(57)【要約】【課題】液室と圧電素子の高精度な位置合わせが容易に行うことができ、高精度かつ高安定性をもった液体噴射ヘッドおよびその製造方法を提供する。【解決手段】透明もしくは半透明でアブレーション可能な基板部材１に透明もしくは半透明でアブレーション不可能な振動膜２を成膜または接合し、さらに振動膜２に圧電素子３を接合する。その後に、透明もしくは半透明な基板部材１と振動膜２を通して圧電素子３をアライメントマークとして液室加工領域５を設定して、レーザアブレーション処理により基板部材１に液室６および共通液室を形成し、そして、基板部材１にオリフィスプレート７を接合して、液体噴射ヘッドを作製する。【選択図】　　　図１
2004050527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アブレーション可能な基板部材にアブレーション不可能な膜を形成する工程と、前記膜に圧電素子を接合する工程と、前記圧電素子をアライメントとし液室形成部位の位置合わせをする工程と、レーザアブレーションにより前記基板部材に液室を形成する工程と、前記基板部材にオリフィスプレートを接合する工程とを有する液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記基板部材および前記膜をそれぞれ透明もしくは半透明な部材とし、透明もしくは半透明である前記基板部材および前記膜を通して前記圧電素子に対する液室形成部位を設定して前記基板部材に対するレーザアブレーションにより液室を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
アブレーション可能な基板部材にアブレーション不可能な膜を形成する工程と、レーザアブレーションにより前記基板部材に液室を形成する工程と、前記基板部材に形成された液室をアライメントとし圧電素子の接合位置を位置合わせする工程と、前記膜に圧電素子を接合する工程と、前記基板部材にオリフィスプレートを接合する工程とを有する液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記膜を透明もしくは半透明な部材とし、透明もしくは半透明である前記膜を通して前記圧電素子を前記液室に対して位置合わせしながら前記膜に接合することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記基板部材が透明もしくは半透明である部材であることを特徴とする請求項２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法により製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴を吐出飛翔させて記録媒体等に付着させる液体噴射ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速かつ高品質で低価格の液体噴射装置の要求が高まる中、液体噴射ヘッドを構成する各部材への加工密度や加工精度も高いものが要求されてきている。
【０００３】
例えば、圧力発生室を構成するスペーサ部材としては、一般的にプラスチック、セラミックス、ガラス等の材料が用いられている。しかしながら、このような材料を用いる技術では、近年の液体噴射ヘッドに要求される高精細、高精度化に応えることができなくなってきた。このような課題を解決するものとして、シリコンウエハを適宜エッチングすることによって液体噴射ヘッドの構成部品として使用する技術が多々開示されている。例えば、シリコン基板により液流路を形成した液体噴射ヘッドとして、特公昭５８−４０５０９号公報が知られており、この例では（１００）シリコン基板が用いられている。
【０００４】
また、（１１０）シリコン基板を用いた液体噴射ヘッドの例としては、
Ｋ　．Ｅ　．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ，Ｐｌａｎａｒ　Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｉｎｋ−Ｊｅｔ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」（ＩＥＥＥ　ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｄｅｖｉｃｅｓ，ｖｏｌ．　ＥＤ　−２６，Ｎｏ．１２　，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１９７９）等が知られている。
【０００５】
米国特許第４３１２００８号明細書においても、シリコンウエハをエッチングして圧力発生室を構成する技術が開示されている。
