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技術 液体吐出ヘッドとその製造方法

出願人 キヤノン株式会社
発明者 工藤諭深井恒下山弘幸
出願日 2019年4月17日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-078629
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-175562
状態 特許登録済
技術分野 塗布装置2(吐出、流下) インクジェット(粒子形成、飛翔制御)
主要キーワード 両側長辺 仮止め位置 平行四辺形形状 回転方向θ 仮止め材 塗布ロボット 少量塗布 紫外線硬化成分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
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図面 (12)

課題

解決手段

液体吐出ヘッドの製造方法は、液体吐出する吐出口を備えた素子基板3と支持基板2とに接する第1の接着剤A1を第1の温度で硬化させることによって、素子基板3の支持基板2への第1の仮止めを行うことと、第1の仮止めが行われた素子基板3と支持基板2とに接する第2の接着剤A2を第1の温度より高い第2の温度まで加熱して硬化させることによって、素子基板3の支持基板2への第2の仮止めを行うことと、第2の仮止めが行われた素子基板3と支持基板2とに接する第3の接着剤A3を第2の温度より高い第3の温度まで加熱して硬化させることによって、素子基板3を支持基板2に接合することと、を有している。第2の温度において、第2の接着剤A2の弾性率は第1の接着剤A2の弾性率より大きい。

概要

背景

インクジェット記録装置では、インク吐出する吐出口を備えた素子基板接着剤支持基板接合されることがある。良好な記録品質を確保するためには、素子基板は支持基板の所定の位置に正確に接合されることが重要である。接着剤としては、湿気硬化型や2液タイプなどの常温硬化型利用可能であるが、完全に硬化するまでに長時間を要するため生産性に課題がある。特許文献1には、光硬化型及び熱硬化型の接着剤を用いたインクジェットヘッドの製造方法が開示されている。透明樹脂材料で形成されたベース基板(支持基板)と記録ヘッドユニット(素子基板)との間に光硬化型または熱硬化型の接着剤が設けられ、ベース基板の記録ヘッドユニットとの接合面の反対面から紫外線またはレーザ光照射される。

概要

素子基板を支持基板に高い位置精度で接合する。液体吐出ヘッドの製造方法は、液体が吐出する吐出口を備えた素子基板3と支持基板2とに接する第1の接着剤A1を第1の温度で硬化させることによって、素子基板3の支持基板2への第1の仮止めを行うことと、第1の仮止めが行われた素子基板3と支持基板2とに接する第2の接着剤A2を第1の温度より高い第2の温度まで加熱して硬化させることによって、素子基板3の支持基板2への第2の仮止めを行うことと、第2の仮止めが行われた素子基板3と支持基板2とに接する第3の接着剤A3を第2の温度より高い第3の温度まで加熱して硬化させることによって、素子基板3を支持基板2に接合することと、を有している。第2の温度において、第2の接着剤A2の弾性率は第1の接着剤A2の弾性率より大きい。

目的

本発明は、素子基板を支持基板に高い位置精度で接合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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

液体吐出する吐出口を備えた素子基板支持基板とに接する第1の接着剤を第1の温度で硬化させることによって、前記素子基板の前記支持基板への第1の仮止めを行うことと、前記第1の仮止めが行われた前記素子基板と前記支持基板とに接する第2の接着剤を前記第1の温度より高い第2の温度まで加熱して硬化させることによって、前記素子基板の前記支持基板への第2の仮止めを行うことと、前記第2の仮止めが行われた前記素子基板と前記支持基板とに接する第3の接着剤を前記第2の温度より高い第3の温度まで加熱して硬化させることによって、前記素子基板を前記支持基板に接合することと、を有し、前記第2の温度において、前記第2の接着剤の弾性率は前記第1の接着剤の弾性率より大きい、液体吐出ヘッドの製造方法。

請求項2

前記第2の温度から前記第3の温度までの任意の温度において、前記第2の接着剤の弾性率は前記第1の接着剤の弾性率より大きい、請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

請求項3

前記第1の接着剤の前記第2の温度における弾性率は前記第1の接着剤の前記第1の温度における弾性率より小さい、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

前記第1〜第3の接着剤は、前記第1の仮止めが行われる前に形成される、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

