記録ヘッド
【課題】高速でのノズルへのインクの再充填が可能な記録ヘッドを提供する。
【解決手段】本発明のインクジェット記録装置用の記録ヘッド１０は、第１の基板１と第２の基板２とを有する。第１の基板１は、インクを吐出するためのエネルギー発生素子３と、第１の基板１を貫通するインク供給口６とを有する。第２の基板２は、インクの吐出口４を有する複数のノズルと溝とを有する。そして、第２の基板２の溝と第１の基板１とでノズルとインク供給口６とをつなぐインク流路５が形成されている。第１の基板１の上に第２の基板２が配置されており、第２の基板２には、記録ヘッド１０の表面側の一方の面と、第１の基板１の方向を向いた他方の面のそれぞれに凹部７、８が設けられている。
【解決手段】本発明のインクジェット記録装置用の記録ヘッド１０は、第１の基板１と第２の基板２とを有する。第１の基板１は、インクを吐出するためのエネルギー発生素子３と、第１の基板１を貫通するインク供給口６とを有する。第２の基板２は、インクの吐出口４を有する複数のノズルと溝とを有する。そして、第２の基板２の溝と第１の基板１とでノズルとインク供給口６とをつなぐインク流路５が形成されている。第１の基板１の上に第２の基板２が配置されており、第２の基板２には、記録ヘッド１０の表面側の一方の面と、第１の基板１の方向を向いた他方の面のそれぞれに凹部７、８が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式を用いた記録装置（インクジェット記録装置）は、記録ヘッドのノズルの吐出口からインク（記録液）を吐出飛翔させ、これを記録媒体に付着させることで記録を行う構成となっている。
【０００３】
この種の記録ヘッドの構成について以下で説明する。記録ヘッドは、電気配線、およびインクを吐出するためのエネルギーを発生させる複数のエネルギー発生素子が表面に設けられたシリコン基板上に、積層された樹脂材料からなるオリフィス基板が配置される。オリフィス基板には、各エネルギー発生素子と対応する位置にノズルが設けられている。ノズルはエネルギー発生素子により気泡を発生させる発泡室と、インクを吐出するための微細な吐出口とを有している。また、オリフィス基板に設けられた溝とシリコン基板とで、後述するインク供給口からノズルにインクを供給するインク流路が形成されている。なお、シリコン基板には、インクタンクなどからインクを供給するためのインク供給口がシリコン基板を貫通するように設けられている。このインク供給口とインク流路を介してインクタンクなどからノズルへとインクが供給される。
【０００４】
以上のように構成された記録ヘッドは、シリコン基板の裏面から供給されたインクがインク供給口とインク流路とを通って各ノズルの発泡室内に充填される。発泡室内に充填されたインクは、エネルギー発生素子により膜沸騰されて発生する気泡によって、シリコン基板に対してほぼ直交する方向に押し出され、吐出口からインクが吐出される。
【０００５】
インクジェット記録装置は、高い記録品位、および高速記録の要求に応えるために、ノズルの高密度化、および吐出されるインクの小液滴化が要求される。ノズルの高密度化に関しては、例えばオリフィス基板を感光性の樹脂材料で形成し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングすることで実現されている。また、小液滴化については、吐出口径と発泡室を縮小化することで実現されている。この発泡室の縮小化のために、エネルギー発生素子の表面とオリフィス基板の表面との距離（以下、「ＯＨ距離」と称する）を小さくする設計がなされている。
【０００６】
ＯＨ距離を小さくする方法の１つとして、オリフィス基板を薄くすることが挙げられる。例えば特許文献１では、インクの吐出特性に関わる吐出口近傍のみオリフィス基板を薄くし、その他の部分は強度の観点から厚くすることで、ＯＨ距離を小さくすることを実現している。そのため、オリフィス基板の表面（シリコン基板とは反対の面）には、各吐出口を中心とした凹部を有する形状になっている。しかしながら、オリフィス基板を薄くすることは、強度の面で限度がある。
【０００７】
ＯＨ距離を小さくする他の方法として、インク流路の高さを低くすることが挙げられる。この場合、シリコン基板の表面（エネルギー素子が配置されている面）とオリフィス基板の裏面との間隔を小さくすることで、ＯＨ距離を小さくすることができる。しかしながら、インク流路の高さを低くすると、流路抵抗が増加し、ノズルへのインクの再充填に必要な時間が長くなってしまい、高速記録を行うには望ましくない。そこで、例えば特許文献２には、ＯＨ距離を小さくしつつ、ノズルにインクを高速で再充填可能にするため、オリフィス基板の裏面のインク流路を構成する部分に凹部（以下、「裏面溝部」と称する）を設け、インク流路の一部の高さを高くすることが示されている。この方法の場合、ＯＨ距離を小さくしつつ、インク流路の高さが高くなるため、流路抵抗の低減が実現され、高速でのインクの再充填が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−０３７４３９号公報
【特許文献２】特開２００３−０２５５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２の方法の場合、以下の問題が生じる。
（１）オリフィス基板を形成する樹脂材料が記録ヘッドの製造中に収縮する。
（２）オリフィス基板の表面付近と裏面付近とでオリフィス基板の平面に平行な方向の収縮量が異なる。
【００１０】
この２点の問題から、裏面溝部の位置でオリフィス基板がインク流路の高さを低くする変形、つまり、オリフィス基板がシリコン基板方向に湾曲する。この変形により、流路抵抗が増大し、インクの再充填を阻害するといった課題が発生してしまう。
【００１１】
具体的には、樹脂材料で形成されたオリフィス基板を有する記録ヘッドの製造工程では、インク耐性や基板同士の密着性の観点から一般的に最終工程としてキュア工程が行なわれる。キュア工程により、一般的な樹脂材料で構成されたオリフィス基板では数〜十数％程度収縮する。裏面溝部を有するオリフィス基板では裏面溝部の側部はシリコン基板に向けて突出した形状となるため、オリフィス基板の平面に対して平行な方向は固定されていない自由端になり、オリフィス基板の裏面溝部の側部の収縮量は大きくなってしまう。その結果、裏面溝部付近に着目すると、引張り応力が発生することになる。したがって、キュア工程後、裏面溝部付近のオリフィス基板はインク流路の高さを低くする変形（シリコン基板方向への湾曲）が生じる。以上のことから、インク流路の高さが所望の高さより低くなり、裏面溝部を設けたことによる効果が減少してしまう。なお、キュア工程によってインク流路の高さが低くなることを見込んで、裏面溝部の深さを大きくするという対策が考えられるが、裏面溝部においてオリフィス基板が薄くなりすぎてしまい、強度不足という別の課題が発生してしまう。さらに、オリフィス基板をキュア工程でも収縮しない材料で形成することも考えられるが、記録ヘッドを構成する材料は、使用するインクに対して諸特性（インクへの溶出、密着性など）を有する必要があり、材料の選択性が低いため、対策することは容易ではない。
【００１２】
そこで、本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、高速でのノズルへのインクの再充填が可能な記録ヘッドを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のインクジェット記録装置用の記録ヘッドは、第１の基板と第２の基板とを有する。第１の基板は、インクを吐出するためのエネルギー発生素子と、第１の基板を貫通するインク供給口とを有する。第２の基板は、インクの吐出口を有する複数のノズルと溝とを有する。そして、第２の基板の溝と第１の基板とでノズルとインク供給口とをつなぐインク流路が形成されている。第１の基板の上に第２の基板が配置されており、第２の基板には、記録ヘッドの表面側の一方の面と、第１の基板の方向を向いた他方の面のそれぞれに凹部が設けられている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、オリフィス基板の変形によるインク流路の高さの低下を低減させることができるため、ノズルへの高速でのインクの再充填が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る記録ヘッドの一実施形態の概略構成図である。
