(57)【要約】【課題】複数の基板を貼り合わせるインクヘッドとインクヘッドの製造方法において、基板相互を押圧することなく基板を貼り合わせ、接着剤が接合面以外に流出しない気密性の高い接合ができるインクヘッドの製造方法と、これを用いた液滴吐出装置を提供することにある。【解決手段】貼り合わせられる基板に接着剤を塗布し接着剤層を形成する塗布工程と、形成された接着剤層を介して複数の基板を貼り合せる貼り合せ工程と、接着剤層を仮硬化させる複数の照射ポイントからなる仮硬化領域に光を照射する仮硬化工程と、を備える。【選択図】図８
2013052594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク流路とノズル孔とを備えたインクヘッドであって、
前記インクヘッドは、複数の基板が接着剤層によって接合された積層構造を備え、
前記接着剤層の少なくとも一部の領域はスポット照射された照射光によって硬化された接着剤であり、
前記領域がアブレーションを有しないように硬化された前記接着剤であることを特徴とするインクヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のインクヘッドにおいて、
前記基板の少なくとも一部はシリコン基板であり、
前記接着剤は赤外波長領域の前記照射光で加熱されて硬化する前記接着剤であること、
を特徴とするインクヘッド。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のインクヘッドにおいて、
前記基板は３枚のシリコン基板であり、
前記基板は第１基板と第２基板と第３基板であり、
前記第２基板は、前記第１基板と前記第３基板とに挟持され、
前記第１基板と前記第２基板は、第１の接合面で接合され、
前記第３基板と前記第２基板は、第２の接合面で接合され、
前記積層構造の主面の垂直方向において、前記第１の接合面の前記接着剤層のスポット照射された前記照射光によって硬化された領域が投影される前記第２の接合面の領域に前記接着剤層を有せず、且つ前記第２の接合面の前記接着剤層のスポット照射された前記照射光によって硬化された領域が投影される前記第１の接合面の領域に前記接着剤層を有しないこと、
を特徴とするインクヘッド。
【請求項４】
複数のシリコン基板が接着剤層によって接合された積層構造であるインクヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板の少なくとも一方の接合面に赤外波長領域の照射光で加熱されて硬化する接着剤を塗布して接着剤層を形成する塗布工程と、
前記シリコン基板の前記接合面を互いに貼りあわせて互いの位置を調整する、貼りあわせ工程と、
前記シリコン基板同士の位置を保持するように前記接着剤層の少なくとも一部の領域をスポット照射された前記照射光によって硬化する仮硬化工程と、
前記接着剤層の概ね全体を硬化する本硬化工程と、を含み、
前記仮硬化工程において、複数のスポット形状の前記照射光を非連続に照射することを特徴とするインクヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のインクヘッドの製造方法において、
前記照射光はスポット形状に集光される光であって、
前記照射光の焦点は前記接合面と一致しない照射位置とし、
前記照射光はマトリックス状の複数の照射位置に間断して照射されること、
を特徴とするインクヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のインクヘッドの製造方法において、
間断してマトリックス状に照射される前記照射光は不規則な照射位置に順次照射されること、を特徴とするインクヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインクヘッドを備えたこと、を特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクヘッド、インクヘッドの製造方法、および液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴が吐出されるノズル孔と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、当該振動板を静電吸引により駆動（振動）させて圧力発生室内のインクを加圧し、ノズル孔から液滴として吐出させる液滴吐出装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ノズル板（基板）と流路板（基板）との接合工程を含むインクジェットヘッドの組立方法において、流路板と接する弾性変形部がノズル板に形成されている。ノズル板と流路板とを積層し、押圧ピンで弾性変形部を押圧することで、弾性変形部を構成する負圧形成部内の容積が縮小し、負圧形成部を環状に囲むリップが押圧に抗して変形する。変形した負圧形成部内の空気は、リップより負圧形成部の外部に放出される。押圧ピンによる押圧力が開放されたリップは、自らの弾性力により変形が復元され、これによって、負圧形成部内と大気圧との圧力差によって生じる負圧により吸引力を発生し流路板を吸引吸着する接合方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ノズル孔が形成された記録素子基板（ノズル基板）と、当該記録素子基板を保持する支持部材とを有し          、紫外線硬化性と、熱硬化性とを兼ね備えた接着剤を支持部材の接合面に塗布し、記録素子基板と支持部材とを押圧することによって、塗布した接着剤を基板の周縁部にはみ出させ、はみ出た接着剤に紫外線を照射することで接着剤を硬化させ、基板の仮止めをおこなう基板接着方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５６０８４号公報