前記第1〜第3の接着剤は前記支持基板の前記素子基板と接合される面に塗布され、前記第1及び第2の接着剤は前記素子基板で押されることによってその一部が前記支持基板の側面と前記素子基板の側面とにはみ出し、前記第3の接着剤は前記素子基板で押されることによって前記支持基板と前記素子基板との間の空間を広がる、請求項4に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

請求項6

前記第1及び第3の接着剤は、前記第1の仮止めが行われる前に形成され、前記第2の接着剤は、前記第1の仮止めと前記第2の仮止めとの間に形成される、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7

前記第1及び第3の接着剤は前記支持基板の前記素子基板と接合される面に塗布され、前記第1の接着剤は前記素子基板で押されることによってその一部が前記支持基板の側面と前記素子基板の側面にはみ出し、前記第3の接着剤は前記素子基板で押されることによって前記支持基板と前記素子基板との間の空間を広がり、前記第2の接着剤は前記支持基板の側面と前記素子基板の側面とを跨ぐように塗布され、その一部が前記空間に入り込む、請求項6に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

請求項8

前記第1の接着剤は光硬化成分を含み、前記第2及び第3の接着剤は熱硬化成分を含む、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

前記第1の接着剤は熱硬化成分をさらに含む、請求項8に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

請求項10

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と液体を吐出するためのエネルギー発生素子を有する基体とが積層された基板と、前記基板を支持するとともに前記支持基板に接合される前記支持基板とは別の支持基板とを有し、前記別の支持基板は、互いに対向する第1及び第3の頂点と、互いに対向する第2及び第4の頂点と、前記第1の頂点と第3の頂点とを結ぶ長軸と、前記第2の頂点と前記第4の頂点とを結ぶ短軸と、前記第1の頂点と第2の頂点とを結ぶ第1の辺と、前記第3の頂点と前記第4の頂点とを結ぶ第2の辺とを有する四辺形であり、前記第1の接着剤は前記第1の辺の前記第2の頂点に近接した第2の位置と前記第2の辺の前記第4の頂点に近接した第4の位置とに設けられ、前記第2の接着剤は前記第1の辺の前記第1の頂点に近接した第1の位置と前記第2の辺の前記第3の頂点に近接した第3の位置とに設けられる、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。

請求項11

前記第1の位置と前記第3の位置とを結ぶ第1の直線と、前記第2の位置と前記第4の位置とを結ぶ第2の直線はともに前記基板の重心を通る、請求項10に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

請求項12

前記第1の辺と前記第2の辺は平行であり、前記第2の直線は前記第1及び第2の辺と直交する、請求項11に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

請求項13

複数の前記素子基板がそれぞれ、前記第1及び第2の接着剤によって前記支持基板に仮止めされ、前記第3の接着剤によって前記支持基板に接合される、請求項1から12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14

液体が吐出する吐出口を備えた素子基板と、前記素子基板を支持する支持基板と、前記素子基板と前記支持基板とに接し、前記素子基板を前記支持基板に接合する第1〜第3の接着剤とを有し、前記第1の接着剤は第1の温度で硬化する温度硬化特性を有し、前記第2の接着剤は前記第1の温度より高い第2の温度で加熱硬化する温度硬化特性を有し、前記第3の接着剤は前記第2の温度より高い第3の温度で加熱硬化する温度硬化特性を有し、前記第2の接着剤の前記第2の温度における弾性率は前記第1の接着剤の前記第2の温度における弾性率より大きい、液体吐出ヘッド。

請求項15

前記第2の温度から前記第3の温度までの任意の温度において、前記第2の接着剤の弾性率は前記第1の接着剤の弾性率より大きい、請求項14に記載の液体吐出ヘッド。

請求項16

前記第1の接着剤は光硬化成分を含み、前記第2及び第3の接着剤は熱硬化成分を含む、請求項14または15に記載の液体吐出ヘッド。

請求項17

前記第1の接着剤は熱硬化成分をさらに含む、請求項16に記載の液体吐出ヘッド。

請求項18

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と液体を吐出するためのエネルギー発生素子を有する基体とが積層された基板と、前記基板を支持するとともに前記支持基板に接合される前記支持基板とは別の支持基板とを有し、前記別の支持基板は、互いに対向する第1及び第3の頂点と、互いに対向する第2及び第4の頂点と、前記第1の頂点と第3の頂点とを結ぶ長軸と、前記第2の頂点と前記第4の頂点とを結ぶ短軸と、前記第1の頂点と第2の頂点とを結ぶ第1の辺と、前記第3の頂点と前記第4の頂点とを結ぶ第2の辺とを有する四辺形であり、前記第2の接着剤は前記第1の辺の前記第1の頂点に近接した第1の位置と前記第2の辺の前記第3の頂点に近接した第3の位置とに設けられ、前記第1の接着剤は前記第1の辺の前記第2の頂点に近接した第2の位置と前記第2の辺の前記第4の頂点に近接した第4の位置とに設けられる、請求項14から17のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。