【図２】キュア工程時に発生するオリフィス基板の収縮の方向と変形の様子を示す図である。
【図３】表面溝部と裏面溝部の位置関係を示す模式図である。
【図４】表面溝部が分割して設けられている記録ヘッドの概略構成図である。
【図５】表面溝部が分割して設けられている記録ヘッドの他の構成を示す概略構成図である。
【図６】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図７】本発明に係る記録ヘッドの第２の実施形態の概略構成図である。
【図８】第２の実施形態において、キュア工程時に発生するオリフィス基板の収縮の方向と変形の様子を示す図である。
【図９】第２の実施形態における、表面溝部と裏面溝部の位置関係を示す模式図である。
【図１０】第２の実施形態における記録ヘッドの他の一例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態の詳細について説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。
【００１７】
［実施形態１］
図１は、本発明に係るインクジェット記録装置用の記録ヘッドの一実施形態の概略構成図であり、（ａ）は記録ヘッドの表面からみた記録ヘッドの概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’断面の概略斜視図である。
【００１８】
インクジェット記録装置用の記録ヘッド１０は、シリコン基板（第１の基板）１とシリコン基板１上に積層された樹脂材料からなるオリフィス基板（第２の基板）２とで構成されている。オリフィス基板２は、例えば一方向に延びており、より具体的には矩形をしている。
【００１９】
シリコン基板１の表面には、複数のエネルギー発生素子３が配置されている。そして、シリコン基板１の裏面には、共通液室９が設けられており、エネルギー発生素子３を挟むように、シリコン基板１を貫通、つまり共通液室９と連通するインク供給口６が設けられている。
【００２０】
シリコン基板１の表面には、オリフィス基板２が配置されている。オリフィス基板２には、シリコン基板１上の各エネルギー発生素子４に対応する位置にノズルが設けられている。ノズルはエネルギー発生素子３により気泡を発生させる発泡室１１と、発泡室１１から外部にインクを吐出するための微細な吐出口４とを有している。ノズル同士は、壁部１２によって区切られている。つまり、壁部１２同士に囲まれることで、発泡室１１が形成されている。また、オリフィス基板２には溝が設けられており、この溝とシリコン基板１とで、インク供給口６から発泡室１１へインクを供給するインク流路５が形成されている。オリフィス基板２の表面（一方の面）には、表面から裏面（他方の面）方向に窪んだ凹部である表面溝部８が設けられ、裏面には、裏面から表面方向に窪んだ凹部である裏面溝部７が設けられている。表面溝部８は、オリフィス基板２の短手方向で両端部付近を長手方向に延びている。裏面溝部７は、インク流路５を構成するように位置している。なお、表面溝部８と裏面溝部７については後述する。また、不図示のインクタンクなどから共通液室９にインクが供給される。
【００２１】
図２は、キュア工程時に発生する、ＡＡ’断面におけるオリフィス基板２の収縮の方向と変形の様子を示す図であり、（ａ）は収縮の方向を示し、（ｂ）は変形の様子を示す。図２（ａ）の矢印に示すように、キュア工程により、裏面溝部７や表面溝部８の側部に収縮応力が働く。その結果、図２（ｂ）に示すように、裏面溝部７の位置でオリフィス基板２は、インク流路５の高さを低くするような変形をするが、オリフィス基板２の表面溝部８の位置では、オリフィス基板２がシリコン基板１とは離れる方向に変形しようとする。そのため、裏面溝部７の位置でのオリフィス基板２のインク流路５の高さを低くするような変形を緩和させることができる。
【００２２】
表面溝部８と裏面溝部７の位置関係について、図３を用いて具体的に説明する。図３は、表面溝部８と裏面溝部７の位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、図１（ａ）のＡＡ’断面における模式図、（ｂ）は図１（ａ）のＢＢ’断面における模式図である。なお、シリコン基板１の短手方向をｘ、長手方向をｙ（図１（ａ）参照）、シリコン基板１の表面に対して垂直な方向をｚ、エネルギー発生素子３の中心を０とする。また、オリフィス基板２の短手方向（ｘ方向）において、裏面溝部７、表面溝部８、およびインク供給口６の端部のうち、位置０に近い端部の位置を「開始位置」、位置０から離れた位置を「終了位置」としている。
【００２３】
裏面溝部７の開始位置をｘ1i、裏面溝部７の終了位置をｘ1f、表面溝部８の開始位置をｘ2i、表面溝部８の終了位置をｘ2f、インク供給口６の開始位置をｘ3i、インク供給口６の終了位置をｘ3fとする。さらに壁部１２の、オリフィス基板２の短手方向の端部側の位置をｘ4、オリフィス基板２の端部の、シリコン基板１と接合している部分のオリフィス基板２の中央部側の位置をｘ5、そして位置ｘ4と位置ｘ5の中心をｘ6とする。
【００２４】
裏面溝部７を設けるにあたり、より好ましい配置としては、
（１）裏面溝部７の終了位置ｘ1f＞インク供給口６の開始位置ｘ3i
（２）裏面溝部７の開始位置ｘ1iは可能な限り小さくする
（３）裏面溝部７の終了位置ｘ1f＜位置ｘ4と位置ｘ5の中心位置ｘ6
となるようにする。
【００２５】
（１）に関して、インクの高速での再充填を妨げる原因が、キュア工程によりインク流路５の高さが低くなることである。そのため、シリコン基板１の短手方向において（記録ヘッド１０を表面側からみて）、裏面溝部７とインク供給口６とが重なる方が高速でのインクの再充填にとって有利となる。したがって、（１）のような位置関係が好ましい。
【００２６】
（２）に関して、裏面溝部７の開始位置が吐出口４に近ければ近いほど、インク流路５の高さの低い領域が狭くなる。そのため、インクの高速での再充填にとって効果がある。ただし、吐出特性が悪化したり、オリフィス基板２の割れが生じたり、製造に支障をきたしたりしない程度に裏面溝部７の開始位置を吐出口４に近づけることが望ましい。
【００２７】
（３）に関して、記録ヘッド１０を製造するときに、オリフィス基板２で変形が最も起こる箇所がオリフィス基板２とシリコン基板１とが接合している位置よりも離れているところになる。そのため、位置ｘ4と位置ｘ5の中心にあたる位置ｘ6が最も変位する部分にあたる。したがって、インク流路５の高さを低くする変形を発生させる裏面溝部７が、この位置ｘ6を含まないようにすることがより好ましい。
【００２８】
また、裏面溝部７の深さについては、インクの再充填の観点からは、大きいほうが有利である。しかし、裏面溝部７の深さを大きくすることは、言い換えるとオリフィス基板２の厚さを薄くすることになる。したがって、オリフィス基板２の強度により裏面溝部７の深さが限定されることになる。
【００２９】
次に表面溝部８を設けるにあたり、より好ましい配置としては、
（１）裏面溝部７の終了位置ｘ1f＜表面溝部８の開始位置ｘ2i
（２）表面溝部８の終了位置ｘ2f＜位置ｘ5
（３）表面溝部８の開始位置ｘ2i＜位置ｘ4と位置ｘ5の中心位置ｘ6
となるようにする。
【００３０】
（１）に関して、上述するように、裏面溝部７は吐出口４に近い位置に配置する。また、記録ヘッド１０の表面側からみて、裏面溝部７と表面溝部８が重なってしまうと、オリフィス基板２に薄くなりすぎる部分ができてしまい、強度不足となってしまう。したがって、（１）のような位置関係が望ましい。なお、表面溝部８の開始位置ｘ2iと裏面溝部７の終了位置ｘ1fの間の間隔ａが小さいとキュア工程で発生する応力によりオリフィス基板２が割れてしまう可能性があるので、間隔ａはオリフィス基板２が割れない程度にする必要がある。
【００３１】
