JP2001018401A - 液体吐出ヘッド、および液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッド本体のオリフィスプレートとの接合面
の段差を抑制し、かつ、接着剤の流れ込みを防止する液
体吐出ヘッド及びその製法を提供する。 【解決手段】 天板基板６０と素子基板５０とを、各基
板５０，６０のオリフィスプレートとの接合面４４のう
ち両基板５０，６０が接合される面側の稜線部がそれぞ
れ反対面側の稜線より突出するように予め切断し、その
後、前記稜線どうしを突き当てて位置決めしつつ両基板
６０，５０を接合することで、ヘッド本体４６を作製す
る。ヘッド本体４６のオリフィスプレート接合面４４に
予め均一に延伸した接着剤を転写する。そしてヘッド本
体４６に接着剤を介してオリフィスプレート４０を接合
する。このときオリフィスプレート４０のオリフィス周
辺の凸部４５が流路６１に入り込んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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（以下、オリフィスともいう）の形成に関
するものである。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
など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などの装置、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。

【０００２】なお、本発明における、「記録」とは、文
字や図形など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、パターンなどの意味を持たない
画像を付与することも意味する。

【０００３】

【従来の技術】従来より、液体吐出ヘッドのオリフィス
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。

【０００４】このインクジェット記録法については、こ
れまでにも様々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。

【０００５】この種の液体吐出ヘッドは、例えば、イン
クを吐出するためのオリフィスを有するオリフィスプレ
ートと各オリフィスに連通した流路を形成するための天
板と、流路の一部を構成し、かつ吐出のためのエネルギ
ーを発生するエネルギー発生素子（以下ヒータ）を有す
る基板とによって構成されている。

【０００６】オリフィスプレートはインクを吐出するた
めの微細なオリフィスを有し、このオリフィスが液体吐
出ヘッドの吐出性能を左右する重要な要素となってい
る。すなわち、液体吐出ヘッドのオリフィスプレート
は、微細なオリフィスを設けるため、加工性がよく、ま
た、インクに直接接触する耐インク性がよいなどの性能
が必要とされる。

【０００７】従来、上記の性能を満たす材料として、SU
S、Ni、Cr、Alなどの金属プレートや、所望の厚み、材
料を簡易にしかも安価に得られるポリイミド、ポリサル
フォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン
などの樹脂フィルム材などが用いられていた。

【０００８】一方、近年の記録技術の進歩に伴って、高
速、高精細な記録が要求されるようになりつつあり、こ
のため、オリフィスは大きさ（オリフィス径）が微小
で、かつ高密度に形成されるようになってきた。この結
果、オリフィスの加工法も様々な工夫がなされており、
樹脂フィルムを用いた場合、レーザー光は微細加工に適
しているため、樹脂フィルムのオリフィス加工にレーザ
ー光を用いている。また、金属プレートを用いる場合
は、電鋳などの方法によりオリフィスを形成している。

【０００９】ところが、微小のオリフィスの開いたオリ
フィスプレートとこれに対応した流路を、隣接するオリ
フィスと隙間なく接合することは極めて難しい。

【００１０】このため、特開平２―１８７３４号公報な
どのように、オリフィスプレートの材料としての樹脂フ
ィルムをヘッド本体に接合した後に、レーザー光によっ
てオリフィス加工する方法や、特開平２―２０４０４８
号公報などのように、オリフィスプレートとしてドライ
フィルムなどを用い、加熱により軟化した状態でヘッド
本体接合面に圧着し、軟化したオリフィスプレートが流
路内に入り込む。その後、フォトリソ工程またはレーザ
加工によってオリフィスを加工する方法が採られてい
る。

【００１１】液体吐出ヘッドのオリフィスは、その形状
が流路側から吐出口側に向かうほど径が小さくなる、い
わゆるテーパ形状が望ましいが、テーパ形状のオリフィ
スをオリフィスプレートに形成した後に、接着樹脂を転
写法などで塗布し、貼り合わせて硬化させると、接着材
樹脂がオリフィス内部に進入し、テーパ形状に形成され
たオリフィス形状が変わってしまい、吐出方向にばらつ
きが生じるなどの不具合が生じる。また、密着不良によ
る気泡の進入は、隣接するオリフィスとの間の接着が不
十分となり、吐出不良を起こしてしまう。

【００１２】このため、特開平５―３３００６１号公報
などのように、流路およびオリフィス内部に接着樹脂が
入り込まないように、オリフィス近傍に段差加工を施す
方法も採られている。

【００１３】またオリフィスの開いたオリフィスプレー
トをヘッド本体接合面に接着する場合、接着樹脂の硬化
収縮により、硬化時の位置ずれが起きてしまう。このた
め、特開平２―７８５６０号公報などのように、接合に
用いる材料の硬化収縮による影響を防ぐために、オリフ
ィスプレートの接合面に凹凸を形成する方法も採られて
いる。