請求項19

前記第1の位置と前記第3の位置とを結ぶ第1の直線と、前記第2の位置と前記第4の位置とを結ぶ第2の直線はともに前記基板の重心を通る、請求項18に記載の液体吐出ヘッド。

技術分野

0001

本発明は液体吐出ヘッドとその製造方法に関し、特に素子基板支持基板への接合方法に関する。

背景技術

0002

インクジェット記録装置では、インク吐出する吐出口を備えた素子基板が接着剤で支持基板に接合されることがある。良好な記録品質を確保するためには、素子基板は支持基板の所定の位置に正確に接合されることが重要である。接着剤としては、湿気硬化型や2液タイプなどの常温硬化型利用可能であるが、完全に硬化するまでに長時間を要するため生産性に課題がある。特許文献1には、光硬化型及び熱硬化型の接着剤を用いたインクジェットヘッドの製造方法が開示されている。透明樹脂材料で形成されたベース基板(支持基板)と記録ヘッドユニット(素子基板)との間に光硬化型または熱硬化型の接着剤が設けられ、ベース基板の記録ヘッドユニットとの接合面の反対面から紫外線またはレーザ光照射される。

先行技術

0003

特開2007−50662号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に記載の方法では支持基板を光透過性の材料で形成する必要がある。しかし、支持基板は剛性加工精度インク耐性など多くの要求事項を満たす必要があるため、材料の自由度が大幅に制限される。このため、熱硬化型の接着剤が塗布され素子基板が搭載された支持基板を全体加熱して接着剤を硬化させる方法が用いられることがある。この方法によれば材料の制約が小さいため、上述の問題を回避することが容易である。素子基板と支持基板の全体加熱は一般に専用のキュア炉加熱炉)で行われる。この場合、熱硬化型の接着剤が塗布され素子基板が搭載された支持基板をキュア炉に運搬し設置する工程が生じる。その際の振動や衝撃による素子基板の位置ずれを防止するため、素子基板は予め支持基板に仮止めされることがある。
一方、素子基板は加熱時に熱膨張によって変形する。素子基板はその平面形状と仮止め位置に応じた所定のパターンで変形するが、条件によっては相似形で熱膨張するのではなく、形状自体が変化することがある。その結果、素子基板の中心線が回転し、吐出口の支持基板に対する位置ずれが生じ、記録品質に大きな影響を与える可能性がある。

0005

本発明は、素子基板を支持基板に高い位置精度で接合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を目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体が吐出する吐出口を備えた素子基板と支持基板とに接する第1の接着剤を第1の温度で硬化させることによって、素子基板の支持基板への第1の仮止めを行うことと、第1の仮止めが行われた素子基板と支持基板とに接する第2の接着剤を第1の温度より高い第2の温度まで加熱して硬化させることによって、素子基板の支持基板への第2の仮止めを行うことと、第2の仮止めが行われた素子基板と支持基板とに接する第3の接着剤を第2の温度より高い第3の温度まで加熱して硬化させることによって、素子基板を支持基板に接合することと、を有している。第2の温度において、第2の接着剤の弾性率は第1の接着剤の弾性率より大きい。

発明の効果

0007

本発明によれば、素子基板を支持基板に高い位置精度で接合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ができる。

図面の簡単な説明

0008

第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概要図である。
図1に示す液体吐出ヘッドの素子基板の拡大図である。
図1に示す液体吐出ヘッドの製造方法のステップ図である
図1に示す液体吐出ヘッドの製造方法のフローチャートである
時間と加熱温度の関係を示すグラフである。
素子基板に掛かる力と素子基板の熱変形を示す概念図である。
第1〜第3の接着剤の温度と弾性率の測定結果の一例である。
第2の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法のステップ図である
第2の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法のフローチャートである。
第1〜第3の接着剤の温度と弾性率の測定結果の一例である。
実施例3における素子基板の平面図である。

