JP2008100382A

JP2008100382A - 接合基板、液体噴射ヘッド及びその製造方法、並びに液体噴射装置

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Publication number: JP2008100382A
Application number: JP2006283023A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Torimoto; 達朗鳥本; Wataru Takahashi; 亙高橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-05-01
Anticipated expiration: 2026-10-17
Also published as: JP4883291B2

Abstract

【課題】溝部内への接着剤の流れ出しを防止することができる接合基板、液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供する。
【解決手段】少なくとも一方の表面に開口すると共に外部に連通する連通部が接続される溝部を有する第１の基板と、第１の基板１０の一方の表面に接着剤によって接合され溝部の開口を塞ぐ第２の基板とを有し、第１の基板又は第２の基板の少なくとも何れか一方には、溝部の外側の領域に、複数の凹部１５からなる逃げ溝１７が設けられると共に逃げ溝１７のうちの少なくとも溝部１２に隣接する凹部１５ａを外部と連通する連通路１９が設けられ、且つ溝部１２に隣接する凹部１５ａは、溝部１２の隅部１２ａに対向する領域の側面１５ｂが凹部１５ａの内側に向かって下り傾斜する所定幅の傾斜面で構成されているようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、二枚の基板が接着剤によって接合された接合基板の構造、特に、ノズル開口を有するノズルプレートとノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板とを有する液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置に関する。

液体噴射ヘッドとしては、例えば、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を、例えば圧電素子等の圧力発生手段により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドがある。また、このようなインクジェット式記録ヘッドは、一般的に、圧力発生室を形成した流路形成基板に、インク滴を吐出するための複数のノズル開口を穿設したノズルプレートが接着剤によって接合された構造となっている。このため、流路形成基板に圧力発生室を高密度に配設すると、ノズルプレートと流路形成基板との接着面積が小さくなり、余分な接着剤が圧力発生室内に過度に流れ込んでしまう。そして、圧力発生室に流れ込んだ接着剤によって振動板の変位量が低下する、あるいはノズル開口が塞がれてしまう等の問題が生じてしまう。

このような圧力発生室への接着剤の流れ込みを防止するために、例えば、列設された圧力室の両端にダミーの圧力室を設けると共に、このダミーの圧力室の外側に複数の独立した凹部からなる接着逃げ溝を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１５７０６３号公報（特許請求の範囲、第１図等）

このようにダミーの圧力室やその外側に接着逃げ溝を設けることで、部分的な圧力発生室への接着剤の流れ込みは防止することができるが、列設された全ての圧力室（圧力発生室）への接着剤の流れ込みを防止するのは困難である。

また、特許文献１では、ダミーの圧力発生室を大気開放させることで、圧力室への接着剤の流れ込みを防止するようにしている。しかしながら、ダミーの圧力室を大気開放させるだけでは、圧力室への接着剤の流れ込みを十分に抑えるのは難しい。なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドだけでなく、他の液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

さらに、このように圧力発生室等の凹部内に接着剤が流れ込んでしまうという問題は、液体噴射ヘッドだけでなく、溝部を有する第１の基板と、第１の基板に接着剤によって接合される第２の基板とを有する構造であれば、同様に発生する虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、溝部内への接着剤の流れ出しを防止することができる接合基板、液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、少なくとも一方の表面に開口すると共に外部に連通する連通部が接続される溝部を有する第１の基板と、該第１の基板の前記一方の表面に接着剤によって接合され前記溝部の開口を塞ぐ第２の基板とを有し、前記第１の基板又は前記第２の基板の少なくとも何れか一方には、前記溝部の外側の領域に、複数の凹部からなる逃げ溝が設けられると共に該逃げ溝のうちの少なくとも前記溝部に隣接する前記凹部を外部と連通する連通路が設けられ、且つ前記溝部に隣接する凹部は、前記溝部の隅部に対向する領域の側面が当該凹部の内側に向かって下り傾斜する所定幅の傾斜面で構成されていることを特徴とする接合基板にある。
かかる本発明の接合基板では、第１の基板と第２の基板とを接合する際、余分な接着剤が、傾斜面である側面部分から凹部内に流れ込む。したがって、溝部内への接着剤の流れ込み量が少量に抑えられ、両基板を良好に接合することができる。

