(57)【要約】      （修正有）【課題】基板間の接着強度の低下を抑制し、信頼性の高い圧電デバイス、液体噴射ヘッド、圧電デバイスの製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】圧電素子が設けられた圧力室形成基板２９と、圧電素子に対して間隔を開けて配置された封止板３３と、圧力室形成基板２９と封止板３３との間隔を保持した状態で接合する接着剤４３と、を備え、接着剤４３は、圧力室形成基板２９と封止板３３のうち何れか一方の基板に帯状に設けられると共に、その幅方向の中央部が凹まされた窪部４４を有し、他方の基板の接着剤４３が接合される領域には、窪部４４以上の深さを有する凹部３４が形成され、接着剤４３の少なくとも一部が凹部３４内に進入して固化した。【選択図】図５
2016107550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撓み変形が許容される第１の領域を備え、当該第１の領域に圧電素子が設けられた第１
の基板と、
前記圧電素子に対して間隔を開けて配置された第２の基板と、
前記第１の基板の前記第１の領域から外れた第２の領域において、前記第１の基板と前
記第２の基板との間隔を保持した状態で接合する接着剤と、を備え、
前記接着剤は、前記第１の基板と前記第２の基板のうち何れか一方の基板に帯状に設け
られると共に、その幅方向の中央部が凹まされた窪部を有し、
他方の基板の前記接着剤が接合される領域には、前記窪部以上の深さを有する凹部が形
成され、
前記接着剤の少なくとも一部が前記凹部内に進入して固化したことを特徴とする圧電デ
バイス。
【請求項２】
前記凹部の少なくとも一部は、前記接着剤の延在方向に対して交差する方向に当該接着
剤の外側まで延在したことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記凹部は、前記接着剤の延在方向に複数並設されたことを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の圧電デバイスを備えたことを特徴とする液
体噴射ヘッド。
【請求項５】
撓み変形が許容される第１の領域を備え、当該第１の領域に圧電素子が設けられた第１
の基板と、前記圧電素子に対して間隔を開けて配置された第２の基板と、前記第１の基板
の前記第１の領域から外れた第２の領域において、前記第１の基板と前記第２の基板との
間隔を保持した状態で接合する接着剤と、を備えた圧電デバイスの製造方法であって、
前記接着剤を前記第１の基板と前記第２の基板のうち何れか一方の基板に帯状に設ける
と共に、当該接着剤の幅方向の中央部を凹ませた窪部を形成する接着剤形成工程と、
他方の基板の前記接着剤が接合される領域に、前記窪部以上の深さを有する凹部を形成
する凹部形成工程と、
前記接着剤を前記他方の基板に当接して、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合す
る基板接合工程と、を含むことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記接着剤は、感光性を有し、
前記接着剤形成工程は、前記一方の基板に感光性接着剤を塗布して接着剤層を形成する
塗布工程と、前記接着剤層に光を照射する露光工程と、前記接着剤層を現像して前記接着
剤の形状を形成する現像工程と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の圧電デバイス
の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の製造方法により圧電デバイスを製造する工程を含むこと
を特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧の印加により変形する圧電素子を備えた圧電デバイス、液体噴射ヘッド
、圧電デバイスの製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスは、圧電素子を備えたデバイスであり、各種の装置やセンサー等に応用さ
れている。例えば、液体噴射装置では、圧電デバイスを利用して液体噴射ヘッドから各種
の液体を噴射している。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンタ
ーやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を
所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用
されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製
造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ
）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製
造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射
し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）
の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材
料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する
。
【０００３】
上記の液体噴射ヘッドは、複数のノズルが形成されたノズルプレート、各ノズルに対応
する圧力室が形成された圧力室形成基板、各圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧電
素子（アクチュエーターの一種）、及び、圧電素子を収容する凹部が形成された封止板等
が積層されて構成されている。そして、圧電素子に駆動信号を供給することで、圧力室内
の液体に圧力変動（圧力変化）を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を噴
射するように構成されている。ここで、封止板の凹部内における圧電素子に対向する面に
