(57)【要約】【課題】記録素子基板に余分な負荷をかけることなくこれを把持し、精度の高い状態で支持部材に搭載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】記録素子基板の側壁に形成された勾配壁に、当該勾配壁とは反対の勾配を有する把持部材の面を当接させることにより前記記録素子基板を把持し、接着剤が塗布された前記支持部材に対しこれを降下させて接着する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口と該吐出口へ液体を導くための液路が形成された記録素子基板と、該記録素子基板を支持するための支持部材と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
把持部材の面を前記記録素子基板の側壁に形成された勾配壁に当接させることにより前記記録素子基板を把持する把持工程と、
前記把持部材が前記記録素子基板を把持した状態で、前記支持部材に対する前記記録素子基板の位置を調整する工程と、
前記支持部材と前記記録素子基板とを近接させて前記支持部材と前記記録素子基板とを接着する接着工程と、
を有し、
前記勾配壁は、前記把持工程における重力の方向に対し下方から上方に向けて広がる方向の勾配を有し、前記把持部材の面は、前記勾配壁と反対の勾配を有してい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】
前記勾配壁は、前記記録素子基板において前記吐出口が形成されている面とは反対の面から、異方性エッチングによって形成され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】
前記勾配壁は、前記液路に液体を供給するための供給口と同時に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記記録素子基板は、前記勾配壁が形成されたシリコン基板に、前記吐出口および前記液路が形成されたノズル層を積層して形成されており、前記勾配壁は前記シリコン基板を＜１１１＞結晶面で異方性エッチングすることにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記吐出口が形成された面から前記記録素子基板を吸引して保持する工程を更に有し、前記接着工程において前記吸引は解除されていることを特徴とする請求項１ないし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】
前記記録素子基板には前記吐出口の複数が所定の方向に配列しており、前記勾配壁は前記所定の方向に延在することを特徴とする請求項１ないし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】
前記勾配壁は、前記記録素子基板の厚み方向の全域に形成されていることを特徴とする請求項１ないし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】
前記勾配壁は、前記記録素子基板の厚み方向の一部の領域に形成されていることを特徴とする請求項１ないし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９】
前記勾配壁は、前記記録素子基板の向かい合う側壁の両側に形成されていることを特徴とする請求項１ないし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】
前記勾配壁は、前記記録素子基板の向かい合う側壁の片側に形成されていることを特徴とする請求項１ないし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１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の製造方法で製造された液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関する。特に、記録素子基板の組付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の液体吐出ヘッドは、近年、プリンタ、複写機など多くのオフィス機器に利用されており、さらに捺染装置などの産業用システムにまで急速に普及している。
【０００３】
