JP2008012911A - 液体吐出ヘッド、及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録ヘッドにおいて、支持部材と記録素子基板との電気的接続、および電気的接続部の液体供給部に対しする封止を確実におこなう。
【解決手段】液体吐出ヘッドは、液体を供給する貫通口である第１の液体供給口１０２が形成され、液体を吐出させるための電気エネルギーを受け取る第１の電極１２４を一方の面に備えている液体吐出基板１００を有する。また液体吐出ヘッドは、第１の電極と対向し、液体を供給する貫通口である第２の液体供給口２０１が第１の液体供給口と連通して形成され、第１の電極に電気エネルギーを伝える第２の電極２０２を第１の電極と対向する面に備えている支持部材２００を有する。さらに液体吐出ヘッドは、第１の電極及び第２の電極の双方と当接して、第１の電極及び第２の電極を電気的に導通させる導電性の第１の中間材２０５を有する。第１の中間材の第１の電極との当接面２０５Ｍは平坦化されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。本発明は特に、電極が液体吐出基板の記録液吐出面の反対面に設けられる形式のインクジェット記録ヘッドにおける、液体吐出基板と支持部材との接合構造に関する。

近年広く普及している液体吐出ヘッドとして、インクジェットヘッドがある。このインクジェットヘッドが搭載されるインクジェット記録装置は、近年、その価格の低下に伴い、インクジェットヘッドをいかに低価格で製造するかが課題となっている。そのためには、特に液体吐出基板（記録素子基板）の小型化が効果的である。例えば、液体吐出基板を小型化すると、シリコンウエハ内からの液体吐出基板の取り個数が増加するので、液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッドのコストダウンを図ることができる。近年の画像記録の高速化に伴い、液体吐出基板の長手方向の長さは拡大する（インク吐出口列長が増加する）傾向にある。このため、液体吐出基板を小型化し、液体吐出基板の取り個数を増やすためには、液体吐出基板の幅を縮めることが望ましい。

従来のインクジェットヘッドでは、液体吐出基板が支持部材上に固着され、電気配線部材の電極が、液体吐出基板のインク吐出口が設けられた側の面に形成された電極に接合され、接合部が樹脂で封止されている。しかしながら、液体吐出基板の電極は液体吐出基板の幅方向に沿って設けられているため、液体吐出基板の幅を縮めると多くの電極が集中し、電気配線部材の電極との接続が困難になる可能性があった。

この課題に対処するため、特許文献１には、電極を液体吐出基板の両面に設け、内部配線を通じてこれら両面の電極を電気的に接続する技術が記載されている。図１０は、このような、電極が液体吐出基板の裏面側に設けられる形式のインクジェットヘッドの一例を示す模式的断面図である。図１０（ａ）は、液体吐出基板を、吐出口が開口している面（吐出口開口面）側から見た模式図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸ−Ｘ断面の模式図である。

液体吐出基板１１には、その基板を貫通する貫通電極１２と、その基板の裏面側から表面側へインクを供給する液体供給口１３と、が形成されている。液体吐出基板１１の表面には、吐出口１４からインクを吐出するエネルギーを発生させる発熱抵抗体１５と、発熱抵抗体１５と貫通電極１２とを導通させる電極１６と、が形成されている。液体供給口１３から供給されるインクは、ノズル形成部材１７の内部に形成された液路１８を経て吐出口１４へ至る。インクは、液路１８の途中に設けられた発熱抵抗体１５から熱エネルギーの付与を受ける。

このように、小型化された液体吐出基板を貫通する電極とその基板裏面に設けた電極とを用いて基板外との電気的導通を図る場合、液体吐出基板を支持してインクの供給とともに電気エネルギーの供給も担う支持部材が求められるようになる。このような支持部材に適用可能なものとして、特許文献２に記載されている基板がある。図１１を参照すると、基板６１は、グリーンシート等の複数の層６４で構成され、表面には搭載層６５を介してプリントヘッドのダイ６０が搭載されている。基板６１には、複数の層６４を貫いて、インク流路６３と導通経路６９とが形成されている。基板６１の頂面６２には、導通経路６９の一方の端部であるＩ／Ｏパッド６６が設けられている。ダイ６０の電気的導通は、Ｉ／Ｏパッド６６とワイヤーボンドのリード線６８を介して図られている。
特開２００６−２７１０８号公報 特開２００２−８６７４２号公報

貫通電極を用いて液体吐出基板の裏面と、その液体吐出基板を支持する支持部材の表面との間の電気的導通を図る構成の液体吐出ヘッドにおいては、特許文献２からは示唆されない課題が生じることが分かった。すなわち、ダイ６０は、平坦化された搭載層６５の表面に搭載されるが、電気的導通はリード線６８を基板６１の頂面６２のＩ／Ｏパッド６６にワイヤーボンディング接続することで実現されるため、頂面６２が多少の凹凸形状であっても電気接続上の問題はない。

