インクジェットヘッドの製造方法
【課題】 電解メッキによって圧電部材に電極を形成する。
【解決手段】 駆動電圧の印加に伴う無鉛圧電部材の変形によってインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、前記無鉛圧電部材に第１導電パターンを形成し、前記無鉛圧電部材のうち、少なくとも前記第１導電パターンを形成する領域以外の領域に、絶縁層を形成し、電解メッキによって前記第１導電パターン上に第２導電パターンを形成することにより、前記駆動電圧の印加に用いられる電極を形成する。
【解決手段】 駆動電圧の印加に伴う無鉛圧電部材の変形によってインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、前記無鉛圧電部材に第１導電パターンを形成し、前記無鉛圧電部材のうち、少なくとも前記第１導電パターンを形成する領域以外の領域に、絶縁層を形成し、電解メッキによって前記第１導電パターン上に第２導電パターンを形成することにより、前記駆動電圧の印加に用いられる電極を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドでは、電圧の印加に伴って圧電部材を変形させることにより、インクを吐出させている。圧電部材には、圧電部材に電圧を印加するための電極が形成されている。電極は、電解メッキによって圧電部材に形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４１０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電部材を形成する材料としては、鉛を用いたものや、鉛を用いていないものがある。鉛を用いていない圧電部材は、一般的に、鉛を用いた圧電部材よりも比抵抗が小さい。電解メッキによって、鉛を用いていない圧電部材に電極を形成するときに、圧電部材のうち、電極を形成しない領域では、微弱電流が流れてしまい、メッキが析出してしまうおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態は、駆動電圧の印加に伴う無鉛圧電部材の変形によってインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、前記無鉛圧電部材に第１導電パターンを形成し、前記無鉛圧電部材のうち、少なくとも前記第１導電パターンを形成する領域以外の領域に、絶縁層を形成し、電解メッキによって前記第１導電パターン上に第２導電パターンを形成することにより、前記駆動電圧の印加に用いられる電極を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの断面図である。
【図２】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの動作を説明する図である。
【図４】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの動作を説明する図である。
【図５】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図６】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図７】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図８】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図９】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１０】インク供給装置の概略図である。
【図１１】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの外観図である。
【図１２】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの断面図である。
【図１３】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１４】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１５】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１６】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１７】第３の実施形態であるインクジェットヘッドの外観図である。
【図１８】第３の実施形態であるインクジェットヘッドの断面図である。
【図１９】第３の実施形態において、圧電部材の駆動部の構成を示す図である。
【図２０】第３の実施形態において、圧電部材の駆動部の形成工程を示す図である。
【図２１】第３の実施形態において、圧電部材の駆動部の形成工程を示す図である。
【図２２】第３の実施形態において、圧電部材の駆動部の形成工程を示す図である。
【図２３】第３の実施形態において、圧電部材の駆動部の形成工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（第１の実施形態）
第１の実施形態におけるインクジェットヘッドについて説明する。
【０００８】
インクジェットヘッド１の構造について、図１および図２を用いて説明する。図１は、インクジェットヘッドの断面図である。図２は、図１の紙面と直交する面におけるインクジェットヘッドの断面図である。
【０００９】
インクジェットヘッド１は、基板１０を有する。基板１０は、２つの圧電部材１１，１２を積層することによって構成される。圧電部材１１の材料としては、鉛を含んでいない材料、具体的には、ニオブ酸系誘電体材料を用いることができる。ニオブ酸系誘電体材料としては、例えば、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウムカリウムがある。圧電部材１２の材料としては、圧電部材１１と同一の材料を用いたり、圧電部材１１の材料とは異なる材料を用いたりすることができる。
【００１０】
２つの圧電部材１１，１２は、分極処理が施されており、図２に示すように、２つの圧電部材１１，１２の分極方向Ｐ１，Ｐ２は、互いに異なる。矢印Ｐ１の方向は、圧電部材１１の分極方向であり、矢印Ｐ２の方向は、圧電部材１２の分極方向である。圧力室１３を構成する圧電部材１１，１２は、電極５０で覆われている。
【００１１】
基板１０は、圧力室１３を有する。図２に示すように、複数の圧力室１３は、一方向に並んでいる。圧力室１３は、圧電部材１１，１２によって構成されており、圧力室１３を構成する圧電部材１１，１２が、駆動部に相当する。
【００１２】
圧力室１３の内壁面には、電極が形成されている。電極は、圧力室１３を構成する圧電部材１１，１２に電圧を印加するために用いられる。圧力室１３の内壁面に形成された電極は、基板１０の表面に形成された電極を介して、駆動回路に接続されている。駆動回路は、圧電部材１１，１２に対して所定の駆動パターンで電圧を印加する。
【００１３】
枠部材２０は、基板１０の表面に設けられており、圧力室１３の一部を塞いでいる。枠部材２０は、開口部２１を有しており、開口部２１は、圧力室１３とつながっている。
【００１４】
蓋部材３０は、枠部材２０に固定されている。蓋部材３０は、開口部３１を有しており、開口部３１は、枠部材２０の開口部２１とつながっている。開口部２１，３１は、インクを圧力室１３に導くための通路となる。開口部３１は、チューブを介してインクタンクと接続されている。
【００１５】
ノズルプレート４０は、基板１０の端面に固定されており、圧力室１３を塞いでいる。ノズルプレート４０は、枠部材２０および蓋部材３０にも固定されている。ノズルプレート４０は、ノズル４１を有しており、ノズル４１は、圧力室１３とつながっている。ノズル４１は、各圧力室１３に対応して設けられている。
【００１６】
次に、インクジェットヘッド１の動作について、図３および図４を用いて説明する。圧力室１３を構成する圧電部材１１，１２に電極５０から電圧を印加すると、図３および図４に示すように、圧電部材１１，１２を変形させることができる。
【００１７】
図３に示す状態では、圧電部材１１，１２の変形によって、圧力室１３Ａの容積が増加している。圧力室１３Ａの容積を増加させることにより、圧力室１３Ａの内部にインクを取り込むことができる。すなわち、インクが、開口部３１，２１を通過して、圧力室１３Ａに移動する。圧力室１３Ａと隣り合う圧力室１３Ｂでは、圧電部材１１，１２の変形によって、容積が減少している。
