成の圧電性基板２の方が側壁２０４の上半分に電極を形成する場合よりも効率が良く、同じ電圧の場合、側壁２０４の剪断変形量が大きいので高い圧力を発生し、射出されたインクの飛翔速度が速いので、着弾ずれを少なくでき画質の大幅な向上が可能である。あるいは必要とする剪断変形量に対して電圧を小さくできるので剪断モード型インクジェットヘッド１の発熱を抑えることができる。
【００２４】
圧電性基板２に使用する材料としては、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ等のセラミックスが挙げられ、主にＰｂＯ_ｘ、ＺｒＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘの混合微結晶体にソフト化剤又はハード化剤として知られる微量の金属酸化物、例えばＮｂ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｃｒ等の酸化物を含むものが好ましい。
【００２５】
ＰＺＴは、充填密度が大きいので圧電性定数が大きく、加工性が良いので好ましい。ＰＺＴは、焼成後、温度を下げると、急に結晶構造が変化して、原子がズレ、片側がプラス、反対側がマイナスという双極子の形の細かい結晶の集まりになる。こうした自発分極は方向がランダムで、極性を互いに打ち消しあっているので、更に分極処理が必要となる。
【００２６】
分極処理は、ＰＺＴの薄板を電極で挟み、シリコン油中に漬けて、１０〜３５ｋｖ／ｃｍ程度の高電解を掛けて分極する。分極したＰＺＴに分極方向に直角に電圧を掛けると、側壁が圧電滑り効果により、斜め方向にくの字形に剪断変形してインク室の容積が膨張するようになっている。
【００２７】
圧電性基板２に形成された溝部２０３は、幅が５〜５００μｍであることが好ましく、深さが０より大きく２ｍｍ以下であることが好ましい。また、溝部の深さ／溝幅の比（アスペクト比）が０〜２０であることが好ましい。ここで、幅とは、溝の幅の最小値を言い、深さとは、溝の深さの最大値を言う。
【００２８】
圧電性基板２において、メッキ膜（電極）２０６を形成する部分とメッキ膜（配線）２０７を形成する部分とは、互いに形状の異なる部分であるが、両者に均等にメッキ層を形成することが好ましい。このために、メッキ液は全ての溝部２０３の内部と平坦な面２０５とに均等に供給することが好ましい。
【００２９】
なお、第１天板３０４及び第２天板３０５の材料は、特に限定されず、例えば有機材料からなっても良いが、アルミナ、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）等が挙げられる。
ノズル板４を構成する基材としては、金属や樹脂が使用される。例えば、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が好ましく採用できる。特に好ましくはポリイミド樹脂で、Ｄｕｐｏｎｔ社性：カプトンや宇部興産（株）製：ユービレックス等が寸法安定性、耐インク性、耐熱性等に優れているので好ましい。
【００３０】
ここで、本発明のインクジェットヘッドの製造方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、分極方向の異なる下層圧電性基板２０１と上層圧電性基板２０２とをその分極方向を互いに反対に向けて上下に接合して圧電性基板２を構成する（図３（ｂ）参照）。
これら下層圧電性基板２０１と上層圧電性基板２０２とを上下に接合する手段としては、エポキシ系接着剤等の接着剤を用いた接合を採用できるが、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は、その接着剤層の硬化後の厚みは、１〜５０μｍの範囲が好ましい。
【００３１】
次いで、図４（ａ）に示すように、圧電性基板２にフォトレジスト層を形成する（フォトレジストパターン形成工程）。
フォトレジストパターン形成工程においては、圧電性基板２の上面全面に液体レジストによるフォトレジスト膜を塗布、もしくは、ドライフィルムによるフォトレジスト膜を被覆した後、マスクをかけて露光現像し、これによりメッキ膜（電極）２０６とメッキ膜（配線）２０７とを形成しない部分にフォトレジストパターン２０８（図４（ａ）中ドットで示した部分を示す）を形成するものである。その形状は、図４（ａ）に示すものであり、溝部２０３の側壁２０４と溝部２０３につながる平坦な面２０５の一部が露出されたフォトレジストパターン２０８が形成されている。
【００３２】
