JP2007290237A - Manufacturing method for liquid droplet ejection head and liquid droplet ejection head - Google Patents

Manufacturing method for liquid droplet ejection head and liquid droplet ejection head Download PDF

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隆晴 近藤
Shigeru Umehara
茂 梅原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently work a flow passage and a pressure chamber in a flow passage plate. <P>SOLUTION: A void part 32 and a hole part 34 are formed inside of a transparent substrate 26 by condensing a laser beam ejected from a laser beam source 28 into the transparent substrate 26. The void part 32 and the hole part 34 are etched and enlarged by an etching liquid by supplying the etching liquid from the hole part 34, whereby the pressure chamber and the passage are formed. The void part 32 and the hole part 34 in which the etching liquid flows are formed inside of the transparent substrate 26 by the laser beam, and the void part 32 and the hole part 34 are enlarged by etching. The pressure chamber, a diaphragm and the passage are thereby worked in the transparent substrate 26 without decreasing the working efficiency. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a method for manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from a nozzle, and a droplet discharge head manufactured by the manufacturing method.

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。   In the case of a piezoelectric ink jet recording head, high temperature processing is performed in the step of forming the piezoelectric element, and therefore, the material constituting the ink jet recording head is required to have high temperature heat resistance (500 ° C. or higher).

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。   However, when an inkjet recording head is configured by laminating a plurality of plates, warpage may occur in each plate due to a difference in linear expansion. As a result, a gap may be generated between the plates, or a deviation may occur between the plates, and the inkjet recording head may not be manufactured with high accuracy.

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)。   In view of this, there is one that prevents the warpage of the plate during high temperature processing by forming a pressure chamber and an ink flow path in a single thick plate. For example, there is a method of forming a desired shape (flow path or the like) inside a plate by irradiating a femtosecond laser from the outside of the plate using a plate made of a transparent member having a predetermined thickness (Patent Document 1). reference).

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。   However, since the beam condensing spot diameter of the femtosecond laser is as small as about 2 to 4 μm, there is a problem that it is difficult to obtain sufficient processing energy and the processing efficiency is poor.

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。
特開2001−198684号公報
In addition, a method of processing a flow path or the like inside the plate by wet etching is also conceivable, but since etching proceeds isotropic according to the crystal structure of the material constituting the plate, a complicated shape cannot be created, that is, There is a problem that a desired flow path shape cannot be obtained.
JP 2001-198684 A

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。   In view of the above problems, an object of the present invention is to efficiently process a flow path and a pressure chamber in a flow path plate.

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。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a liquid flow path that communicates with the nozzle, a pressure chamber that communicates with the flow path and is filled with the liquid, constitutes a part of the pressure chamber, and is displaced to form the pressure chamber. In a method for manufacturing a droplet discharge head comprising a flow path plate made of a transparent member having a vibration plate that applies pressure to the liquid, a laser beam emitted from a light source is condensed inside the flow path plate. Forming a cavity inside the flow path plate and forming a communication hole for communicating the cavity and the outside of the flow path plate; and supplying an etchant from the communication hole, And a step of expanding the communication hole by etching to form the pressure chamber, the diaphragm, and the flow path.

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。   According to the first aspect of the present invention, the laser light emitted from the light source is condensed inside the flow path plate, and the communication hole that communicates the cavity and the outside of the flow path plate is provided as the flow path plate. Form inside. Then, by supplying the etching solution from the communication hole, the cavity and the communication hole are etched and enlarged by the etching solution, and a pressure chamber, a diaphragm, and a flow path are formed.

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。   In this manner, by forming a cavity into which the etching solution flows into the flow path plate by the laser light and enlarging the cavity by etching, it is possible to efficiently form a pressure chamber, a diaphragm and a flow path having desired shapes. That is, the pressure chamber, the diaphragm, and the flow path can be formed in a short time compared with the case of processing with only laser light.

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。   According to a second aspect of the present invention, the plurality of the cavities and the communication holes are formed, and the plurality of the cavities and the communication holes are expanded and communicated by etching, and the pressure chamber, the diaphragm, and the flow path It is characterized by forming.

