(57)【要約】【課題】接着剤で接合された基板の剥離を抑制することが可能な液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】  液体吐出ヘッド１００は、流路基板１１と、流路基板１１に積層され、流路基板１１と共に液体を収容する空間を形成する吐出口基板１２と、流路基板１１と吐出口基板１２とを互いに接合する接着剤２０１とを有する。流路基板１１と吐出口基板１２との間に形成された庇部材１３は、圧力室１０２に突き出した庇部１３ｂを備え、庇部１３ｂは、接着剤２０１で完全に覆われている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、前記第１の基板に積層され、前記第１の基板と共に液体を収容する空間を形成する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板とを互いに接合する接着剤とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記空間に突き出した庇部を備え、前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成された庇部材を有し、
前記庇部は、前記接着剤で覆われていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１の基板は、前記第２の基板と接合される面に形成された凹み部を有し、
前記庇部は、前記凹み部と前記第２の基板との間に形成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３】
前記庇部の前記空間に向かう方向の長さは、前記凹み部の前記方向の長さと略等しい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】
前記庇部の前記空間に向かう方向の長さは、前記凹み部の前記方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第２の基板は、液体を吐出する吐出口を備え、
前記空間は、前記吐出口と対向する圧力室および前記圧力室と連通した流路の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
第１の基板の一方の面に庇部材を形成する工程と、
前記庇部材の一部を除去して前記第１の基板の一部を露出させる工程と、
前記第１の基板の露出した部分と、前記第１の基板の前記露出した部分に隣接した部分とをエッチングして、前記第１の基板に液体を収容する空間を形成し、前記庇部材に前記空間の上に突き出た庇部を形成する工程と、
前記庇部材の表面に接着剤を塗布する工程と、
前記表面に第２の基板を積層して前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程とを有し、
前記接着剤を塗布する工程では、前記接着剤が前記庇部を覆うように前記接着剤の量が調整されることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基板を積層して形成された液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置のような液体吐出装置は、通常、液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えている。特許文献１には、液体を吐出する吐出口や吐出口に液体を供給する供給路などがそれぞれ形成された複数の基板を、接着剤を用いて接合する液体吐出ヘッドが記載されている。この液体吐出ヘッドは、吐出口や供給路などに不要な接着剤がはみ出して液体の流れを妨げることを抑制するために、各基板の接合面のみに接着剤が塗付されるように、接着剤の量を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６―１９２５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の液体吐出ヘッドのように複数の基板を積層すると、各基板の接合面の形状によっては、一方の基板が他方の基板に形成された供給路などの空間を覆うことがある。