（２）に関して、位置ｘ5の直上に表面溝部８がある場合、表面溝部８におけるオリフィス基板２の変形が拘束されるため、オリフィス基板２のインク流路５の高さを高くする変形が小さくなってしまう。したがって、表面溝部８を形成した効果をより大きくするために、（２）の位置関係が好ましい。
【００３２】
（３）に関して、上述したように位置ｘ4と位置ｘ5の中心にあたる位置ｘ6が最も変位する部分にあたる。そのため、表面溝部８はこの位置ｘ6を含むように配置されることが好ましく、（３）の位置関係がより好ましい。
【００３３】
図１に示す記録ヘッド１０においては、表面溝部８が、オリフィス基板２の短手方向で両端部付近を長手方向に延びている。しかしながら、図４に示すように、各吐出口４を挟む位置だけに表面溝部８を分割して設けてもよい。
【００３４】
また、表面溝部８を分割して配置する他の構造について図５を用いて説明する。図５は、表面溝部８が分割して設けられている記録ヘッド１０の他の構成を示す概略構成図であり、（ａ）は記録ヘッド１０の表面からみた記録ヘッド１０の概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＣＣ’断面の模式図、（ｃ）は（ａ）のＤＤ’断面の模式図である。上述の、図４で示した表面溝部８とは異なり、オリフィス基板２の短手方向において、吐出口４を挟まない位置に表面溝部８が分割して配置されている。
【００３５】
この場合、オリフィス基板２の長手方向での収縮量の違いにより、裏面溝部７の位置でのインク流路５の高さを低くする変形を緩和することになる。位置関係として裏面溝部７の終了位置ｘ1f＞表面溝部８の開始位置ｘ2iの場合でも、記録ヘッド１０の表面側からみて裏面溝部７と表面溝部８とが重なることによってオリフィス基板２が薄くなりすぎるという問題は発生しない。なお、図５（ｃ）に示す間隔ｂはオリフィス基板２が薄くなりすぎることを避けるために、所定の間隔をとる必要がある。また、表面溝部８の深さは、大きければ大きいほど、インク流路５を高くする変形効果が大きいが、オリフィス基板２の厚みが薄くなりすぎるため、オリフィス基板２の強度により制限される。
【００３６】
次に、図６を用いて本発明の記録ヘッド１０の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、エネルギー発生素子３と、それを駆動および制御するための半導体素子（不図示）がシリコン基板１に設けられる。そして、シリコン基板１に対し、フォトリソグラフィ技術を利用して、表面（エネルギー発生素子が設けられた面）に密着層１１０、裏面には共通液室９を形成するためのマスク層１１６を形成する。
【００３８】
その後、シリコン基板１の表面に第１の層１１１（膜厚：５μｍ）と第２の層１１２（膜厚：４μｍ）とを積層する（図６（ａ）参照）。第１の層１１１と第２の層１１２はいずれもポジ型感光性樹脂であり、感光する波長域が異なる樹脂が選定される。
【００３９】
次に、後に裏面溝部７となる部分にマスクをして、第２の層１１２の感光波長領域であり、かつ第１の層１１１の感光波長領域をカットした紫外線を照射し、現像液にて現像を行い第２の層１１２を除去し、裏面溝部７にあたる型を形成する（図６（ｂ）参照）。なお、裏面溝部７の寸法としては２０μｍ×２０μｍとし、後に形成する吐出口４の端部と裏面溝部７の端部との間隔が４μｍ程度となるようにする。
【００４０】
次に、後にインク流路５となる部分にマスクをしてから、第１の層１１１の感光波長領域であり、かつ第２の層１１２の感光波長領域をカットした紫外線を照射し、現像を行い、インク流路５の型を形成する（図６（ｃ）参照）。
【００４１】
次に、ネガ型感光性樹脂、例えばＳＵ−８（日本化薬（株））をスピンコートにて塗布して乾燥させ第３の層１１３を形成する。なお、第３の層１１３は、第３の層１１３の表面とシリコン基板１の間隔が４μｍとなるように形成した。そして、吐出口４となる部分以外をマスクし、紫外線露光を第３の層１１３に行い、次いで現像、ポストベークを行うことで、吐出口４となる領域１１７を設けた（図６（ｄ）参照）。
【００４２】
次に、表面溝部８を形成するため、第３の層１１３と同材料のネガ型感光性樹脂をスピンコートにて塗布して乾燥させ第４の層１１４を形成する。なお、第４の層１１４は、第４の層１１４の表面とシリコン基板１との間隔が７μｍとなるように形成した。そして、表面溝部８となる部分以外をマスクし、第４の層１１４に対して、紫外線露光を行い、次いで現像、ポストベークを行うことで、表面溝部８を形成した（図６（ｅ）参照）。表面溝部８の寸法としては、表面溝部８を分割する場合（図４、図５（ａ）参照）、２０μｍ×２０μｍとし、表面溝部８をオリフィス基板２の長手方向に延ばす場合（図１（ａ）参照）は幅が２０μｍとなるようにする。また、シリコン基板１の短手方向において、裏面溝部７と表面溝部８との間隔が３μｍ程度となるようにした。なお、第４の層１１４を形成せずに、第３の層１１３を厚く形成し、第３の層１１３の表面から機械加工やレーザー加工で表面溝部８を形成しても良い。
【００４３】
その後、シリコン基板１の裏面にインクを供給するための共通液室９を形成するために、結晶性異方性エッチング、およびインク供給口６を形成するためにドライエッチングを行う。そして、第１の層１１１と第２の層１１２を除去し（裏面溝部７とインク流路５ができ上がる）、後にキュア工程が行われる（図６（ｆ）参照）。
【００４４】
以上の工程により、記録ヘッド１０を製造した。なお、図６（ａ）〜（ｆ）ではエネルギー発生素子３を挟むようにインク供給口６を形成したが、図６（ｇ）に示すように、エネルギー発生素子３の一方の側部のみにインク供給口６を設けてもよい。
【００４５】
以上より、本実施形態では、裏面溝部７の位置でオリフィス基板２は、インク流路５の高さを低くするような変形をするが、表面溝部８の位置では、オリフィス基板２がシリコン基板１とは離れる方向に変形しようとする。そのため、裏面溝部７の位置でのオリフィス基板２のインク流路５の高さを低くするような変形を緩和させることができる。したがって、流路抵抗が小さくなり、インク供給口６からインク流路５を介してノズル（発泡室１１）へ高速でインクを充填することができる。
【００４６】
［実施形態２］
本発明に係る記録ヘッドの第２の実施形態について説明する。なお、上述の実施形態と同一の構成については説明を省略する。図７は、本発明に係る記録ヘッドの第２の実施形態の概略構成図であり、（ａ）は記録ヘッドの表面からみた記録ヘッドの概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＥＥ’断面の概略斜視図である。本実施形態が第１の実施形態と大きく異なる点は、シリコン基板１の短手方向において（記録ヘッド１０を表面側からみて）、裏面溝部７と表面溝部８とが重なることである。
【００４７】
上述したように、シリコン基板１の表面とオリフィス基板２の表面との間の距離は、第１の実施形態と同程度に小さく、かつオリフィス基板２が薄くなりすぎてはいけない。そこで、第２の実施形態では、オリフィス基板２の短手方向の両端部付近において、オリフィス基板２の厚さを厚くする厚肉部１９を設けて、オリフィス基板２の表面から突出するようにする。このようにすることで、オリフィス基板２の短手方向の両端部、つまり厚肉部１９に挟まれた中央部に、長手方向に延びる、吐出口４を含む窪んだ凹部である表面溝部８が形成されることになる。裏面溝部７は上述の実施形態と同様にインク流路５を構成する位置に設けられているため、裏面溝部７と表面溝部８は、記録ヘッド１０の表面から見ると部分的に重なっている。
【００４８】
本実施形態では、オリフィス基板２の短手方向の両端部に厚肉部１９を形成しているため、オリフィス基板２は短手方向で中央部から端部に向かうにつれて強度が大きくなっている。また、厚肉部１９を形成することで表面溝部８が形成されるため、表面溝部８の深さに制限がほとんどない。
【００４９】
図８は、キュア工程時に発生する、ＥＥ’断面におけるオリフィス基板２の収縮の方向と変形の様子を示す図であり、（ａ）は収縮の方向を示し、（ｂ）は変形の様子を示す。図８（ａ）に示すように、裏面溝部７と表面溝部８の側部に収縮応力が働く。そのため、図８（ｂ）で示すように、オリフィス基板２の裏面溝部７と表面溝部８の位置においては、オリフィス基板２は、シリコン基板１の方向とシリコン基板１とは反対の方向の何れにも変形しようとする。そのため、結果として、インク流路５の高さを低くする変形を抑制すことができる。