、各圧電素子に駆動信号を送るための駆動回路（ドライバ回路ともいう。）を形成する技
術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。なお、封止板は、半導体プロセス（即
ち、成膜工程、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程など）により駆動回路を作
成できることからシリコン製の基板（以下、シリコン基板という。）が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５２８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の凹部は、エッチング技術により封止板に作成されるため、その内部の表面が粗く
なり易い。このような面に駆動回路が形成されると、所望の性能が得られない虞がある。
このため、凹部が形成されていない平板状のシリコン基板の表面に駆動回路を形成すると
共に、圧電素子が収容できる間隔を開けた状態で、接着剤により当該シリコン基板と圧電
素子が積層される面とを接着することが考えられている。しかしながら、このような構成
では、接着剤が厚くなるため、基板間の接着強度が低下し、ひいては圧電デバイスの信頼
性が低下する虞がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板間の接着強
度の低下を抑制し、信頼性の高い圧電デバイス、液体噴射ヘッド、圧電デバイスの製造方
法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電デバイスは、上記目的を達成するために提案されたものであり、撓み変形
が許容される第１の領域を備え、当該第１の領域に圧電素子が設けられた第１の基板と、
前記圧電素子に対して間隔を開けて配置された第２の基板と、
前記第１の基板の前記第１の領域から外れた第２の領域において、前記第１の基板と前
記第２の基板との間隔を保持した状態で接合する接着剤と、を備え、
前記接着剤は、前記第１の基板と前記第２の基板のうち何れか一方の基板に帯状に設け
られると共に、その幅方向の中央部が凹まされた窪部を有し、
他方の基板の前記接着剤が接合される領域には、前記窪部以上の深さを有する凹部が形
成され、
前記接着剤の少なくとも一部が前記凹部内に進入して固化したことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、接着剤は、幅方向の中央部に窪部を有するため、接着時に窪部より
も先にこの両側の部分が他方の基板に接着されることになり、幅方向における接着力のム
ラを抑えることができる。また、窪部よりも先にこの両側の部分が他方の基板に接着され
たとしても、他方の基板の接着剤が接合される領域には窪部以上の深さを有する凹部が形
成されているため、接着後に接着剤内に気泡が残留することを抑制できる。さらに、接着
剤の少なくとも一部が凹部内に進入して固化するため、接着面積を増やすことができ、接
着強度を向上させることができる。その結果、圧電デバイスの信頼性を高めることができ
る。
【０００９】
上記構成において、前記凹部の少なくとも一部は、前記接着剤の延在方向に対して交差
する方向に当該接着剤の外側まで延在させることが望ましい。
【００１０】
この構成によれば、第１の基板と第２の基板との接合時において、窪部内の気体をより
確実に接着領域の外側へ逃がすことができる。
【００１１】
また、上記各構成において、前記凹部は、前記接着剤の延在方向に複数並設させること
が望ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１の基板と第２の基板との接合時において、窪部内の気体を一層
確実に接着領域の外側へ逃がすことができる。
【００１３】
さらに、本発明の液体噴射ヘッドは、上記各構成の圧電デバイスを備えたことを特徴と
する。
【００１４】
また、本発明の圧電デバイスの製造方法は、撓み変形が許容される第１の領域を備え、
当該第１の領域に圧電素子が設けられた第１の基板と、前記圧電素子に対して間隔を開け
て配置された第２の基板と、前記第１の基板の前記第１の領域から外れた第２の領域にお
いて、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を保持した状態で接合する接着剤と、を
備えた圧電デバイスの製造方法であって、
前記接着剤を前記第１の基板と前記第２の基板のうち何れか一方の基板に帯状に設ける
と共に、当該接着剤の幅方向の中央部を凹ませた窪部を形成する接着剤形成工程と、
他方の基板の前記接着剤が接合される領域に、前記窪部以上の深さを有する凹部を形成
する凹部形成工程と、
前記接着剤を前記他方の基板に当接して、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合す
る基板接合工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
この方法によれば、接着剤形成工程において接着剤の幅方向の中央部に窪部を形成する
ため、基板接合工程において窪部よりも先にこの両側の部分が他方の基板に接着されるこ
とになり、幅方向における接着力のムラを抑えることができる。また、窪部よりも先にこ
の両側の部分が他方の基板に接着されたとしても、他方の基板の接着剤が接合される領域
に窪部以上の深さを有する凹部を形成するため、接着後に接着剤内に気泡が残留すること
を抑制できる。さらに、接着剤の少なくとも一部が凹部内に進入して固化するため、接着
面積を増やすことができ、接着強度を向上させることができる。その結果、圧電デバイス
の信頼性を高めることができる。
【００１６】
また、上記方法において、前記接着剤は、感光性を有し、
前記接着剤形成工程は、前記一方の基板に感光性接着剤を塗布して接着剤層を形成する
塗布工程と、前記接着剤層に光を照射する露光工程と、前記接着剤層を現像して前記接着
剤の形状を形成する現像工程と、を含むことが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、接着剤の位置精度を向上させることができ、接着剤が予定した箇所
からみ出すことによる不具合を抑制することができる。また、接着剤に対して窪部を容易