また、本発明は、液滴を吐出するノズル開口が設けられたノズルプレートと、該ノズルプレートと接着剤によって接合され前記ノズル開口に連通する複数の圧力発生室が列設される流路形成基板と、前記圧力発生室内に液滴を吐出するための圧力を付与する圧力発生手段とを具備し、前記ノズルプレート又は前記流路形成基板の少なくとも何れか一方には、列設された圧力発生室の外側に対向する領域に複数の凹部からなる逃げ溝が設けられ、且つ前記逃げ溝を構成する凹部は、前記溝部の隅部に対向する領域の側面が当該凹部の内側に向かって下り傾斜する所定幅の傾斜面で構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。かかる本発明の液体噴射ヘッドでは、流路形成基板とノズルプレートとを接合する際、余分な接着剤が、傾斜面である側面部分から凹部内に流れ込む。このため、圧力発生室内への接着剤の流れ込み量を少量に抑えることができ、接着剤に起因する吐出不良を防止することができる。

ここで、前記圧力発生室の前記一方の隅部は、側面間の角度が鋭角となっていることが好ましい。これにより、圧力発生室内への接着剤の流れ込み量を少量に抑えることができる。すなわち、側面間の角部が鋭角である隅部からは圧力発生室内に接着剤が流れ込みやすいが、凹部の傾斜面である側面を対向させることで、この隅部からの接着剤の流れ込みを防止することができる。

また、前記流路形成基板が面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、前記圧力発生室が当該流路形成基板を異方性エッチングすることによって形成されていることが好ましい。これにより、圧力発生室を高精度に形成することができ、且つ圧力発生室内への接着剤の流れ込みも防止することができる。

また、前記逃げ溝を構成する複数の前記溝部が、列設された前記圧力発生室の三方を囲むように設けられていることが好ましい。これにより、流路形成基板とノズルプレートとを接合する際、余分な接着剤の圧力発生室への流れ込みがより確実に防止される。

さらに、本発明は、上記のような液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置にある。かかる本発明では、信頼性及び耐久性に優れた液体噴射装置を実現することができる。

また、本発明は、前記流路形成基板と前記ノズルプレートとを前記接着剤によって接合する際に、前記流路形成基板と前記ノズルプレートとを前記接着剤を介して当接させた状態で、前記逃げ溝のうちの少なくとも前記溝部に隣接する前記凹部が大気開放され且つ前記溝部が密封されているようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。かかる本発明では、流路形成基板とノズルプレートとを接合する際に、余分な接着剤の大半が、凹部内、特に大気開放されている凹部内に流れ込むため、溝部内への接着剤の流れ込み量を少量に抑えることができる。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びＡ−Ａ′断面図であり、図３は、流路形成基板の平面図及びそのＢ−Ｂ′断面図である。図示するように、第１の基板である流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって形成された厚さ０．５〜２μｍの二酸化シリコンからなる弾性膜５０が設けられている。この流路形成基板１０には、隔壁１１によって画成された複数の圧力発生室（溝部）１２が列設されている。各圧力発生室１２は、面方位（１１０）の単結晶基板からなる流路形成基板１０を異方性エッチングすることによって形成された結果、その開口形状が略平行四辺形となっている。

また、流路形成基板１０には、後述する保護基板３０のリザーバ部３２と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成され、この連通部１３と各圧力発生室１２とがインク供給路１４を介して連通されている。なお、インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。

また、図３に示すように、流路形成基板１０には、列設された複数の圧力発生室１２の外側の領域に、例えば、列設された圧力発生室１２の三方を囲むように、複数の凹部１５，１６からなる逃げ溝１７が設けられている。なお、この逃げ溝１７は、流路形成基板１０と後述するノズルプレート（第２の基板）２０とを接着剤２５で接合する際に、余分な接着剤が流れ込む逃げ溝となるものである。具体的には、圧力発生室１２の長手方向外側の領域に、流路形成基板１０の厚さ方向の一部を除去した凹部１５が設けられている。これら複数の凹部１５は、基本的には各圧力発生室１２に対応して設けられているが、本実施形態では、圧力発生室１２に隣接する凹部１５ａが、圧力発生室１２の並設方向に沿って連続的に形成されている。また、列設された圧力発生室１２の並設方向両端外側の領域には、流路形成基板１０を厚さ方向に貫通し、圧力発生室１２の長手方向に亘って連続する凹部１６が、圧力発生室１２の並設方向に沿って複数並設されている。