【００１８】
図４に示す状態では、圧電部材１１，１２の変形によって、圧力室１３Ａの容積が減少している。圧力室１３Ａの容積を減少させることにより、圧力室１３Ａの内圧を上昇させて、圧力室１３Ａに取り込まれたインクを吐出させることができる。圧力室１３Ａ内のインクは、ノズル４１を通過して、インクジェットヘッド１の外部に吐出する。圧力室１３Ａと隣り合う圧力室１３Ｂでは、圧電部材１１，１２の変形によって、容積が増加している。
【００１９】
次に、インクジェットヘッド１の製造方法について、図５から図９を用いて説明する。
【００２０】
まず、図５に示すように、平板状の圧電部材１１，１２を積層することにより、基板１０を形成する。圧電部材１１，１２は、図２を用いて説明したように、矢印Ｐ１，Ｐ２の方向に分極されている。基板１０の表面に、ガラスコーティング層（絶縁層）７０を形成する。ガラスコーティング層７０は、圧電部材１１の表面に形成されており、本実施形態では、基板１０の表面全体に形成されている。ガラスコーティング層７０を構成するガラスコーティング剤としては、例えば、墨東化成製のシラグシタールを用いることができる。
【００２１】
ガラスコーティング層７０は、公知の方法を用いて、基板１０に形成することができる。具体的には、ドライコート法やウェットコート法を用いて、ガラスコーティング層７０を形成することができる。ガラスコーティング層７０を形成するときの温度が高すぎると、基板１０（圧電部材１１，１２）が劣化するおそれがあるため、この点を考慮して、ガラスコーティング層７０を形成することが好ましい。例えば、ガラスコーティング層７０を形成するときの温度として、基板１０（圧電部材１１，１２）のキュリー温度の半分以下とすることができる。
【００２２】
次に、図６に示すように、ガラスコーティング層７０が形成された基板１０に、複数の溝７１を形成する。溝７１は、圧力室１３に相当する。溝７１は、例えば、ダイヤモンドカッターを用いて形成することができる。溝７１を形成する位置や数は、インクジェットヘッド１の構造等を考慮して、適宜設定することができる。本実施形態では、複数の溝７１が一方向に並べて形成され、複数の溝７１の列が２つ設けられている。
【００２３】
次に、ガラスコーティング層７０の表面全体にレジストを塗布し、電極を形成しない領域だけにレジストが残るように、露光および現像を行う。そして、メッキの前処理を施すことにより、電極を形成する領域に対してメッキ核を形成する。レジストを剥離すれば、電極を形成する領域だけに、メッキ核が存在することになる。
【００２４】
本実施形態では、溝７１を形成した後に、レジストを塗布しているが、溝７１を形成する前に、レジストを塗布することができる。具体的には、ガラスコーティング層７０の表面全体にレジストを塗布した後に、電極を形成しない領域だけにレジストが残るように、露光および現像を行う。そして、電極を形成する領域の所定位置に溝７１を形成することができる。
【００２５】
液状レジストを用いる場合には、レジストを塗布した後に、溝７１を形成することが好ましい。溝７１を形成した後に、液状レジストを塗布すると、液状レジストが溝７１に詰まってしまい、レジストを除去し難くなることがある。溝７１を形成した後に、レジストを塗布するときには、ドライフィルムレジストや電着レジストを用いることが好ましい。ドライフィルムレジストや電着レジストを用いれば、レジストが溝７１に詰まってしまうのを防止することができる。
【００２６】
次に、無電解Ｎｉメッキを施すことにより、メッキ核が存在する領域において、ニッケルの第１導電パターン７２が形成される（図７参照）。第１導電パターン７２の領域Ａ１は、溝７１に形成されており、圧電部材１１，１２に接触している。第１導電パターン７２の領域Ａ１は、図３で説明した電極５０に相当する。第１導電パターン７２の領域Ａ２は、溝７１以外の所定領域に形成されており、ガラスコーティング層７０の表面に形成されている。すなわち、第１導電パターン７２（領域Ａ２）および圧電部材１１の間には、ガラスコーティング層７０がある。
【００２７】
次に、電解メッキによって、第１導電パターン７２の表面に第２導電パターン（金メッキ）７３を形成する。これにより、圧電部材１１，１２に駆動電圧を印加するための電極５０，７４が基板１０の表面に形成される。電極５０，７４は、第１導電パターン７２および第２導電パターン７３が積層された構成である。電極５０は、図７に示す領域Ａ１に相当する部分の電極であり、電極７４は、図７に示す領域Ａ２に相当する部分の電極である。
【００２８】
第２導電パターン（金メッキ）７３を形成することにより、電極５０，７４の抵抗値を下げて、電極５０，７４の抵抗値のバラツキを抑制できる。また、酸化膜の形成を抑制するために、金メッキを用いることができる。第１導電パターン７２が一部で繋がっていれば、電解メッキを容易に行うことができる。第１導電パターン７２が繋がっている部分は、電解メッキを行った後に、除去すればよい。
【００２９】
次に、図８に示すように、電極５０，７４の上面に、２つの枠部材８０を配置する。各枠部材８０は、溝７１（電極５０）の列に沿って配置される。枠部材８０は、２つの開口部８１を有しており、各開口部８１の内側には、溝７１（電極５０）の列がある。枠部材８０は、図１で説明した枠部材２０に相当し、開口部８１は、枠部材２０の開口部２１に相当する。
【００３０】
図８に示す部材を、３つの切断線ＣＬに沿って切断すると、図９に示す構造体が得られる。図９において、枠部材２０に蓋部材３０を固定すれば、図１で説明したインクジェットヘッド１が得られる。図９に示すように、枠部材２０の開口部２１にインクを供給すれば、開口部２１の内側に位置している複数の溝７１（圧力室１３）にインクを供給することができる。
【００３１】
本実施形態によれば、電解メッキによって第１導電パターン７２上に第２導電パターン７３を形成するときに、第１導電パターン７２以外の領域がガラスコーティング層７０で覆われている。圧電部材１１がガラスコーティング層７０で覆われた状態において、電解メッキを行うことにより、第１導電パターン７２以外の領域にメッキが析出してしまうのを防止することができる。特に、第１導電パターン７２が密に形成されているときには、メッキの析出を防止することに意義がある。
【００３２】
圧電部材１１は、鉛を含まない材料で形成されており、ＰＺＴで形成された圧電部材よりも比抵抗が小さい。ここで、ガラスコーティング層７０を形成せずに、圧電部材１１が露出している状態において、電解メッキによって第２導電パターン７３を形成しようとすると、第１導電パターン７２が形成されていない領域において、微弱電流が流れ、メッキが析出してしまうおそれがある。本実施形態では、第１導電パターン７２以外の領域がガラスコーティング層（絶縁層）７０によって覆われているため、第１導電パターン７２以外の領域に微弱電流が流れるのを防止し、メッキの析出を防止することができる。
【００３３】
また、無電解メッキによって第１導電パターン７２を形成する前に、圧電部材１１の表面をガラスコーティング層７０で覆っておくことにより、無電解メッキの前処理液が圧電部材１１の粒子間にしみ込んでしまうのを防止することができる。前処理液が圧電部材１１の粒子間にしみ込むのを防止することにより、所定領域だけに電極７４を形成することができる。ガラスコーティング層７０は、圧電部材１１よりも緻密質であるため、メッキの染み出しを防止することができる。
【００３４】
本実施形態では、ガラスコーティング層７０の材料として、ガラスコーティング剤を用いているが、他の材料を用いることができる。コーティング層７０の材料として、例えば、ポリイミド（ＰＩ）といった有機材料を用いることができる。電解メッキによって第２導電パターン７３を形成するときに、第１導電パターン７２以外の領域にメッキが析出するのを防止するためには、コーティング層７０の材料は、絶縁性を有していればよい。無電解メッキによって第１導電パターン７２を形成するときに、前処理液のしみこみや、メッキの染み出しを防止するためには、ガラスコーティング層７０は、圧電部材１１よりも緻密な層であればよい。
【００３５】
インクジェットヘッド１の製造工程を考慮すると、ガラスコーティング層７０は、無電解メッキ以外の処理（例えば、エッチング）に耐えることが好ましい。また、インクジェットヘッド１を使用するとき、ガラスコーティング層７０は、インクと接触するために、インクに耐えることが好ましい。
【００３６】
本実施形態では、基板１０の表面全体にガラスコーティング層７０を形成しているが、基板１０の一部の領域だけに、ガラスコーティング層７０を形成することができる。具体的には、少なくとも電極７４が形成される領域に対して、ガラスコーティング層７０を形成することができる。