【００５０】
表面溝部８と裏面溝部７の位置関係について、図９を用いて説明する。図９は、表面溝部８と裏面溝部７の位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、図９（ａ）のＥＥ’断面における模式図、（ｂ）は図９（ａ）のＦＦ’断面における模式図である。なお、シリコン基板１の短手方向をｘ、長手方向をｙ（図７（ａ）参照）、シリコン基板１の表面に対して垂直な方向をｚ、エネルギー発生素子３の中心を０とする。また、オリフィス基板２の短手方向（ｘ方向）において、溝部７、８やインク供給口６の、位置０に近い位置を「開始位置」、位置０から離れた位置を「終了位置」としている。
【００５１】
裏面溝部７の開始位置をｘ1i、裏面溝部７の終了位置をｘ1f、表面溝部８の端部位置をｘ2、インク供給口６の開始位置をｘ3i、インク供給口６の終了位置をｘ3fとする。さらに壁部１２の端の位置をｘ4、オリフィス基板２の端部の、シリコン基板１と接合している部分のオリフィス基板２の中央部に近い位置をｘ5、そして位置ｘ4と位置ｘ5の中心をｘ6とする。
【００５２】
裏面溝部７の好ましい配置および高さは第１の実施形態と同様である。表面溝部８を設けるにあたり、より好ましい配置としては
（１）表面溝部８の端部位置ｘ2＞裏面溝部７の終了位置ｘ1f
（２）表面溝部８の端部位置ｘ2＜接合位置ｘ5
（３）表面溝部８の端部位置ｘ2＞位置ｘ4と位置ｘ5の中心位置ｘ6
となるようにする。
【００５３】
（１）に関して、インク流路５の高さを高くする変形による、インク流路の高さを低くする変形を軽減する効果を考慮すると（１）のような位置関係が望ましい。（２）、（３）については、第１の実施形態同様の理由である。
【００５４】
なお、表面溝部８でのオリフィス基板２の変形を抑制する効果があるならば、図１０に示すように表面溝部８の端部位置ｘ2がオリフィス基板１の長手方向で一定ではなく、一部では、表面溝部８の幅が狭くなる形状でもよい。また、表面溝部８や裏面溝部７は分割されていても良い。
【００５５】
表面溝部８の深さは、上述したように特に制限はないため、所定の流路抵抗になるよう設計すればよい。なお本実施形態の記録ヘッド１０は、第１の実施形態と同様な工程で製造することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ シリコン基板（第１の基板）
２ オリフィス基板（第２の基板）
３ エネルギー発生素子
４ 吐出口
５ インク流路
６ インク供給口
７ 裏面溝部（凹部）
８ 表面溝部（凹部）
１０記録ヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式を用いた記録装置（インクジェット記録装置）は、記録ヘッドのノズルの吐出口からインク（記録液）を吐出飛翔させ、これを記録媒体に付着させることで記録を行う構成となっている。
【０００３】
この種の記録ヘッドの構成について以下で説明する。記録ヘッドは、電気配線、およびインクを吐出するためのエネルギーを発生させる複数のエネルギー発生素子が表面に設けられたシリコン基板上に、積層された樹脂材料からなるオリフィス基板が配置される。オリフィス基板には、各エネルギー発生素子と対応する位置にノズルが設けられている。ノズルはエネルギー発生素子により気泡を発生させる発泡室と、インクを吐出するための微細な吐出口とを有している。また、オリフィス基板に設けられた溝とシリコン基板とで、後述するインク供給口からノズルにインクを供給するインク流路が形成されている。なお、シリコン基板には、インクタンクなどからインクを供給するためのインク供給口がシリコン基板を貫通するように設けられている。このインク供給口とインク流路を介してインクタンクなどからノズルへとインクが供給される。
【０００４】
以上のように構成された記録ヘッドは、シリコン基板の裏面から供給されたインクがインク供給口とインク流路とを通って各ノズルの発泡室内に充填される。発泡室内に充填されたインクは、エネルギー発生素子により膜沸騰されて発生する気泡によって、シリコン基板に対してほぼ直交する方向に押し出され、吐出口からインクが吐出される。
【０００５】
インクジェット記録装置は、高い記録品位、および高速記録の要求に応えるために、ノズルの高密度化、および吐出されるインクの小液滴化が要求される。ノズルの高密度化に関しては、例えばオリフィス基板を感光性の樹脂材料で形成し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングすることで実現されている。また、小液滴化については、吐出口径と発泡室を縮小化することで実現されている。この発泡室の縮小化のために、エネルギー発生素子の表面とオリフィス基板の表面との距離（以下、「ＯＨ距離」と称する）を小さくする設計がなされている。
【０００６】
ＯＨ距離を小さくする方法の１つとして、オリフィス基板を薄くすることが挙げられる。例えば特許文献１では、インクの吐出特性に関わる吐出口近傍のみオリフィス基板を薄くし、その他の部分は強度の観点から厚くすることで、ＯＨ距離を小さくすることを実現している。そのため、オリフィス基板の表面（シリコン基板とは反対の面）には、各吐出口を中心とした凹部を有する形状になっている。しかしながら、オリフィス基板を薄くすることは、強度の面で限度がある。
【０００７】
ＯＨ距離を小さくする他の方法として、インク流路の高さを低くすることが挙げられる。この場合、シリコン基板の表面（エネルギー素子が配置されている面）とオリフィス基板の裏面との間隔を小さくすることで、ＯＨ距離を小さくすることができる。しかしながら、インク流路の高さを低くすると、流路抵抗が増加し、ノズルへのインクの再充填に必要な時間が長くなってしまい、高速記録を行うには望ましくない。そこで、例えば特許文献２には、ＯＨ距離を小さくしつつ、ノズルにインクを高速で再充填可能にするため、オリフィス基板の裏面のインク流路を構成する部分に凹部（以下、「裏面溝部」と称する）を設け、インク流路の一部の高さを高くすることが示されている。この方法の場合、ＯＨ距離を小さくしつつ、インク流路の高さが高くなるため、流路抵抗の低減が実現され、高速でのインクの再充填が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−０３７４３９号公報
【特許文献２】特開２００３−０２５５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２の方法の場合、以下の問題が生じる。
（１）オリフィス基板を形成する樹脂材料が記録ヘッドの製造中に収縮する。
（２）オリフィス基板の表面付近と裏面付近とでオリフィス基板の平面に平行な方向の収縮量が異なる。
【００１０】
この２点の問題から、裏面溝部の位置でオリフィス基板がインク流路の高さを低くする変形、つまり、オリフィス基板がシリコン基板方向に湾曲する。この変形により、流路抵抗が増大し、インクの再充填を阻害するといった課題が発生してしまう。
【００１１】
具体的には、樹脂材料で形成されたオリフィス基板を有する記録ヘッドの製造工程では、インク耐性や基板同士の密着性の観点から一般的に最終工程としてキュア工程が行なわれる。キュア工程により、一般的な樹脂材料で構成されたオリフィス基板では数〜十数％程度収縮する。裏面溝部を有するオリフィス基板では裏面溝部の側部はシリコン基板に向けて突出した形状となるため、オリフィス基板の平面に対して平行な方向は固定されていない自由端になり、オリフィス基板の裏面溝部の側部の収縮量は大きくなってしまう。その結果、裏面溝部付近に着目すると、引張り応力が発生することになる。したがって、キュア工程後、裏面溝部付近のオリフィス基板はインク流路の高さを低くする変形（シリコン基板方向への湾曲）が生じる。以上のことから、インク流路の高さが所望の高さより低くなり、裏面溝部を設けたことによる効果が減少してしまう。なお、キュア工程によってインク流路の高さが低くなることを見込んで、裏面溝部の深さを大きくするという対策が考えられるが、裏面溝部においてオリフィス基板が薄くなりすぎてしまい、強度不足という別の課題が発生してしまう。さらに、オリフィス基板をキュア工程でも収縮しない材料で形成することも考えられるが、記録ヘッドを構成する材料は、使用するインクに対して諸特性（インクへの溶出、密着性など）を有する必要があり、材料の選択性が低いため、対策することは容易ではない。