このような液体吐出ヘッドは、吐出信号に従って液体を滴として吐出するノズルが複数形成された記録素子基板と、当該記録素子基板に液体を供給しつつこれを支持する支持部材とで構成されている。特許文献１には、記録素子基板を真空吸着フィンガーで吸着した状態で、記録素子基板と支持基板の位置合わせを行い、その後紫外線・熱硬化併用型の接着剤が塗布された支持部材に向けて記録素子基板を降下させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１８７９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、プリンタに対する高速化および高画質化の要求に伴い、記録素子基板に形成されるノズルの多数化および高密度化が推進されている。一方で、装置全体の小型化に伴い液体吐出ヘッドの小型化も進んでいる。このため、近年の記録素子基板では、基板面に占有するノズルの配列領域の割合、すなわち液路やインク供給路のための空洞領域の割合が高まった状態となっている。このような記録素子基板を特許文献１の方法を用いて吸着し支持部材と接着した場合、吸着部が発する吸引力が吐出口を介して支持部材の接着面まで達し、個々のノズルの液路に硬化前の接着剤が吸い込まれてしまうおそれがある。そして、接着剤が液路の途中で硬化してしまうと、そのようなノズルでは正常な吐出動作を行うことが出来なくなってしまう。
【０００６】
一方、特許文献１のような吸引装置を採用しなくても、記録素子基板を上面からではなく側端面からこれを把持し、記録素子基板を支持部材に搭載する方法も考えられる。しかしながら、上述のように空洞領域が大きな割合を示す記録素子基板では、側端部方向の圧力に対し十分な抗力を発揮できない場合がある。そのため、支持部材に対する位置合わせを行う際に、記録素子基板を側端面から把持すると、記録素子基板自体が破壊されるおそれが生じる。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。よって、その目的とするところは、記録素子基板に余分な負荷をかけることなくこれを把持し、精度の高い状態で支持部材に搭載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ことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために本発明は、液体を吐出するための吐出口と該吐出口へ液体を導くための液路が形成された記録素子基板と、該記録素子基板を支持するための支持部材と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、把持部材の面を前記記録素子基板の側壁に形成された勾配壁に当接させることにより前記記録素子基板を把持する把持工程と、前記把持部材が前記記録素子基板を把持した状態で、前記支持部材に対する前記記録素子基板の位置を調整する工程と、前記支持部材と前記記録素子基板とを近接させて前記支持部材と前記記録素子基板とを接着する接着工程と、を有し、前記勾配壁は、前記把持工程における重力の方向に対し下方から上方に向けて広がる方向の勾配を有し、前記把持部材の面は、前記勾配壁と反対の勾配を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液路内への接着剤の進入や記録素子基板の破損を招くことなく、記録素子基板に余分な負荷をかけることなく、精度の高い状態で位置合わせされた液体吐出ヘッドを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に採用可能な液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、実施例１の記録素子基板の斜視図および断面図である。
【図３】ウェハー状態における隣接する２つの記録素子基板の断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、記録素子基板を支持部材に接着する工程図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、実施例２の記録素子基板の斜視図および断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、実施例３の記録素子基板の製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明に採用可能な液体吐出ヘッド１の分解斜視図である。液体吐出ヘッド１は、主に、インクを保持する支持部材１０、支持部材１０に支持されここから供給されたインクを画像データに従って吐出する記録素子基板２０、および記録素子基板２０に画像データ信号を送信するための電気配線テープ３０から構成される。記録素子基板２０が搭載される位置の支持部材１０には凹部１１が形成されており、凹部１１内には支持部材１０から記録素子基板２０にインクを供給するためのインク供給口１２が設けられている。
【００１２】
電気配線部材である電気配線テープ３０は、記録素子基板２０に対して画像データを送信する電気信号経路を形成するものであり、支持部材１０の外径に沿ってＬ字型に装着される。Ｌ字型の片方の面には個々の記録素子の吐出信号を受信するための外部入力信号端子３２が設けられている。そして、もう片方の面には記録素子基板２０を露出するための開口３３と記録素子基板２０に電気的に接続するためのリード線３１が設けられている。外部入力信号端子３２とリード線３１は、電気配線テープ３０内において、連続した銅箔の配線パターンによって連結されている。
【００１３】
