(57)【要約】【課題】液体吐出ヘッドの生産性向上を図り、基板サイズの縮小に影響を受けること無く、高精度に記録素子基板を固定することが可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】液体を吐出する吐出口を有する素子基板と、該素子基板を支持する支持部材とを用意し、前記素子基板と前記支持部材とを接合部材で接合する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記素子基板を保持して前記支持部材に配置するための冶具であって前記素子基板を保持する部分に凸部を有する前記治具を用意する工程と、前記凸部を前記素子基板に突き刺す工程と、前記治具を用いて、前記凸部を突き刺した前記素子基板を前記支持部材の所定の位置に配置する工程と、を有する。【選択図】図２
2015116692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口を有する素子基板と、該素子基板を支持する支持部材とを用意し、前記素子基板と前記支持部材とを接合部材で接合する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記素子基板を保持して前記支持部材に配置するための冶具であって前記素子基板を保持する部分に凸部を有する前記治具を用意する工程と、前記凸部を前記素子基板に突き刺す工程と、前記治具を用いて、前記凸部を突き刺した前記素子基板を前記支持部材の所定の位置に配置する工程と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記凸部は複数設けられており、前記凸部を前記素子基板に突き刺す工程では複数の前記凸部を前記素子基板に突き刺す、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記素子基板は前記吐出口が形成された吐出口形成部材を備えており、前記凸部を前記素子基板に突き刺す工程では前記凸部を前記吐出口形成部材に突き刺す、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記吐出口形成部材のうち、前記凸部が突き刺さる位置を含む層部分は、その層部分以外の前記吐出口形成部材から分離されている、請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記吐出口形成部材は有機材料からなる、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記凸部の側面に前記凸部の突出方向に沿った平面を有している、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
液体を吐出する吐出口が形成された吐出口形成部材を有する素子基板と、該素子基板を支持および固定する支持部材とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記吐出口形成部材は、前記素子基板を保持して前記支持部材に配置するための冶具に設けられた凸部が突き刺さる位置を含む層部分と、その層部分から分離された層部分とを有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出口からインク等の液体を吐出するための液体吐出ヘッドおよび、該液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドの一例として、インクジェットプリンタに用いるインクジェット記録ヘッドが知られている。このインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出する吐出口が形成された記録素子基板と、記録素子基板を支持固定する支持部材と、記録素子基板と支持部材を接合する接合部材とを備えている。
【０００３】
記録素子基板を支持部材に支持固定する際は、記録素子基板を位置決め冶具で吸着保持した後、支持部材の所定の位置に移動し、事前に支持部材上に配置された接合部材を介して固定させる。使用する接合部材は、主に熱硬化性接着剤（以下、接着剤と略す）を用い、記録素子基板を支持部材に配置した後、接着剤に熱を付与して硬化させることにより記録素子基板を固定する。
【０００４】
ところで、記録素子基板を支持部材の所定の位置に配置するには接着剤を押し退けながら移動させる必要がある。図６は記録素子基板が位置決め冶具を用いて支持部材の所定の位置に配置されるときに生じる固定位置ずれの様子を模式図で示す。尚、図６（ｂ）〜（ｃ）は図６（ａ）の符号３６０の点線の枠内の断面を示している。
【０００５】