に作成することができる。
【００１８】
そして、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、上記各方法により圧電デバイスを製造
する工程を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドの構成を説明する断面図である。
【図３】アクチュエーターユニットの構成を説明する断面図である。
【図４】（ａ）は封止板の接着領域を裏面側から見た平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図５】（ａ）は塗布された後の接着剤の形状を説明する接着剤の幅方向の断面図、（ｂ）は塗布された後の接着剤の形状を説明する接着剤の延在方向の断面図である。
【図６】アクチュエーターユニットの製造工程の流れを説明するフローチャートである。
【図７】（ａ）は第２実施形態における封止板の接着領域を裏面側から見た平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図８】（ａ）は第２実施形態における両基板の接合前の状態を説明する接着剤の幅方向の断面図、（ｂ）は第２実施形態における両基板の接合前の状態を説明する接着剤の延在方向の断面図である。
【図９】第２実施形態におけるアクチュエーターユニットの製造工程の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述
べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の
範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に
限られるものではない。また、以下の説明では、本発明に係る圧電デバイスとして、液体
吐出ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を搭載した液
体吐出装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、プリンター）においてイン
クを噴射するためのアクチュエーターとして用いた場合の例を挙げる。
【００２１】
プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の
記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の
記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付
けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、
記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは
、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ
７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリン
ターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録
ヘッドに供給される構成を採用することもできる。
【００２２】
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミ
ングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルス
モーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０
に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。キャリッジ４の主走
査方向の位置は、位置情報検出手段の一種であるリニアエンコーダー（図示せず）によっ
て検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置
情報の一種）をプリンター１の制御部に送信する。
【００２３】
また、キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリ
ッジ４の走査の基点となるホームポジションが設定されている。このホームポジションに
は、端部側から順に、記録ヘッド３のノズル面（ノズルプレート２１）に形成されたノズ
ル２２を封止するキャップ１１、及び、ノズル面を払拭するためのワイピングユニット１
２が配置されている。
【００２４】
次に記録ヘッド３について説明する。図２は、記録ヘッド３の構成を説明する断面図で
ある。図３は、記録ヘッド３の要部を拡大した断面図、すなわちアクチュエーターユニッ
ト１４（本発明における圧電デバイスに相当）の断面図である。図４（ａ）は、封止板３
３の接着領域を裏面側（圧力室形成基板２９側）から見た平面図であり、図４（ｂ）は、
図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示
すように、アクチュエーターユニット１４および流路ユニット１５が積層された状態でヘ
ッドケース１６に取り付けられている。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向とし
て説明する。
【００２５】
ヘッドケース１６は、合成樹脂製の箱体状部材であり、その内部には各圧力室３０にイ
ンクを供給するリザーバー１８が形成されている。このリザーバー１８は、複数並設され
た圧力室３０に共通なインクが貯留される空間であり、ノズル列方向に沿って形成されて
いる。なお、ヘッドケース１６の上方には、インクカートリッジ７側からのインクをリザ
ーバー１８に導入するインク導入路（図示せず）が形成されている。また、ヘッドケース
１６の下面側には、当該下面からヘッドケース１６の高さ方向の途中まで直方体状に窪ん
だ収容空間１７が形成されている。後述する流路ユニット１５がヘッドケース１６の下面
に位置決め状態で接合されると、連通基板２４上に積層されたアクチュエーターユニット
１４（圧力室形成基板２９、封止板３３等）が収容空間１７内に収容されるように構成さ
れている。
【００２６】
