(57)【要約】【課題】熱硬化型の接着剤を用いて部材の接着を行う場合に接着剤のずれを生じない構造を有する液体吐出ヘッドとその製造方法を提供する。【解決手段】液体吐出ヘッドの製造方法は、液体が流入する複数の液室と液体を吐出する複数の吐出口とを有する記録素子基板と、液体を液室に送る複数の流路を有する第一の支持部材とが、熱硬化型の接着剤により液室と流路とが連絡するように接合された液体吐出ヘッドの製造方法であって、記録素子基板の液室又は第一の支持部材の流路と液体吐出ヘッドの外部とを連通する吐出口以外の連通孔を設ける工程と、第一の支持部材の上に熱硬化性の接着剤を介して記録素子基板を重ねて配置する積層工程と、接着剤を加熱し硬化させる硬化工程と、連通孔を閉塞する工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流入する複数の液室と該液体を吐出する複数の吐出口とを有する記録素子基板と、該液体を前記液室に送る複数の流路を有する第一の支持部材とが、熱硬化型の接着剤により前記液室と前記流路とが連絡するように接合された液体吐出ヘッドの製造方法であって、
記録素子基板の液室又は第一の支持部材の流路と液体吐出ヘッドの外部とを連通する吐出口以外の連通孔を設ける工程と、
前記第一の支持部材の上に熱硬化性の接着剤を介して前記記録素子基板を重ねて配置する積層工程と、
前記接着剤を加熱し硬化させる硬化工程と、
前記連通孔を閉塞する工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記連通孔は、前記第一の支持部材の前記接着剤が接する面とは反対側の面に形成された通気溝であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記連通孔は、前記第一の支持部材の前記接着剤が接する面と同じ側の面に形成された通気溝であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記連通孔の連通方向に直交する断面積が８０００μｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
液体が流入する複数の液室と該液体を吐出する複数の吐出口とを有する記録素子基板と、該液体を前記液室に送る複数の流路を有する第一の支持部材とが、熱硬化型の接着剤により前記液室と前記流路とが連絡するように接合された液体吐出ヘッドの製造方法であって、
第一の支持部材の上に熱硬化性の接着剤を介して記録素子基板を重ねて配置する積層工程と、
前記第一の支持部材と前記記録素子基板を重ねた積層体を、連通孔が形成された載置部材の上に載置して加熱し前記接着剤を硬化させる硬化工程と、を含み、
前記硬化工程は、前記連通孔が前記流路と液体吐出ヘッドの外部とを連通するように前記積層体を載置して加熱することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記連通孔は、前記載置部材の表面に形成された通気凹部又は前記載置部材の内部に形成された通気孔であることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記載置部材は加熱プレートであり、前記硬化工程は、前記加熱プレートにより加熱する工程であることを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記連通孔の連通方向に直交する断面積は８０００μｍ２以上であることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記連通孔が存在しない場合の伝熱面積に対する前記連通孔の開口面積が５％以下であることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
液体が流入する複数の液室と該液体を吐出する複数の吐出口とを有する記録素子基板と、該液体を前記液室に送る複数の流路を有する第一の支持部材とが、熱硬化型の接着剤により前記液室と前記流路とが連絡するように接合された液体吐出ヘッドにおいて、
前記流路又は前記液室から外部まで連通する連通孔と該連通孔を閉塞する閉塞部材を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
液体が流入する複数の液室と該液体を吐出する複数の吐出口とを有する記録素子基板と、該液体を前記液室に送る複数の流路を有する第一の支持部材とが、熱硬化型の接着剤により前記液室と前記流路とが連絡するように接合されて形成される液体吐出ヘッドを加熱して該接着剤を硬化させる加熱装置であって、