図６（ａ），（ｂ）に示されるように、記録素子基板３２０の吐出口形成部材３２２を位置決め冶具（吸着治具）３１０で吸着保持した後に下降させても、記録素子基板３２０の裏面と接着剤３４０が接するまでは、記録素子基板３２０が外部から力を受けることはない。図６（ｃ）に示されるように記録素子基板３２０の裏面が接着剤３４０を潰し始めると、潰された接着剤３４０は行き場を失い、記録素子基板３２０の外周やインク流路３２４に移動し始める（図６（ｃ）の符号３４２の矢印参照）。
【０００６】
更に記録素子基板３２０を下降させると、記録素子基板３２０と支持部材３３０の間が狭まるため、接着剤３４０をインク流路３２４や記録素子基板３２０の外周に押し退けるのに必要な荷重が増加し、記録素子基板３２０に加わる力も増加する。このとき、記録素子基板３２０は位置決め冶具３１０で押えられているため、記録素子基板３２０が上方向にずれることは無い。
【０００７】
そして、記録素子基板３２０に加わった力が、位置決め冶具３１０で記録素子基板３２０を吸着保持する力を上回ったとき、記録素子基板３２０は位置決め冶具３１０の記録素子基板３２０との吸着平面に対して平行にずれる現象（固定位置ずれ）を生じる場合があった（図６（ｄ）の符号３５０の矢印参照）。
【０００８】
また、支持部材３３０に固定される記録素子基板３２０の高さを保証する方法として、面精度が保証された支持部材３３０の接合面に記録素子基板３２０の裏面を突き当てる方法がある。図７に面精度が保証された支持部材３３０の接合面に記録素子基板３２０の裏面を突き当てる場合に生じる固定位置ずれの様子を模式図で示す。
【０００９】
この場合、記録素子基板３２０を下降させると、記録素子基板３２０と支持部材３３０の間が狭まるため、図６（ｄ）に示した現象と同じように、接着剤３４０をインク流路３２４や記録素子基板３２０の外周に押し退けるのに必要な荷重が増加し、記録素子基板３２０に加わる力も増加する（図７（ａ））。更に、記録素子基板３２０の裏面が支持部材３３０に突き当たった時の衝撃で位置決め冶具３１０と記録素子基板３２０の位置関係が崩れ、記録素子基板３２０の固定位置ずれを生じる場合（図７（ｂ））があった。
【００１０】
更に、近年は、インクジェット記録ヘッドのコストダウンの要求に応えるために益々記録素子基板のサイズを縮小する傾向にある。それにより、記録素子基板３２０を位置決め冶具３１０で吸着する領域も狭まり、記録素子基板３２０を吸着保持する力が減少する。したがって、基板サイズの縮小は記録素子基板３２０の固定位置ずれに対しマイナス要因となっている。
【００１１】
上記対策として特許文献１では、記録素子基板を支持するための支持部と、記録素子基板の裏面が露出する空所とを備えた支持部材を用意し、この支持部材に記録素子基板を配置した後、空所から速硬化性の接着剤を充填して記録素子基板の裏面と支持部材を固定する方法が提案されている。これにより、記録素子基板を支持部材の所定位置に配置するとき、接着剤を押し退けながら記録素子基板を移動させる必要がなくなる。吸着冶具と記録素子基板の吸着位置関係を崩す力が無くなるため、未然に記録素子基板の固定位置ずれを防ぐことが可能となる。
【００１２】
更に、高精度且つ、容易に記録素子基板を支持部材に保持固定する方法として、記録素子基板に位置決め孔を設け、位置決め冶具に設置された位置決めピンと嵌合させる方法も提案されている。これにより、支持部材に対する記録素子基板の位置を容易に安定させる事が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−６２３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記の構成では、記録素子基板のインク流路と支持部材のインク供給路とを繋ぐインク経路が開通していないため、別工程で接続する必要がある。
【００１５】
また、支持部材に固定する記録素子基板の高さを保証する方法として、面精度が保証された支持部材の接合面に記録素子基板の裏面を突き当てる方法を採用する場合、記録素子基板の裏面を支持部材に突き当てた時の衝撃が発生する。記録素子基板サイズの縮小により、吸着冶具で記録素子基板を吸着保持できる領域が狭まり、記録素子基板を吸着保持する力は減少しているため、記録素子基板の固定位置ずれは更に大きくなる可能性がある。
【００１６】
図８に示すように、記録素子基板７００に設けられた位置決め孔７０２と、位置決め冶具７１０に設置された位置決めピン７１２とを嵌合させることによって大きな記録素子基板の固定位置ずれを防ぐことは可能である。しかし、記録素子基板７００に設けられた位置決め孔７０２の内径と、位置決め冶具７１０に設置された位置決めピン７１２の外径はそれぞれ公差を有する。このため、位置決め冶具７１０と記録素子基板７００を嵌合させると、位置決めピン７１２と位置決め孔７０２の間に遊びが生じ、その遊びは、通常、数十μｍに達する。
【００１７】
したがって、記録素子基板７００の裏面が支持部材に突き当たった時に発生する衝撃により、位置決め冶具７１０に吸着保持された記録素子基板７００の位置がずれることとなり、記録素子基板７００を高精度で支持部材上に固定することは難しい。