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。   In the invention described in claim 2, a plurality of cavities and communication holes are formed in the flow path plate by laser light. Then, an etching solution is supplied from each communication hole to each cavity, and by expanding each communication hole and cavity, a plurality of communication holes communicate with each other to form a flow path, and a plurality of cavities communicate with each other. A pressure chamber and a diaphragm are formed.

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。   Thus, even when the width of the pressure chamber and the flow path is wide, after forming a plurality of cavities and communication holes with laser light, etching and expanding each of the cavities and communication holes, only the laser light Compared with the case of processing by the method, the pressure chamber, the diaphragm and the flow path can be formed in a short time.

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。   The present invention according to claim 3 is characterized in that the light source uses a YAG laser.

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。   In the invention according to the third aspect, the flow path plate can be efficiently processed by using a YAG laser having a beam spot larger than that of the femtosecond laser and lower energy loss.

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。   The present invention according to claim 4 is characterized in that the etching solution supplied to the cavity from the communication hole is vibrated with ultrasonic waves.

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。   In the invention described in claim 4, ultrasonic waves are applied to the etching solution supplied to the cavity from the communication hole. As a result, the etchant is stirred, and the dissolved material in the flow path plate that is etched and stays in the communication hole and the cavity is easily discharged out of the flow path plate.

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。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a liquid flow path communicating with the nozzle, a pressure chamber communicating with the flow path and filled with liquid, and constituting a part of the pressure chamber so as to be displaced. In a method of manufacturing a droplet discharge head including a flow path plate made of a transparent member having a vibration plate that applies pressure to the liquid, a step of joining a piezoelectric element after forming an electrode on the upper surface of the flow path plate And irradiating the lower surface of the flow path plate with laser light and condensing it inside the flow path plate, forming a cavity inside the flow path plate, and connecting the cavity and the outside of the flow path plate A step of forming a communication hole for communication; a step of forming a protective layer on the upper surface of the flow path plate and the piezoelectric element; and an etching solution is supplied from the communication hole to etch the cavity and the communication hole. Expand the pressure chamber, Rotation plate, and is characterized by having the steps of forming the flow path.

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。   In the fifth aspect of the present invention, an electrode is formed on the upper surface of the flow path plate, the piezoelectric element is bonded, and then a laser beam is applied to the lower surface of the flow path plate to thereby form the cavity and the outside of the flow path plate. Are formed in the flow path plate. Then, a protective layer is formed on the upper surface of the flow path plate and the piezoelectric element, an etching solution is supplied from each communication hole to each cavity, the communication hole and the cavity are enlarged, and the pressure chamber, the vibration plate, and the flow path are formed. Form.

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。   Thus, before forming the cavity and the communication hole in the flow path plate, the piezoelectric element is bonded to the upper surface of the flow path plate, so that the cavity can be formed with the piezoelectric element as a mark.

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。   In addition, when the etching solution is supplied from the communication hole to the cavity, the piezoelectric element is protected by the protective layer, so that the piezoelectric device is not damaged by the etching solution.

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。   The present invention described in claim 6 is characterized by being manufactured by the method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of claims 1 to 5.

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。   In the invention described in claim 6, a cavity and a communication hole are formed in the flow path plate by laser light, and the pressure chamber, the vibration plate, and the flow path are formed in the flow path plate by enlarging the flow path plate to a desired shape. Thus, the droplet discharge head can be manufactured efficiently.

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。   Since the present invention has the above-described configuration, the flow path and the pressure chamber can be efficiently processed in the flow path plate.

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。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a schematic configuration of the ink jet recording head 10 will be described with reference to FIG.

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。   As shown in FIG. 1, the ink jet recording head 10 has a nozzle plate 12. The nozzle plate 12 is formed with nozzles 14 for ejecting ink droplets.

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。   A flow path plate 16 having a predetermined thickness is stacked on the nozzle plate 12. A pressure chamber 18 having a rectangular cross section is formed in the flow path plate 16, and the pressure chamber 18 is filled with ink from an ink supply hole (not shown) formed in the top plate of the flow path plate 16. It has become so.