ヘッドケース１６の下面に接合される流路ユニット１５は、連通基板２４、ノズルプレ
ート２１およびコンプライアンスシート２８を有している。連通基板２４は、シリコン製
の板材であり、本実施形態では、表面（上面および下面）を（１１０）面としたシリコン
単結晶基板から作製されている。この連通基板２４には、図２に示すように、リザーバー
１８と連通し、各圧力室３０に共通なインクが貯留される共通液室２５と、この共通液室
２５を介してリザーバー１８からのインクを各圧力室３０に個別に供給する個別連通路２
６とが、異方性エッチングによって形成されている。共通液室２５は、ノズル列方向（圧
力室３０の並設方向）に沿った長尺な空部である。この共通液室２５は、連通基板２４の
板厚方向を貫通した第１液室２５ａと、連通基板２４の下面側から上面側に向けて当該連
通基板２４の板厚方向の途中まで窪ませ、上面側に薄板部を残した状態で形成された第２
液室２５ｂと、から構成される。個別連通路２６は、第２液室２５ｂの薄板部において、
圧力室３０に対応して当該圧力室３０の並設方向に沿って複数形成されている。この個別
連通路２６は、連通基板２４と圧力室形成基板２９とが位置決め状態で接合された状態で
、対応する圧力室３０の長手方向における一側の端部と連通する。
【００２７】
また、連通基板２４の各ノズル２２に対応する位置には、連通基板２４の板厚方向を貫
通したノズル連通路２７が形成されている。すなわち、ノズル連通路２７は、ノズル列に
対応して当該ノズル列方向に沿って複数形成されている。このノズル連通路２７によって
、圧力室３０とノズル２２とが連通する。本実施形態のノズル連通路２７は、連通基板２
４と圧力室形成基板２９とが位置決めされて接合された状態で、対応する圧力室３０の長
手方向における他側（個別連通路２６とは反対側）の端部と連通する。
【００２８】
ノズルプレート２１は、連通基板２４の下面（圧力室形成基板２９とは反対側の面）に
接合されたシリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）である。本実施形態のノズ
ルプレート２１は、連通基板２４におけるコンプライアンスシート２８（共通液室２５）
から外れた領域に接合されている。このノズルプレート２１には、複数のノズル２２が直
線状（列状）に開設されている。この列設された複数のノズル２２（ノズル列）は、一端
側のノズル２２から他端側のノズル２２までドット形成密度に対応したピッチ（例えば１
８０ｄｐｉ）で、主走査方向に直交する副走査方向に沿って等間隔に設けられている。
【００２９】
コンプライアンスシート２８は、連通基板２４のノズルプレート２１が接合された領域
から外れた領域であって、共通液室２５に対応する領域に、当該共通液室２５となる空間
の下面側の開口を塞ぐ状態で接合されている。このコンプライアンスシート２８は、可撓
性を有する可撓膜２８ａと、この可撓膜２８ａが上面に固定される硬質な固定板２８ｂと
、からなる。固定板２８ｂの共通液室２５に対応する位置には、可撓膜２８ａの可撓変形
が阻害されないように開口が設けられている。これにより、共通液室２５の下面側は、可
撓膜２８ａのみによって区画されたコンプライアンス部となる。このコンプライアンス部
によって、リザーバー１８および共通液室２５内のインクに発生する圧力変化を吸収する
ことができる。
【００３０】
アクチュエーターユニット１４は、各圧力室３０内のインクに圧力変動を生じさせるア
クチュエーターとして機能する薄板状のデバイスであり、図３に示すように、圧力室形成
基板２９、振動板３１、圧電素子３２および封止板３３が積層されてユニット化されてい
る。このアクチュエーターユニット１４は、収容空間１７内に収容可能なように、収容空
間１７よりも小さく形成されている。
【００３１】
圧力室形成基板２９は、シリコン製の板材であり、本実施形態では、表面（上面および
下面）を（１１０）面としたシリコン単結晶基板から作製されている。この圧力室形成基
板２９には、圧力室３０となるべき空間が各ノズル２２に対応して複数並設されている。
圧力室３０は、ノズル列方向に直交する方向に長尺な空部であり、長手方向の一側の端部
に個別連通路２６が連通し、他側の端部にノズル連通路２７が連通している。
【００３２】
振動板３１は、圧力室形成基板２９の上面（連通基板２４側とは反対側の面）に積層さ
れ、圧力室３０となるべき空間の上部開口を封止している。すなわち、振動板３１により
、圧力室３０が区画されている。この振動板３１における圧力室３０（詳しくは圧力室３
０の上部開口）に対応する部分は、圧電素子３２の撓み変形に伴ってノズル２２から遠ざ
かる方向あるいは近接する方向に変位する変位部として機能する。すなわち、振動板３１
における圧力室３０に対応する領域は撓み変形が許容される第１の領域ａ１であり、振動
板３１における圧力室３０から外れた領域は撓み変形が阻害される第２の領域ａ２である
。なお、振動板３１は、例えば、圧力室形成基板２９の上面に形成された二酸化シリコン
（ＳｉＯ２）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２
）からなる絶縁体膜と、から成る。そして、この絶縁膜上（振動板３１の圧力室形成基板
２９側とは反対側の面）における各圧力室３０に対応する領域、すなわち第１の領域ａ１
に圧電素子３２がそれぞれ積層されている。なお、圧力室形成基板２９およびこれに積層
された振動板３１が本発明における第１の基板に相当する。
【００３３】
本実施形態の圧電素子３２は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３２は
、例えば、振動板３１上に、下電極層３７（個別電極）、圧電体層３８および上電極層３
９（共通電極）が順次積層されてなる。このように構成された圧電素子３２は、下電極層
３７と上電極層３９との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、ノズル２２か
ら遠ざかる方向あるいは近接する方向に撓み変形する。図３に示すように、上電極層３９
および下電極層３７の一部は、圧電体層３８の外側であって、圧力室３０に対応する領域
より外側の領域（すなわち、第２の領域ａ２）まで延在されている。本実施形態では、圧