実施例

0009

図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。本実施形態は記録媒体の幅とほぼ同じ長さを有するライン型の液体吐出ヘッドに関するが、本発明は記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行うシリアル型の液体吐出ヘッドにも適用できる。本実施形態はインクを吐出するインクジェット記録ヘッドに関するが、本発明はインク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドにも適用できる。図面及び以下の説明において、X方向は支持基板の短手方向であり、記録媒体の搬送方向に対応する。Y方向は支持基板の長手方向であり、記録媒体の幅方向に対応する。Y方向はX方向と直交している。Z方向はX方向及びY方向と直交する方向である。

0010

まず、図1,2を参照して、本実施形態が適用される液体吐出ヘッドの一例について説明する。図1(a)は液体吐出ヘッド1の側面図である。図1(b)は図1(a)のA−A線からみた液体吐出ヘッド1の吐出口面の平面図、図1(c)は図1のB−B線からみた、支持基板2と第3の接着剤A3の平面図である。図2(a)は図1のC−C線からみた、素子基板3の平面図、図2(b)は図1(b)のD部拡大図である。液体吐出ヘッド1はY方向に長尺の支持基板2と、支持基板2に支持された複数の素子基板3と、を有している。支持基板2はインクを素子基板3に供給するためのインク流路2Aを形成する流路部材としての機能と、インクの温度を一定に保つための断熱部材としての機能を有する。支持基板2の素子基板3との対向面には素子基板3にインクを供給するための開口2Bが設けられている。支持基板2の素子基板3との対向面の裏面のY方向両側には、インク供給ユニット7A,7Bと、支持基板2を記録装置本体(図示せず)に取り付けるための取付部8A,8Bと、が設けられている。記録装置本体と支持基板2との間にはエネルギー発生素子制御信号駆動電力を供給する電気配線(図示せず)が設けられている。支持基板2はZ方向からみておおむね長方形であるが、素子基板3の形状に合わせた平行四辺形形状であってもよい。

0011

複数の素子基板3は支持基板2の長手方向(Y方向)に沿って配置されている。素子基板3は基板4と支持基板5(別の支持基板)とを有している。基板4は、インクが吐出する吐出口6が形成された吐出口形成部材(図示せず)と、インクが吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子(図示せず)を有する基体(図示せず)とが積層されている。エネルギー発生素子は発熱抵抗素子であるが、ピエゾ素子その他の素子であってもよい。支持基板5は、基板4を支持するとともに長尺の支持基板2に接合されている。基板4は4つの頂点が非直角の平行四辺形であり、複数の吐出口6はY方向に対して傾斜した吐出口列6Aを形成している。

0012

図2(a)に示すように、支持基板5にはインクが流れる2つの凹部9A,9Bと、凹部9A,9Bと連通し基板4にインクを供給する貫通孔10と、が形成されている。支持基板5のZ方向からみた形状は、基板4に合わせて4つの頂点が非直角の平行四辺形となっている。図2(b)を参照すると、支持基板5は第1〜第4の頂点V1〜V4を有し、第1及び第3の頂点V1,V3、第2及び第4の頂点V2,V4が互いに対向している。第1の頂点V1と第2の頂点V2とを結ぶ第1の辺S1と、第3の頂点V3と第4の頂点V4とを結ぶ第2の辺S2は互いに平行であり、且つY方向と平行である。第2の頂点V2と第3の頂点V3とを結ぶ第3の辺S3と、第4の頂点V4と第1の頂点V1とを結ぶ第4の辺S4は互いに平行である。第1の頂点V1と第3の頂点V3とを結ぶ線(以下、長軸ALという)は第2の頂点V2と第4の頂点V4とを結ぶ線(以下、短軸ASという)より長い。