しかしながら、液体吐出基板を小型化した場合には、一定数以上の端子をワイヤーボンディングによって電気的に接続することは困難である。さらに、図１０（ｂ）のような貫通電極を有する液体吐出基板を、基板６１のような積層支持部材に搭載する場合には、積層支持部材の表面の液体供給口周りの平坦性が問題となってくる。すなわち、積層支持部材は、液体供給口を開口する際に作用する力によって開口を中心に大きく変形し、表面に凹凸形状が生じることがある。一方、小型化された液体吐出基板では、液体供給口と電気接続構造とは極めて近い位置関係となる。このため、確実な接続が求められる電気接続部にとって、積層支持部材表面の凹凸形状は大きな問題となる。

本発明の目的は、電極が裏面に設けられた液体吐出基板と、その液体吐出基板を支持する支持部材との電気的接続を確実に図るとともに、電気的接続部を液体供給部に対して確実に封止することのできる液体吐出ヘッドを提供することにある。さらに、本発明の目的は、そのような液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を供給する貫通口である第１の液体供給口が形成され、液体を吐出させるための電気エネルギーを受け取る第１の電極を一方の面に備えている液体吐出基板を有している。また、前記第１の電極と対向し、液体を供給する貫通口である第２の液体供給口が前記第１の液体供給口と連通して形成され、前記第１の電極に電気エネルギーを伝える第２の電極を該第１の電極と対向する面に備えている支持部材を有している。また、前記第１の電極及び前記第２の電極の双方と当接して、該第１の電極及び該第２の電極を電気的に導通させる導電性の第１の中間材を有している。前記第１の中間材の前記第１の電極との当接面は平坦化されている。

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を供給する貫通口である第１の液体供給口が形成され、一方の面に第１の電極を備えた液体吐出基板を用意するステップを有している。また、液体を供給する貫通口である第２の液体供給口が形成され、一方の面に第２の電極を備えた支持部材の、前記第２の電極の頂面に導電性の第１の中間材を形成するステップと、前記第１の中間材を研磨する研磨ステップを有している。また、前記液体吐出基板と前記支持部材とを、研磨された前記第１の中間材を介して、前記第１の電極及び前記第２の電極を対向させて接合する接合ステップと、を有している。前記接合ステップは、前記液体吐出基板を、前記第１の液体供給口が前記第２の液体供給口と連通し、前記第１の電極が前記第１の中間材と電気的に導通するように接合することを含んでいる。

本発明によれば、電極が裏面に設けられた液体吐出基板と、その液体吐出基板を支持する支持部材との電気的接続を確実に図るとともに、電気的接続部を液体供給部に対して確実に封止することのできる液体吐出ヘッドを提供することができる。さらに、本発明によれば、そのような液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

まず、図１を用いて、電極が液体吐出基板の裏面側に設けられる形式のインクジェットヘッドにおいて、実際の液体供給口（インク供給口）の開口部の凹凸変形の様子を説明する。図１（ａ）は液体吐出基板の短辺方向を示す断面図、図１（ｂ）は液体吐出基板の長辺方向を示す断面図である。これらの図は、液体吐出基板を支持部材に接合する前の段階を示すもので、実際のインクジェットヘッドではこれらの部材は接合されている。

支持部材２００は第２の液体供給口２０１を有し、液体吐出基板１００と対向する面には、第２の液体供給口２０１の周りに複数の第２の電極２０２が設けられている。支持部材２００の内部には、第２の電極２０２と支持部材２００の裏面とをつなぐ、ビアや平面電路等の電気的経路が形成されている。支持部材２００は、このような電気的経路を効率的に形成するため、セラミック配線基板を積層して形成されている。

第２の液体供給口２０１の液体吐出基板１００と対向する面における穴幅Ｗ１は、１００μｍ程度である。

液体吐出基板１００の一方の面には、インクを吐出する吐出口１０７を備えたノズル形成部材１０９が形成され、吐出口１０７は吐出口列１０８をなしている。液体吐出基板１００のノズル形成部材１０９が形成されている面には電極１０４が形成され、貫通スルーホール１２０を介して、第１の電極１２４と電気的に接続している。第１の電極１２４はバンプ１０５を介して、支持部材２００の第２の電極２０２と電気的に接続している。

ところで、支持部材に大きな開口が設けられる場合、支持部材が開口を中心にして変形するという問題がある。すなわち、図１に示した例で言えば、支持部材２００は、液体吐出基板１００と対向する面において、液体供給口２０１の周りの液体供給口周囲部２３０に凹凸が生じる。凹凸の最大変形量Ｄ４は、支持部材２００の長手方向長さが３０ｍｍの場合は、８０μｍにも達してしまうことがある。

