JPH07304178A - インク噴射装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無電解メッキにより、所定の位置に、且つ均
一に電極を形成すること。 【構成】 アルミナ基板の上面に、矢印５の方向に分極
され、且つＰｂを含有した圧電セラミック材料基板をエ
ポキシ系接着剤にて接着し、その積層部材に溝８加工し
て隔壁１１を形成する。この隔壁１１は、上部１１Ａ
が、Ｐｂを含み、且つ分極された圧電セラミックスで形
成され、下部１１Ｂが、アルミナで形成されている。こ
のように加工されたものを無電解メッキ液に浸せきして
無電解メッキを行う。すると、前記Ｐｂが無電解メッキ
の触媒となり、隔壁１１の上部１１Ａのみに金属電極１
３が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク噴射装置の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インク噴射装置には、特開平５ー
２６９９９３号公報に開示されたものがある。そのイン
ク噴射装置の構成及び製造方法を、図７〜図８を参照し
て説明する。

【０００３】図７（ａ）に示すように、剛性が高く熱変
形の少ない基板１０１上に樹脂系の接着剤を塗布する。
この接着剤の上に分極された圧電部材１０２を接触さ
せ、接着剤を硬化させることで、基板１０１と接着剤よ
りなる下部層１１５と圧電部材１０２とが三層構造で接
合される。続いて、図７（ｂ）に示すように、圧電部材
１０２の表面から下部層１１５の内部に達する多数の溝
１０３を所定の間隔を開けて平行に研削加工する。それ
ら溝１０３は、支柱１０４によって隔てられている。そ
れら支柱１０４は、上半分の上部支柱１０４ａが圧電材
料で形成され、下半分の下部支柱１０４ｂが接着剤で形
成されている。

【０００４】次に、無電解メッキにより電極を形成する
前の前処理として、洗浄、キャタライジング、アクセラ
レーティング処理を行う。洗浄は、メッキ形成面の親水
化を目的とするもので、ここではエタノール液を用い
る。キャタライジング処理は、塩化パラジュウム、塩化
第１錫、濃塩酸等からなるキャタリスト液に浸し、溝１
０３の表面にＰｄ・Ｓｎ錯化物を吸着させる目的であ
る。アクセラレーティング処理は、塩酸等に浸すことで
前記錯化物から錫を除去し金属化したＰｄのみを残すこ
とを目的とする。この処理により、上部支柱１０４ａに
吸着された錯化物は金属化したＰｄとなり、下部支柱４
ｂは錫の吸着量が多いため錫が十分除去されない状態の
ままとなる。

【０００５】次に、図７（ｃ）に示すように圧電部材１
０２の表面にドライフィルム１０５を貼り、その上に図
８（ａ）に示すようにレジスト用マスク１０６を載せて
露光及び現像処理を行う。これにより、図８（ｂ）に示
すように、圧電部材１０２の配線パターン形成部及び上
部支柱１０４ａには金属化されたＰｄが存在し、下部支
柱１０４ｂにはＰｄ・Ｓｎの錯化物が存在する状態とな
る。次に、上記処理を施したものをメッキ液に浸して無
電解メッキを行うと金属化されたＰｄが存在するところ
のみにメッキが形成される。メッキ液に無電解ニッケル
を用いれば、上部支柱１０４ａに形成されたニッケルは
電極１０８となり、圧電部材１０２上に形成されたニッ
ケルは配線パターン１０９となる。ドライフィルム１０
５を除去後、図９（ｃ）に示すように天板１１０、ノズ
ル１１１が形成されたノズル板１１２を圧電部材１０２
に固定し、インク供給管１１３を天板１１０に取り付け
ることでインク噴射装置が完成される。

【０００６】このようなインク噴射装置において、隣接
する二つの支柱１０４の電極にそれぞれ逆の電位の電圧
を印加すると、この部分の支柱１０４は、せん断歪を起
こし、支柱１０４の間の圧力室（溝１０３）の容積が急
激に小さくなり、その圧力室の圧力が高められてインク
が吐出口から飛翔される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５ー２６９９９３号公報に開示されたインク噴射装置の
製造方法には、次の三つの問題点がある。第一の問題点
は、キャタライジング処理において、支柱１０４を構成
する材料の違いによる吸着錯化物の組成が、顕著に異な
らないので、処理条件の適正範囲がきわめて狭いことで
ある。よって、支柱上部１０４ａと支柱下部１０４ｂの
境界が極めて不明確となり、支柱上部１０４ａにのみ形
成されて果たされる電極としての機能が十分でなくな
る。