【００３７】
電極５０，７４を形成する方法は、本実施形態で説明した方法に限らない。溝７１の表面に電極５０が形成され、溝７１以外の領域に電極７４が形成されればよい。例えば、図６に示す状態において、ガラスコーティング層７０の全面に無電解メッキを施しておく。次に、電極５０，７４を形成する領域にマスクを形成しておき、電極５０，７４を形成しない領域のメッキをエッチングによって除去することができる。
【００３８】
本実施形態では、無電解メッキによって第１導電パターン７２を形成する前に、ガラスコーティング層７０を形成しているが、第１導電パターン７２を形成した後に、第１導電パターン７２以外の領域にガラスコーティング層７０を形成することができる。第１導電パターン７２を形成した後に、第１導電パターン７２以外の領域にガラスコーティング層７０を形成しておけば、電解メッキによって第２導電パターン７３を形成するときに、第１導電パターン７２以外の領域において、メッキが析出してしまうのを防止することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態であるインクジェットヘッドについて説明する。
【００４０】
本実施形態であるインクジェットヘッド１にインクを供給するインク供給装置１００について、図１０を用いて説明する。
【００４１】
インクジェットヘッド１のインク供給口１ａには、チューブ１０１を介して第１インクタンク１１１が接続されている。第１インクタンク１１１には、インクＩが収容されており、第１ポンプ１２１の動作（圧力調整）によって、第１インクタンク１１１内のインクＩがチューブ１０１を介してインク供給口１ａに供給される。
【００４２】
第１ポンプ１２１は、チューブ１０２を介して第１インクタンク１１１と接続されている。第１インクタンク１１１内の気圧は、第１ポンプ１２１により調整されており、大気圧よりも高い状態に保たれている。第１インクタンク１１１内のインクＩを、チューブ１０１を介してインクジェットヘッド１に供給することができる。第１ポンプ１２１に付した矢印は、第１ポンプ１２１の動作による空気の移動方向を示している。
【００４３】
インクジェットヘッド１のインク排出口１ｂには、チューブ１０３を介して第２インクタンク１１２が接続されており、インク排出口１ｂから排出されたインクが第２インクタンク１１２に収容される。第２インクタンク１１２内のインクＩは、輸送ポンプ１２２の動作によって、チューブ１０５を通過して第１インクタンク１１１に導かれる。インクＩは、第１インクタンク１１１、インクジェットヘッド１および第２インクタンク１１２の経路で循環している。輸送ポンプ１２２に付した矢印は、輸送ポンプ１２２の動作に伴うインクＩの移動方向を示している。
【００４４】
第２インクタンク１１２には、チューブ１０４を介して第２ポンプ１２３が接続されている。第２ポンプ１２３は、第２インクタンク１１２内の気圧を大気圧よりも低い状態に保つように調整している。第２ポンプ１２３に付した矢印は、第２ポンプ１２３の動作（圧力調整）による空気の移動方向を示している。
【００４５】
駆動回路１３０は、インクジェットヘッド１に駆動信号を送る。インクジェットヘッド１は、駆動回路１３０からの駆動信号を受けて、インクを吐出する。
【００４６】
次に、本実施形態であるインクジェットヘッドの構造について説明する。図１１は、本実施形態であるインクジェットヘッドの外観図である。図１２は、図１１のＸ１−Ｘ１断面図である。図１１および図１２において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸である。
【００４７】
基板１０の上面には、駆動部１４が設けられている。駆動部１４は、２つの圧電部材１１，１２を積層することによって構成される。基板１０は、例えば、アルミナやニオブ酸系誘電体材料で形成することができる。圧電部材１１，１２は、例えば、ニオブ酸系誘電体材料で形成することができる。第１の実施形態と同様に、圧電部材１１，１２は、互いに逆の方向に分極されている。
【００４８】
図１１に示すように、複数の駆動部１４がＹ方向に並んでおり、複数の駆動部１４の列が２つ設けられている。Ｙ方向で隣り合う２つの駆動部１４の間には、圧力室があり、２つの駆動部１４が変形することにより、圧力室の容積を変化させることができる。駆動部１４の動作は、図３および図４で説明した場合と同様である。
【００４９】
圧力室を構成する駆動部１４の壁面には、電極が形成されている。電極を介して駆動部１４に電圧を印加すれば、駆動部１４を変形させることができる。駆動部１４の変形によって圧力室の容積を増加させれば、圧力室にインクを取り込むことができる。駆動部１４の変形によって圧力室の容積を減少させれば、インクを吐出させることができる。
【００５０】
基板１０は、供給口１０ａおよび排出口１０ｂを有する。供給口１０ａは、Ｘ方向で隣り合う２つの駆動部１４の間にある。排出口１０ｂは、駆動部１４に対して、供給口１０ａの側とは反対側にある。基板１０の上面には、枠部材２０が配置されており、枠部材２０は、複数の駆動部１４を囲んでいる。駆動部１４および枠部材２０の上面には、ノズルプレート４０が固定されている。
【００５１】
ノズルプレート４０は、複数のノズル４１を有しており、各ノズル４１は、圧力室に対応して設けられている。図１１に示すように、複数のノズル４１は、Ｙ方向に並んでおり、複数のノズル４１の列が、２つ設けられている。本実施形態では、Ｙ方向に並ぶ複数のノズル４１を２つ設けているが、Ｙ方向に並ぶ複数のノズル４１を１つだけ設けることもできる。ノズル４１の数は、適宜設定できる。
【００５２】
次に、本実施形態であるインクジェットヘッドの動作について説明する。図１２に示す矢印は、インクの移動方向を示している。
【００５３】
インクは、供給口１０ａからインクジェットヘッド１の内部に移動する。供給口１０ａを通過したインクは、供給口１０ａに対してＸ方向の両側に進む。供給口１０ａからのインクは、圧力室に移動する。インクが圧力室内にあるときに、駆動部１４が変形すれば、圧力室内のインクがノズル４１を通過して、インクジェットヘッド１の外部に吐出することができる。圧力室を通過したインクは、基板１０の排出口１０ｂに向かって移動する。
【００５４】
供給口１０ａから排出口１０ｂに向かってインクが移動すれば、インクジェットヘッド１の内部に気泡が発生しても、インクの移動によって気泡をインクジェットヘッド１の外部に排出することができる。また、供給口１０ａから排出口１０ｂに向かってインクが移動し続ければ、インクジェットヘッド１の内部におけるインクの温度変化を抑制することができる。
【００５５】
次に、インクジェットヘッド１の製造方法について、図１３から図１６を用いて説明する。
【００５６】
図１３に示すように、基板１０の表面に駆動部１４を形成する。駆動部１４は、例えば、２つの圧電部材１１，１２を積層した後に、図１３に示す形状に加工することができる。基板１０および駆動部１４の表面に対して、第１の実施形態と同様に、ガラスコーティング層７０を形成する。ガラスコーティング層７０は、圧電部材１１や基板１０よりも緻密質な層である。
【００５７】
本実施形態では、基板１０および駆動部１４の表面全体に対して、ガラスコーティング層７０を形成している。本実施形態においても、コーティング層７０の材料として、ガラスコーティング剤以外の材料、例えば、ポリイミド（ＰＩ）といった有機材料を用いることができる。
【００５８】
ガラスコーティング層７０を形成するときには、ドライコート法を用いることが好ましい。ウェットコート法によってガラスコーティング層７０を形成するときには、駆動部１４の基端部分にコーティング剤が溜まりやすくなってしまう。
【００５９】
次に、ガラスコーティング層７０の表面全体にレジストを塗布し、電極５０，７４を形成しない領域だけにレジストが残るように、露光および現像を行う。
【００６０】
次に、図１４に示す駆動部１４に対して、溝（圧力室）１３を形成する。図１５に示すように、複数の溝１３を形成することにより、Ｙ方向に並んだ複数の駆動部１４が形成される。そして、レジストが形成されていない領域および溝１３に対して、無電解メッキによって第１導電パターン７２を形成する。
【００６１】
次に、電解メッキにより、第１導電パターン７２上に第２導電パターン７３を形成することにより、電極５０，７４を形成することができる。電極５０，７４は、第１導電パターン７２および第２導電パターン７３が積層された構成である。電極５０は、溝１３の壁面に沿って形成された電極であり、駆動部１４に接触している。電極７４は、溝１３以外の領域に形成されており、電極７４および基板１０の間には、ガラスコーティング層７０がある。