【特許文献２】特開２００７−１８２０２７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の接着方法では、ノズル基板に弾性変形部を形成することが困難であるという課題があった。詳しくは、一般的にこれらの基板にはエッチングによって複雑な形状を加工し難いシリコン基板が用いられることが多く、弾性変形部の形成に高度なエッチング技術等を要するため、生産効率が低下してしまうという課題もあった。さらに、ノズル基板に形成された弾性変形部を押圧するため、押圧によってノズル基板を破損させてしまうという課題もあった。
【０００７】
また、特許文献２の接着方法では、基板相互が押圧されることで塗布された接着剤が押し伸ばされ、ノズル基板に形成されたノズル孔など、接着剤が入ると支障がある部分にまで接着剤が侵入してしまう恐れがあった。このため、ノズル孔の閉塞が生じ、歩留まりが低下してしまうという課題があった。また、はみ出した接着剤を処理する工程を要するという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
（適用例１）本適用例に係るインクヘッドは、インク流路とノズル孔とを備えたインクヘッドであって、インクヘッドは、複数の基板が接着剤層によって接合された積層構造を備え、接着剤層の少なくとも一部の領域はスポット照射された照射光によって硬化された接着剤であり、領域がアブレーションを有しないように硬化された接着剤であることを特徴とする。
【００１０】
このようなインクヘッドによれば、接着剤層にスポット照射された照射光によって硬化される領域にアブレーションが無ければ、該アブレーションを通過することによるインクの漏出が防止できることを発見した。よって、送液されるインクが流路近くのアブレーションを通過して流路の外に漏出してしまう品質トラブルを防止することができる。従って、歩留まりが良く品質信頼性に優れたインクヘッドを提供できる。
【００１１】
（適用例２）上記適用例に係るインクヘッドにおいて、基板の少なくとも一部はシリコン基板であり、接着剤は赤外波長領域の照射光で加熱されて硬化する接着剤であることが好ましい。
【００１２】
このようなインクヘッドによれば、基板がシリコンであれば、汎用の微細加工技術を用いることができる。また、赤外波長領域の照射光で加熱されて硬化される接着剤を用いていることにより、シリコン基板を通して赤外波長領域の照射光で硬化できるので作業性が良い製造をおこなうことができる。
【００１３】
（適用例３）上記適用例に係るインクヘッドにおいて、基板は３枚のシリコン基板であり、基板は第１基板と第２基板と第３基板であり、第２基板は第１基板と第３基板とに挟持され、第１基板と第２基板は第１の接合面で接合され、第３基板と第２基板は第２の接合面で接合され、積層構造の主面の垂直方向において、第１の接合面の接着剤層のスポット照射された照射光によって硬化された領域が投影される第２の接合面の領域に接着剤層を有せず、且つ第２の接合面の接着剤層のスポット照射された照射光によって硬化された領域が投影される第１の接合面の領域に接着剤層を有しないことが好ましい。
【００１４】
このようなインクヘッドによれば、照射された光が照射領域となる第１接合面を透過し、第２接合面の接着剤層に到達した場合に、第２接合面の接着剤層において不十分な硬化が生じることを抑制することができる。
【００１５】
（適用例４）本適用例に係るインクヘッドの製造方法において、複数のシリコン基板が接着剤層によって接合された積層構造であるインクヘッドの製造方法であって、基板の少なくとも一方の接合面に赤外波長領域の照射光で加熱されて硬化する接着剤を塗布して接着剤層を形成する塗布工程と、基板の接合面を互いに貼りあわせて互いの位置を調整する、貼りあわせ工程と、基板同士の位置を保持するように接着剤層の少なくとも一部の領域をスポット照射された照射光によって硬化する仮硬化工程と、接着剤層の概ね全体を硬化する本硬化工程とを含み、仮硬化工程において、複数のスポット形状の照射光を非連続に照射することを特徴とする。
【００１６】
このようなインクヘッドの製造方法によれば、基板相互の貼り合せ位置を調整するピン孔の形成と、基板相互を押圧することなく接着するため、ピン孔の形成工程と、ピン孔に挿通されるピンを備えた案内板等の治具を要しない。また、接着剤が所定の領域から流出することが抑制され、はみ出した接着剤を除去する工程を要しない。
【００１７】
さらに、平面的な間隔を開けて第１接着剤層に光を照射するので、第１基板または第２基板に光が透過する際に生じる発熱を分散し、発熱による第１接着剤層内での気泡の発生と変質を抑制することができる。従って、歩留まりが良く生産効率に優れた基板接着方法を実現できる。
【００１８】
（適用例５）上記適用例に係るインクヘッドの製造において、照射光はスポット形状に集光される光であって、照射光の焦点は接合面と一致しない位置とし、照射光はマトリックス状の複数の位置に間断して照射されることが好ましい。
【００１９】
このようなインクヘッドの製造方法によれば、接着剤層に照射される光の面積を大きくすることができる。このことで、接着剤層が硬化される面積が増し、硬化の接着力を高めることができる。
【００２０】
（適用例６）上記適用例に係るインクヘッドの製造において、間断してマトリックス状に照射される前記照射光は不規則な照射位置に順次照射されること、を特徴とする。
【００２１】
このようなインクヘッドの製造方法によれば、互いに隣接する照射位置に照射することによる熱の偏在によるアブレーションを防止することができる。少なくとも照射位置が互いに広い間隔を保つことにより、熱の偏在が低減でき、アブレーションも発生しにくい。
【００２２】
（適用例７）本適用例に係る液滴吐出装置は、上述したインクヘッドを備えたことを特徴とする。
【００２３】
このような液滴吐出装置によれば、アブレーションの無い接着剤層を有するインクヘッドを備えることにより、インクの流路外への漏出の恐れが無い液滴吐出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係るインクヘッドを示す模式図。
【図２】第１実施形態に係るインクヘッドを構成する基板の接合工程を示す模式図。
【図３】第１実施形態に係る仮硬化工程で照射する光の焦点を示す模式図。
【図４】第１実施形態に係る仮硬化工程で照射する光の照射順番を示す模式図。
【図５】第１実施形態に係る仮硬化工程で光が照射された後の基板表面を示す図。
