贯通孔的形成方法、部件、喷墨头、喷墨头单元以及喷墨式记录装置的制造方法
贯通孔的形成方法、部件、喷墨头、喷墨头单元以及喷墨式记录装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及贯通孔的形成方法、部件、喷墨头、喷墨头单元以及喷墨式记录装置。
【背景技术】
[0002]例如，在喷嘴板(nozzle plate)、连通板那样的喷墨头的构成部件等设置有贯通孔。
[0003]以往，这样的贯通孔通过蚀刻形成(例如，参照专利文献I)。
[0004]然而，在通过蚀刻形成贯通孔的情况下，存在即使厚度为数百μ m左右，也需要数小时以上等、生产率低下这样的问题。
[0005]专利文献1:日本特开2011-121218号公报
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供能够在基板高效地形成所希望的形状的贯通孔的贯通孔的形成方法，提供形成有所希望的形状的贯通孔的部件，另外，提供具备形成有所希望的形状的贯通孔的部件的喷墨头、喷墨头单元、以及喷墨式记录装置。
[0007]这样的目的通过下述的本发明实现。
[0008]本发明的贯通孔的形成方法的特征在于，对基板实施蚀刻加工与激光加工，从而形成贯通孔。
[0009]由此，能够提供能够在基板高效地形成所希望的形状的贯通孔的贯通孔的形成方法。
[0010]在本发明的贯通孔的形成方法中，优选上述基板由具有蚀刻各向异性的结晶材料构成。
[0011]由此，在蚀刻加工中，能够各向异性地对基板进行蚀刻，从而能够更加容易并且可靠地形成具有所希望的形状的贯通孔。
[0012]在本发明的贯通孔的形成方法中，优选上述基板的厚度为100 μm以上1000 μ??以下。
[0013]以往，相对于这样的厚度的基板，高效地形成所希望的形状的贯通孔特别地困难，但在本发明中，即便对这样的厚度的基板，也能够高效地形成所希望的形状的贯通孔。即，若基板的厚度是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。
[0014]在本发明的贯通孔的形成方法中，优选上述贯通孔的宽度为ΙΟμπι以上50μπι以下。
[0015]以往，这样在欲形成宽度比较小的贯通孔的情况下，以具有所希望的形状的方式高效地形成贯通孔特别地困难，但在本发明中，即使是这样的宽度的贯通孔，也能够高效地形成具有所希望的形状的贯通孔。S卩，若贯通孔的宽度是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。
[0016]在本发明的贯通孔的形成方法中，优选上述基板的厚度D相对于上述贯通孔的宽度W的比例(D/W)亦即纵横比为7以上20以下。
[0017]以往，这样在欲形成纵横比比较大的贯通孔的情况下，以具有所希望的形状的方式高效地形成贯通孔特别地困难，但在本发明中，即使是这样的纵横比的贯通孔，也能够高效地形成具有所希望的形状的贯通孔。即，若贯通孔的纵横比是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。
[0018]本发明的部件的特征在于，具有使用本发明的方法形成的贯通孔。
[0019]由此，能够提供形成有所希望的形状的贯通孔的部件。
[0020]优选，本发明的部件是喷墨头部件。
[0021]喂.墨头具有微细的构造，且具有喂■嘴那样的$父细的墨水流路。在这样的喂'墨头中，构成部件所具有的贯通孔的形状、大小的微小的不同对液滴的排出特性带来较大的影响。在本发明中，能够进行微细的形状等的控制，从而能够容易并且可靠地形成所希望的形状、大小的贯通孔。因此，在将本发明应用于构成喷墨头的部件(喷墨头部件)的情况下，本发明的效果被更加显著地发挥。
[0022]本发明的喷墨头的特征在于，使用本发明的部件制造而成。
[0023]由此，能够提供具备形成有所希望的形状的贯通孔的部件的喷墨头。
[0024]本发明的喷墨头单元的特征在于，具备本发明的喷墨头。
[0025]由此，能够提供具备形成有所希望的形状的贯通孔的部件的喷墨头单元。
[0026]本发明的喷墨式记录装置的特征在于，具备本发明的喷墨头单元。
[0027]由此，能够提供具备形成有所希望的形状的贯通孔的部件的喷墨式记录装置。
【附图说明】
[0028]图1是示意性地表示本发明的贯通孔的形成方法的优选的实施方式的剖视图。
[0029]图2是示意性地表示本发明的喷墨头的优选的实施方式的剖视图。
[0030]图3是示意性地表示本发明的喷墨头的其它优选的实施方式的剖视图。
[0031]图4是图3所示的喷墨头的外壳的仰视图。
[0032]图5是表示本发明的喷墨式记录装置的优选的实施方式的示意图。
[0033]附图标记说明
[0034]P10...部件；P1...基板；Pll...贯通孔；Pill...第一凹部(有底孔部)；P112...第二凹部；P2...掩模；P21...开口部；100...喷墨头；10...流路形成基板；
11...压力产生室；12...墨水供给路；13...储液处；14...喷嘴连通孔(贯通孔)；
15...振动部件；15a...弹性膜；15b...支承板；15c...岛部；15d...薄壁部；16...振动部；17...粘合层；18...粘合层；20...喷嘴板；21...喷嘴(贯通孔);30...压电元件单元；31...压电材料；32...电极形成材料；33...电极形成材料；34...压电元件形成部件；
35...压电元件；36...固定基板；40...外壳；41...墨水导入路；42...空间部；43...压电元件收纳部；44...外壳贯通孔；45...阶梯部；46...连通路；46a...第一连通部；46b...第二连通部；46c...第三连通部；50...柔性印刷基板；51...配线层；52...基材薄膜；70...配线基板；71...导电衬垫；72...开口部；81...硅基板；82...振动板；83...下电极；84...压电体薄膜；85...上电极；86...第二基板(喷嘴板)；86Α...墨水排出喷嘴(贯通孔)；87...墨水存积处(空腔)；1000...喷墨式记录装置；91Α...喷墨头单元(记录头单元)；91Β...喷墨头单元(记录头单元)；92Α...墨盒；92Β...墨盒；93...托架；
94...装置主体；95...托架轴；96...驱动马达；97...同步带；98...压纸卷筒；S...记录片。
【具体实施方式】
[0035]以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。
[0036]贯通孔的形成方法
[0037]首先，对本发明的贯通孔的形成方法进行说明。
[0038]图1是示意性地表示本发明的贯通孔的形成方法的优选的实施方式的剖视图。
[0039]如图1所示，本实施方式的方法具有如下工序:基板准备工序(Ia)，在该工序中，准备基板Pl ;掩模形成工序(Ib)，在该工序中，在基板Pl设置掩模P2 ;蚀刻加工工序(凹部形成工序)(Ic)，在该工序中，对设置有掩模P2的基板Pl实施蚀刻加工从而形成第一凹部Plll ;激光加工工序(贯通孔形成工序)(IcUle)，在该工序中，对形成有第一凹部Pl 11的基板Pl实施激光加工从而形成第二凹部P112，进一步进行激光加工由此使第一凹部Plll与第二凹部P112连通，进而形成贯通孔Pll ;形状调整工序(If)，该工序用于调整贯通孔Pll的形状；以及掩模除去工序(Ig)，在该工序中，除去掩模P2。
[0040]基板准备工序
[0041]首先，准备基板Pl (Ia)。
[0042]基板Pl可以由任意的材料构成，但优选由具有蚀刻各向异性的结晶材料构成。
[0043]由此，在蚀刻处理工序中，能够各向异性地蚀刻基板P1，从而能够更加容易并且可靠地形成具有所希望的形状的贯通孔Pl I。
[0044]此外，在本说明书中，“蚀刻各向异性”是指向规定的方向的蚀刻速度与其它方向的蚀刻速度不同的性质。
[0045]作为具有蚀刻各向异性的材料，能够举出例如硅、水晶等，特别地优选为二氧化娃。
[0046]由此，能够精度更高且更加容易并且可靠地形成能够更加可靠地防止产生意外的弯曲等的贯通孔PU。
[0047]基板Pl的厚度(应该形成有贯通孔Pll的部位的厚度)不被特别地限定，但优选在100 μ??以上800 μ??以下。