0013

複数の素子基板3、より正確には複数の支持基板5はそれぞれ接着剤によって支持基板2に接合されている。支持基板5は第1及び第2の接着剤A1,A2によって支持基板2に仮止めされ、第3の接着剤A3によって支持基板2に接合される。第1及び第2の接着剤A1,A2は図1(a)に示すように、支持基板2の側面2Aと支持基板5の側面5Aとに跨るように形成されている。支持基板2の側面2Aは、支持基板2の支持基板5との対向面に隣接しY方向に延びる面であり、支持基板5の側面5Aは、支持基板5の支持基板2との対向面に隣接しY方向に延びる面である。第3の接着剤A3は図1(c),2(a)に示すように、素子基板3(支持基板5)と支持基板2との間の、凹部9の周囲に形成されている。

0014

(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る素子基板3の支持基板2への接合方法を説明する。図3は接合方法を示すステップ図、図4は接合方法を示すフローチャートである。以下の説明で、支持基板2と支持基板2に搭載された複数の素子基板3とを総称して組立体11という。

0015

まず、図3(a)に示すように、液体状の第1〜第3の接着剤A1〜A3を支持基板2の互いに異なる位置に塗布する(ステップS1)。本実施形態では、第1〜第3の接着剤A1〜A3は、第1の仮止めが行われる前に支持基板2と素子基板3との間に形成される。具体的には、第3の接着剤A3をディスペンサー等の塗布ロボット(図示せず)で、支持基板2の素子基板3と対向する面(以下、接合面2Bという)に塗布する。その後、第1及び第2の接着剤A1,A2をディスペンサー等の塗布ロボット(図示せず)で、支持基板2の接合面2Bの両側長辺2Cに沿って少量塗布する。第1及び第2の接着剤A1,A2は、各素子基板3について、支持基板2の接合面2Bの両側長辺2Cにそれぞれ1か所ずつ形成される。第1〜第3の接着剤A1〜A3は支持基板2の各素子基板3が接合される部分に一括して塗布する。第1〜第3の接着剤A1〜A3を塗布する順序は上記の順に限定されず、例えば第1及び第2の接着剤A1,A2を塗布した後に第3の接着剤A3を塗布してもよい。第1〜第3の接着剤A1〜A3の一部または全部を支持基板5の支持基板2と接合される面に塗布してもよい。

0016

図2(b)に示すように、第1の接着剤A1は第1の辺S1の第2の頂点V2に近接した第2の位置P2と第2の辺S2の第4の頂点V4に近接した第4の位置P4とに設けられる。第2の接着剤A2は第1の辺S1の第1の頂点V1に近接した第1の位置P1と第2の辺S2の第3の頂点V3に近接した第3の位置P3とに設けられる。第1の位置P1と第3の位置P3とを結ぶ第1の直線L1と、第2の位置P2と第4の位置P4とを結ぶ第2の直線L2はともに支持基板5の重心Gを通る。第2の直線L2は第1及び第2の辺S1,S2と直交する。換言すれば、第1の接着剤A1は接合面2Bの各長辺2Cにおいて、素子基板3の重心Gから最も近い位置に配置され、第2の接着剤A2は第1の接着剤A1よりも素子基板3の重心Gから離れた位置に配置されている。

0017

第1及び第2の接着剤A1,A2の位置はこれに限定されないが、本実施形態では液体吐出ヘッド1のレイアウト上の理由から、第1及び第2の接着剤A1,A2はこの位置に設けている。また、後述のステップで素子基板3を支持基板2に押し付ける際に、第1〜第3の接着剤A1〜A3が広がり、それによって第1及び第2の接着剤A1,A2が第3の接着剤A3と接触、混合する可能性がある。その場合、接触ないし混合した部分で化学反応による硬化が生じたり、逆に加熱によって硬化しなかったり、本来の接着強度発現しない、などの不具合が生じる可能性がある。第1及び第2の接着剤A1,A2を支持基板2の両側長辺2Cに設けることによって、第1及び第2の接着剤A1,A2と第3の接着剤A3との離間距離を確保することが容易となる。

