液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法
【課題】高速かつ安定して連続吐出できる高い吐出周波数応答性を得ることができる液体吐出ヘッドおよびその製造方法の提供。
【解決手段】共通液室１０９から導かれた液体をヒータ１０３やノズノ側壁１０７が備えられたノズルから吐出する液体吐出ヘッドで、該ノズルの前記ヒータ１０３が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂によって形成された天板ノズル上壁層２０５を備え、該天板ノズル上壁層２０５によって前記ノズルの流路長を決定した。
【解決手段】共通液室１０９から導かれた液体をヒータ１０３やノズノ側壁１０７が備えられたノズルから吐出する液体吐出ヘッドで、該ノズルの前記ヒータ１０３が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂によって形成された天板ノズル上壁層２０５を備え、該天板ノズル上壁層２０５によって前記ノズルの流路長を決定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッドの製造方法に関し、特に液体を吐出するためのエネルギを発生する素子が複数形成された基板と、その基板に接合される天板と、を具えた液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置（以下、単に記録装置ともいう）などに用いられる液体吐出ヘッドは、一般的に液路に満たされた液体（以下、インクともいう）にエネルギを作用させてインクを吐出させる。そのため液体吐出ヘッドは、インクにエネルギを作用させるエネルギ発生素子を備えている。さらに液体吐出ヘッドは、インク供給口および共通液室を備えており、インクをインク供給口から共通液室を介して液路へと導き、ここでエネルギ発生素子からインクにエネルギを作用させる。インクにエネルギを作用させることで、液路の先端に設けられた吐出口からインクを例えば滴として吐出させ、そのインクにより記録媒体上にドットを形成して記録が行われる。
【０００３】
インクに作用させるエネルギとしては複数あるが、中でも、熱エネルギを利用してインクを吐出する液体吐出ヘッドは、吐出口、液路およびエネルギ発生素子である発熱素子を高密度に多数配列することが可能である。以下、これらの吐出口、液路、発熱素子の集合をノズルと総称する。
【０００４】
このように発熱素子を高密度に多数配列することが可能であるため、記録装置の全体的なコンパクト化も容易であること等の利点から、熱エネルギを利用して吐出する液体吐出ヘッドは、パーソナルまたはオフィスユースの記録装置として広く用いられている。
【０００５】
一方、特に産業用途のインクジェット記録装置においては、記録の一層の高速度化が求められている。高速記録を可能にするには、エネルギ発生素子への駆動信号の印加、液路内の液体への圧力伝播、液体の吐出およびその後の液路へのインクリフィル等の一連の動作が、高速かつ安定して連続的に行われること、すなわち高度な吐出周波数応答性が求められる。そのため液体吐出ヘッドには、より高精度なノズル寸法が求められることになる。
【０００６】
発熱素子を用いたインクジェット記録方式は、駆動信号の印加によって発熱素子（以下、ヒータともいう）が加熱させられることで液体（インク）に発砲が始まり、液流路内の液体への圧力伝播が吐出口方向に働くことにより液滴が吐出される。そのため、吐出口からヒータまでの流路寸法（流路抵抗）にバラツキが生じると、液滴の吐出速度およびインクのリフィル速度に影響を与えることになり、吐出特性が安定しないことがあった。
【０００７】
そこで、吐出口から発熱素子までの寸法管理を行いながら液体吐出ヘッドを製造する方法として特許文献１に開示された方法がある。ここでは、基板に電気熱変換素子を形成する工程で、くし型の段階的に変化した傾斜パターンをパターニングし、基板の表面を保護層によって覆った上で液流路を形成するノズル層を積層した後、吐出口部を切断して液流路の吐出口を形成する。そして、切断後の吐出口部から流路方向に観測すると、切断面には傾斜パターンの帯状部分のいくつかの先端が現れる。その切断面に露出する帯状部分の数を数えることで、発熱素子から吐出口形成面までの距離を簡単に検知することができ、これに応じて液体吐出ヘッドをランク分けし、液体吐出ヘッドの特性に応じて適切な駆動信号を与えることができるようになる。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、発砲が始まり液流路内の液体への圧力伝播が吐出口方向に働くと同時に、この圧力伝播はヒータから吐出口とは反対方向にある共通液室に向けても働くことになる。そして、ヒータから共通液室までの寸法が短い場合、圧力伝播は共通液室側へ逃げ易くなり、必要な液滴の吐出速度を得ることができなくなることがある。また逆に、ヒータから共通液室までの寸法が長い場合は、後方流路抵抗が大きいため圧力伝播は共通液室側へ逃げにくくなるが、ヒータまでの距離が長いためにインクのリフィル性が阻害され、吐出周波数応答性が悪くなることがある。
【００１０】
特許文献１は、吐出口から発熱素子までの寸法精度向上を狙った提案であるが、インクの吐出周波数応答性や吐出速度等の液体吐出ヘッド特性に大きな影響を与える要素である発熱素子の中心から共通液室の入り口部までの寸法精度については加味していなかった。すなわち、吐出口から発熱素子までの寸法精度だけでは、高速かつ安定して連続で吐出するという高度な吐出周波数応答性を得ることができない場合があった。
【００１１】
更に、この共通液室の入り口部は、天板基板（シリコン基板）に異方性エッチングにて形成される傾斜面の位置によって決まり、微妙なエッチング条件（エッチング液濃度、温度等、マスキング状態）によって位置のバラツキを持っていた。
【００１２】
よって本発明は、高速かつ安定して連続で吐出するという高度な吐出周波数応答性を得ることができる液体吐出ヘッドおよびそ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】
【００１３】
そのため本発明の液体吐出ヘッドは、共通液室から導かれた液体を発熱素子やノズル壁が備えられたノズルから吐出する液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルの前記発熱素子が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂によって形成された天板ノズル上壁層を備え、該天板ノズル上壁層によって前記ノズルの流路長が決定されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、共通液室から導かれた液体を発熱素子やノズル壁が備えられたノズルから吐出する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズルの前記発熱素子が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂の天板ノズル上壁層を形成する工程と、該天板ノズル上壁層によって前記ノズルの流路長を決定する工程と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、液体吐出ヘッドは、ノズルの発熱素子が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂によって形成された天板ノズル上壁層を備え、その天板ノズル上壁層によってノズルの流路長が決定されている。これによって、高速かつ安定して連続で吐出するという高度な吐出周波数応答性を得ることができる液体吐出ヘッドを実現することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の液体吐出ヘッドユニット１０１を備えた記録装置３０１の概略的な内部構成を示した図である。本実施形態の記録装置３０１には、複数の液体吐出ヘッドユニット１０１Ｋ〜１０１Ｙのそれぞれに、個別の回復ユニット３０５、インクカートリッジ３０３およびサブタンク３０４が具えられている。さらに、記録装置３０１は、搬送部３０８、オペレーションパネル３１０および給紙部３０６等を具えている。