【００１８】
そのため、現状では、記録素子基板を支持部材の所定位置に配置するとき、記録素子基板の移動速度を出来るだけ遅くして上記の問題に対応している。
【００１９】
本発明の目的は、上述した従来技術の実状に鑑み、液体吐出ヘッドの生産性向上を図り、基板サイズの縮小に影響を受けること無く、高精度に記録素子基板を支持部材に固定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一態様は、液体を吐出する吐出口を有する素子基板と、該素子基板を支持する支持部材とを用意し、前記素子基板と前記支持部材とを接合部材で接合する液体吐出ヘッドの製造方法に係わる。
【００２１】
この方法の態様は、素子基板を保持して支持部材に配置するための冶具であって素子基板を保持する部分に凸部を有する治具を用意する工程と、凸部を素子基板に突き刺す工程と、その治具を用いて、凸部を突き刺した素子基板を支持部材の所定の位置に配置する工程と、を有する。
【００２２】
この態様によれば、冶具で保持された素子基板に該冶具の凸部が突き刺さっているため、素子基板を支持部材の所定の位置に配置するときに固定位置ずれが生じにくくなる。この凸部が素子基板に刺さっていることにより、たとえ素子基板のサイズの縮小により冶具の素子基板を保持する力が減少しても、上記の固定位置ずれを抑えることが出来る。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、基板サイズの縮小に影響を受けること無く、高精度に素子基板を支持部材に固定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】本発明の液体吐出ヘッド製造方法の第一の実施形態における位置決め冶具と記録素子基板との関係を示す図である。
【図３】第一の実施形態のヘッドの製造における位置決め冶具の凸部形状の概略図を示す図である。
【図４】第一の実施形態のヘッドの製造における位置決め冶具の凸部に対応可能な形状の一例を示す図である。
【図５】本発明の液体吐出ヘッド製造方法の第二の実施形態における位置決め冶具と記録素子基板との関係を示す概略の上面図である。
【図６】記録素子基板が位置決め冶具を用いて支持部材の所定位置に配置されるときに生じる固定位置ずれを示す模式図である。
【図７】面精度が保証された支持部材の接合面に記録素子基板の裏面を突き当てる場合に生じる固定位置ずれを示す模式図である。
【図８】記録素子基板に設けた位置決め孔と、位置決め冶具に設置された位置決めピンとの嵌合状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下に説明する液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。
【００２６】
そして、この液体吐出ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。本実施形態では、このような記録に用いられ吐出方式にインクジェット方式を採用した液体吐出ヘッド、すなわちインクジェット記録ヘッドを例に説明するが、本発明は、これに限定されない。
【００２７】
したがって、本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。
【００２８】
さらに「液体」とは広く解釈されるべきものであり、被記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、被記録媒体の加工、或いは、インクまたは被記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。
【００２９】
インクまたは被記録媒体の処理としては、例えば、被記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言うものとする。
【００３０】
また液体吐出エネルギーを発生させる手段についても本発明は限定しないが、本実施形態では電気熱変換素子とした。
【００３１】
図１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を示す分解斜視図である。本実施形態のインクジェット記録ヘッドも、従来技術と同様に、主に、記録素子基板１３３０（素子基板）と、記録素子基板１３３０を支持する支持部材と、記録素子基板１３３０と支持部材とを接合する接合部材（不図示）とを備える。
【００３２】
本実施形態ではインクタンク２の底部に凹部１３１０が形成され、凹部１３１０内に流路プレート１３４０を介して記録素子基板１３３０が接合されている。凹部１３１０の底面にインク供給路の開口１３２０が形成され、この開口は、記録素子基板１３３０のインク流路と繋がった流路プレート１３４０の流路と連結される。