【０００８】第二の問題点は、ドライフィルム１０５を
貼るために乾燥することである。乾燥することで、その
前に行った無電解メッキの前処理状態が変化するためで
ある。即ち、吸着している金属化したＰｄの表面が一部
酸化されて、無電解メッキの触媒能が低下しメッキが均
一に形成されない。

【０００９】第三の問題点は、パターニング時の現像処
理において、吸着している金属化したＰｄがアルカリ性
の現像液に曝されることである。金属化したＰｄがアル
カリ液に曝されることで、Ｐｄの表面状態が変化した
り、吸着力が悪くなり表面より脱落したりする。その結
果、無電解メッキが均一に形成されないので電極機能が
十分果たせない。

【００１０】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、無電解メッキにより、所定の位
置に、且つ均一に電極を形成することができるインク噴
射装置の製造方法を提示することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１では、複数の材料からなる隔壁と、
前記隔壁によって隔てられるインク室とを有し、前記隔
壁の変形によって、前記インク室内のインクに圧力が与
えられ、インクが噴射されるインク噴射装置の製造方法
において、無電解メッキの触媒となる金属を含み、且つ
分極された圧電部材と、金属を含まない非金属部材とを
積層する工程と、前記積層部材に溝加工を行なって前記
隔壁を形成する工程と、無電解メッキにより、前記隔壁
の圧電部材に金属電極を形成する工程と、前記積層部材
の溝加工側の面に、カバー部材を接合する工程とからな
ることを特徴とする。

【００１２】請求項２では、前記金属は、パラジウムま
たは銀であることを特徴とする。

【００１３】請求項３では、前記隔壁を形成した後、前
記圧電部の表面の金属を、活性化する活性化処理を行な
うことを特徴とする。

【００１４】請求項４では、前記活性化処理に、塩酸水
溶液を用いることを特徴とする。

【００１５】請求項５では、前記金属電極の不要部分を
除去することを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記の構成を有する本発明では、無電解メッキ
の触媒となる金属を含み、且つ分極された圧電部材と、
金属を含まない非金属部材とが積層され、前記積層部材
に溝加工が行なわれて前記隔壁が形成され、前記圧電部
材に含まれる金属が、無電解メッキの触媒となり、前記
隔壁の圧電部材の部分に金属電極が形成される。そし
て、前記積層部材の溝加工側の面に、カバー部材が接合
されてインク噴射装置が製造される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図３に示すように、インク噴射装置
１は、アクチュエータプレート２とカバープレート３と
ノズルプレート３１と基板４１とから構成されている。

【００１８】このアクチュエータプレート２は、隔壁１
１に隔てられた溝８及び浅溝９が形成されており、溝８
の側面の上半分の領域には、金属電極１３が形成されて
おり、浅溝９の内面には、金属電極１６が形成されてい
る。この金属電極１６によって、溝８の両側面の金属電
極１３が電気的に接続される。

【００１９】次に、アクチュエータプレート２の製造方
法を説明する。まず、図２に示すパラジウム粉末（Ｐｄ
粉末）を含む圧電セラミック材料基板１３３を用意す
る。この圧電セラミック材料基板１３３は、通常の圧電
材料粉末にＰｄ粉末を混合し、焼成、成形したものであ
る。そして、アルミナ基板１３４の上面に、矢印５の方
向に分極された圧電セラミック材料基板１３３をエポキ
シ系接着剤にて接着し、更に圧電セラミック材料基板１
３３上にフィルム１５０を熱圧着にて張り付ける。

