(57)【要約】【課題】  チップマウント接着剤のノズル部への入り込み防止を可能にする液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッド製造方法の提供。【解決手段】  チップ裏面のインク供給口の周りにハイマルで土手を形成し、チップとチッププレートを接着する際、土手の作用でチップマウント接着剤がインク供給口へ入り込むことを防止する液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッド製造方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出させるための複数の吐出口と、液滴を吐出させるためのエネルギを発生させる発熱素子を備えた素子基板と、前記素子基板の内部に有り液体を前記吐出口へ供給するための供給部と、前記供給部と連通する連通口を有し、前記素子基板を支持するチッププレートと、を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記素子基板と前記チッププレートは接着剤によって接着されており、前記素子基板の接着面における前記供給部の外周が凸状である段差を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記凸状の段差は、前記供給部を形成する際のマスク材、あるいは前記供給部を形成するマスク材をパターニングするマスク材であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記凸部は有機材料であることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記接着剤はＵＶ光を照射すること、或いは加熱すること、或いはそれらの併用によって硬化することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記チッププレートは前記連通口の外周に凸部を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記素子基板の前記凸部は、前記素子基板の外周に配されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
液滴を吐出させるための複数の吐出口と、液滴を吐出させるためのエネルギを発生させる発熱素子を備えた素子基板と、前記素子基板の内部に有り液体を前記吐出口へ供給するための供給部と、前記供給部と連通する連通口を有し、前記素子基板を支持するチッププレートと、を有する液体吐出ヘッド製造方法において、前記供給部を形成するための第１のパターニング工程と、前記供給部を形成する工程と、前記マスク材を更にパターニングして、凸部を形成する第２のパターニング工程と、前記素子基板と前記チッププレートをアライメントして接着する工程とを有することを特徴とする液体吐出ヘッド製造方法。
【請求項８】
前記第２のパターニング工程は、レーザ光を用いてパターニングを行うことを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド製造方法。
【請求項９】
前記供給部の形成は異方性エッチングによることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド製造方法。
【請求項１０】
前記第１のパターニング工程、及び前記供給部の形成工程は、前記素子基板がウェハ状態時に行い、前記第２のパターニング工程は、ウェハ状態の前記素子基板を切断してチップ状態にした状態で行うことを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射し飛翔液滴を形成して記録を行う液体吐出ヘッドと、液体を噴射する吐出口の形成に係る液体吐出ヘッド製造方法に関するものである。
【０００２】
また本発明は紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対し記録を行う、プリンタ，複写機，通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用できる発明である。
【０００３】
なお、本発明における、『記録』とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を付与することも意味する。
【背景技術】
【０００４】
従来より、液体吐出ヘッドの吐出口から記録液（インク）を吐出することにより記録を行うインクジェット記録装置が、低騒音、高速記録などの点で優れた記録装置として知られている。
【０００５】
このインクジェット記録法については、これまでにもさまざまな方式が提案され改良が加えられて商品化されたものもあれば現在実用化への努力が続けられているものもある。
【０００６】
