(57)【要約】【課題】液密性に優れた液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】流路を有する支持部材上に、接着層および保護層を有するシート部材を、該接着層が該支持部材と接するように配置する工程と、前記シート部材に対して前記保護層側から第１の電磁線を照射し、前記流路と連通する貫通孔を形成する工程と、第２の電磁線を照射して前記接着層の一部を硬化させる工程と、前記保護層を除去する工程と、前記接着層上に記録素子基板を配置する工程と、前記接着層を硬化させる工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を有する支持部材上に、接着層および保護層を有するシート部材を、該接着層が該支持部材と接するように配置する工程と、
前記シート部材に対して前記保護層側から第１の電磁線を照射し、前記流路と連通する貫通孔を形成する工程と、
第２の電磁線を照射して前記接着層の一部を硬化させる工程と、
前記保護層を除去する工程と、
前記接着層上に記録素子基板を配置する工程と、
前記接着層を硬化させる工程と、
を有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２】
前記接着層の一部を硬化させる工程において、前記接着層の前記貫通孔の側壁部を硬化させる請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記保護層の放射率が前記接着層の放射率よりも低い請求項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】
前記貫通孔を形成する工程において炭化物が生じ、該炭化物が前記接着層の前記貫通孔の側壁部の表面に付着する請求項１から３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５】
前記接着層の一部を硬化させる工程において、該接着層の一部が露出している請求項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】
前記第２の電磁線は、波長４５０〜２５０００ｎｍの範囲の電磁線である請求項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】
前記貫通孔を形成する工程において、該貫通孔の径が前記シート部材の厚み方向において前記支持部材側へ向けて小さくなるように前記貫通孔を形成する請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記第１の電磁線は、波長が４５０ｎｍ未満である請求項１から７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９】
前記接着層が熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項１から８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１０】
前記保護層がポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂および金属からなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドは、一般的に、液体を吐出する記録素子基板と、該記録素子基板を支持して固定する支持部材と、吐出信号を該記録素子基板に伝達する電気配線基板等を備え、例えば以下の方法により製造される。まず、接着剤を用いて記録素子基板を支持部材に接着固定して、中間体である記録素子ユニットを製造する。次に、該記録素子ユニットを構成する支持部材の表面に熱硬化型接着剤を塗布した後、電気配線基板を該記録素子ユニットに対して位置合わせし、電気配線基板と記録素子ユニットとを接着固定する。更に、記録素子基板の配線パッド部と電気配線基板のリード部とを電気的に接続した後、電気接続部の封止や液体の注入等を行うことにより、液体吐出ヘッドが完成する。
【０００３】