【００１４】また、このようなオリフィスプレートと接
合される液体吐出ヘッド本体を製造する方法としては、
例えば、シリコン基板上に、吐出エネルギー発生素子を
形成し、続いて流路壁を形成する感光性樹脂をラミネー
トする。この後、前記感光性樹脂をパターニングして、
所望の流路壁を形成する。流路壁が形成された後、ガラ
ス板を積層し、流路が形成される。さらに、ダイヤモン
ドブレードなどによって前記積層体を切断することによ
り、流路の長さの調整および分離が行われる。それか
ら、流路に連通するように、オリフィスプレートが接着
剤などを介して接合され、所望の液体吐出ヘッドが製造
される。なお、前記積層体を切断加工して個々の液体吐
出ヘッドを製造する方法としては、例えば米国特許明細
書第5057853号や第5668061号などに示されるようにダイ
シングで製造する方法が用いられている。

【００１５】このように製造される従来の液体吐出ヘッ
ドの一例を、シリコン基板に対して垂直に且つ液流路に
沿って切断した縦断面図を図８に示し、また、その液体
吐出ヘッドを、シリコン基板と平行に且つ各流路を通っ
て切断した横断面図を図９に示す。

【００１６】図８および図９に示す液体吐出ヘッドで
は、シリコン基板４００上に流路壁４０１および吐出エ
ネルギ発生素子として電気熱変換素子４０３が設けら
れ、これに例えばシリコン基板よりなる天板４０４が接
合されている。これに流路４０２の位置を調整するなど
のために、ダイヤモンドブレードを用いて切断し、オリ
フィスプレート４０５を流路４０２とオリフィス４０７
とが連通するように位置合わせして、エポキシ樹脂など
の接着剤４０６で接合する。

【００１７】このような液体吐出ヘッドにおいても、オ
リフィスプレートを接合する際に用いられる接着剤が流
路に入り込んで詰まらせてしまうという問題点があっ
た。このため、ここでも特開平５―３３００６１号公報
に記載されているように、オリフィス近傍に段差を設け
る加工を施すことで、流路およびオリフィス内部の接着
剤の入り込みを防ぐ方法が採られている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来例に対
し、本発明者らは、量産性があり、信頼性の高い液体吐
出ヘッドの製法として先に、液体を吐出口に供給する複
数の流路および、該複数の流路に対応して配設され液滴
を吐出するためのエネルギーを発生する複数のエネルギ
ー発生素子を備えた素子基板と、前記複数の流路に液体
を供給するための液室および、該液室に液体を供給する
ための供給口を備えた天板基板と、からなり、それぞれ
の基板を接合しヘッド本体とした後、液滴を吐出するた
めの複数のオリフィスプレートであって、該オリフィス
プレートのヘッド本体との接合面に凹部と凸部とを有
し、該凸部は前記流路断面形状に対応した形状を有する
とともに吐出口が形成されており、該凸部もしくは、そ
の一部を該ヘッド本体の流路に進入させて流路に嵌合さ
せ、オリフィスプレートの接合面を該ヘッド本体の接合
面に接合させて、接着剤の流れ込みを防ぐ方式を提案し
てきた。

【００１９】しかしながら上述した方式では、初期の課
題である接着剤の流れ込みは防止できたものの、オリフ
ィスプレートを接合する相手側のヘッド本体接合面に素
子基板と天板基板の接合時に生じる数ミクロンの微小な
段差が発生し、オリフィスプレートを接合した後も、こ
の段差部に接着剤が充填しきれず、隣接ノズル同志がつ
ながりクロストークが生じる。また、充填させるために
接着剤を多くすると、流路内の凸部の挿入だけでは、接
着剤の流路への流入を抑制しきれないという問題もあっ
た。

【００２０】これに対し、この段差を解消するために、
接合装置の精度を高めることも検討したが、生産タクト
の延長、装置価格の上昇を招く結果になる。

【００２１】そこで、本発明者らは、鋭意検討を重ねた
結果、前述したオリフィスプレートの接合面の段差を抑
制し、かつ、接着剤の流れ込みを防止し、さらに生産装
置の価格を抑え、量産性があり、信頼性の高い、液体吐
出ヘッドの構成ならびに製造方法を発明する至った。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、液滴を吐出するための複数の吐出口を有す
るオリフィスプレートと、前記複数の吐出口にそれぞれ
対応する複数の流路を少なくとも有するヘッド本体とを
有し、前記オリフィスプレートを前記ヘッド本体に、前
記吐出口と前記流路が連通するように接合してなる液体
吐出ヘッドにおいて、前記ヘッド本体の前記オリフィス
プレートとの接合面のうち、前記流路の配設部分がその
他の部分より突出しており、この突出した部分と前記オ
リフィスプレートの接合面とが接合されていることを特
徴とする。