この種の液体吐出ヘッドは、例えば図７に示すようにインクを吐出するための吐出口３を有するオリフィスプレート４と各吐出口に連通した流路５と、流路５の一部を構成し、かつ吐出のためのエネルギを発生する発熱素子２と各流路５に液体を供給する供給部６を有する素子基板１と、供給部６に連通している連通部７を有し、素子基板１を支持するチッププレート８と、によって構成されている。
【０００７】
上記構成において、素子基板１とチッププレート８とを結合する方法としては、両者をバネ等によってメカ的に組み付ける方法や、両者に勘合部を設け、勘合して結合する方法や、接着剤１３による結合方法等が考えられる。しかし、素子基板１とチッププレート８とをバネ等によってメカ的に組み付ける方法では、液体が素子基板１とチッププレート８との間から外部へ染み出さないために非常に強い荷重で吐出口側、即ちオリフィスプレートをバネ等によって押え付けなければならない。それによって吐出口に微妙な変形が発生して吐出状態を劣化させる可能性が考えられる。
【０００８】
また、両者に勘合部を設け、勘合して結合する方法では、勘合部を作り込む際に出来る微小な凹凸で、液体が素子基板１とチッププレート８との間から外部へ染み出ることが懸念される。このため現在では、素子基板１とチッププレート８とを結合する方法としては、接着剤１３を用いる方法が一般的となっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１５４２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記構成のインクジェット記録ヘッドは、現在の生産技術で十分生産可能である。
【００１０】
しかしながら今後、素子基板１のシュリンクが更に進み、供給部間のピッチは益々狭くなることで、現状の素子基板１とチッププレート８とを接着する接着剤１３の量のバラツキでは、接着剤１３が供給部６と連通部７の間にはみ出して、更に流路５まで達することも有り得え、それによって流路形状が変形し、吐出に対して悪影響を及ぼすことが考えられる。
【００１１】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、高品質な液体吐出ヘッドを安定的に提供することが可能となる液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッド製造方法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】
【００１２】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、
液滴を吐出させるための複数の吐出口と、液滴を吐出させるためのエネルギを発生させる発熱素子を備えた素子基板と、前記素子基板の内部に有り液体を前記吐出口へ供給するための供給部と、前記供給部と連通する連通口を有し、前記素子基板を支持するチッププレートと、を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記素子基板と前記チッププレートは接着剤によって接着されており、前記素子基板の接着面における前記供給部の外周が凸状である段差を有することを特徴とする。
【００１３】
また、前記凸状の段差は、前記供給部を形成する際のマスク材、あるいは前記供給部を形成するマスク材をパターニングするマスク材であることを特徴とする。
【００１４】
また、前記凸部は有機材料であることを特徴とする。
【００１５】
また、前記接着剤はＵＶ光を照射すること、或いは加熱すること、或いはそれらの併用によって硬化することを特徴とする。
【００１６】
また、前記チッププレートは前記連通口の外周に凸部を有することを特徴とする。
【００１７】
また、前記素子基板の前記凸部は、前記素子基板の外周に配されていることを特徴とする。
【００１８】
また、液滴を吐出させるための複数の吐出口と、液滴を吐出させるためのエネルギを発生させる発熱素子を備えた素子基板と、前記素子基板の内部に有り液体を前記吐出口へ供給するための供給部と、前記供給部と連通する連通口を有し、前記素子基板を支持するチッププレートと、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記供給部を形成するための第１のパターニング工程と、前記供給部を形成する工程と、前記マスク材を更にパターニングして、凸部を形成する第２のパターニング工程と、前記素子基板と前記チッププレートをアライメントして接着する工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、前記第２のパターニング工程は、レーザ光を用いてパターニングを行うことを特徴とする。
【００２０】
また、前記供給部の形成は異方性エッチングによることを特徴とする。
【００２１】
また、前記第１のパターニング工程、及び前記供給部の形成工程は、前記素子基板がウェハ状態時に行い、前記第２のパターニング工程は、ウェハ状態の前記素子基板を切断してチップ状態にした状態で行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の液体吐出ヘッドは、素子基板の供給部外周に土手を形成することによって、素子基板とチッププレートを接着剤で接着する際、土手が供給部への通路を遮断するために、共通液室側へのはみ出しを防ぐことが出来る。それによって、高品質な液体吐出ヘッドを安定的に提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００２４】
