(57)【要約】      （修正有）【課題】流路プレートに流路や圧力室を効率良く加工する。【解決手段】レーザー光源２８から出射されたレーザー光を透明基板２６の内部に集光して、空洞部３２及び孔部３４を、透明基板２６の内部に形成する。そして、孔部３４からエッチング液を供給することで、空洞部３２と孔部３４がエッチング液によってエッチングされて拡大され、圧力室及び流路が形成される。このように、レーザー光によって透明基板２６の内部にエッチング液が流れ込む空洞部３２と孔部３４を形成し、エッチングによって空洞部３２と孔部３４を拡大することで、加工効率を落とすことなく、透明基板２６に圧力室、振動板及び流路を加工できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルと連通する液体の流路と、前記流路と連通し液体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成し変位して該圧力室の液体に圧力を与える振動板と、を有する透明部材からなる流路プレートを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、
光源から出射されたレーザー光を前記流路プレートの内部に集光して、該流路プレートの内部に空洞を形成すると共に、前記空洞と前記流路プレートの外部とを連通させる連通孔を形成する工程と、
前記連通孔からエッチング液を供給して、前記空洞及び前記連通孔をエッチングで拡大させ、前記圧力室、前記振動板、及び前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記空洞及び前記連通孔を複数形成し、エッチングで複数の該空洞及び該連通孔を拡大させて連通させ、前記圧力室、前記振動板、及び前記流路を形成することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記光源は、ＹＡＧレーザーを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記連通孔から前記空洞に供給したエッチング液を超音波で振動させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
ノズルと連通する液体の流路と、前記流路と連通し液体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成し変位して該圧力室の液体に圧力を与える振動板と、を有する透明部材からなる流路プレートを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記流路プレートの上面に電極を形成した後、圧電素子を接合する工程と、
前記流路プレートの下面へレーザー光を照射して前記流路プレートの内部に集光し、該流路プレートの内部に空洞を形成すると共に、前記空洞と前記流路プレートの外部とを連通させる連通孔を形成する工程と、
前記流路プレートの上面及び前記圧電素子上に保護層を形成する工程と、
前記連通孔からエッチング液を供給して、前記空洞及び前記連通孔をエッチングで拡大させ、前記圧力室、前記振動板、及び前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において製造されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法及び、この製造方法によって製造される液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電方式のインクジェット記録ヘッドの場合には、圧電素子を形成する工程において高温処理が行われるため、インクジェット記録ヘッドを構成する材料には、高温耐熱性（５００℃以上）が求められる。
【０００３】
しかし、インクジェット記録ヘッドを、複数のプレートを積層して構成する場合、線膨張差によって各プレートに反りが発生することがある。これによって、プレート間に隙間が発生したり、プレート間でずれが発生して、インクジェット記録ヘッドを高精度に製造できない恐れがある。
【０００４】
そこで、１枚の厚みのあるプレートに、圧力室やインク流路を形成することで、高温処理時におけるプレートの反りの発生を防止するものがある。例えば、所定の厚みの透明部材からなるプレートを用いて、プレートの外側からフェムト秒レーザーを照射することで、プレートの内部に所望の形状（流路等）を形成する方法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、フェムト秒レーザーのビーム集光スポット径は、約２〜４μｍと小さいため、十分な加工エネルギーを得ることが難しく、加工効率が悪いという問題がある。
【０００６】
また、ウェットエッチングによって、プレートの内部に流路等を加工する方法も考えられるが、プレートを構成する材料の結晶構造に従ってエッチングが等方性で進行するため、複雑な形状が作成できない、つまり、所望の流路形状を得られないという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−１９８６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題を考慮し、流路プレートに流路や圧力室を効率良く加工することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の本発明は、ノズルと連通する液体の流路と、前記流路と連通し液体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