【００２３】また、前記ヘッド本体は素子基板と天板基
板とを接合して構成されており、前記天板基板は前記各
流路に液体を供給するための供給口を備え、前記素子基
板は、前記天板基板と接合して前記複数の流路を形成す
るための複数の流路壁と、該流路壁間にそれぞれ配さ
れ、液滴を吐出するためのエネルギーを発生する複数の
エネルギー発生素子とを備えているものである。

【００２４】上記のような液体吐出ヘッドによれば、最
も安定した接合が要求される吐出口近傍の領域が確実に
接合接着できるようになる。したがって、接着樹脂の流
路への進入、気泡の入り込みをより一層防ぐことが可能
となる。

【００２５】また本発明は、液滴を吐出するためのエネ
ルギーを発生する複数のエネルギー発生素子、および該
各エネルギー発生素子が配設される複数の流路を形成す
るための複数の流路壁を備えた素子基板と、前記各流路
に液体を供給する供給口を有した天板基板とを接合し
て、前記流路を形成してなるヘッド本体と、前記ヘッド
本体に接合され、前記複数の流路にそれぞれ対応する複
数の吐出口を有するオリフィスプレートと、を備えた液
体吐出ヘッドの製造方法であって、前記素子基板の前記
オリフィスプレートとの接合面の内の、前記エネルギー
発生素子の配設面側の稜線が突出するように、前記素子
基板の前記オリフィスプレートとの接合面を傾斜させる
工程と、前記天板基板の前記オリフィスプレートとの接
合面の内の、前記素子基板との接合面側の稜線が突出す
るように、前記天板基板の前記オリフィスプレートとの
接合面を傾斜させる工程と、前記素子基板の前記オリフ
ィスプレートとの接合面の突出した稜線と前記天板基板
の前記オリフィスプレートとの接合面の突出した稜線と
を略同一面上に揃え、前記素子基板と前記天板基板とを
接合することにより、前記ヘッド本体を作製する工程
と、前記ヘッド本体に前記オリフィスプレートを、前記
吐出口と前記流路が連通するように接合する工程と、を
有するものである。

【００２６】この製法の場合、前記素子基板の前記オリ
フィスプレートとの接合面を傾斜させる工程、および前
記天板基板の前記オリフィスプレートとの接合面を傾斜
させる工程は、前記素子基板および前記天板基板を斜め
に切断加工する工程である。さらに前記切断加工する工
程は、ダイヤモンドブレードを用いたことを特徴とす
る。

【００２７】上記のような液体吐出ヘッドの製造方法で
は、液滴を吐出するためのエネルギーを発生する複数の
エネルギー発生素子および、各エネルギー発生素子が配
設された複数の流路を形成するための複数の流路壁を有
する素子基板と、各流路に液体を供給する供給口を有す
る天板基板とからヘッド本体が構成されており、それぞ
れの基板を切断加工で形成する際に、予め切断時に切断
面が傾斜するようにした装置を用いて、前記素子基板の
素子配設面のオリフィスプレート接合面側稜線と、前記
天板基板の素子基板接合面のオリフィスプレート接合面
側稜線が各々の反対面側の前記稜線よりも突出させ、こ
れらの突出した稜線同志を突き当て接合することで前記
ヘッド本体を作製する。このように作製したことで、天
板基板と素子基板との接合時の微小な位置ずれによるオ
リフィスプレート接合面の段差を最小に抑えることが可
能になる。そのため、吐出口周辺に流路断面形状に対応
した凸部を設け、流路内に前記凸部もしくはその一部を
進入させる構成では、前記凸部を確実に、流路に入り込
ませることができるようになると共に、最も安定した接
合が要求される吐出口近傍の領域が確実に接合接着でき
るようになる。したがって、接着樹脂の流路への進入、
気泡の入り込みをより一層防ぐことが可能となる。

【００２８】また、オリフィス加工を、ヘッド本体に貼
り合わせる前に行うことができるため、流路内に、レー
ザーのアブレーションなどによるゴミの進入を防ぐこと
ができる。また、本発明によると、オリフィスプレート
とヘッド本体とが高温になった際に熱膨張率の差に起因
するオリフィスのずれも格段に低減することができる。