【００１２】
そこで、本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、高速でのノズルへのインクの再充填が可能な記録ヘッドを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のインクジェット記録装置用の記録ヘッドは、第１の基板と第２の基板とを有する。第１の基板は、インクを吐出するためのエネルギー発生素子と、第１の基板を貫通するインク供給口とを有する。第２の基板は、インクの吐出口を有する複数のノズルと溝とを有する。そして、第２の基板の溝と第１の基板とでノズルとインク供給口とをつなぐインク流路が形成されている。第１の基板の上に第２の基板が配置されており、第２の基板には、記録ヘッドの表面側の一方の面と、第１の基板の方向を向いた他方の面のそれぞれに凹部が設けられている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、オリフィス基板の変形によるインク流路の高さの低下を低減させることができるため、ノズルへの高速でのインクの再充填が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る記録ヘッドの一実施形態の概略構成図である。
【図２】キュア工程時に発生するオリフィス基板の収縮の方向と変形の様子を示す図である。
【図３】表面溝部と裏面溝部の位置関係を示す模式図である。
【図４】表面溝部が分割して設けられている記録ヘッドの概略構成図である。
【図５】表面溝部が分割して設けられている記録ヘッドの他の構成を示す概略構成図である。
【図６】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図７】本発明に係る記録ヘッドの第２の実施形態の概略構成図である。
【図８】第２の実施形態において、キュア工程時に発生するオリフィス基板の収縮の方向と変形の様子を示す図である。
【図９】第２の実施形態における、表面溝部と裏面溝部の位置関係を示す模式図である。
【図１０】第２の実施形態における記録ヘッドの他の一例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態の詳細について説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。
【００１７】
［実施形態１］
図１は、本発明に係るインクジェット記録装置用の記録ヘッドの一実施形態の概略構成図であり、（ａ）は記録ヘッドの表面からみた記録ヘッドの概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’断面の概略斜視図である。
【００１８】
インクジェット記録装置用の記録ヘッド１０は、シリコン基板（第１の基板）１とシリコン基板１上に積層された樹脂材料からなるオリフィス基板（第２の基板）２とで構成されている。オリフィス基板２は、例えば一方向に延びており、より具体的には矩形をしている。
【００１９】
シリコン基板１の表面には、複数のエネルギー発生素子３が配置されている。そして、シリコン基板１の裏面には、共通液室９が設けられており、エネルギー発生素子３を挟むように、シリコン基板１を貫通、つまり共通液室９と連通するインク供給口６が設けられている。
【００２０】
シリコン基板１の表面には、オリフィス基板２が配置されている。オリフィス基板２には、シリコン基板１上の各エネルギー発生素子４に対応する位置にノズルが設けられている。ノズルはエネルギー発生素子３により気泡を発生させる発泡室１１と、発泡室１１から外部にインクを吐出するための微細な吐出口４とを有している。ノズル同士は、壁部１２によって区切られている。つまり、壁部１２同士に囲まれることで、発泡室１１が形成されている。また、オリフィス基板２には溝が設けられており、この溝とシリコン基板１とで、インク供給口６から発泡室１１へインクを供給するインク流路５が形成されている。オリフィス基板２の表面（一方の面）には、表面から裏面（他方の面）方向に窪んだ凹部である表面溝部８が設けられ、裏面には、裏面から表面方向に窪んだ凹部である裏面溝部７が設けられている。表面溝部８は、オリフィス基板２の短手方向で両端部付近を長手方向に延びている。裏面溝部７は、インク流路５を構成するように位置している。なお、表面溝部８と裏面溝部７については後述する。また、不図示のインクタンクなどから共通液室９にインクが供給される。
【００２１】
図２は、キュア工程時に発生する、ＡＡ’断面におけるオリフィス基板２の収縮の方向と変形の様子を示す図であり、（ａ）は収縮の方向を示し、（ｂ）は変形の様子を示す。図２（ａ）の矢印に示すように、キュア工程により、裏面溝部７や表面溝部８の側部に収縮応力が働く。その結果、図２（ｂ）に示すように、裏面溝部７の位置でオリフィス基板２は、インク流路５の高さを低くするような変形をするが、オリフィス基板２の表面溝部８の位置では、オリフィス基板２がシリコン基板１とは離れる方向に変形しようとする。そのため、裏面溝部７の位置でのオリフィス基板２のインク流路５の高さを低くするような変形を緩和させることができる。
【００２２】
表面溝部８と裏面溝部７の位置関係について、図３を用いて具体的に説明する。図３は、表面溝部８と裏面溝部７の位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、図１（ａ）のＡＡ’断面における模式図、（ｂ）は図１（ａ）のＢＢ’断面における模式図である。なお、シリコン基板１の短手方向をｘ、長手方向をｙ（図１（ａ）参照）、シリコン基板１の表面に対して垂直な方向をｚ、エネルギー発生素子３の中心を０とする。また、オリフィス基板２の短手方向（ｘ方向）において、裏面溝部７、表面溝部８、およびインク供給口６の端部のうち、位置０に近い端部の位置を「開始位置」、位置０から離れた位置を「終了位置」としている。
【００２３】
裏面溝部７の開始位置をｘ1i、裏面溝部７の終了位置をｘ1f、表面溝部８の開始位置をｘ2i、表面溝部８の終了位置をｘ2f、インク供給口６の開始位置をｘ3i、インク供給口６の終了位置をｘ3fとする。さらに壁部１２の、オリフィス基板２の短手方向の端部側の位置をｘ4、オリフィス基板２の端部の、シリコン基板１と接合している部分のオリフィス基板２の中央部側の位置をｘ5、そして位置ｘ4と位置ｘ5の中心をｘ6とする。
【００２４】
裏面溝部７を設けるにあたり、より好ましい配置としては、
（１）裏面溝部７の終了位置ｘ1f＞インク供給口６の開始位置ｘ3i
（２）裏面溝部７の開始位置ｘ1iは可能な限り小さくする
（３）裏面溝部７の終了位置ｘ1f＜位置ｘ4と位置ｘ5の中心位置ｘ6
となるようにする。
【００２５】
（１）に関して、インクの高速での再充填を妨げる原因が、キュア工程によりインク流路５の高さが低くなることである。そのため、シリコン基板１の短手方向において（記録ヘッド１０を表面側からみて）、裏面溝部７とインク供給口６とが重なる方が高速でのインクの再充填にとって有利となる。したがって、（１）のような位置関係が好ましい。
【００２６】
（２）に関して、裏面溝部７の開始位置が吐出口４に近ければ近いほど、インク流路５の高さの低い領域が狭くなる。そのため、インクの高速での再充填にとって効果がある。ただし、吐出特性が悪化したり、オリフィス基板２の割れが生じたり、製造に支障をきたしたりしない程度に裏面溝部７の開始位置を吐出口４に近づけることが望ましい。
【００２７】
（３）に関して、記録ヘッド１０を製造するときに、オリフィス基板２で変形が最も起こる箇所がオリフィス基板２とシリコン基板１とが接合している位置よりも離れているところになる。そのため、位置ｘ4と位置ｘ5の中心にあたる位置ｘ6が最も変位する部分にあたる。したがって、インク流路５の高さを低くする変形を発生させる裏面溝部７が、この位置ｘ6を含まないようにすることがより好ましい。