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。   A flow path 20 is formed in the flow path plate 16 from the vicinity of the left end of the pressure chamber 18 to the lower surface. That is, the flow path 20 is formed so as to penetrate the lower surface of the flow path plate 16, and one end of the flow path 20 communicates with the nozzle 14 of the nozzle plate 12 provided under the flow path plate 16. . As a result, the ink filled in the pressure chamber 18 is supplied to the nozzle 14 via the flow path 20, and ink droplets are ejected from the nozzle 14.

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。   On the other hand, a piezoelectric element 22 as pressure generating means is attached to the upper part of the flow path plate 16 at a position corresponding to the pressure chamber 18. The piezoelectric element 22 is configured such that a driving voltage is applied from a flexible wiring substrate (not shown), and is deformed by the applied voltage to vibrate the diaphragm 16A forming a part of the pressure chamber 18. Thus, the pressure chamber 18 is expanded and contracted, and the ink filled in the pressure chamber 18 is ejected from the nozzle 14.

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。   Next, a method for manufacturing the inkjet recording head 10 will be described.

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。   First, the pressure chamber 18, the diaphragm 16A, and the channel 20 are formed in the channel plate 16 having a predetermined thickness, and the electrode layer 17 is formed on the upper surface of the diaphragm 16A. A method for forming the pressure chamber 18, the diaphragm 16A, and the flow path 20 will be described later.

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。   On the other hand, an electrode layer 23 is formed on the upper surface of a plate-like piezoelectric body processed to a predetermined thickness, thereby forming the piezoelectric element 22. Then, the piezoelectric element 22 is bonded to the position corresponding to the pressure chamber 18 on the electrode layer 17 formed on the upper surface of the flow path plate 16 by bonding or the like.

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。   Next, a flexible wiring board (not shown) is soldered on the electrode layer 23 of the piezoelectric element 22. Further, the nozzle plate 12 is joined to the lower surface of the flow path plate 16. A flow path 19 for supplying ink supplied from an ink pool (not shown) to the pressure chamber 18 is formed on the upper surface of the vibration plate 16A. The inkjet recording head 10 is created by the above method.

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。   Here, a method of forming the pressure chamber 18, the vibration plate 16A, and the flow path 20 in the flow path plate 16 will be described with reference to FIG.

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。   A transparent substrate 26 made of synthetic quartz is placed on the processing table 24, and a laser beam with a beam spot diameter reduced to Φ20 mm is irradiated from a laser light source 28. A galvanometer mirror 30 is disposed downstream of the laser light source 28 (downstream of the laser beam emission direction). The galvanometer mirror 30 includes a reflecting mirror surface that reflects and collects laser light emitted from the laser light source 28, and a drive unit that reciprocally rotates the reflecting mirror surface within a certain angle range at a constant speed.

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。   When the laser beam emitted from the laser light source 28 is condensed inside the transparent substrate 26 by the reflecting mirror surface, and the reflecting mirror surface is shaken by the driving unit, the laser beam is scanned and a desired shape (here) is formed inside the transparent substrate 26. Then, the hole 34 and the cavity 32) to be the pressure chamber 18 and the flow path 20 later are processed.

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。   As the laser light source 28, a YVO4 laser that emits a YAG fourth harmonic laser beam (wavelength 266 nm, output 300 mW) is used. That is, by using a YAG fourth harmonic laser having a beam spot larger than that of the femtosecond laser, energy loss when processing the inside of the transparent substrate 26 can be suppressed to a low level. Can be processed.

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。   By the above method, the cavity 32 corresponding to the pressure chamber 18 (see FIG. 1) is formed slightly above the center line in the thickness direction along the thickness direction of the transparent substrate 26. A hole 34 corresponding to the flow path 20 (see FIG. 1) is processed at one end in the longitudinal direction of the cavity 32 so as to be orthogonal to the cavity 32. The hole 34 penetrates the lower surface of the transparent substrate 26, and the cavity 32 communicates with the outside air through the hole 34.

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。   Next, as shown in FIG. 3, the upper and lower surfaces of the transparent substrate 26 are protected by a resist 36 except for the hole 34.

