(57)【要約】【課題】  流路形成部材が基板から剥離することを良好に抑制した液体吐出ヘッドを提供すること。【解決手段】  基板と、該基板上に複数の液体の流路を形成する流路形成部材とを有する液体吐出ヘッドであって、前記基板の長手方向において隣接する液体の流路の間には溝が形成されており、前記流路形成部材は中間層を介して前記基板上に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に複数の液体の流路を形成する流路形成部材とを有する液体吐出ヘッドであって、
前記基板の長手方向において隣接する液体の流路の間には溝が形成されており、前記流路形成部材は中間層を介して前記基板上に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記溝の底面は前記中間層で形成されている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記溝の側壁は前記流路形成部材で形成されている請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記中間層のヤング率は前記流路形成部材のヤング率よりも小さい請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記基板の長手方向において前記流路形成部材に対して外側の位置に、前記流路形成部材と実質的に同じ材料からなる周囲部材が形成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記基板の短手方向において隣接する液体の流路の間に溝が形成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記流路形成部材及び前記中間層は有機材料で形成されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記流路形成部材及び前記中間層は無機材料で形成されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記流路形成部材は無機材料で形成されており、前記中間層は有機材料で形成されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドはインクジェット記録装置等の液体吐出装置に用いられ、基板と、該基板上に流路形成部材とを有する。流路形成部材は、液体の流路や、場合によっては吐出口を形成している。基板には液体供給口が形成されており、液体供給口から流路に供給された液体は、基板が有する吐出エネルギー発生素子によってエネルギーを与えられ、吐出口から吐出される。
【０００３】
このような液体吐出ヘッドには、流路形成部材が基板に対して安定的に形成されていることが求められる。しかし、基板の長尺化に伴い、流路形成部材の硬化や温度変化により生じる応力により、流路形成部材が基板から剥離する場合がある。特に、流路形成部材の端部では、厚みが大きく応力も大きくなることから、剥離が発生しやすい。
【０００４】
基板からの流路形成部材の剥離に対し、特許文献１では、流路の外側を取り囲むように流路形成部材に溝を形成し、流路形成部材を内側と外側に分離することが記載されている。また、溝の縁部の形状を、微小な凹凸を多数有する鋸歯状に形成することが記載されている。特許文献１に記載の方法によれば、流路形成部材における溝の縁部付近には、様々な方向の応力が混在し、一部の応力は打ち消しあうなどして、流路形成部材にかかる応力の低減が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０８０７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法であっても、応力の大きさによっては流路形成部材が基板から剥離する場合があることが分かった。特に、基板が長尺化すると応力が大きくなりやすく、さらに流路を囲むように溝を形成していることから、基板の四隅や流路形成部材の先端等に応力がかかりやすく、流路形成部材が剥離する場合がある。
【０００７】
従って、本発明は、流路形成部材が基板から剥離することを良好に抑制した液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、基板と、該基板上に複数の液体の流路を形成する流路形成部材とを有する液体吐出ヘッドであって、前記基板の長手方向において隣接する液体の流路の間には溝が形成されており、前記流路形成部材は中間層を介して前記基板上に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、流路形成部材が基板から剥離することを良好に抑制した液体吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す図である。
【図２】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す図である。
【図３】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す図である。
