(57)【要約】【課題】基板のサイズが大きくなっても、当該基板を破損させることなく支持部材に固定することが可能な液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体を吐出するための基板１０と、基板１０が接着剤３０で固定され、基板１０に液体を供給するための支持部材２０と、を備えた液体吐出ヘッドであって、支持部材２０に接着された基板１０の裏面に、段差部１４または溝部が形成されている。【選択図】図１
2015020380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための基板と、前記基板が接着剤で固定され、前記基板に前記液体を供給するための支持部材と、を備えた液体吐出ヘッドであって、
前記支持部材に接着された前記基板の裏面に、段差部または溝部が形成されている、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記基板の表面に、通電により発熱するエネルギ発生素子と、前記エネルギ発生素子よりも外側の外側領域に位置し、前記エネルギ発生素子を通電するための端子と、が形成され、
前記段差部または前記溝部は、前記裏面における前記外側領域に対向する対向領域に形成されている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記溝部または前記段差部は、前記対向領域における前記端子に対向する部分を除いて形成されている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
互いに並行する複数の前記溝部が、前記対向領域に形成されている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記複数の溝部が、Ｖ字型に形成されている、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記接着剤が、前記片面と前記段差部との間に形成された空間または前記溝部に収容されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
段差部または溝部が裏面に形成された基板と、該基板に液体を供給するための支持部材と、を用意し、前記支持部材に接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤を押し潰すように前記裏面を支持部材に押し付けることによって前記基板を前記支持部材に固定させる工程と、
を有する、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、液体を吐出するための基板が支持部材に接着剤で固定された液体吐出ヘッド、およびその液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体吐出ヘッドでは、液体を吐出するための基板を、この基板に液体を供給する支持部材（基準プレート）に接着剤で固定させた構造が知られている(特許文献１参照)。このような構造を備えた液体吐出ヘッドの製造工程として、支持部材に接着剤を塗布する工程と、その接着剤を押し潰すように基板を支持部材に押し付ける工程とが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５４８６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、記録の高速化に伴ってエネルギ発生素子を有する基板のサイズが大きくなっている。基板のサイズが大きくなると、支持部材との接着面積が広くなる。基板を支持部材に押し付ける際、接着剤を所望の厚さに押し潰すために必要な押し付け荷重は、基板の接着面積と大きく関係する。
【０００５】
図９は、接着面積が異なる２つの基板を支持基板にそれぞれ接着させる様子を示す断面図である。図９（ａ）〜図９（ｃ）は、接着面積が大きい基板１００を支持部材２００に接着させる様子を示す断面図である。図９（ｄ）〜図９（ｆ）は、接着面積が小さい基板１０１を支持部材２００に接着させる様子を示す図である。図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示す領域Ｃの拡大図である。図９（ｆ）は、図９（ｅ）に示す領域Ｆの拡大図である。
【０００６】
図９（ａ）、（ｄ）に示すように、支持部材２００の片面には接着剤３が予め塗布されている。その後、基板１００、１０１は、接着剤３００を押し潰すように支持部材２００に押し付けられる（図９（ｂ）、（ｅ）参照）。このとき、基板１０１の接着面積は小さい。そのため、基板１０１が接着剤３００を押し潰し始めたとき、接着剤３００は、基板１０１と支持部材２００との隙間から早い段階ではみ出る。すなわち、接着剤３００は、すぐに自由空間に移動する（図９（ｆ）参照）。そのため、接着剤を所望の厚さに押し潰すために必要な押し付け荷重は、小さい。
【０００７】
一方、基板１００の接着面積は、基板１０１の接着面積に比べて大きい。そのため、基板１００が接着剤３００を押し潰し始めても接着剤３００は基板１と支持部材２の隙間に存在する。この隙間は、接着剤３が押し潰されるのに対応して狭くなる。そのため、接着剤３００を自由空間に移動させるには大きな力が必要になる。このため、基板１００は、基板１０１に比べて押し付け荷重が大きくなる。押し付け荷重が大きいと、基板の負荷が大きくなる。その結果、基板が欠けたり割れたりするおそれがある。
【０００８】