このような場合、特許文献１に記載されたように基板の接合面にのみ接着剤が塗付されると、特に液体吐出ヘッドの製造工程において、空間を覆う被覆部の付け根から接着剤が剥がれやすくなり、その結果、基板が剥離しやすくなるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、接着剤で接合された基板の剥離を抑制することが可能な液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による液体吐出ヘッドは、第１の基板と、前記第１の基板に積層され、前記第１の基板と共に液体を収容する空間を形成する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板とを互いに接合する接着剤とを有する液体吐出ヘッドにおいて、前記空間に突き出した庇部を備え、前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成された庇部材を有し、前記庇部は、前記接着剤で完全に覆われていることを特徴とする。
また、本発明により液体吐出ヘッドの製造方法は、第１の基板の一方の面に庇部材を形成する工程と、前記庇部材の一部を除去して前記第１の基板の一部を露出させる工程と、前記第１の基板の露出した部分と、前記第１の基板の前記露出した部分に隣接した部分とをエッチングして、前記第１の基板に液体を収容する空間を形成し、前記庇部材に前記空間の上に突き出た庇部を形成する工程と、前記庇部材の表面に接着剤を塗布する工程と、前記表面に第２の基板を積層して前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程とを有し、前記接着剤を塗布する工程では、前記接着剤が前記庇部を完全に覆うように前記接着剤の量が調整されることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１の基板と第２の基板との間に形成された庇部材における、液体を収容する空間に突き出た庇部が接着剤で完全に覆われている。このため、接着剤で覆われた庇部が第１の基板と第２の基板とを強く固定する機能を果たすことが可能になり、接着剤で接合された基板の剥離を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る圧力室の近傍を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る圧力室の近傍を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る圧力室の近傍を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部を示す断面図である。なお、図１に示す液体吐出ヘッド１００は、インクジェット記録装置のような液体吐出装置に搭載される。
図１では、具体的には、液体吐出ヘッド１００における、インクなどの液体を吐出する液体吐出部１５０の断面が示されている。液体吐出部１５０は、紙面に略垂直なＸ−Ｙ平面上に複数配置されているが、図１では、そのうちの１つが示されている。
液体吐出ヘッド１００は、液体吐出部１５０を備えた吐出口形成部材１と、吐出口形成部材１に積層された基板２と、吐出口形成部材１と基板２とを接合する感光性樹脂層３とを有する。感光性樹脂層３による吐出口形成部材１と基板２との接合方法の詳細な説明は省略する。
吐出口形成部材１は、第１の基板である流路基板１１と、流路基板１１に積層され、その流路基板１１と共に液体を収容する空間を形成する第２の基板である吐出口基板１２とを備える。流路基板１１および吐出口基板１２は接着剤を用いて互いに接合されている。また、流路基板１１と吐出口基板１２との間には、庇部材１３が形成されている。庇部材１３の詳細な説明については後述する。
吐出口基板１２は、液体を吐出する吐出口１０１を備える。流路基板１１と吐出口基板１２とで形成される空間は、流路基板１１と吐出口基板１２とで囲まれており、具体的には、液体を貯留する圧力室１０２と、圧力室１０２に液体を供給する供給路１０３と、液体を圧力室１０２から回収する回収路１０４とを含む。
圧力室１０２は、吐出口基板１２の吐出口１０１と対向する位置に設けられる。供給路１０３および回収路１０４は、圧力室１０２と連通した流路であり、圧力室１０２は、供給路１０３と回収路１０４とで挟まれている。
なお、流路基板１１は、例えば、シリコンなどで形成できる。圧力室１０２は、シリコンに対する深堀イオンエッチング（Ｄ-ＲＩＥ：Deep-Reactive Ion Etching）を用いて高精度に形成できるため、流路基板１１はシリコンで形成されることが望ましい。また、吐出口基板１２は、シリコン、ステンレス、アルミニウムなどで形成できるが、吐出口１０１を高精度に形成するためには、シリコンで形成されることが望ましい。