【００１７】
図中のＫ、Ｃ、ＬＣ、Ｍ、ＬＭおよびＹは、それぞれ、ブラック、シアン、淡シアン、マゼン、淡マゼンタおよびイエローの各々のインク色を表している。本実施形態が適用可能な記録装置３０１は、これら６色に対応して設けられた液体吐出ヘッドユニット（以下、特定しない場合は符号１０１にて総括的に参照される）によってカラー記録が可能である。液体吐出ヘッドユニット１０１は、例えば６００ｄｐｉ（ドット／インチ；参考値）の密度で２，５６０個のノズルをライン状に配列してなる最大記録幅４．３インチのものである。液体吐出ヘッドユニット１０１の吐出口が形成された面（以下、吐出口面）は、非記録動作時には回復ユニット３０５により密閉（キャッピング）されているが、記録動作時にはキャッピング状態から解かれて、液体吐出ヘッドユニット１０１は記録動作に備える。
【００１８】
給紙部３０６に積載された記録媒体Ｐは、一枚毎にピックアップされ、記録装置３０１の本体側の矢印α方向に送出され、搬送部３０８に受け渡される。搬送部３０８は、搬送ベルトによって矢印α方向に記録媒体Ｐを一定速度で搬送するように動作する。そして記録媒体Ｐは、液体吐出ヘッドユニット１０１の吐出口面の下部を通過するときに、吐出されたインクを受容し、その後、排紙部３０９に排出、積載される。
【００１９】
図２は、本実施形態の液体吐出ヘッドユニット１０１の構成例を示す側断面図である。液体吐出ヘッドユニット１０１は、その主要部としてチップ状の液体吐出ヘッド１００を有し、これはセラミック製のベースプレート１２００によって支持されている。このベースプレート１２００上に設けられた発熱素子基板１０２の後方（図の右側）には、プリント配線基板（ＰＣＢ）１２０２が両面テープにより支持されている。そして、発熱素子基板１０２上の発熱部とＰＣＢ１２０２とは、各々の配線に対応してワイヤボンディング１２０１により電気的に接続されている。
【００２０】
液体吐出ヘッド１００は、発熱素子基板１０２に天板２０２が接合されることで構成されており、当該接合によって後述する液路や共通液室１０９などが画成される。共通液室１０９に対しては、異方性エッチング等により天板２０２に設けた開口２０１を介し、インク流路形成部材１２０３からインクが導入される。
【００２１】
図３は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１００のノズル近傍を示す一部破断斜視図である。また図４は、液体吐出ヘッド１００の発熱素子基板１０２の上面を示した図である。
【００２２】
発熱素子基板１０２には、液体（インク）を加熱発泡するための電気熱変換体などの発熱部（以下、ヒータともいう）１０３が複数、ノズルに対応した位置に形成されている。ヒータ１０３にはチッ化タンタル等の抵抗体が用いられ、厚さは０．０１〜０．５μｍ、シート抵抗は単位正方形あたり１０〜３００Ωのものが用いられる。なお、ヒータ１０３はチッ化タンタル以外の材料、例えばホウ化ハフニウムなどで形成されたものでもよく、厚さやシート抵抗についても特に限定されるものではない。
【００２３】
ヒータ１０３の両端部には、通電を行うためのアルミニウム等からなる一対の電極配線（不図示）が接続され、一方の電極配線には通電をオン／オフするためのスイッチングトランジスタ（不図示）が設けられる。スイッチングトランジスタは、ＰＣＢ１２０２を介して液体吐出ヘッド外部から入力される記録信号に応じ、ゲート素子等を含む回路からなる制御用ＩＣによって駆動が制御される。
【００２４】
発熱素子基板１０２上の隣接するヒータ間には、感光性樹脂を用いてノズル側壁（ノズル壁）１０７が形成される。発熱素子基板１０２と接合し合うＳｉ等で形成された天板２０２には、感光性樹脂を用いて天板ノズル上壁層（天板ＤＦ）と液室枠１０１Ａが形成される。さらにノズル側壁１０７の上面には、厚さ２μｍ程度の天板接着層５１７を介して、天板２０２が配置される。これにより、発熱素子基板１０２、ノズル側壁１０７および天板接着層５１７で囲まれた管状の液路１０６が画成される。また、発熱素子基板１０２上で、各液路１０６の吐出口１０４側には厚さ５〜１０μｍ程度のノズル補強壁５１６が形成されている。複数の液路１０６は、液室枠１１０Ａにより周囲が画設された共通液室１０９に連通している。
【００２５】
なお、図３に示すように、発熱素子基板１０２上には、可動部材５１２の保持部材５１３を配置することができる。保持部材５１３は、各ノズルに対応する可動部材５１２を片持ち支持した状態で形成され可能である。そして保持部材５１３は、可動部材５１２の自由端５１８の側が吐出口１０４の方向に延在し、支点が共通液室１０９内に位置するような状態で配置されている。
【００２６】
以上の構成において、液体吐出ヘッド外部から入力される記録信号に応じ、制御用ＩＣによってスイッチングトランジスタの駆動が制御され、これによってヒータ１０３の通電がオン／オフされる。共通液室１０９から各液路１０６に供給されたインクは、ヒータ１０３上で加熱されて発泡する。インクの発泡が始まると、それに伴い可動部材５１２も変位を開始し、発泡の圧力を効果的に作用させて、インクの流れが吐出口１０４の方向へ向かうのを促進する。その後、発生した気泡内の圧力が減少することによって気泡は収縮し、吐出口１０４から出たインク滴が切り離されて吐出される。
【００２７】
次に、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド１００の製造方法を説明する。
図５（ａ）〜（ｉ）は、液体吐出ヘッド１００の製造工程を順に示した図であり、液体吐出ヘッド１００の吐出口１０４側から見た図を示している。
【００２８】
図５（ａ）に示すシリコンウエハでなる基体（第１の基体）１０２Ｂ上に、半導体製造工程で用いるものと同様の製造装置を用いて、ホウ化ハフニウム、ホウ化ニオブまたはチッ化タンタル等からなるヒータ１０３（同図には不図示）を形成する。なお、基体１０２Ｂには、ヒータ１０３を選択的に駆動するためのスイッチングトランジスタ等の半導体素子でなる駆動回路を予め作り込こんでおくことができる。更に次工程における感光性樹脂フィルムとの密着性向上を目的として、基体１０２Ｂの表面に洗浄を施し、紫外線−オゾン等による表面改質を行った後、例えばシランカップリング剤をエチルアルコールで１重量％に希釈した液を上記改質表面上にスピンコートする。