【図４】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の液体吐出ヘッドを、図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す図である。図１（ａ）は液体吐出ヘッドの上面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａにおける液体吐出ヘッドの断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂにおける液体吐出ヘッドの断面図である。
【００１３】
基板１はシリコン等で形成されており、基板１には液体供給口２が形成されている。液体供給口２は、基板１を表面（図１の上側の面）から裏面（図１の下側の面）までを貫通している。基板１の表面側には、不図示のエネルギー発生素子が形成されている。エネルギー発生素子には、液体吐出ヘッドの外部と電気的に接続されるコンタクトパッド３から電気が供給される。基板上には、流路形成部材４が形成されている。流路形成部材４は、基板上に複数の液体の流路５を形成している。複数の液体の流路５は、流路形成部材によって仕切られ、流路毎に独立している。
【００１４】
基板上には、吐出口６が形成されている。図１においては、流路形成部材４に吐出口６が形成されている。吐出口は、流路形成部材とは別の吐出口形成部材に形成されていてもよい。この場合、吐出口形成部材は流路形成部材に対して基板と反対側に配置される。
【００１５】
吐出口６は、基板の長手方向に沿って配列している。図１においては、吐出口６は、基板の長手方向に沿って、液体供給口２を挟むように液体供給口の両側に２列で配列している。基板の長手方向は、吐出口の配列方向と一致しており、図１においては左右方向となる。
【００１６】
複数の液体の流路を構成する各流路は、各吐出口に対応するように形成されている。図１では、１つの吐出口に対して１つの液体の流路が形成されている。
【００１７】
基板の長手方向において隣接する液体の流路５の間には、溝７が形成されている。溝７は、液体の流路５を形成する流路形成部材４と、かかる液体の流路の１つ隣の液体の流路を形成する流路形成部材４との間に形成されている。
【００１８】
流路形成部材４と基板１との間には、中間層８が形成されている。即ち、流路形成部材４は、中間層８を介して基板１上に形成されている。
【００１９】
このように、基板の長手方向において隣接する液体の流路の間に溝が形成されており、これに加えて流路形成部材が中間層を介して基板上に形成されていることで、以下のような効果がある。即ち、液体の流路毎に流路形成部材４で形成される壁が独立しており、流路形成部材を基板の長手方向に沿って連続的に延在させないようにすることで、液体吐出ヘッド全体の応力を低減することができる。特に、液体吐出ヘッドを長尺化し、基板を長手方向にさらに長くした場合において、応力低減効果が顕著である。また、中間層は、流路形成部材と基板との間で応力を緩和する役割を果たし、かつ流路部分を流路形成部材と中間層で形成することで、流路形成部材の体積を小さくすることができるので、液体吐出ヘッド全体の応力を低減することができる。本発明では、これらが相乗的に作用することで、流路形成部材が基板から剥離することを良好に抑制することができる。
【００２０】
基板の長手方向において隣接する液体の流路５の間に形成される溝７の底面は、中間層８で形成されていることが好ましい。また、溝７の側壁は、流路形成部材４で形成されていることが好ましい。このような構成の場合、液体吐出ヘッド全体の応力をより低減することができる。図１では、底面が中間層８、側壁が流路形成部材４で形成された溝７が示されている。
【００２１】
上述の通り、中間層８の存在によって液体吐出ヘッドにかかる応力は小さくなるが、発生する応力は流路形成部材４と中間層８との界面にかかりやすい。よって、中間層８が応力を吸収しやすいことが好ましい。具体的には、中間層８のヤング率を流路形成部材４のヤング率よりも小さくすることが好ましく、例えば中間層のヤング率は流路形成部材のヤング率の９０％以下とすることが好ましい。
【００２２】
流路形成部材４は、有機材料で形成してもよいし、無機材料で形成してもよい。流路形成部材を形成する有機材料は、樹脂であることが好ましく、感光性を有する感光性樹脂であることがより好ましい。具体的には、エポキシ樹脂等が挙げられる。一方、流路形成部材を形成する無機材料としては、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ等が挙げられる。
【００２３】
中間層８は、有機材料で形成してもよいし、無機材料で形成してもよい。中間層を形成する有機材料は樹脂であることが好ましく、ポリエーテルアミドや感光性を有する感光性樹脂であることがより好ましい。一方、中間層を形成する無機材料としては、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ等が挙げられる。
【００２４】
図１から分かる通り、流路の高さは、流路形成部材や中間層の厚さによって制御することができる。流路の高さが１０μｍ以下の場合、流路形成部材や中間層を、例えばＣＶＤ法を用いて無機材料で形成すると、基本的な工程は基板を形成する工程と同じとなる。この為、製造装置の共有化や製造プロセスの流用が可能となるので、流路形成部材及び中間層を無機材料で形成することが好ましい。ただし、流路の高さが１０μｍ超えるような場合には、形成時間が長くなってしまう。この為、流路形成部材や中間層は有機材料で形成することが好ましい。
【００２５】