ここで、記録素子基板を支持部材に固定する手段として液状の接着剤を用いた場合、接着剤の塗布設備における塗布条件の設定や塗布設備の清掃等の工程管理が必要になり、製造工程が煩雑化する。このような製造工程を簡略化するための手段として、例えば特許文献１に開示されているような固形の接着シートを用いる接着手段が有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１８１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の接着シートを用いる方法では、接着部における液密性が十分ではなく、更なる改良が望まれる。従って、本発明の目的は、液密性に優れた液体吐出ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
流路を有する支持部材上に、接着層および保護層を有するシート部材を、該接着層が該支持部材と接するように配置する工程と、
前記シート部材に対して前記保護層側から第１の電磁線を照射し、前記流路と連通する貫通孔を形成する工程と、
第２の電磁線を照射して前記接着層の一部を硬化させる工程と、
前記保護層を除去する工程と、
前記接着層上に記録素子基板を配置する工程と、
前記接着層を硬化させる工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液密性に優れた液体吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１０】
図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す各工程における断面図である。まず、図１（ａ）に示されるように、液体の流路Ｈ１２０１を備える支持部材Ｈ１２００を準備する。支持部材Ｈ１２００の材料としては特に限定されないが、例えばＰＰＳ（Ｐｏｌｙ  Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｓｕｌｆｉｄｅ）や変性ＰＰＥ（Ｐｏｌｙ  Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｅｔｈｅｒ）等を用いることができる。流路Ｈ１２０１の形状は特に限定されないが、例えば円形とすることができる。流路Ｈ１２０１の径は特に限定されないが、例えば０．５〜１．０ｍｍとすることができる。なお、本発明において径とは、ある図形の差し渡し長さの最大値を示す。例えば円形であれば直径を示し、長方形であれば対角線の長さを示す。
【００１１】
次に、図１（ｂ）に示されるように、シート部材ａを支持部材Ｈ１２００上に配置する。ここで、支持部材上のシート部材ａは保護層ａ１と接着層ａ２から構成され、接着層ａ２と支持部材Ｈ１２００とが接するように支持部材Ｈ１２００を固定する。なお、シート部材ａは保護層ａ１および接着層ａ２以外の他の層を有していてもよい。保護層ａ１は、後の工程において照射される電磁線から接着層ａ２を保護するマスクの役割を果たす。この様な理由から、保護層ａ１の放射率は接着層ａ２の放射率よりも低いことが好ましい。保護層ａ１の材料としては、例えば、比較的放射率が低い、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、Ａｌ等の金属が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を用いてもよい。なお、放射率はＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による分光放射率測定法によって測定される値である。また、保護層ａ１の放射率を更に低減する観点から、保護層ａ１の表面粗さを小さくすることが好ましい。保護層ａ１の厚みは１０〜１００μｍであることが好ましい。接着層ａ２の材料としては、第１の電磁線照射により貫通孔が形成でき、かつ、後の工程において硬化することが可能な材料であることが好ましい。該材料としては、例えば熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等の光硬化性樹脂等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を用いてもよい。また、熱硬化性樹脂および／または紫外線硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いることがより好ましい。接着層ａ２の厚みは１〜５００μｍであることが好ましい。
【００１２】