【０００６】
従来の液体噴射ヘッドにおいて、一枚の基板に複数のノズル開口を配置したいわゆるマルチノズル型の液体噴射ヘッドは、複数のノズル開口が穿設されたノズルプレートと、圧力発生室や液体供給流路を区画するスペーサ、および他方の面を封止する第２プレートを積層して固定し、圧電振動子や発熱素子等の吐出エネルギー発生素子により圧力発生室に圧力を蓄圧して、エネルギーの有効利用を図りながら液滴を吐出飛翔させるように構成されている。
【０００７】
液体噴射ヘッドの記録密度の向上を図るために、ノズル開口列のピッチを小さくする傾向にあり、これに伴って圧力発生室のサイズも小さくすることが必要になっている。このような圧力発生室の微小化に伴って、圧力発生源（吐出エネルギー発生素子）を圧電振動子に頼る液体噴射ヘッドにあっては、圧電振動子の変位量を大きくできることから長手方向に伸縮するいわゆる縦振動モードの圧電振動子が好都合である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した縦振動モードの圧電振動子を用いる液体噴射ヘッドにおいて、縦振動モードの圧電振動子は、上述のように、大きな変位量を得ることができるので、圧力発生室との当接面積を極めて小さくすることができ、配列ピッチを小さくすることができる。しかしその反面、液吐出に必要な大きさのコンプライアンスを確保することができないという問題がある。
【０００９】
すなわち、液吐出に必要な圧力発生室のコンプライアンスを第２プレートの弾性に求めている関係上、圧力発生室の幅が小さくなるだけでなく、さらに、縦振動モードの圧電振動子が第２プレートに固着されるため、第２プレートの圧力発生領域での弾性変形量が小さくなって、液吐出に必要な大きさのコンプライアンスを確保することができないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、前述した従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、液室と圧電素子の高精度な位置合わせが容易に行うことができ、高精度かつ高安定性をもった液体噴射ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、アブレーション可能な基板部材にアブレーション不可能な膜を形成する工程と、前記膜に圧電素子を接合する工程と、前記圧電素子をアライメントとし液室形成部位の位置合わせをする工程と、レーザアブレーションにより前記基板部材に液室を形成する工程と、前記基板部材にオリフィスプレートを接合する工程とを有する液体噴射ヘッドの製造方法において、前記基板部材および前記膜をそれぞれ透明もしくは半透明な部材とし、透明もしくは半透明である前記基板部材および前記膜を通して前記圧電素子に対する液室形成部位を設定して前記基板部材に対するレーザアブレーションにより液室を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、アブレーション可能な基板部材にアブレーション不可能な膜を形成する工程と、レーザアブレーションにより前記基板部材に液室を形成する工程と、前記基板部材に形成された液室をアライメントとし圧電素子の接合位置を位置合わせする工程と、前記膜に圧電素子を接合する工程と、前記基板部材にオリフィスプレートを接合する工程とを有する液体噴射ヘッドの製造方法において、前記膜を透明もしくは半透明な部材とし、透明もしくは半透明である前記膜を通して前記圧電素子を前記液室に対して位置合わせしながら前記膜に接合することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の液体噴射ヘッドは、前述した液体噴射ヘッドの製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明によれば、基板部材をアブレーション可能で透明もしくは半透明の部材とし、振動膜を透明もしくは半透明でアブレーション不可能な部材とすることにより、基板部材と振動膜および圧電素子を接合後に、基板部材と振動膜を通して圧電素子の位置を確認しながら液室形成部位を設定して、基板部材をレーザアブレーション処理することにより液室を形成することができ、非常に高精度で液吐出の安定した液体噴射ヘッドを作製することができる。
【００１５】
また、基板部材にレーザアブレーション処理により液室を形成した後に、振動膜に圧電素子を接合することにより、櫛歯状の圧電素子と液室を一回の工程で高精度に接合することができ、さらに、基板部材として透明もしくは半透明以外の部材であってもアブレーション可能な部材であれば使用可能である。
【００１６】