【００２９】また本発明は、液滴を吐出するためのエネ
ルギーを発生する複数のエネルギー発生素子、および該
各エネルギー発生素子が配設される複数の流路を形成す
るための複数の流路壁を備えた素子基板と、前記各流路
に液体を供給する供給口を有した天板基板とを接合し
て、前記流路を形成してなるヘッド本体と、前記ヘッド
本体に接合され、前記複数の流路にそれぞれ対応する複
数の吐出口を有するオリフィスプレートと、を備えた液
体吐出ヘッドの製造方法であって、前記素子基板を複数
個形成している半導体ウェーハと前記天板基板を複数個
形成している半導体ウェーハとを、前記流路を形成する
ように接合して接合体を作製する工程と、前記接合体の
前記天板基板に対し、第１のダイヤモンドブレードで切
れ目を入れる工程と、前記接合体を表裏反転させ、前記
接合体の前記素子基板に対し、前記第１のダイヤモンド
ブレードで切れ目を入れる工程と、前記接合体の前記第
１のダイヤモンドブレードの切断残りを、前記第１のダ
イヤモンドブレードより幅の細い第２のダイヤモンドブ
レードで全て切断することで、前記ヘッド本体を作製す
る工程と、前記ヘッド本体に前記オリフィスプレート
を、前記吐出口と前記流路が連通するように接合する工
程と、を有するものである。

【００３０】このような液体吐出ヘッドの製造方法で
は、前記素子基板を複数個形成している半導体ウェーハ
と前記天板基板を複数個形成している半導体ウェーハと
を、前記流路を形成するように接合して接合体を作製し
た後、前記接合体を切断分離してヘッド本体を作製する
ことにより、オリフィスプレートを接合するヘッド本体
接合面に段差ができないので、オリフィスプレートを接
合した後に隣接ノズル間のクロストークが生じる心配は
ない。また、ヘッド本体を作製する際に前記接合体の前
記素子基板と前記天板基板に順次に幅広の第１のダイヤ
モンドブレードで切れ目を入れてから、その切断残し
を、第１のダイヤモンドブレードより薄い第２のダイヤ
モンドブレードで完全に切断することにより、ウェーハ
に対するダイヤモンドブレードの切り込み量が浅くて済
むので、厚さの薄いダイヤモンドブレードを使用でき、
その結果、生産性が向上する。

【００３１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００３２】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態による液体吐出ヘッドの概略構成を示す斜
視図、本発明の第１の実施の形態により液体吐出ヘッド
の特徴を最もよく表した模式的断面図である。

【００３３】図１および図２で示す液体吐出ヘッドは、
液室６２を構成するための段差が形成された天板基板６
０と、吐出エネルギーを発生するためのエネルギー発生
素子（以下、ヒータ）５１およびこれに電気信号を供給
するためのＡｌ配線とが成膜技術によってＳｉ基板上に
形成され、各ヒータ５１に対応してインクの流路６１を
構成する流路壁が形成された基板（以下、素子基板）５
０とを接合することによって構成されるヘッド本体４６
を備えている。この接合によって形成される流路６１の
開口が並ぶ面（以下、接合面４４という）にはオリフィ
スプレート４０が貼り付けられている。オリフィスプレ
ート４０の吐出口４１の周囲には、天板基板６０及び素
子基板５０の接合によって構成された流路６１に進入可
能な凸部４５が形成されており、前記ヘッド本体にオリ
フィスプレート４０を貼り合せたとき、凸部４５が前記
ヘッド本体の流路６１に挿入されている（図２参照）。

【００３４】なお、オリフィスプレート４０としては、
ＳＵＳ、Ｎｉなどの金属フィルム、または耐インク性の
優れたプラスチックフィルム、例えば、ポリイミド、ポ
リサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレ
ンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロ
ピレンなどの樹脂フィルム材を用いることが望ましい。

【００３５】ここで前記ヘッド本体の作製法を簡単に説
明すると、天板基板６０と素子基板５０とを、各基板５
０，６０のオリフィスプレートとの接合面４４のうち両
基板５０，６０が接合される面側の稜線部がそれぞれ反
対面側の稜線より突出するように予め切断し、その後、
前記稜線どうしを突き当てて位置決めしつつ両基板６
０，５０を接合することで、ヘッド本体４６を作製す
る。次に、このヘッド本体４６のオリフィスプレート接
合面４４に予め均一に延伸した接着剤４２を転写する。
この接着剤４２は、カチオン重合型のエポキシ接着剤を
用い紫外線照射によりタック性を保持したままＢステー
ジ化して硬化収縮が終了し、さらなる紫外線照射、もし
くは加熱することにより、硬化するものを用いた。な
お、該接着剤は加熱圧着のみでも可能である。

【００３６】このような接着剤４２によりヘッド本体４
６とオリフィスプレート４０とを接合する。ここで、オ
リフィスプレート４０のオリフィス周辺には、ヘッド本
体４６の、流路配列方向における流路に沿った方向での
流路断面形状に対応した凸部４５が設けられており、こ
の凸部４５が流路６１に入り込んでいる。この構成によ
り、接着剤の硬化工程や、ヒータ駆動による温度変化に
よって生じるオリフィス（吐出口４１）と流路６１のず
れを、凸部４５が制限することになる。また接合面４４
に付けた接着剤４２は、オリフィスプレート４０の凸部
４５の周辺部分と密着され、この周辺部分にてオリフィ
スプレート４０とヘッド本体とが接合されている。この
周辺部分には接着剤４２が入り込む溝４３が設けられて
いるため、オリフィスプレート４０とヘッド本体との接
着力は強固なものとなっている。