まず、本発明が適用される液体吐出ヘッドの概略構成を説明する。
【００２５】
図１には、本発明の一実施例にかかる液体吐出ヘッドの発熱素子及びチッププレートの模式的断面図を、図２は、本発明の一実施例にかかる液体吐出ヘッドの模式的斜視図を示している。
【００２６】
図１および図２に示す液体吐出ヘッドは、インクを吐出するための吐出口３を有するオリフィスプレート４と、各吐出口に連通した流路５と、流路５の一部を構成し、かつ吐出のためのエネルギを発生する発熱素子２と各流路５に液体を供給する供給部６とを有する素子基板１と、供給部６に連通している連通部７を有し、素子基板１を支持するチッププレート８と、素子基板１とチッププレート８とを接着する接着剤１３と、素子基板１におけるチッププレート８と接合される面にあり、供給部６の近傍に配されている土手１４とによって構成されている。
【００２７】
本実施例においては、素子基板１はＳｉ基板から成り、電気信号を供給するためのＡｌ配線等が成膜技術によって形成され、更に、供給部６は異方性エッチング技術によって形成されている。オリフィスプレート４及び流路壁９はスピンコート等の手法によって材料をコーティングした後、フォトリゾグラフィー技術を用いて開口部の形状を形成している。
【００２８】
オリフィスプレート４及び流路壁９の材料については、例えば、ビスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物のうち分子量がおよそ９００以上のもの、含ブロモスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物、フェノールノボラックあるいはｏ―クレゾールノボラックとエピクロヒドリンとの反応物、特開昭６０−１６１９７３号公報、特開昭６３−２２１１２１号公報、特開昭６４−９２１６号公報、特開平２−１４０２１９号公報に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多感応エポキシ樹脂等があげられるが、もちろん本発明はこれら化合物に限定されえるわけではない。
【００２９】
上記エポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、旭電化工業株式会社より市販されているＳＰ−１５０，ＳＰ−１７０等があげられる。また、本実施例においては、土手１４の材料として、供給部６をエッチングする際のエッチング液によって溶解しない材料でなければならなく、日立化成工業株式会社のＨＩＭＡＬ等の材料があげられ、その厚みとしては１〜１０μｍ程度が望ましい。本実施例においては、オリフィスプレート４及び流路壁９を同材質としているが、もちろん異材質でも構わない。オリフィスプレート４の材質としては、Ｎｉ、ＳＵＳ等の金属材料、ポリイミド、ポリサルフォン、エポキシ樹脂等の樹脂材料及び、それらの複合材料等があげられる。
【００３０】
また、チッププレート８は、Ａｌ、マグネシウム合金等の金属材料、アルミナ等のセラミック材料、ポリサルフォン等の樹脂材料あるいは、それらの複合材料が望ましい。
【００３１】
接着剤１３としては、熱硬化とＵＶ硬化の併用によって硬化するものが望ましく、例えば旭電化工業株式会社より市販されているＫＳ−８２０等があげられる。
【００３２】
図３には、本実施例にかかる液体吐出ヘッドにおいて、素子基板１とチッププレート８が接合される状態の概略フローを示した。
【００３３】
（Ａ）はチッププレート８の接着面へ接着剤１３が転写された状態を示す。ここで接着剤１３は、土手１４がチッププレート８に接合される部分へはかからない領域へ転写する。また、（Ｂ）には素子基板１とチッププレート８がアライメントされ、接合するために接近した状態を示した。接着剤１３は素子基板１の接着面へも着いて、その領域は初期より広がっている。（Ｃ）には、素子基板１とチッププレート８とが完全に接合した状態を示した。接着剤１３の領域は広がっているが、土手１４があるために供給部６へ流れ込むことはない。
【００３４】
図４は、素子基板１をチッププレート８との接着面側から見た概略模式図である。
【００３５】
ここでは、素子基板１内に供給部６を３つ有し、各供給部６の周りには、それぞれ土手１４が配されている状態を示した。
【００３６】
図５には、本実施例にかかる液体吐出ヘッドの素子基板１が完成するまでの製造工程フローの概略模式図を示す。
【００３７】
（ａ）には、発熱素子２が形成されたウェハ形態での素子基板１を示す。（ｂ）は、素子基板１上に土手材１５を塗布した状態である。（ｃ）には、吐出口３、流路５を発熱素子２に対して所定の位置に設けた状態である。（ｄ）には、土手材１５が供給部６の領域をパターニングされた状態を示す。（ｅ）では、供給部６を異方性エッチングで形成した状態を示す。（ｆ）はウェハ状態の素子基板１を切断して個別に切り分けた状態である。（ｇ）は個別に切り分けられた素子基板１の土手材１５へレーザ光１６を照射している状態を示しており、（ｈ）は土手材１５が供給部６の近傍領域のみに残って、土手１４が完成した状態である。