また、これらの凹部１５，１６のうちの圧力発生室１２に隣接する凹部１５ａ及び凹部１６ａは、流路形成基板１０に形成された溝１８を介して連通している。さらに、列設された圧力発生室１２の並設方向両端部外側の最外部に設けられた凹部１６ｂのそれぞれには、流路形成基板１０の側端面に開口する連通路１９が連通している。すなわち、この凹部１６ｂは連通路１９を介して外部と連通している。これにより、圧力発生室１２に隣接する各凹部１５ａ，１６ａも、間接的に連通路１９を介して外部と連通していることになる。なお、本実施形態では、連通路１９を、列設された圧力発生室１２の両端部側にそれぞれ設けるようにしたが、勿論、一方の端部側のみに設けるようにしてもよい。

さらに圧力発生室１２に隣接する凹部１５ａは、各圧力発生室１２の隅部１２ａに対向する領域の各側面１５ｂがそれぞれ凹部１５ａの内側に向かって傾斜する傾斜面となるように形成されている（図４参照）。言い換えれば、凹部１５ａは、その隅部と各圧力発生室１２の隅部１２ａとが対向しないように形成され、圧力発生室１２の隅部１２ａに対向する側面１５ｂが傾斜面となっている。例えば、本実施形態では、凹部１５ａの傾斜面である各側面１５ｂは、図５に示すように、圧力発生室１２の隅部１２ａを形成する各側面１２ｂ，１２ｃの延長線が、それぞれ交差するように所定幅Ｗで形成されている。

また、本実施形態では、凹部１５の傾斜面である側面１５ｂが対向する圧力発生室１２の隅部１２ａは、圧力発生室１２の側面１２ｂ，１２ｃ間の角度θ１が鋭角となっている。上述したように流路形成基板１０は面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、圧力発生室１２及び凹部１５，１６等はこの流路形成基板１０を異方性エッチングすることによって形成されている。このため、これら圧力発生室１２及び凹部１５，１６等は、基本的には、（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と第１の（１１１）面と約７０度の角度をなす第２の（１１１）面とで形成されている。そして、圧力発生室１２は、隅部１２ａの角度θ１が約７０度となるように形成されている。

そして、このような流路形成基板１０の開口面側には、圧力発生室１２等を形成する際のマスクとして用いられるマスク膜５１を介して、ノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤２５によって接合されている。そして、上述した凹部１５，１６内には、流路形成基板１０とノズルプレート２０とを接合する際に流れ込んで硬化した余分な接着剤２５ａが硬化した状態で存在する。

なお、ノズルプレート２０は、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなり、例えば、本実施形態では、ノズルプレート２０はステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成されている。

一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム等からなり、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とからなる圧電素子３００が形成されている。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。

また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。

流路形成基板１０の圧電素子３００側の面には、圧電素子３００に対向する領域に圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接着剤３５によって接着されている。この圧電素子保持部３１は、複数の圧電素子３００を一体的に覆う大きさで形成されており、各圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に配置されている。これにより、各圧電素子３００は、外部環境の影響を殆ど受けない状態に保護されている。なお、この圧電素子保持部３１は、必ずしも密封されている必要はない。また、各リード電極９０は、この圧電素子保持部３１の外側まで延設されて、図示しない駆動ＩＣに接続されるようになっている。

また、保護基板３０には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、上述したように流路形成基板１０の連通部１３と連通され、これらリザーバ部３２及び連通部１３によってリザーバ１００が形成されている。なお、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバ部３２のみがリザーバとして機能するようにしてもよい。また、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバ（リザーバ部３２）と各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。このような保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