基板２は、複数の液体吐出部１５０の剛性が確保されるように複数の液体吐出部１５０を支持する。基板２は、吐出口基板１２の供給路１０３と連通する供給口１０５と、吐出口基板１２の回収路１０４と連通する回収口１０６とを有する。供給口１０５は、液体を供給路１０３を介して圧力室１０２に供給し、回収口１０６は、液体を回収路１０４を介して圧力室１０２から回収する。
【００１０】
吐出口形成部材１は、流路基板１１における吐出口基板１２が接合された面の反対側の面に設けられた振動板１４を備える。振動板１４は、圧力室１０２における吐出口１０１と対向する面を形成する。振動板１４には、吐出口１０１から液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子１５が設けられている。エネルギー発生素子１５は、本実施形態では、電気信号（駆動電圧）が印加されることで面内方向に変形する圧電素子であり、変形することで振動板１４を撓ませて、圧力室１０２内に圧力を加える。なお、圧力室１０２に加えられた圧力が吐出口１０１に向くように、供給路１０３および回収路１０４は、吐出口１０１よりも大きな慣性を有している。
エネルギー発生素子１５には、そのエネルギー発生素子１５に電気信号を印加するための個別電極１６および共通電極１７が形成されている。個別電極１６は、エネルギー発生素子１５における振動板１４側の面とは反対側の面に形成されている。共通電極１７は、エネルギー発生素子１５における振動板１４側の面に形成され、エネルギー発生素子１５と振動板１４との間に延在している。
エネルギー発生素子１５、個別電極１６および共通電極１７は、これらを絶縁保護する保護膜１８で覆われている。また、個別電極１６は、引き出し配線１９と接続され、その引き出し配線１９によって保護膜１８の外側に電気的に引き出されている。引き出し配線１９は、バンプパッド２０を介して導電性のバンプ２１と接続されている。バンプ２１としては、例えば、Ａｕバンプなどを使用することができる。基板２には、液体吐出ヘッド１００の外部にある制御部（図示せず）と接続された電気配線２２が備わっており、バンプ２１は電気配線２２と接続されている。また、共通電極１７は、液体吐出ヘッド１００の端部でまとめてバンプ（図示せず）を介して、上記の制御部と接続されている。これにより、エネルギー発生素子１５は、制御部から電気信号を受けることができる。なお、基板２に設けられた電気配線２２は、その電気配線２２を絶縁保護する保護膜２３で覆われている。
以上説明した液体吐出ヘッド１００では、液体は供給口１０５から供給され、供給路１０３、圧力室１０２、回収路１０４を通って回収口１０６から回収される。また、回収口１０６から回収された液体を再び供給口１０５から供給することで、液体の循環的な流れを形成することができる。このように液体が流れている間に、制御部から電気信号がエネルギー発生素子１５に印加されると、エネルギー発生素子１５が振動板１４を変形させる。これにより、圧力室１０２が収縮および膨脹して、圧力室１０２内に圧力が発生する。そして、その発生した圧力によって、液体が吐出口１０１から吐出される。
【００１１】
次に庇部材１３についてより詳細に説明する。図２は、庇部材１３を説明するための図であり、流路基板１１と吐出口基板１２とが積層された状態における圧力室１０２の近傍を示す断面図である。
図２に示すように、流路基板１１と吐出口基板１２との間には、庇部材１３が形成されている。庇部材１３は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜または金属膜などで形成される。庇部材１３の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、庇部材１３がシリコン酸化膜で形成される場合には、熱酸化法や化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法などの成膜法を用いることができる。また、庇部材１３の厚さ（積層方向Ｚの長さ）は、例えば、０．１μｍ〜１μｍである。