通常、緩衝材としてバンプを使用するフリップチップ実装において、熱圧着方式や超音波接合方式で接合をおこなう場合、接合される電極面の平面度は１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下であることが求められている。ここで、平面度とは、その数値だけ離れた２つの平行な平面の間に挟まれた領域を表わす。さらに、インクジェットヘッドの場合は、支持部材及び液体吐出基板に液体供給口が設けられインクが常時流入していることから、液体吐出基板の第１の電極と支持基板の第２の電極との電気的接続部を、液体供給口を通るインクから保護（封止）する必要がある。実際、液体供給口は電気的接続部の近傍にあるため、封止の必要性は高い。

しかしながら、図１に示したように、液体供給口周囲部２３０が最大変形量Ｄ４が８０μｍといった大きな値で変形すると、確実な封止は困難である。また、最大変形量Ｄ４とほぼ同等の１００μｍという穴幅Ｗ１の液体供給口２０１にも封止剤が入り込むことで、液体供給口２０１や吐出口１０７が詰まらないようにしなければならない。

（第１の実施形態）
図２は、本発明の液体吐出ヘッドの実施形態であるインクジェットヘッドに使用されるヘッドユニットを示す要部断面図である。図２（ａ）は、支持部材にヘッドチップを接合する際の状態を示す要部断面図であり、図２（ｂ）は、ヘッドユニットの完成状態を示す要部断面図である。

図３は、ヘッドチップの模式的斜視図である。図３（ａ）は、記録液吐出面側から見た斜視図であり、図３（ｂ）は、吐出口開口面の裏面側から見た斜視図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図４は、支持部材の模式的斜視図である。図４（ａ）は、液体吐出基板と対向する面から見た斜視図であり、図４（ｂ）は、その裏面側から見た斜視図である。

液体吐出基板１００には、図３に示すように、記録液またはインクを吐出する吐出口１０７が開口しているノズル形成部材１０９が設けられている。吐出口１０７は複数個が列をなし、吐出口列１０８を形成している。吐出口列１０８の裏面側には、記録液またはインクを供給するための貫通口である第１の液体供給口１０２が、吐出口列１０８の長さとほぼ等しい長さで開口している。記録液またはインクは、第１の液体供給口１０２から発泡室１１０に入り、吐出口１０７と対向して設けられた電気熱変換素子（不図示：発熱抵抗体とも言う。）の発する熱エネルギーによって発泡し、吐出口１０７から吐出される。液体吐出基板１００には、吐出エネルギー発生手段としての電気熱変換素子に電気信号（電気エネルギー）を送るための電極１０４が形成されている。電極１０４は電気熱変換素子と接続されている。

液体吐出基板１００には、レーザーやエッチング等で形成された貫通スルーホール１２０が設けられている。貫通スルーホール１２０には、液体吐出基板１００の表面の電極１０４を裏面電極である第１の電極１２４に電気的に接続する貫通配線が形成されている。第１の電極１２４は、厚さが１μｍ程度で、インクを吐出させるための電気エネルギーを、後述する第２の電極２０２から受け取る。貫通スルーホール１２０の加工コストは液体吐出基板１００の厚さに依存する。本実施形態では液体吐出基板１００のノズル形成部材１０９が設けられていない裏面側を研磨し、液体吐出基板１００の厚さを０.６２５ｍｍから０.２ｍｍに薄くしている。

第１の電極１２４には液体吐出基板１００の反り等に対する緩衝材として、高さ２０μｍの金バンプ１０５が設けられている。なお、液体吐出基板１００の反りは、ノズル形成部材１０９にエポキシ樹脂を使用すると、樹脂の硬化収縮応力により数１０μｍにも達する。しかしながら、接合時及び接合後には、液体吐出基板１００の反りは１０μｍ程度に収まっている。

支持部材２００はセラミック配線基板を積層して形成され、インクを供給する貫通口である第２の液体供給口２０１が、第１の液体供給口１０２と連通して形成されている。第２の液体供給口２０１は、インクが図２（ａ）の下方から上方に流れる際によどみが発生しないように、液体吐出基板側のセラミック層の穴幅Ｗ１とそれ以外のセラミック層の穴幅Ｗ２が、Ｗ２＞Ｗ１となるように形成されている。穴幅Ｗ１は１００μｍ前後である。

第１の電極１２４に電気エネルギーを伝える第２の電極２０２が、第１の電極１２４と対向する面に形成されている。支持部材２００の第２の電極２０２の設けられた面の裏面には外部電極２０３が形成されている。外部電極２０３は、インクジェットヘッドの外部から電気エネルギーを受け取る。支持部材２００の内部にはビアや平面配線等の導体２０４が設けられ、第２の電極２０２と外部電極２０３とを結んでいる。