【００３３】
記録素子基板１３３０を支持する支持部材の機能は、インクタンク１３００とは別体の流路プレート１３４０で果たしているが、流路プレート１３４０を設けずインクタンク１３００自体が支持部材となってもよい。
【００３４】
記録素子基板１３３０は厚さ０．６〜０．８ｍｍのシリコン基板を備え、そのシリコン基板の片面にインクを吐出するための複数の電気熱変換素子と、各電気熱変換素子に電力を供給するための電気配線が成膜技術により形成されている。更に、該シリコン基板の片面には吐出口形成部材（不図示）が形成されている。該シリコン基板の片面に、複数の電気熱変換素子にそれぞれ対応した複数のインク通路と吐出口がフォトリソグラフィー技術により形成されると共に、複数のインク通路にインクを供給するためのインク流路が開口するように形成されることによって、上記の吐出口形成部材が作られている。
【００３５】
記録素子基板１３３０を支持する支持部材（インクタンク１３００自体または、当該インクタンクに接合固定される流路プレート１３４０）には、記録素子基板１３３０を支持固定するための接合面、記録素子基板１３３０にインクを供給するためのインク供給路が一体で形成されている。
【００３６】
記録素子基板１３３０を支持する支持部材を構成する材料は、樹脂材料、或いはＡｌ2Ｏ3に代表されるセラミック材料等、幅広く用いることができる。本実施形態では、支持部材の剛性向上を目的としてガラスフィラーが３５％程度含有された変性ＰＰＥ（ポリフェニルン・エーテル）を用いた。
【００３７】
記録素子基板１３３０と支持部材の接合は、先ず、支持部材の記録素子基板が固定される面に接着剤を塗布する。接着剤は、熱硬化型接着剤を用いた。記録素子基板の支持部材への固定は、位置決め冶具に吸着保持した状態で記録素子基板を移動し、支持部材の所定位置に配置された後、接着剤に熱を付与して接着剤を硬化させることにより行った。
【００３８】
（第一の実施形態）
次に、第一の実施形態のインクジェット記録ヘッドを製造する方法を説明する。
【００３９】
図２は第一の実施形態のヘッド製造方法における位置決め冶具と記録素子基板との位置関係を示す図である。特に、図２（ａ）は位置決め治具で吸着保持された記録素子基板の概略上面図、図２（ｂ），（ｃ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であって、位置決め冶具が記録素子基板を吸着保持する前後の状態を示した図である。
【００４０】
記録素子基板５２０の表層は、複数の吐出口４０４を有する吐出口形成部材５２２によって構成されている。吐出口形成部材５２２は樹脂等の有機材料からなる。吐出口４０４は、吐出口形成部材５２２が接合されたシリコン基板５２４の一面からその反対面へ貫通するインク流路３２４（図６参照）と繋がっている。シリコン基板５２４と吐出口形成部材５２２を積層して記録素子基板５２０が構成されている。位置決め治具５１０に形成された吸着穴４１４を介して吐出口形成部材５２２の吐出口形成面を吸着することで、記録素子基板５２０を保持している。
【００４１】
位置決め冶具５１０が用意され、吐出口形成部材５２２の上面を位置決め冶具５１０が吸着保持する。図２（ａ）の符号５１０が指す点線内の領域が、記録素子基板５２０を位置決め冶具５１０（吸着治具）で吸着する領域である。
【００４２】
位置決め冶具５１０の記録素子基板５２０（すなわち吐出口形成部材５２２の上面）を吸着する面には、２つの凸部５０２が対称的に配置されている。本実施形態の凸部５０２が配置された面は、吐出口形成部材５２２の外形と相似した四角形を有し、２つの凸部５０２はその四角形の面で互いに対角方向に向き合う２つの角にそれぞれ配置されている。
【００４３】
位置決め冶具５１０で記録素子基板５２０を吸着保持するときは、図２（ｂ）に示すような位置（吐出口形成部材５２２の直上に離間した位置）から位置決め冶具５１０を下降させ、図２（ｃ）に示すように凸部５０２を記録素子基板５２０の吐出口形成部材５２２に突き刺した状態で保持する。
【００４４】
位置決め冶具５１０で吸着保持された記録素子基板５２０は、支持部材(不図示)が待機している位置に移動し、支持部材の所定位置に配置した後、接着剤に熱を付与して接着剤を硬化させる。尚、この工程は、図６の（ａ）〜（ｃ）に示した工程と同様である。また支持部材は図６に示した支持部材３３０（図１のインクタンク１３００自体または、当該インクタンクに接合固定される流路プレート１３４０に相当）と同様であり、接着剤は図６に示した接合部材３４０と同様である。
【００４５】
こうしてインクジェット記録ヘッドの組み立てが完了する。
【００４６】