成し変位して該圧力室の液体に圧力を与える振動板と、を有する透明部材からなる流路プレートを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、光源から出射されたレーザー光を前記流路プレートの内部に集光して、該流路プレートの内部に空洞を形成すると共に、前記空洞と前記流路プレートの外部とを連通させる連通孔を形成する工程と、前記連通孔からエッチング液を供給して、前記空洞及び前記連通孔をエッチングで拡大させ、前記圧力室、前記振動板、及び前記流路を形成する工程と、を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、光源から出射されたレーザー光を流路プレートの内部に集光して、空洞及び、この空洞と流路プレートの外部とを連通する連通孔を、流路プレートの内部に形成する。そして、連通孔からエッチング液を供給することで、空洞と連通孔がエッチング液によってエッチングされて拡大され、圧力室、振動板、及び流路が形成される。
【００１０】
このように、レーザー光によって流路プレートの内部にエッチング液が流れ込む空洞を形成し、エッチングによってその空洞を拡大することで、所望の形状の圧力室、振動板及び流路を効率良く形成できる。つまり、レーザー光のみで加工する場合と比較して、短時間で圧力室、振動板、及び流路が形成できる。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、前記空洞及び前記連通孔を複数形成し、エッチングで複数の該空洞及び該連通孔を拡大させて連通させ、前記圧力室、前記振動板、及び前記流路を形成することを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、レーザー光によって流路プレートに複数の空洞と連通孔を形成する。そして、エッチング液を各連通孔から各空洞に供給し、それぞれの連通孔と空洞を拡大させることで、複数の連通孔が連通して流路が形成されると共に、複数の空洞が連通して圧力室及び振動板が形成される。
【００１３】
このように、圧力室及び流路の幅が広い場合でも、複数の空洞と連通孔をレーザー光で形成した後、エッチングでそれぞれの空洞及び連通孔をエッチングして拡大させることで、レーザー光のみで加工する場合と比較して、短時間で圧力室、振動板、及び流路が形成できる。
【００１４】
請求項３に記載の本発明は、前記光源は、ＹＡＧレーザーを用いることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、フェムト秒レーザーよりビームスポットが大きく、エネルギー損失が低いＹＡＧレーザーを用いることで、効率良く流路プレートを加工できる。
【００１６】
請求項４に記載の本発明は、前記連通孔から前記空洞に供給したエッチング液を超音波で振動させることを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、連通孔から空洞に供給したエッチング液に超音波をかける。これにより、エッチング液が攪拌されて、エッチングされて連通孔及び空洞内に滞留している流路プレートの溶解物が、流路プレートの外へ排出されやすくなる。
【００１８】
請求項５に記載の本発明は、ノズルと連通する液体の流路と、前記流路と連通し液体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成し変位して該圧力室の液体に圧力を与える振動板と、を有する透明部材からなる流路プレートを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記流路プレートの上面に電極を形成した後、圧電素子を接合する工程と、前記流路プレートの下面へレーザー光を照射して前記流路プレートの内部に集光し、該流路プレートの内部に空洞を形成すると共に、前記空洞と前記流路プレートの外部とを連通させる連通孔を形成する工程と、前記流路プレートの上面及び前記圧電素子上に保護層を形成する工程と、前記連通孔からエッチング液を供給して、前記空洞及び前記連通孔をエッチングで拡大させ、前記圧力室、振動板、及び前記流路を形成する工程と、を有することを特徴としている。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、流路プレートの上面に電極を形成し、圧電素子を接合した後、レーザー光を流路プレートの下面へ照射して、空洞とこの空洞と流路プレートの外部とを連通する連通孔を、流路プレートの内部に形成する。そして、流路プレートの上面及び圧電素子上に保護層を形成し、エッチング液を各連通孔から各空洞に供給し、連通孔及び空洞を拡大させて、圧力室、振動板、及び流路を形成する。
【００２０】
このように、流路プレートに空洞と連通孔を形成する前に、流路プレートの上面に圧電素子を接合することで、圧電素子を目印に空洞を形成することができる。
【００２１】
また、エッチング液を連通孔から空洞に供給する際に、保護層によって圧電素子が保護されているため、圧電素子がエッチング液によって損傷しない。
【００２２】
請求項６に記載の本発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において製造されたことを特徴としている。
【００２３】