第１の電極１２４に設けられたバンプ１０５と第２の電極２０２との間には、導電性の第１の中間材２０５が形成されている。第１の中間材２０５は、第１の電極１２４に設けられたバンプ１０５と第２の電極２０２との双方と当接して、第１の電極１２４及び第２の電極２０２を電気的に導通させている。第１の中間材２０５の、第１の電極１２４に設けられたバンプ１０５との当接面２０５Ｍは、平坦化されている。この際、当接面２０５Ｍは、液体吐出基板１００の第１の電極１２４が形成された面１１２と略平行に形成されることが望ましい。第１の中間材２０５の当接面２０５Ｍは、１０μｍ以下の平面度で平坦化されている。

非導電性の第２の中間材２０６が、第１の中間材２０５及び支持部材２００と密着して、第１の液体供給口１０２及び第２の液体供給口２０１の周囲に沿って形成されている。第２の中間材２０６の、液体吐出基板１００との対向面２０６Ｍは、平坦化されている。対向面２０６Ｍも、液体吐出基板１００の第１の電極１２４が形成された面１１２と略平行に形成されていることが望ましい。

非導電性の封止剤２１０が、第２の中間材２０６と液体吐出基板１００との間の空間、及び第１の中間材２０５と液体吐出基板１００との間の空間を封止するように設けられている。封止剤２１０は、第１の中間材２０５の外側の、支持部材２００と液体吐出基板１００との間の空間も封止している。

第１の中間材２０５の当接面２０５Ｍは、平坦化されているため、第１の電極１２４と第２の電極２０１とを金バンプ１０５を介して接合する際に、より確実な接合が可能となる。さらに、第２の中間材２０６の対向面２０６Ｍも、平坦化されている。このため、第２の中間材２０６と液体吐出基板１００との間の空間、及び第１の中間材２０５と液体吐出基板１００との間の空間を、均一な間隔で精度よく形成することが可能となる。これによって、封止剤２１０がこれらの空間に確実に充填され、より信頼性の高い封止が可能となる。当接面２０５Ｍが、液体吐出基板１００の第１の電極１２４が形成された面１１２と略平行に形成され、対向面２０６Ｍが液体吐出基板１００の面１１２と略平行に形成されていれば、その効果は一層高まる。

次に、以上説明したインクジェットヘッドの製造方法について、支持部材と液体吐出基板との接合方法を中心に説明する。

図５は、支持部材の平坦化工程を示す要部断面図である。図５（ａ）は、液体吐出基板の短辺方向に切断した液体吐出基板及び支持部材の要部断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）と直交する方向の要部断面図、図５（ｃ）は、第２の中間材が塗布された状態を示す要部断面図である。

まず、第２の液体供給口が形成され、一方の面に第２の電極２０２を備えた支持部材２００の、第２の電極２０２の頂面に第１の中間材２０５を形成する。具体的には、図５（ａ）のように、セラミック積層配線基板で作成された支持部材２００の第２の電極２０２に第１の中間材２０５を、例えば銀ペースト、はんだペースト等をスクリーン印刷して８０μｍ厚程度で形成する。ペーストの厚塗りは、メッシュ版よりメタル版を使用した方がよい場合がある。８０μｍもの厚塗りは一度ではできないので、ペーストを仮硬化した後に２度塗りをおこない、硬化させる。

次に、例えばエポキシ系の樹脂、接着剤、封止剤、イミド系の接着剤等からなる第２の中間材２０６を、第１の中間材２０５及び支持部材２００と密着させて、第２の液体供給口２０１の周りの液体供給口周囲部２３０に塗布する。第１の電極１２４及び第２の電極２０２を後述する封止剤２１０で確実に封止するため、第２の中間材２０６は、第２の液体供給口２０１の全周囲に沿って形成することが望ましい。第１の中間材２０５及び第２の中間材２０６は、ある程度の厚さで塗布する必要があるので、本実施形態では、常温でのチクソ指数１.４、粘度６０Ｐａ・ｓのものを選定した。第２の中間材２０６は、スクリーン印刷で塗布してもよいし、スクリュー式の接着剤塗布装置を用いてもよい。

次に、図２（ａ）のように、第１の中間材２０５と第２の中間材２０６とを同時に研磨する。通常、緩衝材としてバンプを使用するフリップチップ実装においては、接合を例えば熱圧着方式や超音波接合方式でおこなう場合、電極面の平面度は１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下であることが求められている。そこで、少なくとも第１の中間材２０５は、１０μｍ以下の平面度で平坦化することが望ましい。