【図６】第１実施形態に係る仮硬化条件の実験条件と結果とを示す図。
【図７】第１実施形態に係る仮硬化条件の実験条件を示す模式図。
【図８】第２実施形態に係る液滴吐出装置を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、実施形態を図面に基づいて説明をする。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載をしている。また、各図には、ＸＹＺ直交座標系を設定し、水平面内における基板の１辺の延在方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに直交する方向、即ち鉛直方向をＺ軸方向とする。
【００２６】
（第１実施形態）
（インクヘッドの構造）
先ず本実施形態のインクヘッド１の構造について説明する。図１は、本実施形態のインクヘッド１を模式的に示す図である。
インクヘッド１は、ノズル孔１１２が形成されるノズル基板１１０と、圧力発生室１２２とリザーバ１２３とオリフィス１２４と振動板１２５とが形成されるキャビティ基板１２０（インク流路基板）と、電極１３２が形成されるアクチュエーター基板１３０とで構成されている。
【００２７】
ノズル基板１１０は、インクが吐出するノズル孔１１２が複数形成されている。また、後述するアライメント工程において、キャビティ基板１２０と貼り合わせる位置調整に用いるアライメントマーク３０１を備える。
【００２８】
キャビティ基板１２０は、ノズル孔１１２から吐出するインク（不図示）が溜められるリザーバ１２３と、リザーバ１２３に溜められたインクを圧力発生室１２２に供給するインクの流路となるオリフィス１２４とを複数形成されている。圧力発生室１２２は、その底部に後述するアクチュエーター基板１３０に形成される電極１３２に電位が与えられることによって、吸引され撓む振動板１２５が形成されている。また、インクによるキャビティ基板１２０の浸食を防止する絶縁膜１２６が形成されている。さらに、後述するアライメント工程でノズル基板１１０およびアクチュエーター基板１３０と貼り合わせる位置調整に用いるアライメントマーク３０１を備える。
【００２９】
アクチュエーター基板１３０は、前述のキャビティ基板１２０に形成された振動板１２５を撓ませる電極１３２が複数形成されている。また、後述するアライメント工程でキャビティ基板１２０と貼り合わせる位置調整に用いるアライメントマーク３０１を備える。
【００３０】
インクヘッド１は、図１に示すようにノズル基板１１０、第１接着剤層２１０、キャビティ基板１２０、第２接着剤層２２０、アクチュエーター基板１３０の順番で積み重ねるように接合して積層構造基板１００として構成される。なお、本実施形態のインクヘッド１を構成する各基板は、シリコンを主成分とした基板を用いている。
【００３１】
（インクヘッドの製造方法）
本実施形態のインクヘッド１の製造方法について説明をする。
インクヘッド１の製造方法は、ノズル基板１１０とキャビティ基板１２０とアクチュエーター基板１３０とを形成する基板形成工程と、これら基板を貼り合わせる接合工程とを含む。
【００３２】
（基板形成工程）
基板形成工程は、フォトリソ工程と、エッチング工程と、成膜工程とを含み、ノズル基板１１０と、キャビティ基板１２０と、アクチュエーター基板１３０とにノズル孔１１２や、貼り合わせ位置の調整に用いるアライメントマーク３００等を形成する工程である。なお、基板形成工程で用いられる各技術は公知技術（例えば、特許文献「特開２００５−２２５０５９号公報」）であるため詳述は省略する。
【００３３】
（接合工程）
接合工程は、塗布工程と、貼り合わせ工程と、仮硬化工程と、本硬化工程とを含み、基板形成工程で形成されたノズル基板１１０と、キャビティ基板１２０と、アクチュエーター基板１３０とを接合する工程である。
【００３４】
図２は、本実施形態のインクヘッド１を構成する基板の接合工程を示す模式図である。図２に示すインクヘッド１を構成する積層構造基板１０１は、接合工程を説明するため各基板に形成されているノズル孔１１２、圧力発生室１２２、電極１３２などの図示を省略している。また、ノズル基板１１０を第１基板１１１と図示及び称し、キャビティ基板１２０を第２基板１２１と図示及び称し、アクチュエーター基板１３０を第３基板１３１と図示及び称する。さらに、第１接着剤層２１０は、符番を２１１と図示及び称し、第２接着剤層２２０は、符番を２２１と図示及び称し、アライメントマーク３００は、符番を３０１と図示及び称し、積層構造基板１００は、符番を１０１と図示及び称する。
【００３５】
（塗布工程）
塗布工程は、図２（ａ）に示す様に、第１基板１１１と第２基板１２１とが対向する面のいずれか一方の第１の接合面に接着剤２００を塗布し、第１接着剤層２１１を形成する。また、第２基板１２１と第３基板１３１とが対向する面のいずれか一方の第２の接合面に接着剤２００を塗布し、第２接着剤層２２１を形成する。
【００３６】
塗布工程による接着剤２００の塗布は、ノズル基板１１０（第１基板１１１）に形成されているノズル孔１１２と、キャビティ基板１２０（第２基板１２１）に形成されている圧力発生室１２２、リザーバ１２３、オリフィス１２４との構成部分に接着剤２００が塗布されない様にすることを要する。また、アクチュエーター基板１３０（第３基板１３１）に形成されている電極１３２に接着剤２００が塗布されないようにすることも要する。
【００３７】
また、塗布工程による接着剤２００の塗布は、後述する仮硬化工程によって、第１接着剤層２１１または第２接着剤層２２１に光３１１が照射される照射ポイント４０１の第２基板１２１を介した反対側の接着剤層の部分に接着剤２００を塗布しない空間２０１（図３参照）を設ける。そこで、これら構成部分および接着剤２００を塗布しない空間２０１にマスクを施したスクリーン版（不図示）を用いるスクリーン印刷法によって接着剤２００の塗布を行う。
【００３８】
なお、接着剤２００の塗布は、前述の構成部、および空間２０１に接着剤２００が塗布されない方法であれば他の方法を用いても良い。また、塗布工程で塗布する接着剤２００は、後述する仮硬化工程で、所定の赤外波長域の照射光（光３１１）を吸収して発熱し、その熱で熱硬化する熱硬化性の接着剤２００を塗布する。