このように、圧電素子と液室の高精度な位置合わせが容易に行うことができ、高密度化を可能にするとともに高精度で高安定性をもった液体噴射ヘッドを作製することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の一実施例について図１ないし図３を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の一実施例の主要工程を断面で示す概略的な工程図であり、図２は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の一実施例において用いる櫛歯状圧電素子の斜視図であり、図３の（ａ）は液室形成前の圧電素子と液室形成のアブレーションエリアの関係を示す上面図であり、同（ｂ）は、基板部材に形成された液室と圧電素子との位置関係を示す上面図である。
【００２０】
図１の（ａ）において、１は、液室を形成する基板部材であり、透明もしくは半透明でアブレーション可能なポリサルフォンやエポキシアクリルレート等の材質からなる部材であり、２は透明もしくは半透明でアブレーション不可能なポリプロピレン膜などの材質で作成され、振動膜となる部材であり、基板部材１の表面に振動膜２を成膜あるいは接合する。次いで、同図（ｂ）に示すように、振動膜２に櫛歯状の圧電素子３を接合する。ここで、櫛歯状の圧電素子３は、図２に示すように、所定の間隔をもって形成された縦振動モードの圧電素子を用いることが好ましい。
【００２１】
その後、図１の（ｃ）に示すように、基板部材１に対してレーザ光４を照射し、レーザアブレーション処理により基板部材１に液室（６）および共通液室（６ａ）を形成する。ここで、透明もしくは半透明である基板部材１および振動膜２を通して圧電素子３の位置を確認することができ（この状態を図３の（ａ）に示す）、振動膜２と櫛歯状圧電素子３の接合部をアライメントマークとし、それに合わせてレーザ光４の照射エリア（すなわち、アブレーションエリア５）（図３の（ａ）において一点鎖線で示す）を設定することができる。このように設定されたアブレーションエリア５に基づいて、アブレーション可能な基板部材１に対してレーザアブレーション処理を行い、各圧電素子３にそれぞれ対応する液室６および全ての液室６に連通する共通液室６ａを形成する。このとき、振動膜２はアブレーション不可能な材質であるのでアブレーションされることはない。図３の（ｂ）は、レーザアブレーションにより基板部材１に液室６および共通液室６ａを形成した状態を示す上面図であり、図１の（ｄ）は図３の（ｂ）のＡ−Ａ線に沿って破断した断面に相当する。
【００２２】
その後に、図１の（ｅ）に示すように、液室６および共通液室６ａが形成された基板部材１の上にノズル８が形成されたオリフィスプレート７を接合して、液体噴射ヘッドを完成する。
【００２３】
以上のように、基板部材１を透明もしくは半透明なアブレーション可能な材質で作成し、振動膜２を透明もしくは半透明でアブレーション不可能な材質で作成することにより、基板部材１と振動膜２および圧電素子３を接合した後に、圧電素子３の位置を基板部材１および振動膜２を通して確認してアブレーションエリア５を設定して行うレーザアブレーション処理により液室４を形成することができるために、液室６を圧電素子３の位置を合わせて精度よくかつ容易に形成することができ、非常に高精度で液吐出の安定した液体噴射ヘッドを作製することができる。
【００２４】
次に、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の他の実施例について図４および図５を用いて説明する。
【００２５】
図４は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の他の実施例の主要工程を断面で示す概略的な工程図であり、図５は、基板部材に形成された液室と圧電素子との位置関係を上方からみて示す上面図である。
【００２６】
本実施例においては、基板部材に対してレーザアブレーション処理をして液室を形成した後に櫛歯状の圧電素子を接合するようになし、基板部材として透明もしくは半透明な材料以外の材料も使用できるようにした点で前述した実施例と異なっている。
【００２７】
図４の（ａ）は、基板部材１の表面に振動膜２を成膜あるいは接合した後に、アブレーション可能な基板部材１に対しレーザ光４を照射してレーザアブレーション処理を行っている状態を示す。ここで、振動膜２は、前述した実施例と同様に、透明もしくは半透明でアブレーション不可能なポリプロピレン膜等の材質で作成されており、基板部材１については、前述した実施例と同様に、透明もしくは半透明でアブレーション可能なポリサルフォンやエポキシアクリルレート等の材質からなる部材を用いることもできるし、また、透明もしくは半透明以外の材質でアブレーション可能な材質を用いることも可能である。