第１の中間材２０５及び第２の中間材２０６を同時に研磨した場合、硬度の違いなどの影響で、必ずしも第１の中間材２０５と第２の中間材２０６とが同一面に加工できるとは限らない。特に、第２の中間材２０６に弾性がある場合は、第２の中間材２０６の方が数μｍ程度、第１の中間材２０５より液体吐出基板１００の側へ張り出すことがある。しかしながら、封止剤２１０でアンダーフィルをおこなう際に、第１の液体供給口１０２や吐出口列１０８の両端部付近の吐出口１０７への封止剤２１０の詰まりを防止するためには、第２の中間材２０６の方が張り出している方が好適である。出張り量の距離Ｄ３は、液体吐出基板１００と支持部材２００とを接合する際の緩衝材となる金バンプ１０５の高さ２０μｍを超えてはならないことは言うまでもない。

次に、支持部材２００を洗浄し、ヘッドチップ１００Ｃをアライメントし、第１の電極１２４と第２の電極２０２とを対向させる。この状態で、液体吐出基板１００の第１の電極１２４に設けられている金バンプ１０５と、支持部材２００の第１の中間材２０５とを超音波にて接合する。これによって、第１の液体供給口１０２が第２の液体供給口２０１と連通し、第１の電極１２４が第１の中間材２０５を介して第２の電極２０２と電気的に導通する。

その後、非導電性の封止剤２１０を、第２の中間材２０６と液体吐出基板１００との間の空間、及び第１の中間材２０５と液体吐出基板１００との間の空間にアンダーフィルする。封止剤２１０をヘッドチップ１００Ｃの外周部に塗布すると、封止剤２１０は、毛管現象によって上記の空間に浸透していく。その後、封止剤を加熱硬化させると、図２（ｂ）に示すヘッドユニット１００Ｕが完成する。

液体吐出基板１００の接合面と支持部材２００の第１の中間材２０５との距離Ｄ１は、バンプ１０５の高さを２０μｍ、第１の電極１２４の膜厚を２μｍ、フリップチップ実装時の潰し量（製品毎に任意設定可能）を５μｍとすると、１７μｍである。また、上述のとおり、第２の中間材２０６は、第１の中間材２０５より数μｍ程度出張る様に加工されている。距離Ｄ３を、例えば最大５μｍとすると、液体吐出基板１００の接合面と第２の中間材２０６との距離Ｄ２は、距離Ｄ３の分だけ少ない１２〜１４μｍ程度となる。距離Ｄ１及びＤ２は、ほぼ一定に制御可能である。

従って、封止剤２１０のアンダーフィルの際に、隙間に対して一定かつ安定した毛管現象による力が働き、封止剤２１０は隙間に確実に浸透していく。さらに、液体吐出基板１００及び第２の中間材２０６の第１の液体供給口１０２側の縁部には、安定したフィレット２１０ｆが形成される。そのため、封止剤２１０の詰まりのない安定した液体供給口の形成が可能である。

アンダーフィル剤としての封止剤２１０は、チクソ性の低い低粘度のものが好適ではあるものの、安定したフィレット２１０ｆを形成し、第１の液体供給口１０２を確保するためには、最適な粘度のものを選定する必要がある。本実施形態では、１１０℃で加熱硬化するエポキシを使用したが、加熱時に粘度低下が発生する関係上、常温でのチクソ指数１.０、粘度４４Ｐａ・ｓのものを選定した。

以上のように説明した第１の実施形態によれば、第１の電極１２４と第２の電極２０２との電気接続部を確実に形成し、かつ電気接続部を液体供給口２０１の中を通る記録液またはインクから確実に保護する封止が可能である。さらに、第１の液体供給口１０２や、吐出口列１０８の両端部付近の吐出口１０７が詰まってしまうという問題も発生しにくくなる。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態について、図５を用いて説明する。本実施形態では、第１の中間材２０５と第２の中間材２０６とを個別に平坦化（研磨）する。すなわち、まず、図５（ｂ）のように、銀ペースト等の第１の中間材２０５のみを第１の実施形態と同様に形成し、平坦化し、当接面２０５Ｍを形成する。次に、図５（ａ）のように、エポキシ系樹脂、接着剤、封止剤、イミド系接着剤等からなる第２の中間材２０６を第２の液体供給口２０１の周りの液体供給口周囲部２３０に塗布する。これによって、第２の中間材２０６が、第１の中間材２０５及び支持部材２００と密着して、第２の液体供給口２０１の周囲に沿って形成される。第２の中間材２０６は第１の中間材２０５の当接面２０５Ｍより出張るように塗布する。