また、保護基板３０上のリザーバ部３２に対向する領域には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部となっている。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。

以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図６〜図８を参照して説明する。なお、図６〜図８は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。

まず、図６（ａ）に示すように、シリコンウェハからなり流路形成基板１０が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５２を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。

次に、図６（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）からなる絶縁体膜５５を形成する。

次いで、図６（ｃ）に示すように、例えば、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次に、図６（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成し、これら圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。なお、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。勿論、圧電体層７０を形成する方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法、あるいはスパッタリング法を用いてもよい。

次に、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層９１を形成し、この金属層９１を、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して圧電素子３００毎にパターニングすることによりリード電極９０を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、保護基板３０が複数一体的に形成される保護基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３５によって接着する。ここで、保護基板用ウェハ１３０には、圧電素子保持部３１、リザーバ部３２等が予め形成されている。次いで、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みとなるように加工する。

次いで、図８（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上にマスク膜５１を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図８（ｂ）に示すように、このマスク膜５１を介して流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチング（ウェットエッチング）して、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。また同時に、列設された圧力発生室１２の周囲に、複数の凹部１５，１６からなる逃げ溝１７を形成する。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチング液によって弾性膜５０が露出するまでエッチングすることにより、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び逃げ溝１７を同時に形成する。

次に、図８（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、接着剤２５によってノズルプレート２０を接合する。このとき、本発明では、ノズルプレート２０と流路形成基板用ウェハ１１０とを接着剤２５（未硬化）を介して当接させた状態で、逃げ溝１７のうちの少なくとも圧力発生室１２に隣接する凹部１５ａ，１６ａを大気開放させ且つ圧力発生室１２を密封するようにしている。

例えば、本実施形態では、ノズルプレート２０に穿設されたノズル開口２１と、保護基板３０のリザーバ部３２等の開口とを、樹脂材料等からなる保護フィルム１５０でそれぞれ封止した状態で、流路形成基板用ウェハ１１０にノズルプレート２０を当接させている。これにより、圧力発生室１２は密封された状態となっている。一方、圧力発生室１２に隣接する凹部１５ａ，１６ａは、上述したように溝１８を介してそれぞれ連通していると共に連通路１９を介して外部と連通している。したがって、流路形成基板用ウェハ１１０とノズルプレート２０とを当接させた状態でも、これら凹部１５ａ，１６ａは、連通路１９を介して大気開放された状態となっている。そして、この状態で接着剤２５を所定温度に加熱して硬化させることで、流路形成基板用ウェハ１１０とノズルプレート２０とを接合する。勿論、常温で接着剤２５を硬化させるようにしてもよい。

そして、このように流路形成基板用ウェハ１１０とノズルプレート２０とを接合することにより、余分な接着剤は、大半が凹部１５，１６内、特に、圧力発生室１２に隣接する大気開放された凹部１５ａ，１６ａ内に流れ込み、圧力発生室１２内に流れ込む接着剤の量は極めて少量に抑えられる。

ここで、圧力発生室１２への接着剤２５の流れ込みは、毛細管現象によるものか、圧力発生室１２の各隅部で起こりやすく、特に、側面間の角度θ１が鋭角である隅部１２ａで起こり易い。また、接着剤２５を加熱硬化する場合には、接着剤２５が圧力発生室１２内に特に流れ込みやすくなる。しかしながら、上述したように、凹部１５ａの傾斜面である側面１５ｂが、各圧力発生室１２の角度θ１が鋭角である隅部１２ａに対向するように、凹部１５ａが形成されているため、圧力発生室１２内への接着剤２５の流れ込みをより確実に防止することができる。凹部１５ａの側面１５ｂが傾斜面となっていることで、圧力発生室１２の角度θ１が鋭角である隅部よりも接着剤２５がこの側面１５ｂを介して凹部１５ａ内に流れ込み易くなっているからである。

このような凹部１５ａの傾斜面である側面１５ｂの幅Ｗは、可及的に長くなっていることが好ましく、傾斜面である側面１５ｂの傾斜角度θ２は、過給的に小さくなっていることが好ましい（図４参照）。これにより、接着剤２５がさらに凹部１５ａ内に流れ込み易くなり、圧力発生室１２内への接着剤２５の流れ込みをより確実に防止することができる。