【００３７】なお、本実施形態では、厚さが５０μｍの
PSFフィルムをオリフィスプレートとして用いた。

【００３８】このように、各基板５０，６０のオリフィ
スプレートとの接合面４４のうち両基板５０，６０が接
合される面側の稜線部をそれぞれ反対面側の稜線より突
出させることで、天板基板６０と素子基板５０との接合
時の微小な位置ずれによるオリフィスプレート接合面の
段差を最小に抑え、凸部４５を確実に、流路６１に入り
込ませることができるようになると共に、吐出口４１近
傍の最も接合安定領域が確実に接合接着できるようにな
るものである。

【００３９】次に、天板基板６０と素子基板５０の切断
加工の例を図３に基づいて説明する。

【００４０】図３は、一般的にシリコンウエハ上に形成
されたＩＣなどのダイシングマシンのダイヤモンドブレ
ードとこれを固定するフランジユニットを模式的に示し
た説明図である。

【００４１】本実施形態では天板基板６０と素子基板５
０の切断加工に際して、半導体製造工程で一般に用いら
れるダイシングマシンのダイヤモンドブレードを用い
た。

【００４２】図３において、ダイヤモンドブレード１
（厚さ０．０５mm、ダイヤ粒径２〜３μｍ）をダイシン
グマシンに取付け固定する際、スピンドル軸５に（マシ
ン側の）奥フランジ２を介して、（オペレータ側の）前
フランジ３で挟み込み、フランジナット４で締め付け固
定する。

【００４３】このときフランジナット４の締付を締付ト
ルク５ｋｇｆ・ｃｍ以上、さらには１０ｋｇｆ・ｃｍ以
上の力で締付けると、フランジの先端部の微小な変形で
ダイヤモンドブレード１がオペレータ側に倒れる傾向を
有する。一般的には、この倒れが生じないように締付け
トルクを管理して５ｋｇｆ・ｃｍ以下で締付けるのであ
るが、本実施形態では切断面に積極的に傾斜面を形成さ
せるために、締付けトルク１２ｋｇｆ・ｃｍで締付け、
約１０μｍ倒れさせた。

【００４４】このように締め付け固定したダイヤモンド
ブレード１を用い、直径６インチのシリコンウエハ上に
形成した素子基板５０（又は天板基板６０）をダイシン
グし、個々の基板に分割した。

【００４５】このとき、ダイシングにより生じた傾斜が
０．６２５mmの厚さのシリコンウエハに対し、５〜１５
μｍの傾斜であった。

【００４６】改めて記すまでもないことであるが、ダイ
シングマシンにセットする際において、各基板５０，６
０のオリフィスプレートとの接合面４４のうち両基板５
０，６０が接合される面側の稜線部がそれぞれ反対面側
の稜線より突出するように、素子基板５０（または天板
基板６０）が複数形成されたウエハの方向と、ダイヤモ
ンドブレード１の倒れの方向を揃えておく。

【００４７】上記のように切断分離した素子基板５０と
天板基板６０とを、オリフィスプレート接合面側の突出
した稜線どうしを突き当てて位置決めして、流路６１と
なる溝部にエネルギー発生素子５１が配設されるように
接合することで、図４（ａ）〜（ｃ）に見られるよう
な、オリフィスプレートのオリフィスに対応する流路部
分での段差やへこみを生じさせることなく、流路の並び
方向の幅が７mmから３０mmのヘッドで段差０に対し±２
μm（素子基板に対し天板基板が突出する方向をマイナ
ス、後退する方向をプラスとする）で安定的に接合で
き、次工程であるオリフィスプレート接合においても安
定的に接合できることが可能となった。

【００４８】次に、このオリフィスプレートの加工につ
いて図５を参照して説明する。

【００４９】オリフィスプレート４０の加工には、波長
２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー光を使用し、図５
に示した装置によってオリフィス４１を加工した。図５
において符号１０はエキシマレーザー、符号１１はエキ
シマレーザー１０から射出されたレーザービーム１２を
集光するためのレンズ、符号１３はエキシマレーザー１
０とオリフィスプレート４０の間に配置されるマスク、
符号４０はオリフィス４１が形成されるオリフィスプレ
ートを示している。