【００２９】
次に表面洗浄を行い、密着性を向上した基体１０２Ｂ上に、図５（ｂ）に示すように感光性樹脂フィルムＤＦ１をラミネートする。次に、図５（ｃ）に示すように、フォトマスクＭ１を介して、ノズル補強壁５１６および、保持部材５１３を接着するための台座として残すために感光性樹脂フィルムＤＦ１に紫外線を照射する。そして、次の工程では、図５（ｄ）に示すように、さらに感光性樹脂フィルムＤＦ２をラミネートする。次に、図５（ｅ）に示すように、このラミネートした感光性樹脂フィルムにフォトマスクＭ２を配し、ノズル側壁１０７および液室枠１１０Ａ（図４参照）として残す部分に紫外線を照射する。
【００３０】
次に、図５（ｆ）に示すように、感光性樹脂フィルムＤＦ１およびＤＦ２をキシレンとブチルセルソルブアセテートとの混合液からなる現像液で現像し、感光性樹脂フィルムの未露光部分を融解させる。これにより、露光して硬化した部分により基体１０２Ｂ上には、ノズル補強壁５１６、台座、ノズル側壁１０７および液室枠１１０Ａが形成される。
【００３１】
そして、不図示の台座（後述の図８において符号５２０で示す）に保持部材５１３を接着することで、図５（ｇ）に示すように、各液路に対応して可動部材５１２が配置される。
【００３２】
次に、図５（ｈ）に示すように、基体１０２Ｂと接合される天板２０２用の基体（第２の基体）２０２Ｂの面に感光性樹脂フィルムＤＦ３をラミネートする。フォトマスクＭ３を介して、天板ノズル上壁層２０５（天板ＤＦ）と液室枠１１０Ｂ（不図示）として残す部分に紫外線を照射する。感光性樹脂フィルムＤＦ３をキシレンとブチルセルソルブアセテートとの混合液からなる現像液で現像し、感光性樹脂フィルムの未露光部分を融解させる。これにより、露光して硬化した部分により基体２０２Ｂ上には、天板ノズル上壁層２０５と液室枠１１０Ｂ（不図示）が形成される。
【００３３】
次に、図５（ｉ）に示すように、天板ノズル上壁層２０５と液室枠１１０Ｂ（不図示）の面に、感光性樹脂フィルムを材料とした天板接着層５１７を予めラミネートしておいた基体２０２Ｂをノズル側壁１０７および液室枠１１０Ａの上に溶着する。
【００３４】
ここで、発熱素子基板１０２となる部分および天板２０２となる部分は、ウエハの基体上にそれぞれ複数が形成され、それぞれが発熱素子基板１０２と天板２０２とで対応するようになっている。このようにて基体同士を接合させた上で、各液体吐出ヘッドに分離する。
【００３５】
図６は、ヒータ１０３と、液路１０６を画設するためのノズル側壁１０７等と、が形成された発熱素子基板１０２になる部分を複数個分パターニングした基体１０２Ｂを示した図である。発熱素子基板１０２になる部分は、略円形の基体１０２Ｂに対して並列に複数形成されているが、これらは半導体製造工程と同様の上述した工程により形成されるため、それぞれの形状、寸法および配列の精度は高いものである。
【００３６】
そして本実施形態では、配列範囲の中央部位置している発熱素子基板１０２となる部分の両側に、基体１０２Ｂと基体２０２Ｂとを接合する際に位置決めとして利用するためのマーキング（第１のマーキング）８０１Ａおよび８０１Ｂを感光性樹脂で施してある。このマーキング８０１Ａ、８０１Ｂは、ノズル側壁１０７等をパターニングするために利用されるマスクＭ２を、予めマーキング８０１Ａ、８０１Ｂにも対応したものとしておくことで、ノズル側壁１０７等と同時期にパターニングされるようにしている。
【００３７】
図７は、共通液室１０９の天井部となる凹部１０９Ａと共通液室１０９に連通するインク供給口２０１とがエッチングにより形成された後、天板２０２となる部分を複数チップ分パターニングした基体２０２Ｂを示した図である。天板２０２となる部分は、これと接合される発熱素子基板１０２となる基体１０２Ｂに対応して、略円形の基体２０２Ｂに並列に複数形成されている。天板２０２となるこれらの部分も、半導体製造工程と同様の工程により形成されるため、それぞれの形状、寸法および配列の精度は高い。そして、上記１つの発熱素子基板１０２に対応した天板２０２の両側には、基体１０２Ｂに形成したマーキング８０１に合わせてパターニングした感光性樹脂のマーキング（第２のマーキング）２０４を施してある。なお、マーキング２０４を感光性樹脂で形成する場合、天板ノズル上壁層２０５等をパターニングするために利用されるマスクＭ３を、予めマーキング２０４にも対応させておくことで、マーキング２０４も天板ノズル上壁層２０５等と同時期にパターニングされる。
【００３８】
図８は、従来の液体吐出ヘッドにおけるばらつきの発生を説明するための図である。従来はエッチングによって共通液室を形成する前に予め天板用基体１２０２Ｂに設けたアライメントマークと、発熱素子基板用基体１１０２Ｂにノズル側壁１１０７等をパターニングする前に予め設けたマーキングと、を合わせて両基体を接合するのが一般的であった。そのため、共通液室１１０９のエッチングのばらつきによって、ヒータ１１０３中心部Ｃから共通液室の入り口部までの寸法には±ａ（ここでａは５０〜６０μｍ）のばらつきが発生していた。そして、そのばらつきはそのままノズルにおける流路抵抗のばらつきになっていた。
【００３９】
記録時にインクがリフィルされる場合、共通液室に比べてノズル部分は狭くなっているため、共通液室部分での流路抵抗に比べて、ノズル部分における流路抵抗は大きなものになる。そして、そのノズル部分での流路抵抗がばらつくと吐出に影響するため、ヒータ１１０３中心部Ｃから共通液室の入り口部までの寸法のばらつきは、吐出特性を不安定にさせる要因となっていた。流路長Ｌ２が長い（Ｌ２＝４５０μｍ以上）低速用の液体吐出ヘッドでは、このばらつきによる吐出への影響は少ない。しかし、記録速度が速くなるに連れてインクのリフィル性向上のためノズル流路の低抵抗化が進み流路長Ｌ２も短くなり、ばらつきによる流路抵抗差の影響度が大きくなってきた。
【００４０】
そこで本発明は、ヒータから共通液室の入り口部までの寸法のばらつきを少なくした液体吐出ヘッドとその液体吐出ヘッドの製造方法を提案するものである。
図９は、本実施形態のばらつきを少なくした液体吐出ヘッドを説明するための図である。本実施形態の液体吐出ヘッド１００は、従来とは異なりノズルの天板部分に天板ノズル上壁層２０５を設けている。この天板ノズル上壁層２０５を高精度で設けることでノズルにおける流路長のばらつきを少なくしている。以下に天板ノズル上壁層２０５を高精度で設ける方法について説明する。
【００４１】
天板２０２の共通液室１０９の天井部となる凹部１０９Ａをエッチングにより掘り込んだ後、発熱発生素子１０２と接合する天板２０３の面に天板ノズル上壁層２０５を形成すると同時期に、マーキング２０４が形成されるようにしている。天板ノズル上壁層２０５とマーキング２０４は、同一パターン内に配置し、一度の露光でパターニングされている。一方で、発熱素子基板１０２のノズル側壁１０７を形成する際に、基体１０２Ｂにマーキング８０１が同時期に形成されるようにしている。そして、それらのマーキングに基づいて両基体を位置合わせして接合させている。これによってヒータ１０３の中心部Ｃから天板ノズル上壁層端部Ｘまでの寸法Ｌ２'は高精度に仕上がる。
【００４２】