力室３０の長手方向において、上電極層３９が一側の第２の領域ａ２まで延在され、下電
極層３７が他側の第２の領域ａ２まで延在されている。そして、この延在された部分に、
それぞれ対応するバンプ４０（後述）が当接している。
【００３４】
封止板３３（本発明における第２の基板に相当）は、シリコン製の板材であり、本実施
形態では、表面（上面および下面）を（１１０）面としたシリコン単結晶基板から作製さ
れている。また、本実施形態の封止板３３は、従来の封止板と異なり、圧電素子３２が収
容される凹状の封止空間が形成されておらず、平板状に形成されている。この封止板３３
と、振動板３１が積層された圧力室形成基板２９とは、肉厚な接着剤４３により固定され
ている。これにより、封止板３３は、振動板３１上の圧電素子３２に対して、当該圧電素
子３２の歪み変形を阻害しない程度の間隔を開けて、圧電素子３２の列を覆うように配置
される。すなわち、接着剤４３により、振動板３１が積層された圧力室形成基板２９と封
止板３３とが間隔を保持した状態で接合される。なお、振動板３１と封止板３３との間隔
は、例えば、５μｍ〜２５μｍに設定される。
【００３５】
なお、この接着剤４３としては、感光性かつ熱硬化性を有する樹脂等を好適に用いるこ
とができる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、
シリコーン樹脂、スチレン樹脂等を主成分に含む樹脂が望ましい。本実施形態の接着剤４
３は、圧力室形成基板２９の圧電素子３２が形成される側の面において圧力室３０に対応
する領域から外れた領域（第２の領域ａ２）において、上電極層３９および下電極層３７
の一部を跨いで圧電素子３２の周囲を帯状に囲うように配置されている。具体的には、図
３に示すように、圧力室３０の長手方向における一側に配置されたバンプ４０より内側（
圧電素子３２側）に、圧電素子３２の列に沿って帯状に接着剤４３が配置されている。ま
た、圧力室３０の長手方向における他側に配置されたバンプ４０の内側及び外側に、圧電
素子３２の列に沿って接着剤４３が配置されている。なお、本実施形態では、振動板３１
上に接着剤４３が接着されたが、接着剤４３が接合される領域の振動板３１を除去するよ
うにしても良い。また、本実施形態では、一部の接着剤４３が電極層上に配置されたが、
電極層を避けるように接着剤４３を配置してもよい。さらに、本実施形態ではバンプ４０
が封止空間の外に設けられているが、バンプ４０が封止空間の中に設けられている場合、
接着剤４３は上電極層３９や下電極層３７の一部を跨ぐことなく配置される。
【００３６】
そして、封止板３３の圧電素子３２と対向する領域には、各圧電素子３２を個々に駆動
するための駆動回路４６（ドライバ回路）が形成されている。この駆動回路４６は、封止
板３３となるシリコン単結晶基板（シリコンウエハー）の表面に、半導体プロセス（即ち
、成膜工程、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程など）を用いて作成される。
また、駆動回路４６の端部の領域には、圧力室形成基板２９側に突出したバンプ４０が形
成されている。このバンプ４０は、弾性を有する内部樹脂４１と、駆動回路４６から配線
状に引き回されて、内部樹脂４１の表面を覆う導電膜４２と、からなる。内部樹脂４１と
しては、例えば、ポリイミド樹脂等の樹脂が用いられる。このような内部樹脂４１は、封
止板３３の表面に樹脂膜をコーティングし、その後エッチングなどのパターニング処理を
行うことにより形成される。また、導電膜４２としては、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属が用
いられる。導電膜４２は、蒸着やスパッタリング等により金属膜を成膜し、パターニング
処理を行うことにより形成される。なお、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌなどで構成された下地の導電
膜４２の表面をさらにＡｕメッキ等で覆うようにしてもよい。
【００３７】
本実施形態のバンプ４０は、圧力室３０の長手方向における一側の第２の領域ａ２に延
在された上電極層３９に対応する位置、および他側の第２の領域ａ２に延在された下電極
層３７に対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、各バンプ４０は、対応する上
電極層３９および下電極層３７に導通している。これにより、駆動回路４６からの駆動電
圧が、各バンプ４０を介して各圧電素子３２に印加される。なお、バンプ４０の封止板３
３からの寸法（高さ）は、振動板３１が積層された圧力室形成基板２９と封止板３３との
接合前の状態において、接合後の振動板３１と封止板３３との間隔よりも大きく、例えば
、１０μｍ〜３０μｍに設定される。すなわち、圧力室形成基板２９と封止板３３との接
合後において、バンプ４０が僅かに潰れるように設定されている。また、封止板３３の表
面（下面）のうちバンプ４０以外の表面（下面）は、図示しないシリコン酸化膜（ＳｉＯ
２）等の絶縁性を有する酸化膜で覆われている。
【００３８】
さらに、図４に示すように、封止板３３の表面（下面）うち接着剤４３が接合される領
域であって、導電膜４２から外れた領域には、板厚方向に凹んだ凹部３４が複数形成され
ている。この凹部３４の少なくとも一部は、接着剤４３の延在方向に対して交差する方向
に当該接着剤４３の外側まで延在している。本実施形態の凹部３４は、図４（ａ）に示す
ように、接着剤４３の延在方向に対して直交する方向（接着剤４３の幅方向）に延在し、
かつ、同方向における両側の端部が接着剤４３の外側まで延在している。すなわち、接着
剤４３と凹部３４とが交差するように配置されている。また、本実施形態の凹部３４は、
接着剤４３の延在方向に数μｍ〜数十μｍのピッチで複数並設されている。接着剤４３の
上端部は、図４（ｂ）に示すように、この凹部３４内に進入して固化している。ここで、
図５（ａ）に示すように、この凹部３４の深さｈｂは、振動板３１が積層された圧力室形
成基板２９と封止板３３とが接合される前の状態の接着剤４３に形成された窪部４４の深
さｈａ以上に設定されている。この点に関し、詳しくは後述する。
【００３９】
このように形成された記録ヘッド３では、インクカートリッジ７からのインクをインク
