JP2004106380A

JP2004106380A - 剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤及び剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤の電極形成方法

Info

Publication number: JP2004106380A
Application number: JP2002272945A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Ueno; 上野　修敬; Yasuo Nishi; 西　泰男; Takeshi Ito; 伊藤　健
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】剪断モード型インクジェットヘッドを小型化でき、生産性に優れ、低コストの、吐出インク滴を安定にする高密度の圧電性基盤の提供。
【解決手段】複数の溝と、該溝の内面に設けられた電圧を印加する印加用電極と、該印加用電極に接続された配線用電極とを有する剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤において、該印加用電極と該配線用電極とが無電解ニッケル・硼素メッキ方法で形成された比抵抗値が２×１０^−５〜３×１０^−５Ωｃｍを有する単層ニッケル・硼素合金メッキ被膜であることを特徴とする剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに使用される剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤及び剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤の印加用電極および配線用電極の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェットプリンタに使用されるインクジェットヘッドの動作方式には、バブルジェット（Ｒ）方式とインク吐出方式とがある。前者のバブルジェット（Ｒ）方式は、サーマルヘッドと同様な構成の発熱素子を有し、この発熱素子からの熱エネルギーによりインクの膜沸騰による急激な体積変化によりノズルからインクを吐出させるものである。また、後者のインク吐出方式は、インク圧力室に圧電素子を備えた振動板を有しており、この振動板によるインク圧力室の圧力変化でインクを吐出させるものである。
【０００３】
このインク吐出方式に基づくインクジェットヘッドの一例として、基盤に複数本の溝を互いに平行に形成し、これらの溝を仕切る側壁に印加用電極と溝につながる平面に配線用電極とを形成するとともに溝を閉塞してその溝の内部をインク圧力室とし、このインク圧力室に小径のノズル孔を連通し、印加用電極に印加された電圧パルスにより側壁を剪断変形させる基盤を使用し、この剪断変形によりインク圧力室内の圧力を変化することによりインクを吐出させるようにしたものがある。
【０００４】
この様な基盤を使用しインク圧力室を剪断変形させインクを吐出する方式のインクジェットヘッドを剪断モード型インクジェットヘッドと言い（例えば、特許文献１参照。）、本発明では剪断モード型インクジェットヘッドに使用する基盤を剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤（以下、単に圧電性基盤という）と称す。圧電性基盤は、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。溝の構造の一例としては、溝部分の幅は８０μｍ、深さは４００μｍ、溝部分の長さは１００ｍｍが挙げられる。
【０００５】
最近では、得られる画質の高精緻化の要求に伴い、多くのインク滴を吐出する溝（インク圧力室）を３００〜６００本有する高密度の圧電性基盤が知られている。
【０００６】
圧電性基盤の溝の側壁に設けられた印加用電極および印加用電極につながる配線用電極は、スパッタリング方法、真空蒸着方法、無電解メッキ方法などで形成された金属被膜である。金属被膜を形成する方法の中で無電解メッキ方法はスパッタリング方法、真空蒸着方法に比べ装置が比較的安価で、メッキ処理液の化学反応により金属被膜を形成させ、常圧下での工程で大量に生産できるため製造コストも低く、導電性の低い基材にも金属被膜の形成が可能であることから圧電性基盤の印加用電極および配線用電極の形成に使用されている。
【０００７】
高密度の圧電性基盤の溝の側壁に設けられる印加用電極は、１）薄膜であること、２）低い電気抵抗値を有していることが要求されている。
【０００８】
印加用電極が薄膜であることの必要性としては次の理由によるものである。高密度圧電性基盤として、インクジェットヘッドを大きくすることなく、多くのインク滴を吐出するには、限られた大きさの中でより多くの一定の容積を有した溝（インク圧力室）を形成することが必要であり、このために溝の側壁の印加用電極を薄膜にすることが有効な手段としてあげられる。
【０００９】
印加用電極が低い電気抵抗値を有していることの必要性としては次の理由によるものである。圧電性基盤に設けられた溝（インク圧力室）の側壁を剪断変形させるために高電圧を印加せねばならず、高電圧を印加することで側壁が熱を持つようになる。この結果、インク圧力室内のインクが加熱されることで低粘度になり一定のインク量、一定の大きさのインク滴をノズルの穴より吐出させることが困難となる。側壁の温度上昇を抑えるためには、圧電性基盤の溝（インク圧力室）の側壁に形成された、印加用電極（金属メッキ被膜）の電気抵抗値を出来るだけ低くすることで印加電圧を低くすることができ、これにより温度上昇を抑えることが可能となる。