液体レジストとしては、例えばアルカリ可溶のノボラック樹脂、有機溶媒可溶のポリケイ皮酸ビニル、環化ゴム−ビスアジド等のフォトレジスト、メッキ用レジスト等が挙げられる。液体レジストを圧電性基板２の上面に被覆形成するには、スピンコートすることによって一定の厚みに塗布することが好ましい。スピンコートによると、一定の膜厚に精度良く塗設することができる。その後オーブンで塗布液中の溶剤を十分に乾燥させる。液体レジストの乾燥後の膜厚は、１〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。
また、ドライフィルムとしては、例えばＤｕｐｏｎｄ社のＦＸ−１３０等の一般に知られているドライフィルムタイプのフォトレジストを用いることができる。ドライフィルムを圧電性基板２の上面に被覆形成するには、専用のラミネーターを用いることができる。ドライフィルムの厚みとしては、１０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。
【００３３】
このように上面にフォトレジストパターン２０８が被覆形成された圧電性基板２に対し、上面から円盤状の砥石（ダイシングブレード）等の公知の切削機を用いて所定ピッチで互いに平行な複数列の溝部２０３を、例えば、幅４０μｍ、深さ０．２ｍｍで、アスペクト比５となるように形成する（図４（ａ）参照）。
【００３４】
次に、メッキ膜（電極）２０６とメッキ膜（配線）２０７とを形成する箇所（露出された溝部２０３の側壁２０４と溝部２０３につながる平坦な面２０５の一部）に触媒核を形成する（メッキ前処理工程）。
メッキ前処理工程としては、まず、圧電性基板２の表面を脱脂処理する。この脱脂処理にあたっては、圧電性基板２を、６０℃に加熱した０．１％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、油分を取り除く。
【００３５】
次いで、適当な酸を用いて酸化物被膜を溶解除去するエッチング処理を行う。このエッチング処理によって、被覆されるメッキ膜の密着性を向上させる。例えば、ＨＢＦ_４０．１％、ＨＮＯ_３１．０％水溶液に圧電性基板２を１分間浸漬する。
【００３６】
さらに、還元剤の酸化を開始させるために、触媒金属を用いて圧電性基板２の表面の触媒化・活性化処理を行う。例えば、圧電性基板２を、濃度０．１％の塩化第一スズ水溶液に浸漬して塩化第一スズを吸着させ（センシタイジング）、続いて濃度０．０１％の塩化パラジウム水溶液に浸漬して塩化パラジウムを吸着させ（アクチベーティング）、先に吸着した塩化第一スズと塩化パラジウムの間で酸化還元反応（ＳｎＣｌ_２＋ＰｄＣｌ_２→Ｐｄ＋ＳｎＣｌ_４）を起こさせて、金属パラジウムＰｄを形成する。この金属パラジウムが無電解メッキの触媒となる。
【００３７】
なお、触媒化・活性化処理は、上述した方法に限らず、例えば、塩化スズで保護したパラジウムコロイドなどの触媒金属を用い、塩化スズのスズ原子をカップリング剤に配位結合させて、圧電性基板２の表面に前記触媒金属を結合させて触媒化処理を行う。そして、前記塩化スズで保護したパラジウムコロイドから塩化スズを剥離してパラジウム（触媒金属）を露出させて活性化処理を行っても良い。
【００３８】
上述したようにメッキ前処理が終了後、メッキ触媒が付与された圧電性基板２を、無電解メッキ液の入ったメッキ槽に浸漬し、所定の膜厚になるまでメッキ処理を行う。メッキ膜形成後、圧電性基板２を取り出し、純水で洗浄した後、窒素ガスで水分を飛ばして乾燥させる。
以上の処理により、圧電性基板２にメッキ膜（電極）２０６、メッキ膜（配線）２０７を形成する。メッキ膜２０６、２０７の膜厚としては、例えば、０．１〜１０μｍが好ましい。
【００３９】
前記無電解メッキ液は、金属イオンと、金属イオンと錯形成する錯化剤と、金属イオンを還元することによってメッキ膜２０６，２０７を形成する還元剤とを含有している。
本発明によりメッキされる金属イオンは、自己触媒的にメッキされる金属、例えば、ニッケル、コバルト、銅、金等があるが、ニッケルや銅が好ましく、特に好ましくはニッケルである。
ニッケルを用いた無電解メッキによる電極形成においては、Ｎｉ−Ｐメッキ又はＮｉ−Ｂメッキを単独で使用しても良いし、あるいはＮｉ−ＰとＮｉ−Ｂを重層しても良い。Ｎｉ−Ｐメッキは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％程度が良い。Ｎｉ−Ｂメッキの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、か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。