0018

第1の接着剤A1は、素子基板3が支持基板2に搭載されてからその状態でキュア炉12まで運搬されるまでの間に支持基板2に対して位置ずれすることを防止する仮止め材として使用される。第1の接着剤A1は本実施形態では紫外線硬化性樹脂であり、少なくとも光硬化成分を含んでいればよい。第1の接着剤A1は紫外線照射によって比較的短時間で硬化するため、組立体11をキュア炉12に設置するまでの時間を短縮することができる。第2及び第3の接着剤A2,A3は本実施形態では熱硬化性樹脂であり、少なくとも熱硬化成分を含んでいればよい。第2の接着剤A2は、キュア炉12を第3の接着剤A3が硬化するまで昇温する際に素子基板3の位置ずれや熱変形を抑える仮止め材として使用される。第3の接着剤A3は素子基板3を支持基板2に接合するための主たる接合材として使用され、且つインク流路の流路壁としても使用される。このため、第3の接着剤A3の接合面2Bにおける塗布面積は第1の接着剤A1の接合面2Bにおける塗布面積及び第2の接着剤A2の接合面2Bにおける塗布面積より大きい。

0019

次に、素子基板3を支持基板2に搭載し(貼り合わせ)、支持基板2に対して押し付ける(ステップS2)。まず、素子基板3をマウント装置(図示せず)で保持し、搭載位置の上方で画像処理によるXYθ方向のアライメントを行い、支持基板2に低速度で搭載する。第1〜第3の接着剤A1〜A3は素子基板3と支持基板2とに接する。搭載後に微少な位置ずれを確認し、位置ずれがある場合は所望の精度が得られるまでアライメントを繰り返す。第1及び第2の接着剤A1,A2の一部は支持基板2の側面2Aと支持基板5の側面5Aにはみ出し、残部は素子基板3と支持基板2との間の空間を広がる。第3の接着剤A3は支持基板2と素子基板3との間の空間を広がる。次に、素子基板3をマウント装置のフィンガー(図示せず)で支持基板2に押し付けた状態で、第1の接着剤A1に局所的な光照射を行い、第1の接着剤A1を硬化させる(ステップS3)。第1の接着剤A1は第1の温度(常温)で硬化し、これによって素子基板3の支持基板2への第1の仮止めが行われる。その後フィンガーを退避させ、素子基板3の押圧解除する。ステップS2,S3を各素子基板3に対して繰り返す。これによって、すべての素子基板3が支持基板2に搭載され且つ第1の接着剤A1で仮止めされた、支持基板2と複数の素子基板3の組立体11が得られる。

0020

次に、組立体11を加熱する(ステップS4)。具体的には、まず図3(c)に示すように、組立体11を運搬しキュア炉12に設置する(ステップS41)。素子基板3は常温で硬化する光硬化型の第1の接着剤A1によって仮止めされているため、運搬時や設置時の振動や衝撃による位置ずれを抑制することができる。次に、キュア炉12を第1の温度T1から第3の温度T3まで加熱し、第2の接着剤A2と第3の接着剤A3を順次硬化させる。図5には加熱時間と加熱温度の関係を示している。キュア炉12の温度が第1の温度T1から第2の温度T2まで昇温すると第2の接着剤A2が硬化し、素子基板3の支持基板2への第2の仮止めが行われる(ステップS42)。さらにキュア炉12の温度が第3の温度T3まで昇温すると第3の接着剤A3が硬化し、素子基板3が支持基板2に接合される(ステップS43)。第3の接着剤A3が完全に硬化するまで第3の温度T3を保持し(ステップS44)、その後、キュア炉12を常温まで除冷し、組立体11をキュア炉12から取り出す(ステップS45)。以上で素子基板3の支持基板2への接合プロセスが終了する。

0021

次に、本実施形態の効果について説明する。図6(a)は支持基板5と支持基板2の側面図であり、加熱時に支持基板5に掛かる力を模式的に示している。第1及び第2の接着剤A1,A2はないとしている。支持基板5には支持基板5の熱膨張による力FEと、第3の接着剤A3による摩擦力Fμと、第3の接着剤A3の内部応力σとが掛かり、これらの力は支持基板5の位置ずれの原因となる。これらの力は理想的には左右方向及び上下方向で均衡するが、実際には部材の寸法精度のために、左右方向及び上下方向で不均一となることがある。図6(a)には、接合面2Bの平面度のばらつきのために第3の接着剤A3の厚みが不均一となっている例を示している。このような場合、FE,Fμ,σが場所によって異なってくるため、支持基板5が元の形状に拘わらず不規則な形状に熱変形する可能性がある。