次に、図１（ｃ）に示されるように、シート部材ａに対して保護層ａ１側から第１の電磁線Ｌ１を照射して、保護層ａ１および接着層ａ２を貫通し、かつ流路Ｈ１２０１と連通する貫通孔Ａｐを形成する。本発明に係る方法では、接着層ａ２上に保護層ａ１が存在するため、保護層側からの第１の電磁線Ｌ１の照射による接着層ａ２の上面部Ｕｓの硬化を抑制することができる。これにより、接着層ａ２の上面部Ｕｓと記録素子基板との接着性を向上させることができる。また、第１の電磁線Ｌ１の照射に伴う発熱により接着層ａ２の上面部Ｕｓが硬化してしまうと、接着材としての粘着性を失い、記録素子基板の固定保持力が低下するため、加工部の発熱を抑制する観点から、第１の電磁線Ｌ１の波長は短いことが好ましい。具体的には、第１の電磁線Ｌ１の波長は４５０ｎｍ未満であることが好ましく、３００ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、第１の電磁線Ｌ１の波長は１０ｎｍ以上とすることができる。
【００１３】
貫通孔Ａｐの形状は特に限定されないが、例えば円形とすることができる。貫通孔Ａｐの径は特に限定されないが、例えば保護層ａ１の表面における貫通孔Ａｐの径は０．５〜１．０ｍｍとすることができる。また、貫通孔Ａｐは、貫通孔Ａｐの径がシート部材ａの厚み方向において支持部材側へ向けて小さくなるように形成されることが好ましい。貫通孔Ａｐがこのようなテーパ形状であることにより、後述する工程において、接着層ａ２の貫通孔Ａｐの側壁部に第２の電磁線が照射されやすくなり、該側壁部の硬化を行いやすくなる。接着層ａ２の貫通孔Ａｐの側壁部に第２の電磁線を照射しやすくする観点から、テーパ角θは２０°〜７０°であることが好ましく、３０°〜５０°であることがより好ましい。また、第１の電磁線Ｌ１で貫通孔Ａｐを形成する際に、第１の電磁線Ｌ１の波長が３３９ｎｍ以下の場合、接着層ａ２を構成する材料の化学構造に含まれる炭素−炭素間の共有結合が切断され、図３（ａ）に示されるように炭化物ｃが生じる。この炭化物ｃが接着層ａ２の貫通孔Ａｐの側壁部の表面に付着すると、該側壁部の表面の放射率が向上するため、後述する工程において該側壁部の硬化を行いやすくなる。
【００１４】
次に、図２（ａ）に示されるように、シート部材ａに対して保護層ａ１側から第２の電磁線Ｌ２を照射して、接着層ａ２の一部である、接着層ａ２の貫通孔Ａｐの側壁部ｓを硬化させる。このように、露出している接着層ａ２の一部である、接着層ａ２の貫通孔Ａｐの側壁部ｓに対して第２の電磁線Ｌ２を照射して、予め側壁部ｓを硬化させることにより、後の工程で加熱等により接着層ａ２全体を硬化させる際に、接着層ａ２の粘度低下によって接着層ａ２が下方へ落ち込むことを抑制することが出来る。第２の電磁線Ｌ２の照射による接着層ａ２の発熱を効率的なものとするためには、原子同士の共有結合を切断する作用を持つ波長の短い電磁線ではなく、波長の長い電磁線を選択することが好ましい。そのため、第２の電磁線Ｌ２は、波長４５０〜２５０００ｎｍの範囲の電磁線であることが好ましく、１０００〜１００００ｎｍの範囲の電磁線であることがより好ましい。第２の電磁線Ｌ２としては、例えば赤外線を用いることができる。なお、第１の電磁線Ｌ１と第２の電磁線Ｌ２の照射を１回の電磁線照射で行っても良く、接着層ａ２に対して第１の電磁線を照射し、貫通孔Ａｐの形成と同時に、第１の電磁線の輻射波又は回折波を第２の電磁線として接着層ａ２の一部の硬化を一括して行っても良い。
【００１５】
第２の電磁線Ｌ２の照射により部分的に硬化された接着層ａ２の曲げ弾性率は、０．０１〜１ＧＰａであることが好ましく、０．０５〜０．５ＧＰａであることがより好ましい。なお、曲げ弾性率はＡＳＴＭのＤ−７９０に準じた曲げ試験法により測定される値である。側壁部ｓの幅は０．０３〜２ｍｍであることが好ましく、０．０５〜１．５ｍｍであることがより好ましい。なお、側壁部ｓの幅とは、図２（ａ）に示される断面において、水平方向における側壁部ｓの差し渡し長さの最大値を示す。また、図３（ａ）に示されるように貫通孔Ａｐの形成時に炭化物ｃが発生し、図３（ｂ）に示されるように側壁部ｓの表面に炭化物ｃが付着すると、側壁部ｓの表面の放射率が高くなる。この場合、図３（ｂ）に示されるように第２の電磁線Ｌ２を照射して側壁部ｓを硬化させる際に、表面の放射率が上昇した側壁部ｓに対して局所的かつ効率的に加熱を行うことが可能になるため、側壁部ｓの硬化を効率よく行うことができる。
【００１６】
次に、図２（ｂ）に示されるように、接着層ａ２から保護層ａ１を剥離して除去し、部分的に硬化した側壁部ｓを含む接着層ａ２の表面を露出させる。その後、図２（ｃ）に示されるように、露出した接着層ａ２の表面上に記録素子基板Ｈ１１０１を配置し、支持部材Ｈ１２００と記録素子基板Ｈ１１０１との接合を行う。この時、接着層上の記録素子基板Ｈ１１０１の供給口Ｈ１１０２と支持部材Ｈ１２００の流路Ｈ１２０１とが連通するように接合を行う。