仮に、接着剤３００が、基板１００の接着面全域に塗布されていたとしても、基板は、同様に破損するおそれがある。なぜなら、接着面の中央に塗布された接着剤３００を押し潰す際、接着面の中央の周囲に塗布された接着剤３００を外部に押し出さなければならないからである。したがって、基板のサイズが大きいと、支持部材への接着時に基板に係る負荷が大きくなり、基板が破損しやすくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、基板のサイズが大きくなっても、当該基板を破損させることなく支持部材に固定することが可能な液体吐出ヘッドおよびその液体吐出ヘッドの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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための基板と、前記基板が接着剤で固定され、前記基板に前記液体を供給するための支持部材と、を備えた液体吐出ヘッドであって、前記支持部材に接着された前記基板の裏面に、段差部または溝部が形成されている。
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、段差部または溝部が裏面に形成された基板と、該基板に液体を供給するための支持部材と、を用意し、前記支持部材に接着剤を塗布する工程と、前記接着剤を押し潰すように前記裏面を支持部材に押し付けることによって前記基板を前記支持部材に固定させる工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板のサイズが大きくなっても、当該基板を破損させることなく支持部材に固定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の液体吐出ヘッドの要部構成を示す図である。
【図２】図１に示す基板１０の斜視図である。
【図３】基板１０の断面図、および基板１０を裏面側から見た平面図である。
【図４】基板１０の変形例を示す図である。
【図５】基板１０に溝部１５ａが形成された場合の接着面積の低減度合を説明するための図である。
【図６】基板１０の他の変形例を示す図である。
【図７】支持部材２０が中空構造である形態を示す図である。
【図８】支持部材２０に対する基板１０の別の接着形態を示す断面図である。
【図９】接着面積が異なる２つの基板を支持基板にそれぞれ接着させる様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本実施形態の液体吐出ヘッドの要部構成を示す図である。図１（ａ）は、本実施形態の液体吐出ヘッド１の斜視図である。図１（ａ）は、液体吐出ヘッド１の一部を切断した状態で示している。図１（ｂ）は、図１に示す領域Ｂの拡大図である。図１（ｃ）は、図１に示す領域Ｃの拡大図である。
【００１５】
本実施形態の液体吐出ヘッド１は、基板１０と、支持部材２０と、を有している。本実施形態では、支持部材２０は、セラミックで構成されている。支持部材２０の片面には、液体（本実施形態ではインク）を基板１０に供給するための開口部２１が形成されている（図１（ａ）参照）。開口部２１の周囲には、予め接着剤３０が塗布されている。
【００１６】
接着剤３０は、低粘度で硬化温度が低い特性、短時間で硬化するとともに硬化後は比較的高い硬度となる特性、および耐インク性の特性を有することが望ましい。これらの特性を有する接着剤として、例えばエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤が挙げられる。
【００１７】
支持部材２０の片面には、接着剤３０によって基板１０が固定されている。接着剤３０を押し潰すように基板１０を支持部材２０に押し付ける製造工程によって、基板１０は支持部材２０に固定される。当該製造工程において、接着剤３０は、その厚さが１０〜２０μｍ程度になるまで押し潰される。
【００１８】
図２は、基板１０の斜視図である。図３は、基板１０の断面図および基板１０を裏面側から見た平面図である。本実施形態では、基板１０は、厚さが０．５ｍｍ〜１ｍｍのシリコン基板で構成されている。基板１０では、供給口１２が内部を貫通している。供給口１２は、シリコンの結晶方位を利用した異方性エッチングまたはサンドブラスト等の方法で形成されている。本実施形態では、３つの供給口１２が形成されている（図３（ｂ）参照）。
【００１９】
基板１０の表面１０ａには、複数のエネルギ発生素子１１が供給口１２の長手方向の両側に１列ずつ並べて配置されている。さらに、表面１０ａには、部材４０が接合されている。部材４０には、複数の吐出口４１が形成されている。複数の吐出口４１はエネルギ発生素子１１に個別に対向している。複数の吐出口４１は、流路壁４２よって互いに隔てられている。
【００２０】
複数のエネルギ発生素子１１の配置領域（部材４０との接合領域）よりも外側に位置する外側領域には、複数の端子１３が配置されている。各端子１３には、表面１０ａに形成されたアルミ製の電気配線（不図示）が接続され、この電気配線を介して各エネルギ発生素子１１は通電される。エネルギ発生素子１１、端子１３、および電気配線は、既存の成膜技術で形成されている。
【００２１】
本実施形態では、各列のエネルギ発生素子１１は、互いに千鳥状になるように配列されている。すなわち、各列の吐出口４１が、その配列方向に直交する方向で対向しないようにずらして配置されている。
【００２２】
基板１０において、インクが支持部材２０の開口部２１から供給口１２に流れ込むと、供給口１２は、開口部２１から流れ込んだインクを各エネルギ発生素子１１まで導く。その後、各エネルギ発生素子１１が通電により発熱することによって、気泡が発生する。この気泡の圧力によって、吐出口４１からインクが吐出される。
【００２３】
液体吐出ヘッド１では、基板１０の接着幅に関し、端子１３が配置された外部領域に対向する対向領域の接着幅は、壁部２２との接着幅よりも広い（図１（ｂ）、（ｃ）参照）。そこで、本実施形態の基板１０には、上述した対向領域に表面側に凹んだ段差部１４が形成されている（図１（ｃ）、図３（ａ）参照）。段差部１４は、供給口１２の形成時にドライエッチング、サンドブラストあるいはウェットエッチングにて供給口１２の開口部を広げることによって形成される。