【００２０】そして、図１に示すように、ダイモンドカ
ッターブレード３０が、切削方向３０Ａ、３０Ｂ、３０
Ｃの順に移動される。複数の溝８及び浅溝９が形成され
る。この溝８の深さは、圧電セラミック材料基板１３３
の２倍相当である。また、この溝８及び浅溝９の加工に
よって、溝８を隔てる隔壁１１が形成される。この隔壁
１１は、上部１１Ａが、分極された圧電セラミックスで
形成され、下部１１Ｂが、アルミナで形成されている。

【００２１】尚、このようにして形成される溝８の寸法
は、用いるダイアモンドカッターブレード３０の厚み及
び設定切込み量で決定され、溝８のピッチ及び本数は、
溝８加工時の加工テーブルの送りピッチ及び溝加工回数
を制御することで決定される。

【００２２】次に、無電解メッキの前処理として、洗
浄、活性化処理を行う。洗浄は、メッキ形成部の汚れと
溝加工時の切削片の除去及び、活性化処理液やメッキ液
が溝８内に入りやすくするための親水化処理を目的とし
て行われるもので、本実施例においては、加温したアル
カリ水溶液を用いた。活性化処理は、圧電セラミック材
料基板１３３に含まれるＰｄ粉末表面を活性化する目的
で行われるもので、本実施例では、塩酸水溶液を用い
た。この処理を行うと、圧電セラミック材料基板１３３
の露出している部分、即ち溝８の側面上部及び浅溝９の
内面においてＰｄ粉末表面が活性化され、無電解メッキ
の反応開始の触媒作用を示す。

【００２３】そして、上記処理を施したものを無電解メ
ッキ液に浸せきして無電解メッキを行う。無電解メッキ
は、無電解ニッケル、置換型無電解金、還元型無電解金
を順次連続的に行う。本実施例では、無電解ニッケル液
には奥野製薬社製のトップニコロンＥを用い、置換型無
電解金液には奥野製薬社製のＯＰＣムデンゴールドを用
い、還元型無電解金液には奥野製薬社製のＯＰＣムデン
ゴールド２５を用いた。

【００２４】無電解ニッケルメッキは、ｐＨが４.５、
温度が９０℃、空気攪拌にて、２〜５分浸せきして、ニ
ッケルを０.５〜１.０μｍ析出させる。尚、前記トップ
ニコロンＥは、トップニコロンＥ−Ｍ（１００ｍｌ／
ｌ）とトップニコロンＥ−１（５０ｍｌ／ｌ）とを用い
て建浴したものであり、ニッケル濃度は５.０ｇ／ｌで
ある。

【００２５】置換型無電解金メッキは、ｐＨが５.８、
温度が９０℃、機械攪拌にて、１０〜２０分浸せきし
て、金を０.０５〜０.１μｍ析出させる。尚、前記ＯＰ
Ｃムデンゴールドは、ＯＰＣムデンゴールド（１００ｍ
ｌ／ｌ）を用いて建浴したものであり、金濃度は３.５
ｇ／ｌである。

【００２６】還元型無電解金メッキは、ｐＨが１３.
５、温度が７３℃（間接加熱）、空気攪拌にて、７〜１
５分浸せきして、金を０.５〜１.０μｍ析出させる。
尚、前記ＯＰＣムデンゴールド２５は、ＯＰＣムデンゴ
ールド２５ーＭ（２００ｍｌ／ｌ）とＯＰＣムデンゴー
ルド２５ー１（２００ｍｌ／ｌ）とＯＰＣムデンゴール
ド２５ー２（１５０ｍｌ／ｌ）とを用いて建浴したもの
であり、金濃度は４ｇ／ｌである。

【００２７】以上述べた様に形成されたメッキ膜を観察
したところ、溝８の側面上部及び浅溝９の内面には均一
なメッキ膜が形成されていた。

【００２８】次に、圧電セラミック材料基板１３３上の
フィルム５０を加熱したアルカリ水溶液にて浸せきして
除去する。そして、不必要なメッキ析出部分を除去すれ
ば、溝８の側面上部及び浅溝９の内面に金属電極１３お
よび１６が形成されたアクチュエータ２が製造される。