液体吐出ヘッド１を組み立てる際、まず、支持部材１０の凹部１１のインク供給口１２の周囲と電気配線テープ３０の接合面に接着剤が塗布される。接着剤は、例えばエポキシ樹脂を主成分とした紫外線硬化型接着剤のような耐インク性を有するものが好ましい。接着剤は、インク供給口１２から供給されるインクが外部に漏洩するのを防止する役割も果たしている。
【００１４】
接着剤の塗布が完了すると、支持部材１０側に設けられたインク供給口１２と記録素子基板２０側に設けられたインク供給口２４とが連通するように、記録素子基板２０が支持部材１０に位置合わせされ、接着される。その後、電気配線テープ３０の開口３３から記録素子基板２０が露出するように、電気配線テープ３０が位置決めされ接着される。更に、紫外線照射または熱処理を施すことにより、接着剤を硬化させ接着を完了させる。
【００１５】
電気配線テープ３０側の電極端子リード線と記録素子基板２０側の電極部２９とは、ＴＡＢ実装技術により電気的に接続される。最後に、記録素子基板２０の接続端子と電気配線テープ３０のリード線３１の接続部に封止材を塗布し、この封止材の硬化を経て完了する。
【００１６】
（実施例１）
図２（ａ）および（ｂ）は、本実施例における記録素子基板２０の斜視図および断面図である。記録素子基板２０は、シリコン基板２１上にノズル層２２が積層されて構成されている。シリコン基板２１は、例えば、厚さ０.６〜０．８ｍｍのシリコンから成り、インク流路である長溝状の貫通口のインク供給口２４が、吐出口が配列して成る吐出口列の数に応じた数だけ形成されている。本実施例において、シリコン基板２１のＹ方向に延在する２つの側壁は、＋Ｚ方向に向かって広がる勾配壁２５となっている。このようなインク供給口２４や勾配壁２５は、シリコンの結晶方位を利用した異方性ドライエッチングやサンドブラストなどの方法で形成することが出来る。
【００１７】
シリコン基板２１上において、インク供給口２４を挟んだＸ方向の両側には、インク等の液体を吐出するために利用されるエネルギを発生する電気熱変換素子２８が１列ずつＹ方向に所定のピッチで配置されている。そして、これら複数の電気熱変換素子２８のそれぞれには、不図示の電気配線から電力が供給されるようになっている。これら複数の電気熱変換素子２８と電気配線とは成膜技術により形成される。シリコン基板２１のＹ方向の両端には、個々の電気熱変換素子２８に電圧を印加するための電極部２９が配備されている。
【００１８】
ノズル層２２は、樹脂材料からなり、複数の吐出口２３やこれらのそれぞれに液体を導く液路がフォトリソ技術によって形成されている。このような構成により、画像データに従い所定の電気熱変換素子２８に所定の電圧が印加されると、インク供給口２４から導かれた電気熱変換素子２８近傍にあるインク中に膜沸騰が起こる。そして、発生した泡の成長エネルギによって対応する吐出口２３よりインクが滴として吐出される仕組みになっている。
【００１９】
上述した複数の電気熱変換素子２８と電気配線を形成するための成膜技術や、複数の吐出口２３やこれらのそれぞれに液体を導く液路を形成するためのフォトリソ技術は、複数の記録素子基板２０が配置された１枚のウェハーに対して施される。ウェハー上に複数の記録素子基板２０が形成された後、ダイサーを用いて個々の記録素子基板に分離される。
【００２０】
図３は、ウェハー状態における隣接する２つの記録素子基板２０の断面図である。２つの記録素子基板２０の間のシリコン基板２１は、―Ｚ方向側からの異方性エッチングにより貫通され、形成されたエッチング面２６が個々の記録素子基板の勾配壁２５となる。こうすることで、インク供給口２４の開口部側からノズル層２２側に向けて徐々に広がるような勾配壁２５を有するシリコン基板２１を形成することが出来る。この際、シリコン基板２１は＜１１１＞結晶面で異方性エッチングされるため、勾配壁２５の角度は一定値となる。なお、この異方性エッチングは、インク供給口２４の形成と同時に行うことも可能である。この場合、インク供給口２４を形成するためのエッチング装置と、勾配壁２５を形成するためのエッチング装置を共通化することが可能となり、生産性の向上および製造コストの削減を図ることが出来る。
【００２１】
図４（ａ）〜（ｃ）は、以上説明した製造方法で製造された記録素子基板２０を支持部材１０に接着する工程を説明する図である。まず、図４（ａ）に見るように、吸引作用を有する保持部材４０を記録素子基板２０の真上に配置し、これを吸着する。
【００２２】
次に、図４（ｂ）に見るように、吸着状態のまま、記録素子基板２０を接着剤１４が塗布された支持部材１０の凹部１１に位置合わせする。位置合わせが完了すると、両側に配備されていた可動部４１ａおよび４１ｂを矢印の方向に移動させ、シリコン基板２１の勾配壁２５に当接させ、これを支持する。その後、保持部材４０の吸引力を解除する。
【００２３】
吸引力が解除されると、記録素子基板２０は重力に従って下方に落下しようとするが、可動部４１ａおよび４１ｂが記録素子基板２０のための把持部材となり、当接面の抗力がこれを支える。可動部４１ａおよび４１ｂは、＜１１１＞結晶面で勾配角度が規定されたシリコン基板２１の勾配壁２５とは反対の勾配を有している。よって、部品精度などに影響を受けることなく、可動部４１ａおよび４１ｂの面とシリコン基板２１の勾配壁２５の面は一様に且つ高精度に当接し、当接面積の大きさによって把持精度を調整することが出来る。なお、図４（ｂ）の段階において、必要があれば記録素子基板２０のインク供給口２４と支持部材１０のインク供給口とのＸＹ平面における微調整を行う。