【００５０】次に、本実施形態の液体吐出ヘッドを作製
するための工程について図６を参照して説明する。

【００５１】まず、オリフィスプレート４０に対し、凸
部４５が６００dpi相当の間隔に直線的に複数個並ぶよ
うに凹部４７の加工を行い、オリフィスプレート４０の
凸部４５の寸法が３０μm×３０μmとなるように、凸部
４５以外の部分である凹部４７を深さ方向１０μm、そ
の凹部４７の凸部４５から３０μm離れた位置に、溝４
３を幅２０μm、深さ方向に凹部４７よりさらに２０μ
ｍ深くして加工し、ヘッド本体との接合面である凹部４
７および溝４３を形成した（図６の（ａ），（ｂ）参
照）。

【００５２】次に、紫外線（ＵＶ）照射によりタック性
を保持したままBステージ化し、硬化収縮が終了し、加
熱圧着により接着できるエポキシ系の接着剤４２を、ス
プレーを用いオリフィスプレート４０の加工したヘッド
本体との接合面に均一に塗布した。その後、１ｍＷ／cm
²の紫外線を６０秒照射してBステージ化を行い、接着剤
の硬化収縮を終わらせた（図６（ｃ）参照）。なお、本
実施形態では図２に示すように、天板基板６０と素子基
板５０からなるヘッド本体のオリフィスプレート４０と
の接合面に上記のように接着剤４２を付けてもよい。

【００５３】その後、オリフィスプレート４０のヘッド
本体との接合面側からエキシマレーザー光を照射し、各
凸部に一つずつオリフィス径２０μｍのオリフィス（吐
出口）４１を形成した（図６（d）参照）。オリフィス
プレート４０を、素子基板５０と天板基板６０を接合し
てなるヘッド本体の流路６１に、オリフィス４１周辺に
設けた凸部４５を進入させ、凹部４７で接合させた。

【００５４】その後、オリフィス面から１ｋｇ／ｃｍ²
の荷重をかけてオリフィスプレート４０とヘッド本体を
密着させ、その状態を保持したまま６０℃で加熱圧着
し、接着剤４２の硬化を終了させた。

【００５５】硬化が終了した液体吐出ヘッドを用いて印
字を行ったところ、印字にヨレやムラが発生せず、オリ
フィスプレート４０が剥がれることもなく良好な印字が
得られた。また、ヘッド本体とオリフィスプレート４０
との接着状態をオリフィスプレートごしに観察したとこ
ろ、オリフィス周辺の接合面に気泡だまりがないことを
確認した。さらに、前記液体吐出ヘッドを分解し観察し
たところ、オリフィス内および流路内に異物は存在して
いなかった。

【００５６】（第２の実施の形態）図７は、素子基板５
０を複数個形成しているシリコンウエハと、天板基板６
０を複数個形成しているシリコンウエハとを予め位置決
めして接合した接合体を切断分離する際にオリフィスプ
レート接合面を同時に形成する方法を示した模式図であ
る。

【００５７】一般に標準厚さのシリコンウエハ（厚さ
０．６２５mm）を２枚接合してなる接合体をダイシング
で切断分離する際、厚さ０．１mm以下のダイヤモンドブ
レードを使用すると、ダイヤモンドブレードのフランジ
からの突出量が１．３mm以上必要となるため、ダイヤモ
ンドブレードの剛性が弱くなり、ダイシング加工中に極
端な倒れが生じ、ブレードの破損や、加工スピードを上
げられないといった不具合が起こる。また、ダイヤモン
ドブレードの剛性をあげるために厚さを厚く（０．２mm
以上）すると、ダイジングストリートが拡がるのでウエ
ハ中の素子の面付け個数が減少し、コストが増加する。
さらに、切削量が増えることによる切削粉による素子の
汚れが生じたり、またダイヤモンドブレード先端の摩耗
により、ウェーハの切断面下端が突出したりするといっ
た不具合が起こる。なお、例えば米国特許明細書第5057
853号には、前記接合体をダイシングして個々のヘッド
本体に分離する際、前記接合体に対しダイシングブレー
ドを２段階で入れる方法で、１回目では前記接合体を構
成する２枚のウェーハのうち１枚半程度を切断し、２回
目にその切り残しを切断する方法が示されている。この
方法も上記と同様の厚さのダイシングブレードを用いる
場合は上述した不具合が生じる。

【００５８】本実施形態では、上述した不具合を解決で
きる製法について図７を参照して説明する。

【００５９】まず、図７（ａ）に示す前記接合体に対
し、最終的にオリフィスプレート接合面を形成する際に
使用するダイヤモンドブレード７６より幅の広いダイヤ
モンドブレード７３を使って、天板基板用ウェーハ７１
の流路上方５０μｍから１００μｍのところまで溝を形
成する（図７（ｂ）参照）。このとき使用したダイヤモ
ンドブレードの厚さは０．１mmとした。

【００６０】次に前記接合体を反転し、素子基板用ウェ
ーハ７２の裏面より素子形成面より５０μｍから１００
μｍのところまで上述したときと同じ幅のダイヤモンド
ブレード７３を用いて溝を形成する（図７（ｃ）参
照）。