【００３８】
この後、図３で示した通り、素子基板１とチッププレート８は接着結合される。その際、図６で示す通り、素子基板１とチッププレート８がアライメントされて、装置のフィンガー１７によって圧着接合された状態で、素子基板１の外周からはみ出た接着剤１３へは、ＵＶ光１８が照射されて硬化する。これにより素子基板１とチッププレート８は仮結合される。素子基板１を圧着した状態で仮結合するため、土手１４内で微小な膜厚差が生じていても、有機材料である土手１４は変形し、膜厚差を吸収して土手１４全体がチッププレート８へ密着する。
【００３９】
その後、ＵＶが照射されない領域の接着剤１３を硬化させるために加熱を行い、素子基板１とチッププレート８との結合を終了させる。そして、液体吐出ヘッドが液体吐出装置の本体と電気的接続を行うための電気配線部材１０とチッププレート８とを電気配線部材１０と素子基板１とが電気的に接続可能な位置で接合した後、電気配線部材１０のリード１１と素子基板１とを電気的に接続する。電気接続部は、電気的信頼性の観点から封止剤等によって封止される。その後、インクを貯蔵するインクタンク（不図示）が取り付くホルダー１２を結合させて、液体吐出ヘッドは完成する。
【００４０】
このように製造された液体吐出ヘッドは、高密度に供給部６が配列された素子基板１においても、接着剤１３が供給部６を通って吐出口３付近へ入り込むことが無く、印字における劣化等が無い、非常に高品質な液体吐出ヘッドを安定的に提供することが出来る。
【００４１】
本実施例においては、供給部６を異方性エッチングによって形成する際のマスクとして、土手１４の材料を使用しているが、ＳｉＯ等のマスク層を別途用いてもよい。
【００４２】
また、本実施例においては、吐出口３、及び流路５を土手材１５がパターニングされる前に形成しているが、土手材１５のパターニングを先に行ってもよい。
【実施例２】
【００４３】
以下本発明の実施例を、図８より説明する。
【００４４】
土手１４を形成する際、供給部６の外周のみでなく、素子基板１の外周付近へ部分的にパターンを残す。これにより、素子基板１とチッププレート８とを接合した際、両端における微小な圧着力の違いが生じても素子基板１が傾いて接着してしまうようなことも無くなる。
【実施例３】
【００４５】
以下本発明の実施例を、図９より説明する。
【００４６】
凸部１９は、土手１４と対応した位置に配置されているため、素子基板１とチッププレート８が接合される際、土手１４と接地する。チッププレート８に凸部１９があることで、接着剤１３をチッププレート８へ転写した際、接着剤１３の広がりは所定の領域で規定され、接着剤１３が供給部６へ流れ込むことに対する危険性を更に下げることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第１の実施例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明に係る液体吐出ヘッドの実施例を示す模式的斜視図である。
【図３】本発明に係る液体吐出ヘッドの素子基板とチッププレートが接合される状態の概略フロー模式図である。
【図４】本発明に係る液体吐出ヘッドの素子基板をチッププレートとの接着面側から見た概略模式図である。
【図５】本発明に係る液体吐出ヘッドの素子基板が完成するまでの製造工程フローの概略模式図である。
【図６】本発明に係る液体吐出ヘッドにおける素子基板とチッププレートとが接合させる状態を示した模式的断面図である。
【図７】従来の液体吐出ヘッドを示す模式的断面図である。
【図８】本発明に係る第２の実施例における液体吐出ヘッドの素子基板をチッププレートとの接着面側から見た概略模式図である。
【図９】本発明に係る液体吐出ヘッドの第３の実施例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１        素子基板
２        発熱素子
３        吐出口
４        オリフィスプレート
５        流路
６        供給部
７        連通部
８        チッププレート
９        流路壁
１０      電気配線部材
１１      リード
１２      ホルダー
１３      接着剤
１４      土手
１５      土手材
１６      レーザ光
１７      フィンガー
１８      ＵＶ光
１９      凸部
【図１】
2006289637.tif 000003
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
2006289637.tif 000009
【図３】
2006289637.tif 000010
【図７】
2006289637.tif 000011