【００３９】
（貼り合わせ工程）
貼り合わせ工程は、第１基板１１１と第２基板１２１とが対向する第１の接合面に形成された第１接着剤層２１１を介して、第１基板１１１と第２基板１２１とを貼り合わせる工程である。また、第２基板１２１と第３基板１３１とが対向する第２の接合面に形成された第２接着剤層２２１を介して、第２基板１２１と第３基板１３１とを貼り合わせる工程である。
【００４０】
貼り合わせ工程は、第１基板１１１と第２基板１２１と、第２基板１２１と第３基板１３１とのそれぞれを貼り合わせる位置を調整するアライメント工程を含み構成されている。
【００４１】
図２（ｂ）は、第１基板１１１と、第２基板１２１と、第３基板１３１との貼り合わせを行う貼り合せ工程と、貼り合わせ位置の調整を行うアライメント工程とを示す模式図である。
【００４２】
先ず、貼り合わせ工程は、第１貼り合わせ工程と、第２貼り合わせ工程とを含む。第１貼り合わせ工程は、第１接着剤層２１１を介して第１基板１１１と、第２基板１２１とを重ねるように貼り合わせる。また、第２貼り合わせ工程は、第２接着剤層２２１を介して第１貼り合わせ工程で貼り合わせた第１基板１１１と第２基板１２１と、第３基板１３１とを重ねるように貼り合わせる。なお、貼り合わせ工程は、第２基板１２１と第３基板１３１とを貼り合わせる第２貼り合わせ工程を先に行っても良い。
【００４３】
次に、アライメント工程は、第１アライメント工程と、第２アライメント工程とを含む。第１アライメント工程は、第１貼り合わせ工程で貼り合わせた第１基板１１１と第２基板１２１との平面的な貼り合わせ位置の調整を行う。また、第２アライメント工程は、第２貼り合わせ工程で貼り合わせた第１基板１１１及び第２基板１２１と、第３基板１３１との平面的な貼り合わせ位置の調整を行う。
【００４４】
アライメント工程による貼り合わせ位置の調整は、予め、第１基板１１１と第２基板１２１と第３基板１３１とに赤外光で判別可能なアライメントマーク３０１を基板形成工程によってエッチング法などを用いて形成する。貼り合わせ位置の調整は、図示しない赤外顕微鏡を用いて貼り合わせる基板に形成されたアライメントマーク３０１を撮像し、撮像されたアライメントマーク３０１の像が重なるように貼り合わせる基板を移動させて行う。
【００４５】
アライメントマーク３０１は、十字状のアライメントマーク３０１を第１基板１１１と、第２基板１２１と、第３基板１３１とのそれぞれ対角線上の２箇所に形成している。なお、アライメントマーク３０１の形状、および形成する位置と数とは、前述した形状、および位置と、数とに限定されること無く、平面的な貼り合わせ位置の調整、即ちアライメント工程を実行ができれば良い。
【００４６】
（仮硬化工程）
図２（ｃ）は、仮硬化工程を示す模式図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す積層構造基板１０１の線分Ａ−ＡにおけるＸ軸方向の断面をＹ軸方向から図示している。
仮硬化工程は、光３１１を第１接着剤層２１１に第１基板１１１を介して照射することで、光３１１がスポット照射された領域（照射ポイント４０１）の第１接着剤層２１１を硬化させる工程である。また、光３１１を第２接着剤層２２１に第３基板１３１を介して照射することで、光３１１がスポット照射された領域（照射ポイント４０１）の第２接着剤層２２１を硬化させる工程である。
【００４７】
仮硬化工程による第１接着剤層２１１の硬化は、第１基板１１１と第２基板１２１とが対向する第１の接合面と反対の第１基板１１１面の方向から光３１１の照射し、光３１１が照射された領域である照射ポイント４０１の接着剤２００を仮硬化させる。また、第２接着剤層２２１の硬化は、第２基板１２１と第３基板１３１とが対向する第２の接合面と反対の第３基板１３１面の方向から光３１１の照射し、光３１１が照射された領域である照射ポイント４０１の接着剤２００を仮硬化させる。
【００４８】
仮硬化工程で用いる光３１１は、１３００ｎｍ以上９０００ｎｍ未満の波長域の赤外線を用いている。かかる赤外線は、シリコンを主成分とする第１基板１１１と、第２基板１２１と、第３基板１３１とを透過する性質を有する。また、光３１１は、接着剤２００（第１接着剤層２１１、第２接着剤層２２１）に吸収される複数の波長を有する。これにより、照射された光３１１は、第１基板１１１もしくは第３基板１３１を透過し、第１接着剤層２１１、もしくは第２接着剤層２２１に到達し、接着剤２００に光３１１が有するエネルギーが吸収される。接着剤２００は、光３１１が有する波長（エネルギー）を吸収することで発熱し、発熱することで硬化する熱硬化性を備える。
【００４９】
図２（ｄ）は、仮硬化工程によって仮硬化される仮硬化領域４００と、光３１１がスポット照射される照射ポイント４０１とを示す模式図である。図２（ｄ）は、図２（ｃ）に示すＣ点を拡大し、Ｚ軸方向から示した平面図である。
図２（ｄ）に示す仮硬化領域４００は、光３１１が照射される複数の照射ポイント４０１によって構成され、第１接着剤層２１１を仮硬化させ第１基板１１１と第２基板１２１とを接合する接合面となる。また、仮硬化領域４００は、第２接着剤層２２１を仮硬化させ第２基板１２１と第３基板１３１とを接合する接合面となる。
【００５０】
（光の焦点位置）
図３は、仮硬化工程で照射する光３１１の焦点を示す模式図である。図３は、図２（ｃ）の仮硬化工程を示す図の破線Ｄで囲まれた部分を拡大した模式図である。図３を用いて仮硬化工程における光３１１の焦点について、第２接着剤層２２１を仮硬化させる場合を代表して説明をする。なお、第１接着剤層２１１を仮硬化させる場合も同様の工程である。
【００５１】
仮硬化工程における光３１１は、図３（ａ１）に示す様に、第２接着剤層２２１を仮硬化させる光３１１の焦点を、光３１１の進行方向にずらして（シフト）第２接着剤層２２１へ照射をする。光３１１が照射された第２接着剤層２２１と第２基板１２１を介して相対する第１接着剤層２１１には、接着剤２００が塗布されない空間２０１が形成されているため、光３１１は、空間２０１と第１基板１１１とに吸収および発熱することなく透過する。