なお、寸法Ｌ２'は必要な吐出周波数応答性および吐出速度によって決まる。また天板ノズル上壁層２０５の端部Ｘから共通液室１０９の入口部Ｚまでの距離Ｌ２"は、エッチングによるばらつきが発生したとしてもＬ２"≧２ａとなるように、天板２０３の凹部１０９Ａを設けている。
【００４３】
また、天板ノズル上壁層２０５の厚みＧは、エッチングにより共通液室の入り口部Ｚが流路抵抗が大きくなる方向（矢印Ｈ方向）に最大まで位置ずれしても、所望の吐出特性を損なわないほどの低抵抗となる厚みを備えることが望ましい。つまり、天板ノズル上壁層２０５の端部Ｘから天板２０２の共通液室１０９の入り口部Ｚまでの流路抵抗Ｒ２と、寸法Ｌ２'の流路抵抗Ｒ１との関係において、流路抵抗Ｒ２が流路抵抗Ｒ１の２０％以下となる厚みＧとすることが望ましい。
【００４４】
ここで、流路Ｓの断面積Ｄ、流路幅Ｗ、流路高さｈを用いて流路Ｓの流路抵抗Ｒ１を式で表わすと以下のようになる。
Ｒ１＝Ｌ２'／Ｄ2＝Ｌ２'／（ｈ×Ｗ）2
また、流路抵抗Ｒ２を式で表わすと以下のようになる。
Ｒ２＝２ａ／（（ｈ＋Ｇ）×Ｗ）2
これらの式より、Ｒ２／Ｒ１×１００≦２０％となるような天板ノズル上壁層２０５の厚みＧを選定することが望ましい。
【００４５】
次に、上述したマーキングを用いた基体１０２Ｂと基体２０２Ｂの両基体の位置合わせの態様について説明する。
【００４６】
図１０（ａ）は、発熱素子基板１０２用の基体１０２Ｂと天板２０２用の基体２０２Ｂとを貼り合わせて接合する際の、図６および図７における矢印Ａ方向から見た側面図であり、図１０（ｂ）は同じく図６および図７におけるＢ−Ｂ線断面図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、発熱素子基板１０２用の基体１０２Ｂにあるマーキング８０１と、天板２０２用の基体２０２Ｂ上にあるマーキング２０４同士が重なり合うように位置合わせを行い接合を行う。
【００４７】
図１１は、マーキング８０１Ａ、８０１Ｂとマーキング２０４Ａ、２０４Ｂを拡大して示した図である。この位置合わせはＩＲ観察が可能な顕微鏡にて、各々のマーキングを確認しながら行う。よって高精度（数μｍ内）に位置合わせを行うことができる。
【００４８】
なお本実施形態では、両基体の接合面にはそれぞれのマーキングが突設され、マーキング８０１Ａ、８０１Ｂとノズル側壁１０７とは同一面上に同時期に形成され、マーキング２０４Ａ、２０４Ｂと天板ノズル上壁層２０５とは同一面上に同時期に形成されている。このため、両基体同士でマーキング同士が干渉することはない。また、マーキングが施される位置については、左右対称の位置に設けることが、位置合わせを容易勝つ確実なものとする上で好ましい。
【００４９】
また、両基体が接合されてから、ダイシング加工等によりそれぞれの液体吐出ヘッド１００（すなわち発熱素子基板および天板の接合体）を分離することができる。この際、特許文献１に開示された方法を用いることで、発熱素子から吐出口形成面までの距離を簡単に検知することができる。この方法は、吐出口形成面からヒータ中心部Ｃまでの寸法Ｌ１を管理することが可能で、ダイシング後の吐出面の研磨量をコントロールすることが容易となり、寸法Ｌ１も高精度に仕上げることが可能である。
【００５０】
このように、ノズルの天板となる部分に天板ノズル上壁層を設けて、ノズル流路長の寸法のばらつきを少なくする。これによって、安定した吐出特性を得ることができる液体吐出ヘッドを実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態の液体吐出ヘッドユニットを備えた記録装置の概略的な内部構成を示した図である。
【図２】本実施形態の液体吐出ヘッドユニットの構成例を示す側断面図である。
【図３】本実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル近傍を示す一部破断斜視図である。
【図４】液体吐出ヘッドの発熱素子基板の上面を示した図である。
【図５】（ａ）〜（ｉ）は、液体吐出ヘッドの製造工程を順に示した図である。
【図６】ヒータと、液路を画設するためのノズル側壁等と、が形成された発熱素子基板になる部分を複数個分パターニングした基体を示した図である。
【図７】天板となる部分をパターニングした基体を示した図である。
【図８】従来の液体吐出ヘッドにおけるばらつきの発生を説明するための図である。
【図９】本実施形態のばらつきを少なくした液体吐出ヘッドを説明するための図である。
【図１０】（ａ）は、発熱素子基板用の基体と天板用の基体とを貼り合わせて接合した状態の側面図であり、（ｂ）は図６および図７におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】基体のマーキングを拡大して示した図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００ 液体吐出ヘッド
１０２ 発熱素子基板
１０２Ｂ 基体
１０３ ヒータ
１０４ 吐出口
１０６ 液路
１０７ ノズル側壁
１０９ 共通液室
２０２ 天板
２０２Ｂ 基体
２０４ マーキング
２０５ 天板ノズル上壁層
５１２ 可動部材
５１３ 保持部材
５１７ 天板接着層
８０１ マーキング
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッドの製造方法に関し、特に液体を吐出するためのエネルギを発生する素子が複数形成された基板と、その基板に接合される天板と、を具えた液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置（以下、単に記録装置ともいう）などに用いられる液体吐出ヘッドは、一般的に液路に満たされた液体（以下、インクともいう）にエネルギを作用させてインクを吐出させる。そのため液体吐出ヘッドは、インクにエネルギを作用させるエネルギ発生素子を備えている。さらに液体吐出ヘッドは、インク供給口および共通液室を備えており、インクをインク供給口から共通液室を介して液路へと導き、ここでエネルギ発生素子からインクにエネルギを作用させる。インクにエネルギを作用させることで、液路の先端に設けられた吐出口からインクを例えば滴として吐出させ、そのインクにより記録媒体上にドットを形成して記録が行われる。
【０００３】
インクに作用させるエネルギとしては複数あるが、中でも、熱エネルギを利用してインクを吐出する液体吐出ヘッドは、吐出口、液路およびエネルギ発生素子である発熱素子を高密度に多数配列することが可能である。以下、これらの吐出口、液路、発熱素子の集合をノズルと総称する。
【０００４】
このように発熱素子を高密度に多数配列することが可能であるため、記録装置の全体的なコンパクト化も容易であること等の利点から、熱エネルギを利用して吐出する液体吐出ヘッドは、パーソナルまたはオフィスユースの記録装置として広く用いられている。
【０００５】
一方、特に産業用途のインクジェット記録装置においては、記録の一層の高速度化が求められている。高速記録を可能にするには、エネルギ発生素子への駆動信号の印加、液路内の液体への圧力伝播、液体の吐出およびその後の液路へのインクリフィル等の一連の動作が、高速かつ安定して連続的に行われること、すなわち高度な吐出周波数応答性が求められる。そのため液体吐出ヘッドには、より高精度なノズル寸法が求められることになる。
【０００６】