図５（ａ）には、第２の中間材２０６が硬化した後の、第２の中間材２０６の頂部と当接面２０５Ｍとの距離Ｄ３ａが示されている。第２の中間材２０６の硬化後、第１の中間材２０５の当接面２０５Ｍの高さを計測し、図５（ｃ）のように、距離Ｄ３ｂが第１の実施形態の距離Ｄ３（例えば５μｍ）程度になるように、第２の中間材２０６を研磨する。

本実施形態によれば、第１の中間材２０５と第２の中間材２０６を同時に研磨する場合と比べて、研磨用の砥石の目に樹脂が詰まって銀ペーストの加工が阻害される可能性が減少するため、砥石の目詰まりのない平坦化加工が可能である。以降の工程は、第１の実施形態と同様である。

（第３の実施形態）
本実施形態は、長軸の周りにらせん状のスクリューを設け、このスクリューの正逆回転で接着剤の送り量を微量に制御可能なスクリュー式の接着剤塗布装置を用いている。このように塗布量を細かく制御することで、第２の中間材２０６の塗布厚さを制御することにより、第２の実施形態における第２の中間材２０６の平坦化加工を不要とすることができる。図５（ｂ）を参照すると、まず、第１の中間材２０５の当接面２０５Ｍと液体供給口周囲部２３０との段差量ｄ１、ｄ２、ｄ３等を、レーザー変位計等を用いて計測する。

次に、第２の中間材２０６と第１の中間材２０５の当接面２０５Ｍとの段差が上述の実施形態と同様に５μｍとなるように、第２の中間材２０６を塗布する。この際、スクリューの回転速度や塗布装置の移動速度等を調整して、塗布量を段差量ｄ１、ｄ２、ｄ３等に応じて変化させる。その後、第２の中間材２０６を加熱硬化させる。

これにより、第２の中間材２０６の研磨加工が不要となり、研磨用の砥石の目に樹脂が詰まることもなくなり、経済的なインクジェットヘッドが提供できる。なお、レーザー変位計等を用いて段差を計測しながら接着剤を塗布する方法は公知の方法を用いる。

なお、第２の中間材２０６と第１の中間材２０５の当接面２０５Ｍとの段差をさらに小さくしても、液体吐出基板１００と支持部材２００の第１の中間材２０５との隙間は狭くなるので、アンダーフィルの際に安定した毛管現象による浸透力が得られる。この結果、接着剤塗布装置のロボットの移動速度等をさらに高速化できるので、より一層経済的なインクジェットヘッドが提供できる。

（第４の実施形態）
第３の実施形態の説明からも分かるであろうが、封止剤の塗布量を接着剤塗布装置で制御することも可能である。そこで、本実施形態では、ヘッドチップ１００Ｃを支持部材２００に接合した後に封止剤２１０をアンダーフィルする代わりに、平坦化加工後に封止剤２１０ｂを塗布し、その後、ヘッドチップ１００Ｃの支持部材２００への接合をおこなう。

図６は、第４の実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法を示す模式的断面図である。図６（ａ）は、液体吐出基板を短辺方向に切断した要部断面図であり、図６（ｂ）は、支持部材を短辺方向に切断した要部断面図である。

上述の各実施形態では、アンダーフィル剤としての封止剤は、チクソ性の低い低粘度のものを選定していた。しかしながら、本実施形態では、封止剤２１０ｂとして、第２の中間材２０６と同じ材料（チクソ指数１.４、粘度６０Ｐａ・ｓ）を用いる。ただし、チクソ性の高い高粘度の封止剤であればこれに限定されない。本実施形態では、第１及び第２の実施形態と同様に、第２の中間材２０６の平坦化処理をおこなった後、図６のように、封止剤２１０ｂを接着剤塗布装置で第２の中間材２０６の頂面に一定の厚みＤ５で塗布する。その後、液体吐出基板１００を支持部材２００に圧着させると、封止剤２１０ｂは変形し、第１の中間材２０５及び第２の中間材２０６と液体吐出基板１００との間の空間を封止する。

本実施形態によれば、ヘッドチップ１００Ｃを支持部材２００に接合する前の状態で封止の品質を管理できるため、品質を向上させる上で有利である。

本実施形態は第３の実施形態と組み合わせることもできる。すなわち、まず、第１の中間材２０５の当接面２０５Ｍと液体供給口周囲部２３０との段差量ｄ１、ｄ２、ｄ３等を、レーザー変位計等を用いて計測する。次に、封止厚み距離Ｄ２（図２参照）が得られるように、上述のスクリューの回転速度や塗布装置の移動速度等を調整し、液体供給口周囲部２３０との段差量に対応して塗布量を変化させて、封止剤２１０ｂを塗布する。そして、ヘッドチップ１００Ｃの支持部材２００への接合をおこなった後、加熱硬化させる。本実施形態では、第２の中間材２０６の平坦化と封止工程とを同時におこなうことができるため、経済的なインクジェットヘッドが提供できる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について、図７〜図９を用いて説明する。近年ではカラー用のインクジェットヘッドとして複数の液体吐出基板を用いることが普通であり、本実施形態は、このような複数個の液体吐出基板が設けられたインクジェットヘッドを対象としている。