庇部材１３は、流路基板１１と吐出口基板１２とに挟持された被挟持部１３ａと、流路基板１１から張り出して圧力室１０２に突き出した庇部１３ｂとを有する。庇部１３ｂは、例えば、圧力室１０２をエッチングで形成する際のサイドエッチングを利用して、庇部材１３の下にある流路基板１１を削ることで形成される。このとき、圧力室１０２を深堀イオンエッチングなどで形成する場合のように、サイドエッチングされる量が少ない場合には、圧力室１０２を形成した後で、さらに等方性エッチングを行うことで、庇部１３ｂの幅を制御することができる。なお、庇部１３ｂの幅は、圧力室１０２に向かうＸ方向の長さ、つまり、圧力室１０２に突き出た長さである。庇部１３ｂの幅は、庇部材１３の内部応力によって庇部１３ｂが撓んだ場合でも、庇部１３ｂが圧力室１０２の壁面や、流路基板１１および吐出口基板１２の表面に接触しないような長さであることが望ましい。一般的な液体吐出ヘッドの場合、庇部１３ｂの幅は、２μｍ〜１０μｍが望ましい。
庇部材１３は、流路基板１１または吐出口基板１２と一体になるように形成されることが望ましい。
本実施形態では、庇部材１３はシリコン酸化膜で形成され、シリコンで形成される流路基板１１と密着するように、つまり接着剤を介することなく一体に形成され、庇部材１３が形成された流路基板１１と吐出口基板１２とが接着剤２０１にて互いに接合されている。
接着剤２０１としては、例えば、１液性または２液性の熱硬化性樹脂を使用することができる。液体吐出ヘッド１００の製造工程に対する適合性の観点からは、接着剤２０１は、１００℃〜１５０℃の熱硬化温度を有することが望ましい。
接着剤２０１を用いた流路基板１１と吐出口基板１２との接着は、庇部材１３の表面に接着剤２０１を塗布し、その後、接着剤２０１が塗付された表面に吐出口基板１２を積層することで行われる。このとき、吐出口基板１２の自重による圧力などによって圧力室１０２の内部にはみ出した余剰分の接着剤２０１が液体の流れを妨げないように、接着剤２０１を塗布する量（厚さ）を制限する必要がある。接着剤２０１の量を制限して薄く塗布する方法としては、例えば、フレキソ印刷を用いて接着剤を塗布面に転写する方法などが挙げられる。接着剤２０１で形成される層の厚さは、例えば、０．３μｍ〜５μｍである。
また、接着剤２０１の量は、接着剤２０１の塗布時または吐出口基板１２の積層時の圧力によって、図２に示したように、接着剤２０１が庇部１３ｂの下に回り込んで、庇部１３ｂを覆うように調整される。そして接着剤２０１は、庇部１３ｂを覆った状態で硬化される。したがって、庇部１３ｂが接着剤２０１で覆われることになる。これにより、庇部１３ｂが吐出口基板１２を流路基板１１に対して、より強固に固定する機能を果たすことが可能になる。基板間の接合面のみに接着剤が塗付される場合と比べて、基板間の剥離を抑制することが可能になる。本実施形態においては庇部１３ｂが接着剤で全て覆われている。
なお、本実施形態では、圧力室１０２と吐出口基板１２との間に突き出している庇部１３ｂを例に説明したが、庇部１３ｂは、圧力室１０２に限らず、液体を収容する空間に突き出ていればよい。例えば、庇部１３ｂは、圧力室１０２、供給路１０３および回収路１０４の少なくとも一つに突き出ていればよい。
【００１２】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドを示す断面図である。具体的には、図３は、流路基板１１と吐出口基板１２とが積層された状態における圧力室１０２近傍を示す断面図である。
図３に示す本実施形態の液体吐出ヘッド１００ａは、図２に示した第１の実施形態の液体吐出ヘッド１００と比べて、流路基板１１が凹み部１１ａを有する点で異なる。凹み部１１ａは、流路基板１１における吐出口基板１２と接合される接合面１１ｂに形成される。このとき、庇部材１３の庇部１３ａが凹み部１１ａと吐出口基板１２との間に形成される。つまり、凹み部１１ａは、吐出口基板１２が流路基板１１よりも上に位置する状態において庇部材１３の庇部１３ｂの下に形成される。これにより、凹み部１１ａで形成される空間は圧力室１０２と連通し、圧力室１０２の一部として機能する。凹み部１１ａの幅（Ｘ方向の長さ）は特に限定されないが、本実施形態では、庇部１３ｂの幅と略等しく、庇部１３ｂの圧力室１０２側の端部１３ｂ１は、圧力室１０２の内壁面１０２ａとＸ方向において略同じ位置にある。
本実施形態では、凹み部１１ａは、例えば、圧力室１０２をエッチングで形成する前に流路基板１１を等方性エッチングすることで形成し、その後、圧力室１０２をエッチングすることで形成することができる。圧力室１０２を形成するためのエッチングとしては、深堀イオンエッチングが好適である。
