JPH10157143A

JPH10157143A - インクジェットプリンタヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH10157143A
Application number: JP8317281A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Katsuumi; 一成勝海
Original assignee: TEC CORP
Current assignee: TEC CORP
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】電極を形成した基板の先端面を機械加工した
時に、電極の剥離が発生しないようにすることである。【解決手段】基板２５の溝２６内に形成された電極２
８の先端部分をレーザ光で除去して電極除去部３６を形
成した後に天板３８を取り付け、前記電極除去部３６の
範囲内で前記基板２５の先端部を機械加工で除去して平
坦な開口面４０を形成し、この開口面４０にノズル板を
接着するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電部材を用いた
オンデマンド方式のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インク供給部に接続されて並設さ
れた多数のインク室の先端に、インク吐出口を有するノ
ズル板を固定し、インク室の圧力を高めてインク吐出口
からインク滴を飛翔させるようにしたインクジェットプ
リンタヘッドがある。このようなインクジェットプリン
タヘッドにおいて、インク室のインク圧を高める方法と
しては、特開昭６３−２４７０５１号公報に開示された
技術がある。すなわち、インク室の両側に配列された側
壁の少なくとも一部を圧電部材により形成し、その側壁
の側面に電極を形成し、この電極に電圧を印加すること
により側壁を変形させ、この時の印加電圧の極性により
側壁の変形方向を変えることにより、インク室の容積を
拡張してインク供給部からインクを吸引したり、インク
室の容積を縮小させて内部のインクをインク吐出口から
吐出させるものである。このような形状のインクジェッ
トプリンタヘッドを製造する方法は、本出願人により特
開平５−２６９９９４号公報に開示されている。この製
造方法により製造されたインクジェットプリンタヘッド
の構造を図６乃至図９に基づいてその製造工程順に従っ
て説明する。

【０００３】まず、図７(ａ)に示すように、底板１と下
部基板２と圧電部材よりなる上部基板３とからなる三層
構造の基板４を形成する。前記底板１は、合成が高く熱
変形の少ないセラミックスやガラスを材料としており、
前記下部基板２は、エポキシ樹脂を主成分とする接着剤
を前記底板１の上に所定の厚さに塗布した後に硬化させ
て形成する。そして、前記下部基板２の形成に際して
は、接着剤を硬化させた後に研削加工を施すことにより
その厚さの調整を行う。

【０００４】次に、前記基板４に対し、前記上部基板３
の表面から前記下部基板２の内部に達する複数の溝５を
所定の間隔をもって平行に切削加工する。この溝５の切
削加工により前記溝５の両側には側壁６が形成され、こ
れらの側壁６は、上部基板３の部分に形成された上部側
壁６ａと下部基板２の部分に形成された下部側壁６ｂと
よりなる。

【０００５】次に、前記基板４に対し、無電解メッキに
より電極７と配線パターン８とを形成する。この無電解
メッキの前処理として、キャタライジング・アクセラレ
ーティング処理を行う。キャタライジング処理は、塩化
パラジウム（ＰｄＣｌ₂ ）、塩化第一錫（ＳｎＣｌ
₂ ）、濃塩酸（ＨＣｌ）等からなるキャタリスト液に基
板４を浸漬させ、溝５の内面や上部基板３の表面にＰ
ｄ、Ｓｎの錯化物を吸着させる目的で行う。アクセレー
ティング処理は、キャタライズ処理で吸着された錯化物
を触媒化させる目的で行うもので、錯化物は触媒核とし
て金属化されたＰｄとなる。

【０００６】次いで、図７(ｂ)に示すように、上部基板
３の表面にドライフィルム９を貼り付ける。その後に、
図８(ａ)に示すレジスト用マスク１０をドライフィルム
９の上に載せて露光し、次いで、現像を行う。これによ
り、図８(ｂ)に示すように、圧電部材の表面における電
極７を形成する溝内面と、配線パターン８を形成する配
線パターン８部分以外の部分を覆ったパターンレジスト
膜１１を形成する。このパターンレジスト膜１１の形成
により、金属化されたＰｄが溝５の内面と配線パターン
８の部分とに露出する。