【００６２】
図１５に示す構造体を２つ用意すれば、図１６に示すように、インクジェットヘッド１の一部を構成することができる。基板１０には、排出口１０ｂが形成されている。
【００６３】
本実施形態においても、電解メッキによって第２導電パターン７３を形成するときに、第１導電パターン７２以外の領域がガラスコーティング層７０によって覆われているため、電解メッキを行ったときに、第１導電パターン７２以外の領域にメッキが析出してしまうのを防止することができる。
【００６４】
また、無電解メッキによって、第１導電パターン７２を形成する前に、基板１０や駆動部１４の表面にガラスコーティング層７０を形成しておくことにより、メッキの前処理液が基板１０や駆動部１４の粒子間にしみ込むのを防止することができる。
【００６５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態であるインクジェットヘッドについて説明する。図１７は、本実施形態であるインクジェットヘッドの外観図であり、図１８は、図１７のＸ２−Ｘ２断面図である。図１７において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸である。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の関係は、図１８から図２３においても同様である。
【００６６】
インクジェットヘッド１は、積層構造を有しており、最上層から下方層に向かって、圧電部材２０１、振動板２０２、キャビティプレート２０３、スペーサプレート２０４、マニホールドプレート２０５，２０６、ノズルプレート４０が重ねられている。ノズルプレート４０は、複数のノズル４１を有する。振動板２０２は、インクを取り込むための供給口２０９を有する。
【００６７】
スペーサプレート２０４およびマニホールドプレート２０５，２０６は、ノズル４１に対応した開口部が形成されており、これらの開口部によって液室２０７が構成されている。液室２０７内のインクは、ノズル４１に導かれる。
【００６８】
圧電部材２０１は、振動板２０２上に成膜され、分極処理が施されている。本実施形態では、分極方向が、振動板２０２の面に対して垂直な方向となっている。圧電部材２０１の上面（振動板２０２と反対側の面）には、各液室２０７に対応する電極２０８が形成されている。図１９に示すように、電極２０８は、Ｘ方向に延びている。振動板２０２は、導電性金属で形成されており、振動板２０２および電極２０８が圧電部材２０１を挟んでいる。
【００６９】
複数の電極２０８には、配線が接続されており、駆動部からの電圧が印加される。電極２０８に電圧を印加すると、分極方向と同一方向に電界が形成される。電極２０８は、正極とし、振動板２０２は、接地極としている。電圧が印加された電極２０８の直下に位置する圧電部材２０１（駆動部に相当する）が駆動され、圧電部材２０１が分極方向と直交する方向に収縮する。振動板２０２は縮まないため、振動板２０２および圧電部材２０１は、液室２０７の側に凸となるように変形する。
【００７０】
振動板２０２および圧電部材２０１が液室２０７の側に凸となるように変形すると、液室２０７内の容積が低下して、液室２０７の内圧が上昇する。液室２０７の内圧が上昇することにより、液室２０７内のインクがノズル４１から吐出する。電極２０８への電圧の印加を停止すれば、圧電部材２０１および振動板２０２は、湾曲形状から平板形状に戻り、液室２０７の容積が元に戻る。液室２０７は、減圧状態となるため、液室２０７にインクが取り込まれる。
【００７１】
次に、圧電部材２０１に電極２０８を形成する方法について、図２０から図２３を用いて説明する。図２０から図２３は、圧電部材２０１を同一方向から見たときの図である。
【００７２】
まず、図２０に示す平板状の圧電部材２０１を用意しておき、図２１に示すように、圧電部材２０１の表面にガラスコーティング層７０を形成する。ガラスコーティング層７０は、圧電部材２０１よりも緻密質な層である。
【００７３】
図２１に示すように、圧電部材２０１のうち、電極２０８を形成する一部の領域Ｒ１には、ガラスコーティング層７０が形成されていない。領域Ｒ１は、電極２０８の一部に相当する領域である。例えば、領域Ｒ１をマスキングした状態で、圧電部材２０１の表面に、ガラスコーティング剤を塗布することができる。ガラスコーティング剤を塗布した後にマスクを剥がせば、図２１に示すガラスコーティング層７０を形成することができる。
【００７４】
次に、図２２に示すように、ガラスコーティング層７０が形成された面に対して、無電解メッキによって第１導電層７５を形成する。第１導電層７５は、ニッケルメッキによって構成されている。第１導電層７５は、圧電部材２０１の全面に対して形成される。
【００７５】
次に、第１導電層７５のうち、電極２０８を形成する領域以外の領域をエッチングによって除去する。電極２０８を形成する領域は、領域Ｒ１および領域Ｒ２である。領域Ｒ１では、第１導電層７５が圧電部材２０１に接触している。領域Ｒ２では、第１導電層７５および圧電部材２０１の間に、ガラスコーティング層７０がある。
【００７６】
次に、電解メッキによって、第１導電層７５の表面に第２導電層７６を形成する。本実施形態では、第２導電層７６が、金メッキで構成されている。電極２０８は、第１導電層７５および第２導電層７６が積層された構成を有する。
【００７７】
本実施形態によれば、電解メッキによって第２導電層７６を形成するときに、第１導電層７５以外の領域がガラスコーティング層７０で覆われているため、第１導電層７５以外の領域において、電解メッキによってメッキが析出してしまうのを防止できる。
【００７８】
本実施形態では、領域Ｒ２において、第１導電層７５および圧電部材２０１の間にガラスコーティング層７０を設けている。ガラスコーティング層７０を設けることにより、無電解メッキを行っても、メッキの染み出しを防止することができる。特に、領域Ｒ２は、互いに近づいた位置に形成されているため、領域Ｒ２に対してガラスコーティング層７０を形成することにより、互いに近づいた２つの領域Ｒ２の間において、メッキの染み出しを防止することができる。
【００７９】
上述した実施形態では、インクジェットヘッド１の製造方法について説明したが、インクジェットヘッド１の製造方法以外にも適用することができる。すなわち、無電解メッキによって圧電部材に電極を形成するときには、本実施形態を適用することができる。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８１】
１：インクジェットヘッド、１０：基板、１１：圧電部材、１２：圧電部材、
１３：圧力室、２０：枠部材、２１：開口部、３０：蓋部材、３１：開口部、
４０：ノズルプレート、４１：ノズル、５０：電極
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドでは、電圧の印加に伴って圧電部材を変形させることにより、インクを吐出させている。圧電部材には、圧電部材に電圧を印加するための電極が形成されている。電極は、電解メッキによって圧電部材に形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４１０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電部材を形成する材料としては、鉛を用いたものや、鉛を用いていないものがある。鉛を用いていない圧電部材は、一般的に、鉛を用いた圧電部材よりも比抵抗が小さい。電解メッキによって、鉛を用いていない圧電部材に電極を形成するときに、圧電部材のうち、電極を形成しない領域では、微弱電流が流れてしまい、メッキが析出してしまうおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態は、駆動電圧の印加に伴う無鉛圧電部材の変形によってインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、前記無鉛圧電部材に第１導電パターンを形成し、前記無鉛圧電部材のうち、少なくとも前記第１導電パターンを形成する領域以外の領域に、絶縁層を形成し、電解メッキによって前記第１導電パターン上に第２導電パターンを形成することにより、前記駆動電圧の印加に用いられる電極を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの断面図である。