位置決め冶具５１０の凸部５０２の形状は、図３に示すような円錐形状、半径０．２ｍｍとした。図３（ａ）および図４の（ａ１），（ａ２）は凸部５０２の突出方向に沿った断面図、図３（ｂ）および図４の（ｂ１），（ｂ２）は凸部５０２をその突出方向から見た図である。しかし、固定位置ずれに対するより大きな防止効果を得るには、図４に示す２つの例のように、凸部の側面に凸部の突出方向に沿った平面を有した凸部形状にすることが好ましい。凸部５０２の側面に前記の平面を形成することにより、平面と直交する方向へのずれがより規制されることとなる。尚、凸部５０２をその突出方向から見たときの形状は、図４（ｂ１）では半円形であり、図４（ｂ２）では四角形である。
【００４７】
凸部５０２の出っ張り量は、凸部５０２を突き刺す層（本実施形態では、吐出口形成部材５２２に相当）の厚さに対応して変更する場合がある。本実施形態では、吐出口形成部材５２２の厚さ０．０２５ｍｍに対し、凸部５０２の出っ張り量を０．０１ｍｍとした。
【００４８】
位置決め冶具５１０の材質は、吐出口形成部材５２２の材質が樹脂であることからＳＵＳ３０４を用いた。凸部５０２が吐出口形成部材５２２に突き刺さるために、突き刺す側（位置決め冶具５１０）の硬度が突き刺さされる側（吐出口形成部材５２２）の硬度を上回るよう注意する必要がある。
【００４９】
２つの凸部５０２間の距離は、遠く離れている方が好ましい。本実施形態では、凸部５０２が突き刺さる吐出口形成部材５２２の上面の四つの角部の内、対角となる一組の角部周辺に凸部５０２が突き刺さるように、２つの凸部５０２は配置された。
【００５０】
位置決め冶具の凸部５０２を記録素子基板の吐出口形成部材５２２に突き刺すときの荷重は、吐出口形成部材５２２の硬度に対応して変更する必要がある。本実施形態では、位置決め冶具の凸部５０２を吐出口形成部材５２２に突き刺す荷重は２０Ｎとした。
【００５１】
以上の構成によれば、位置決め冶具５１０で吸着保持された記録素子基板５２０に該位置決め冶具の凸部５０２が突き刺さっているため、記録素子基板５２０を支持部材の所定位置に配置するときに生じる固定位置ずれを防ぐことが可能となる。たとえ記録素子基板サイズの縮小により位置決め冶具の記録素子基板を吸着保持する力が減少しても、そのような固定位置ずれを抑えることが出来る。
【００５２】
尚、記録素子基板５２０を支持部材に固定した後、位置決め冶具の凸部５０２が記録素子基板５２０から抜けにくい場合は、位置決め冶具５１０の記録素子基板５２０を吸着する吸着穴（不図示）からエアーを逆噴することにより対応できる。尚、その位置決め冶具５１０の吸着穴は図６に示した位置決め治具３１０の吸着穴３１２と同様である。
【００５３】
（第二の実施形態）
次に本発明の第二の実施形態について図５を参照して説明する。
【００５４】
図５は第二の実施形態のヘッド製造方法における位置決め冶具と記録素子基板との位置関係を示す図である。特に、図５は位置決め治具で吸着保持された記録素子基板の概略上面図である。
【００５５】
位置決め冶具５１０で記録素子基板５２０を吸着保持するときは、上記第一の実施形態と同様に吐出口形成部材５２２の直上に離間した位置から位置決め冶具５１０を下降させ、凸部５０２を記録素子基板５２０の吐出口形成部材５２２に突き刺した状態で保持する。
【００５６】
吐出口形成部材５２２に関して、位置決め冶具の凸部５０２が突き刺さる位置を含む層部分５２２ａは、その層部分以外の吐出口形成部材５２２から分離されている。つまり、第二の実施形態の吐出口形成部材５２２は、位置決め冶具の凸部５０２が突き刺さる位置を含む層部分５２２ａと、その層部分から分離した部分とを有する。
【００５７】
記録素子基板５２０の吐出口形成部材５２２は、凸部５０２を吐出口形成部材５２２に突き刺した時や吐出口形成部材５２２から引き抜く時に発生する力でシリコン基板から剥離することが考えられる。そこで、本実施形態の吐出口形成部材５２２は、吐出に影響する側（吐出口４０４の近傍）と、そうでない側（凸部５０２が突き刺さる側）に分離している。このため、前述したインクジェット記録ヘッドの組み立て中に、吐出口４０４近傍で吐出口形成部材５２２がシリコン基板から剥離する事はなくなり、結果、記録への影響を防ぐことが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
３１０、５１０  位置決め冶具
３２０、５２０、１３３０  記録素子基板
３２２、５２２  吐出口形成部材
３４０  接合部材
４０４  吐出口
５０２  凸部
５２２ａ    凸部が突き刺さる吐出口形成部材層の部分
３３０  支持部材
１３００  インクタンク
１３４０  流路プレート
【図１】
2015116692.tif 000003
【図２】
2015116692.tif 000004
【図３】
2015116692.tif 000005
【図４】
2015116692.tif 000006
【図５】
2015116692.tif 000007
【図６】
2015116692.tif 000008
【図７】
2015116692.tif 000009
【図８】
2015116692.tif 000010