【００２４】
本実施形態の液体吐出ヘッドによれば、段差部１４によって、基板１０の接着面積が低減する。これにより、支持部材２０への接着時に基板１０に係る負荷が低減する。よって、接着剤３０を押し潰すように基板１０を支持部材２０に押し付けても、基板１０が破損しにくくなる。
【００２５】
本発明では、押し潰された接着剤３０が、支持部材２０の片面と段差部１４との間に形成された空間に収容されていることが望ましい。
【００２６】
本発明では、基板１０の接着面積を低減させる手段は段差部１４に限定されない。図４は、基板１０の変形例を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）に示す基板１０には凹状の溝部１５ａが形成されている。溝部１５ａは、供給口１２の配列方向(基板１０の短手方向)に沿って延びている。溝部１５ａは、裏面１０ｂをダイシングすることによって形成される。図４（ｃ）、（ｄ）に示す基板１０には、互いに並行する複数の溝部１５ｂが形成されている。各溝部１５ｂは、Ｖ字型に形成されている。溝部１５ｂは、裏面１０ｂをエッチングすることによって形成される。溝部１５ａ、１５ｂが基板１０の接着面積を低減させる手段として形成される場合、押し潰された接着剤３０は、溝部１５ａ、１５ｂに収容されていることが望ましい。
【００２７】
図５は、基板１０に溝部１５ａが形成された場合の接着面積の低減度合を説明するための図である。図５（ａ）は、溝部１５ａが形成されていない従来の基板をその裏面から見た平面図である。図５（ｂ）は、溝部１５ａが形成された基板１０をその裏面から見た平面図である。図５では、各基板の長手方向の長さＸは１７ｍｍであり、短手方向の長さＹは７ｍｍである。各供給口の長手方向の長さＬｘは１０ｍｍであり、短手方向の長さＬｙは１ｍｍである。溝部１５ａの幅Ｄは１．５ｍｍである。
【００２８】
上述した寸法で比較すると、基板１０の接着面積は、従来の基板の接着面積よりも約７６％低減する。図５（ａ）に示す基板の押し付け荷重が３０Ｎの場合、図５（ｂ）に示す基板１０の押し付け荷重は、荷重は２２Ｎに低減する。
【００２９】
また、本発明において、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、基板１０には互いに並行する３つの供給口１２が形成されている。同色のインクが各供給口１２に流れ込む場合、上述した段差部１４または溝部１５ａ、１５ｂは、支持部材２０の壁部２２に接着される箇所（図１（ｂ）参照）に形成されていてもよい。
【００３０】
互いに異なる色のインクが各供給口１２に流れ込む場合、上述した段差部１４または溝部１５ａ、１５ｂを支持部材２０の壁部２２に接着される箇所に形成することによって、接着面積が低減し、押し付け荷重は低減する。しかし、この場合、段差部１４または溝部１５ａ、１５ｂを通じて混色が発生するおそれがある。そのため、互いに異なる色のインクが各供給口１２に流れ込む場合、上述した対向領域（端子１３が配置されている外側領域に対向する領域）に段差部１４または溝部１５ａ、１５ｂを形成することが望ましい。
【００３１】
本実施形態の液体吐出ヘッド１では、基板１０が支持部材２に固定された後、端子１３を配線基板（不図示）に電気的に接続させるボンディング工程が実施される。このボンディング工程では、ワイヤーボンディングやギャングボンディング等の方式で端子１３が配線基板に電気的に接続される。このような方式でボンディング工程が実施される時、基板１０には負荷がかかる。そのため、図６に示すように段差部１４は、端子１３に対向する部分を除いて形成するほうが望ましい。なお、溝部１５ａ、１５ｂが形成された基板１０についても同様である。
【００３２】
図７は、支持部材２０が中空構造である形態を示す図である。図７（ａ）は、基板１０の表面側から見た平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【００３３】
図７（ｂ）に示すように支持部材２０では、開口部２１に連通した供給口２３が支持部材２０の内部を貫通していない。さらに、基板１０が接着している箇所の厚さｔは、１〜３ｍｍ程度である。
【００３４】
支持部材２０は、基板１０が接着されるときに生じる外力により変形する。変形量は、支持部材２０に応じて異なる。基板１０には、上述した段差部１４、溝部１５ａ、または溝部１５ｂが形成されている(図７（ｂ）では、溝部１５ａが形成されている)。これにより、基板１０の押し付け荷重が低減する。押し付け荷重の低減により、支持部材２０の変形量も抑制される。そのため、押し付け荷重が解放したときに生じる反発力が低減する。その結果、基板１０の接着位置の精度が安定する。さらに、本発明では、支持部材２０の熱変形に対し、せん断方向の接着力が増し、基板１０の接着信頼性が向上する。
【００３５】
なお、基板１０の裏面１０ｂに段差部１４あるいは溝部１５ａ、１５ｂを設けられない場合、図８に示すような方法も同様の効果が得られる。図８は、支持部材２０に対する基板１０の別の接着形態を示す断面図である。図８に示す方法では、基板１０の一部が開口部２１にはみ出るように開口部２１の開口幅を広げている。これにより、基板１０の接着領域が低減する。
【符号の説明】
【００３６】
１０  基板
１４  段差部
２０  支持部材
３０  接着剤
【図１】
2015020380.tif 000003
【図２】
2015020380.tif 000004
【図３】
2015020380.tif 000005
【図４】
2015020380.tif 000006
【図５】
2015020380.tif 000007
【図６】
2015020380.tif 000008
【図７】
2015020380.tif 000009
【図８】
2015020380.tif 000010
【図９】
2015020380.tif 000011