【図２】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの動作を説明する図である。
【図４】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの動作を説明する図である。
【図５】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図６】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図７】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図８】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図９】第１の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１０】インク供給装置の概略図である。
【図１１】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの外観図である。
【図１２】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの断面図である。
【図１３】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１４】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１５】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１６】第２の実施形態であるインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図１７】第３の実施形態であるインクジェットヘッドの外観図である。
【図１８】第３の実施形態であるインクジェットヘッドの断面図である。
【図１９】第３の実施形態において、圧電部材の駆動部の構成を示す図である。
【図２０】第３の実施形態において、圧電部材の駆動部の形成工程を示す図である。
【図２１】第３の実施形態において、圧電部材の駆動部の形成工程を示す図である。
【図２２】第３の実施形態において、圧電部材の駆動部の形成工程を示す図である。
【図２３】第３の実施形態において、圧電部材の駆動部の形成工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（第１の実施形態）
第１の実施形態におけるインクジェットヘッドについて説明する。
【０００８】
インクジェットヘッド１の構造について、図１および図２を用いて説明する。図１は、インクジェットヘッドの断面図である。図２は、図１の紙面と直交する面におけるインクジェットヘッドの断面図である。
【０００９】
インクジェットヘッド１は、基板１０を有する。基板１０は、２つの圧電部材１１，１２を積層することによって構成される。圧電部材１１の材料としては、鉛を含んでいない材料、具体的には、ニオブ酸系誘電体材料を用いることができる。ニオブ酸系誘電体材料としては、例えば、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウムカリウムがある。圧電部材１２の材料としては、圧電部材１１と同一の材料を用いたり、圧電部材１１の材料とは異なる材料を用いたりすることができる。
【００１０】
２つの圧電部材１１，１２は、分極処理が施されており、図２に示すように、２つの圧電部材１１，１２の分極方向Ｐ１，Ｐ２は、互いに異なる。矢印Ｐ１の方向は、圧電部材１１の分極方向であり、矢印Ｐ２の方向は、圧電部材１２の分極方向である。圧力室１３を構成する圧電部材１１，１２は、電極５０で覆われている。
【００１１】
基板１０は、圧力室１３を有する。図２に示すように、複数の圧力室１３は、一方向に並んでいる。圧力室１３は、圧電部材１１，１２によって構成されており、圧力室１３を構成する圧電部材１１，１２が、駆動部に相当する。
【００１２】
圧力室１３の内壁面には、電極が形成されている。電極は、圧力室１３を構成する圧電部材１１，１２に電圧を印加するために用いられる。圧力室１３の内壁面に形成された電極は、基板１０の表面に形成された電極を介して、駆動回路に接続されている。駆動回路は、圧電部材１１，１２に対して所定の駆動パターンで電圧を印加する。
【００１３】
枠部材２０は、基板１０の表面に設けられており、圧力室１３の一部を塞いでいる。枠部材２０は、開口部２１を有しており、開口部２１は、圧力室１３とつながっている。
【００１４】
蓋部材３０は、枠部材２０に固定されている。蓋部材３０は、開口部３１を有しており、開口部３１は、枠部材２０の開口部２１とつながっている。開口部２１，３１は、インクを圧力室１３に導くための通路となる。開口部３１は、チューブを介してインクタンクと接続されている。
【００１５】
ノズルプレート４０は、基板１０の端面に固定されており、圧力室１３を塞いでいる。ノズルプレート４０は、枠部材２０および蓋部材３０にも固定されている。ノズルプレート４０は、ノズル４１を有しており、ノズル４１は、圧力室１３とつながっている。ノズル４１は、各圧力室１３に対応して設けられている。
【００１６】
次に、インクジェットヘッド１の動作について、図３および図４を用いて説明する。圧力室１３を構成する圧電部材１１，１２に電極５０から電圧を印加すると、図３および図４に示すように、圧電部材１１，１２を変形させることができる。
【００１７】
図３に示す状態では、圧電部材１１，１２の変形によって、圧力室１３Ａの容積が増加している。圧力室１３Ａの容積を増加させることにより、圧力室１３Ａの内部にインクを取り込むことができる。すなわち、インクが、開口部３１，２１を通過して、圧力室１３Ａに移動する。圧力室１３Ａと隣り合う圧力室１３Ｂでは、圧電部材１１，１２の変形によって、容積が減少している。
【００１８】
図４に示す状態では、圧電部材１１，１２の変形によって、圧力室１３Ａの容積が減少している。圧力室１３Ａの容積を減少させることにより、圧力室１３Ａの内圧を上昇させて、圧力室１３Ａに取り込まれたインクを吐出させることができる。圧力室１３Ａ内のインクは、ノズル４１を通過して、インクジェットヘッド１の外部に吐出する。圧力室１３Ａと隣り合う圧力室１３Ｂでは、圧電部材１１，１２の変形によって、容積が増加している。
【００１９】
次に、インクジェットヘッド１の製造方法について、図５から図９を用いて説明する。
【００２０】
まず、図５に示すように、平板状の圧電部材１１，１２を積層することにより、基板１０を形成する。圧電部材１１，１２は、図２を用いて説明したように、矢印Ｐ１，Ｐ２の方向に分極されている。基板１０の表面に、ガラスコーティング層（絶縁層）７０を形成する。ガラスコーティング層７０は、圧電部材１１の表面に形成されており、本実施形態では、基板１０の表面全体に形成されている。ガラスコーティング層７０を構成するガラスコーティング剤としては、例えば、墨東化成製のシラグシタールを用いることができる。
【００２１】
ガラスコーティング層７０は、公知の方法を用いて、基板１０に形成することができる。具体的には、ドライコート法やウェットコート法を用いて、ガラスコーティング層７０を形成することができる。ガラスコーティング層７０を形成するときの温度が高すぎると、基板１０（圧電部材１１，１２）が劣化するおそれがあるため、この点を考慮して、ガラスコーティング層７０を形成することが好ましい。例えば、ガラスコーティング層７０を形成するときの温度として、基板１０（圧電部材１１，１２）のキュリー温度の半分以下とすることができる。
【００２２】
次に、図６に示すように、ガラスコーティング層７０が形成された基板１０に、複数の溝７１を形成する。溝７１は、圧力室１３に相当する。溝７１は、例えば、ダイヤモンドカッターを用いて形成することができる。溝７１を形成する位置や数は、インクジェットヘッド１の構造等を考慮して、適宜設定することができる。本実施形態では、複数の溝７１が一方向に並べて形成され、複数の溝７１の列が２つ設けられている。
【００２３】
次に、ガラスコーティング層７０の表面全体にレジストを塗布し、電極を形成しない領域だけにレジストが残るように、露光および現像を行う。そして、メッキの前処理を施すことにより、電極を形成する領域に対してメッキ核を形成する。レジストを剥離すれば、電極を形成する領域だけに、メッキ核が存在することになる。
【００２４】