また本実施形態では、凹部１５が各圧力発生室１２に対応してそれぞれ設けられているため、各圧力発生室１２への接着剤の流れ込みをより確実に抑えることができる。

したがって、本発明によれば、接着剤２５によるノズル開口２１の詰まり等の吐出不良を防止することができる。さらに、振動板の変位量の低下を確実に防止することができる。例えば、接着剤が圧力発生室１２内に流れ込んだ場合、接着剤が振動板まで達すると、圧電素子３００の駆動による振動板の変位量が低下するという問題が生じる虞がある。さらに、接着剤の各圧力発生室１２内への流れ込み量の違いによって、クロストークが発生するという問題が生じる虞もある。しかしながら本発明によれば、このような問題の発生も防止することができる。

なお、このように流路形成基板用ウェハ１１０とノズルプレート２０とを接着した後は、図示しないが、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハ１１０等の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、これら流路形成基板用ウェハ１１０等を図１に示すような一つのチップサイズに分割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。

ここで、下記実施例１及び２並びに比較例のサンプルを作製したときの各圧力発生室への接着剤の流れ込み量を測定した結果を図９及び図１０に示す。なお、図９は、接着剤を常温で硬化させたときの流れ込み量のグラフである。図１０は、接着剤を加熱硬化させたときの流れ込み量のグラフである。また、これら図９及び図１０は、列設された圧力発生室のうちの中央部及び両端部の圧力発生室及び圧力発生室の両端部側の凹部での流れ込み量を示している。また、「流れ込み量」とは、図１１に示すように、圧力発生室１２内の振動板（弾性膜５０）上に流れ込んだ接着剤２５ａの幅Ｗ１及び幅Ｗ２を合計した値である。

（実施例１）
列設された圧力発生室の両端部外側及び圧力発生室の長手方向外側、すなわち、列設された圧力発生室の外側にこの列の三方を囲むように、複数の凹部からなる逃げ溝を設けた流路形成基板を作製し、この流路形成基板に、圧力発生室を「密封」状態とし、且つ逃げ溝である凹部を「大気開放」状態として、ノズルプレートを接着剤によって接合したものを実施例１のサンプルとした。

（実施例２）
実施例１と同様に、列設された圧力発生室の外側にこの列の三方を囲むように複数の凹部からなる逃げ溝を設けた流路形成基板を作製し、この流路形成基板に、圧力発生室を「大気開放」状態とし、且つ逃げ溝である凹部も「大気開放」状態として、ノズルプレートを接着剤によって接合したものを実施例２のサンプルとした。

（比較例）
列設された圧力発生室の両端部外側のみに複数の凹部からなる逃げ溝を設けた流路形成基板を作製し、この流路形成基板に、圧力発生室を「大気開放」状態とし、且つ逃げ溝である凹部を「密封」状態として、ノズルプレートとを接着剤によって接合したものを比較例のサンプルとした。

図９及び図１０に示すように、実施例１及び実施例２のサンプルでは、比較例のサンプルと比較して、圧力発生室への接着剤の流れ込み量が少量に抑えられている。特に、実施例１のサンプルで接着剤を加熱硬化させた場合には、凹部内への接着剤の流れ込み量が大幅に増加し、これに伴い圧力発生室内への接着剤の流れ込み量は大幅に低減されていた。そして、この結果から明らかなように、本発明の接合方法によれば、圧力発生室内への接着剤の流れ込み量を大幅に低減して、良好な吐出特性を有するインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、逃げ溝１７、溝１８及び連通路１９を流路形成基板１０に設けるようにしたが、これに限定されず、これら逃げ溝１７、溝１８及び連通路１９は、流路形成基板１０とノズルプレート２０との何れに設けられていてもよい。例えば、図１２に示すように、逃げ溝１７及び溝１８を流路形成基板１０に設けて、連通路１９Ａをノズルプレート２０に設けるようにしてもよい。また、上述の実施形態では、圧力発生室１２に隣接する凹部１５ａ，１６ａをそれぞれ溝１８を介して連通させ、流路形成基板１０の側端面に開口する連通路１９を介して大気開放させるようにしたが、これに限定されず、勿論、各凹部１５ａ，１６ａを連通させることなく、各凹部１５ａ，１６ａのそれぞれと外部と連通する複数の連通路を設けるようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、流路形成基板１０が第１の基板に相当し、ノズルプレート２０が第２の基板に相当するが、例えば、流路形成基板１０のノズルプレート２０が形成される面とは反対側の面に接着剤を介して他の部材、例えば、振動板が接合されている場合、流路形成基板を第１の基板とし、上記他の部材を第２の基板として本発明を適用することもできる。なおこの場合、逃げ溝１７、溝１８及び連通路１９は、ある程度の厚さを有する流路形成基板１０に設けることが好ましい。