【００２８】
また、裏面溝部７の深さについては、インクの再充填の観点からは、大きいほうが有利である。しかし、裏面溝部７の深さを大きくすることは、言い換えるとオリフィス基板２の厚さを薄くすることになる。したがって、オリフィス基板２の強度により裏面溝部７の深さが限定されることになる。
【００２９】
次に表面溝部８を設けるにあたり、より好ましい配置としては、
（１）裏面溝部７の終了位置ｘ1f＜表面溝部８の開始位置ｘ2i
（２）表面溝部８の終了位置ｘ2f＜位置ｘ5
（３）表面溝部８の開始位置ｘ2i＜位置ｘ4と位置ｘ5の中心位置ｘ6
となるようにする。
【００３０】
（１）に関して、上述するように、裏面溝部７は吐出口４に近い位置に配置する。また、記録ヘッド１０の表面側からみて、裏面溝部７と表面溝部８が重なってしまうと、オリフィス基板２に薄くなりすぎる部分ができてしまい、強度不足となってしまう。したがって、（１）のような位置関係が望ましい。なお、表面溝部８の開始位置ｘ2iと裏面溝部７の終了位置ｘ1fの間の間隔ａが小さいとキュア工程で発生する応力によりオリフィス基板２が割れてしまう可能性があるので、間隔ａはオリフィス基板２が割れない程度にする必要がある。
【００３１】
（２）に関して、位置ｘ5の直上に表面溝部８がある場合、表面溝部８におけるオリフィス基板２の変形が拘束されるため、オリフィス基板２のインク流路５の高さを高くする変形が小さくなってしまう。したがって、表面溝部８を形成した効果をより大きくするために、（２）の位置関係が好ましい。
【００３２】
（３）に関して、上述したように位置ｘ4と位置ｘ5の中心にあたる位置ｘ6が最も変位する部分にあたる。そのため、表面溝部８はこの位置ｘ6を含むように配置されることが好ましく、（３）の位置関係がより好ましい。
【００３３】
図１に示す記録ヘッド１０においては、表面溝部８が、オリフィス基板２の短手方向で両端部付近を長手方向に延びている。しかしながら、図４に示すように、各吐出口４を挟む位置だけに表面溝部８を分割して設けてもよい。
【００３４】
また、表面溝部８を分割して配置する他の構造について図５を用いて説明する。図５は、表面溝部８が分割して設けられている記録ヘッド１０の他の構成を示す概略構成図であり、（ａ）は記録ヘッド１０の表面からみた記録ヘッド１０の概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＣＣ’断面の模式図、（ｃ）は（ａ）のＤＤ’断面の模式図である。上述の、図４で示した表面溝部８とは異なり、オリフィス基板２の短手方向において、吐出口４を挟まない位置に表面溝部８が分割して配置されている。
【００３５】
この場合、オリフィス基板２の長手方向での収縮量の違いにより、裏面溝部７の位置でのインク流路５の高さを低くする変形を緩和することになる。位置関係として裏面溝部７の終了位置ｘ1f＞表面溝部８の開始位置ｘ2iの場合でも、記録ヘッド１０の表面側からみて裏面溝部７と表面溝部８とが重なることによってオリフィス基板２が薄くなりすぎるという問題は発生しない。なお、図５（ｃ）に示す間隔ｂはオリフィス基板２が薄くなりすぎることを避けるために、所定の間隔をとる必要がある。また、表面溝部８の深さは、大きければ大きいほど、インク流路５を高くする変形効果が大きいが、オリフィス基板２の厚みが薄くなりすぎるため、オリフィス基板２の強度により制限される。
【００３６】
次に、図６を用いて本発明の記録ヘッド１０の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、エネルギー発生素子３と、それを駆動および制御するための半導体素子（不図示）がシリコン基板１に設けられる。そして、シリコン基板１に対し、フォトリソグラフィ技術を利用して、表面（エネルギー発生素子が設けられた面）に密着層１１０、裏面には共通液室９を形成するためのマスク層１１６を形成する。
【００３８】
その後、シリコン基板１の表面に第１の層１１１（膜厚：５μｍ）と第２の層１１２（膜厚：４μｍ）とを積層する（図６（ａ）参照）。第１の層１１１と第２の層１１２はいずれもポジ型感光性樹脂であり、感光する波長域が異なる樹脂が選定される。
【００３９】
次に、後に裏面溝部７となる部分にマスクをして、第２の層１１２の感光波長領域であり、かつ第１の層１１１の感光波長領域をカットした紫外線を照射し、現像液にて現像を行い第２の層１１２を除去し、裏面溝部７にあたる型を形成する（図６（ｂ）参照）。なお、裏面溝部７の寸法としては２０μｍ×２０μｍとし、後に形成する吐出口４の端部と裏面溝部７の端部との間隔が４μｍ程度となるようにする。
【００４０】
次に、後にインク流路５となる部分にマスクをしてから、第１の層１１１の感光波長領域であり、かつ第２の層１１２の感光波長領域をカットした紫外線を照射し、現像を行い、インク流路５の型を形成する（図６（ｃ）参照）。
【００４１】
次に、ネガ型感光性樹脂、例えばＳＵ−８（日本化薬（株））をスピンコートにて塗布して乾燥させ第３の層１１３を形成する。なお、第３の層１１３は、第３の層１１３の表面とシリコン基板１の間隔が４μｍとなるように形成した。そして、吐出口４となる部分以外をマスクし、紫外線露光を第３の層１１３に行い、次いで現像、ポストベークを行うことで、吐出口４となる領域１１７を設けた（図６（ｄ）参照）。
【００４２】
次に、表面溝部８を形成するため、第３の層１１３と同材料のネガ型感光性樹脂をスピンコートにて塗布して乾燥させ第４の層１１４を形成する。なお、第４の層１１４は、第４の層１１４の表面とシリコン基板１との間隔が７μｍとなるように形成した。そして、表面溝部８となる部分以外をマスクし、第４の層１１４に対して、紫外線露光を行い、次いで現像、ポストベークを行うことで、表面溝部８を形成した（図６（ｅ）参照）。表面溝部８の寸法としては、表面溝部８を分割する場合（図４、図５（ａ）参照）、２０μｍ×２０μｍとし、表面溝部８をオリフィス基板２の長手方向に延ばす場合（図１（ａ）参照）は幅が２０μｍとなるようにする。また、シリコン基板１の短手方向において、裏面溝部７と表面溝部８との間隔が３μｍ程度となるようにした。なお、第４の層１１４を形成せずに、第３の層１１３を厚く形成し、第３の層１１３の表面から機械加工やレーザー加工で表面溝部８を形成しても良い。
【００４３】
その後、シリコン基板１の裏面にインクを供給するための共通液室９を形成するために、結晶性異方性エッチング、およびインク供給口６を形成するためにドライエッチングを行う。そして、第１の層１１１と第２の層１１２を除去し（裏面溝部７とインク流路５ができ上がる）、後にキュア工程が行われる（図６（ｆ）参照）。
【００４４】
以上の工程により、記録ヘッド１０を製造した。なお、図６（ａ）〜（ｆ）ではエネルギー発生素子３を挟むようにインク供給口６を形成したが、図６（ｇ）に示すように、エネルギー発生素子３の一方の側部のみにインク供給口６を設けてもよい。
【００４５】
以上より、本実施形態では、裏面溝部７の位置でオリフィス基板２は、インク流路５の高さを低くするような変形をするが、表面溝部８の位置では、オリフィス基板２がシリコン基板１とは離れる方向に変形しようとする。そのため、裏面溝部７の位置でのオリフィス基板２のインク流路５の高さを低くするような変形を緩和させることができる。したがって、流路抵抗が小さくなり、インク供給口６からインク流路５を介してノズル（発泡室１１）へ高速でインクを充填することができる。
【００４６】
［実施形態２］
本発明に係る記録ヘッドの第２の実施形態について説明する。なお、上述の実施形態と同一の構成については説明を省略する。図７は、本発明に係る記録ヘッドの第２の実施形態の概略構成図であり、（ａ）は記録ヘッドの表面からみた記録ヘッドの概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＥＥ’断面の概略斜視図である。本実施形態が第１の実施形態と大きく異なる点は、シリコン基板１の短手方向において（記録ヘッド１０を表面側からみて）、裏面溝部７と表面溝部８とが重なることである。