導入路、リザーバー１８、共通液室２５および個別連通路２６を介して圧力室３０に導入
し、駆動回路４６からの駆動信号を、バンプ４０を介して圧電素子３２に供給することで
、圧電素子３２を駆動させて圧力室３０に圧力変動を生じさせている。そして、この圧力
変動を利用することで連通基板２４のノズル連通路２７を介してノズル２２からインク滴
を噴射させている。
【００４０】
次に、上記した記録ヘッド３、特にアクチュエーターユニット１４の製造方法について
説明する。図５（ａ）は、塗布された後の接着剤４３の形状を説明する接着剤４３の幅方
向の断面図であり、図５（ｂ）は、塗布された後の接着剤４３の形状を説明する接着剤４
３の延在方向の断面図である。また、図６は、アクチュエーターユニット１４の製造工程
の流れを説明するフローチャートである。なお、本実施形態では、封止板３３側に凹部３
４を形成する工程および圧力室形成基板２９側に接着剤４３を形成する工程を並行して行
っているが、いずれか一方の工程を先に行っても良い。
【００４１】
初めに、圧力室形成基板２９側の製造工程について説明する。まず、シリコン単結晶基
板にフォトリソグラフィー及びエッチング技術等により、圧力室３０を形成する。また、
当該シリコン基板上に振動板３１および圧電素子３２等を形成する。これにより、振動板
３１および各層が積層された圧力室形成基板２９が形成される（Ｓｂ１）。なお、振動板
３１および圧電素子３２が積層された圧力室形成基板２９が形成されれば、どのような方
法であっても良く、例えば、シリコン単結晶基板に振動板および圧電素子を積層し、その
後、圧力室を形成してもよい。次に、接着剤形成工程において、この振動板３１および各
層が積層された圧力室形成基板２９上に接着剤４３を帯状に積層すると共に、当該接着剤
４３の幅方向の中央部に窪部４４を形成する。具体的には、塗布工程において、感光性お
よび熱硬化性を有する液体状の接着剤４３を、スピンコーター等を用いて振動板３１上に
塗布し（Ｓｂ２）、ベーク（加熱）することで弾性を有する接着剤層を形成する（Ｓｂ３
）。そして、露光工程において接着剤層に光を照射し（Ｓｂ４）、その後の現像工程にお
いて接着剤層を現像することで、所定の位置に接着剤４３の形状をパターニングする（Ｓ
ｂ５）。このとき、接着剤４３の高さは接合前のバンプ４０の高さ以下にすることが望ま
しく、例えば、１０μｍ〜３０μｍになるように形成することが望ましい。また、上記の
ように感光性を有する接着剤４３を露光および現像すると、図５（ａ）に示すように、接
着剤４３の幅方向の中央部に下方（圧力室形成基板２９側）に向けて凹まされた窪部４４
が形成される。換言すると、接着剤４３の幅方向の両端部に上方（封止板３３側）に向け
て突出した角部４５が形成される。なお、この窪部４４の深さｈａ、すなわち角部４５の
高さｈａは、２μｍ以下に設定することが望ましい。
【００４２】
次に、封止板３３側の製造工程について説明する。まず、フォトリソグラフィー及びエ
ッチング技術等により、シリコン単結晶基板に駆動回路４６、バンプ４０等を作成し、封
止板３３を形成する（Ｓａ１）。次に、凹部形成工程において、接着剤４３が接合される
領域に、上記した接着剤４３の窪部４４以上の深さを有する凹部３４を形成する。具体的
には、封止板３３の接着剤４３が接合される面側にレジストを、スピンコーター等を用い
て塗布する（Ｓａ２）。そして、露光（Ｓａ３）および現像（Ｓａ４）することで、凹部
３４の形状に応じたレジストパターンを形成する。その後、封止板３３をエッチングして
、レジストパターンが形成されていない領域の封止板３３を板厚方向の途中まで除去する
ことで、凹部３４を形成する（Ｓａ５）。この凹部３４の深さｈｂは、図５（ａ）に示す
ように、上記した接着剤４３の窪部４４の深さｈａ以上にすることが望ましく、封止板３
３の強度を確保する観点から３μｍ以下に設定することが望ましい。この凹部３４が形成
されたならば、レジストを剥離し（Ｓａ６）、バンプ４０以外の部分に蒸着やスパッタリ
ング等により酸化膜を製膜する（Ｓａ７）。
【００４３】
そして、上記した工程により圧力室形成基板２９に接着剤４３が形成され、封止板３３
に凹部３４が形成されたならば、基板接合工程において接着剤４３を封止板３３に当接し
、圧力室形成基板２９と封止板３３とを接合する。具体的には、図５（ｂ）に示すように
、圧力室形成基板２９を封止板３３側に相対的に移動させて、接着剤４３の厚さ分の間隔
を開けた状態で両基板を張り合わせる（Ｓｃ１）。これにより、接着剤４３の上端部が封
止板３３に当接する。この状態で、加圧および加熱を行う（Ｓｃ２）。例えば、５分〜４
時間の間、１２０℃〜３００℃の熱を加えると共に、バンプ４０及び接着剤４３が３μｍ
〜５μｍ潰れる程度の圧力を加える。その結果、バンプ４０が潰れて下電極層３７又は上
電極層３９と導通した状態で、接着剤４３が硬化する。なお、接着剤４３は熱硬化性を有
するため、加熱により一旦溶けて凹部３４内に進入した後、本硬化（固化）する。
【００４４】
このとき、接着剤４３の幅方向の中央部に窪部４４を形成しているため、幅方向の両端
部（すなわち、角部４５）が封止板３３に確実に当接し、封止板３３からの熱が伝わり易
くなる。これにより角部４５を確実に接着することができ、接着ムラを無くすことができ
る。すなわち、接着剤４３の上端面が幅方向に平坦に形成されると、封止板３３と広い面
積で当接されることになり、熱の伝わり方によるムラや封止板３３と接着する際に不用意
に傾くこと等による接着剤４３の幅方向のムラが発生する虞があるが、上記のように幅方
向の中央部に窪部４４、すなわち両端部に角部４５を設けることで、この様な不具合を抑
制することができる。これにより、接着ムラによる接着強度の不足や、封止板３３が傾い
て接着される不具合を抑制することができる。その結果、十分な接着強度を確保すること
ができ、アクチュエーターユニット１４の信頼性を向上させることができる。
【００４５】
一方で、上記のような窪部４４が接着剤４３の上端面に形成されていると、接着剤４３
を接合する際に、窪部４４内の空気が気泡として硬化後の接着剤４３内に残る虞がある。
しかしながら、本実施形態では、窪部４４以上の深さを有する凹部３４を封止板３３の接
着剤４３が接合（接着）される領域に設けているため、係る不具合を抑制することができ