【００５２】
図３（ａ２）は、図３（ａ１）の第２接着剤層２２１をＺ軸方向から見た平面図である。また、図３（ｂ１）は、光３１１の焦点を第２接着剤層２２１に合わせて照射した場合の仮硬化工程を示す模式図である。さらに、図３（ｂ２）は、図３（ｂ１）の第２接着剤層２２１をＺ軸方向から見た平面図である。
【００５３】
図３（ｂ１）に示す仮硬化工程では、光３１１の焦点を第２接着剤層２２１に合わせて照射をおこなっている。焦点が第２接着剤層２２１へ合焦しているため、図３（ｂ２）に示す接着剤２００が光３１１を吸収することによって照射ポイント４０１ｂは、後述する焦点をシフトした場合と比べて小さくなる。
【００５４】
一方、図３（ａ１）に示す本実施形態の仮硬化工程では、光３１１焦点をその進行方向にシフトして合焦させる。焦点が光３１１の進行方向にシフトしているため、第２接着剤層２２１に照射される光３１１の透過面積が拡大し、図３（ｂ２）に示す第２接着剤層２２１に合焦させた照射ポイント４０１ｂと比較して、図３（ａ２）に示す照射ポイント４０１ａは大きくなる。照射ポイント４０１ａを大きくすることで、接着剤２００の硬化面積を広げ、仮硬化工程による接合力を高めることが可能となる。本実施形態では、接合力を確保し、後述するアブレーション４０２を抑制するため、照射ポイント４０１の直径を１ｍｍ程度となるように、光３１１の焦点をかかる進行方向にシフトさせている。
【００５５】
（照射ポイントの行列数）
照射ポイント４０１は、光３１１を行（Ｘ軸）方向、または列（Ｙ軸）方向に順番に照射し、その行、または列における所定の照射ポイント４０１を形成（照射）した後は、１行または１列空けた行または列において、順番に光３１１を照射する。これによって、複数の照射ポイント４０１からなる仮硬化領域４００を形成し、接着剤２００（第１接着剤層２１１、第２接着剤層２２１）を仮硬化させる。より詳細には、図４を用いて説明する。
【００５６】
図４は、仮硬化工程によって光３１１が照射される照射順番を示す模式図である。本実施形態では、４行４列で２ｍｍの間隔Ｐで配列（マトリックス）された１６箇所の照射ポイント４０１からなる仮硬化領域４００を形成する場合を説明する。図４においては、光３１１が照射された照射ポイント４０１を黒丸で示し、未照射の照射ポイント４０１を白丸で示す。また、照射ポイント４０１の位置を示すため、行にａからｄの符号を、列に１から４の符番を、付して説明をする。
【００５７】
光３１１の照射は、先ず図４（ａ）に示すｃ行１列の照射ポイント４０１からｃ行４列の照射ポイント４０１へ矢印の方向に向かって順番に照射する。次に、図４（ｂ）に示す様に、ｃ行から１行飛ばしたａ行１列の照射ポイント４０１からａ行４列の照射ポイント４０１に向かって前述のｃ行と同様に、光３１１を照射する。
【００５８】
次に、図４（ｃ）に示す様に、ａ行から１行飛ばしたｄ行１列の照射ポイント４０１からｄ行４列の照射ポイント４０１に向かって前述のｃ行と同様に、光３１１を照射する。最後に、図４（ｄ）に示す様に、ｄ行から１行飛ばしたｂ行１列の照射ポイント４０１からｂ行４列の照射ポイント４０１に向かって前述のｃ行と同様に、光３１１を照射する。上述した図４（ａ）から（ｄ）の光３１１の照射によって、仮硬化領域４００を形成する。
【００５９】
（アブレーション）
図５は、第１接着剤層２１１に光３１１が照射された後の第１基板１１１の表面を示す図（写真）である。
光３１１を照射して、第１接着剤層２１１を硬化させる場合、照射された光３１１を接着剤２００が吸収して発熱するが、硬化するときに生じた熱が基板や第１接着剤層２１０に蓄積（蓄熱）される。そのため、蓄積された熱に耐えきれなくなった場合には、基板の焼損であるアブレーション４０２や、第１接着剤層２１１（接着剤２００）に気泡（空洞）生じる。
【００６０】
図５（ａ）は、適切な条件で光３１１が照射された場合の第１基板１１１の表面を示す図であり、破線で示す円は、第１接着剤層２１１を硬化する照射ポイント４０１を示す。
一方、図５（ｂ）は、不適切な照射条件、例えば、過大な照射光量で光３１１を照射した場合の第１基板１１１の表面を示す図であり、破線で示す円は、第１接着剤層２１１を硬化する照射ポイント４０１を示す。
【００６１】
図５（ｂ）中央部に示す黒点のように、接着剤２００が硬化する際に生じる熱に耐えきれなくなった場合は、照射ポイント４０１の中心部にかかる熱による基板の焼損であるアブレーション４０２が生じる。また、この様な焼損が基板表面に生じた場合には、図示はされていないが第１接着剤層２１０または第２接着剤層２２０を構成する接着剤２００に気泡が生じてかかる接着層に空洞が生じることとなる。
【００６２】
仮硬化領域４００を構成する照射ポイント４０１にアブレーション４０２が生じると、第１基板１１１と第２基板１２１とを接合する第１接着剤層２１１に、接着剤２００が硬化（仮硬化）する際に気泡や空洞が生じ、接合力および気密性の低下を招来し、インクヘッド１から吐出されるインクが漏洩することとなる。インクヘッド１において第１接着剤層２１１を硬化させる際にアブレーション４０２を生じさせないことは重要な条件である。なお、第２基板１２１と第３基板１３１とを接合する第２接着剤層２２１においても同様である。
【００６３】
本発明のインクヘッド１の製造方法において、上述した光３１１の焦点位置をシフトすることで接合力を保つことが可能となる。また、上述した光３１１の照射順番とする仮硬化条件とすることで、接着剤２００が硬化する際の発熱によって生じるアブレーション４０２を抑制することが可能となる。このような仮硬化条件は、発明者等の実験によって知らしめたものであり、以下に仮硬化条件を知らしめた実験について説明する。
【００６４】
（発明者等による仮硬化条件の実験）
図６は、仮硬化条件について発明者等が行った実験条件と、結果とを示した図表である。
仮硬化条件の実験は、仮硬化工程における光３１１の光量と、焦点位置（フォーカス）ｄｆと、照射順番と、仮硬化領域４００を構成する照射ポイント４０１の行列数と、間隔Ｐを変化させた８つの条件で行った。かかる条件で仮硬化工程を行った後の第１基板１１１もしくは第３基板１３１表面に生じるアブレーション４０２の有無と、第１接着剤層２１１、もしくは第２接着剤層２２１が仮硬化した際の接合力について実験を行ったものである。