【０００７】次に、パターンレジスト膜１１を形成した
基板４をメッキ液に浸漬させて無電解メッキを行い、所
定の膜厚をもってメッキを析出させる。メッキ液は、ニ
ッケルを主成分とする。図９(ａ)に示すように、溝内面
に電極７が形成され、配線パターン形成部には配線パタ
ーン８が形成される。そして、図９(ｂ)に示すように、
パターンレジスト膜１１を剥離することにより無電解メ
ッキが終了する。

【０００８】このようにして電極７が形成された基板４
に対し、図６に示すように、溝５の上部を覆う状態で天
板１２を接着する。ついで、ノズル板１３を接着する
が、基板４と天板１２との先端の端面を平坦にするため
に、切断加工等の機械加工を行う。前記ノズル板１３
は、天板１２で溝５を覆うことにより形成されたインク
室１４に連通する複数のインク吐出口１５を備えたもの
であり、また、前記天板１２には、全ての前記インク室
１４に連通するインク供給管１６が設けられ、これによ
り、インクジェットプリンタヘッドが完成する。

【０００９】このようにノズル板１３を接着するため
に、先端の端面を全体的に平坦な平面とする理由は、イ
ンク室１４やインク吐出口１５を接着剤で塞いだり、或
いは、隣合うインク室１４間での漏れが生じることがな
いようにするためである。すなわち、基板４と天板１２
との両者間の微妙な位置ずれによる段差があったり、基
板４又は天板１２のどちらか一方にエッジやダレがあっ
た場合には、先端面の境界部に凹みができたりし、ノズ
ル板１３を均一な接着層で接着することが不可能であ
る。例えば、インク室１４やインク吐出口１５を接着剤
で塞がないためには接着剤を非常に薄く塗布する必要が
あるが、この時、段差があると接着されない部分がで
き、隣合うインク室１４間の漏れが発生するおそれがあ
り、逆に、段差部分等を接着しようとすると、接着剤が
厚くなりインク室１４やインク吐出口１５を塞いでしま
う。このような不都合を解消するために、先端の端面を
全体的に平坦にしなければならないもので、ノズル板１
３を接着する構造のインクジェットプリンタヘッドにお
いては、必須の工程である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、電極７
及び配線パターン８を形成した基板４に天板１２を貼り
付けた後、ノズル板１３を接着するが、この際に、基板
４と天板１２との先端を切削や研磨等の機械加工により
平坦に仕上げる前工程が必要である。このような機械加
工は、溝５内に析出形成された電極７をも切断するもの
であり、その電極７に対しては、側壁６との接合面と直
交する方向の外力が作用することになるため、図１０に
示すように、部分的に剥離することがある。すなわち、
上部基板３の材料である圧電部材は、焼結体であり、直
径２〜８μｍの粒子が結合した構造になっている。従っ
て、切削加工等の機械加工を行った時、機械的な衝撃に
よってメッキ膜よりなる電極７の界面付近の粒子間で剥
がれが生じてくる。剥がれのモードは、次の二種類があ
る。１）溝５の内部の電極７が剥がれ落ちて溝５の先端部に
電極７がなくなってしまうもの。２）溝５の内部の側壁６と電極７との界面が剥がれ、側
壁６と電極７との間に中空部が形成されるもの。特に、後者の側壁６と電極７との間に中空部が形成され
るものにおいては、インク室１４にインクを供給し、イ
ンク滴を吐出するように駆動したとき、インク室１４の
先端部の流路が狭くなり、局部的に圧力が変わるために
ノズル板１３のインク吐出口１５から吐出するインク滴
にミスディレクションが発生し易くなる。また、側壁６
と電極７との間の中空部が大きいと、流路が塞がり、イ
ンク滴の詰まりの原因となる。さらに、この状態を続け
た場合に、流路内で電極７が剥がれ落ち、インク吐出口
１５を完全に塞いでしまう場合もある。