【００２９】次に、図３に示すように、アクチュエータ
プレート２の溝８加工側の面とカバープレート３のマニ
ホールド２２加工側の面とがエポキシ系等の接着剤４
（図５）によって接着される。従って、インクジェット
プリンタヘッド１には、溝８の上面が覆われて、横方向
に違いに間隔を有する複数のインク室１２（図５）が構
成される。

【００３０】そして、アクチュエータプレート２及びカ
バープレート３の端面に、各インク室１２に対応してノ
ズル３２が設けられたノズルプレート３１が接着され
る。また、アクチュエータプレート２の溝８の加工側に
対して反対側の面には、基板４１が、エポキシ系接着剤
によって接着されている。その基板４１には各インク室
１２の位置に対応した位置に導電層のパターン４２が形
成されている。その導電層のパターン４２と浅溝部１６
の底面の金属電極９とは、周知のワイヤボンディング等
によって導線４３で接続されている。

【００３１】次に、制御部のブロック図を示す図４によ
って、制御部の構成を説明する。基板４１に形成された
導電層のパターン４２は各々個々にＬＳＩチップ５１に
接続されている。また、クロックライン５２、データラ
イン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５もＬＳ
Ｉチップ５１に接続されている。ＬＳＩチップ５１は、
クロックライン５２から供給される連続したクロックパ
ルスに基づいて、データライン５３上に現れるデータに
応じて、どのノズル３２からインク滴の噴射を行うべき
かを判断する。そして、ＬＳＩチップ５１は、駆動する
インク室１２の金属電極１３に電気的に接続された導電
層のパターン４２に、電圧ライン５４の電圧Ｖを印加
し、駆動するインク室１２以外の金属電極１３に接続さ
れた導電層のパターン４２にはアースライン５５を接続
する。

【００３２】次に、図５、図６によって、インク噴射装
置１の動作を説明する。

【００３３】ＬＳＩチップ５１が、所要のデータに従っ
て、インク噴射装置１のインク室１２ｂからインクの噴
出を行なうと判断する。すると、そのインク室１２ｂに
対応する導電層パターン４２を介して金属電極１３ｅと
１３ｆとに正の駆動電圧Ｖが印加され、金属電極１３ｄ
と１３ｇとが接地される。図６に示すように、隔壁１１
ｂの上部１１Ａには矢印１４ｂの方向の駆動電界が発生
し、隔壁１１ｃの上部１１Ａには矢印１４ｃの方向の駆
動電界が発生する。すると、駆動電界方向１４ｂ及び１
４ｃは分極方向５とが直交しているため、隔壁１１ｂ及
び１１ｃの上部１１Ａは、圧電厚みすべり効果により、
この場合、インク室１２ｂの内部方向に急速に変形しよ
うとする力が作用し、その力により、隔壁１１ｂ、１１
ｃの下部１１Ｂもインク室１２ｂの内部に変形される。
この変形によってインク室１２ｂの容積が減少してイン
ク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、インク室１
２ｂに連通するノズル３２（図３）からインク滴が噴射
される。

【００３４】また、駆動電圧Ｖの印加が停止されると、
隔壁１１ｂ及び１１ｃが変形前の位置（図５参照）に戻
るためインク室１２ｂ内のインク圧力が低下する。する
と、インク導入口２１（図３）からマニホールド２２
（図３）を通してインク流路１２ｂ内にインクが供給さ
れる。

【００３５】尚、前記実施例においては、まず駆動電圧
をインク室１２ｂの容積が減少させて、インク室１２ｂ
からインク滴を噴射し、次に駆動電圧の印加を停止しイ
ンク室１２ｂの容積を自然状態にしてインク室１２ｂに
インクを供給していたが、まず駆動電圧をインク室１２
ｂの容積が増大するように印加して、インク室１２ｂに
インクを供給し、次に駆動電圧の印加を停止してインク
室１２ｂの容積を前記増大状態から自然状態へと減少さ
せてインク室１２ｂからインク滴を噴射させてもよい。