発熱素子を用いたインクジェット記録方式は、駆動信号の印加によって発熱素子（以下、ヒータともいう）が加熱させられることで液体（インク）に発砲が始まり、液流路内の液体への圧力伝播が吐出口方向に働くことにより液滴が吐出される。そのため、吐出口からヒータまでの流路寸法（流路抵抗）にバラツキが生じると、液滴の吐出速度およびインクのリフィル速度に影響を与えることになり、吐出特性が安定しないことがあった。
【０００７】
そこで、吐出口から発熱素子までの寸法管理を行いながら液体吐出ヘッドを製造する方法として特許文献１に開示された方法がある。ここでは、基板に電気熱変換素子を形成する工程で、くし型の段階的に変化した傾斜パターンをパターニングし、基板の表面を保護層によって覆った上で液流路を形成するノズル層を積層した後、吐出口部を切断して液流路の吐出口を形成する。そして、切断後の吐出口部から流路方向に観測すると、切断面には傾斜パターンの帯状部分のいくつかの先端が現れる。その切断面に露出する帯状部分の数を数えることで、発熱素子から吐出口形成面までの距離を簡単に検知することができ、これに応じて液体吐出ヘッドをランク分けし、液体吐出ヘッドの特性に応じて適切な駆動信号を与えることができるようになる。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、発砲が始まり液流路内の液体への圧力伝播が吐出口方向に働くと同時に、この圧力伝播はヒータから吐出口とは反対方向にある共通液室に向けても働くことになる。そして、ヒータから共通液室までの寸法が短い場合、圧力伝播は共通液室側へ逃げ易くなり、必要な液滴の吐出速度を得ることができなくなることがある。また逆に、ヒータから共通液室までの寸法が長い場合は、後方流路抵抗が大きいため圧力伝播は共通液室側へ逃げにくくなるが、ヒータまでの距離が長いためにインクのリフィル性が阻害され、吐出周波数応答性が悪くなることがある。
【００１０】
特許文献１は、吐出口から発熱素子までの寸法精度向上を狙った提案であるが、インクの吐出周波数応答性や吐出速度等の液体吐出ヘッド特性に大きな影響を与える要素である発熱素子の中心から共通液室の入り口部までの寸法精度については加味していなかった。すなわち、吐出口から発熱素子までの寸法精度だけでは、高速かつ安定して連続で吐出するという高度な吐出周波数応答性を得ることができない場合があった。
【００１１】
更に、この共通液室の入り口部は、天板基板（シリコン基板）に異方性エッチングにて形成される傾斜面の位置によって決まり、微妙なエッチング条件（エッチング液濃度、温度等、マスキング状態）によって位置のバラツキを持っていた。
【００１２】
よって本発明は、高速かつ安定して連続で吐出するという高度な吐出周波数応答性を得ることができる液体吐出ヘッドおよびそ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】
【００１３】
そのため本発明の液体吐出ヘッドは、共通液室から導かれた液体を発熱素子やノズル壁が備えられたノズルから吐出する液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルの前記発熱素子が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂によって形成された天板ノズル上壁層を備え、該天板ノズル上壁層によって前記ノズルの流路長が決定されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、共通液室から導かれた液体を発熱素子やノズル壁が備えられたノズルから吐出する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズルの前記発熱素子が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂の天板ノズル上壁層を形成する工程と、該天板ノズル上壁層によって前記ノズルの流路長を決定する工程と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、液体吐出ヘッドは、ノズルの発熱素子が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂によって形成された天板ノズル上壁層を備え、その天板ノズル上壁層によってノズルの流路長が決定されている。これによって、高速かつ安定して連続で吐出するという高度な吐出周波数応答性を得ることができる液体吐出ヘッドを実現することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の液体吐出ヘッドユニット１０１を備えた記録装置３０１の概略的な内部構成を示した図である。本実施形態の記録装置３０１には、複数の液体吐出ヘッドユニット１０１Ｋ〜１０１Ｙのそれぞれに、個別の回復ユニット３０５、インクカートリッジ３０３およびサブタンク３０４が具えられている。さらに、記録装置３０１は、搬送部３０８、オペレーションパネル３１０および給紙部３０６等を具えている。
【００１７】
図中のＫ、Ｃ、ＬＣ、Ｍ、ＬＭおよびＹは、それぞれ、ブラック、シアン、淡シアン、マゼン、淡マゼンタおよびイエローの各々のインク色を表している。本実施形態が適用可能な記録装置３０１は、これら６色に対応して設けられた液体吐出ヘッドユニット（以下、特定しない場合は符号１０１にて総括的に参照される）によってカラー記録が可能である。液体吐出ヘッドユニット１０１は、例えば６００ｄｐｉ（ドット／インチ；参考値）の密度で２，５６０個のノズルをライン状に配列してなる最大記録幅４．３インチのものである。液体吐出ヘッドユニット１０１の吐出口が形成された面（以下、吐出口面）は、非記録動作時には回復ユニット３０５により密閉（キャッピング）されているが、記録動作時にはキャッピング状態から解かれて、液体吐出ヘッドユニット１０１は記録動作に備える。
【００１８】
給紙部３０６に積載された記録媒体Ｐは、一枚毎にピックアップされ、記録装置３０１の本体側の矢印α方向に送出され、搬送部３０８に受け渡される。搬送部３０８は、搬送ベルトによって矢印α方向に記録媒体Ｐを一定速度で搬送するように動作する。そして記録媒体Ｐは、液体吐出ヘッドユニット１０１の吐出口面の下部を通過するときに、吐出されたインクを受容し、その後、排紙部３０９に排出、積載される。
【００１９】
図２は、本実施形態の液体吐出ヘッドユニット１０１の構成例を示す側断面図である。液体吐出ヘッドユニット１０１は、その主要部としてチップ状の液体吐出ヘッド１００を有し、これはセラミック製のベースプレート１２００によって支持されている。このベースプレート１２００上に設けられた発熱素子基板１０２の後方（図の右側）には、プリント配線基板（ＰＣＢ）１２０２が両面テープにより支持されている。そして、発熱素子基板１０２上の発熱部とＰＣＢ１２０２とは、各々の配線に対応してワイヤボンディング１２０１により電気的に接続されている。
【００２０】
液体吐出ヘッド１００は、発熱素子基板１０２に天板２０２が接合されることで構成されており、当該接合によって後述する液路や共通液室１０９などが画成される。共通液室１０９に対しては、異方性エッチング等により天板２０２に設けた開口２０１を介し、インク流路形成部材１２０３からインクが導入される。
【００２１】
