JP2015024528A - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及び、液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体吐出ヘッド(1)は、ノズル開口81に連通する圧力室12を形成する圧力室基板10と、圧力室12に繋がる流路(31,32)を有する流路基板30と、が接着剤40により接合されている。流路基板30と圧力室基板10のうちの一方の基板(30)は、他方の基板(10)と位置合わせを行うためのアライメントマークM1として一方の基板(30)の厚み方向D1へ貫通した複数の隣接した貫通穴Hを有する。
【選択図】図1
Description
また、段差面が浅い等によりアライメントマークとしての円穴のエッジに接着剤が付着すると、エッジの位置検出精度が低下し、液室隔壁部材と振動板との位置合わせ精度が低下する。
さらに、アライメントマークを設ける基板が薄い場合、アライメントマークとしての円穴のエッジに接着剤が付着しない程度の深さの段差面を基板に形成することができない。
前記流路基板と前記圧力室基板のうちの一方の基板は、他方の基板と位置合わせを行うためのアライメントマークとして前記一方の基板の厚み方向へ貫通した複数の隣接した貫通穴を有する、態様を有する。
前記流路基板と前記圧力室基板のうちの一方の基板に他方の基板と位置合わせを行うためのアライメントマークとして前記一方の基板の厚み方向へ貫通した複数の隣接した貫通穴を形成し、
前記一方の基板における前記他方の基板との接合面に接着剤を塗布し、
前記複数の隣接した貫通穴に基づいて前記流路基板と前記圧力室基板との位置合わせを行い、
前記位置合わせの後に前記流路基板と前記圧力室基板とを接合する、態様を有する。
図1(a)は流路基板30と圧力室基板10との位置合わせを行う例を模式的に示す断面図、図1(b)は流路基板30の要部を例示する平面図、図1(c)はアライメントマークM1を例示する平面図、図2は液体吐出ヘッド(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1を基板10,30の長手方向D3に対する垂直面で断面視した図、図3は図2のB部分を拡大した図、図4は流路基板30のノズルプレート側面30bの要部を例示する斜視図、である。図2,3においては、接着剤40の図示を省略している。図4においては、長手方向D3中央側の個別流路壁34の図示を省略している。
図6に示す記録装置200に例示される液体吐出装置(液体噴射装置)は、上述のような液体吐出ヘッドを備える。
圧力室基板10の材料には、シリコン基板、ステンレス鋼(SUS)といった金属、セラミック、ガラス、合成樹脂、等を用いることができる。一例を挙げると、圧力室基板10は、特に限定されないが膜厚が例えば数百μm程度と比較的厚く剛性の高いシリコン単結晶基板等から形成することができる。圧力室12は、例えば、KOH水溶液等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング(ウェットエッチング)等によって形成することができる。
振動板16の材料には、酸化シリコン(SiOx)、金属酸化物、セラミック、合成樹脂、等を用いることができる。振動板は、分離されない圧力室基板の表面を変性する等して圧力室基板と一体に形成されてもよいし、圧力室基板に接合されて積層されてもよい。また、振動板は、複数の膜で構成されてもよい。一例を挙げると、シリコン製の圧力室基板上に酸化シリコン膜といった弾性膜を形成し、この弾性膜上に酸化ジルコニウム(ZrOx)といった絶縁膜を形成し、特に限定されないが厚みが例えば数百nm〜数μm程度の振動板を弾性膜と絶縁膜を含む積層膜で構成してもよい。弾性膜は、例えば、圧力室基板用のシリコンウェハを1000〜1200℃程度の拡散炉で熱酸化する等によって圧力室基板上に形成することができる。絶縁膜は、例えば、スパッタ法といった気相法等によりジルコニウム(Zr)層を弾性膜上に形成した後にジルコニウム層を500〜1200℃程度の拡散炉で熱酸化する等によって形成することができる。
下電極21や上電極22やリード電極は、例えば、スパッタ法といった気相法等によって振動板上に電極膜を形成してパターニングする等によって形成することができる。圧電体層23は、スピンコート法といった液相法や気相法等によって下電極上に圧電体前駆体膜を形成し焼成等によって結晶化させてパターニングする等によって形成することができる。
次に、流路基板30と圧力室基板10との位置合わせ方法を含む記録ヘッド1の製造方法を説明する。
まず、アクチュエーター2を設けた圧力室基板10、流路基板30、保護基板50、ケースヘッド70、及び、ノズルプレート80をそれぞれ形成する。流路基板30を形成するときには、エッチング等といった加工方法によって液体F1の流路とともにアライメントマークM1として複数の隣接した貫通穴Hを形成する(アライメントマーク形成工程)。その後、各部10,30,50,70,80の接合と接続配線66の接続を行って記録ヘッド1を形成する。流路基板30と圧力室基板10とを接合する直前に本技術の位置合わせ方法を用いることになる。