【００１０】
圧電性基盤の溝の側壁に形成された印加用電極および印加用電極につながる配線用電極に使用されている金属被膜としては、無電解メッキ方法により形成された、ニッケル（Ｎｉ）・硼素（Ｂ）合金メッキ被膜、ニッケル（Ｎｉ）・リン（Ｐ）合金メッキ被膜等が知られている。Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜は、Ｎｉ・Ｐ合金メッキ被膜よりも低い比抵抗値を有しているのであるが、無電解メッキ方法で薄膜で単層のＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜を形成する場合、安定した薄膜の単層が得られないため、目標とする低い電気抵抗値を得るため、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜を厚くして対応を取る必要がある。
【００１１】
しかしながら、単にＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜を厚くした場合は、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜が厚くなるほど圧電性基盤の溝の側壁の剪断変形に伴う引っ張り応力にＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜が耐えられなくなり、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜が剥がれる場合が発生するので、電気抵抗値を低く抑えるために次の方法で対応していることが知られている。
【００１２】
例えば、圧電性基盤の溝の側壁にＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜と逆方向の圧縮応力を持つＮｉ・Ｐ合金メッキ被膜の上にＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜を積層することでＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜の欠点を補って、電気抵抗値を低く抑える技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１３】
しかしながら、特許文献２に開示されている技術は印加用電極および配線用電極を形成するために金属メッキ被膜を２回に分けて積層しなければならないため生産性が劣る欠点を有している。
【００１４】
又、溝の側壁に形成する印加用電極として、無電解メッキ法によりＮｉメッキ被膜を形成した後、電解メッキ法により金（Ａｕ）メッキ被膜を形成し、積層被膜にすることで電気抵抗値を低く抑える技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１５】
しかしながら、特許文献３に開示されている技術は印加用電極および配線用電極を形成するために金属メッキ被膜を２回に分けて積層しなければならないため生産性が劣り、Ａｕメッキ被膜を形成するためコストが高くなる欠点を有している。
【００１６】
上記の様に高密度用の圧電性基盤の溝の側壁に設けられる印加用電極（金属メッキ被膜）は、低電気抵抗値を有し、且つ薄膜であることが要求されているのであるが未だ十分な対応がとられていないのが現状である。これらの状況から、圧電性基盤の高密度対応のために剪断モード型インクジェットヘッドを大きくすることなく、生産性を落とさず、コストを上げないで、吐出インク滴を安定にする圧電性基盤の開発が望まれている。
【００１７】
【特許文献１】
特開昭６３−２４７０５１号公報
【００１８】
【特許文献２】
特開平８−２８１９５７号公報
【００１９】
【特許文献３】
特開２０００−３７８６９号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、その目的は剪断モード型インクジェットヘッドを小型化でき、生産性に優れ、低コストの、吐出インク滴を安定にする高密度の圧電性基盤を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記の構成により達成された。
【００２２】
１）複数の溝と、該溝の内面に設けられた電圧を印加する印加用電極と、該印加用電極に接続された配線用電極とを有する剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤において、該印加用電極と該配線用電極とが無電解ニッケル・硼素メッキ方法で形成された比抵抗値が２×１０^−５〜３×１０^−５Ωｃｍを有する単層ニッケル・硼素合金メッキ被膜であることを特徴とする剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤。
【００２３】
２）前記溝は、幅が１０〜３００μｍ、アスペクト比が３〜１０の部分を有していることを特徴とする１）に記載の剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤。
【００２４】
３）前記単層ニッケル・硼素合金メッキ被膜の厚さが１〜５μｍであることを特徴とする１）に記載の剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤。
【００２５】