[0048]以往，对于这样的厚度的基板，高效地形成所希望的形状的贯通孔特别地困难，但在本发明中，即使对于这样的厚度的基板，也能够高效地形成所希望 的形状的贯通孔。即，若基板的厚度是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。
[0049]掩模形成工序
[0050]接下来，对基板Pl设置掩模Ρ2 (Ib)。
[0051]作为掩模Ρ2，使用具有开口部Ρ21的掩模。
[0052]掩模Ρ2例如能够通过使用了抗蚀材料等掩模材料的成膜，覆盖基板Pl的双面，然后，通过曝光、显影等处理，设置开口部，由此形成。
[0053]另外，例如，在基板Pl由硅等构成的情况下，掩模Ρ2也可以通过对基板Pl的表面进行氧化而形成。在该情况下，开口部P21的形成(氧化物被膜的一部分的选择性的除去)能够通过例如激光的照射来进行。
[0054]蚀刻加工工序
[0055]接下来，对被掩模P2覆盖的基板Pl实施蚀刻处理(蚀刻加工)(Ic)。
[0056]由此，在基板Pl形成有第一凹部Plll。
[0057]作为蚀刻处理，可以采用干式蚀刻、湿式蚀刻的任一种，也可以并用两种以上的蚀刻条件，但优选为干式蚀刻。
[0058]由此，即使开口部P21较小，也能够适当地进行蚀刻，即使应该形成的第一凹部Plll比较深，也能够适当地形成。
[0059]用于干式蚀刻的蚀刻气体也由基板Pl的种类决定，但例如，能够适当地使用SF6 (六氟化硫)。
[0060]在使用SFf^情况下，例如，也能够使用SF 6与O 2的混合气体。
[0061]由此，能够提高蚀刻速率，从而能够使成为目标的部件PlO (具有贯通孔Pll的部件P10)的生产率特别优越。
[0062]作为干式蚀刻的方式，例如能够适当地采用通过电感耦合型等离子体进行的蚀刻。
[0063]作为蚀刻处理的具体的条件，优选以下那样的条件。
[0064]即，优选，SFf^流量为200sccm以上700sccm以下。
[0065]另外，优选，O2的流量为20sccm以上70sccm以下。
[0066]另外，优选，下部电极功率为1500W以上4000W以下。
[0067]另外，在本工序中，也可以交替地进行保护膜形成(depo)处理与蚀刻处理。
[0068]在保护膜形成中，作为处理气体，例如能够使用C4F8与O 2的混合气体。
[0069]优选，保护膜形成时的C4F8的流量为80sccm以上400sccm以下。
[0070]优选，保护膜形成时的O2的流量为8sccm以上40sccm以下。
[0071]优选，保护膜形成时的上部电极功率为700W以上2500W以下。
[0072]另外，在本工序中，在交替地进行保护膜形成(depo)处理与蚀刻处理的情况下，优选，保护膜形成(depo)处理的每一次的处理时间为3秒以上20秒以下，优选，蚀刻处理的每一次的处理时间为5秒以上30秒以下。
[0073]在本工序中，以不在基板Pl的厚度方向贯通的方式形成第一凹部P111。
[0074]优选，在本工序中形成的第一凹部Plll的深度为40 μ m以上560 μ m以下。
[0075]由此，能够缩短贯通孔Pll的形成所需的时间，并且使应该在激光加工工序中形成的第二凹部P112的深度比较浅，从而能够更加可靠地防止产生激光加工工序的孔弯曲的现象，进而能够更加可靠地形成所希望的形状的贯通孔PU。
[0076]另外，优选，在本工序中形成的第一凹部Plll的深度为基板Pl的厚度的40%以上70%以下。
[0077]由此，能够缩短贯通孔Pll的形成所需的时间，并且使应该在激光加工工序中形成的第二凹部P112的深度比较浅，从而能够更加可靠地防止产生激光加工工序的孔弯曲的现象，进而能够更加可靠地形成所希望的形状的贯通孔PU。
[0078]另外，优选，在本工序中形成的第一凹部Plll的开口部的宽度为5 ym以上30ym以下。
[0079]由此，能够以具有足够小的宽度并且具有所希望的形状的方式可靠地形成最终的贯通孔PlI。
[0080]激光加工工序
[0081]接下来，相对于形成有第一凹部Plll的基板P1，从与形成有第一凹部Plll的面相反的面侧实施激光加工(ld、le)。
[0082]由此，首先，形成第二凹部P112 (Id)。然后，若进行激光加工，则第一凹部Plll与第二凹部P112连通，从而形成贯通孔Pll (Ie)。
[0083]这样，将蚀刻加工与激光加工组合地进行，由此能够在比较短的时间内高效地形成所希望的形状的贯通孔PU。
[0084]与此相对，在仅使用蚀刻加工、激光加工中的一方的情况下，无法得到这样的优越的效果。
[0085]S卩，在进行蚀刻加工而不进行激光加工地形成贯通孔的情况下，贯通孔的形成需要非常长的时间，因此具有贯通孔的部件的生产率显著地降低。特别地，在应该形成的贯通孔的宽度小的情况下、应该形成的贯通孔的深度深的情况下(基板的厚度较厚的情况下)、在贯通孔的纵横比(基板的厚度D相对于贯通孔的宽度W的比例(D/W))大的情况下，这样的问题更加显著地产生。
[0086]另外，在进行蚀刻加工而不进行激光加工地形成贯通孔的情况下，如晶片那样，在对比较大型的基板进行贯通孔的形成的情况下(根据需要也可以在贯通孔的形成后，具有切出切片的工序)，在晶片的主面的中心部分与缘部附近蚀刻的动作不同的情况较多。因此，例如，在欲仅通过蚀刻在上述那样比较厚的大基板形成贯通孔的情况下，容易产生贯通孔的意外的弯曲等。
[0087]另外，在进行激光加工而不进行蚀刻加工地形成贯通孔的情况下，形成所希望的形状的贯通孔变得困难。认为这是由于若通过激光加工形成凹部，则因热改性而带来的异物在所形成的凹部内堆积，从而由于该异物，激光的直线性被阻碍，或者由于热改性部的激光的能量的吸收，不均匀的热改性等进一步被促进。
[0088]特别地，如本实施方式那样，在蚀刻加工后进行激光加工，从而能够更加有效地防止产生因激光加工中的热改性而带来的问题，从而能够更加可靠地形成所希望的形状的贯通孔P11。另外，通过激光的照射进行使激光的凹部(第一凹部P111、第二凹部P112)连通而形成贯通孔PiI以实现基板Pi的贯通的处理，由此能够更加有效地防止在贯通孔PiI的内部(壁面)残存异物。
[0089]在本发明中，蚀刻加工与激光加工也可以从基板的相同的面侧进行，但在本实施方式中，在相反的面进行蚀刻加工与激光加工。
[0090]由此，即使是在基板Pl的厚度比较大的情况下，也能够更加可靠地进行激光向基板Pi的成为目标的部位选择性的照射，从而能够更加可靠地形成所希望的形状的贯通孔Pllo
[0091]作为能够在本工序中使用的激光，能够举出例如YAG激光、第四谐波(266nm)、YVO4激光、YLF激光等。其中，优选使用YAG激光(特别地为第三谐波(355nm)、第四谐波(266nm))等紫外线激光。
[0092]由此，相对于材料的吸收效率提高，从而能够通过较少的投入能量，适当地形成第二凹部Pl 12、贯通孔Pll，其结果，能够使对周边带来的热影响范围更加狭小。
[0093]形状调整工序
[0094]接下来，调整贯通孔Pll的形状(If)。
[0095]由此，能够使贯通孔Pll的形状成为更加优选的形状。
[0096]贯通孔Pll的形状的调整例如能够通过各向异性蚀刻来进行。
[0097]在例如基板Pl由硅构成的情况下，优选该各向异性蚀刻为使用了 KOH溶液的湿式蚀刻。
[0098]优选，如上那样形成的贯通孔Pll的宽度为10 μ m以上50 μ m以下。
[0099]以往，在这样欲形成宽度比较小的贯通孔的情况下，以具有所希望的形状的方式高效地形成贯通孔特别地困难，但在本发明中，即使是这样的宽度的贯通孔，也能够以具有所希望的形状的方式高效地形成。即，若贯通孔的宽度是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。
[0100]另外，优选，基板Pl的厚度D相对于贯通孔Pll的宽度W(贯通孔Pll的长度)的比例(D/W)亦即纵横比为7以上20以下。
[0101]以往，在这样欲形成纵横比比较大的贯通孔的情况下，以具有所希望的形状的方式高效地形成贯通孔特别地困难，但在本发明中，即使是这样的纵横比的贯通孔，也能够以具有所希望的形状的方式高效地形成。即，若贯通孔的纵横比是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。另外，根据本发明，能够廉价地形成这样的纵横比较大的贯通孔。