本実施形態では、溝７１を形成した後に、レジストを塗布しているが、溝７１を形成する前に、レジストを塗布することができる。具体的には、ガラスコーティング層７０の表面全体にレジストを塗布した後に、電極を形成しない領域だけにレジストが残るように、露光および現像を行う。そして、電極を形成する領域の所定位置に溝７１を形成することができる。
【００２５】
液状レジストを用いる場合には、レジストを塗布した後に、溝７１を形成することが好ましい。溝７１を形成した後に、液状レジストを塗布すると、液状レジストが溝７１に詰まってしまい、レジストを除去し難くなることがある。溝７１を形成した後に、レジストを塗布するときには、ドライフィルムレジストや電着レジストを用いることが好ましい。ドライフィルムレジストや電着レジストを用いれば、レジストが溝７１に詰まってしまうのを防止することができる。
【００２６】
次に、無電解Ｎｉメッキを施すことにより、メッキ核が存在する領域において、ニッケルの第１導電パターン７２が形成される（図７参照）。第１導電パターン７２の領域Ａ１は、溝７１に形成されており、圧電部材１１，１２に接触している。第１導電パターン７２の領域Ａ１は、図３で説明した電極５０に相当する。第１導電パターン７２の領域Ａ２は、溝７１以外の所定領域に形成されており、ガラスコーティング層７０の表面に形成されている。すなわち、第１導電パターン７２（領域Ａ２）および圧電部材１１の間には、ガラスコーティング層７０がある。
【００２７】
次に、電解メッキによって、第１導電パターン７２の表面に第２導電パターン（金メッキ）７３を形成する。これにより、圧電部材１１，１２に駆動電圧を印加するための電極５０，７４が基板１０の表面に形成される。電極５０，７４は、第１導電パターン７２および第２導電パターン７３が積層された構成である。電極５０は、図７に示す領域Ａ１に相当する部分の電極であり、電極７４は、図７に示す領域Ａ２に相当する部分の電極である。
【００２８】
第２導電パターン（金メッキ）７３を形成することにより、電極５０，７４の抵抗値を下げて、電極５０，７４の抵抗値のバラツキを抑制できる。また、酸化膜の形成を抑制するために、金メッキを用いることができる。第１導電パターン７２が一部で繋がっていれば、電解メッキを容易に行うことができる。第１導電パターン７２が繋がっている部分は、電解メッキを行った後に、除去すればよい。
【００２９】
次に、図８に示すように、電極５０，７４の上面に、２つの枠部材８０を配置する。各枠部材８０は、溝７１（電極５０）の列に沿って配置される。枠部材８０は、２つの開口部８１を有しており、各開口部８１の内側には、溝７１（電極５０）の列がある。枠部材８０は、図１で説明した枠部材２０に相当し、開口部８１は、枠部材２０の開口部２１に相当する。
【００３０】
図８に示す部材を、３つの切断線ＣＬに沿って切断すると、図９に示す構造体が得られる。図９において、枠部材２０に蓋部材３０を固定すれば、図１で説明したインクジェットヘッド１が得られる。図９に示すように、枠部材２０の開口部２１にインクを供給すれば、開口部２１の内側に位置している複数の溝７１（圧力室１３）にインクを供給することができる。
【００３１】
本実施形態によれば、電解メッキによって第１導電パターン７２上に第２導電パターン７３を形成するときに、第１導電パターン７２以外の領域がガラスコーティング層７０で覆われている。圧電部材１１がガラスコーティング層７０で覆われた状態において、電解メッキを行うことにより、第１導電パターン７２以外の領域にメッキが析出してしまうのを防止することができる。特に、第１導電パターン７２が密に形成されているときには、メッキの析出を防止することに意義がある。
【００３２】
圧電部材１１は、鉛を含まない材料で形成されており、ＰＺＴで形成された圧電部材よりも比抵抗が小さい。ここで、ガラスコーティング層７０を形成せずに、圧電部材１１が露出している状態において、電解メッキによって第２導電パターン７３を形成しようとすると、第１導電パターン７２が形成されていない領域において、微弱電流が流れ、メッキが析出してしまうおそれがある。本実施形態では、第１導電パターン７２以外の領域がガラスコーティング層（絶縁層）７０によって覆われているため、第１導電パターン７２以外の領域に微弱電流が流れるのを防止し、メッキの析出を防止することができる。
【００３３】
また、無電解メッキによって第１導電パターン７２を形成する前に、圧電部材１１の表面をガラスコーティング層７０で覆っておくことにより、無電解メッキの前処理液が圧電部材１１の粒子間にしみ込んでしまうのを防止することができる。前処理液が圧電部材１１の粒子間にしみ込むのを防止することにより、所定領域だけに電極７４を形成することができる。ガラスコーティング層７０は、圧電部材１１よりも緻密質であるため、メッキの染み出しを防止することができる。
【００３４】
本実施形態では、ガラスコーティング層７０の材料として、ガラスコーティング剤を用いているが、他の材料を用いることができる。コーティング層７０の材料として、例えば、ポリイミド（ＰＩ）といった有機材料を用いることができる。電解メッキによって第２導電パターン７３を形成するときに、第１導電パターン７２以外の領域にメッキが析出するのを防止するためには、コーティング層７０の材料は、絶縁性を有していればよい。無電解メッキによって第１導電パターン７２を形成するときに、前処理液のしみこみや、メッキの染み出しを防止するためには、ガラスコーティング層７０は、圧電部材１１よりも緻密な層であればよい。
【００３５】
インクジェットヘッド１の製造工程を考慮すると、ガラスコーティング層７０は、無電解メッキ以外の処理（例えば、エッチング）に耐えることが好ましい。また、インクジェットヘッド１を使用するとき、ガラスコーティング層７０は、インクと接触するために、インクに耐えることが好ましい。
【００３６】
本実施形態では、基板１０の表面全体にガラスコーティング層７０を形成しているが、基板１０の一部の領域だけに、ガラスコーティング層７０を形成することができる。具体的には、少なくとも電極７４が形成される領域に対して、ガラスコーティング層７０を形成することができる。
【００３７】
電極５０，７４を形成する方法は、本実施形態で説明した方法に限らない。溝７１の表面に電極５０が形成され、溝７１以外の領域に電極７４が形成されればよい。例えば、図６に示す状態において、ガラスコーティング層７０の全面に無電解メッキを施しておく。次に、電極５０，７４を形成する領域にマスクを形成しておき、電極５０，７４を形成しない領域のメッキをエッチングによって除去することができる。
【００３８】
本実施形態では、無電解メッキによって第１導電パターン７２を形成する前に、ガラスコーティング層７０を形成しているが、第１導電パターン７２を形成した後に、第１導電パターン７２以外の領域にガラスコーティング層７０を形成することができる。第１導電パターン７２を形成した後に、第１導電パターン７２以外の領域にガラスコーティング層７０を形成しておけば、電解メッキによって第２導電パターン７３を形成するときに、第１導電パターン７２以外の領域において、メッキが析出してしまうのを防止することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態であるインクジェットヘッドについて説明する。
【００４０】
本実施形態であるインクジェットヘッド１にインクを供給するインク供給装置１００について、図１０を用いて説明する。
【００４１】
インクジェットヘッド１のインク供給口１ａには、チューブ１０１を介して第１インクタンク１１１が接続されている。第１インクタンク１１１には、インクＩが収容されており、第１ポンプ１２１の動作（圧力調整）によって、第１インクタンク１１１内のインクＩがチューブ１０１を介してインク供給口１ａに供給される。
【００４２】
第１ポンプ１２１は、チューブ１０２を介して第１インクタンク１１１と接続されている。第１インクタンク１１１内の気圧は、第１ポンプ１２１により調整されており、大気圧よりも高い状態に保たれている。第１インクタンク１１１内のインクＩを、チューブ１０１を介してインクジェットヘッド１に供給することができる。第１ポンプ１２１に付した矢印は、第１ポンプ１２１の動作による空気の移動方向を示している。
【００４３】
インクジェットヘッド１のインク排出口１ｂには、チューブ１０３を介して第２インクタンク１１２が接続されており、インク排出口１ｂから排出されたインクが第２インクタンク１１２に収容される。第２インクタンク１１２内のインクＩは、輸送ポンプ１２２の動作によって、チューブ１０５を通過して第１インクタンク１１１に導かれる。インクＩは、第１インクタンク１１１、インクジェットヘッド１および第２インクタンク１１２の経路で循環している。輸送ポンプ１２２に付した矢印は、輸送ポンプ１２２の動作に伴うインクＩの移動方向を示している。