図３は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１００のノズル近傍を示す一部破断斜視図である。また図４は、液体吐出ヘッド１００の発熱素子基板１０２の上面を示した図である。
【００２２】
発熱素子基板１０２には、液体（インク）を加熱発泡するための電気熱変換体などの発熱部（以下、ヒータともいう）１０３が複数、ノズルに対応した位置に形成されている。ヒータ１０３にはチッ化タンタル等の抵抗体が用いられ、厚さは０．０１〜０．５μｍ、シート抵抗は単位正方形あたり１０〜３００Ωのものが用いられる。なお、ヒータ１０３はチッ化タンタル以外の材料、例えばホウ化ハフニウムなどで形成されたものでもよく、厚さやシート抵抗についても特に限定されるものではない。
【００２３】
ヒータ１０３の両端部には、通電を行うためのアルミニウム等からなる一対の電極配線（不図示）が接続され、一方の電極配線には通電をオン／オフするためのスイッチングトランジスタ（不図示）が設けられる。スイッチングトランジスタは、ＰＣＢ１２０２を介して液体吐出ヘッド外部から入力される記録信号に応じ、ゲート素子等を含む回路からなる制御用ＩＣによって駆動が制御される。
【００２４】
発熱素子基板１０２上の隣接するヒータ間には、感光性樹脂を用いてノズル側壁（ノズル壁）１０７が形成される。発熱素子基板１０２と接合し合うＳｉ等で形成された天板２０２には、感光性樹脂を用いて天板ノズル上壁層（天板ＤＦ）と液室枠１０１Ａが形成される。さらにノズル側壁１０７の上面には、厚さ２μｍ程度の天板接着層５１７を介して、天板２０２が配置される。これにより、発熱素子基板１０２、ノズル側壁１０７および天板接着層５１７で囲まれた管状の液路１０６が画成される。また、発熱素子基板１０２上で、各液路１０６の吐出口１０４側には厚さ５〜１０μｍ程度のノズル補強壁５１６が形成されている。複数の液路１０６は、液室枠１１０Ａにより周囲が画設された共通液室１０９に連通している。
【００２５】
なお、図３に示すように、発熱素子基板１０２上には、可動部材５１２の保持部材５１３を配置することができる。保持部材５１３は、各ノズルに対応する可動部材５１２を片持ち支持した状態で形成され可能である。そして保持部材５１３は、可動部材５１２の自由端５１８の側が吐出口１０４の方向に延在し、支点が共通液室１０９内に位置するような状態で配置されている。
【００２６】
以上の構成において、液体吐出ヘッド外部から入力される記録信号に応じ、制御用ＩＣによってスイッチングトランジスタの駆動が制御され、これによってヒータ１０３の通電がオン／オフされる。共通液室１０９から各液路１０６に供給されたインクは、ヒータ１０３上で加熱されて発泡する。インクの発泡が始まると、それに伴い可動部材５１２も変位を開始し、発泡の圧力を効果的に作用させて、インクの流れが吐出口１０４の方向へ向かうのを促進する。その後、発生した気泡内の圧力が減少することによって気泡は収縮し、吐出口１０４から出たインク滴が切り離されて吐出される。
【００２７】
次に、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド１００の製造方法を説明する。
図５（ａ）〜（ｉ）は、液体吐出ヘッド１００の製造工程を順に示した図であり、液体吐出ヘッド１００の吐出口１０４側から見た図を示している。
【００２８】
図５（ａ）に示すシリコンウエハでなる基体（第１の基体）１０２Ｂ上に、半導体製造工程で用いるものと同様の製造装置を用いて、ホウ化ハフニウム、ホウ化ニオブまたはチッ化タンタル等からなるヒータ１０３（同図には不図示）を形成する。なお、基体１０２Ｂには、ヒータ１０３を選択的に駆動するためのスイッチングトランジスタ等の半導体素子でなる駆動回路を予め作り込こんでおくことができる。更に次工程における感光性樹脂フィルムとの密着性向上を目的として、基体１０２Ｂの表面に洗浄を施し、紫外線−オゾン等による表面改質を行った後、例えばシランカップリング剤をエチルアルコールで１重量％に希釈した液を上記改質表面上にスピンコートする。
【００２９】
次に表面洗浄を行い、密着性を向上した基体１０２Ｂ上に、図５（ｂ）に示すように感光性樹脂フィルムＤＦ１をラミネートする。次に、図５（ｃ）に示すように、フォトマスクＭ１を介して、ノズル補強壁５１６および、保持部材５１３を接着するための台座として残すために感光性樹脂フィルムＤＦ１に紫外線を照射する。そして、次の工程では、図５（ｄ）に示すように、さらに感光性樹脂フィルムＤＦ２をラミネートする。次に、図５（ｅ）に示すように、このラミネートした感光性樹脂フィルムにフォトマスクＭ２を配し、ノズル側壁１０７および液室枠１１０Ａ（図４参照）として残す部分に紫外線を照射する。
【００３０】
次に、図５（ｆ）に示すように、感光性樹脂フィルムＤＦ１およびＤＦ２をキシレンとブチルセルソルブアセテートとの混合液からなる現像液で現像し、感光性樹脂フィルムの未露光部分を融解させる。これにより、露光して硬化した部分により基体１０２Ｂ上には、ノズル補強壁５１６、台座、ノズル側壁１０７および液室枠１１０Ａが形成される。
【００３１】
そして、不図示の台座（後述の図８において符号５２０で示す）に保持部材５１３を接着することで、図５（ｇ）に示すように、各液路に対応して可動部材５１２が配置される。
【００３２】
次に、図５（ｈ）に示すように、基体１０２Ｂと接合される天板２０２用の基体（第２の基体）２０２Ｂの面に感光性樹脂フィルムＤＦ３をラミネートする。フォトマスクＭ３を介して、天板ノズル上壁層２０５（天板ＤＦ）と液室枠１１０Ｂ（不図示）として残す部分に紫外線を照射する。感光性樹脂フィルムＤＦ３をキシレンとブチルセルソルブアセテートとの混合液からなる現像液で現像し、感光性樹脂フィルムの未露光部分を融解させる。これにより、露光して硬化した部分により基体２０２Ｂ上には、天板ノズル上壁層２０５と液室枠１１０Ｂ（不図示）が形成される。
【００３３】
次に、図５（ｉ）に示すように、天板ノズル上壁層２０５と液室枠１１０Ｂ（不図示）の面に、感光性樹脂フィルムを材料とした天板接着層５１７を予めラミネートしておいた基体２０２Ｂをノズル側壁１０７および液室枠１１０Ａの上に溶着する。
【００３４】
ここで、発熱素子基板１０２となる部分および天板２０２となる部分は、ウエハの基体上にそれぞれ複数が形成され、それぞれが発熱素子基板１０２と天板２０２とで対応するようになっている。このようにて基体同士を接合させた上で、各液体吐出ヘッドに分離する。
【００３５】
図６は、ヒータ１０３と、液路１０６を画設するためのノズル側壁１０７等と、が形成された発熱素子基板１０２になる部分を複数個分パターニングした基体１０２Ｂを示した図である。発熱素子基板１０２になる部分は、略円形の基体１０２Ｂに対して並列に複数形成されているが、これらは半導体製造工程と同様の上述した工程により形成されるため、それぞれの形状、寸法および配列の精度は高いものである。
【００３６】
そして本実施形態では、配列範囲の中央部位置している発熱素子基板１０２となる部分の両側に、基体１０２Ｂと基体２０２Ｂとを接合する際に位置決めとして利用するためのマーキング（第１のマーキング）８０１Ａおよび８０１Ｂを感光性樹脂で施してある。このマーキング８０１Ａ、８０１Ｂは、ノズル側壁１０７等をパターニングするために利用されるマスクＭ２を、予めマーキング８０１Ａ、８０１Ｂにも対応したものとしておくことで、ノズル側壁１０７等と同時期にパターニングされるようにしている。