[0102]掩模除去工序
[0103]然后，通 过除去掩模P2，能够得到成为目标的部件PlO (具有贯通孔Pll的部件P10) O
[0104]掩模P2的除去例如能够通过包含氟化氢铵的溶液进行。
[0105]具有贯通孔的部件
[0106]接下来，对本发明的部件(具有贯通孔的部件)进行说明。
[0107]本发明的部件具有使用上述那样的本发明的方法形成的贯通孔。
[0108]由此，能够提供形成有所希望的形状的贯通孔的部件。
[0109]本发明的部件可以是任何的部件，但优选是喷墨头部件。
[0110]喂.墨头具有微细的构造，且具有喂■嘴那样的$父细的流路。在这样的喂'墨头中，构成部件所具有的贯通孔的形状、大小的微小的不同对液滴的排出特性带来较大的影响。
[0111]在本发明中，能够进行微细的形状等的控制，从而能够容易并且可靠地形成所希望的形状、大小的贯通孔。
[0112]因此，在将本发明应用于构成喷墨头的部件(喷墨头部件)的情况下，本发明的效果被更加显著地发挥，从而能够提供可靠性优越的喷墨头。
[0113]作为具有贯通孔的喷墨头部件，能够举出例如喷嘴板(nozzle plate)、连通板等。
[0114]喷墨头
[0115]接下来，对本发明的喷墨头进行说明。
[0116]本发明的喷墨头具备作为上述那样的本发明的部件的喷墨头部件。
[0117]由此，能够使来自喷墨头的液滴的排出稳定性优越。另外，能够以所希望的形状可靠地设置以往较困难的、更加微小的贯通孔，因此在实现喷嘴密度的提高、打印图像的高分辨率化的方面有利。
[0118]图2是示意性地表示本发明的喷墨头的优选的实施方式的剖视图，图3是示意性地表示本发明的喷墨头的其它的优选的实施方式的剖视图，图4是图3所示的喷墨头的外壳的仰视图。
[0119]图2所不的喂'墨头100具备:形成有墨水存积处87的娃基板81、在娃基板81上形成的振动板82、在振动板82上的所希望位置形成的下电极83、在下电极83上亦即与墨水存积处87对应的位置形成的压电体薄膜84、在压电体薄膜84上形成的上电极85、以及与硅基板81的下表面接合的、作为本发明的部件(喷墨头部件)的第二基板86。在第二基板86设置有与墨水存积处87连通的墨水排出喷嘴(贯通孔)86A。
[0120]该喷墨头100经由未图示的墨水流路对墨水存积处87供给墨水。此处，若经由下电极83与上电极85对压电体薄膜84施加电压，则压电体薄膜84变形而使墨水存积处87内成为负压，从而对墨水施加压力。由于该压力，墨水从喷嘴被排出，从而进行喷墨记录。
[0121]喷墨头100例如将Si热氧化膜作为振动板82，在其上部通过薄膜工序一体成型由下电极83、压电体薄膜84、上电极85构成的薄膜压电体元件，并且由形成有空腔(墨水存积处)87的单晶的硅基板81构成的芯片与具备排出墨水的墨水排出喷嘴86A的喷嘴板(第二基板)86能够形成被接合的构造。
[0122]此处，为了能够获得更大的位移量，作为压电体薄膜84，例如能够使用由作为压电应变常数d31的较高的材料，作为第三成分添加了铌镁酸铅的三组分体系PZT构成的部件。另外，压电体薄膜84的厚度能够形成为2 μπι左右。
[0123]另外，图3、图4所不的喂■墨头100具备:具有压力广生室11的流路形成基板10、贯穿设置有与各压力产生室11连通的多个喷嘴(贯通孔)21的作为本发明的部件(喷墨头部件)的喷嘴板20、以及与同流路形成基板10的喷嘴板20相反的一侧的面接合的振动部件15。另外，本实施方式的喷墨头100具备:具有多个设置于与振动部件15上的各压力产生室11对应的区域的压电元件35的压电元件单元30、以及经由振动部件15与流路形成基板10的一侧面接合的外壳40。另外，在本实施方式中，在流路形成基板10形成有成为各压力产生室11的共通液室的储液处13，流路形成基板10也成为储液处形成基板。
[0124]在流路形成基板10的一侧面侧的表层部分被隔壁划分并在其宽度方向并列设置有多个压力产生室11。此外，在本实施方式中，由并列设置的多个压力产生室11构成的列形成有两列。另外，在各压力产生室11的列的外侧经由外壳40的液体导入路亦即墨水导入路41供给有墨水的储液处13以在厚度方向贯通流路形成基板10的方式分别设置一个。
[0125]另外，储液处13与各压力产生室11经由墨水供给路12被连通，在各压力产生室11经由墨水导入路41、储液处13以及墨水供给路12供给有墨水。在本实施方式中，墨水供给路12形成为宽度比压力产生室11窄，并发挥将从储液处13流入压力产生室11的墨水的流路阻力保持为一定的作用。
[0126]另外，在压力产生室11的与储液处13相反的端部侧形成有贯通作为本发明的部件(喷墨头部件)的流路形成基板10的喷嘴连通孔(贯通孔)14。即，在本实施方式中，作为液体流路在流路形成基板10设置有储液处13、墨水供给路12、压力产生室11以及喷嘴连通孔14。这样的流路形成基板10由硅单晶基板构成。
[0127]该流路形成基板10的一侧面与贯穿设置有多个排出墨水的喷嘴(贯通孔)21的喷嘴板20接合，各喷嘴21经由设置于流路形成基板10的喷嘴连通孔(贯通孔)14与各压力产生室11连通。
[0128]另外，流路形成基板10的另一侧面，即压力产生室11的开口面通过粘合层17与振动部件15接合，各压力产生室11被该振动部件15密封。此外，如图所示，振动部件15具备与流路形成基板10的另一侧面的面积相同程度的面积，并接合为覆盖流路形成基板10的另一侧面整体。
[0129]该振动部件15由例如由树脂薄膜等弹性部件构成的弹性膜15a与对该弹性膜15a进行支承的例如由金属材料等构成的支承板15b的复合板形成，弹性膜15a侧与流路形成基板10接合。在本实施方式中，弹性膜15a由厚度为数μπι左右的聚苯硫醚(PPS)薄膜构成，支承板15b由厚度为数十μπι左右的不锈钢板(SUS)构成。
[0130]另外，该振动部件15的与各压力产生室11的周缘部对置的区域实际上为除去支承板15b而仅由弹性膜15a构成的薄壁部15d。该薄壁部15d形成压力产生室11的一侧面。另外，在该薄壁部15d的内侧分别设置有由供各压电元件35的前端抵接的支承板15b的一部分构成的岛部15c。另外，振动部件15的与储液处13对置的区域为除去支承板15b仅由弹性膜15a构成的振动部16。该振动部16在产生储液处13内的压力变化时，通过变形吸收压力变化，从而发挥将储液处13内的压力始终保持为恒定的作用。而且，在这样的振动部件15上通过粘合层18与外壳40接合。换句话说，本实施方式的外壳40经由振动部件15与流路形成基板10接合。
[0131]如图3所示，在外壳40的与振动部16对置的位置设置有由凹部构成的空间部42。空间部42具备不阻碍振动部16的变形的程度的高度，并通过贯通作为本发明的部件(喷墨头部件)的外壳40的大气释放孔亦即外壳贯通孔44与外部空间连通。由此，空间部42内的压力始终被保持为与外部空间一致。另外，在外壳40的与薄壁部15d对置的位置设置有由贯通这样的外壳40的贯通部构成的压电元件收纳部43。另外，在压电元件收纳部43的墨水导入路41侧设置有阶梯部45，该阶梯部45与后述的压电元件单元30的固定基板36接合。
[0132]另外，在外壳40的与流路形成基板10侧相反的一侧的面固定有配线基板70，该配线基板70设置有多个分别与后述的柔性印刷基板50的各配线层51连接的导电衬垫71。在配线基板70的与外壳40的压电元件收纳部43对置的区域形成有狭缝状的开口部72，压电元件收纳部43通过这样的开口部72与外部空间连通。而且，在这样的压电元件收纳部43内收纳有具备压电元件35的压电元件单元30。
[0133]压电元件单元30与各压力产生室11对置地设置，并由多个使包含压力产生室11与储液处13的液体流路内的压力变动的压电元件35、以及将这样的压电元件35安装于外壳40的固定基板36构成。
[0134]在本实施方式中，各压电元件35—体地形成于一个压电元件单元30。S卩，形成使压电材料31与电极形成材料32、33纵向交替地以呈夹层状夹持的方式层叠的压电元件形成部件34，将该压电元件形成部件34以与各压力产生室11对应的方式呈梳齿状切开，由此形成各压电元件35。换句话说，在本实施方式中，一体地形成多个压电元件35。而且压电元件35的前端部通过粘合剂(接合材料)与振动部件15的岛部15c接合，并且在成为无助于振动的非活性区域的基端部侧粘着于固定基板36。这样粘着有压电元件35的固 定基板36通过压电元件收纳部43的阶梯部45与外壳40接合。由此，压电元件单元30被收纳并固定于外壳40的压电元件收纳部43。