【００４４】
第２インクタンク１１２には、チューブ１０４を介して第２ポンプ１２３が接続されている。第２ポンプ１２３は、第２インクタンク１１２内の気圧を大気圧よりも低い状態に保つように調整している。第２ポンプ１２３に付した矢印は、第２ポンプ１２３の動作（圧力調整）による空気の移動方向を示している。
【００４５】
駆動回路１３０は、インクジェットヘッド１に駆動信号を送る。インクジェットヘッド１は、駆動回路１３０からの駆動信号を受けて、インクを吐出する。
【００４６】
次に、本実施形態であるインクジェットヘッドの構造について説明する。図１１は、本実施形態であるインクジェットヘッドの外観図である。図１２は、図１１のＸ１−Ｘ１断面図である。図１１および図１２において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸である。
【００４７】
基板１０の上面には、駆動部１４が設けられている。駆動部１４は、２つの圧電部材１１，１２を積層することによって構成される。基板１０は、例えば、アルミナやニオブ酸系誘電体材料で形成することができる。圧電部材１１，１２は、例えば、ニオブ酸系誘電体材料で形成することができる。第１の実施形態と同様に、圧電部材１１，１２は、互いに逆の方向に分極されている。
【００４８】
図１１に示すように、複数の駆動部１４がＹ方向に並んでおり、複数の駆動部１４の列が２つ設けられている。Ｙ方向で隣り合う２つの駆動部１４の間には、圧力室があり、２つの駆動部１４が変形することにより、圧力室の容積を変化させることができる。駆動部１４の動作は、図３および図４で説明した場合と同様である。
【００４９】
圧力室を構成する駆動部１４の壁面には、電極が形成されている。電極を介して駆動部１４に電圧を印加すれば、駆動部１４を変形させることができる。駆動部１４の変形によって圧力室の容積を増加させれば、圧力室にインクを取り込むことができる。駆動部１４の変形によって圧力室の容積を減少させれば、インクを吐出させることができる。
【００５０】
基板１０は、供給口１０ａおよび排出口１０ｂを有する。供給口１０ａは、Ｘ方向で隣り合う２つの駆動部１４の間にある。排出口１０ｂは、駆動部１４に対して、供給口１０ａの側とは反対側にある。基板１０の上面には、枠部材２０が配置されており、枠部材２０は、複数の駆動部１４を囲んでいる。駆動部１４および枠部材２０の上面には、ノズルプレート４０が固定されている。
【００５１】
ノズルプレート４０は、複数のノズル４１を有しており、各ノズル４１は、圧力室に対応して設けられている。図１１に示すように、複数のノズル４１は、Ｙ方向に並んでおり、複数のノズル４１の列が、２つ設けられている。本実施形態では、Ｙ方向に並ぶ複数のノズル４１を２つ設けているが、Ｙ方向に並ぶ複数のノズル４１を１つだけ設けることもできる。ノズル４１の数は、適宜設定できる。
【００５２】
次に、本実施形態であるインクジェットヘッドの動作について説明する。図１２に示す矢印は、インクの移動方向を示している。
【００５３】
インクは、供給口１０ａからインクジェットヘッド１の内部に移動する。供給口１０ａを通過したインクは、供給口１０ａに対してＸ方向の両側に進む。供給口１０ａからのインクは、圧力室に移動する。インクが圧力室内にあるときに、駆動部１４が変形すれば、圧力室内のインクがノズル４１を通過して、インクジェットヘッド１の外部に吐出することができる。圧力室を通過したインクは、基板１０の排出口１０ｂに向かって移動する。
【００５４】
供給口１０ａから排出口１０ｂに向かってインクが移動すれば、インクジェットヘッド１の内部に気泡が発生しても、インクの移動によって気泡をインクジェットヘッド１の外部に排出することができる。また、供給口１０ａから排出口１０ｂに向かってインクが移動し続ければ、インクジェットヘッド１の内部におけるインクの温度変化を抑制することができる。
【００５５】
次に、インクジェットヘッド１の製造方法について、図１３から図１６を用いて説明する。
【００５６】
図１３に示すように、基板１０の表面に駆動部１４を形成する。駆動部１４は、例えば、２つの圧電部材１１，１２を積層した後に、図１３に示す形状に加工することができる。基板１０および駆動部１４の表面に対して、第１の実施形態と同様に、ガラスコーティング層７０を形成する。ガラスコーティング層７０は、圧電部材１１や基板１０よりも緻密質な層である。
【００５７】
本実施形態では、基板１０および駆動部１４の表面全体に対して、ガラスコーティング層７０を形成している。本実施形態においても、コーティング層７０の材料として、ガラスコーティング剤以外の材料、例えば、ポリイミド（ＰＩ）といった有機材料を用いることができる。
【００５８】
ガラスコーティング層７０を形成するときには、ドライコート法を用いることが好ましい。ウェットコート法によってガラスコーティング層７０を形成するときには、駆動部１４の基端部分にコーティング剤が溜まりやすくなってしまう。
【００５９】
次に、ガラスコーティング層７０の表面全体にレジストを塗布し、電極５０，７４を形成しない領域だけにレジストが残るように、露光および現像を行う。
【００６０】
次に、図１４に示す駆動部１４に対して、溝（圧力室）１３を形成する。図１５に示すように、複数の溝１３を形成することにより、Ｙ方向に並んだ複数の駆動部１４が形成される。そして、レジストが形成されていない領域および溝１３に対して、無電解メッキによって第１導電パターン７２を形成する。
【００６１】
次に、電解メッキにより、第１導電パターン７２上に第２導電パターン７３を形成することにより、電極５０，７４を形成することができる。電極５０，７４は、第１導電パターン７２および第２導電パターン７３が積層された構成である。電極５０は、溝１３の壁面に沿って形成された電極であり、駆動部１４に接触している。電極７４は、溝１３以外の領域に形成されており、電極７４および基板１０の間には、ガラスコーティング層７０がある。
【００６２】
図１５に示す構造体を２つ用意すれば、図１６に示すように、インクジェットヘッド１の一部を構成することができる。基板１０には、排出口１０ｂが形成されている。
【００６３】
本実施形態においても、電解メッキによって第２導電パターン７３を形成するときに、第１導電パターン７２以外の領域がガラスコーティング層７０によって覆われているため、電解メッキを行ったときに、第１導電パターン７２以外の領域にメッキが析出してしまうのを防止することができる。
【００６４】
また、無電解メッキによって、第１導電パターン７２を形成する前に、基板１０や駆動部１４の表面にガラスコーティング層７０を形成しておくことにより、メッキの前処理液が基板１０や駆動部１４の粒子間にしみ込むのを防止することができる。
【００６５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態であるインクジェットヘッドについて説明する。図１７は、本実施形態であるインクジェットヘッドの外観図であり、図１８は、図１７のＸ２−Ｘ２断面図である。図１７において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸である。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の関係は、図１８から図２３においても同様である。
【００６６】
インクジェットヘッド１は、積層構造を有しており、最上層から下方層に向かって、圧電部材２０１、振動板２０２、キャビティプレート２０３、スペーサプレート２０４、マニホールドプレート２０５，２０６、ノズルプレート４０が重ねられている。ノズルプレート４０は、複数のノズル４１を有する。振動板２０２は、インクを取り込むための供給口２０９を有する。
【００６７】
スペーサプレート２０４およびマニホールドプレート２０５，２０６は、ノズル４１に対応した開口部が形成されており、これらの開口部によって液室２０７が構成されている。液室２０７内のインクは、ノズル４１に導かれる。
【００６８】
圧電部材２０１は、振動板２０２上に成膜され、分極処理が施されている。本実施形態では、分極方向が、振動板２０２の面に対して垂直な方向となっている。圧電部材２０１の上面（振動板２０２と反対側の面）には、各液室２０７に対応する電極２０８が形成されている。図１９に示すように、電極２０８は、Ｘ方向に延びている。振動板２０２は、導電性金属で形成されており、振動板２０２および電極２０８が圧電部材２０１を挟んでいる。
【００６９】