【００１７】
次に、図２（ｄ）に示されるように、熱硬化等により接着層ａ２全体を硬化させることで、支持部材Ｈ１２００と記録素子基板Ｈ１１０１との接着が完了する。この時、予め側壁部ｓが硬化されていることにより、接着層ａ２の粘度低下による接着層ａ２の下方への落ち込みを防ぐことができ、支持部材Ｈ１２００の流路Ｈ１２０１に対応する流路を接着層ａ２に精度良く形成することができる。加熱により接着層ａ２全体を硬化させる場合には、加熱温度は接着層ａ２の材料にもよるが、例えば５０〜２００℃とすることができる。また、加熱時間は接着層ａ２の材料にもよるが、例えば０．５〜４時間とすることができる。
【００１８】
その後、電気配線基板（不図示）と支持部材Ｈ１２００とを接着し、記録素子基板Ｈ１１０１の配線パッド部と電気配線基板のリード部とを電気的に接続し、電気接続部の封止や液体の注入等を行うことで、液体吐出ヘッドが得られる。
【００１９】
上記方法により得られる液体吐出ヘッドは、液密性が高く、特に支持部材の流路および記録素子基板の供給口に対応する流路（貫通孔Ａｐ）が接着層に精度良く形成されている。
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法では、接着性を有する固形のシート部材において、接着層の上に保護層が存在するため、電磁線の照射による接着層の記録素子基板との接着面における接着性の低下を抑制することができ、液密性が向上する。また、特に、予め第２の電磁線で接着層の一部である貫通孔の側壁部を硬化させることにより、最終的に接着層全体を硬化させる際に、接着層の粘度の低下による接着層を構成する材料の支持部材の流路内への落ち込みを防止することができる。これにより、支持部材の流路および記録素子基板の供給口に対応する流路を接着層に精度良く形成することができ、液密性がさらに向上する。本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、インクジェット記録ヘッドの製造方法に好適に用いることができる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の具体例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００２２】
［実施例１］
まず、図１（ａ）に示されるように、液体の流路Ｈ１２０１を備える、ＰＰＳからなる支持部材Ｈ１２００を準備した。その後、図１（ｂ）に示されるように、所定形状に加工された、保護層ａ１と接着層ａ２からなるシート部材ａを支持部材Ｈ１２００上に配置した。保護層ａ１の材料はＰＥＴであり、保護層ａ１の厚みは５０μｍであった。また、接着層ａ２の材料は熱硬化性のエポキシ樹脂であり、接着層ａ２の厚みは１００μｍであった。なお、接着層ａ２をシート形状にするために、接着層ａ２の材料の一部を重合して分子量を増加させ、固形化させた。また、該ＰＥＴは該熱硬化性のエポキシ樹脂よりも放射率が低かった。
【００２３】
次に、図１（ｃ）に示されるように、シート部材ａに対して保護層ａ１側から第１の電磁線Ｌ１を照射して、保護層ａ１および接着層ａ２を貫通し、流路Ｈ１２０１と連通するテーパ形状の貫通孔Ａｐを形成した。第１の電磁線Ｌ１としては、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーを用いた。この時、貫通孔Ａｐを形成する際に、図３（ａ）に示されるように炭化物ｃが発生し、図３（ｂ）に示されるように炭化物ｃが接着層ａ２の側壁部ｓの表面に付着して、側壁部ｓの表面の放射率が高くなった。これにより、次の工程で第２の電磁線Ｌ２を照射して側壁部ｓを硬化させる際に、表面の放射率が上昇した側壁部ｓに対して局所的かつ効率的な加熱を行うことができた。保護層ａ１の表面における貫通孔Ａｐの径は０．５ｍｍであった。テーパ角θは６０°であった。
【００２４】