【００４０】
金属イオンは、金属塩、例えば塩化物、硫酸塩又は硝酸塩の形態で溶液中に含有され、特に硫酸塩の形態で溶液中に含有されることが好ましい。
金属イオンがニッケルイオンである場合のニッケルイオン源としては、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、次亜リン酸ニッケル、炭酸ニッケル等を用いることができる。銅イオン源としては、例えば、硫酸銅、塩化銅、水酸化銅等を用いることができる。また、コバルトイオン源としては、例えば、塩化コバルト、グルコン酸コバルト等を用いることができる。
また、メッキ液中の金属イオンの濃度は、０．０１ｍｏｌ／ｌ〜０．５ｍｏｌ／ｌであることが好ましい。金属イオンの濃度がこの範囲よりも低い場合は、メッキ析出速度が遅く、十分なメッキ膜を形成することができず、逆に高い場合には、被メッキ物への金属の析出速度が速く、形成されるメッキ膜の表面が粗くなるためである。
【００４１】
還元剤は、金属イオンの酸化還元電位よりも低い酸化還元電位を持っていることと、溶液中における還元剤の酸化速度が小さく、触媒活性な表面上では大きな酸化速度を持つことが好ましい。
このような還元剤としては、例えば、次亜リン酸塩、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、水酸化ホウ素アンモニウム、ジメチルアミンボラン等が挙げられる。特に、次亜リン酸塩はニッケル及びコバルトに対して使用可能であり、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドは銅に対して使用可能である。水酸化ホウ素アンモニウム又はジメチルアミンボランは、銅、ニッケル、コバルトに対して使用可能であるので特に好ましい。
【００４２】
メッキ液中の還元剤の濃度は、還元剤に反応させる触媒表面と接触する金属イオンを還元するのに十分な濃度である必要がある。すなわち、還元剤の濃度と金属イオンの濃度の比（還元剤の濃度（ｍｏｌ／ｌ）／金属イオンの濃度（ｍｏｌ／ｌ））が、０．５以上２．０以下であることが好ましく、０．８以上１．５以下であることがより好ましい。
この濃度比は、反応中のメッキ液中の濃度比であり、反応時間の１００％がこの比であることが最も好ましいが、５０％以上であれば、インクジェットヘッドとしての性能に大きな影響はない。
前記濃度比が、０．５よりも小さい場合は、還元反応が十分に起こらず十分なメッキ膜の析出が得にくいためであり、逆に２．０よりも大きい場合は、不均化反応の進行を促進し、メッキ液中に金属粉が多く析出することとなるためである。
【００４３】
錯化剤は、メッキ液中で遊離の金属イオン濃度を低下させることによって沈殿生成を防止し、安定な可溶性錯体を形成する。この錯化剤の安定度定数（−ｌｏｇＫ）は１．０〜８．０であることが好ましい。特に、安定度定数が３．０〜４．０であることが好ましい。
ここで、安定度定数を１．０〜８．０としたのは、安定度定数が１．０未満であると、メッキ液中では錯形成がほとんどされておらず不安定な状態となっており、遊離した金属イオンの濃度は高いので、メッキ反応速度が過度に速くなる。すなわち、このようなメッキ液に複数の溝部２０３を有する圧電性基板２を浸漬すると、溝入口付近から速やかに金属イオンがメッキ膜を形成するとともに溝底付近へと拡散していくので、溝底付近では金属イオンの濃度が低くなり、これによって溝底付近に形成されるメッキ膜の膜厚が溝入口付近のメッキ膜に比して薄くなり、膜厚の均一なメッキ膜を得ることができない。
一方、安定度定数が８．０を越えると、メッキ液中において錯体の濃度が高く、遊離した金属イオンの濃度が低くなるので、メッキ反応速度が遅くなり、実用的なメッキ液にならない。
上述した安定度定数を有する錯化剤としては、例えば、酢酸、乳酸、マロン酸、りんご酸、しゅう酸、こはく酸、酒石酸、チオグリコール酸、アンモニア、トリエタノールアミン、グリシン、アラニン、グルタミン酸、エチレンジアミン等が挙げられる。
【００４４】
メッキ液中の錯化剤の濃度は、金属を溶液中に溶解して維持するのに十分な量でなければならず、溶液中に含有される金属イオンのモル量の、約１〜２０倍がより好ましい。０．１〜２．０ｍｏｌ／ｌであることが好ましく、特に、０．２〜１．２ｍｏｌ／ｌであることが好ましい。