る。すなわち、接着剤４３を封止板３３側に押圧していく過程で、窪部４４内の空気を、
凹部３４を介して接着剤４３の外側へ逃がすことができるため、接着剤４３の硬化後に当
該空気が気泡として残ることを抑制できる。特に、凹部３４は窪部４４以上の深さを有す
るため、窪部４４の底面（最も深い部分）が封止板３３に当接する直前まで、窪部４４内
の空気を逃すことができる。これにより、硬化後の接着剤４３内に気泡が残ることを抑制
でき、接着強度の低下を抑制できる。さらに、溶けた接着剤４３が、凹部３４内に進入し
て硬化（固化）するため、接着面積を増やすことができ、接着強度を向上させることがで
きる。なお、凹部３４の深さｈｂは、加圧により接着剤４３が潰れる量よりも小さくする
ことが望ましい。このようにすることで凹部３４の底面までより確実に接着剤４３を進入
させることができる。これにより、接着強度をさらに向上させることができる。
【００４６】
このような過程により製造されたアクチュエーターユニット１４は、接着剤等を用いて
流路ユニット１５（連通基板２４）に位置決め固定される。そして、アクチュエーターユ
ニット１４をヘッドケース１６の収容空間１７に収容した状態で、ヘッドケース１６と流
路ユニット１５とを接合することで、記録ヘッド３が製造される。
【００４７】
このように、接着剤４３は、封止板３３と圧力室形成基板２９とが接合される前の状態
において、幅方向の中央部に窪部４４を有するため、窪部４４よりも先にこの両側の部分
（角部４５）が封止板３３に接着されることになり、幅方向における接着力のムラを抑え
ることができる。また、窪部４４よりも先にこの両側の部分（角部４５）が封止板３３に
接着されたとしても、封止板３３の接着剤４３が接合される領域には窪部４４以上の深さ
を有する凹部３４が形成されているため、接着後に接着剤４３内に気泡が残留することを
抑制できる。さらに、接着剤４３の少なくとも一部が凹部３４内に進入して固化するため
、接着面積を増やすことができ、接着強度を向上させることができる。その結果、アクチ
ュエーターユニット１４、ひいては記録ヘッド３の信頼性を高めることができる。
【００４８】
また、凹部３４の少なくとも一部は、接着剤４３の延在方向に対して交差する方向に当
該接着剤４３の外側まで延在されているので、封止板３３と圧力室形成基板２９との接合
時において、窪部４４内の気体をより確実に接着領域の外側へ逃がすことができる。さら
に、凹部３４は、接着剤４３の延在方向に複数並設されているので、封止板３３と圧力室
形成基板２９との接合時において、窪部４４内の気体を一層確実に接着領域の外側へ逃が
すことができる。そして、接着剤４３は、感光性接着剤からなり、塗布工程と、露光工程
と、現像工程と、を経て形成されるため、接着剤４３の位置精度を向上させることができ
、接着剤４３が予定した領域からみ出すことによる不具合を抑制することができる。例え
ば、接着剤４３が振動板３１の圧力室３０に対応する部分（第１の領域ａ１）にはみ出す
ことにより、振動板３１の変動が阻害される不具合を抑制することができる。このため、
第１の領域ａ１と第２の領域ａ２の境界近傍まで接着剤４３を配置することができ、アク
チュエーターユニット１４、ひいては記録ヘッド３を小型化することができる。また、感
光性接着剤４３を露光および現像することで、接着剤４３に窪部４４が形成されるため、
窪部４４を容易に作成することができる。
【００４９】
ところで、上記実施形態では、封止板３３となるシリコン単結晶基板に駆動回路４６、
バンプ４０等を作成した後で、凹部形成工程において凹部３４を形成したが、これには限
られない。例えば、先に凹部形成工程においてシリコン単結晶基板に凹部を形成し、その
後、駆動回路、バンプ等を作成してもよい。また、シリコン単結晶基板に駆動回路を作製
した後で、凹部形成工程において凹部を形成し、その後、酸化膜を製膜してその上にバン
プ等を作成してもよい。その他、封止板に凹部が形成できれば、どのような方法であって
も良い。
【００５０】
また、上記実施形態では、封止板３３に凹部３４を複数形成したが、これには限られな
い。要するに、接着剤が接合される領域に少なくとも１つ以上の凹部を備えていればよい
。さらに、上記実施形態では、封止板３３と圧力室形成基板２９とが接合される前の状態
において、接着剤４３が圧力室形成基板２９側に形成され、凹部３４が封止板３３側に形
成されたが、これには限られない。接着剤が封止板側に形成され、凹部が圧力室形成基板
側に形成されるように構成してもよい。この場合、凹部形成工程において、圧力室形成基
板側に凹部を形成し、接着剤形成工程において、封止板側に窪部を有する接着剤を形成す
る。
【００５１】
さらに、上記実施形態では、封止板３３を板厚方向に凹ませて凹部３４を形成したが、
これには限られない。図７に示す第２実施形態では、封止板３３′上に複数の凸部３５を
形成することで、この凸部３５と凸部３５との間に凹部３４′を形成し、この凹部３４′
内に接着剤４３を進入させている。なお、図７（ａ）は、第２実施形態における封止板３
３′の接着領域を裏面側（圧力室形成基板２９側）から見た平面図であり、図７（ｂ）は
、図７（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００５２】
具体的には、図７に示すように、封止板３３′の表面（下面）うち接着剤４３が接合さ
れる領域には、表面から突出した凸部３５が複数形成されている。この凸部３５の少なく
とも一部は、接着剤４３の延在方向に対して交差する方向に当該接着剤４３の外側まで延
在している。本実施形態の凸部３５は、図７（ａ）に示すように、接着剤４３の延在方向
に対して直交する方向（接着剤４３の幅方向）に延在し、かつ、同方向における両側の端
部が接着剤４３の外側まで延在している。すなわち、接着剤４３と凸部３５とが交差する
ように配置されている。そして、この凸部３５と凸部３５との間に凹部３４′が形成され
ている。本実施形態の凸部３５は、接着剤４３の延在方向に数μｍ〜数十μｍのピッチで
複数並設されている。このため、凹部３４′も同方向に同様のピッチで複数並設される。
本実施形態の接着剤４３の上端部は、図７（ｂ）に示すように、凸部３５と凸部３５との
間に形成された凹部３４′内に進入して固化している。そして、図８（ａ）に示すように