【００１１】本発明は、基板４に電極７と配線パターン
８とを形成し、その先端面を機械加工で平坦に仕上げる
工程が必須であっても、電極の剥がれが発生することが
ないインクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
板厚方向に分極した少なくとも１枚以上の圧電部材を積
層した基板を形成し、この基板に互いに平行な複数の溝
とこれらの溝を隔てる少なくとも一部が前記圧電部材か
らなる側壁とを等間隔に形成し、前記側壁を形成する圧
電部材に電圧を印加する電極とこれらの電極に接続され
た配線パターンとを無電解メッキにより前記基板に形成
し、前記溝の上部を覆う天板と前記溝の正面部を覆うノ
ズル板とを前記基板に接着して複数のインク室を形成し
たインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記基板の
前記溝内に形成された電極の先端部分をレーザ光で除去
して電極除去部を形成した後に前記天板を取り付け、前
記電極除去部の範囲内で前記基板の先端部を機械加工で
除去して平坦な開口面を形成し、この開口面に前記ノズ
ル板を接着するようにしたものである。したがって、ノ
ズル板を接着するために、基板の先端部を機械加工して
平坦な開口面を形成する工程が必須のものであっても、
この機械加工時は電極に外力を与えることがなく、これ
により、電極が剥がれるおそれがないものである。

【００１３】請求項２記載の発明は、レーザ光をＹＡＧ
レーザ或いはエキシマレーザとし、レーザ光の形状を制
御するスリットとこのレーザ光を集光する顕微鏡とから
なるレーザ加工装置を用いて基板の溝内に形成された電
極の一部を除去加工するようにしたものである。したが
って、電極が形成された溝が多数あり、かつ、その寸法
が小さなものであってもレーザ光の照射だけで電極のみ
を簡単に除去することができるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１ない
し図５に基づいて説明する。図１はインクジェットプリ
ンタヘッド２１の全体構造を示すもので、底板２２の上
に板厚方向に分極した２枚の圧電部材よりなる下部基板
２３と上部基板２４とをその分極方向が逆向きとなるよ
うに接着して三層構造の基板２５を形成する。前記底板
２２は、剛性が高く熱変形の少ないセラミックスやガラ
スを材料として形成する。次に、この基板２５に対し
て、研削加工を施すことにより、上部基板２４の表面か
ら下部基板２３の内部に達する複数の溝２６とこの溝２
６の両側に位置する側壁２７を形成する。なお、この研
削作業に際しては、ＩＣウェハーの切断用に用いるダイ
シングソーのダイヤモンドホィール等を用いる。

【００１５】次に、無電解メッキにより電極２８と配線
パターン２９とを以下の工程に従って形成する。まず、
基板２５にドライフィルムを貼り付け、このドライフィ
ルムの上にレジスト用マスクを載せて露光、現像をして
パターンレジスト膜を形成する。この基板２５にメッキ
の前処理として、センシタイジング・アクチベーション
処理を施す。前処理液は、センシタイジングとしてＳｎ
混合液、一段目のアクチベーションとしてＡｇ混合液、
二段目のアクチュベーションとしてＰｄ混合液と順次行
い、溝２６の内面と配線パターン形成部とに無電解メッ
キの触媒核となるＰｄを吸着させる。そして、Ｐｄを吸
着させた後にパターンレジスト膜を剥離する。次に、メ
ッキ液に浸漬させることでＰｄが吸着した部分のみにメ
ッキが析出する。つまり、溝２６の内部及び配線パター
ン形成部にメッキが析出し、電極２８及び配線パターン
２９が析出する。