[0135]此外，如上述那样固定基板36与压电元件35设置为一体，从而构成压电元件单元30，从而压电元件单元30被定位固定于外壳40。此时，压电元件35相对于振动部件15 (岛部15c)的对位通过固定基板36的外周面与外壳40的压电元件收纳部43的内表面进行。由此，与直接把持作为脆性材料的压电元件35进行对位相比，能够容易并且高精度地进行对位。
[0136]构成固定基板36的材料不被特别地限定，但能够由例如铝、铜、铁以及不锈钢等适当地构成。而且，在这样的压电元件单元30的压电元件35的基端部附近的与固定基板36相反的一侧的面与柔性印刷基板50连接，该柔性印刷基板50具有供给用于驱动各压电元件35的信号的配线层51。
[0137]柔性印刷基板50由柔性线路板(FPC)、载带封装(TCP)等构成。详细而言，对柔性印刷基板50而言，例如在聚酰亚胺等基础膜52的表面由薄铜等形成规定图案的配线层51，并通过抗蚀剂等绝缘材料覆盖配线层51的除了与同压电元件35连接的端子部等其它的配线连接的区域以外的区域。
[0138]这样的柔性印刷基板50的配线层51在其基端部侧通过例如焊料、各向异性导电材料等与构成压电元件35的电极形成材料32、33连接。
[0139]另一方面，在前端部侧，各配线层51与设置在外壳40上的配线基板70的导电衬垫71电连接。柔性印刷基板50被从该配线基板70的开口部72向压电元件收纳部43的外侧引出，被引出的区域弯曲而与导电衬垫71连接。
[0140]而且，如图4所示，在本实施方式的喷墨头100中，压电元件收纳部43与空间部42通过连通路46连通。
[0141]连通路46是将压电元件收纳部43与空间部42连通的通路，在本实施方式中，通过除去外壳40的流路形成基板10侧的面的一部分而形成于外壳40的底面。
[0142]另外，在本实施方式中，连通路46在流路形成基板10、振动部件15以及外壳40的层叠方向，设置于不与包含压力产生室11的流路重叠的位置。具体而言，连通路46在各压力产生室11的并列设置方向，设置于比空间部42以及压电元件收纳部43的两端部更靠外侧的区域。
[0143]另外，连通路46由与空间部42连续并从空间部42的长度方向端部沿着压力产生室11的并列设置方向向外侧延伸的第一连通部46a、与第一连通部46a连续并沿着压力产生室11的长度方向延伸的第二连通部46b、以及与第二连通部46b连续并沿着压力产生室11的并列设置方向向内侧延伸从而与压电元件收纳部43连续的第三连通部46c构成。通过这样的连通路46，压电元件收纳部43以及空间部42被连通。在本实施方式中，连通路46形成于外壳40的流路形成基板10侧的面。S卩，连通路46在外壳40的流路形成基板10侧的面设置为凹部。
[0144]通过设置有这样的连通路46，压电元件收纳部43以及空间部42构成供空气流动的流路，从而空间部42内的挥发气体比较容易被向外部空间排出。
[0145]在这样的喷墨头100中，通过压电元件35以及振动部件15的变形使各压力产生室11的容积变化，从而使墨水滴从各喷嘴21排出。具体而言，若从未图示的液体贮留机构经由液体导入路亦即墨水导入路41对储液处13供给墨水，则经由墨水供给路12向各压力发生室11分配墨水。而且，通过来自未图示的驱动电路的驱动信号对规定的压电元件35施加以及解除电压，由此使压电元件35收缩以及伸长而在压力产生室11发生压力变化，从而从喷嘴21排出墨水。
[0146]能够将本发明应用于构成上述那样的喷墨头的部件(具有贯通孔的部件)。
[0147]喷墨头单元、喷墨式记录装置
[0148]接下来，对本发明的喷墨头单元以及喷墨式记录装置进行说明。
[0149]图5是表示本发明的喷墨式记录装置的优选的实施方式的示意图。
[0150]如图5所示，喷墨式记录装置1000具备:喷墨头单元(记录头单元)91A以及91B、墨盒92A以及92B、托架93、装置主体94、托架轴95、驱动马达96、同步带97、以及压纸卷筒98 ο
[0151]对具备上述那样的本发明的喷墨头(记录头)的记录头单元91Α以及91Β而言，构成墨水供给机构的墨盒92Α以及92Β被设置为能够装卸，供记录头单元91Α以及91Β搭载的托架93以能够沿轴向移动的方式设置于安装在装置主体94的托架轴95。记录头单元91Α以及91Β例如能够分别排出黑色墨水组合物以及彩色墨水组合物。
[0152]而且，驱动马达96的驱动力经由未图示的多个齿轮以及同步带97传递至托架93，从而供记录头单元91Α以及91Β搭载的托架93沿着托架轴95移动。另一方面，在装置主体94沿着托架轴95设置有压纸卷筒98，通过未图示的供纸辊等被供给的纸等记录介质亦即记录片S卷绕于压纸卷筒98而被输送。
[0153]以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。
[0154]例如，在本发明的贯通孔的形成方法中，各工序的顺序也可以不是上述的顺序。例如，在上述的实施方式中，以在形状调整工序后，具有掩模除去工序的方式进行了说明，但形状调整工序也可以在掩模除去工序后进行。
[0155]另外，在上述的实施方式中，以具有形状调整工序、掩模除去工序等的方式进行了说明，但本发明的贯通孔的形成方法只要是至少实施蚀刻加工与激光加工，从而形成贯通孔的方法即可，也可以不具有其它的工序。
[0156]另外，在图示的结构中，在设置于基板的与形成有第一凹部的一侧相反侧的面的掩模设置有开口部，但也可以不设置该开口部。
[0157]另外，在上述的实施方式中，对将用于形成凹部的蚀刻加工与激光加工实施于基板的不同的面侧的情况进行了说明，但蚀刻加工与激光加工也可以实施于基板的相同的面侧。
[0158]另外，在本发明的贯通孔的形成方法中，也可以根据需要，进行前处理工序、中间处理工序、后处理工序。
[0159]另外，在上述的实施方式中，以贯通孔构成流路的情况为中心进行了说明，但贯通孔也可以不构成流路。
[0160]另外，在上述的说明中，作为具有贯通孔的部件以喷墨头部件为代表进行了说明，但本发明的部件(具有贯通孔的部件)也可以是喷墨头部件以外的部件，例如在MEMS、光学元件等中也能够适当地应用。这些部件也具有微细的构造，因此应用本发明所产生的效果被显著地发挥。
[0161]另外，在连接构成体外循环回路、输液回路的医疗用管件彼此的医疗用连接件、注射针等穿刺针、探针等医疗用具、医疗用器具等中也能够适当地应用。
【主权项】
1.一种贯通孔的形成方法，其特征在于， 对基板实施蚀刻加工与激光加工，从而形成贯通孔。2.根据权利要求1所述的贯通孔的形成方法，其特征在于， 所述基板由具有蚀刻各向异性的结晶材料构成。3.根据权利要求1或2所述的贯通孔的形成方法，其特征在于， 所述基板的厚度为100 μπι以上1000 μπι以下。4.根据权利要求1?3中任一项所述的贯通孔的形成方法，其特征在于， 所述贯通孔的宽度为10 μ m以上50 μ m以下。5.根据权利要求1?4中任一项所述的贯通孔的形成方法，其特征在于， 所述基板的厚度D相对于所述贯通孔的宽度W的比例D/W亦即纵横比为7以上20以下。6.一种部件，其特征在于， 具有使用权利要求1?5中任一项所述的方法形成的贯通孔。7.根据权利要求6所述的部件，其特征在于， 具有所述贯通孔的部件是喷墨头部件。8.—种喷墨头，其特征在于， 使用权利要求7所述的部件制造而成。9.一种喷墨头单元，其特征在于， 具备权利要求8所述的喷墨头。10.一种喷墨式记录装置，其特征在于， 具备权利要求9所述的喷墨头单元。
【专利摘要】本发明提供能够在基板高效地形成所希望的形状的贯通孔的形成方法，提供形成有所希望的形状的贯通孔的部件，另外，提供具备形成有所希望的形状的贯通孔的部件的喷墨头、喷墨头单元、以及喷墨式记录装置。本发明的贯通孔的形成方法的特征在于，对基板实施蚀刻加工与激光加工，从而形成贯通孔。
【IPC分类】B41J2/14
【公开号】CN104890375
【申请号】CN201510063767
【发明人】山崎丰
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月6日