複数の電極２０８には、配線が接続されており、駆動部からの電圧が印加される。電極２０８に電圧を印加すると、分極方向と同一方向に電界が形成される。電極２０８は、正極とし、振動板２０２は、接地極としている。電圧が印加された電極２０８の直下に位置する圧電部材２０１（駆動部に相当する）が駆動され、圧電部材２０１が分極方向と直交する方向に収縮する。振動板２０２は縮まないため、振動板２０２および圧電部材２０１は、液室２０７の側に凸となるように変形する。
【００７０】
振動板２０２および圧電部材２０１が液室２０７の側に凸となるように変形すると、液室２０７内の容積が低下して、液室２０７の内圧が上昇する。液室２０７の内圧が上昇することにより、液室２０７内のインクがノズル４１から吐出する。電極２０８への電圧の印加を停止すれば、圧電部材２０１および振動板２０２は、湾曲形状から平板形状に戻り、液室２０７の容積が元に戻る。液室２０７は、減圧状態となるため、液室２０７にインクが取り込まれる。
【００７１】
次に、圧電部材２０１に電極２０８を形成する方法について、図２０から図２３を用いて説明する。図２０から図２３は、圧電部材２０１を同一方向から見たときの図である。
【００７２】
まず、図２０に示す平板状の圧電部材２０１を用意しておき、図２１に示すように、圧電部材２０１の表面にガラスコーティング層７０を形成する。ガラスコーティング層７０は、圧電部材２０１よりも緻密質な層である。
【００７３】
図２１に示すように、圧電部材２０１のうち、電極２０８を形成する一部の領域Ｒ１には、ガラスコーティング層７０が形成されていない。領域Ｒ１は、電極２０８の一部に相当する領域である。例えば、領域Ｒ１をマスキングした状態で、圧電部材２０１の表面に、ガラスコーティング剤を塗布することができる。ガラスコーティング剤を塗布した後にマスクを剥がせば、図２１に示すガラスコーティング層７０を形成することができる。
【００７４】
次に、図２２に示すように、ガラスコーティング層７０が形成された面に対して、無電解メッキによって第１導電層７５を形成する。第１導電層７５は、ニッケルメッキによって構成されている。第１導電層７５は、圧電部材２０１の全面に対して形成される。
【００７５】
次に、第１導電層７５のうち、電極２０８を形成する領域以外の領域をエッチングによって除去する。電極２０８を形成する領域は、領域Ｒ１および領域Ｒ２である。領域Ｒ１では、第１導電層７５が圧電部材２０１に接触している。領域Ｒ２では、第１導電層７５および圧電部材２０１の間に、ガラスコーティング層７０がある。
【００７６】
次に、電解メッキによって、第１導電層７５の表面に第２導電層７６を形成する。本実施形態では、第２導電層７６が、金メッキで構成されている。電極２０８は、第１導電層７５および第２導電層７６が積層された構成を有する。
【００７７】
本実施形態によれば、電解メッキによって第２導電層７６を形成するときに、第１導電層７５以外の領域がガラスコーティング層７０で覆われているため、第１導電層７５以外の領域において、電解メッキによってメッキが析出してしまうのを防止できる。
【００７８】
本実施形態では、領域Ｒ２において、第１導電層７５および圧電部材２０１の間にガラスコーティング層７０を設けている。ガラスコーティング層７０を設けることにより、無電解メッキを行っても、メッキの染み出しを防止することができる。特に、領域Ｒ２は、互いに近づいた位置に形成されているため、領域Ｒ２に対してガラスコーティング層７０を形成することにより、互いに近づいた２つの領域Ｒ２の間において、メッキの染み出しを防止することができる。
【００７９】
上述した実施形態では、インクジェットヘッド１の製造方法について説明したが、インクジェットヘッド１の製造方法以外にも適用することができる。すなわち、無電解メッキによって圧電部材に電極を形成するときには、本実施形態を適用することができる。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８１】
１：インクジェットヘッド、１０：基板、１１：圧電部材、１２：圧電部材、
１３：圧力室、２０：枠部材、２１：開口部、３０：蓋部材、３１：開口部、
４０：ノズルプレート、４１：ノズル、５０：電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電圧の印加に伴う無鉛圧電部材の変形によってインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記無鉛圧電部材に第１導電パターンを形成し、
前記無鉛圧電部材のうち、少なくとも前記第１導電パターンを形成する領域以外の領域に、絶縁層を形成し、
電解メッキによって前記第１導電パターン上に第２導電パターンを形成することにより、前記駆動電圧の印加に用いられる電極を形成する、
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２】
前記絶縁層を形成した後に、前記絶縁層上に前記第１導電パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層は、前記無鉛圧電部材よりも緻密な層であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
無電解メッキによって、前記第１導電パターンを形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記無鉛圧電部材は、ニオブ酸系誘電体材料で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
ガラスコーティング剤を用いて前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
無鉛圧電部材に電圧を印加するための電極を前記無鉛圧電部材に形成する方法であって、
前記無鉛圧電部材に第１導電パターンを形成し、
前記無鉛圧電部材のうち、少なくとも前記第１導電パターンを形成する領域以外の領域に絶縁層を形成し、
電解メッキによって前記第１導電パターン上に第２導電パターンを形成することにより、前記電極を形成する、
ことを特徴とする電極形成方法。
【請求項１】
駆動電圧の印加に伴う無鉛圧電部材の変形によってインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記無鉛圧電部材に第１導電パターンを形成し、
前記無鉛圧電部材のうち、少なくとも前記第１導電パターンを形成する領域以外の領域に、絶縁層を形成し、
電解メッキによって前記第１導電パターン上に第２導電パターンを形成することにより、前記駆動電圧の印加に用いられる電極を形成する、
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２】
前記絶縁層を形成した後に、前記絶縁層上に前記第１導電パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層は、前記無鉛圧電部材よりも緻密な層であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
無電解メッキによって、前記第１導電パターンを形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記無鉛圧電部材は、ニオブ酸系誘電体材料で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
ガラスコーティング剤を用いて前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
無鉛圧電部材に電圧を印加するための電極を前記無鉛圧電部材に形成する方法であって、
前記無鉛圧電部材に第１導電パターンを形成し、
前記無鉛圧電部材のうち、少なくとも前記第１導電パターンを形成する領域以外の領域に絶縁層を形成し、
電解メッキによって前記第１導電パターン上に第２導電パターンを形成することにより、前記電極を形成する、
ことを特徴とする電極形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−１４８４２８（Ｐ２０１２−１４８４２８Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１２７（Ｐ２０１１−７１２７）
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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