図７は、セラミック積層配線基板で作成されたカラー用のインクジェットヘッドに使用する支持部材を説明する模式斜視図である。図７（ａ）は、ヘッドチップ１００Ｃが接合される表面側の斜視図であり、図７（ｂ）は、裏面側の斜視図である。

セラミック積層配線基板で作成された支持部材３００には、色別に複数の液体供給口３０１Ｙ、３０１Ｍ、３０１Ｃが形成され、それらの周りに複数の第２の電極３０２が設けられている。支持部材３００の裏面には、第２の電極３０２と導通した外部電極３０３が設けられている。なお、本実施形態では、参照記号につけられたＹ，Ｍ，Ｃは各々イエロー、マゼンタ、シアンを意味する。

図８は、図７に示すインクジェットヘッドの平坦化工程を示す要部断面図である。まず、図８（ａ）に示すように、第２の電極３０２と液体供給口３０１Ｙ、３０１Ｍ、３０１Ｃとが形成された支持部材３００を用意する。支持部材３００の液体供給口周囲部３３０Ｙ、３３０Ｍ、３３０Ｃにおける最大変形量Ｄ４は、液体供給口毎に異なっている。

次に、図８（ｂ）に示すように、支持部材３００に導電性材料である第１の中間材３０５を塗布する。次に、図８（ｃ）に示すように、第１の中間材３０５を平坦化する。次に、図８（ｄ）に示すように、非導電性材料である第２の中間材３０６を塗布し、平坦化する。この状態は、図９の斜視図にも示されている。その後、図８（ｅ）に示すように、複数のヘッドチップ１００Ｃを接合し、封止剤３１０で封止する。以上で、ヘッドユニット３００Ｕが完成する。

本実施形態では、第１及び第２の中間材は、対応する液体吐出基板ごとに異なる高さ位置まで形成されている。上述の特許文献２には、複数のインクジェットヘッドを使用する場合、全面を一括で平坦化することがよいと述べられている。しかしながら、本実施形態では、第１の中間材３０５（例えば銀ペースト）を一括して平坦化すると、加工後の第１の中間材３０５の厚さが部位によって変わり、色毎、あるいはヘッドチップ１００Ｃ毎に特性が変わる可能性がある。そこで、本実施形態では、図９（ｂ）のように第１の中間材３０５が均等の厚さで塗布されていることを考慮し、図９（ｃ）の高さＨ１〜Ｈ３となるように、各ヘッドチップ１００Ｃが搭載される部分で加工量が最小になるように、個別に平坦化加工を行う。なお、研削あるいはラッピングといった広い面を一括して加工する手段を用いることは困難であるため、バイトなどの小さなカッター等で加工することで、ヘッドチップ１００Ｃごと、あるいはさらに個々の電極、バンプごとの確実な接続を行っている。また、ヘッドチップ１００Ｃからのインクの吐出方向を揃えるため、個別に加工する場合でも全体の平行度が同一となるよう加工することが望ましい。

本実施形態によれば、液体供給口ごとに、それぞれの加工に伴う支持部材２００及び支持部材３００の表面の凹凸に応じた適切な厚さの中間材を用いるので、個々の液体供給口の封止と、電気接続部（電極、バンプ）の電気的接続及び封止と、を行える。そのため、各ヘッドチップの特性が揃った、信頼性の高い経済的なインクジェット記録装置が提供できる。

上述した各実施形態のインクジェットヘッドでは、いずれも、セラミック積層配線基板で作成された支持部材を用いている。しかしながら、材料はセラミックに限られるわけではなく、表面配線が形成され、液体供給口が貫通している支持部材であれば、例えば樹脂製の支持部材でも本発明は適用可能である。

電極が液体吐出基板の記録液吐出面の反対面に設けられる形式のインクジェットヘッドと液体供給口の開口部の凹凸変形を説明する模式的断面図である。 本発明の第１の実施形態であるインクジェットヘッドに使用されるヘッドユニットを示す要部断面図である。 図２に示すヘッドチップの模式的斜視図である。 図２に示す支持部材の模式的斜視図である。 支持部材の平坦化工程を示す要部断面図である。 第４の実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法を示す模式的断面図である。 カラー用のインクジェットヘッドに使用する支持部材を説明する模式斜視図である。 図７に示すインクジェットヘッドの平坦化工程を示す要部断面図である。 図８に示すインクジェットヘッドの平坦化工程の一部を示す斜視図である。 電極が液体吐出基板の記録液吐出面の反対面に設けられる形式の、従来技術のインクジェットヘッドの一例を示す模式的断面図である。 積層支持部材を有する、従来技術のプリントヘッドの模式的断面図である。