前記第一の支持部材を載置して加熱する加熱プレートに、前記第一の支持部材を載置したときに前記流路から外部まで連通させる連通孔を有することを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体を吐出する吐出口を有する液体吐出ヘッドとその製造方法とそれを加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンターなどに搭載される液体吐出ヘッドは、例えば特許文献１に記載されているように、記録素子基板、第一の支持部材、電気配線基板、第二の支持部材、下封止材などで構成されている。記録素子基板は液体（例えばインク）を吐出する複数の吐出口を有する。第一の支持部材は記録素子基板を支持する。電気配線基板は吐出信号を記録素子基板に伝達する。第二の支持部材は電気配線基板を支持し下封止材溜まりを形成する。下封止材は記録素子基板と電気配線基板を絶縁保護する。記録素子基板は、画像処理等で所望の位置に配置された後、第一の支持部材に接合される。その際、接着剤を介して接合する場合は、熱硬化型接着剤やＵＶ硬化型接着剤を用いる方法が一般的である。
【０００３】
熱硬化型接着剤を使用する場合の具体的な方法は、例えば接着剤を第一の支持部材に配置した後、記録素子基板を把持するフィンガーに設置したヒーターで加熱を行う。また、第一の支持部材に記録素子基板を接着剤に触れるまで近づけた後ヒーターを第一の支持部材の記録素子基板とは反対の面に接触させ第一の支持部材を介して熱を伝える。
【０００４】
また、記録素子基板は複数である場合もあり、それらを一括で接着する場合もあれば、１枚ずつ接着を行う場合もある。特に複数の記録素子基板を一括で接着する場合は、各記録素子基板の厚みにばらつきがあることから、その場合も考慮した接着剤の厚みをあらかじめ配置しておく必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３０００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら熱硬化型接着剤を用いて接着する場合、以下のような問題が発生する可能性がある。即ち、記録素子基板と第一の支持部材を接合する際に、記録素子基板と接着剤と第一の支持部材と第一の支持部材を保持する部材で囲まれる内部の空間が生じる。このような状態で加熱を行う場合に、配置された接着剤が硬化する前に空間の中の気体が加熱膨張することで、接着剤を押圧して変形させてしまい、所望の場所で接着剤を硬化させることができない可能性がある。この時、空間の密閉度合が上がるほど、また硬化しにくい接着剤であるほど、膨張により接着剤が受ける影響は増すことになる。
【０００７】
その結果、所定の位置に十分な接着剤がないので、所望の接着強度を得られない場合がある。また、接着剤を異なるインクを隔てる目的で配置していた場合、接着剤の位置がずれることによりインクが混ざる混色問題が起こる可能性がある。
【０００８】
以上の課題に鑑み、本発明は熱硬化型の接着剤を用いて部材の接着を行う場合に接着剤のずれの発生を抑える構造を有する液体吐出ヘッドと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】
【０００９】
本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
液体が流入する複数の液室と該液体を吐出する複数の吐出口とを有する記録素子基板と、該液体を前記液室に送る複数の流路を有する第一の支持部材とが、熱硬化型の接着剤により前記液室と前記流路とが連絡するように接合された液体吐出ヘッドの製造方法であって、
記録素子基板の液室又は第一の支持部材の流路と液体吐出ヘッドの外部とを連通する吐出口以外の連通孔を設ける工程と、
前記第一の支持部材の上に熱硬化性の接着剤を介して前記記録素子基板を重ねて配置する積層工程と、
前記接着剤を加熱し硬化させる硬化工程と、
前記連通孔を閉塞する工程と、を含むことを特徴とする。
また、他の態様に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
液体が流入する複数の液室と該液体を吐出する複数の吐出口とを有する記録素子基板と、該液体を前記液室に送る複数の流路を有する第一の支持部材とが、熱硬化型の接着剤により前記液室と前記流路とが連絡するように接合された液体吐出ヘッドの製造方法であって、
第一の支持部材の上に熱硬化性の接着剤を介して記録素子基板を重ねて配置する積層工程と、
前記第一の支持部材と前記記録素子基板を重ねた積層体を、連通孔が形成された載置部材の上に載置して加熱し前記接着剤を硬化させる硬化工程と、を含み、
前記硬化工程は、前記連通孔が前記流路と液体吐出ヘッドの外部とを連通するように前記積層体を載置して加熱することを特徴とする。
【００１０】
また、他の態様に係る液体吐出ヘッドは、