【公告号】US20150251425
【技术领域】
[0001]本发明涉及贯通孔的形成方法、部件、喷墨头、喷墨头单元以及喷墨式记录装置。
【背景技术】
[0002]例如，在喷嘴板(nozzle plate)、连通板那样的喷墨头的构成部件等设置有贯通孔。
[0003]以往，这样的贯通孔通过蚀刻形成(例如，参照专利文献I)。
[0004]然而，在通过蚀刻形成贯通孔的情况下，存在即使厚度为数百μ m左右，也需要数小时以上等、生产率低下这样的问题。
[0005]专利文献1:日本特开2011-121218号公报
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供能够在基板高效地形成所希望的形状的贯通孔的贯通孔的形成方法，提供形成有所希望的形状的贯通孔的部件，另外，提供具备形成有所希望的形状的贯通孔的部件的喷墨头、喷墨头单元、以及喷墨式记录装置。
[0007]这样的目的通过下述的本发明实现。
[0008]本发明的贯通孔的形成方法的特征在于，对基板实施蚀刻加工与激光加工，从而形成贯通孔。
[0009]由此，能够提供能够在基板高效地形成所希望的形状的贯通孔的贯通孔的形成方法。
[0010]在本发明的贯通孔的形成方法中，优选上述基板由具有蚀刻各向异性的结晶材料构成。
[0011]由此，在蚀刻加工中，能够各向异性地对基板进行蚀刻，从而能够更加容易并且可靠地形成具有所希望的形状的贯通孔。
[0012]在本发明的贯通孔的形成方法中，优选上述基板的厚度为100 μm以上1000 μ??以下。
[0013]以往，相对于这样的厚度的基板，高效地形成所希望的形状的贯通孔特别地困难，但在本发明中，即便对这样的厚度的基板，也能够高效地形成所希望的形状的贯通孔。即，若基板的厚度是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。
[0014]在本发明的贯通孔的形成方法中，优选上述贯通孔的宽度为ΙΟμπι以上50μπι以下。
[0015]以往，这样在欲形成宽度比较小的贯通孔的情况下，以具有所希望的形状的方式高效地形成贯通孔特别地困难，但在本发明中，即使是这样的宽度的贯通孔，也能够高效地形成具有所希望的形状的贯通孔。S卩，若贯通孔的宽度是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。
[0016]在本发明的贯通孔的形成方法中，优选上述基板的厚度D相对于上述贯通孔的宽度W的比例(D/W)亦即纵横比为7以上20以下。
[0017]以往，这样在欲形成纵横比比较大的贯通孔的情况下，以具有所希望的形状的方式高效地形成贯通孔特别地困难，但在本发明中，即使是这样的纵横比的贯通孔，也能够高效地形成具有所希望的形状的贯通孔。即，若贯通孔的纵横比是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。
[0018]本发明的部件的特征在于，具有使用本发明的方法形成的贯通孔。
[0019]由此，能够提供形成有所希望的形状的贯通孔的部件。
[0020]优选，本发明的部件是喷墨头部件。
[0021]喂.墨头具有微细的构造，且具有喂■嘴那样的$父细的墨水流路。在这样的喂'墨头中，构成部件所具有的贯通孔的形状、大小的微小的不同对液滴的排出特性带来较大的影响。在本发明中，能够进行微细的形状等的控制，从而能够容易并且可靠地形成所希望的形状、大小的贯通孔。因此，在将本发明应用于构成喷墨头的部件(喷墨头部件)的情况下，本发明的效果被更加显著地发挥。
[0022]本发明的喷墨头的特征在于，使用本发明的部件制造而成。
[0023]由此，能够提供具备形成有所希望的形状的贯通孔的部件的喷墨头。
[0024]本发明的喷墨头单元的特征在于，具备本发明的喷墨头。
[0025]由此，能够提供具备形成有所希望的形状的贯通孔的部件的喷墨头单元。
[0026]本发明的喷墨式记录装置的特征在于，具备本发明的喷墨头单元。
[0027]由此，能够提供具备形成有所希望的形状的贯通孔的部件的喷墨式记录装置。
【附图说明】
[0028]图1是示意性地表示本发明的贯通孔的形成方法的优选的实施方式的剖视图。
[0029]图2是示意性地表示本发明的喷墨头的优选的实施方式的剖视图。
[0030]图3是示意性地表示本发明的喷墨头的其它优选的实施方式的剖视图。
[0031]图4是图3所示的喷墨头的外壳的仰视图。
[0032]图5是表示本发明的喷墨式记录装置的优选的实施方式的示意图。
[0033]附图标记说明
[0034]P10...部件；P1...基板；Pll...贯通孔；Pill...第一凹部(有底孔部)；P112...第二凹部；P2...掩模；P21...开口部；100...喷墨头；10...流路形成基板；
11...压力产生室；12...墨水供给路；13...储液处；14...喷嘴连通孔(贯通孔)；
15...振动部件；15a...弹性膜；15b...支承板；15c...岛部；15d...薄壁部；16...振动部；17...粘合层；18...粘合层；20...喷嘴板；21...喷嘴(贯通孔);30...压电元件单元；31...压电材料；32...电极形成材料；33...电极形成材料；34...压电元件形成部件；
35...压电元件；36...固定基板；40...外壳；41...墨水导入路；42...空间部；43...压电元件收纳部；44...外壳贯通孔；45...阶梯部；46...连通路；46a...第一连通部；46b...第二连通部；46c...第三连通部；50...柔性印刷基板；51...配线层；52...基材薄膜；70...配线基板；71...导电衬垫；72...开口部；81...硅基板；82...振动板；83...下电极；84...压电体薄膜；85...上电极；86...第二基板(喷嘴板)；86Α...墨水排出喷嘴(贯通孔)；87...墨水存积处(空腔)；1000...喷墨式记录装置；91Α...喷墨头单元(记录头单元)；91Β...喷墨头单元(记录头单元)；92Α...墨盒；92Β...墨盒；93...托架；
94...装置主体；95...托架轴；96...驱动马达；97...同步带；98...压纸卷筒；S...记录片。
【具体实施方式】
[0035]以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。
[0036]贯通孔的形成方法
[0037]首先，对本发明的贯通孔的形成方法进行说明。
[0038]图1是示意性地表示本发明的贯通孔的形成方法的优选的实施方式的剖视图。
[0039]如图1所示，本实施方式的方法具有如下工序:基板准备工序(Ia)，在该工序中，准备基板Pl ;掩模形成工序(Ib)，在该工序中，在基板Pl设置掩模P2 ;蚀刻加工工序(凹部形成工序)(Ic)，在该工序中，对设置有掩模P2的基板Pl实施蚀刻加工从而形成第一凹部Plll ;激光加工工序(贯通孔形成工序)(IcUle)，在该工序中，对形成有第一凹部Pl 11的基板Pl实施激光加工从而形成第二凹部P112，进一步进行激光加工由此使第一凹部Plll与第二凹部P112连通，进而形成贯通孔Pll ;形状调整工序(If)，该工序用于调整贯通孔Pll的形状；以及掩模除去工序(Ig)，在该工序中，除去掩模P2。
[0040]基板准备工序
[0041]首先，准备基板Pl (Ia)。
[0042]基板Pl可以由任意的材料构成，但优选由具有蚀刻各向异性的结晶材料构成。
[0043]由此，在蚀刻处理工序中，能够各向异性地蚀刻基板P1，从而能够更加容易并且可靠地形成具有所希望的形状的贯通孔Pl I。
[0044]此外，在本说明书中，“蚀刻各向异性”是指向规定的方向的蚀刻速度与其它方向的蚀刻速度不同的性质。
[0045]作为具有蚀刻各向异性的材料，能够举出例如硅、水晶等，特别地优选为二氧化娃。
[0046]由此，能够精度更高且更加容易并且可靠地形成能够更加可靠地防止产生意外的弯曲等的贯通孔PU。
[0047]基板Pl的厚度(应该形成有贯通孔Pll的部位的厚度)不被特别地限定，但优选在100 μ??以上800 μ??以下。