符号の説明

１０ ヘッドユニット
２０ ヘッドチップ
１００ 液体吐出基板
１０２ 第１の液体供給口
１２４ 第１の電極
２００、３００ 支持部材
２０１ 第２の液体供給口
２０２、３０２ 第２の電極
２０５、３０５ 第１の中間材
２０６、３０６ 第２の中間材
２１０、３１０ 封止剤

Claims (15)

1. 液体を供給する貫通口である第１の液体供給口が形成され、液体を吐出させるための電気エネルギーを受け取る第１の電極を一方の面に備えている液体吐出基板と、
   前記第１の電極と対向し、液体を供給する貫通口である第２の液体供給口が前記第１の液体供給口と連通して形成され、前記第１の電極に電気エネルギーを伝える第２の電極を該第１の電極と対向する面に備えている支持部材と、
   前記第１の電極及び前記第２の電極の双方と当接して、該第１の電極及び該第２の電極を電気的に導通させる導電性の第１の中間材と、
   を有し、
   前記第１の中間材の前記第１の電極との当接面は平坦化されている、液体吐出ヘッド。
2. 前記第１の中間材の前記当接面は、１０μｍ以下の平面度で平坦化されている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１の中間材及び前記支持部材と密着して、前記第１の液体供給口及び前記第２の液体供給口の周囲に沿って形成された非導電性の第２の中間材と、
   少なくとも前記第２の中間材と前記液体吐出基板との間の空間を封止するように設けられた非導電性の封止剤と、
   を有する、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第２の中間材の前記液体吐出基板との対向面は平坦化されている、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第２の中間材の前記対向面は、前記第１の中間材の前記当接面よりも前記液体吐出基板の側へ張り出している、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記液体吐出基板は複数個設けられ、前記第１の中間材及び前記第２の中間材は、対応する前記液体吐出基板ごとに異なる高さ位置まで形成されている、請求項３から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記支持部材は、
   前記第２の電極の設けられた面の裏面に設けられ、液体吐出ヘッドの外部から電気エネルギーを受け取る外部電極と、
   前記支持部材の内部に設けられ、前記第２の電極と前記外部電極とを電気的に導通させる導体と、
   を有する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 液体を供給する貫通口である第１の液体供給口が形成され、一方の面に第１の電極を備えた液体吐出基板を用意するステップと、
   液体を供給する貫通口である第２の液体供給口が形成され、一方の面に第２の電極を備えた支持部材の、前記第２の電極の頂面に導電性の第１の中間材を形成するステップと、
   前記第１の中間材を研磨する研磨ステップと、
   前記液体吐出基板と前記支持部材とを、研磨された前記第１の中間材を介して、前記第１の電極及び前記第２の電極を対向させて接合する接合ステップと、
   を有し、
   前記接合ステップは、前記液体吐出基板を、前記第１の液体供給口が前記第２の液体供給口と連通し、前記第１の電極が前記第１の中間材と電気的に導通するように接合することを含む、
   液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記研磨ステップは、前記第１の中間材を１０μｍ以下の平面度で平坦化することを含む、請求項８に記載の製造方法。
10. 前記第１の中間材を形成するステップは、非導電性の第２の中間材を、前記第１の中間材及び前記支持部材と密着して、前記第２の液体供給口の周囲に沿って形成することを含み、
    前記研磨ステップは、前記第２の中間材を前記第１の中間材と同時に研磨することを含む、
    請求項８または９に記載の製造方法。
11. 前記研磨ステップと前記接合ステップとの間に、非導電性の第２の中間材を、前記第１の中間材及び前記支持部材と密着して、前記第２の液体供給口の周囲に沿って形成するステップを有する、
    請求項８または９に記載の製造方法。
12. 前記第２の中間材を形成するステップは、前記第２の中間材を研磨することを含む、請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記接合ステップの後に、少なくとも前記第２の中間材と前記液体吐出基板との間の空間を非導電性の封止剤で封止するステップを有する、請求項８から１２のいずれか１項に記載の製造方法。
14. 前記接合ステップは、
    前記第２の中間材の頂面に非導電性の封止剤を設けることと、
    前記封止剤が少なくとも前記第２の中間材と前記液体吐出基板との間の空間を封止するように、該封止剤を変形させることと、
    を含む、請求項８から１２のいずれか１項に記載の製造方法。
15. 前記液体吐出基板は複数個設けられ、
    前記研磨ステップは、前記第１の中間材を、対応する前記液体吐出基板ごとに異なる高さ位置まで研磨することを含む、請求項８から１４のいずれか１項に記載の製造方法。

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