【００２４】
その後、図４（ｃ）に見るように、可動部４１ａおよび４１ｂが記録素子基板２０を支持したままこれを−Ｚ方向に降下させ、接着剤が塗布された支持部材１０に記録素子基板２０を載せる。このとき、保持部材４０の吸引力は既に解除されているため、吸引力に伴って接着剤１４がシリコン基板２１のインク供給口２４やノズル層２２の液路に侵入することはない。尚、本実施形態においては、支持部材１０に対して記録素子基板２０を下降させて両者を接着したが、本発明はこれに限られず支持部材１０を移動させても良いし、両者を互いに近接させる方向に移動させても良い。また支持部材１０に対して接着剤１４を塗布したがこれに限られず、記録素子基板２０側、もしくは両者に接着剤１４を塗布した後に接着してもよい。
【００２５】
更にその後、紫外線照射や熱処理によって接着剤１４を硬化させ、硬化確認後、保持部材４０および可動部４１ａおよび４１ｂを退避させる。以上で記録素子基板２０と支持部材１０との接着工程は完了する。
【００２６】
以上説明した本実施例によれば、重力に対する垂直抗力を側壁面に作用させるのみで、記録素子基板２０を把持することが出来る。結果、液路内への接着剤の進入や記録素子基板の破損を招くことなく、精度の高い状態で位置合わせされた液体吐出ヘッドを製造することが可能となる。
【００２７】
（実施例２）
図５（ａ）および（ｂ）は、本実施例における記録素子基板を説明するための断面図である。図５（ａ）は、ウェハー状態における隣接する２つの記録素子基板２０の断面図である。成膜技術やフォトリソ技術を施す工程および材料については実施例１と同様である。本実施例においても、―Ｚ方向側からの異方性エッチングによってエッチング面２６を形成するが、異方性エッチングの深度はシリコン基板２１の厚みの半分程度に抑えられ、実施例１のようにシリコン基板２１を貫通してはいない。このような異方性エッチングの後、２つのエッチング面２６が交差する点２７のＺ方向上方からダイシングブレードを用いて切断することにより、個々の記録素子基板２０を切り出している。図５（ｂ）は、ウェハーから切り出された１つの記録素子基板２０の断面図である。勾配壁２５は、記録素子基板２０の側壁の全域ではなく一部の領域に形成されていることが分かる。
【００２８】
本実施例においても、図４（ａ）〜（ｃ）で説明した工程で記録素子基板２０を支持部材１０に接着することが出来る。本実施例によれば、実施例１に比べ、異方性エッチングに係る時間を短縮し、液体吐出ヘッドの製造コスト低減することができる。また、異方性エッチングの深度が浅い分、実施例１よりもシリコン基板の強度を高めることが出来るので、より小型化を進めることが出来る。
【００２９】
（実施例３）
図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施例における記録素子基板の製造工程を説明するための断面図である。図６（ａ）は、ウェハー状態における隣接する２つの記録素子基板２０の断面図である。成膜技術やフォトリソ技術を施す工程および材料については上記実施例と同様である。本実施例においても、―Ｚ方向側からの異方性エッチングによってエッチング面２６が形成されるが、異方性エッチングの深度は実施例２と同様、シリコン基板２１の厚みの半分程度に抑えられている。そして、本実施例では、このような異方性エッチングの後、２つのエッチング面２６の片側の面のＺ方向上方からダイシングブレードを用いて切断し、個々の記録素子基板２０を切り出している。結果、図６（ｂ）のように片側の側壁にのみ勾配壁２５が形成された記録素子基板２０が製造される。
【００３０】
図６（ｃ）は、記録素子基板２０を支持部材１０に接着する工程において、可動部４１ａおよび４１ｂが、シリコン基板２１を把持している状態を示している。実施例１では、図４（ｂ）に相当する。本実施例の場合、片側の可動部４１ｂは実施例１と同様の勾配を有しているが、もう片側の可動部４１ａは勾配を有していない。よって、吸引力が解除された後の記録素子基板２０を下方から支えるのは、可動部４１ｂである。但し、可動部４１ａとシリコン基板２１の側壁との接触面積は実施例２よりも大きく、安定した摩擦力を得ることが出来る。なお、可動部４１ａおよび４１ｂのうち、自動的に移動しその位置を調整するのは片側の可動部４１ｂのみとすることも出来る。
【符号の説明】
【００３１】
１    液体吐出ヘッド
１０    支持部材
２０    記録素子基板
１４    接着剤
２３    吐出口
２４    インク流路
２５    勾配壁
４１ａ、４１ｂ    可動部（把持部材）
【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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