[0048]以往，对于这样的厚度的基板，高效地形成所希望的形状的贯通孔特别地困难，但在本发明中，即使对于这样的厚度的基板，也能够高效地形成所希望 的形状的贯通孔。即，若基板的厚度是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。
[0049]掩模形成工序
[0050]接下来，对基板Pl设置掩模Ρ2 (Ib)。
[0051]作为掩模Ρ2，使用具有开口部Ρ21的掩模。
[0052]掩模Ρ2例如能够通过使用了抗蚀材料等掩模材料的成膜，覆盖基板Pl的双面，然后，通过曝光、显影等处理，设置开口部，由此形成。
[0053]另外，例如，在基板Pl由硅等构成的情况下，掩模Ρ2也可以通过对基板Pl的表面进行氧化而形成。在该情况下，开口部P21的形成(氧化物被膜的一部分的选择性的除去)能够通过例如激光的照射来进行。
[0054]蚀刻加工工序
[0055]接下来，对被掩模P2覆盖的基板Pl实施蚀刻处理(蚀刻加工)(Ic)。
[0056]由此，在基板Pl形成有第一凹部Plll。
[0057]作为蚀刻处理，可以采用干式蚀刻、湿式蚀刻的任一种，也可以并用两种以上的蚀刻条件，但优选为干式蚀刻。
[0058]由此，即使开口部P21较小，也能够适当地进行蚀刻，即使应该形成的第一凹部Plll比较深，也能够适当地形成。
[0059]用于干式蚀刻的蚀刻气体也由基板Pl的种类决定，但例如，能够适当地使用SF6 (六氟化硫)。
[0060]在使用SFf^情况下，例如，也能够使用SF 6与O 2的混合气体。
[0061]由此，能够提高蚀刻速率，从而能够使成为目标的部件PlO (具有贯通孔Pll的部件P10)的生产率特别优越。
[0062]作为干式蚀刻的方式，例如能够适当地采用通过电感耦合型等离子体进行的蚀刻。
[0063]作为蚀刻处理的具体的条件，优选以下那样的条件。
[0064]即，优选，SFf^流量为200sccm以上700sccm以下。
[0065]另外，优选，O2的流量为20sccm以上70sccm以下。
[0066]另外，优选，下部电极功率为1500W以上4000W以下。
[0067]另外，在本工序中，也可以交替地进行保护膜形成(depo)处理与蚀刻处理。
[0068]在保护膜形成中，作为处理气体，例如能够使用C4F8与O 2的混合气体。
[0069]优选，保护膜形成时的C4F8的流量为80sccm以上400sccm以下。
[0070]优选，保护膜形成时的O2的流量为8sccm以上40sccm以下。
[0071]优选，保护膜形成时的上部电极功率为700W以上2500W以下。
[0072]另外，在本工序中，在交替地进行保护膜形成(depo)处理与蚀刻处理的情况下，优选，保护膜形成(depo)处理的每一次的处理时间为3秒以上20秒以下，优选，蚀刻处理的每一次的处理时间为5秒以上30秒以下。
[0073]在本工序中，以不在基板Pl的厚度方向贯通的方式形成第一凹部P111。
[0074]优选，在本工序中形成的第一凹部Plll的深度为40 μ m以上560 μ m以下。
[0075]由此，能够缩短贯通孔Pll的形成所需的时间，并且使应该在激光加工工序中形成的第二凹部P112的深度比较浅，从而能够更加可靠地防止产生激光加工工序的孔弯曲的现象，进而能够更加可靠地形成所希望的形状的贯通孔PU。
[0076]另外，优选，在本工序中形成的第一凹部Plll的深度为基板Pl的厚度的40%以上70%以下。
[0077]由此，能够缩短贯通孔Pll的形成所需的时间，并且使应该在激光加工工序中形成的第二凹部P112的深度比较浅，从而能够更加可靠地防止产生激光加工工序的孔弯曲的现象，进而能够更加可靠地形成所希望的形状的贯通孔PU。
[0078]另外，优选，在本工序中形成的第一凹部Plll的开口部的宽度为5 ym以上30ym以下。
[0079]由此，能够以具有足够小的宽度并且具有所希望的形状的方式可靠地形成最终的贯通孔PlI。
[0080]激光加工工序
[0081]接下来，相对于形成有第一凹部Plll的基板P1，从与形成有第一凹部Plll的面相反的面侧实施激光加工(ld、le)。
[0082]由此，首先，形成第二凹部P112 (Id)。然后，若进行激光加工，则第一凹部Plll与第二凹部P112连通，从而形成贯通孔Pll (Ie)。
[0083]这样，将蚀刻加工与激光加工组合地进行，由此能够在比较短的时间内高效地形成所希望的形状的贯通孔PU。
[0084]与此相对，在仅使用蚀刻加工、激光加工中的一方的情况下，无法得到这样的优越的效果。
[0085]S卩，在进行蚀刻加工而不进行激光加工地形成贯通孔的情况下，贯通孔的形成需要非常长的时间，因此具有贯通孔的部件的生产率显著地降低。特别地，在应该形成的贯通孔的宽度小的情况下、应该形成的贯通孔的深度深的情况下(基板的厚度较厚的情况下)、在贯通孔的纵横比(基板的厚度D相对于贯通孔的宽度W的比例(D/W))大的情况下，这样的问题更加显著地产生。
[0086]另外，在进行蚀刻加工而不进行激光加工地形成贯通孔的情况下，如晶片那样，在对比较大型的基板进行贯通孔的形成的情况下(根据需要也可以在贯通孔的形成后，具有切出切片的工序)，在晶片的主面的中心部分与缘部附近蚀刻的动作不同的情况较多。因此，例如，在欲仅通过蚀刻在上述那样比较厚的大基板形成贯通孔的情况下，容易产生贯通孔的意外的弯曲等。
[0087]另外，在进行激光加工而不进行蚀刻加工地形成贯通孔的情况下，形成所希望的形状的贯通孔变得困难。认为这是由于若通过激光加工形成凹部，则因热改性而带来的异物在所形成的凹部内堆积，从而由于该异物，激光的直线性被阻碍，或者由于热改性部的激光的能量的吸收，不均匀的热改性等进一步被促进。
[0088]特别地，如本实施方式那样，在蚀刻加工后进行激光加工，从而能够更加有效地防止产生因激光加工中的热改性而带来的问题，从而能够更加可靠地形成所希望的形状的贯通孔P11。另外，通过激光的照射进行使激光的凹部(第一凹部P111、第二凹部P112)连通而形成贯通孔PiI以实现基板Pi的贯通的处理，由此能够更加有效地防止在贯通孔PiI的内部(壁面)残存异物。
[0089]在本发明中，蚀刻加工与激光加工也可以从基板的相同的面侧进行，但在本实施方式中，在相反的面进行蚀刻加工与激光加工。
[0090]由此，即使是在基板Pl的厚度比较大的情况下，也能够更加可靠地进行激光向基板Pi的成为目标的部位选择性的照射，从而能够更加可靠地形成所希望的形状的贯通孔Pllo
[0091]作为能够在本工序中使用的激光，能够举出例如YAG激光、第四谐波(266nm)、YVO4激光、YLF激光等。其中，优选使用YAG激光(特别地为第三谐波(355nm)、第四谐波(266nm))等紫外线激光。
[0092]由此，相对于材料的吸收效率提高，从而能够通过较少的投入能量，适当地形成第二凹部Pl 12、贯通孔Pll，其结果，能够使对周边带来的热影响范围更加狭小。
[0093]形状调整工序
[0094]接下来，调整贯通孔Pll的形状(If)。
[0095]由此，能够使贯通孔Pll的形状成为更加优选的形状。
[0096]贯通孔Pll的形状的调整例如能够通过各向异性蚀刻来进行。
[0097]在例如基板Pl由硅构成的情况下，优选该各向异性蚀刻为使用了 KOH溶液的湿式蚀刻。
[0098]优选，如上那样形成的贯通孔Pll的宽度为10 μ m以上50 μ m以下。
[0099]以往，在这样欲形成宽度比较小的贯通孔的情况下，以具有所希望的形状的方式高效地形成贯通孔特别地困难，但在本发明中，即使是这样的宽度的贯通孔，也能够以具有所希望的形状的方式高效地形成。即，若贯通孔的宽度是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。
[0100]另外，优选，基板Pl的厚度D相对于贯通孔Pll的宽度W(贯通孔Pll的长度)的比例(D/W)亦即纵横比为7以上20以下。
[0101]以往，在这样欲形成纵横比比较大的贯通孔的情况下，以具有所希望的形状的方式高效地形成贯通孔特别地困难，但在本发明中，即使是这样的纵横比的贯通孔，也能够以具有所希望的形状的方式高效地形成。即，若贯通孔的纵横比是上述范围内的值，则本发明的效果被更加显著地发挥。另外，根据本发明，能够廉价地形成这样的纵横比较大的贯通孔。
[0102]掩模除去工序
[0103]然后，通 过除去掩模P2，能够得到成为目标的部件PlO (具有贯通孔Pll的部件P10) O