ここで、錯化剤の濃度を０．１〜２．０ｍｏｌ／ｌとしたのは、濃度が０．１ｍｏｌ／ｌ未満であると、メッキ液中で遊離した金属イオンの濃度が高く、メッキ析出速度が過度に速くなる。すなわち、上述したようにメッキ液を圧電性基板２に浸漬すると、溝入口付近でのメッキ膜の膜厚が厚く、溝底付近での膜厚は薄くなり、結果として膜厚の均一なメッキ膜を得ることができない。一方、２．０ｍｏｌ／ｌを越えると、錯形成する金属イオンの濃度が高く、メッキ液中で遊離した金属イオンの濃度が低いので、メッキ析出速度が遅く、実用的なメッキ液にならない。
【００４５】
また、無電解メッキでは、反応の進行に伴って金属イオンが減少するとともに、還元剤の酸化反応によって水素イオン濃度が増大し、メッキ液のｐＨが低下して酸性化する。これにより、メッキ反応速度が遅くなり、被覆されるメッキ膜の物性に影響を及ぼす。これらの欠点を防止するために、無電解メッキ液中に、酸解離定数（ｐＫ）が３．０〜８．０である物質、いわゆるｐＨ緩衝剤を含有させることが好ましい。特に、酸解離定数が５．０〜７．１であることが好ましい。
ここで、酸解離定数を３．０〜８．０としたのは、酸解離定数が３．０未満であると、メッキ液中のｐＨを十分に上げることができず、メッキ反応速度が遅くなりｐＨ緩衝剤としての作用を得ることができないためである。
このような物質としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、アクリル酸、トリメチル酢酸、こはく酸、ギ酸、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、イタコン酸、グリコール酸、乳酸、サリチル酸、酒石酸、クエン酸等が挙げられる。
なお、酢酸、乳酸、こはく酸、マロン酸、酒石酸等は、ｐＨ緩衝剤として作用する以外に上述した錯化剤としての作用も兼ねる。
【００４６】
したがって、錯化剤の安定度定数及び濃度、酸解離定数を上述した範囲とすることで、メッキ液中で金属イオンと錯体とが程良く解離した状態となり、圧電性基板２を浸漬した際に、溝入口付近から穏やかに金属イオンがメッキ膜を形成するとともに溝底付近へと徐々に拡散していき、溝底付近までメッキ膜が形成される。よって、溝入口付近と溝底付近とで膜厚の均一なメッキ膜を得ることが可能となる。これにより、圧電性基板２に設けられた複数の溝部２０３の側壁２０４の剪断変形量を全て一定に合わせることができ、インクの射出速度及び吐出量が安定し、印刷品質の向上を図ることができる。
また、このように、錯化剤の安定度定数及び濃度、酸解離定数をコントロールすることによって、従来のように物理的な方法で攪拌することなく、メッキ液に圧電性基板２を浸漬することによって容易に膜厚の均一なメッキ膜を形成することができる。さらに、形成されるメッキ膜も緻密で高機能な膜とすることができる。
【００４７】
また、本発明の無電解メッキ液に含有されるその他の添加物としては、無電解メッキ液を安定化させるための安定剤、メッキ膜の性状を改良するための改良剤が挙げられる。
安定剤は、還元反応が被メッキ物の表面以外で起こったり、メッキ液内に粉末状の金属微粒子が析出することによってメッキ液が不安定となりメッキ液が分解するのを抑制し、緻密なメッキ膜を形成するために添加される。安定剤としては、例えば、チオ尿素、鉛イオン、酸化バナジウム等を使用することができる。特に酸化バナジウムを用いることが望ましい。
改良剤としては、メッキ膜に光沢を与える光沢剤や、ぬれ性を良くする界面活性剤（湿潤剤）が挙げられる。この界面活性剤には、例えば、アニオン系のアルキル硫酸エステル塩等を使用することができる。
【００４８】
なお、無電解メッキ処理により析出させたメッキ膜２０６、２０７上に、必要に応じて更に電解メッキや置換メッキを施しても良い。この電解メッキや置換メッキには、無電解メッキと異なる金属を用いることもできる。
【００４９】
無電解メッキ処理の後、図４（ｂ）に示すように、フォトレジストパターン２０８をアルカリ性溶液で剥離し（フォトレジストパターン剥離工程）、溝部２０３の側壁２０４の内面にメッキ膜（電極）２０６と溝部２０３につながる平坦な面２０５の一部にメッキ膜（配線）２０７を形成する。
図４（ｂ）中のドットで示した部分は、メッキ膜（電極）２０６とメッキ膜（配線）２０７とが形成された箇所を示す。
なお、このようなマスクを用いずに、各側壁２０４の上面に析出したメッキ膜をエッチングや研磨等で後から取り除くようにしても良い。
【００５０】