【００３７】
図７は、共通液室１０９の天井部となる凹部１０９Ａと共通液室１０９に連通するインク供給口２０１とがエッチングにより形成された後、天板２０２となる部分を複数チップ分パターニングした基体２０２Ｂを示した図である。天板２０２となる部分は、これと接合される発熱素子基板１０２となる基体１０２Ｂに対応して、略円形の基体２０２Ｂに並列に複数形成されている。天板２０２となるこれらの部分も、半導体製造工程と同様の工程により形成されるため、それぞれの形状、寸法および配列の精度は高い。そして、上記１つの発熱素子基板１０２に対応した天板２０２の両側には、基体１０２Ｂに形成したマーキング８０１に合わせてパターニングした感光性樹脂のマーキング（第２のマーキング）２０４を施してある。なお、マーキング２０４を感光性樹脂で形成する場合、天板ノズル上壁層２０５等をパターニングするために利用されるマスクＭ３を、予めマーキング２０４にも対応させておくことで、マーキング２０４も天板ノズル上壁層２０５等と同時期にパターニングされる。
【００３８】
図８は、従来の液体吐出ヘッドにおけるばらつきの発生を説明するための図である。従来はエッチングによって共通液室を形成する前に予め天板用基体１２０２Ｂに設けたアライメントマークと、発熱素子基板用基体１１０２Ｂにノズル側壁１１０７等をパターニングする前に予め設けたマーキングと、を合わせて両基体を接合するのが一般的であった。そのため、共通液室１１０９のエッチングのばらつきによって、ヒータ１１０３中心部Ｃから共通液室の入り口部までの寸法には±ａ（ここでａは５０〜６０μｍ）のばらつきが発生していた。そして、そのばらつきはそのままノズルにおける流路抵抗のばらつきになっていた。
【００３９】
記録時にインクがリフィルされる場合、共通液室に比べてノズル部分は狭くなっているため、共通液室部分での流路抵抗に比べて、ノズル部分における流路抵抗は大きなものになる。そして、そのノズル部分での流路抵抗がばらつくと吐出に影響するため、ヒータ１１０３中心部Ｃから共通液室の入り口部までの寸法のばらつきは、吐出特性を不安定にさせる要因となっていた。流路長Ｌ２が長い（Ｌ２＝４５０μｍ以上）低速用の液体吐出ヘッドでは、このばらつきによる吐出への影響は少ない。しかし、記録速度が速くなるに連れてインクのリフィル性向上のためノズル流路の低抵抗化が進み流路長Ｌ２も短くなり、ばらつきによる流路抵抗差の影響度が大きくなってきた。
【００４０】
そこで本発明は、ヒータから共通液室の入り口部までの寸法のばらつきを少なくした液体吐出ヘッドとその液体吐出ヘッドの製造方法を提案するものである。
図９は、本実施形態のばらつきを少なくした液体吐出ヘッドを説明するための図である。本実施形態の液体吐出ヘッド１００は、従来とは異なりノズルの天板部分に天板ノズル上壁層２０５を設けている。この天板ノズル上壁層２０５を高精度で設けることでノズルにおける流路長のばらつきを少なくしている。以下に天板ノズル上壁層２０５を高精度で設ける方法について説明する。
【００４１】
天板２０２の共通液室１０９の天井部となる凹部１０９Ａをエッチングにより掘り込んだ後、発熱発生素子１０２と接合する天板２０３の面に天板ノズル上壁層２０５を形成すると同時期に、マーキング２０４が形成されるようにしている。天板ノズル上壁層２０５とマーキング２０４は、同一パターン内に配置し、一度の露光でパターニングされている。一方で、発熱素子基板１０２のノズル側壁１０７を形成する際に、基体１０２Ｂにマーキング８０１が同時期に形成されるようにしている。そして、それらのマーキングに基づいて両基体を位置合わせして接合させている。これによってヒータ１０３の中心部Ｃから天板ノズル上壁層端部Ｘまでの寸法Ｌ２'は高精度に仕上がる。
【００４２】
なお、寸法Ｌ２'は必要な吐出周波数応答性および吐出速度によって決まる。また天板ノズル上壁層２０５の端部Ｘから共通液室１０９の入口部Ｚまでの距離Ｌ２"は、エッチングによるばらつきが発生したとしてもＬ２"≧２ａとなるように、天板２０３の凹部１０９Ａを設けている。
【００４３】
また、天板ノズル上壁層２０５の厚みＧは、エッチングにより共通液室の入り口部Ｚが流路抵抗が大きくなる方向（矢印Ｈ方向）に最大まで位置ずれしても、所望の吐出特性を損なわないほどの低抵抗となる厚みを備えることが望ましい。つまり、天板ノズル上壁層２０５の端部Ｘから天板２０２の共通液室１０９の入り口部Ｚまでの流路抵抗Ｒ２と、寸法Ｌ２'の流路抵抗Ｒ１との関係において、流路抵抗Ｒ２が流路抵抗Ｒ１の２０％以下となる厚みＧとすることが望ましい。
【００４４】
ここで、流路Ｓの断面積Ｄ、流路幅Ｗ、流路高さｈを用いて流路Ｓの流路抵抗Ｒ１を式で表わすと以下のようになる。
Ｒ１＝Ｌ２'／Ｄ2＝Ｌ２'／（ｈ×Ｗ）2
また、流路抵抗Ｒ２を式で表わすと以下のようになる。
Ｒ２＝２ａ／（（ｈ＋Ｇ）×Ｗ）2
これらの式より、Ｒ２／Ｒ１×１００≦２０％となるような天板ノズル上壁層２０５の厚みＧを選定することが望ましい。
【００４５】
次に、上述したマーキングを用いた基体１０２Ｂと基体２０２Ｂの両基体の位置合わせの態様について説明する。
【００４６】
図１０（ａ）は、発熱素子基板１０２用の基体１０２Ｂと天板２０２用の基体２０２Ｂとを貼り合わせて接合する際の、図６および図７における矢印Ａ方向から見た側面図であり、図１０（ｂ）は同じく図６および図７におけるＢ−Ｂ線断面図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、発熱素子基板１０２用の基体１０２Ｂにあるマーキング８０１と、天板２０２用の基体２０２Ｂ上にあるマーキング２０４同士が重なり合うように位置合わせを行い接合を行う。
【００４７】
図１１は、マーキング８０１Ａ、８０１Ｂとマーキング２０４Ａ、２０４Ｂを拡大して示した図である。この位置合わせはＩＲ観察が可能な顕微鏡にて、各々のマーキングを確認しながら行う。よって高精度（数μｍ内）に位置合わせを行うことができる。
【００４８】
なお本実施形態では、両基体の接合面にはそれぞれのマーキングが突設され、マーキング８０１Ａ、８０１Ｂとノズル側壁１０７とは同一面上に同時期に形成され、マーキング２０４Ａ、２０４Ｂと天板ノズル上壁層２０５とは同一面上に同時期に形成されている。このため、両基体同士でマーキング同士が干渉することはない。また、マーキングが施される位置については、左右対称の位置に設けることが、位置合わせを容易勝つ確実なものとする上で好ましい。
【００４９】
また、両基体が接合されてから、ダイシング加工等によりそれぞれの液体吐出ヘッド１００（すなわち発熱素子基板および天板の接合体）を分離することができる。この際、特許文献１に開示された方法を用いることで、発熱素子から吐出口形成面までの距離を簡単に検知することができる。この方法は、吐出口形成面からヒータ中心部Ｃまでの寸法Ｌ１を管理することが可能で、ダイシング後の吐出面の研磨量をコントロールすることが容易となり、寸法Ｌ１も高精度に仕上げることが可能である。
【００５０】
このように、ノズルの天板となる部分に天板ノズル上壁層を設けて、ノズル流路長の寸法のばらつきを少なくする。これによって、安定した吐出特性を得ることができる液体吐出ヘッドを実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態の液体吐出ヘッドユニットを備えた記録装置の概略的な内部構成を示した図である。