また、このようなインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１３は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図１３に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。

なお、上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。

また、本発明は、液体噴射ヘッド及びその製造だけでなく、溝部を有する基板を含む二枚の基板が接着剤によって接合されたあらゆる接合基板及びその製造に採用することができるものであることは言うまでもない。

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及びＡ−Ａ′断面図である。実施形態１に係る流路形成基板の平面図及びＢ−Ｂ′断面図である。実施形態１に係る流路形成基板のＣ−Ｃ′断面図である。実施形態１に係る流路形成基板の要部を示す平面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。常温硬化時の接着剤の流れ込み量を示すグラフである。加熱硬化時の接着剤の流れ込み量を示すグラフである。流れ込み量を説明する概略図である。他の実施形態に係る記録ヘッドの一部を示す断面図である。一実施形態に係る記録装置の概略図である。

符号の説明

１０流路形成基板、１２圧力発生室、１３連通部、１４インク供給路、１５，１６凹部、１７逃げ溝、１８溝、１９連通路、２０ノズルプレート、２１ノズル開口、３０保護基板、４０コンプライアンス基板、５０弾性膜、５５絶縁体膜、６０下電極膜、７０圧電体層、８０上電極膜、１００リザーバ、３００圧電素子

Claims

少なくとも一方の表面に開口すると共に外部に連通する連通部が接続される溝部を有する第１の基板と、該第１の基板の前記一方の表面に接着剤によって接合され前記溝部の開口を塞ぐ第２の基板とを有し、
前記第１の基板又は前記第２の基板の少なくとも何れか一方には、前記溝部の外側の領域に、複数の凹部からなる逃げ溝が設けられると共に該逃げ溝のうちの少なくとも前記溝部に隣接する前記凹部を外部と連通する連通路が設けられ、
且つ前記溝部に隣接する凹部は、前記溝部の隅部に対向する領域の側面が当該凹部の内側に向かって下り傾斜する所定幅の傾斜面で構成されていることを特徴とする接合基板。
液滴を吐出するノズル開口が設けられたノズルプレートと、該ノズルプレートと接着剤によって接合され前記ノズル開口に連通する複数の圧力発生室が列設される流路形成基板と、前記圧力発生室内に液滴を吐出するための圧力を付与する圧力発生手段とを具備し、
前記ノズルプレート又は前記流路形成基板の少なくとも何れか一方には、列設された圧力発生室の外側に対向する領域に複数の凹部からなる逃げ溝が設けられ、
且つ前記逃げ溝を構成する凹部は、前記溝部の隅部に対向する領域の側面が当該凹部の内側に向かって下り傾斜する所定幅の傾斜面で構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記圧力発生室の前記一方の隅部は、側面間の角度が鋭角となっていることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
前記流路形成基板が面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、前記圧力発生室が当該流路形成基板を異方性エッチングすることによって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
前記逃げ溝を構成する複数の前記溝部が、列設された前記圧力発生室の三方を囲むように設けられていることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
請求項２〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
請求項２〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板と前記ノズルプレートとを前記接着剤によって接合する際に、前記流路形成基板と前記ノズルプレートとを前記接着剤を介して当接させた状態で、前記逃げ溝のうちの少なくとも前記溝部に隣接する前記凹部が大気開放され且つ前記溝部が密封されているようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。