【００６１】次に前記接合体を再び反転し、オリフィス
プレート接合面を形成する際に使用する厚さ０．０７mm
のダイヤモンドブレード７６を使って、オリフィスプレ
ートの接合面と、これと直交するダイシングライン（不
図示）をダイシングし、個々のヘッド本体を形成する。
このように形成することによって、ヘッド本体のオリフ
ィスプレートと接合する面は、ヘッド本体を構成する基
板に対して垂直で、かつ段差のない面に形成される。

【００６２】その後、第１の実施の形態と同様の方法で
形成したオリフィスプレートをこのヘッド本体のオリフ
ィスプレート接合面に接合して、液体吐出ヘッドが完成
する。このような液体吐出ヘッドの製法では、オリフィ
スプレートを接合するヘッド本体接合面に段差ができな
いので、オリフィスプレートを接合した後に隣接ノズル
間のクロストークが生じる心配はない。また、ウェーハ
に対するダイシングブレードの切り込み量が浅くて済む
ので、厚さの薄いダイシングブレードを使用でき、その
結果、生産性が向上する。

【００６３】本実施形態では、先に天板基板側に溝を形
成したが、これに限らず、素子基板側を先に溝入れして
もよい。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液滴を吐出するためのエネルギーを発生する複数のエネ
ルギー発生素子および、各エネルギー発生素子が配設さ
れた複数の流路を形成するための複数の流路壁を有する
素子基板と、各流路に液体を供給する供給口を有する天
板基板とからヘッド本体が構成されており、それぞれの
基板を切断加工で形成する際に、前記素子基板の素子配
設面のオリフィスプレート接合面側稜線と、前記天板基
板の素子基板接合面のオリフィスプレート接合面側稜線
が各々の反対面側の前記稜線よりも突出させ、これらの
突出した稜線同志を突き当て接合することで前記ヘッド
本体を作製した事により、天板基板と素子基板との接合
時の微小な位置ずれによるオリフィスプレート接合面の
段差を最小に抑えることが可能になる。そのため、オリ
フィスプレートの吐出口周辺に流路断面形状に対応した
凸部を設け、流路内に前記凸部もしくはその一部を進入
させる構成では、前記凸部を確実に、流路に入り込ませ
ることができるようになると共に、最も安定した接合が
要求される吐出口近傍の領域が確実に接合接着できるよ
うになる。したがって、接着樹脂の流路への進入、気泡
の入り込みをより一層防ぐことが可能となる。

【００６５】また別の発明によれば、前記素子基板を複
数個形成している半導体ウェーハと前記天板基板を複数
個形成している半導体ウェーハとを、前記エネルギー発
生素子が前記溝部に配設されるように接合して接合体を
作製した後、前記接合体を切断分離してヘッド本体を作
製することにより、オリフィスプレートを接合するヘッ
ド本体接合面に段差ができないので、オリフィスプレー
トを接合した後に隣接ノズル間のクロストークが生じる
心配はない。また、ヘッド本体を作製する際に前記接合
体の前記素子基板と前記天板基板に順次に幅広の第１の
ダイヤモンドブレードで切れ目を入れてから、その切断
残しを、第１のダイヤモンドブレードより薄い第２のダ
イヤモンドブレードで完全に切断することにより、ウェ
ーハに対するダイヤモンドブレードの切り込み量が浅く
て済むので、厚さの薄いダイヤモンドブレードを使用で
き、その結果、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による液体吐出ヘッ
ドの概略構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による液体吐出ヘッ
ドの特徴を最もよく表した模式的断面図である。

【図３】一般的にシリコンウエハ上に形成されたＩＣな
どのダイシングマシンのダイヤモンドブレードとこれを
固定するフランジユニットを模式的に示した説明図であ
る。

【図４】本発明の第１の実施形態による製造方法で作製
したヘッド本体のオリフィスプレートとの接合面と比較
するための図である。

【図５】図１及び図２に示したオリフィスプレートのオ
リフィスの加工装置を示す図である。

【図６】図１及び図２に示したオリフィスプレートの作
製工程を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態による液体吐出ヘッ
ドの製造工程を表した模式的断面図である。