【００６５】
先ず、実験条件について説明をする。
光３１１の照射光量は、４．５ワットから９．０ワットまで段階的に変化をさせる条件とした。光３１１のフォーカスｄｆは、硬化させる接着剤層の厚み方向の中心に合焦させる場合（０ｍｍ）と、硬化をさせる接着剤層の厚み方向の中心から光３１１の進行方向に５０ｍｍシフトさせる２つの条件から選択をした。
【００６６】
図７は、光３１１の照射順番と、仮硬化領域４００を構成する照射ポイント４０１の行列数を示す図である。
光３１１の照射順番の条件である順列（ａ）は、図７（ａ）に示す様に２行３列の照射ポイント４０１で仮硬化領域４００を構成し、照射ポイント４０１への光３１１の照射は、ａ行１列から矢印の方向に順番に行う。
【００６７】
順列（ｂ）は、図７（ｂ）に示す様に３行３列の照射ポイント４０１で仮硬化領域４００を構成し、照射ポイント４０１への光３１１の照射は、ａ行１列から矢印の方向に順番に行う。
【００６８】
順列（ｃ）は、図７（ｃ）に示す様に４行４列の照射ポイント４０１で仮硬化領域４００を構成し、照射ポイント４０１への光３１１の照射は、ａ行１列から矢印の方向に順番に行う。
【００６９】
順列（ｄ）は、図７（ｄ）に示す様に４行４列の照射ポイント４０１で仮硬化領域４００を構成する。照射ポイント４０１への光３１１の照射は、ｃ行１列から矢印の方向に順番に行い、１行飛ばしたａ行、ｄ行、ｂ行の順番で行う。
【００７０】
照射ポイント４０１の間隔Ｐは、１ミリメートルもしくは２ミリメートルとした。また、かかる実験に用いた第１基板１１１と、第２基板１２１と、第３基板１３１とは厚さ０．７ｍｍのシリコン基板を用いた。
【００７１】
次に、図６に戻って、各条件における実験結果について説明をする。なお、第１接着剤層２１１への光３１１の照射を代表して説明するが、第２接着剤層２２１へ照射した場合も同様の結果が得られたものである。
【００７２】
実験番号１は、照射ポイント４０１の照射順番および行列を順列（ａ）とし、照射光量４．５ワット、フォーカスｄｆを５０ｍｍシフトさせ、照射ポイント４０１の間隔Ｐを２ミリメートルの条件として光３１１を第１接着剤層２１１へ照射した。実験番号１における結果は、光３１１が透過する第１基板１１１の表面が焼損するアブレーション４０２は生じることなく接合力も良好で、本条件は採用出来ることが判明した。
【００７３】
実験番号２は、前述の実験番号１の条件のうち照射光量を９．０ワットの条件に変更して光３１１を第１接着剤層２１１へ照射した。実験番号２における結果は、接合力は良好であったが、第１基板１１１の表面にアブレーション４０２が生じる結果となり、本条件は採用出来ないことが判明した。
【００７４】
実験番号３は、照射ポイント４０１の照射順番および行列を順列（ｂ）とし、照射光量６．０ワット、フォーカスｄｆを５０ｍｍシフトさせ、照射ポイント４０１の間隔Ｐを２ミリメートルの条件として光３１１を第１接着剤層２１１へ照射した。実験番号３における結果は、光３１１が透過する第１基板１１１の表面が焼損するアブレーション４０２は生じることなく接合力も良好で、本条件は採用出来ることが判明した。
【００７５】
実験番号４は、前述の実験番号３の条件のうち照射ポイント４０１の間隔を１ミリメートルの条件として光３１１を第１接着剤層２１１へ照射した。実験番号４における結果は、接合力は良好であったが、第１基板１１１の表面にアブレーション４０２が生じる結果となり、本条件は採用出来ないことが判明した。
【００７６】
実験番号５は、照射ポイント４０１の照射順番および行列を順列（ｃ）とし、照射光量６．０ワット、フォーカスｄｆを５０ｍｍシフトさせ、照射ポイント４０１の間隔Ｐを２ミリメートルの条件として光３１１を第１接着剤層２１１へ照射した。実験番号５における結果は、接合力は良好であったが、第１基板１１１の表面にアブレーション４０２が生じる結果となり、本条件は採用出来ないことが判明した。
【００７７】
実験番号６は、照射ポイント４０１の照射順番とおよび行列を順列（ｄ）とし、照射光量６．０ワット、フォーカスｄｆを５０ｍｍシフトさせ、照射ポイント４０１の間隔Ｐを２ミリメートルの条件として光３１１を第１接着剤層２１１へ照射した。実験番号６における結果は、光３１１が透過する第１基板１１１の表面が焼損するアブレーション４０２は生じることなく接合力も良好で、本条件は採用出来ることが判明した。
【００７８】
実験番号７は、フォーカスｄｆを０ｍｍとし、照射ポイント４０１の照射順番および行列を順列（ａ）とし、照射光量４．５ワット、照射ポイント４０１の間隔Ｐを２ミリメートルの条件として光３１１を第１接着剤層２１１へ照射した。実験番号７における結果は、光３１１が透過する第１基板１１１の表面が焼損するアブレーション４０２は生じることが無かったが接合力が不足し、本条件は採用出来ないことが判明した。
【００７９】
実験番号８は、前述の実験番号７の条件のうち、照射ポイント４０１の照射順番および行列を順列（ａ）とし、照射光量６．０ワットの条件として光３１１を第１接着剤層２１１へ照射した。実験番号８における結果は、実験番号７と同様に光３１１が透過する第１基板１１１の表面が焼損するアブレーション４０２は生じることが無かったが接合力が不足し、本条件は採用出来ないことが判明した。
【００８０】
上述した発明者等の行った実験番号１から実験番号８の実験結果より、光３１１の照射光量が大きい場合には、接合力は得られるが、光３１１の波長が吸収される第１接着剤層２１１（接着剤２００）の発熱が大きく、アブレーション４０２が生じる結果を得た（実験番号２）。
【００８１】
また、照射ポイント４０１への光３１１の照射を、隣り合う照射ポイント４０１へ連続して行った場合には、接合力は得られるが第１接着剤層２１１（接着剤２００）の発熱が第１基板１１１に蓄積されアブレーション４０２が生じる結果を得た（実験番号４、５）。
【００８２】
また、光３１１の焦点を第１接着剤層２１１の中心部にフォーカスさせた場合には、第１接着剤層２１１（接着剤２００）が硬化する面積が小さいことから接合力が不足する結果を得た（実験番号７，８）。