液体が流入する複数の液室と該液体を吐出する複数の吐出口とを有する記録素子基板と、該液体を前記液室に送る複数の流路を有する第一の支持部材とが、熱硬化型の接着剤により前記液室と前記流路とが連絡するように接合された液体吐出ヘッドにおいて、
前記流路又は前記液室から外部まで連通する連通孔と該連通孔を閉塞する部材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上の構成によれば、熱硬化型の接着剤を用いて部材の接着を行う場合に接着剤のずれの発生を抑える構造を有する液体吐出ヘッドとその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのヘッド部分の上面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における接着剤を配置した第一の支持部材の上面図である。
【図３】本発明の一実施形態における記録素子基板接合装置と接合方法を示す概略図である。
【図４】（ａ）は図３の装置で第一の支持部材と記録素子基板を接着する際の問題点を説明する側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図５】正常な接着剤の配置図である。
【図６】欠損部が発生した接着剤の配置図である。
【図７】（ａ）は本発明の一実施形態において、第一の支持部材に連通孔を設けた場合の記録素子基板接合時の側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図８】（ａ）は本発明の一実施形態である連通孔を設けた第一の支持部材の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図９】（ａ）は本発明の他の実施形態において、第一の支持部材に連通孔を設けた場合の記録素子基板接合時の側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図１０】（ａ）は連通孔を閉塞する一実施形態の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図１１】（ａ）は第一の支持部材を加熱する加熱プレートの表面に通気溝を設けた加熱装置の平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】図１１に示す加熱プレートを有する加熱装置の斜視図である。
【図１３】（ａ）は第一の支持部材と接する面から外部まで通気孔を設けた加熱装置の平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、インクジェット記録ヘッドを例にとって図面に基づいて説明する。
【００１４】
（実施形態１）
本実施形態のインクジェット記録ヘッド３０について、概略構成について説明する。図１に示すように、インクジェット記録ヘッド３０は、記録素子基板１と、記録素子基板１を支持固定する第一の支持部材２と、吐出信号を記録素子基板１に伝達する電気配線基板３と、電気配線基板３を支持する第二の支持部材５と、を有する。記録素子基板１と第一の支持部材２は、熱硬化型の接着剤４により接合（接着）されている。第二の支持部材５は第一の支持部材２に支持されている。
【００１５】
記録素子基板１は、インクを吐出する複数の吐出口（図示せず）を有する。また記録素子基板１には、インクが流入する複数の液室１２が形成されている。第一の支持部材２には、インクを記録素子基板１の液室１２に送る複数の流路１１が形成されている。複数の流路１１のそれぞれは、対応する液室１２へ連絡（連通）している。液室１２へ入ったインクは図示しないエネルギー発生素子によりエネルギーを付与され、吐出口から吐出される。複数の流路１１は、それぞれ異なる色のインクを異なる液室１２へ送る場合がある。そのため、流路１１と液室１２との接続部は、他の流路１１や液室１２と連通しないように接着剤４で分離されている。
【００１６】
インクジェット記録ヘッド３０の製造時は、第一の支持部材２に対して、記録素子基板１を画像処理などの方法で適切な位置に配置して重ね合わせ、接着剤４を硬化させて接合を行う。接着剤４は、例えば図２のように第一の支持部材２の側に配置してもよい。あるいは、接着剤４を記録素子基板１の側に配置しても良い（図示せず）。
【００１７】
本実施形態では、この接着剤４は熱硬化型である。熱硬化型の接着剤４を硬化させる場合は、図３に示すように、第一の支持部材２を支持台２１に載置し、黒矢印のＸ方向に熱を加える方法でもよいし、白矢印のＹ方向に熱を加える方法でもよい。Ｘ方向に熱を加える方法は、例えば記録素子基板１を把持するフィンガー９を加熱することで記録素子基板１を加熱し、それにより接着剤４を加熱して硬化させる方法である。Ｙ方向に熱を加える方法は、第一の支持部材２の接着剤４を配置する面とは反対側から熱を加える方法である。具体的には、例えば第一の支持部材２の当該面を向けてヒーター７を有する加熱装置１９の加熱プレート（載置部材）６に載置し、加熱プレート６を加熱することで第一の支持部材２を介して接着剤４を加熱して硬化させる。あるいは赤外線などを用いた非接触で熱を加える方法を用いてもよい。