【００１６】次に、電極２８及び配線パターン２９を形
成した基板２５に対して、レーザ加工で溝２６の先端部
に析出したメッキ膜、すなわち、電極２８の一部を除去
する。すなわち、前述の工程で電極２８となるメッキ膜
は、溝２６の先端部分まで析出している。この先端部に
析出した電極２８を図２に示すレーザ加工装置３０によ
り除去する。このレーザ加工装置３０は、レーザ光発生
部３１、レーザ光の大きさを任意に決めるスリット３
２、レーザ光を集光する顕微鏡３３からなり、使用する
レーザ光は、ＹＡＧレーザ光あるいはエキシマレーザで
ある。このＹＡＧレーザ光あるいはエキシマレーザのい
ずれかを使用するかの選択は、加工方法や金属膜として
の電極２８の吸収波長に基づいて行われる。このような
レーザ加工装置３０の顕微鏡３３の試料台３４に基板２
５を載せて溝２６の先端の照射エリア３５にレーザ光を
照射することにより電極２８が除去される。そして、試
料台３４のステージを走査することにより基板２５が長
尺のものであっても電極２８の除去は可能である。

【００１７】そこで、溝２６の内部は、メッキ膜がＵ字
型に析出しているため、垂直方向からの照射のみでは溝
２６の内部の側面部分の電極２８を除去することが難し
いので、試料台３４を一方に傾斜させてレーザ光を照射
した後に、逆方向にも傾斜させてレーザ光を照射するこ
とにより溝２６の先端部の電極２８は完全に除去され
る。これにより、基板２５の先端には、一定長さに揃え
られた電極除去部３６が形成される。

【００１８】このように電極除去部３６が形成された基
板２５の上面に、前記溝２６を覆ってインク室３７を形
成する天板３８を接着する。この天板３８の内面には、
全ての溝２６に交差して連通する共通インク室３９が形
成され、この共通インク室３９には、図示しないインク
供給管が接続される。

【００１９】天板３８を接着した後に、この天板３８と
基板２５との先端面は、切削又は研磨等の機械加工によ
り仕上げて平坦な開口面４０を形成する。この時の加工
代は、電極除去部３６の範囲内であり、機械加工により
電極２８に外力が作用することはない。そのため、図１
０に示したように、電極２８が剥離する現象は全く生じ
ない。

【００２０】そのようにして先端部分を平坦に仕上げて
開口面４０を形成した後に、この開口面４０にインク吐
出口４１を備えたノズル板４２を接着してインクジェッ
トプリンタヘッドを完成させる。

【００２１】このような構成において、インク吐出の動
作は、次のように行われる。まず、インク室３７にイン
クを供給した状態でインク室３７の両側に位置する側壁
２７を分極方向が相反する下部基板２３及び上部基板２
４のシェアモード変形により湾曲させ徐々に離反させ、
これを急激に初期位置に復帰させてインク室３７のイン
クを加圧することでインク吐出口４１からインク滴を吐
出させる。このとき、クロストークを防止するため、偶
数番目のインク室３７と奇数番目のインク室３７とを交
互に加圧するように圧力発生手段として作用する側壁２
７を駆動する。さらに、この側壁２７は、インク室３７
にインクを吸引して充填する場合に徐々に変形し、イン
ク室３７に充填したインクを加圧する場合には急激に変
形する。なお、インク吐出口４１の断面形状は、内方が
拡開し外方が縮径するようにテーパ状に形成されている
ため、インク室３７で加圧したインクの吐出は効率良く
行なわれる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、板厚方向に分極
した少なくとも１枚以上の圧電部材を積層した基板を形
成し、この基板に互いに平行な複数の溝とこれらの溝を
隔てる少なくとも一部が前記圧電部材からなる側壁とを
等間隔に形成し、前記側壁を形成する圧電部材に電圧を
印加する電極とこれらの電極に接続された配線パターン
とを無電解メッキにより前記基板に形成し、前記溝の上
部を覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル板とを前記
基板に接着して複数のインク室を形成したインクジェッ
トプリンタヘッドにおいて、前記基板の前記溝内に形成
された電極の先端部分をレーザ光で除去して電極除去部
を形成した後に前記天板を取り付け、前記電極除去部の
範囲内で前記基板の先端部を機械加工で除去して平坦な
開口面を形成し、この開口面に前記ノズル板を接着する
ようにしたので、ノズル板を接着するために、基板の先
端部を機械加工して平坦な開口面を形成する工程が必須
のものであっても、この機械加工時は電極に外力を与え
ることがなく、これにより、電極が剥がれるおそれがな
いと云う効果を有する。