４）複数の溝と、該溝につながる平坦な面とを有する剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤において、前記溝の側壁及び溝につながる平坦な面に、ニッケル濃度０．１〜０．３ｍｏｌ／Ｌと、ジメチルアミノボラン濃度がニッケル濃度の１／３〜１倍である無電解ニッケル・硼素メッキ液を使用した無電解ニッケル・硼素メッキ方法により、温度３０〜４０℃、メッキ析出速度０．５〜１．５μｍ／ｈで、該側壁に電圧を印加する印加用電極と、該平坦な面に該印加用電極に接続された配線用電極を形成することを特徴とする剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤の電極形成方法。
【００２６】
発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討を加えた結果、圧電性基盤の溝部の側壁にＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜を単層薄膜で形成したとき、電気抵抗値が高くなる原因として、明確なことは判らないが以下に示す如く推定した。即ち、無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液の濃度と、無電解メッキ処理液の温度（６０〜８０℃）と、メッキ析出速度（１．５〜３μｍ／ｈ）とのバランスが崩れていることで、溝の側壁部のメッキ析出不良となり、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜に何らかの欠陥が生じることで比抵抗値が高くなると推定した。
【００２７】
これらに対して、圧電性基盤の溝部の側壁にＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜を形成するとき無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液の濃度と、無電解メッキ処理液の温度と、メッキ析出速度のバランス見直しを検討した結果、ある特定の条件にすることで理由は明確ではないが低い電気抵抗値の単層薄膜を得られることが実験結果より判り本発明に至った次第である。
【００２８】
本発明において、比抵抗値とは印加用電極および配線用電極の金属メッキ被膜の物質定数を示す。電気抵抗値と比抵抗値との関係は次式で表すことができる。
【００２９】
電気抵抗値＝（電極のメッキ被膜の長さ／電極のメッキ被膜の幅×電極のメッキ被膜の厚さ）×比抵抗値
上式から、電極の金属メッキ被膜の長さおよび電極の金属メッキ被膜の幅が同じの時、比抵抗値が低い金属メッキ被膜からは薄膜でも電気抵抗値が低い金属メッキ被膜の電極が得られることを示している。
【００３０】
以下、本発明を図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
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。
【００３１】
図中１は、剪断モード型インクジェットヘッドを示す。剪断モード型インクジェットヘッド１は、上層圧電性基盤２０１と下層圧電性基盤２０２とを接合して形成された圧電性基盤２と、天板３と、ノズル板４とを有している。
【００３２】
圧電性基盤２には、研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２０３と、溝２０３の閉塞した側につながる平坦な面２０５と、溝（インク圧力室）２０３の両側に側壁２０４とを有している。複数の溝は交互にインク圧力室用の溝と空気圧力室用の溝として使用する場合もある。本図はインク圧力室用として使用した場合を示している。
【００３３】
３０１はインク供給管３０２から供給されたインクのインク溜を示し、各溝２０３に連通した各インク供給口３０３より各インク圧力室用の溝２０３ａに供給される様になっている。３０４は圧電性基盤２の上面を覆う第１天板を示し、３０５は第１天板の上面を覆う第２天板を示す。各溝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）が形成される様になっている。４０１は各側壁の剪断変形に伴い、インク圧力室の圧力変化でインクを吐出させる穴を示す。
【００３４】
第１天板３０４及び第２天板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。
【００３５】
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社製：カプトンや宇部興産（株）製：ユーピ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。
【００３６】
図２は図１に示される圧電性基盤の概略図である。図２の（ａ）は圧電性基盤の概略斜視図である。図２の（ｂ）は図２の（ａ）のＡ−Ａ′に沿った概略断面図である。
【００３７】
圧電性基盤２は上層圧電性基盤２０１と下層圧電性基盤２０２とを接合して形成され、これらの上層圧電性基盤２０１と下層圧電性基盤２０２とは基盤の厚さ方向に逆方向に分極されている。２０３ａは溝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。
【００３８】
２０６は側壁の内面に形成され、側壁２０４を剪断変形させるために、電圧が印加される印加用電極（Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜）を示す。２０７は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印加用電極とつながっている配線用電極（Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜）を示す。
【００３９】