【００１８】
図４に示すように、記録素子基板１と接着剤４と第一の支持部材２と第一の支持部材２を載置する載置部材（図４の場合は加熱プレート６）で囲まれた内部の空間（つまり液室１２と流路１１を合わせた空間）１３は、ほぼ密閉状態である。そのため、接着剤４を加熱して硬化する際に、図４のように空間１３の中の気体（通常は空気）が破線の矢印で示すように膨張し、接着剤４を押圧して所定の位置から押しのけてしまう場合がある。その場合、接着剤４が正常な配置である状態の図５に比べ、例えば図６のような欠損部１５を生じることがある。欠損部１５を有する状態のまま硬化して接合されてしまうと、接着強度の低下や異なる色のインクが混ざる混色が起こる可能性がある。
【００１９】
記録素子基板１には直径約１０μｍ〜１００μｍ程度のインクを吐出する複数の吐出口が設けられている。しかし、内部の空間１３と外部とを結ぶこのような微小な経路があっても、空間１３の気体膨張が接着剤４に与える影響を緩和し接着剤４を適切な位置で留めるまでには不十分である場合がある。
【００２０】
そこで本実施形態では、内部の空間１３が密閉されないように、この内部の空間１３とインクジェット記録ヘッド３０の外部１４とを連通する連通孔を設ける。加熱によって膨張する気体をこの連通孔により外部へ逃がすことにより、未硬化の接着剤４に与える影響を軽減することができる。
【００２１】
連通孔は、記録素子基板１又は第一の支持部材２に設けることができる。記録素子基板１に設ける場合は、少なくとも１つの液室１２から外部まで連通するように連通孔を設ける。できるだけ多くの液室１２が外部まで連通するように連通孔を設けることがより好ましい。
【００２２】
第一の支持部材２に設ける場合は、少なくとも１つの流路１１から外部まで連通するように連通孔を設ける。できるだけ多くの流路１１が外部まで連通するように連通孔を設けることがより好ましい。
【００２３】
例えば、図７に示すように、第一の支持部材２の底面（接着剤４がある面とは反対側の面）の一端から他端まで連通した通気溝（連通孔）１６を設けることができる。その場合、第一の支持部材２に記録素子基板１を接着するときの空間１３の空気は矢印に示すように外部１４へ流れる。この構成は構造が簡単ですべての空間１３を外部１４と連通させることができる。
【００２４】
また、図８に示すように、第一の支持部材２の上面（接着剤４が接する面と同じ側の面）の一端から他端まで連通した通気溝１６を設けることができる。このように通気溝１６を第一の支持部材２の上面に設けた場合、第一の支持部材２に記録素子基板１を接着するときの空間１３の空気は図９に示すように外部１４へ流れる。この構成でも構造が簡単ですべての空間１３を外部１４と連通させることができる。
【００２５】
連通孔の大きさは、気体の膨張に十分に対応できる大きさであることが好ましい。例えば連通孔の１経路当たりの連通方向（通気方向）に直交する断面積は、直径１００μｍの吐出口の断面積にほぼ相当する８０００μｍ２以上であることが好ましい。
【００２６】
なお、通気溝１６を通じて混色やインク漏れが発生するおそれもあるため、図１０に示すように、通気溝１６は第一の支持部材２と記録素子基板１とを接着した後に、閉塞部１０を設けて閉塞する。閉塞部１０は、封止材やゴム等の部材（閉塞部材）を接着して閉塞することができる。また、別途作成した閉塞部材を溶着して塞いでもよい。閉塞部材の材質は第一の支持部材２と同じ材質でもよく、異なる材質でもよい。
【００２７】
以上の液体吐出ヘッド３０の製造方法を整理すると以下のようになる。図１４に示すように、まず記録素子基板１の液室１２又は第一の支持部材２の流路１１と液体吐出ヘッドの外部１４とを連通する吐出口以外の連通孔を設ける（ステップＳ１１）。連通孔は、例えば第一の支持部材２の接着剤４が接する面と同じ側の面、又は反対側の面に設けた通気溝１６である。次に、第一の支持部材２の上に熱硬化性の接着剤４を介して記録素子基板１を重ねて配置する（積層工程、ステップＳ１２）。このとき、流路１１と液室１２とがつながるように配置する。次に、接着剤４を加熱し硬化させる（硬化工程、ステップＳ１３）。加熱方法は、上側から加熱してもよいし、下側から加熱してもよい。また赤外線等で外部から加熱してもよい。接合後に、連通孔を閉塞する（ステップＳ１４）。これは異なる種類の液体（インク等）が混じらないようにするためである。
【００２８】
（実施形態２）
実施形態１では、インクジェット記録ヘッド３０の構成部材に連通孔を設けた。それに限らず、第一の支持部材２を載置する載置部材（加熱機能を有していない単なる載置部材でも加熱機能を有する加熱プレートでもよい）に連通孔を設けてもよい。