【００８３】
（仮硬化条件）
上述した発明者等の実験結果に基づき、仮硬化工程における仮硬化条件を次のように決定し、上述の仮硬化工程を行った。
基板内の構造物がない限られた領域で一定の強度を出すには、照射ポイント４０１の間隔を詰めて照射する必要がある、ただし、硬化に伴う熱を放散しながら十分な強度まで照射ポイント４０１を形成するには、照射ポイント４０１の間隔を２ｍｍ空ける必要があった。また、照射光量が６ワットの場合、１０点以上の照射ポイント４０１を形成すると、硬化に伴う熱の影響によるアブレーション４０２の発生が確認されたため、照射ポイント４０１の間隔（列間）を４ｍｍとしたところ、アブレーション４０２が改善された。ただし、縦横ではスペースを広くとってしまうため、１行とばしにして列間の照射時間を空けることでスペースを有効活用することにした。
【００８４】
光３１１の焦点は、接着剤２００を硬化させる照射ポイント４０１の直径を１ｍｍ程度とし、接合力を確保するため、光３１１の進行方向に５０ｍｍシフトさせ照射する仮硬化条件とした。また、光３１１の照射光量は、接合力を維持し、アブレーション４０２が生じない６．０ワットとする仮硬化条件とした。
【００８５】
なお、照射光量は、光３１１の焦点位置によって、照射ポイント４０１の面積が異なるため、上述の条件より焦点位置を硬化対象の接着層に近づける場合は、照射光量を低下させることでアブレーション４０２の発生を抑制することができる。また、上述の条件より焦点位置を光３１１の進行方向にシフトする場合は、照射光量を増加させることで硬化対象の接着層で吸収される光３１１が不足して接合力不足を抑制することができる。
【００８６】
（本硬化工程）
本硬化工程は、前述の仮硬化工程で第１接着剤層２１１と、第２接着剤層２２１とを仮硬化させて接合した積層構造基板１０１に熱を加えて本硬化させる工程である。
本硬化工程は、積層構造基板１０１を加熱することで、熱によって硬化する性質を有する接着剤２００からなる第１接着剤層２１１と、第２接着剤層２２１とを硬化させ、第１基板１１１と第２基板１２１、および第２基板１２１と第３基板１３１とを接合する。積層構造基板１０１の加熱は、積層構造基板１０１を加熱炉（オーブン）内に載置し、接着剤２００に熱を与える。なお、積層構造基板１０１の加熱は、接着剤２００に熱を与えることが出来れば加熱炉に限定されること無く、他の加熱手段を用いても良い。
【００８７】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態のインクヘッド１の製造方法は、光３１１を照射することによって第１接着剤層２１０を介してノズル基板１１０と、キャビティ基板１２０との接合をすることができる。また、第２接着剤層２２０を介してキャビティ基板１２０と、アクチュエーター基板１３０とを接合することができる。このことによって、基板相互を押圧して貼り合わせることを要しないため、塗布された接着剤２００が所定の領域からはみ出すこと無く、キャビティ基板１２０に形成された振動板１２５など駆動を伴う構成部分に接着剤２００が侵入することを抑制することができる。
【００８８】
また、基板相互を押圧して貼り合わせることを要しないため、押圧のための治具が不要となる。さらに、光３１１を照射することで接着剤２００を硬化させ基板相互の接合を行うため、接合のための構造物（弾性変形部）の形成が不要となる。
従って、押圧によって接合される各基板の破損を抑制し、押圧にかかる治具と、はみ出した接着剤２００を処理する工程を削減できる生産効率の高いインクヘッド１の製造方法を実現することができる。
【００８９】
本実施形態のインクヘッド１は、接着剤２００を硬化させる照射ポイント４０１への光３１１の照射は、間隔もって照射することで、接着剤２００が光３１１を吸収して発熱し、硬化する際の熱を放散することができる。このことによって、硬化する接着剤２００に生じる気泡を抑制、および各基板に焼損が生じるアブレーション４０２を抑制し、接合される各基板間の気密を高めることができる。
従って、各基板の接合面からインクが漏出することを抑制することができるインクヘッド１を実現することができる。
【００９０】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態にかかる液滴吐出装置２を示す模式図である。本実施形態は、第１実施形態で説明したインクヘッド１、ならびにインクヘッド１の製造方法を用いて液滴（不図示）を吐出する液滴吐出装置２を形成した実施例である。
【００９１】
図８（ａ）は、液滴吐出装置２を構成する積層構造基板１００を示す斜視図であって、駆動回路１４１が図示されていないものである。図８（ｂ）は、液滴吐出装置２を構成する積層構造基板１００の断面図であって、図８（ａ）の線分Ａ−ＡにおけるＸ軸方向の断面をＹ軸方向から示す模式図である。また、図８（ｂ）では、駆動回路１４１を簡略して図示している。図８を用いて第１実施形態で説明をしたインクヘッド１の製造方法を用いて形成された液滴吐出装置２について説明する。
【００９２】
図８に示す本実施形態の液滴吐出装置２は、静電気力により駆動される静電駆動方式の液滴吐出装置２である。かかる液滴吐出装置２は、ノズル基板１１０（第１基板１１１）に形成したノズル孔１１２から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプである。
【００９３】
液滴吐出装置２は、積層構造基板１００として、ノズル基板１１０と、圧力発生室１２２、リザーバ１２３、オリフィス１２４、振動板１２５を形成したキャビティ基板１２０（第２基板１２１）と、電極１３２を形成したアクチュエーター基板１３０（第３基板１３１）とを備え、第１実施形態で説明をしたインクヘッド１の製造方法によってこれら基板を接合し、構成されている。また、アクチュエーター基板１３０に形成された電極１３２と、キャビティ基板１２０とに駆動回路１４１が接続される。
【００９４】
（液滴吐出装置の構成）
液滴吐出装置２の構成について積層構造基板１００を構成する基板ごとに説明をする。