次いで、圧電性基板２の上面に第１天板３０４を接着して（図４（ｃ）参照）、ダイシングソーにより中央部で２つに切断し（図５（ａ）参照）、前側端面にノズル板４を接着する（図５（ｂ）参照）。図５（ｂ）中、ノズル板４に形成された穴４０１は図示を省略した。さらに、第１天板３０４の上面に第２天板を接着する（図示しない）。次いで、圧電性基板２の底面に各電極２０６に電圧を印加するための駆動制御基板に設けられたフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）（図示しない）を、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）（図示しない）を用いて電極２０６、配線２０７と電気的に接続して図１に示すインクジェットヘッド１を構成する。
【００５１】
なお、上記製造されたインクジェットヘッド１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である。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
以下に示す方法に従って、まず、溝部を有する圧電性基板を作製し、圧電性基板に前処理を行った後、作製した無電解メッキ液によってメッキ処理を施しメッキ膜（電極）を形成した。そして、このメッキ膜付き圧電性基板を使用してヘッドの状態に構成した。
【００５３】
（基板の作製）
ＰＺＴ圧電性基板を、洗浄剤バンライズＤ２０（常磐化学工業社製）７％希釈水で５０℃、１分間超音波洗浄した。その後、純水で１分間超音波をかけてすすぎ、更に純水の流水ですすぎ、窒素ガスで乾燥した。次いで、ＰＺＴ基板の上面にスピンコーターで感光性レジストＰＭＥＲ−ＬＡ９００ＰＭ（東京応化社製）を平均膜厚２０μｍ塗布してフォトレジストパターンを形成した。
次いで、このフォトレジストパターン付きＰＺＴ基板にダイシングソー（ＤＩＳＣＯ社製　ＤＡＤ５６１）で両端部に切削加工し溝部を形成した。溝部は、幅４０〜８０μｍ、深さ０〜０．８ｍｍ、アスペクト比２〜２０とし、下記表１に示すような溝部の種類に応じてヘッド１〜４を作製した。さらに、これらヘッド１〜４を、後述する本発明の実施例１〜１１、比較例１、２の無電解メッキ液に浸漬するために、１１枚ずつ用意した。また、切削加工で発生したＰＺＴ基板（ヘッド１〜４）の削り屑を超音波洗浄機で３０秒純水洗浄した。
【表１】

（脱脂処理）
ＰＺＴ基板の切削粉や指紋、汚れを取るためにアルカリ洗浄剤エースクリーンＡ−２２０により脱脂、洗浄を行い、純水で十分にすすぎを行った。
（エッチング及び鉛抜き処理）
ＨＢＦ_４０．１％、ＨＮＯ_３１．０％水溶液に１分間浸漬し、ＰＺＴ基板のエッチングと表面の鉛除去を行った。
（触媒化・活性化処理）
センシタイジング−アクチベーティング処理という塩化スズ塩酸溶液と塩化パラジウム溶液による２段階活性化で処理を行い、ＰＺＴ基板の表面に金属パラジウムを付着させた。以下に示す組成のセンシタイジング液に浸漬後は純水で十分にすすぎを行い、アクチベーター液に浸漬後も純水で十分にすすぎを行った。
センシタイザー液：ＳｎＣｌ_２　１０ｇ／ｌ、ＨＣｌ　５ｃｃ／ｌ
アクチベーター液：ＰｄＣｌ_２　０．５ｇ／ｌ
【００５４】
（無電解メッキ液の作製）
以下に示すように、本発明の実施例１〜実施例１１、比較例１、２の無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例１］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤としてりんご酸塩０．６７ｍｏｌ／ｌ及び酢酸１ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．０５ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例２］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤としてりんご酸塩０．６７ｍｏｌ／ｌ、緩衝剤としてホウ酸０．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．０５ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例３］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤としてグリシン０．５ｍｏｌ／ｌ、緩衝剤としてホウ酸０．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．