【図２】本実施形態の液体吐出ヘッドユニットの構成例を示す側断面図である。
【図３】本実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル近傍を示す一部破断斜視図である。
【図４】液体吐出ヘッドの発熱素子基板の上面を示した図である。
【図５】（ａ）〜（ｉ）は、液体吐出ヘッドの製造工程を順に示した図である。
【図６】ヒータと、液路を画設するためのノズル側壁等と、が形成された発熱素子基板になる部分を複数個分パターニングした基体を示した図である。
【図７】天板となる部分をパターニングした基体を示した図である。
【図８】従来の液体吐出ヘッドにおけるばらつきの発生を説明するための図である。
【図９】本実施形態のばらつきを少なくした液体吐出ヘッドを説明するための図である。
【図１０】（ａ）は、発熱素子基板用の基体と天板用の基体とを貼り合わせて接合した状態の側面図であり、（ｂ）は図６および図７におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】基体のマーキングを拡大して示した図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００ 液体吐出ヘッド
１０２ 発熱素子基板
１０２Ｂ 基体
１０３ ヒータ
１０４ 吐出口
１０６ 液路
１０７ ノズル側壁
１０９ 共通液室
２０２ 天板
２０２Ｂ 基体
２０４ マーキング
２０５ 天板ノズル上壁層
５１２ 可動部材
５１３ 保持部材
５１７ 天板接着層
８０１ マーキング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通液室から導かれた液体を発熱素子やノズル壁が備えられたノズルから吐出する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルの前記発熱素子が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂によって形成された天板ノズル上壁層を備え、
該天板ノズル上壁層によって前記ノズルの流路長が決定されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記発熱素子が形成された第１の基体と、前記天板ノズル上壁層が形成された第２の基体とは、前記第１の基体に設けられた第１のマーキングおよび第２の基体に設けられた第２のマーキングによって位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記天板ノズル上壁層の厚さは、
前記ノズルに前記液体が流れる場合の、前記液体が流れる方向における前記発熱素子の中心部から、前記天板ノズル上壁層の前記共通液室側の端部まで、の流路抵抗Ｒ１と、前記ノズルに前記液体が流れる場合の、前記天板ノズル上壁層の前記端部から、前記共通液室の入口部まで、の流路抵抗Ｒ２との関係において、
前記流路抵抗Ｒ２が前記流路抵抗Ｒ１の２０％以下になる厚さを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１のマーキングは前記ノズル壁と同時期に形成され、前記第２のマーキングは前記天板ノズル上壁層と同時期に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１の基体に設けられた第１のマーキングと第２の基体に設けられた第２のマーキングとは、感光性樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
共通液室から導かれた液体を発熱素子やノズル壁が備えられたノズルから吐出する液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記ノズルの前記発熱素子が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂の天板ノズル上壁層を形成する工程と、
該天板ノズル上壁層によって前記ノズルの流路長を決定する工程と、
を備えていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１】
共通液室から導かれた液体を発熱素子やノズル壁が備えられたノズルから吐出する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルの前記発熱素子が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂によって形成された天板ノズル上壁層を備え、
該天板ノズル上壁層によって前記ノズルの流路長が決定されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記発熱素子が形成された第１の基体と、前記天板ノズル上壁層が形成された第２の基体とは、前記第１の基体に設けられた第１のマーキングおよび第２の基体に設けられた第２のマーキングによって位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記天板ノズル上壁層の厚さは、
前記ノズルに前記液体が流れる場合の、前記液体が流れる方向における前記発熱素子の中心部から、前記天板ノズル上壁層の前記共通液室側の端部まで、の流路抵抗Ｒ１と、前記ノズルに前記液体が流れる場合の、前記天板ノズル上壁層の前記端部から、前記共通液室の入口部まで、の流路抵抗Ｒ２との関係において、
前記流路抵抗Ｒ２が前記流路抵抗Ｒ１の２０％以下になる厚さを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１のマーキングは前記ノズル壁と同時期に形成され、前記第２のマーキングは前記天板ノズル上壁層と同時期に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１の基体に設けられた第１のマーキングと第２の基体に設けられた第２のマーキングとは、感光性樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
共通液室から導かれた液体を発熱素子やノズル壁が備えられたノズルから吐出する液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記ノズルの前記発熱素子が設けられた面と対向する面に、感光性樹脂の天板ノズル上壁層を形成する工程と、
該天板ノズル上壁層によって前記ノズルの流路長を決定する工程と、
を備えていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−９４９００（Ｐ２０１０−９４９００Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６７７７２（Ｐ２００８−２６７７７２）
【出願日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
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