[0104]掩模P2的除去例如能够通过包含氟化氢铵的溶液进行。
[0105]具有贯通孔的部件
[0106]接下来，对本发明的部件(具有贯通孔的部件)进行说明。
[0107]本发明的部件具有使用上述那样的本发明的方法形成的贯通孔。
[0108]由此，能够提供形成有所希望的形状的贯通孔的部件。
[0109]本发明的部件可以是任何的部件，但优选是喷墨头部件。
[0110]喂.墨头具有微细的构造，且具有喂■嘴那样的$父细的流路。在这样的喂'墨头中，构成部件所具有的贯通孔的形状、大小的微小的不同对液滴的排出特性带来较大的影响。
[0111]在本发明中，能够进行微细的形状等的控制，从而能够容易并且可靠地形成所希望的形状、大小的贯通孔。
[0112]因此，在将本发明应用于构成喷墨头的部件(喷墨头部件)的情况下，本发明的效果被更加显著地发挥，从而能够提供可靠性优越的喷墨头。
[0113]作为具有贯通孔的喷墨头部件，能够举出例如喷嘴板(nozzle plate)、连通板等。
[0114]喷墨头
[0115]接下来，对本发明的喷墨头进行说明。
[0116]本发明的喷墨头具备作为上述那样的本发明的部件的喷墨头部件。
[0117]由此，能够使来自喷墨头的液滴的排出稳定性优越。另外，能够以所希望的形状可靠地设置以往较困难的、更加微小的贯通孔，因此在实现喷嘴密度的提高、打印图像的高分辨率化的方面有利。
[0118]图2是示意性地表示本发明的喷墨头的优选的实施方式的剖视图，图3是示意性地表示本发明的喷墨头的其它的优选的实施方式的剖视图，图4是图3所示的喷墨头的外壳的仰视图。
[0119]图2所不的喂'墨头100具备:形成有墨水存积处87的娃基板81、在娃基板81上形成的振动板82、在振动板82上的所希望位置形成的下电极83、在下电极83上亦即与墨水存积处87对应的位置形成的压电体薄膜84、在压电体薄膜84上形成的上电极85、以及与硅基板81的下表面接合的、作为本发明的部件(喷墨头部件)的第二基板86。在第二基板86设置有与墨水存积处87连通的墨水排出喷嘴(贯通孔)86A。
[0120]该喷墨头100经由未图示的墨水流路对墨水存积处87供给墨水。此处，若经由下电极83与上电极85对压电体薄膜84施加电压，则压电体薄膜84变形而使墨水存积处87内成为负压，从而对墨水施加压力。由于该压力，墨水从喷嘴被排出，从而进行喷墨记录。
[0121]喷墨头100例如将Si热氧化膜作为振动板82，在其上部通过薄膜工序一体成型由下电极83、压电体薄膜84、上电极85构成的薄膜压电体元件，并且由形成有空腔(墨水存积处)87的单晶的硅基板81构成的芯片与具备排出墨水的墨水排出喷嘴86A的喷嘴板(第二基板)86能够形成被接合的构造。
[0122]此处，为了能够获得更大的位移量，作为压电体薄膜84，例如能够使用由作为压电应变常数d31的较高的材料，作为第三成分添加了铌镁酸铅的三组分体系PZT构成的部件。另外，压电体薄膜84的厚度能够形成为2 μπι左右。
[0123]另外，图3、图4所不的喂■墨头100具备:具有压力广生室11的流路形成基板10、贯穿设置有与各压力产生室11连通的多个喷嘴(贯通孔)21的作为本发明的部件(喷墨头部件)的喷嘴板20、以及与同流路形成基板10的喷嘴板20相反的一侧的面接合的振动部件15。另外，本实施方式的喷墨头100具备:具有多个设置于与振动部件15上的各压力产生室11对应的区域的压电元件35的压电元件单元30、以及经由振动部件15与流路形成基板10的一侧面接合的外壳40。另外，在本实施方式中，在流路形成基板10形成有成为各压力产生室11的共通液室的储液处13，流路形成基板10也成为储液处形成基板。
[0124]在流路形成基板10的一侧面侧的表层部分被隔壁划分并在其宽度方向并列设置有多个压力产生室11。此外，在本实施方式中，由并列设置的多个压力产生室11构成的列形成有两列。另外，在各压力产生室11的列的外侧经由外壳40的液体导入路亦即墨水导入路41供给有墨水的储液处13以在厚度方向贯通流路形成基板10的方式分别设置一个。
[0125]另外，储液处13与各压力产生室11经由墨水供给路12被连通，在各压力产生室11经由墨水导入路41、储液处13以及墨水供给路12供给有墨水。在本实施方式中，墨水供给路12形成为宽度比压力产生室11窄，并发挥将从储液处13流入压力产生室11的墨水的流路阻力保持为一定的作用。
[0126]另外，在压力产生室11的与储液处13相反的端部侧形成有贯通作为本发明的部件(喷墨头部件)的流路形成基板10的喷嘴连通孔(贯通孔)14。即，在本实施方式中，作为液体流路在流路形成基板10设置有储液处13、墨水供给路12、压力产生室11以及喷嘴连通孔14。这样的流路形成基板10由硅单晶基板构成。
[0127]该流路形成基板10的一侧面与贯穿设置有多个排出墨水的喷嘴(贯通孔)21的喷嘴板20接合，各喷嘴21经由设置于流路形成基板10的喷嘴连通孔(贯通孔)14与各压力产生室11连通。
[0128]另外，流路形成基板10的另一侧面，即压力产生室11的开口面通过粘合层17与振动部件15接合，各压力产生室11被该振动部件15密封。此外，如图所示，振动部件15具备与流路形成基板10的另一侧面的面积相同程度的面积，并接合为覆盖流路形成基板10的另一侧面整体。
[0129]该振动部件15由例如由树脂薄膜等弹性部件构成的弹性膜15a与对该弹性膜15a进行支承的例如由金属材料等构成的支承板15b的复合板形成，弹性膜15a侧与流路形成基板10接合。在本实施方式中，弹性膜15a由厚度为数μπι左右的聚苯硫醚(PPS)薄膜构成，支承板15b由厚度为数十μπι左右的不锈钢板(SUS)构成。
[0130]另外，该振动部件15的与各压力产生室11的周缘部对置的区域实际上为除去支承板15b而仅由弹性膜15a构成的薄壁部15d。该薄壁部15d形成压力产生室11的一侧面。另外，在该薄壁部15d的内侧分别设置有由供各压电元件35的前端抵接的支承板15b的一部分构成的岛部15c。另外，振动部件15的与储液处13对置的区域为除去支承板15b仅由弹性膜15a构成的振动部16。该振动部16在产生储液处13内的压力变化时，通过变形吸收压力变化，从而发挥将储液处13内的压力始终保持为恒定的作用。而且，在这样的振动部件15上通过粘合层18与外壳40接合。换句话说，本实施方式的外壳40经由振动部件15与流路形成基板10接合。
[0131]如图3所示，在外壳40的与振动部16对置的位置设置有由凹部构成的空间部42。空间部42具备不阻碍振动部16的变形的程度的高度，并通过贯通作为本发明的部件(喷墨头部件)的外壳40的大气释放孔亦即外壳贯通孔44与外部空间连通。由此，空间部42内的压力始终被保持为与外部空间一致。另外，在外壳40的与薄壁部15d对置的位置设置有由贯通这样的外壳40的贯通部构成的压电元件收纳部43。另外，在压电元件收纳部43的墨水导入路41侧设置有阶梯部45，该阶梯部45与后述的压电元件单元30的固定基板36接合。
[0132]另外，在外壳40的与流路形成基板10侧相反的一侧的面固定有配线基板70，该配线基板70设置有多个分别与后述的柔性印刷基板50的各配线层51连接的导电衬垫71。在配线基板70的与外壳40的压电元件收纳部43对置的区域形成有狭缝状的开口部72，压电元件收纳部43通过这样的开口部72与外部空间连通。而且，在这样的压电元件收纳部43内收纳有具备压电元件35的压电元件单元30。
[0133]压电元件单元30与各压力产生室11对置地设置，并由多个使包含压力产生室11与储液处13的液体流路内的压力变动的压电元件35、以及将这样的压电元件35安装于外壳40的固定基板36构成。
[0134]在本实施方式中，各压电元件35—体地形成于一个压电元件单元30。S卩，形成使压电材料31与电极形成材料32、33纵向交替地以呈夹层状夹持的方式层叠的压电元件形成部件34，将该压电元件形成部件34以与各压力产生室11对应的方式呈梳齿状切开，由此形成各压电元件35。换句话说，在本实施方式中，一体地形成多个压电元件35。而且压电元件35的前端部通过粘合剂(接合材料)与振动部件15的岛部15c接合，并且在成为无助于振动的非活性区域的基端部侧粘着于固定基板36。这样粘着有压电元件35的固 定基板36通过压电元件收纳部43的阶梯部45与外壳40接合。由此，压电元件单元30被收纳并固定于外壳40的压电元件收纳部43。