【００２８】
図４の（ａ）に示すように、基板部材１のアブレーションエリア５をレーザアブレーション処理することにより、同図（ｂ）に示すように液室６および共通液室６ａ（なお、共通液室６ａについては図５参照）を形成する。
【００２９】
その後に、図４の（ｃ）に示すように、櫛歯状の圧電素子３を振動膜２の下面側に接合する。このとき、櫛歯状の圧電素子３とアブレーション処理により形成された液室６とのアライメントが合うようにし、透明もしくは半透明の振動膜２を通して、アライメントを確認しながら、図５に示すように、全ての液室６それぞれに圧電素子３が収まるように圧電素子３を精度よく接合する。
【００３０】
そして、図４の（ｄ）のように、液室６および共通液室６ａが形成された基板部材１の上にノズル８が形成されたオリフィスプレート７を接合して、液体噴射ヘッドを完成する。
【００３１】
以上のように、本実施例においては、透明もしくは半透明の振動膜２を通して基板部材１に形成されている液室６の位置を確認しながら圧電素子３を接合することができ、前述した実施例と同様に、圧電素子３と液室６の位置関係を精度よくかつ容易に設定することができ、高精度で液吐出の安定した液体噴射ヘッドを作製することができる。
【００３２】
さらに、本実施例においては、基板部材１を透明もしくは半透明以外の部材を用いることができる。すなわち、前述した実施例においては、基板部材１と振動膜２および圧電素子３を接合した後に圧電素子３の位置からレーザアブレーションをかける領域を出すために、基板部材１および振動膜２の双方ともに透明もしくは半透明であることが必要であったが、本実施例では、基板部材１にレーザアブレーション処理を行って液室６を形成した後にこの液室６に対応するように圧電素子３を接合するために、基板部材１が透明もしくは半透明である必要性はなく、振動膜２のみが透明もしくは半透明であれば圧電素子３の接合に特に問題はない。したがって、基板部材１の材料としては、透明もしくは半透明であるかないかに拘わらず、アブレーション可能な材料であれば良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板部材をアブレーション可能で透明もしくは半透明の部材とし、振動膜を透明もしくは半透明でアブレーション不可能な部材とすることにより、基板部材と振動膜および圧電素子を接合後に、基板部材と振動膜を通して圧電素子の位置を確認しながら、基板部材をレーザアブレーション処理することにより液室を形成することができ、非常に高精度で液吐出の安定した液体噴射ヘッドを作製することができる。
【００３４】
また、基板部材にレーザアブレーション処理により液室を形成した後に、振動膜に圧電素子を接合することにより、櫛歯状の圧電素子と液室を一回の工程で高精度に接合することができ、さらに、基板部材として透明もしくは半透明以外の部材であってもアブレーション可能な部材であれば使用可能である。
【００３５】
このように、圧電素子と液室の高精度な位置合わせが容易に行うことができ、高密度化を可能にしかつ高精度で高安定性をもった液体噴射ヘッドを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の一実施例の主要工程を断面で示す概略的な工程図である。
【図２】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の一実施例において用いる櫛歯状圧電素子の斜視図である。
【図３】（ａ）は液室形成前の圧電素子と液室形成のアブレーションエリアの関係を示す上面図であり、同（ｂ）は、基板部材に形成された液室と圧電素子との位置関係を示す上面図である。
【図４】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の他の実施例の主要工程を断面で示す概略的な工程図である。
【図５】基板部材に形成された液室と圧電素子との位置関係を上方からみて示す上面図である。
【符号の説明】
１　　基板部材
２　　振動膜
３　　（櫛歯状）圧電素子
４　　レーザ光
５　　アブレーションエリア
６　　液室
６ａ　　共通液室
７　　オリフィスプレート
８　　ノズル
【図１】
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【図２】
2004050527.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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