ノズル基板１１０には、液滴を吐出するノズル孔１１２が複数形成され、キャビティ基板１２０と接合される接合面２３０とは反対の方向に液滴が吐出される。本実施形態のノズル基板１１０は、シリコン基板を用いているがシリコン基板に限定されるもので無く、ノズル孔１１２の形成が可能な基板であれば良い。
【００９５】
キャビティ基板１２０には、底面が振動板１２５である凹状の圧力発生室１２２が複数形成されている。また、圧力発生室１２２と連通し、対応するリザーバ１２３と、圧力発生室１２２とリザーバ１２３との間を連通する凹状のオリフィス１２４とが一対で複数形成されている。
【００９６】
さらに、キャビティ基板１２０の全面には、酸化膜からなる絶縁膜１２６が形成されている。絶縁膜１２６は、圧力発生室１２２やリザーバ１２３等に接するインクによってキャビティ基板１２０が浸食されることを抑制する。なお、複数の圧力発生室１２２は、図８（ａ）のＹ軸手前からＹ軸奥にかけてＸ軸方向に平行に並んで形成されているものとする。
【００９７】
本実施形態のキャビティ基板１２０は、シリコン基板で形成されている。シリコン基板に限定されるもので無く、圧力発生室１２２などの形成が可能な基板であれば良い。
【００９８】
アクチュエーター基板１３０は、キャビティ基板１２０に形成されている圧力発生室１２２の底面である振動板１２５に相対する面に接合されている。アクチュエーター基板１３０には、振動板１２５と相対して電極１３２が形成されている。また、接合面２３０と反対の端部を封止材１３３で封止し、電極１３２と、振動板１２５とが吸引される空隙を保持している。また、アクチュエーター基板１３０には、リザーバ１２３と連通するインク流路１４２が形成されている。インク流路１４２は、リザーバ１２３の底壁と連通し、ノズル孔１１２から吐出させる液滴（インク）をリザーバ１２３へ供給するために設けられている。
【００９９】
駆動回路１４１は、アクチュエーター基板１３０に形成された電極１３２と、キャビティ基板１２０とに接続されている。駆動回路１４１は、例えば数十ＫＨｚで発振し、電極１３２に０ボルトから数十ボルト程度のパルス電位を印加する回路である。
【０１００】
（液滴吐出装置２の動作）
ここで、図８に示す液滴吐出装置２の動作について説明する。
キャビティ基板１２０と、アクチュエーター基板１３０の電極１３２とには、駆動回路１４１が接続されている。駆動回路１４１によってキャビティ基板１２０と、電極１３２との間に電圧が印加されると、振動板１２５は、電極１３２に静電吸引されることで撓み、リザーバ１２３の内部に溜まっているインクが圧力発生室１２２に流れ込む。
【０１０１】
次に、キャビティ基板１２０と、電極１３２との間に印加されていた電圧がなくなると、振動板１２５は、電極１３２の静電吸引が解かれ元の位置に戻ることで、圧力発生室１２２の内部の容積が縮小することで圧力が高まり、ノズル孔１１２からインクの液滴が吐出される。駆動回路１４１は、パルス波形の電位を電極１３２と、キャビティ基板１２０とに印加することで、繰り返し前述の振動板１２５を動作させインクの液滴を吐出することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態では、実施形態１ならびに実施形態２で説明をしたインクヘッド１およびインクヘッド１の製造方法を用いた静電駆動方式の液滴吐出装置２を説明したが、圧電駆動方式、バブルジェット（登録商標）方式等の液滴吐出装置２にも適用することができる。
【０１０３】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の液滴吐出装置２は、かかる液滴吐出装置２に用いられるインクヘッド１を構成する基板を押圧して接合しないため、ノズル基板１１０や、アクチュエーター基板１３０に塗布された接着剤２００が駆動を伴う構成部分（例えば、振動板１２５。）や、インクの流路となる構成部分（例えば、ノズル孔１１２。）などに流入することを抑制できる。また、基板相互を押圧しないため、外圧に弱い微細な構成部分（例えば、ノズル孔１１２。）を損傷することなく接合したインクヘッド１を液滴吐出装置２を実現することができる。
【０１０４】
また、本実施形態の液滴吐出装置２は、インクヘッド１を構成するノズル基板１１０と、キャビティ基板１２０と、アクチュエーター基板１３０との貼り合せ位置を調整するアライメント工程を実行した後に、各基板に接触すること無く仮硬化を行う。このため、アライメント工程で貼り合わせる平面的な位置調整を行った精度を維持した精度の高いインクヘッド１を液滴吐出装置２に用いることができる。
【０１０５】
また、本実施形態の液滴吐出装置２は、ノズル基板１１０と、キャビティ基板１２０と、アクチュエーター基板１３０とを接合する第１接着剤層２１０および第２接着剤層２２０に気泡や、各基板に焼損が生じるアブレーション４０２を抑制し、接合される各基板間の気密を高めたインクヘッド１を液滴吐出装置２に用いることができる。
【０１０６】
従って、接合される各基板間の気密を高め、インクの漏液、気泡の侵入を抑制し、貼り合わせ位置精度の高いたインクヘッド１を用いた液滴吐出装置２を実現出来る。
【符号の説明】
【０１０７】
１…インクヘッド、２…液滴吐出装置、１００…積層構造基板、１０１…積層構造基板、１１０…ノズル基板、１１１…第１基板、１１２…ノズル孔、１２０…キャビティ基板、１２１…第２基板、１２２…圧力発生室、１２３…リザーバ、１２４…オリフィス、１２５…振動板、１２６…絶縁膜、１３０…アクチュエーター基板、１３１…第３基板、１３２…電極、１３３…封止材、１４１…駆動回路、１４２…インク流路、２００…接着剤、２０１…空間、２１０…第１接着剤層、２１１…第１接着剤層、２２０…第２接着剤層、２２１…第２接着剤層、２２１…第２接着剤層、２３０…接合面、２３０…接合される接合面、３００…アライメントマーク、３０１…アライメントマーク、３１１…光、４００…仮硬化領域、４０１…照射ポイント、４０２…アブレーション。
【図１】
2013052594.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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