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。   Then, the transparent substrate 26 is immersed in an etching solution (for example, a 15% hydrofluoric acid solution) stored in the bathtub 38. At this time, the end of the bottom surface of the transparent substrate 26 is supported by the support base 40 placed on the bottom surface of the bathtub 38, and a gap is formed between the bottom surface of the bathtub 38 and the bottom surface of the transparent substrate 26. . Then, the etching solution in the gap enters the cavity 32 from the hole 34.

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。   And an ultrasonic wave is applied with the ultrasonic transmitter 27 attached to the side wall of the bathtub 38, and the etching solution stored in the bathtub 38 is vibrated. As a result, the etching solution that has entered the hole 34 and the cavity 32 is stirred, and the dissolved solution of the transparent substrate 26 that is etched and stays in the hole 34 and the cavity 32 is smoothly removed from the transparent substrate 26. Is discharged.

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。   As described above, the hole 34 and the cavity 32 are isotropically etched to form the flow path 20 and the pressure chamber 18, respectively. Further, by forming the pressure chamber 18, the ceiling portion of the pressure chamber 18 becomes the diaphragm 16A.

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。   Thus, the hole 34 and the cavity 32 into which the etching solution flows into the transparent substrate 26 are formed by the laser beam (here, the YAG fourth harmonic laser beam), and the hole 34 and the cavity 32 are enlarged by etching. Thus, the pressure chamber 18, the diaphragm 16A, and the flow path 20 can be formed in the transparent substrate 26 without reducing the processing efficiency.

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。   In the present embodiment, the configuration has been described in which the cavity 32 and the hole 34 are processed inside the transparent substrate 26 by rotating the reflecting mirror surface of the galvanometer mirror 30, but the galvanometer mirror 30 is fixed to the transparent substrate 26. The cavity 32 and the hole 34 may be processed inside the transparent substrate 26 while moving the processing table 24 on which the substrate 26 is placed.

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。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the description about the part similar to 1st Embodiment is omitted.

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。   As shown in FIG. 4 (A), a transparent substrate 42 made of synthetic quartz is irradiated with a YAG quadruple wave laser, and 50 to 50 along the thickness direction of the transparent substrate 42 and slightly above the center line in the thickness direction. A plurality of (seven in this embodiment) cavities 44 are formed at intervals of 200 μm. Then, the hole 46 is processed at one end in the longitudinal direction of each cavity 44 so as to be orthogonal to the cavity 44. The hole 46 penetrates the lower surface of the transparent substrate 42, and the air is communicated with each cavity 44 through each hole 46.

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。   Next, although not shown, the upper and lower surfaces of the transparent substrate 42 are protected and immersed in an etching solution (for example, a 15% hydrofluoric acid solution). As a result, the etchant enters the cavity 44 from each hole 46, and the hole 46 and the cavity 44 are isotropically etched. Then, each hole 46 and the cavity 44 are enlarged, and the adjacent holes 46 and the cavity 44 communicate with each other to form a flow path 48 and a pressure chamber 50 as shown in FIG. 4B. The

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。   As described above, even when the width of the pressure chamber 50 and the flow path 48 is wide, after the plurality of cavities 44 and the holes 46 are formed by the YAG quadruple laser, the respective cavities 44 and the holes 46 are formed by etching. By etching and enlarging, the pressure chamber 50, the vibration plate 42A, and the flow path 48 can be formed in a short time compared with the case of processing with only laser light.

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。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, the description about the part similar to 1st Embodiment is omitted.

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。   As shown in FIG. 5, the electrode layer 54 is formed on the upper surface of the transparent substrate 52 made of synthetic quartz, and the other surface of the piezoelectric element 58 having the electrode layer 56 formed on one surface is formed on the transparent substrate. It is stacked on the electrode layer 54 of 52. Then, a YAG fourth harmonic laser is irradiated to the lower side of the transparent substrate 52 to process the cavity 60 inside the transparent substrate 52 and the hole 70 that communicates the cavity 60 with the outside.

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。   Next, as shown in FIG. 6, the electrode layer 54 and the piezoelectric element 58 formed on the transparent substrate 52 are protected by a resist 62. Further, the lower surface of the transparent substrate 52 is also protected by a resist 64.