本図では分極化した圧電性基盤を厚さ方向に分極が逆になるように接合し、溝の側壁の全面に電極（Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜）を形成し、側壁の上と下とで剪断変形させる場合を示しているが、溝の側壁の上半分の分極化した圧電性基盤に電極（Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜）を形成し、側壁の上半分を剪断変形させる方法であってもかまわない。
【００４０】
本図で示される構成の圧電性基盤の方が側壁の上半分に電極を形成した圧電性基盤よりも効率が良く、同じ電圧の場合、側壁の剪断変形量が大きいので高い圧力を発生し、吐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。或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の発熱を抑えることが可能である。
【００４１】
圧電性基盤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。
【００４２】
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。
【００４３】
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程度の高電界を掛けて分極する。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、くの宇形に、剪断変形して、インク室の容積が膨張する。
【００４４】
本図に示される圧電性基盤において、溝２０３は幅が１０〜３００μｍ、溝幅に対する溝の深さ（アスペクト比）が２〜１０であることが好ましい。アスペクト比が２未満の場合は、圧電性基盤に使用する材料によっては剪断変形量が少なくなり、必要とするインクの飛翔速度が得られなくなる場合がある。１０を越えた場合は、圧電性基盤に使用する材料によっては溝の幅の精度が不安定になり、これに伴い電極（Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜）を形成しても、安定した剪断変形量が得られなくなる場合がある。本図では圧電性基盤の概要を説明するために溝の本数は省略してあるが、高密度対応では溝の本数は３００〜６００本が望ましい。
【００４５】
本図に示される圧電性基盤は、印加用電極は各溝の側壁の内面に形成されており、又、配線用電極は各溝の閉塞した側につながる平坦な面に形成されており、互いに形状の異なる部分である。これら互いに形状の異なる箇所に薄膜のＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜を形成しなければならないため、メッキ析出速度が全ての溝の内部と平坦な面とで等しくすることが必要である。
【００４６】
次に、図１、図２に示される複数の溝を有する圧電性基盤に無電解メッキ方法にて印加用電極２０６と配線用電極２０７とを形成する方法を図３、図４に基づき説明する。
【００４７】
図３はフォトレジストパターンを形成した圧電性基盤の概略斜視図である。
図中、２０８はフォトレジストパターンを示す。他の符号は図２と同義である。図４はフォトレジストパターンを剥離した後の圧電性基盤の概略斜視図である。
【００４８】
図中の符号は図２、図３と同義である。
圧電性基盤の印加用電極および配線用電極は、例えば１）溝研削、２）フォトレジストパターン形成、３）エッチング処理、４）メッキ前処理、５）無電解メッキ処理、６）フォトレジストパターン剥離の各工程を経て形成されることが知られている。
【００４９】
以下に図２〜図４を参照し、上記１）〜６）の各工程について説明する。
１）溝研削工程
図２に示す様に、反対方向に分極された、例えば厚さ２００μｍの上層圧電性基盤（ＰＺＴ基盤）２０１と厚さ８００μｍの下層圧電性基盤（ＰＺＴ基盤）２０２を接着して、厚さ１ｍｍの圧電性基盤２を形成する。次に薄い上層圧電性基盤（ＰＺＴ基盤）２０１の側から深さ５００μｍの溝をダイシングソーにより研削することで図２の（ｂ）に示されるように一方が開放し、他方が円弧状の傾斜面の底面を有する溝が形成される。溝の形状は特に限定はなく、例えば溝の底面は直線であってもかまわない。
【００５０】
本発明に係る高密度の圧電性基盤の場合は、溝の数は３００〜６００本が設けられている。
【００５１】
２）フォトレジストパターン形成工程
圧電性基盤２にフォトレジスト液を塗布しフォトレジスト層を形成した後、マスクをかけて露光現像し、これにより、印加用電極２０６及び配線電極２０７を形成しない部分に図３に示すフォトレジストパターン２０８（図３のドットで示した部分を示す）を形成する工程である。その形状は、各溝２０３の各側壁と各溝２０３につながる平坦な面２０５の一部が露出され形成されている。
【００５２】
３）エッチング処理工程
フォトレジストパターン形成工程が終了した後、印加用電極２０６及び配線用電極２０７を形成する箇所（露出された溝２０３の側壁と溝２０３につながる平坦な面２０５の一部）に触媒核の付着をよくするために、酸性フッ化アンモニウム、フッ化水素酸、ホウフッ化水素酸等の０．５％水溶液に漬けてＰＺＴの粒子界面にエッチング処理が行われる。
【００５３】
４）メッキ前処理工程
エッチング処理が終了した後、メッキ被膜の形成を促進させるため、塩化第１錫（ＳｎＣｌ_２）と塩化パラジウム（ＰｄＣｌ_２）を吸着させて、ＳｎＣｌ_２＋ＰｄＣｌ_２→Ｐｄ＋ＳｎＣｌ_４の反応により無電解メッキの触媒である金属パラジウム（Ｐｄ）を生成させるメッキ前処理が行われる。
【００５４】
５）無電解メッキ処理工程