【図８】従来の液体吐出ヘッドの一例を、シリコン基板
に対して垂直に且つ液流路に沿って切断した縦断面図で
ある。

【図９】従来の液体吐出ヘッドの一例を、シリコン基板
と平行に且つ各流路を通って切断した横断面図である。

【符号の説明】

１ ダイヤモンドブレード ２ 奥フランジ ３ 前フランジ ４ フランジナット ５ スピンドル軸 １０ エキシマレーザー １１ レンズ １２ レーザービーム １３ マスク ４０ オリフィスプレート ４１ 吐出口 ４２ 接着剤 ４３ 溝 ４４ 接合面 ４５ 凸部 ４６ ヘッド本体 ４７ 凹部 ５０ 素子基板 ５１ エネルギー発生素子 ６０ 天板基板 ６１ 流路 ６２ 液室 ６４ 供給口 ７１，７２ シリコンウェーハ ７３，７５ フランジ ７４，７６ ダイヤモンドブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 良明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 三原 弘明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF24 AF93 AG12 AP02 AP13 AP22 AP23 AP25 AP47 AP77 BA03 BA13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液滴を吐出するための複数の吐出口を有
   するオリフィスプレートと、前記複数の吐出口にそれぞ
   れ対応する複数の流路を少なくとも有するヘッド本体と
   を有し、前記オリフィスプレートを前記ヘッド本体に、
   前記吐出口と前記流路が連通するように接合してなる液
   体吐出ヘッドにおいて、 前記ヘッド本体の前記オリフィスプレートとの接合面の
   うち、前記流路の配設部分がその他の部分より突出して
   おり、この突出した部分と前記オリフィスプレートの接
   合面とが接合されていることを特徴とする液体吐出ヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 前記ヘッド本体は素子基板と天板基板と
   を接合して構成されており、前記天板基板は前記各流路
   に液体を供給するための供給口を備え、前記素子基板
   は、前記天板基板と接合して前記複数の流路を形成する
   ための複数の流路壁と、該流路壁間にそれぞれ配され、
   液滴を吐出するためのエネルギーを発生する複数のエネ
   ルギー発生素子とを備えている請求項１に記載の液体吐
   出ヘッド。
3. 【請求項３】 液滴を吐出するためのエネルギーを発生
   する複数のエネルギー発生素子、および該各エネルギー
   発生素子が配設される複数の流路を形成するための複数
   の流路壁を備えた素子基板と、前記各流路に液体を供給
   する供給口を有した天板基板とを接合して、前記流路を
   形成してなるヘッド本体と、 前記ヘッド本体に接合され、前記複数の流路にそれぞれ
   対応する複数の吐出口を有するオリフィスプレートと、
   を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、 前記素子基板の前記オリフィスプレートとの接合面の内
   の、前記エネルギー発生素子の配設面側の稜線が突出す
   るように、前記素子基板の前記オリフィスプレートとの
   接合面を傾斜させる工程と、 前記天板基板の前記オリフィスプレートとの接合面の内
   の、前記素子基板との接合面側の稜線が突出するよう
   に、前記天板基板の前記オリフィスプレートとの接合面
   を傾斜させる工程と、 前記素子基板の前記オリフィスプレートとの接合面の突
   出した稜線と前記天板基板の前記オリフィスプレートと
   の接合面の突出した稜線とを略同一面上に揃え、前記素
   子基板と前記天板基板とを接合することにより、前記ヘ
   ッド本体を作製する工程と、 前記ヘッド本体に前記オリフィスプレートを、前記吐出
   口と前記流路が連通するように接合する工程と、を有す
   ることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 前記素子基板の前記オリフィスプレート
   との接合面を傾斜させる工程、および前記天板基板の前
   記オリフィスプレートとの接合面を傾斜させる工程は、
   前記素子基板および前記天板基板を斜めに切断加工する
   工程であることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出
   ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 前記切断加工する工程は、ダイヤモンド
   ブレードを用いたことを特徴とする請求項４に記載の液
   体吐出ヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 液滴を吐出するためのエネルギーを発生
   する複数のエネルギー発生素子、および該各エネルギー
   発生素子が配設される複数の流路を形成するための複数
   の流路壁を備えた素子基板と、前記各流路に液体を供給
   する供給口を有した天板基板とを接合して、前記流路を
   形成してなるヘッド本体と、 前記ヘッド本体に接合され、前記複数の流路にそれぞれ
   対応する複数の吐出口を有するオリフィスプレートと、
   を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、 前記素子基板を複数個形成している半導体ウェーハと前
   記天板基板を複数個形成している半導体ウェーハとを、
   前記流路を形成するように接合して接合体を作製する工
   程と、 前記接合体の前記天板基板に対し、第１のダイヤモンド
   ブレードで切れ目を入れる工程と、 前記接合体を表裏反転させ、前記接合体の前記素子基板
   に対し、前記第１のダイヤモンドブレードで切れ目を入
   れる工程と、 前記接合体の前記第１のダイヤモンドブレードの切断残
   りを、前記第１のダイヤモンドブレードより幅の細い第
   ２のダイヤモンドブレードで全て切断することで、前記
   ヘッド本体を作製する工程と、 前記ヘッド本体に前記オリフィスプレートを、前記吐出
   口と前記流路が連通するように接合する工程と、を有す
   ることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。