[0135]此外，如上述那样固定基板36与压电元件35设置为一体，从而构成压电元件单元30，从而压电元件单元30被定位固定于外壳40。此时，压电元件35相对于振动部件15 (岛部15c)的对位通过固定基板36的外周面与外壳40的压电元件收纳部43的内表面进行。由此，与直接把持作为脆性材料的压电元件35进行对位相比，能够容易并且高精度地进行对位。
[0136]构成固定基板36的材料不被特别地限定，但能够由例如铝、铜、铁以及不锈钢等适当地构成。而且，在这样的压电元件单元30的压电元件35的基端部附近的与固定基板36相反的一侧的面与柔性印刷基板50连接，该柔性印刷基板50具有供给用于驱动各压电元件35的信号的配线层51。
[0137]柔性印刷基板50由柔性线路板(FPC)、载带封装(TCP)等构成。详细而言，对柔性印刷基板50而言，例如在聚酰亚胺等基础膜52的表面由薄铜等形成规定图案的配线层51，并通过抗蚀剂等绝缘材料覆盖配线层51的除了与同压电元件35连接的端子部等其它的配线连接的区域以外的区域。
[0138]这样的柔性印刷基板50的配线层51在其基端部侧通过例如焊料、各向异性导电材料等与构成压电元件35的电极形成材料32、33连接。
[0139]另一方面，在前端部侧，各配线层51与设置在外壳40上的配线基板70的导电衬垫71电连接。柔性印刷基板50被从该配线基板70的开口部72向压电元件收纳部43的外侧引出，被引出的区域弯曲而与导电衬垫71连接。
[0140]而且，如图4所示，在本实施方式的喷墨头100中，压电元件收纳部43与空间部42通过连通路46连通。
[0141]连通路46是将压电元件收纳部43与空间部42连通的通路，在本实施方式中，通过除去外壳40的流路形成基板10侧的面的一部分而形成于外壳40的底面。
[0142]另外，在本实施方式中，连通路46在流路形成基板10、振动部件15以及外壳40的层叠方向，设置于不与包含压力产生室11的流路重叠的位置。具体而言，连通路46在各压力产生室11的并列设置方向，设置于比空间部42以及压电元件收纳部43的两端部更靠外侧的区域。
[0143]另外，连通路46由与空间部42连续并从空间部42的长度方向端部沿着压力产生室11的并列设置方向向外侧延伸的第一连通部46a、与第一连通部46a连续并沿着压力产生室11的长度方向延伸的第二连通部46b、以及与第二连通部46b连续并沿着压力产生室11的并列设置方向向内侧延伸从而与压电元件收纳部43连续的第三连通部46c构成。通过这样的连通路46，压电元件收纳部43以及空间部42被连通。在本实施方式中，连通路46形成于外壳40的流路形成基板10侧的面。S卩，连通路46在外壳40的流路形成基板10侧的面设置为凹部。
[0144]通过设置有这样的连通路46，压电元件收纳部43以及空间部42构成供空气流动的流路，从而空间部42内的挥发气体比较容易被向外部空间排出。
[0145]在这样的喷墨头100中，通过压电元件35以及振动部件15的变形使各压力产生室11的容积变化，从而使墨水滴从各喷嘴21排出。具体而言，若从未图示的液体贮留机构经由液体导入路亦即墨水导入路41对储液处13供给墨水，则经由墨水供给路12向各压力发生室11分配墨水。而且，通过来自未图示的驱动电路的驱动信号对规定的压电元件35施加以及解除电压，由此使压电元件35收缩以及伸长而在压力产生室11发生压力变化，从而从喷嘴21排出墨水。
[0146]能够将本发明应用于构成上述那样的喷墨头的部件(具有贯通孔的部件)。
[0147]喷墨头单元、喷墨式记录装置
[0148]接下来，对本发明的喷墨头单元以及喷墨式记录装置进行说明。
[0149]图5是表示本发明的喷墨式记录装置的优选的实施方式的示意图。
[0150]如图5所示，喷墨式记录装置1000具备:喷墨头单元(记录头单元)91A以及91B、墨盒92A以及92B、托架93、装置主体94、托架轴95、驱动马达96、同步带97、以及压纸卷筒98 ο
[0151]对具备上述那样的本发明的喷墨头(记录头)的记录头单元91Α以及91Β而言，构成墨水供给机构的墨盒92Α以及92Β被设置为能够装卸，供记录头单元91Α以及91Β搭载的托架93以能够沿轴向移动的方式设置于安装在装置主体94的托架轴95。记录头单元91Α以及91Β例如能够分别排出黑色墨水组合物以及彩色墨水组合物。
[0152]而且，驱动马达96的驱动力经由未图示的多个齿轮以及同步带97传递至托架93，从而供记录头单元91Α以及91Β搭载的托架93沿着托架轴95移动。另一方面，在装置主体94沿着托架轴95设置有压纸卷筒98，通过未图示的供纸辊等被供给的纸等记录介质亦即记录片S卷绕于压纸卷筒98而被输送。
[0153]以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。
[0154]例如，在本发明的贯通孔的形成方法中，各工序的顺序也可以不是上述的顺序。例如，在上述的实施方式中，以在形状调整工序后，具有掩模除去工序的方式进行了说明，但形状调整工序也可以在掩模除去工序后进行。
[0155]另外，在上述的实施方式中，以具有形状调整工序、掩模除去工序等的方式进行了说明，但本发明的贯通孔的形成方法只要是至少实施蚀刻加工与激光加工，从而形成贯通孔的方法即可，也可以不具有其它的工序。
[0156]另外，在图示的结构中，在设置于基板的与形成有第一凹部的一侧相反侧的面的掩模设置有开口部，但也可以不设置该开口部。
[0157]另外，在上述的实施方式中，对将用于形成凹部的蚀刻加工与激光加工实施于基板的不同的面侧的情况进行了说明，但蚀刻加工与激光加工也可以实施于基板的相同的面侧。
[0158]另外，在本发明的贯通孔的形成方法中，也可以根据需要，进行前处理工序、中间处理工序、后处理工序。
[0159]另外，在上述的实施方式中，以贯通孔构成流路的情况为中心进行了说明，但贯通孔也可以不构成流路。
[0160]另外，在上述的说明中，作为具有贯通孔的部件以喷墨头部件为代表进行了说明，但本发明的部件(具有贯通孔的部件)也可以是喷墨头部件以外的部件，例如在MEMS、光学元件等中也能够适当地应用。这些部件也具有微细的构造，因此应用本发明所产生的效果被显著地发挥。
[0161]另外，在连接构成体外循环回路、输液回路的医疗用管件彼此的医疗用连接件、注射针等穿刺针、探针等医疗用具、医疗用器具等中也能够适当地应用。
【主权项】
1.一种贯通孔的形成方法，其特征在于， 对基板实施蚀刻加工与激光加工，从而形成贯通孔。2.根据权利要求1所述的贯通孔的形成方法，其特征在于， 所述基板由具有蚀刻各向异性的结晶材料构成。3.根据权利要求1或2所述的贯通孔的形成方法，其特征在于， 所述基板的厚度为100 μπι以上1000 μπι以下。4.根据权利要求1?3中任一项所述的贯通孔的形成方法，其特征在于， 所述贯通孔的宽度为10 μ m以上50 μ m以下。5.根据权利要求1?4中任一项所述的贯通孔的形成方法，其特征在于， 所述基板的厚度D相对于所述贯通孔的宽度W的比例D/W亦即纵横比为7以上20以下。6.一种部件，其特征在于， 具有使用权利要求1?5中任一项所述的方法形成的贯通孔。7.根据权利要求6所述的部件，其特征在于， 具有所述贯通孔的部件是喷墨头部件。8.—种喷墨头，其特征在于， 使用权利要求7所述的部件制造而成。9.一种喷墨头单元，其特征在于， 具备权利要求8所述的喷墨头。10.一种喷墨式记录装置，其特征在于， 具备权利要求9所述的喷墨头单元。
【专利摘要】本发明提供能够在基板高效地形成所希望的形状的贯通孔的形成方法，提供形成有所希望的形状的贯通孔的部件，另外，提供具备形成有所希望的形状的贯通孔的部件的喷墨头、喷墨头单元、以及喷墨式记录装置。本发明的贯通孔的形成方法的特征在于，对基板实施蚀刻加工与激光加工，从而形成贯通孔。
【IPC分类】B41J2/14
【公开号】CN104890375
【申请号】CN201510063767
【发明人】山崎丰
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月6日
【公告号】US20150251425
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