メッキ前処理を終了した圧電性基盤を無電解Ｎｉ・Ｂメッキ液が入ったメッキ槽に漬けて、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜を形成する。本発明に係わる無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理条件に付いては後述する。
【００５５】
６）フォトレジストパターン剥離工程
無電解メッキ処理が終了後、フォトレジストパターン２０８をアルカリ性溶液で剥離するフォトレジストパターンの剥離が行なわれ、図４に示される溝２０３の側壁に印加用電極２０６（図４のドットで示される部分）及び溝２０３につながる平坦な面２０５の一部に配線用電極２０７（図４のドットで示される部分）が形成された圧電性基盤が得られる。
１）〜６）の工程を経ることで複数の溝を有する圧電性基盤にＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜からできた印加用電極と配線用電極とが形成される。
【００５６】
本発明の圧電性基盤の印加用電極及び配線用電極として形成されたＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜の比抵抗値は２×１０^−５〜３×１０^−５Ωｃｍであり、更に好ましくは２×１０^−５〜２．５×１０^−５Ωｃｍである。２×１０^−５Ωｃｍ未満の場合は、Ｂの比率を制御することが困難となり、実用化が困難であるため好ましくない。３×１０^−５Ωｃｍを越えた場合は、印加電圧が高くなることに伴い、インク圧力室内の温度が上昇し、インクの粘度が低下し、インク吐出量が異なるため好ましくない。
【００５７】
本発明の圧電性基盤の印加用電極及び配線用電極として形成されたＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜は単層であり、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜中のＢの含有量が０．０１〜０．３質量％であることが好ましい。
【００５８】
本発明の圧電性基盤の印加用電極及び配線用電極として形成されたＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜の厚さは１〜５μｍであることが好ましく、さらに好ましくは１〜２μｍである。１μｍ未満の場合は、圧電性基盤の基材の表面の凹凸の状態によっては、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜による基材表面の被覆抜けが発生する場合がある。５μｍを越えた場合は、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜の残留応力が大きくなり、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜が剥がれる場合がある。又、溝の体積が減少し高密度化に必要な数のインク圧力室を設けることが困難となる場合がある。
【００５９】
次に、本発明に係わるＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜を形成する無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理条件について説明する。本発明に使用する無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液は、ニッケル濃度０．１〜０．３ｍｏｌ／Ｌと、ジメチルアミノボラン濃度がニッケル濃度の１／３〜１倍である無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液であり、市販されている無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液を調製するときに、無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液キットの内、Ｎｉ成分及びＢ成分の各パートの添加量を変化させることで調整することが可能である。
【００６０】
ニッケル濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ未満の場合は、ニッケル濃度が不足するため、溝の側壁の底部と上部とでメッキ析出が不均一となるため好ましくない。ニッケル濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌを越えた場合は、無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液が不安定となり、無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液が分解し易くなるため好ましくない。
【００６１】
ジメチルアミノボラン濃度がニッケル濃度の１／３倍量未満の場合は、メッキが開始されないため好ましくない。１倍量を越えた場合は、無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液が不安定になり分解するため好ましくない。
【００６２】