【００４７】
上述したように、シリコン基板１の表面とオリフィス基板２の表面との間の距離は、第１の実施形態と同程度に小さく、かつオリフィス基板２が薄くなりすぎてはいけない。そこで、第２の実施形態では、オリフィス基板２の短手方向の両端部付近において、オリフィス基板２の厚さを厚くする厚肉部１９を設けて、オリフィス基板２の表面から突出するようにする。このようにすることで、オリフィス基板２の短手方向の両端部、つまり厚肉部１９に挟まれた中央部に、長手方向に延びる、吐出口４を含む窪んだ凹部である表面溝部８が形成されることになる。裏面溝部７は上述の実施形態と同様にインク流路５を構成する位置に設けられているため、裏面溝部７と表面溝部８は、記録ヘッド１０の表面から見ると部分的に重なっている。
【００４８】
本実施形態では、オリフィス基板２の短手方向の両端部に厚肉部１９を形成しているため、オリフィス基板２は短手方向で中央部から端部に向かうにつれて強度が大きくなっている。また、厚肉部１９を形成することで表面溝部８が形成されるため、表面溝部８の深さに制限がほとんどない。
【００４９】
図８は、キュア工程時に発生する、ＥＥ’断面におけるオリフィス基板２の収縮の方向と変形の様子を示す図であり、（ａ）は収縮の方向を示し、（ｂ）は変形の様子を示す。図８（ａ）に示すように、裏面溝部７と表面溝部８の側部に収縮応力が働く。そのため、図８（ｂ）で示すように、オリフィス基板２の裏面溝部７と表面溝部８の位置においては、オリフィス基板２は、シリコン基板１の方向とシリコン基板１とは反対の方向の何れにも変形しようとする。そのため、結果として、インク流路５の高さを低くする変形を抑制すことができる。
【００５０】
表面溝部８と裏面溝部７の位置関係について、図９を用いて説明する。図９は、表面溝部８と裏面溝部７の位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、図９（ａ）のＥＥ’断面における模式図、（ｂ）は図９（ａ）のＦＦ’断面における模式図である。なお、シリコン基板１の短手方向をｘ、長手方向をｙ（図７（ａ）参照）、シリコン基板１の表面に対して垂直な方向をｚ、エネルギー発生素子３の中心を０とする。また、オリフィス基板２の短手方向（ｘ方向）において、溝部７、８やインク供給口６の、位置０に近い位置を「開始位置」、位置０から離れた位置を「終了位置」としている。
【００５１】
裏面溝部７の開始位置をｘ1i、裏面溝部７の終了位置をｘ1f、表面溝部８の端部位置をｘ2、インク供給口６の開始位置をｘ3i、インク供給口６の終了位置をｘ3fとする。さらに壁部１２の端の位置をｘ4、オリフィス基板２の端部の、シリコン基板１と接合している部分のオリフィス基板２の中央部に近い位置をｘ5、そして位置ｘ4と位置ｘ5の中心をｘ6とする。
【００５２】
裏面溝部７の好ましい配置および高さは第１の実施形態と同様である。表面溝部８を設けるにあたり、より好ましい配置としては
（１）表面溝部８の端部位置ｘ2＞裏面溝部７の終了位置ｘ1f
（２）表面溝部８の端部位置ｘ2＜接合位置ｘ5
（３）表面溝部８の端部位置ｘ2＞位置ｘ4と位置ｘ5の中心位置ｘ6
となるようにする。
【００５３】
（１）に関して、インク流路５の高さを高くする変形による、インク流路の高さを低くする変形を軽減する効果を考慮すると（１）のような位置関係が望ましい。（２）、（３）については、第１の実施形態同様の理由である。
【００５４】
なお、表面溝部８でのオリフィス基板２の変形を抑制する効果があるならば、図１０に示すように表面溝部８の端部位置ｘ2がオリフィス基板１の長手方向で一定ではなく、一部では、表面溝部８の幅が狭くなる形状でもよい。また、表面溝部８や裏面溝部７は分割されていても良い。
【００５５】
表面溝部８の深さは、上述したように特に制限はないため、所定の流路抵抗になるよう設計すればよい。なお本実施形態の記録ヘッド１０は、第１の実施形態と同様な工程で製造することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ シリコン基板（第１の基板）
２ オリフィス基板（第２の基板）
３ エネルギー発生素子
４ 吐出口
５ インク流路
６ インク供給口
７ 裏面溝部（凹部）
８ 表面溝部（凹部）
１０記録ヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するためのエネルギー発生素子を有する第１の基板であって該基板を貫通するインク供給口を有する第１の基板と、前記インクの吐出口を有する複数のノズルと溝とを有する第２の基板とを有し、前記第２の基板の前記溝と前記第１の基板とで前記ノズルと前記インク供給口とをつなぐインク流路が形成されている、インクジェット記録装置用の記録ヘッドであって、
前記第１の基板の上に前記第２の基板が配置されており、
前記第２の基板には、前記記録ヘッドの表面側の一方の面と、前記第１の基板の方向を向いた他方の面のそれぞれに凹部が設けられている、記録ヘッド。
【請求項２】
前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部は、前記インク流路を構成する部分に設けられている、請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
前記第２の基板は一方向に長くなっており、
前記第２の基板には、前記ノズルを互いに区切る壁部が設けられており、前記第２の基板の短手方向において、前記第２の基板の端部の前記第１の基板に接合している部分であって、前記第２の基板の中央部側の位置と、前記壁部の、前記第２の基板の端部側の位置との中心が前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部に位置している、請求項１または２に記載の記録ヘッド。
【請求項４】
前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部は、前記記録ヘッドの表面から見て、前記他方の面の前記凹部および前記吐出口とは重なっていない、請求項１から３のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項５】
前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部は、前記記録ヘッドの表面から見て、前記他方の面の前記凹部および前記吐出口と重なっている、請求項１から３のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項６】
前記第２の基板は一方向に長くなっており、
前記第２の基板の短手方向において、前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部は、前記第２の基板の前記吐出口と、前記第２の基板の端部の、前記第１の基板と接合している部分との間に位置している、請求項４に記載の記録ヘッド。
【請求項７】
前記第２の基板は一方向に長くなっており、
前記第２の基板の短手方向において、前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部の端部が、前記第２の基板の前記吐出口と、前記第２の基板の端部の、前記第１の基板と接合している部分との間に位置している、請求項５に記載の記録ヘッド。
【請求項８】
前記第２の基板は一方向に長くなっており、
前記第２の基板の短手方向において、前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部が、前記第２の基板の端部の前記第１の基板と接合している部分であって第２の基板の中央部側の位置と、前記ノズルを互いに区切る壁部の、前記第２の基板の端部側の位置との中心の位置よりも前記吐出口に近い位置にある、請求項４から７のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項９】
前記第２の基板は一方向に長くなっており、