以上説明したように本実施形態によれば、庇部１３ｂの下に凹み部１１ａが形成されるため、より多くの接着剤２０１を庇部１３ｂの下に回り込ませることができる。このため、接着剤２０１が圧力室１０２の内部に入り込む量を制限しつつ、基板間の接合力を強くすることが可能になり、基板の剥離をより抑制することが可能になる。また、凹み部１１ａの幅が庇部１３ｂの幅と略等しいため、接着剤２０１が圧力室１０２の内部に入り込む量を制限しつつ、庇部１３ｂの幅を長くすることができる。このため、基板間の接合力をより強くすることが可能になる。
【００１３】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドを示す断面図である。具体的には、図４（ａ）は、流路基板１１と吐出口基板１２とが積層された状態における圧力室１０２近傍を示す断面図であり、図４（ｂ）は、吐出口基板１２および接着剤２０１を除いた上面図である。
図４に示す本実施形態の液体吐出ヘッド１００ｂは、図３に示した第２の実施形態の液体吐出ヘッド１００ａと比べて、凹み部１１ａの幅と庇部１３ｂの幅との関係が異なる。第２の実施形態では、凹み部１１ａの幅と庇部１３ｂの幅とは略等しかったが、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、凹み部１１ａの幅Ｘ１と庇部１３ｂの幅Ｘ２とは、Ｘ１＞Ｘ２の関係を満たす。すなわち、庇部１３ｂの幅Ｘ２は、凹み部１１ａの幅Ｘ１よりも短い。
本実施形態によれば、庇部１３ｂの幅Ｘ２は、凹み部１１ａの幅Ｘ１よりも短いため、庇部１３ｂを接着剤２０１で覆いつつ、圧力室１０２の内部にはみ出す接着剤２０１の量をさらに低減することが可能になる。したがって、接着剤２０１が圧力室１０２内の液体の流れを妨げることをより確実に抑制しつつ、基板の剥離をより抑制することが可能になる。
【００１４】
図５は、本実施形態の液体吐出ヘッド１００ｃを製造する製造方法を説明するための図である。
先ず、図５（ａ）に示すように、流路基板１１の一方の面に、流路基板１１と一体化するように、流路基板１１との密着性の高い庇部材１３を形成する。具体的には、流路基板１１の一方の面に、熱酸化法または化学気相成長法などの成膜方法を用いて、シリコン酸化膜で庇部材１３を形成する。庇部材１３の厚さは、例えば、１μｍである。
続いて図５（ｂ）に示すように、ドライエッチングを用いて庇部材１３の一部を除去して、流路基板１１の一部を露出させる。その後、図５（ｃ）に示すように、庇部材１３の上にフォトレジスト５０１を塗布し、さらに庇部材１３一部（具体的には、庇部材１３における流路基板１１の露出部と隣接する部分）が露出するようにパターニングする。
次に図５（ｄ）に示すように、流路基板１１の露出した部分を深堀イオンエッチングによって加工して、圧力室１０２に対応する箇所を掘り下げる。このとき、フォトレジスト５０１で保護されていない部分の庇部材１３はエッチングされて、薄い薄部１３ｃとなり、フォトレジスト５０１で保護されている部分の庇部材１３はエッチングされずに、厚い厚部１３ｄとなる。そして、フォトレジスト５０１を除去した後、図５（ｅ）に示すように、振動板１４が露出されるまで流路基板１１をエッチングして、圧力室１０２を形成する。このとき、庇部材１３も同時に加工し、薄部１３ｃを全てエッチングし、厚部１３ｄを薄くする。これにより、流路基板１１に庇部材１３で覆われた被覆部１１ｃと、庇部材１３で覆われずに露出する露出部１１ｄとが形成される。
そして、図５（ｆ）に示すように、等方性エッチングを行ない、露出部１１ｄと露出部１１ｄに隣接した被覆部１１ｃの一部とをサイドエッチングして凹み部１１ａを形成する。これにより、凹み部１１ａと同時に、庇部材１３に圧力室１０２の上に突き出た庇部１３ｂが形成されることとなる。
その後、庇部材１３に表面に接着剤２０１を塗布し、その後、接着剤２０１が塗付された表面に吐出口基板１２を積層することで、図４に示す液体吐出ヘッド１００ｃを生成することができる。このとき、接着剤２０１の量は、接着剤２０１が庇部１３ｂの下に回り込んで庇部１３ｂを覆うように調整される。
【００１５】
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００１６】
１１  流路基板（第１の基板）
１１ａ  凹み部
１２  吐出口基板（第２の基板）
１３  庇部材
１３ａ  庇部
１００    液体吐出ヘッド
１０１  吐出口
１０２  圧力室
１０３  供給路（流路）
１０４  回収路（流路）
２０１  接着剤
【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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