請求項６に記載の発明では、レーザー光によって流路プレートの内部に空洞と連通孔を作り、エッチングによって所望の形状まで拡大することで、流路プレートに圧力室、振動板、及び流路が形成されるので、効率良く液滴吐出ヘッドが製造できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は上記構成としたので、流路プレートに流路や圧力室を効率良く加工できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１に基づいて、インクジェット記録ヘッド１０の概略構成について説明する。
【００２６】
図１に示すように、インクジェット記録ヘッド１０は、ノズルプレート１２を有している。このノズルプレート１２には、インク滴を吐出するノズル１４が形成されている。
【００２７】
ノズルプレート１２の上部には、所定の厚みを有する流路プレート１６が積層されている。流路プレート１６内には、断面が矩形状の圧力室１８が形成されており、この圧力室１８には、流路プレート１６の天板に形成された図示しないインク供給孔からインクが充填されるようになっている。
【００２８】
また、流路プレート１６には、圧力室１８の図の左端部近傍から下面にかけて、流路２０が形成されている。つまり、流路２０は流路プレート１６の下面を貫通するように形成されており、流路２０の一端は、流路プレート１６の下に設けられたノズルプレート１２のノズル１４と連通している。これにより、圧力室１８に充填されたインクは、流路２０を介してノズル１４に供給され、ノズル１４からインク滴が吐出されるようになっている。
【００２９】
一方、流路プレート１６の上部には、圧力室１８に対応する位置に、圧力発生手段としての圧電素子２２が取り付けられている。圧電素子２２は、図示しないフレキシブル配線基板から駆動電圧が印加されるように構成されており、印加された電圧によって変形し、圧力室１８の一部を形成している振動板１６Ａを振動させる。これによって、圧力室１８の膨張、収縮がなされ、ノズル１４から圧力室１８内に充填されているインクが吐出される構成となっている。
【００３０】
次に、上記インクジェット記録ヘッド１０の製造方法について説明する。
【００３１】
まず、所定の厚みを有する流路プレート１６に圧力室１８、振動板１６Ａ、及び流路２０を形成し、この振動板１６Ａの上面に電極層１７を成膜する。なお、圧力室１８、振動板１６Ａ、及び流路２０の形成方法については後述する。
【００３２】
一方、所定の厚さに加工した板状の圧電体の上面に電極層２３を成膜して圧電素子２２を形成する。そして、この圧電素子２２を、流路プレート１６の上面に成膜された電極層１７上の、圧力室１８に対応する位置に、接着等を用いて接合する。
【００３３】
次に、圧電素子２２の電極層２３上にフレキシブル配線基板（図示略）を半田接合する。また、流路プレート１６の下面に、ノズルプレート１２を接合する。そして、図示しないインクプールから供給されるインクを圧力室１８に供給する為の流路１９を振動板１６Ａの上面に形成する。以上の方法によって、インクジェット記録ヘッド１０が作成される。
【００３４】
ここで、流路プレート１６に圧力室１８、振動板１６Ａ、及び流路２０を形成する方法について、図２に基づいて説明する。
【００３５】
加工テーブル２４上に、合成石英からなる透明基板２６を載置し、レーザー光源２８からビームスポット径をΦ２０ｍｍに絞ったレーザー光を照射する。レーザー光源２８の下流側（レーザー光の出射方向下流側）にはガルバノミラー３０が配設されている。このガルバノミラー３０は、レーザー光源２８から出射されるレーザー光を反射して集光させる反射鏡面と、反射鏡面を一定速度で一定角度範囲内を往復回転する駆動部と、で構成されている。
【００３６】
反射鏡面によって、レーザー光源２８から出射されたレーザー光を透明基板２６の内部に集光させ、駆動部によって反射鏡面を振ると、レーザー光が走査され、透明基板２６の内部に所望の形状（ここでは、後に圧力室１８及び流路２０となる孔部３４及び空洞部３２）が加工されるようになっている。
【００３７】
なお、レーザー光源２８として、ＹＡＧ４倍波レーザー光（波長２６６ｎｍ、出力３００ｍＷ）が出射されるＹＶＯ４レーザーを用いる。つまり、フェムト秒レーザーよりビームスポットが大きいＹＡＧ４倍波レーザーを用いることで、透明基板２６の内部を加工する際のエネルギー損失を低く抑えることができるため、効率的に流路プレート１６に所望の形状を加工できる。
【００３８】
上記方法によって、透明基板２６の厚み方向に沿って、厚み方向の中心線よりもやや上側に、圧力室１８（図１参照）に相当する空洞部３２を形成する。そして、この空洞部３２の長手方向の一方の端部に、空洞部３２に対して直交するようにして、流路２０（図１参照）に相当する孔部３４を加工する。孔部３４は、透明基板２６の下面を貫通し、孔部３４によって空洞部３２と外気が連通される。
【００３９】
次に、図３に示すように、透明基板２６の上面及び下面を、孔部３４を除いてレジスト３６で保護する。
【００４０】
そして、透明基板２６を、浴槽３８内に貯留されたエッチング液（例えば、フッ酸１５％溶液）に浸漬させる。このとき、浴槽３８の底面に載置された支持台４０によって、透明基板２６の底面の端部が支持されて、浴槽３８の底面と透明基板２６の底面との間には隙間が形成される。そして、この隙間のエッチング液が、孔部３４から空洞部３２に入り込む。
【００４１】
そして、浴槽３８の側壁に取り付けられた超音波発信器２７で超音波をかけ、浴槽３８内に貯留されたエッチング液を振動させる。これにより、孔部３４及び空洞部３２に入り込んだエッチング液が攪拌されて、エッチングされて孔部３４及び空洞部３２で滞留している透明基板２６の溶解物が、スムーズに透明基板２６の外へ排出される。
【００４２】
以上のようにして、孔部３４及び空洞部３２を等方エッチングして、それぞれ流路２０及び圧力室１８を形成する。また、圧力室１８を形成することにより、圧力室１８の天井部分が振動板１６Ａとなる。