、この凸部３５の高さｈｂ′、すなわち凹部３４′の深さｈｂ′は、振動板３１が積層さ
れた圧力室形成基板２９と封止板３３′とが接合される前の状態の接着剤４３に形成され
た窪部４４の深さｈａ以上に設定されている。なお、その他の構成は、上記した実施形態
と同じであるため説明を省略する。
【００５３】
次に、本実施形態のアクチュエーターユニット１４の製造方法について説明する。図８
（ａ）は、塗布された後の接着剤４３の形状を説明する接着剤４３の幅方向の断面図であ
り、図８（ｂ）は、塗布された後の接着剤４３の形状を説明する接着剤４３の延在方向の
断面図である。また、図９は、アクチュエーターユニット１４の製造工程の流れを説明す
るフローチャートである。なお、圧力室形成基板２９側に接着剤４３を形成する工程は、
上記した実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００５４】
まず、フォトリソグラフィー及びエッチング技術等により、シリコン単結晶基板に駆動
回路４６、バンプ４０等を作成し、封止板３３′を形成する（Ｓａ１１）。次に、封止板
３３′の接着剤４３が接合される面側に、蒸着やスパッタリング等により酸化膜を形成す
る（Ｓａ１２）。その後、凹部形成工程において、接着剤４３が接合される領域に、接着
剤４３の窪部４４以上の高さを有する凸部３５、すなわち凹部３４′を形成する。具体的
には、酸化膜上に蒸着やスパッタリング等により金属層を形成する（Ｓａ１３）。さらに
、この金属層上にレジストを、スピンコーター等を用いて塗布する（Ｓａ１４）。そして
、露光（Ｓａ１５）および現像（Ｓａ１６）することで、凹部３４′の形状に応じたレジ
ストパターンを形成する。その後、封止板３３′上の金属層をエッチングして、レジスト
パターンが形成されていない領域の金属層を除去することで、凹部３４′（すなわち、凸
部３５）を形成する（Ｓａ１７）。この凹部３４′の深さ（凸部３５の高さ）ｈｂ′は、
上記した実施形態の凹部３４′と同様に、接着剤４３の窪部４４の深さ（角部４５の高さ
）ｈａ以上、３μｍ以下に設定することが望ましい。凸部３５が形成されたならば、レジ
ストを剥離する（Ｓａ１８）。
【００５５】
そして、圧力室形成基板２９に接着剤４３が形成され、封止板３３′に凸部３５（凹部
３４′）が形成されたならば、基板接合工程において接着剤４３を封止板３３′に当接し
、圧力室形成基板２９と封止板３３′とを接合する。具体的には、図８（ｂ）に示すよう
に、圧力室形成基板２９を封止板３３′側に相対的に移動させて、接着剤４３の厚さ分の
間隔を開けた状態で両基板を張り合わせる（Ｓｃ１）。これにより、接着剤４３の上端部
が封止板３３′に当接する。この状態で、上記した実施形態と同様の条件で加圧および加
熱を行う（Ｓｃ２）。これにより接着剤４３は、一旦溶けて凹部３４′内に進入した後、
本硬化（固化）する。
【００５６】
このように、本実施形態でも、封止板３３′の接着剤４３が接合される領域には、角部
４５以上の高さを有する凸部３５、すなわち窪部４４以上の深さを有する凹部３４′が形
成されているため、接着後に接着剤４３内に気泡が残留することを抑制できる。さらに、
接着剤４３の少なくとも一部が凸部３５と凸部３５との間の凹部３４′内に進入して固化
するため、接着面積を増やすことができ、接着強度を向上させることができる。また、凹
部３４′（凸部３５）の少なくとも一部は、接着剤４３の延在方向に対して交差する方向
に当該接着剤４３の外側まで延在されているので、封止板３３′と圧力室形成基板２９と
の接合時において、窪部４４内の気体をより確実に接着領域の外側へ逃がすことができる
。さらに、凹部３４′は、接着剤４３の延在方向に複数並設されているので、封止板３３
′と圧力室形成基板２９との接合時において、窪部４４内の気体を一層確実に接着領域の
外側へ逃がすことができる。
【００５７】
なお、凸部３５としては、駆動回路４６から配線として引き回された導電膜４２を利用
しても良い。すなわち、導電膜４２からなる配線と配線との間に形成される凹部の深さを
接着剤の窪部以上の深さに設定し、当該凹部内に接着剤４３が配置されるように構成して
も良い。
【００５８】
そして、以上では、液体噴射ヘッドとして、インクジェットプリンターに搭載されるイ
ンクジェット式記録ヘッドを例示したが、インク以外の液体を噴射するものにも適用する
ことができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材
噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプ
レイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製
造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
【００５９】
また、本発明は、液体噴射ヘッドにアクチュエーターとして用いられるものには限られ
ず、例えば、各種センサー等に使用される圧電デバイス等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…プリンター，３…記録ヘッド，１４…アクチュエーターユニット，１５…流路ユニ
ット，１６…ヘッドケース，１７…収容空間，１８…リザーバー，２１…ノズルプレート
，２２…ノズル，２４…連通基板，２５…共通液室，２６…個別連通路，２８…コンプラ
イアンスシート，２９…圧力室形成基板，３０…圧力室，３１…振動板，３２…圧電素子
，３３…封止板，３４…凹部，３５…凸部，３７…下電極層，３８…圧電体層，３９…上
電極層，４０…バンプ，４１…内部樹脂，４２…導電膜，４３…接着剤，４４…窪部，４
５…角部，４６…駆動回路
【図１】
2016107550.tif 000003
【図２】
2016107550.tif 000004
【図３】
2016107550.tif 000005
【図４】
2016107550.tif 000006
【図５】
2016107550.tif 000007
【図６】
2016107550.tif 000008
【図７】
2016107550.tif 000009
【図８】
2016107550.tif 000010
【図９】
2016107550.tif 000011