さらに、一般的に有機材料のヤング率は無機材料のヤング率よりも１〜２桁小さいため、中間層８を有機材料とするだけでなく、流路形成部材も有機材料とすることで、基板に発生する応力をより緩和することができる。特に、吐出口列の長尺化や基板の縮小化が進むと、ヘッドの組立工程やヘッド使用時における熱変化等により基板の変形が大きくなり、基板と基板上の構成部材間の密着が維持可能な変位量以上の変化によって剥離が生じやすくなる。このため、基板上に形成される中間層および流路形成部材ともに無機材料よりもヤング率が小さい有機材料で形成することで、上記のような基板変形を吸収でき、基板、中間層、流路形成部材間の密着信頼性をより向上することができる。
【００２６】
尚、流路形成部材に有機材料を用いる場合、使用する液体（例えばインク）によっては有機材料の膨潤による吐出口形状変化や吐出口面積変化による吐出方向や吐出量の変化が発生する場合もある。このような点からは、流路形成部材を無機材料で形成し、印字品位に対して比較的影響の少ない中間層を有機材料で形成することが好ましい。
【００２７】
図１では、液体供給口２の両側に吐出口６が配列している。液体は、液体供給口２から供給され、液体供給口上にある流路形成部材４の壁によって分離され、両側の対となる吐出口６へとそれぞれ別の流路で供給される。この時、液体供給口の直上の流路形成部材４に設けられた単一流路に分離する壁はなくてもよい。この場合の液体吐出ヘッドの上面図を図２（ａ）に示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａにおける液体吐出ヘッドの断面図である。図２のような液体吐出ヘッドにおいては、供給口を挟む短手方向の流路間には溝が形成されていない。長手方向の基板変形に対する応力緩和効果は図１のような液体吐出ヘッドと同等程度であるが、短手方向の基板変形については応力緩和効果がやや劣る。但し、液体供給口上に両側の対となる吐出口へと液体を分離する壁がない為、実質的に液体供給口の開口部全てが１つの液体流路に対して液体供給を果たすこととなり、液体供給性が高まる。
【００２８】
本発明の液体吐出ヘッドは、基板の長手方向において流路形成部材に対して外側の位置に、周囲部材を有していることも好ましい。周囲部材は、流路形成部材を囲むように配置される。周囲部材を有する液体吐出ヘッドの上面図を図３（ａ）に示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａにおける液体吐出ヘッドの断面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂにおける液体吐出ヘッドの断面図である。
【００２９】
図３に示す液体吐出ヘッドは、液体吐出ヘッドを表面側からみたときに、流路形成部材４を囲むように配置された周囲部材９を有する。周囲部材は、流路形成部材と実質的に同じ材料で形成する。実質的に同じ材料とは、基本的な構成成分が同じであるという意味であり、製造誤差等による差異は同じと見なす。例えば、ある材料で形成した１つの部材をパターニングして流路形成部材と周囲部材とに分けた場合、周囲部材と流路形成部材とは実質的に同じ材料で形成されていることになる。流路形成部材の表面は、ブレード等によってワイピングが行われる際にブレードと接する場合がある。このとき、本発明の液体吐出ヘッドの流路形成部材には溝７が形成されているので、溝７にブレード等の押圧がかかることがある。これに対し、周囲部材９が形成されていると、ブレード等が周囲部材に当接し、流路形成部材の溝にブレード等が強く押圧することを抑制することができる。また、流路形成部材の中央部と端部で、ブレード等による押圧の程度をより揃えることができる。このようにして、ブレード等による押圧で流路形成部材が基板から剥離することを良好に抑制することができる。周囲部材の上面の基板の表面からの高さは、流路形成部材の上面の基板の表面からの高さ以上であることが好ましい。一方で、あまりに周囲部材の高さが高いと、ブレード等が流路形成部材の表面に当接しない場合も考えられる。この為、周囲部材の上面の基板の表面からの高さは、流路形成部材の上面の基板の表面からの高さの１．０倍以上１．５倍以下とすることが好ましい。
【００３０】
基板の長手方向において隣接する液体の流路の間には溝が形成されているが、さらに基板の短手方向において隣接する液体の流路の間にも溝を形成することもできる。このような液体吐出ヘッドを図４に示す。図４（ａ）は液体吐出ヘッドの上面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａにおける液体吐出ヘッドの断面図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂにおける液体吐出ヘッドの断面図である。溝７は、液体の流路を形成する流路形成部材と、かかる液体の流路の長手方向および短手方向それぞれ１つ隣の液体の流路を形成する流路形成部材との間に形成される。このような構成では、液体の流路毎に流路形成部材で形成される壁が独立し、流路形成部材を基板の長手方向および短手方向に沿って連続的に延在させないようにすることで、液体吐出ヘッド全体の応力をより低減することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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