無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液を使用して印加用電極及び配線用電極としてＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜を形成するときの温度は３０〜４０℃であり、より好ましくは３０〜３５℃である。３０℃未満では、無電解メッキ処理液の種類によってはＮｉ・Ｂのメッキ析出速度が遅くなり、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜の形成が不安定になるため好ましくない。４０℃を越えた場合は、Ｎｉ・Ｂのメッキ析出速度が早くなり、溝の側壁の上部と底部とでＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜が不均一となるため好ましくない。
【００６３】
Ｎｉ・Ｂのメッキ析出速度は０．５〜１．５μｍ／ｈであり、より好ましくは０．５〜１．０μｍ／ｈである。０．５μｍ／ｈ未満では、生産性が悪くなるため好ましくない。１．５μｍ／ｈを越えた場合は、Ｎｉ・Ｂの析出速度が速いため、無電解メッキ処理液中のジメチルアミノボラン濃度とニッケル濃度とが溝の上部と下部とで安定にならなくなり、溝の側壁の上部と底部とでＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜の形成が不均一となるため好ましくない。
【００６４】
市販されている無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液としては、例えば奥野製薬（株）製　トップケミアロイ６６、上村工業（株）製　ＢＥＬ８０１、（株）ワールドメタル製　ニボロン７０、ニボロン５等が挙げられる。
【００６５】
本発明の圧電性基盤のＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜形成方法は、生産性を落とさず、コストを上げないで、上記に示した特定の濃度の無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液を使用し、上記に示した特定の温度と、特定のメッキ析出速度で図２に示した圧電性基盤を無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液で処理することで、低い比抵抗値を有する単層で薄膜のＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜を形成することを見出したものである。
【００６６】
本発明に係わる無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理条件により単層で薄膜のＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜の形成が可能になり、低い電気抵抗値を有する印加用電極を形成した溝およびこれらの印加用電極につながる配線用電極を有した高密度の圧電性基盤が得られると同時に、これらの圧電性基盤を使用した剪断モード型インクジェットヘッドではインキ圧力室の温度上昇を抑えることが可能となり、且つ高密度のインキ滴の吐出が可能となり、安定した印字が可能となった。
【００６７】
尚、インクと接触する印加用電極に信号電圧を印加して駆動する場合、水系インクを使用すると、印加用の電極表面で水が電気分解されて酸素の気泡が発生し、印加用電極が溶解するため、水系インクも使用できるように、信号電圧が印加される印加用電極と配線用電極とには絶縁膜（図示せず）が設けられるのが好ましい。この絶縁膜としては、有機絶縁膜でも無機絶縁膜でも良いが、溝の側壁が変形することから柔軟な有機絶縁膜が好ましい。有機絶縁膜は、塗布や電着によりメッキ膜上に形成できる。電着は、例えばアクリル系のアニオン電着樹脂、アクリル酸−メタアクリル酸メチル−アクリル酸ブチル−２−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体をアミンで中和して、水に溶解し、メラミン硬化剤を添加して、メッキしたヘッドを陽極に、ステンレス板を陰極にして、３０ボルトの直流電圧を１分掛けると、数μｍの絶縁膜がメッキ膜上に析出する。膜厚は、電圧と電圧印加時間で制御できる。塗布する場合は、電極上にポリマー被膜をスピンコーティングしたり、コンフォールマイコーティングする。但し、塗布の場合マスキングが必要になるので電着の方が好ましい。その他にも、化学蒸着法（ＣＶＤ法）で製膜するポリパラキシリレン又はその誘導体を絶縁膜として用いることもできる。
【００６８】
【実施例】
次に本発明の効果を実施例によって具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【００６９】
実施例１
以下に示す方法に従って、複数の溝を有する圧電性基盤を作製した。
【００７０】
〈圧電性基盤用の基材の作製〉
分極処理を施されたＰＺＴで作られた厚さ１００μｍ、縦５０ｍｍ、幅５０ｍｍの下層基盤と厚さ８００μｍ、縦５０ｍｍ、幅５０ｍｍの上層基盤とを熱硬化性接着剤により接着し圧電性基盤用の基材を作製した。
【００７１】
〈溝の形成〉
作製した基材にダイシングソーを使用して図２の（ｂ）に示す断面形状の溝を３００本形成した。溝は幅４０μｍ、アスペクト比５、長さ４０ｍｍとした。
【００７２】
〈触媒核の形成処理〉
溝を形成した基材に電極層を設けるための前準備として、図３に示すようにフォトレジストパターンを形成した後、印加用電極と配線用電極を形成する箇所（露出された溝の側壁と溝につながる平坦な面の一部）に触媒核の付着をよくするために、酸性フッ化アンモニウム、フッ化水素酸、ホウフッ化水素酸等の０．５％水溶液に漬けてＰＺＴの粒子界面をエッチングした。この後、Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜の形成を促進させるため、塩化第１錫（ＳｎＣｌ_２）と塩化パラジウム（ＰｄＣｌ_２）を吸着させて、ＳｎＣｌ_２＋ＰｄＣｌ_２→Ｐｄ＋ＳｎＣｌ_４の反応により無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理の触媒である金属パラジウム（Ｐｄ）を吸着させた。