【００２３】請求項２記載の発明は、レーザ光をＹＡＧ
レーザ或いはエキシマレーザとし、レーザ光の形状を制
御するスリットとこのレーザ光を集光する顕微鏡とから
なるレーザ加工装置を用いて基板の溝内に形成された電
極の一部を除去加工するようにしたので、電極が形成さ
れた溝が多数あり、かつ、その寸法が小さなものであっ
てもレーザ光の照射だけで電極のみを簡単に除去するこ
とができると云う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第一の形態を示すインクジェッ
トプリンタヘッドの全体構造を示す一部を切り欠いた斜
視図である。

【図２】レーザ加工装置による電極除去の加工状態を示
すものであり、(ａ)は加工時の正面図、(ｂ)は加工途中
の基板の平面図である。

【図３】電極除去部を形成した状態の基板の斜視図であ
る。

【図４】基板に天板を接着した状態の斜視図である。

【図５】天板が接着された基板の一部の正面図である。

【図６】従来の完成したインクジェットプリンタヘッド
の斜視図である。

【図７】従来のインクジェットプリンタヘッドの製作過
程を示す斜視図で、(ａ)は基板に対して溝加工を施した
状態の斜視図、(ｂ)はドライフィルムを貼り付けた状態
の斜視図である。

【図８】従来のインクジェットプリンタヘッドの製作過
程を示す斜視図で、(ａ)は基板とレジスト用マスクの斜
視図、(ｂ)は基板の表面にパターンレジスト膜を形成し
た状態の斜視図である。

【図９】従来のインクジェットプリンタヘッドの製作過
程を示す斜視図で、(ａ)は無電解メッキにより配線パタ
ーンと電極とを形成した状態の斜視図、(ｂ)はパターン
レジスト膜を剥離した状態の斜視図である。

【図１０】基板の先端面の機械加工時に剥離した電極の
状態を示す部分正面図である。

【符号の説明】

２５基板２６溝２７側壁２８電極２９配線パターン３０レーザ加工装置３６電極除去部３７インク室３８天板４０開口面４２ノズル板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板厚方向に分極した少なくとも１枚以上
の圧電部材を積層した基板を形成し、この基板に互いに
平行な複数の溝とこれらの溝を隔てる少なくとも一部が
前記圧電部材からなる側壁とを等間隔に形成し、前記側
壁を形成する圧電部材に電圧を印加する電極とこれらの
電極に接続された配線パターンとを無電解メッキにより
前記基板に形成し、前記溝の上部を覆う天板と前記溝の
正面部を覆うノズル板とを前記基板に接着して複数のイ
ンク室を形成したインクジェットプリンタヘッドにおい
て、前記基板の前記溝内に形成された電極の先端部分を
レーザ光で除去して電極除去部を形成した後に前記天板
を取り付け、前記電極除去部の範囲内で前記基板の先端
部を機械加工で除去して平坦な開口面を形成し、この開
口面に前記ノズル板を接着するようにしたことを特徴と
するインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
【請求項２】レーザ光は、ＹＡＧレーザ或いはエキシ
マレーザとし、レーザ光の形状を制御するスリットとこ
のレーザ光を集光する顕微鏡とからなるレーザ加工装置
を用いて基板の溝内に形成された電極の一部を除去加工
するようにしたことを特徴とする請求項１記載のインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法。