次に、図２（ａ）に示されるように、第２の電磁線Ｌ２を照射して、表面に炭化物ｃが付着している接着層ａ２の側壁部ｓを硬化させた。第２の電磁線Ｌ２としては、波長が２０００ｎｍの近赤外線レーザーを用いた。該近赤外線レーザーの焦点を支持部材Ｈ１２００と接着層ａ２との界面に合わせて第２の電磁線Ｌ２を照射し、接着層ａ２の側壁部ｓを硬化させた。部分的に硬化した接着層ａ２の側壁部ｓの曲げ弾性率は０．２ＧＰａであった。また、側壁部ｓの幅は０．３ｍｍであった。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示されるように、接着層ａ２から保護層ａ１を剥離し、部分的に硬化した側壁部ｓを含む接着層ａ２の表面を露出させた。その後、図２（ｃ）に示されるように、接着層ａ２上に記録素子基板Ｈ１１０１を配置し、支持部材Ｈ１２００と記録素子基板Ｈ１１０１との接合を行った。次に、図２（ｄ）に示されるように、１００℃で２時間加熱することで接着層ａ２全体を硬化させ、支持部材Ｈ１２００と記録素子基板Ｈ１１０１との接着を完了させた。ここで、加熱を行った際、接着層ａ２を構成するエポキシ樹脂の重合が進行するため、硬さが増加し、接着層ａ２の曲げ弾性率は０．８ＧＰａになった。その後、電気配線基板と支持部材Ｈ１２００とを接着し、記録素子基板Ｈ１１０１の配線パッド部と電気配線基板のリード部とを電気的に接続し、電気接続部の封止や液体の注入等を行うことで、液体吐出ヘッドを完成させた。
【００２６】
以上のように、接着性を有する固形のシート部材ａを用いて記録素子基板Ｈ１１０１を支持部材Ｈ１２００に接着することで、製造工程を簡略化することができた。同時に、支持部材Ｈ１２００の流路Ｈ１２０１に対応する貫通孔Ａｐが接着シートａに精度良く形成され、かつ十分な接着性および接着領域が確保されることで、液密性に優れる液体吐出ヘッドが得られた。
【００２７】
［実施例２］
まず、図１（ａ）に示されるように、実施例１と同様の支持部材Ｈ１２００を準備した。その後、図１（ｂ）に示されるように、所定形状に加工された、保護層ａ１と接着層ａ２からなるシート部材ａを支持部材Ｈ１２００上に配置した。保護層ａ１の材料はＡｌであり、保護層ａ１の厚みは５０μｍであった。また、接着層ａ２は実施例１と同様のものを用いた。なお、該Ａｌは該熱硬化性のエポキシ樹脂よりも放射率が低かった。
【００２８】
次に、図１（ｃ）に示されるように、シート部材ａに対して保護層ａ１側から第１の電磁線Ｌ１を照射して、保護層ａ１および接着層ａ２を貫通し、流路Ｈ１２０１と連通するテーパ形状の貫通孔Ａｐを形成した。第１の電磁線Ｌ１としては、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーを用いた。この時、貫通孔Ａｐを形成する際に、図３（ａ）に示されるように炭化物ｃが発生し、図３（ｂ）に示されるように炭化物ｃが接着層ａ２の側壁部ｓの表面に付着して、側壁部ｓの表面の放射率が高くなった。これにより、次の工程で第２の電磁線Ｌ２を照射して側壁部ｓを硬化させる際に、表面の放射率が上昇した側壁部ｓに対して局所的かつ効率的な加熱を行うことができた。また、本実施例では、テーパ角θを３０°と小さく設定し、次の工程で照射される第２の電磁線Ｌ２の入射方向に対して、保護層ａ１から露出している接着層ａ２の面積が大きくなるようにした。このようにすることで、次の工程で照射される第２の電磁線Ｌ２に対する接着層ａ２の露出面積が増加するため、次の工程で側壁部ｓの加熱を効率的に行うことができた。なお、保護層ａ１の表面における貫通孔Ａｐの径は０．５ｍｍであった。
【００２９】
次に、図２（ａ）に示されるように、第２の電磁線Ｌ２を照射して、表面に炭化物ｃが付着している接着層ａ２の側壁部ｓを硬化させた。第２の電磁線Ｌ２としては、波長が２０００ｎｍの近赤外線レーザーを用いた。第２の電磁線Ｌ２は実施例１と同様に照射された。部分的に硬化した接着層ａ２の側壁部ｓの曲げ弾性率は０．２ＧＰａであった。また、側壁部ｓの幅は０．８ｍｍであった。
【００３０】
その後、実施例１と同様にして液体吐出ヘッドを完成させた。以上のように、接着性を有する固形のシート部材ａを用いて記録素子基板Ｈ１１０１を支持部材Ｈ１２００に接着することで、製造工程を簡略化することができた。同時に、支持部材Ｈ１２００の流路Ｈ１２０１に対応する貫通孔Ａｐが接着シートａに精度良く形成され、かつ十分な接着性および接着領域が確保されることで、液密性に優れる液体吐出ヘッドが得られた。
【符号の説明】
【００３１】
Ｈ１１０１  記録素子基板
Ｈ１１０２  供給口
Ｈ１２００  支持部材
Ｈ１２０１  流路
ａ          シート部材
ａ１        保護層
ａ２        接着層
Ａｐ        貫通孔
Ｕｓ        接着層の上面部
ｓ          側壁部
Ｌ１        第１の電磁線
Ｌ２        第２の電磁線
θ          テーパ角
ｃ          炭化物
【図１】
2016068263.tif 000003
【図２】
2016068263.tif 000004
【図３】
2016068263.tif 000005