【００７３】
〈無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理による圧電性基盤の作製〉
図４に示す印加用電極と配線用電極を形成する箇所に触媒核となるＰｄを吸着させた基材に表１に示す無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理条件により無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理を行い、単層のＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜による印加用電極と配線用電極を形成した後、フォトレジストパターンを除去し、圧電性基盤を作製し１０１〜１１２とした。
【００７４】
無電解Ｎｉ・Ｂメッキ処理液として奥野製薬（株）製　トップケミアロイ６６（トップケミアロイ６６−Ｍ、トップケミアロイ６６−１、トップケミアロイ６６−２の３液から構成されている）を使用した。ニッケル濃度及びジメチルアミノボラン濃度無電解の変化は以下の方法にて行った。
【００７５】
ニッケル濃度変化：メッキ液を調製するとき、トップケミアロイ６６−１の配合率を変えて行った。
【００７６】
ジメチルアミノボラン濃度変化：メッキ液を調製するとき、トップケミアロイ６６−２の配合率を変えて行った。
【００７７】
析出速度の測定は、時間毎にサンプリングを行い、得られた試料を切断し、断面を光学顕微鏡（倍率１００倍）で観察し、時間毎の膜厚から計算で求めた。
【００７８】
〈剪断モード型インクジェットヘッドの作製〉
得られた各圧電性基盤１０１〜１１２を使用して、図１に示す剪断モード型インクジェットヘッドを作製し試料１０１〜１１２とした。
【００７９】
〈評価〉
作製した各試料１０１〜１１２に、コニカ（株）製のインクジェット用インキを使用し、電圧２０Ｖを掛けてインクを吐出させ、各溝（３００本）からのインクの吐出状態をＣＣＤカメラにより観察した結果及び各試料１０１〜１１２の溝の側壁のＮｉ・Ｂ合金メッキ被膜の厚さのバラツキを測定した結果を表１に示す。
【００８０】
Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜の厚さのバラツキの測定は、各試料を切断し、各試料の断面の１０箇所を光学顕微鏡（倍率１００倍）で測定して以下の計算式より求めた。
【００８１】
バラツキ（％）＝１箇所のメッキ被膜の厚さ／１０箇所のメッキ被膜の厚さの平均値×１００
尚、評価は以下に示すランク付けにより行った。
【００８２】
吐出状態の評価ランク
○：全ての溝からインクが吐出される場合
×：インクの吐出不良の溝が１本以上あった場合
Ｎｉ・Ｂ合金メッキ被膜の厚さの評価ランク
○：１０箇所のメッキ被膜のバラツキが全て５０％未満の場合
×：１箇所でもメッキ被膜のバラツキが５０％を超える箇所がある場合
【００８３】
【表１】

【００８４】
【発明の効果】
剪断モード型インクジェットヘッドを小型化でき、生産性に優れ、低コストの、吐出インク滴を安定にする高密度の圧電性基盤を提供することができ、高精緻化の要求に応えることが可能となった。
【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】図１に示される圧電性基盤の概略図である。
【図３】フォトレジストパターンを形成した圧電性基盤の概略斜視図である。
【図４】フォトレジストパターンを剥離した後の圧電性基盤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　圧電性基盤
２０３　溝
２０４　側壁
２０５　平坦な面
２０６　印加用電極
２０７　配線用電極
３　天板
３０１　インク溜
３０２　インク供給管
４　ノズル板

Claims

複数の溝と、該溝の内面に設けられた電圧を印加する印加用電極と、該印加用電極に接続された配線用電極とを有する剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤において、該印加用電極と該配線用電極とが無電解ニッケル・硼素メッキ方法で形成された比抵抗値が２×１０^−５〜３×１０^−５Ωｃｍを有する単層ニッケル・硼素合金メッキ被膜であることを特徴とする剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤。
前記溝は、幅が１０〜３００μｍ、アスペクト比が３〜１０の部分を有していることを特徴とする請求項１に記載の剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤。
前記単層ニッケル・硼素合金メッキ被膜の厚さが１〜５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤。
複数の溝と、該溝につながる平坦な面とを有する剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤において、前記溝の側壁及び溝につながる平坦な面に、ニッケル濃度０．１〜０．３ｍｏｌ／Ｌと、ジメチルアミノボラン濃度がニッケル濃度の１／３〜１倍である無電解ニッケル・硼素メッキ液を使用した無電解ニッケル・硼素メッキ方法により、温度３０〜４０℃、メッキ析出速度０．５〜１．５μｍ／ｈで、該側壁に電圧を印加する印加用電極と、該平坦な面に該印加用電極に接続された配線用電極を形成することを特徴とする剪断モード型インクジェットヘッド用圧電性基盤の電極形成方法。