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。   Then, the transparent substrate 52 whose upper and lower surfaces are protected by the resists 62 and 64 is immersed in an etching solution (for example, a 15% hydrofluoric acid solution) stored in the bath 38. As a result, the etchant enters the hole 70 and the cavity 60, and the hole 70 and the cavity 60 are isotropically etched by the etchant to form the flow channel 66 and the pressure chamber 68.

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。   In this way, first, the piezoelectric element 58 is bonded to the upper surface of the transparent substrate 52, and in the subsequent process, the cavity 60 is processed inside the transparent substrate 52 with a YAG quadruple wave laser so that the piezoelectric element 58 serves as a mark. The cavity 60 can be formed.

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。   Further, since the piezoelectric element 58 is protected by the resist 62, the piezoelectric element 58 is not damaged even if the transparent substrate 52 is immersed in an etching solution.

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。1 is a schematic configuration diagram of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention. 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。It is a side view which shows the process of manufacturing a pressure chamber and a communicating hole in the board | substrate mounted in the inkjet recording head which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a side view which shows the process of manufacturing a pressure chamber and a communicating hole in the board | substrate mounted in the inkjet recording head which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a perspective view which shows the process of manufacturing a pressure chamber and a communicating hole in the board | substrate mounted in the inkjet recording head which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 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。It is a side view which shows the process of manufacturing a pressure chamber and a communicating hole in the board | substrate mounted in the inkjet recording head which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 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。It is a side view which shows the process of manufacturing a pressure chamber and a communicating hole in the board | substrate mounted in the inkjet recording head which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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)
10 Inkjet recording head (droplet ejection head)
16 channel plate 16A diaphragm 18 pressure chamber 20 channel 26 transparent substrate (channel plate)
28 Laser light source
30 Galvano mirror (lens)
32 Cavity (Cavity)
34 hole (communication hole)
42 Transparent substrate (channel plate)
44 Cavity (Cavity)
46 hole (communication hole)
48 communication hole (flow path)
50 Pressure chamber 52 Transparent substrate (channel plate)
60 Cavity (Cavity)
66 Communication hole (flow path)
68 Pressure chamber 70 Hole (communication hole)

Claims (6)

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。
A liquid flow path communicating with the nozzle, a pressure chamber communicating with the flow path and filled with the liquid, a vibration plate that constitutes a part of the pressure chamber and displaces and applies pressure to the liquid in the pressure chamber; In a manufacturing method of a droplet discharge head provided with a flow path plate made of a transparent member having
A laser beam emitted from a light source is condensed inside the flow path plate to form a cavity inside the flow path plate, and a communication hole that connects the cavity and the outside of the flow path plate is formed. And a process of
Supplying an etchant from the communication hole, expanding the cavity and the communication hole by etching, and forming the pressure chamber, the diaphragm, and the flow path;
A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising:
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。   The plurality of the cavities and the communication holes are formed, and the plurality of the cavities and the communication holes are expanded and communicated by etching to form the pressure chamber, the diaphragm, and the flow path. 2. A method for manufacturing a droplet discharge head according to 1. 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。   The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein a YAG laser is used as the light source. 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。   4. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the etching solution supplied to the cavity from the communication hole is vibrated with ultrasonic waves. 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。
A liquid flow path communicating with the nozzle, a pressure chamber communicating with the flow path and filled with the liquid, a vibration plate that constitutes a part of the pressure chamber and displaces and applies pressure to the liquid in the pressure chamber; In a manufacturing method of a droplet discharge head provided with a flow path plate made of a transparent member having
Forming an electrode on the upper surface of the flow path plate and then bonding the piezoelectric element;
The lower surface of the flow path plate is irradiated with laser light to be condensed inside the flow path plate, forming a cavity inside the flow path plate, and communicating the cavity with the outside of the flow path plate. Forming a communication hole;
Forming a protective layer on the upper surface of the flow path plate and the piezoelectric element;
Supplying an etchant from the communication hole, expanding the cavity and the communication hole by etching, and forming the pressure chamber, the diaphragm, and the flow path;
A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising:
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。   A droplet discharge head manufactured by the method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014184632A (en) * 2013-03-22 2014-10-02 Seiko Epson Corp Liquid jet apparatus

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