【００４３】
このように、レーザー光（ここでは、ＹＡＧ４倍波レーザー光）によって透明基板２６の内部にエッチング液が流れ込む孔部３４及び空洞部３２を形成し、エッチングによってこの孔部３４及び空洞部３２を拡大することで、加工効率を落とすことなく、透明基板２６に圧力室１８、振動板１６Ａ及び流路２０を形成できる。
【００４４】
なお、本実施形態では、ガルバノミラー３０の反射鏡面を回転させることで、透明基板２６の内部に空洞部３２及び孔部３４を加工する構成で説明したが、ガルバノミラー３０を固定し、透明基板２６が載置された加工テーブル２４を移動させながら、透明基板２６の内部に空洞部３２及び孔部３４を加工してもよい。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。
【００４６】
図４（Ａ）に示すように、合成石英からなる透明基板４２にＹＡＧ４倍波レーザーを照射して、透明基板４２の厚み方向に沿って、厚み方向の中心線よりもやや上側に、５０〜２００μｍの間隔で複数（本実施形態では７つ）の空洞部４４を形成する。そして、各空洞部４４の長手方向の一方の端部に、空洞部４４に対して直交するようにして孔部４６を加工する。孔部４６は、透明基板４２の下面を貫通しており、各孔部４６によって各空洞部４４と外気が連通される。
【００４７】
次に、図示は省略するが、透明基板４２の上面及び下面を保護し、エッチング液（例えば、フッ酸１５％溶液）に浸漬させる。これにより、各孔部４６から空洞部４４にエッチング液が入り込み、孔部４６及び空洞部４４が等方エッチングされる。そして、各孔部４６及び空洞部４４が拡大されて、隣接する孔部４６同士及び空洞部４４同士が連通し、図４（Ｂ）に示すように、流路４８及び圧力室５０が形成される。
【００４８】
このように、圧力室５０及び流路４８の幅が広い場合でも、複数の空洞部４４と孔部４６をＹＡＧ４倍波レーザーで形成した後、エッチングでそれぞれの空洞部４４と及び孔部４６をエッチングして拡大させることで、レーザー光のみで加工する場合と比較して、短時間で圧力室５０、振動板４２Ａ及び流路４８が形成できる。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。
【００５０】
図５に示すように、合成石英からなる透明基板５２の上面に、電極層５４を成膜して、一方の面に電極層５６が成膜された圧電素子５８の他方の面を、透明基板５２の電極層５４の上に積載する。そして、ＹＡＧ４倍波レーザーを透明基板５２の下側へ照射して、透明基板５２の内部に空洞部６０と、この空洞部６０と外部を連通する孔部７０を加工する。
【００５１】
次に、図６に示すように、透明基板５２上に成膜された電極層５４と圧電素子５８を、レジスト６２で保護する。また、透明基板５２の下面も、レジスト６４によって保護する。
【００５２】
そして、上下面がレジスト６２、６４によって保護された透明基板５２を、浴槽３８内に貯留されたエッチング液（例えば、フッ酸１５％溶液）に浸漬させる。これにより、エッチング液が孔部７０及び空洞部６０に入り込み、エッチング液によって孔部７０及び空洞部６０が等方エッチングされて、流路６６及び圧力室６８が形成される。
【００５３】
このように、まず、透明基板５２の上面に圧電素子５８を接合し、その後の工程で、ＹＡＧ４倍波レーザーで透明基板５２の内部に空洞部６０を加工することで、圧電素子５８を目印に空洞部６０を形成できる。
【００５４】
また、レジスト６２によって圧電素子５８が保護されているため、透明基板５２をエッチング液に浸漬させても、圧電素子５８が損傷しない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドに搭載される基板に、圧力室及び連通孔を製造する工程を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドに搭載される基板に、圧力室及び連通孔を製造する工程を示す側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドに搭載される基板に、圧力室及び連通孔を製造する工程を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドに搭載される基板に、圧力室及び連通孔を製造する工程を示す側面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドに搭載される基板に、圧力室及び連通孔を製造する工程を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０   インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１６   流路プレート
１６Ａ  振動板
１８   圧力室
２０   流路
２６   透明基板（流路プレート）
２８   レーザー光源（光源）
３０   ガルバノミラー（レンズ）
３２   空洞部（空洞）
３４   孔部（連通孔）
４２   透明基板（流路プレート）
４４   空洞部（空洞）
４６   孔部（連通孔）
４８   連通孔（流路）
５０   圧力室
５２   透明基板（流路プレート）
６０   空洞部（空洞）
６６   連通孔（流路）
６８   圧力室
７０   孔部（連通孔）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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