【００３６】上述したように、本実施例では、隔壁１１
の上部１１Ａが、パラジウム粉末（Ｐｄ粉末）を含む圧
電セラミック材料基板１３３で形成され、下部１１Ｂが
をアルミナ基板１３４で形成されているので、Ｐｂ粉末
が無電解メッキの触媒となって、隔壁１１の上部１１Ａ
のみに金属電極が形成される。このように、無電解メッ
キによって、隔壁１１の上半分の領域のみに金属電極を
形成することができる。また、従来のように無電解メッ
キの前処理状態が変化することがないので、メッキ膜を
均一に形成することができる。更に、無電解メッキの触
媒となる金属が前記圧電部材に含まれているので、従来
のようにメッキへの吸着力が悪くなることがなく、メッ
キ膜を均一に形成することができる。

【００３７】尚、本実施例では、全てのインク室１２か
らインクを噴射する構成であったが、インクを噴射する
インク室との間に、インクを噴射しない非噴射室を設け
る構成でもよい。

【００３８】また、本実施例では、隔壁１１の上部１１
Ａを金属を含んだ圧電セラミックスで形成し、下部１１
Ｂをアルミナで形成していたが、下部１１Ｂは金属を含
まない材料でさえあればなんでもよい。

【００３９】さらに、本実施例では、隔壁１１の上部１
１Ａを圧電セラミックスで形成し、下部１１Ｂをアルミ
ナで形成していたが、隔壁１１の上部を金属を含まない
非金属材料で形成し、下部１１Ｂを金属を含んだ圧電セ
ラミックスで形成してもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインク噴射装置の製造方法によれば、金属を含
み、且つ分極された圧電部材と非圧電部材とを積層し、
その積層部材に溝加工を行なって前記隔壁を形成した
後、無電解メッキを行なうので、前記圧電部材の前記金
属が無電解メッキの触媒となって、前記隔壁の前記圧電
部材の領域に金属電極が形成される。このように、無電
解メッキによって、隔壁の所定領域のみに金属電極を形
成することができる。また、従来のように無電解メッキ
の前処理状態が変化することがないので、メッキ膜を均
一に形成することができる。更に、無電解メッキの触媒
となる金属が前記圧電部材に含まれているので、従来の
ようにメッキへの吸着力が悪くなることがなく、メッキ
膜を均一に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインク噴射装置の溝形成を
示す説明図である。

【図２】前記実施例のアクチュエータプレート製造を示
す説明図である。

【図３】前記実施例のインク噴射装置を示す斜視図であ
る。

【図４】前記実施例の制御部を示す説明図である。

【図５】前記実施例のインク噴射装置を示す断面図であ
る。

【図６】前記実施例のインク噴射装置の動作を示す説明
図である。

【図７】従来のインク噴射装置の製造過程を示す説明図
である。

【図８】従来のインク噴射装置の製造過程を示す説明図
である。

【図９】従来のインク噴射装置の製造過程を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ インク噴射装置 ２ アクチュエータプレート ３ カバープレート ８ 溝 １１ 隔壁 １２ インク室 １３ 金属電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の材料からなる隔壁と、前記隔壁に
   よって隔てられるインク室とを有し、前記隔壁の変形に
   よって、前記インク室内のインクに圧力が与えられ、イ
   ンクが噴射されるインク噴射装置の製造方法において、 無電解メッキの触媒となる金属を含み、且つ分極された
   圧電部材と、金属を含まない非金属部材とを積層する工
   程と、 前記積層部材に溝加工を行なって前記隔壁を形成する工
   程と、 無電解メッキにより、前記隔壁の圧電部材に金属電極を
   形成する工程と、 前記積層部材の溝加工側の面に、カバー部材を接合する
   工程とからなることを特徴とするインク噴射装置の製造
   方法。
2. 【請求項２】 前記金属は、パラジウムまたは銀である
   ことを特徴とする請求項１記載のインク噴射装置の製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記隔壁を形成した後、前記圧電部の表
   面の金属を、活性化する活性化処理を行なうことを特徴
   とする請求項１記載のインク噴射装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記活性化処理に、塩酸水溶液を用いる
   ことを特徴とする請求項３記載のインク噴射装置の製造
   方法。
5. 【請求項５】 前記金属電極の不要部分を除去すること
   を特徴とする請求項１記載のインク噴射装置の製造方
   法。