０５ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例４］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤としてエチレンジアミン０．５ｍｏｌ／ｌ、緩衝剤としてホウ酸０．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．０５ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例５］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤としてこはく酸塩０．６７ｍｏｌ／ｌ、緩衝剤としてホウ酸０．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．０５ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例６］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤として酢酸を１．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．０５ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例７］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤としてりんご酸塩０．６７ｍｏｌ／ｌ、緩衝剤としてホウ酸０．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．１ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例８］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤としてりんご酸塩０，６７ｍｏｌ／ｌ、緩衝剤としてホウ酸０．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．０５ｍｏｌ／ｌを使用し、その他、酸化バナジウム０．１ｍｇ／ｌを含有した無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例９］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤としてりんご酸塩０．６７ｍｏｌ／ｌ及び酢酸１ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．１を使用し、その他、酸化バナジウム０．１ｍｇ／ｌを含有した無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例１０］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤として乳酸０．６７ｍｏｌ／ｌ、緩衝剤としてホウ酸０．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．１ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
［本発明の実施例１１］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤として酒石酸０．５ｍｏｌ／ｌ、緩衝剤としてホウ酸０．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．１ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
［比較例１］
金属塩として硫酸ニッケルを０，１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤としてグリシン０．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．０５ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
［比較例２］
金属塩として硫酸ニッケルを０．１ｍｏｌ／ｌ、錯化剤としてクエン酸０．５ｍｏｌ／ｌ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．１ｍｏｌ／ｌを使用して無電解メッキ液を作製した。
【００５５】
（無電解メッキ処理）