前記第２の基板の短手方向において、前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部は、前記記録ヘッドの表面から見て、前記インク供給口と重なっている、請求項４から８のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項１０】
前記第１の基板および前記第２の基板は樹脂材料で構成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項１１】
インクを吐出するためのエネルギー発生素子を有する第１の基板であって該基板を貫通するインク供給口を有する第１の基板と、前記インクの吐出口を有する複数のノズルと溝とを有する第２の基板とを有し、前記第２の基板の前記溝と前記第１の基板とで前記ノズルと前記インク供給口とをつなぐインク流路が形成され、前記第２の基板の一方の面と前記第１の基板に接合する他方の面にそれぞれ凹部が設けられたインクジェット記録装置用の記録ヘッドの製造方法であって、
前記エネルギー発生素子を配置した第１の基板の上に第１の層と第２の層とを順に積層し、前記第２の層の、前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部となる部分以外を除去し、
前記第１の層の、前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部に対応して設けられるインク流路となる部分以外を除去してから前記第１の層を第３の層で覆い、
前記第３の層の前記吐出口となる部分を除去してから前記第３の層を第４の層で覆い、
前記第４の層の前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部となる部分を除去し、前記第１の基板の前記インク供給口となる部分を除去し、
前記第１の層を除去して前記インク流路を形成し、前記第２の層を除去して前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部を形成することで、前記第２の基板を形成する、記録ヘッドの製造方法。
【請求項１】
インクを吐出するためのエネルギー発生素子を有する第１の基板であって該基板を貫通するインク供給口を有する第１の基板と、前記インクの吐出口を有する複数のノズルと溝とを有する第２の基板とを有し、前記第２の基板の前記溝と前記第１の基板とで前記ノズルと前記インク供給口とをつなぐインク流路が形成されている、インクジェット記録装置用の記録ヘッドであって、
前記第１の基板の上に前記第２の基板が配置されており、
前記第２の基板には、前記記録ヘッドの表面側の一方の面と、前記第１の基板の方向を向いた他方の面のそれぞれに凹部が設けられている、記録ヘッド。
【請求項２】
前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部は、前記インク流路を構成する部分に設けられている、請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
前記第２の基板は一方向に長くなっており、
前記第２の基板には、前記ノズルを互いに区切る壁部が設けられており、前記第２の基板の短手方向において、前記第２の基板の端部の前記第１の基板に接合している部分であって、前記第２の基板の中央部側の位置と、前記壁部の、前記第２の基板の端部側の位置との中心が前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部に位置している、請求項１または２に記載の記録ヘッド。
【請求項４】
前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部は、前記記録ヘッドの表面から見て、前記他方の面の前記凹部および前記吐出口とは重なっていない、請求項１から３のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項５】
前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部は、前記記録ヘッドの表面から見て、前記他方の面の前記凹部および前記吐出口と重なっている、請求項１から３のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項６】
前記第２の基板は一方向に長くなっており、
前記第２の基板の短手方向において、前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部は、前記第２の基板の前記吐出口と、前記第２の基板の端部の、前記第１の基板と接合している部分との間に位置している、請求項４に記載の記録ヘッド。
【請求項７】
前記第２の基板は一方向に長くなっており、
前記第２の基板の短手方向において、前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部の端部が、前記第２の基板の前記吐出口と、前記第２の基板の端部の、前記第１の基板と接合している部分との間に位置している、請求項５に記載の記録ヘッド。
【請求項８】
前記第２の基板は一方向に長くなっており、
前記第２の基板の短手方向において、前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部が、前記第２の基板の端部の前記第１の基板と接合している部分であって第２の基板の中央部側の位置と、前記ノズルを互いに区切る壁部の、前記第２の基板の端部側の位置との中心の位置よりも前記吐出口に近い位置にある、請求項４から７のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項９】
前記第２の基板は一方向に長くなっており、
前記第２の基板の短手方向において、前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部は、前記記録ヘッドの表面から見て、前記インク供給口と重なっている、請求項４から８のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項１０】
前記第１の基板および前記第２の基板は樹脂材料で構成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項１１】
インクを吐出するためのエネルギー発生素子を有する第１の基板であって該基板を貫通するインク供給口を有する第１の基板と、前記インクの吐出口を有する複数のノズルと溝とを有する第２の基板とを有し、前記第２の基板の前記溝と前記第１の基板とで前記ノズルと前記インク供給口とをつなぐインク流路が形成され、前記第２の基板の一方の面と前記第１の基板に接合する他方の面にそれぞれ凹部が設けられたインクジェット記録装置用の記録ヘッドの製造方法であって、
前記エネルギー発生素子を配置した第１の基板の上に第１の層と第２の層とを順に積層し、前記第２の層の、前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部となる部分以外を除去し、
前記第１の層の、前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部に対応して設けられるインク流路となる部分以外を除去してから前記第１の層を第３の層で覆い、
前記第３の層の前記吐出口となる部分を除去してから前記第３の層を第４の層で覆い、
前記第４の層の前記第２の基板の前記一方の面の前記凹部となる部分を除去し、前記第１の基板の前記インク供給口となる部分を除去し、
前記第１の層を除去して前記インク流路を形成し、前記第２の層を除去して前記第２の基板の前記他方の面の前記凹部を形成することで、前記第２の基板を形成する、記録ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２８００８（Ｐ２０１３−２８００８Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４１７３（Ｐ２０１１−１６４１７３）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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