両基板30,10の位置合わせを行う位置合わせ装置は、上述のようにして各貫通穴H1〜H9のエッジE1の位置を検出し、これらの検出位置に基づいてアライメントマークM1の中心Gの位置を決定し、この決定位置に基づいて位置調整機構P1を駆動して両基板30,10の位置合わせを行う。
次に、記録ヘッド1の作用及び効果を説明する。
図7(a)は、比較例に係る流路基板930の要部を示している。図7(a)に示す構成要素には、図1(b)で示した構成要素に対応する符号を付している。
本技術は、アライメントマークM1として複数の隣接した貫通穴Hを有するので、アライメントマークM1を形成する基板が薄くても流路基板と圧力室基板との高精度の位置合わせを行うことができる。
また、エッジを検出することができない貫通穴の中心位置を他の貫通穴の中心位置から求めることができるので、貫通穴のエッジの検出処理を行ったとき、接着剤40のエッジが検出された可能性が大きい場合には検出したエッジからは貫通穴の中心位置を求めず、この貫通穴の中心位置を他の貫通穴の中心位置に基づいて求めてもよい。
図6は、上述した記録ヘッド1を有するインクジェット式の記録装置(液体吐出装置)200の外観を示している。記録ヘッド1を記録ヘッドユニット211,212に組み込むと、記録装置200を製造することができる。図6に示す記録装置200は、記録ヘッドユニット211,212のそれぞれに、記録ヘッド1が設けられ、外部インク供給手段であるインクカートリッジ221,222が着脱可能に設けられている。記録ヘッドユニット211,212を搭載したキャリッジ203は、装置本体204に取り付けられたキャリッジ軸205に沿って往復移動可能に設けられている。駆動モーター206の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト207を介してキャリッジ203に伝達されると、キャリッジ203がキャリッジ軸205に沿って移動する。図示しない給紙ローラー等により給紙される記録シート290は、プラテン208上に搬送され、インクカートリッジ221,222から供給され記録ヘッド1から吐出するインク(液体)により印刷がなされる。
以上より、本技術は、アライメントマークの位置検出精度を向上させることができ、流路基板と圧力室基板との位置合わせ精度を向上させた液体吐出装置を提供することができる。
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、流体吐出ヘッドから吐出される液体は、染料等が溶媒に溶解した溶液、顔料や金属粒子といった固形粒子が分散媒に分散したゾル、等の流体が含まれる。このような流体には、インク、液晶、等が含まれる。液体吐出ヘッドは、プリンターといった画像記録装置の他、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置、有機ELディスプレー等の電極の製造装置、バイオチップ製造装置、等に搭載可能である。
保護基板は、省略されてもよく、ケースヘッドと一体化されてもよい。
ノズルプレートは、流路基板と一体化されてもよい。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、流路基板と圧力室基板との位置合わせ精度を向上させることが可能な液体吐出ヘッドの技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
Claims (5)
- ノズル開口に連通する圧力室を形成する圧力室基板と、前記圧力室に繋がる流路を有する流路基板と、が接着剤により接合された液体吐出ヘッドであって、
前記流路基板と前記圧力室基板のうちの一方の基板は、他方の基板と位置合わせを行うためのアライメントマークとして前記一方の基板の厚み方向へ貫通した複数の隣接した貫通穴を有する、液体吐出ヘッド。 - 前記複数の隣接した貫通穴は、前記一方の基板における前記他方の基板との接合面に並行した第一の方向へ複数並べられ、かつ、前記接合面に並行し前記第一の方向とは異なる第二の方向へも複数並べられている、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記貫通穴は、平面視において、前記第一の方向に沿った2辺、及び、前記第二の方向に沿った2辺を有する多角形状である、請求項2に記載の液体吐出ヘッド。
- 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを備えた、液体吐出装置。
- ノズル開口に連通する圧力室を形成する圧力室基板と、前記圧力室に繋がる流路を有する流路基板と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記流路基板と前記圧力室基板のうちの一方の基板に他方の基板と位置合わせを行うためのアライメントマークとして前記一方の基板の厚み方向へ貫通した複数の隣接した貫通穴を形成し、
前記一方の基板における前記他方の基板との接合面に接着剤を塗布し、
前記複数の隣接した貫通穴に基づいて前記流路基板と前記圧力室基板との位置合わせを行い、
前記位置合わせの後に前記流路基板と前記圧力室基板とを接合する、液体吐出ヘッドの製造方法。
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