前記活性化処理を行い触媒核であるＰｄが吸着したＰＺＴ基板（ヘッド１〜４）を、溝部の開口部が上側を向くように治具にセットし、治具ごと作製した無電解メッキ液（本発明の実施例１〜１１、比較例１、２）の入ったメッキ槽に静かに浸漬し、ＰＺＴ基板を全く動かすことなく静置してメッキを行った。なお、無電解メッキ液の浴温は６０℃、ｐＨ６．０であり、形成されるメッキ膜の厚みが３μｍとなる条件（時間）を予め求めておき、その条件でメッキを行った。
メッキ終了後、ＰＺＴ基板を取り出し、純水で十分にすすいだ後、窒素ガスで水分を飛ばして乾燥し、超音波洗浄機でアセトンによりフォトレジストパターンを剥離した。
【００５６】
（メッキ膜の評価）
乾燥したメッキ膜ＰＺＴ基板（ヘッド１〜４）をダイシングソーで２つに切断し、断面（ノズル板貼り付け面）を観察し、溝入口付近（図２（ａ）の点ａ_１〜ａ_ｎで示す点）の膜厚の平均と、底部（図２（ａ）の点ｂ_１〜ｂ_ｎで示す点）の膜厚の平均の比を測定し、その結果を表２に示した。
また、メッキの析出状態を確認した後、保護膜製膜工程を行い、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を用いて電極、配線と電気的に接続し、インクを射出できるヘッドの状態にして射出試験を行った。射出試験では射出安定性を測定し、その結果を表２に示した。なお、ヘッド４に関しては射出試験を行わなかった。
評価基準
・射出安定性：以下の条件で射出速度を測定し、全ノズルにおける射出速度のばらつきを評価した。ここで、溝部内の電極が底部まで十分に形成されていない場合は、射出電圧の波形のなまりや壁の変形が不均一なため、インク液滴の射出速度にばらつきを与える。
インク…油系ダミーインク（鉱物油（飽和炭化水素））２種を用い粘度１０．０ｃＰｓとなるように調整したもの。
射出条件…各ヘッドの液適量を、ヘッド１を５ｐｌ、ヘッド２を１５ｐｌ、ヘッド３を２０ｐｌとし、射出速度（初速）８ｍ／ｓｅｃとなるように各ヘッド１〜４を作製し、駆動周波数７．０ｋＨｚで射出を行った。
・評価
○…全ノズル射出　射出速度が±１０％未満
×…全ノズル射出　射出速度が±１０％以上
【００５７】
【表２】

表２の結果より、錯化剤の安定度定数及び錯化剤の濃度が上述した範囲で、かつ、酸解離定数が上述した範囲の物質を含有する本発明の実施例１〜１１においては、アスペクト比を０〜２０に変化させた場合でも、溝入口付近と底部とにおけるメッキ膜の膜厚比がほぼ１に近いことから、ほぼ一定の膜厚でメッキ膜が形成されたことがわかる。また、射出速度も全ノズルにおいて±１０％未満となり、射出速度が安定していることがわかる。
一方、酸解離定数が上述した範囲の物質を含有していないメッキ液を使用した比較例１、２においては、アスペクト比０〜２０に変化させた場合、メッキ膜の膜厚比がほぼ０に近いことから、溝入口付近と底部とでは膜厚の均一なメッキ膜が形成されなかったことがわかる。また。射出速度も全ノズルにおいて±１０％以上となり、射出速度が不安定であることがわかる。
また、特に、酸化バナジウムを添加した本発明の実施例８、９においては、膜厚比が１に極めて近く、その効果が確認された。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、無電解メッキ液は、錯化剤の安定度定数（−ｌｏｇＫ）が１．０〜８．０で、かつ、錯化剤の濃度が０．１〜２．０ｍｏｌ／ｌであり、酸解離定数（ｐＫ）が３．０〜８．０である物質を含有しているので、金属イオンと錯体とが程良く解離した状態となり、溝入口付近から穏やかにメッキ膜が形成されて、圧電性基板の設けられた微細な溝部に膜厚の均一なメッキ膜（電極）を容易に形成することができる。また、これによりインクの射出速度及び吐出量を一定にでき、印刷品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一部破断面を有する剪断モード型インクジェットヘッドの一例を示す概略斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１の圧電性基板の概略斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’に沿った概略断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、圧電性基板の作製を示す概略斜視図である。
【図４】（ａ）は、フォトレジストパターンが形成された圧電性基板の概略斜視図、（ｂ）は、フォトレジストパターンを剥離した後の圧電性基板の概略斜視図、（ｃ）は、天板が接着された圧電性基板の概略斜視図である。