【００２９】
例えば、第一の支持部材２の接着剤４を配置する面とは反対側から第一の支持部材２に加熱装置の加熱プレート６を当接させて熱を伝える方法では、加熱プレート６に通気凹部１７や通気孔１８を設けることができる。また、フィンガー９側から加熱する場合や、赤外線などを用いた非接触で熱を加える場合では、第一の支持部材２の載置部材に通気凹部１７や通気孔１８を設けることができる。この載置部材は、第一の支持部材２の底面全体を支持する面積を有するものである。通気凹部１７や通気孔１８の１経路当たりの連通方向に直交する断面積は、直径１００μｍの吐出口の断面積にほぼ相当する８０００μｍ２以上であることが好ましい。
【００３０】
この方法ではインクジェット記録ヘッド３０の構成部材に連通孔を設けるわけではないため、構成部材に連通孔を加工してさらに後工程でこの連通孔を塞ぐ必要はないという利点がある。通気溝や通気孔の具体的な経路としては、内部の空間１３と外部１４とを結ぶ経路であればよい。例えば、図１１、図１２に示すように、第一の支持部材２と接する加熱プレート６の表面に通気凹部１７を設けてもよい。この加熱プレート６を用いて加熱した場合、空間１３の空気は通気凹部１７を通って外部１４に放出される。なお、通気凹部１７は必ずしも載置面の端から端まで形成されていなくてもよい。通気凹部１７は複数設けてもよい。
【００３１】
あるいは、図１３に示すように加熱プレート６を含めて加熱装置の内部を上下方向に貫通する通気孔１８を、空間１３に通じる位置に（１つ又は複数）設けてもよい。なお、加熱機能のない載置部材でも同様に通気凹部や通気孔を設けることができる。
【００３２】
このような載置部材（加熱プレート）を用いて液体吐出ヘッドを製造する方法は以下のようになる。まず、第一の支持部材の上に熱硬化性の接着剤を介して記録素子基板を重ねて配置する（積層工程）。次に、第一の支持部材と記録素子基板を重ねた積層体を、連通孔が形成された載置部材の上に載置して加熱し、接着剤を硬化させる（硬化工程）。この硬化工程においては、載置部材の連通孔が第一の支持部材の流路と液体吐出ヘッドの外部とを連通するように、つまり連通孔の上に流路が乗るように積層体を載置して加熱する。加熱の方法は任意である。
【００３３】
加熱プレート６などの熱を伝える部材に連通孔を設ける場合、その連通孔は接着剤の硬化を妨害しないように最小限の大きさであることが必要である。つまり、熱を伝える面に連通孔を設けることにより、熱の伝わりが悪くなり硬化に必要な熱エネルギーを伝えられない場合や、場所によって熱の伝わりが異なる硬化ムラが発生する場合がある。そのため、気体膨脹に十分対応できる大きさの範囲内で、できる限り連通孔の開口面積は小さくすることが好ましい。
【００３４】
具体的には、連通孔が存在しない場合の伝熱面積に対し、連通孔を設けたことによる伝熱面積の減少率は５％以下であることが好ましい。この程度であれば、接着剤を硬化させるための伝熱に影響を与えることはない。伝熱面積とは、例えば第一の支持部材２を加熱プレート６の表面に垂直に投影したときの面積である。この面積に対する、通気凹部１７や通気孔１８の占める面積（通気凹部１７や通気孔１８の表面での開口面積）が５％以下であることが好ましい。
【００３５】
例えば図１１の通気凹部１７を有する加熱プレートを用いて加熱した場合、第一の支持部材２の伝熱面積に対して通気凹部１７の開口面積が１％程度で十分に効果が得られた。即ち、接着剤４を十分硬化させるように加熱することができ、かつ流路１１の空気を外部に逃がして接着剤４の欠損部の発生を防止することができた。
【００３６】
以上の液体吐出ヘッドの製造方法を図１５を参照して説明する。まず第一の支持部材２の上に熱硬化性の接着剤４を介して記録素子基板１を重ねて配置する（ステップＳ２１）。次に、第一の支持部材２と記録素子基板１を重ねた積層体を、連通孔が形成された載置部材６の上に載置して加熱し接着剤４を硬化させる（ステップＳ２２）。このとき、連通孔が第一の支持部材の流路１１と液体吐出ヘッドの外部１４とを連通するように積層体を載置する。連通孔は例えば加熱装置に設けられた通気凹部１７又は通気孔１８である。
【符号の説明】
【００３７】
１：記録素子基板
２：第一の支持基板
３：電気配線基板
４：接着剤
５：第二の支持基板
６：加熱プレート（載置部材）
７：ヒーター
９：フィンガー（把持部材）
１０：閉塞部（閉塞部材）
１１：流路
１２：液室
１３：空間
１４：外部
１５：欠損部
１６：通気溝（連通孔）
１７：通気凹部（連通孔）
１８：通気孔（連通孔）
１９：加熱装置
３０：インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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