【図５】（ａ）は、圧電性基板の切断を示す概略斜視図、（ｂ）は、ノズル板が接着された圧電性基板の概略斜視図である。
【符号の説明】
１　剪断モード型インクジェットヘッド
２　圧電性基板
２０１　下層圧電性基板
２０２　上層圧電性基板
２０３　溝部
２０４　側壁
２０５　平坦な面
２０６　メッキ膜（電極）
２０７　メッキ膜（配線）
３　天板
３０１　インク溜
３０２　インク供給管
４　ノズル板

Claims

剪断モード型インクジェットヘッド用の圧電性基板に設けられた複数の溝部に、金属イオンと、該金属イオンの錯化剤と、還元剤とを含有する無電解メッキ液を反応させて、前記複数の溝部に電極を形成することによって、インクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記無電解メッキ液は、前記錯化剤の安定度定数（−ｌｏｇＫ）が１．０〜８．０で、かつ、前記錯化剤の濃度が０．１〜２．０ｍｏｌ／ｌであり、酸解離定数（ｐＫ）が３．０〜８．０である物質を含有してい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１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記無電解メッキ液は、前記錯化剤として、酢酸、りんご酸、エチレンジアミン、グリシン、乳酸、こはく酸、及び酒石酸のうちの少なくとも１つを含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。
請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記無電解メッキ液は、前記金属イオンとして少なくともニッケルイオンを含有し、前記還元剤として少なくともジメチルアミンボランを含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。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記還元剤の濃度と前記金属イオンの濃度の比（還元剤の濃度（ｍｏｌ／ｌ）／金属イオンの濃度（ｍｏｌ／ｌ））が、０．５以上２．０以下であ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に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記還元剤の濃度と前記金属イオンの濃度の比（還元剤の濃度（ｍｏｌ／ｌ）／金属イオンの濃度（ｍｏｌ／ｌ））が、０．８以上１．５以下であ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１〜５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記無電解メッキ液中に酸化バナジウムを含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。
請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記溝部の幅は５μｍ〜５００μｍであ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７に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記溝部の深さ／幅の比（アスペクト比）が０〜２０であ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１〜８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法によって製造されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
請求項９に記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェットプリンタ。
剪断モード型インクジェットヘッド用の圧電性基板に設けられた複数の溝部に、金属イオンと、該金属イオンの錯化剤と、還元剤とを含有する無電解メッキ液を反応させることによって形成されるインクジェット用電極であって、
前記無電解メッキ液は、前記錯化剤の安定度定数（−ｌｏｇＫ）が１．０〜８．０で、かつ、前記錯化剤の濃度が０．１〜２．０ｍｏｌ／ｌであり、酸解離定数（ｐＫ）が３．０〜８．０である物質を含有していることを特徴とするインクジェット用電極。