0022

さらに、本実施形態のように支持基板5が長軸ALと短軸ASとを有する形状の場合、図6(b)に示すように、各頂点での熱変形量が均一にならない可能性がある。支持基板5の熱膨張量は短軸AS方向よりも長軸AL方向のほうが大きいため、長軸AL上の第1の頂点V1と第3の頂点V3では熱変形量が大きく、短軸AS上の第2の頂点V2と第4の頂点V4では熱変形量が小さくなる。図6(b)には第1〜第4の頂点V1〜V4における熱変形量のX,Y成分を模式的に示している。この結果、破線51に示すように、支持基板5はその重心G回りに反時計方向に回転し、X方向、Y方向だけでなく回転方向θにも支持基板5の位置ずれが発生する。第3の温度T3に達すると支持基板5は位置ずれした状態で支持基板2に固定されるため、常温に戻っても位置ずれは残ったままである。この結果、吐出口列6A(図2(b)参照)が支持基板2に対して回転し、記録品質に大きな影響を与える可能性がある。

0023

さらに、図2(a)に示すように、支持基板5の外形が平行四辺形であっても内部形状が非対称の場合がある。図示の例では、流体設計上インクが流れる貫通孔10の配置が非対称であり、3次元的な形状が上下で異なっている。この場合、図示はしていないが上下で熱変形パターンが異なる可能性がある。図6(c)は支持基板5の外周部に4つの第1の接着剤A1を設けた例を示している。本例では、支持基板5は第1の接着剤A1によって拘束されている。しかし、後述するように、昇温に従い第1の接着剤A1の軟化が進むため、支持基板5の熱変形を十分に拘束することができず、依然として支持基板5の回転変形が発生する。

0024

これに対し、本実施形態では仮止め材として第2の接着剤A2を用いている。図7に、第1〜第3の接着剤A1〜A3の温度と弾性率(縦弾性係数E)の関係(温度硬化特性)を分析装置で測定した例を示している。横軸は温度を、縦軸は弾性率を示している。第3の接着剤A3は塗布した直後(第1の温度T1)から弾性率が徐々に増加し、第3の温度T3(105℃近傍)でほぼ一定となっている。第3の接着剤A3は徐々に加熱硬化していくため、弾性率も徐々に増加する。第3の接着剤A3については、弾性率が最大弾性率(最大縦弾性係数E)の50%以上となっている状態を硬化という。つまり、第3の温度T3は硬化の条件を満たしているが、必ずしも完全に硬化した状態を意味するものではない。一方、第1の接着剤A1はキュア前に第1の温度T1で光硬化されているが、温度が上がるに従い弾性率が低下している。つまり、第1の接着剤A1の第2の温度T2における弾性率は第1の接着剤A1の第1の温度T1における弾性率より小さくなっている。弾性率は70℃近傍まで下がり続け、さらに加熱してもほぼ一定となっている。第2の接着剤A2の硬化温度(第2の温度T2T2)は約70℃であり、65℃付近から弾性率が急激に増加している。この結果、第2の接着剤A2の第2の温度T2における弾性率は第1の接着剤A1の第2の温度T2における弾性率より大きくなっている。第2の温度T2から第3の温度T3までの任意の温度においても、第2の接着剤A2の弾性率は第1の接着剤A1の弾性率より大きい。

0025

本実施形態によれば、第3の接着剤A3が硬化する前に第2の接着剤A2が硬化する。これによって、第2の温度T2と第3の温度T3との間(図7に示す温度範囲ΔT)で支持基板5が支持基板2に強く拘束され、支持基板5の熱変形が抑えられる。換言すれば、第2の接着剤A2がない場合、第3の接着剤A3が硬化を始めるまで、支持基板5は温度とともに弾性率が低下する第1の接着剤A1だけで仮止めされている。従って、温度の上昇によって支持基板5の熱変形が進行すると第1の接着剤A1だけでは支持基板5の熱変形を十分に拘束することができなくなる。第2の接着剤A2は第2の温度T2で第1の接着剤A1より弾性率が高いため、支持基板5の熱変形が進行した段階で支持基板5を強く拘束し、温度範囲ΔTにおける支持基板5の大きな熱変形を抑えることができる。一方、第1の温度T1と第2の温度T2との間では支持基板5の熱変形は大きくないため、支持基板5の熱変形は第1の接着剤A1だけでも十分に抑えることができる。以上より、本実施形態では支持基板5を高精度で位置決めし、支持基板2に接合することができる。なお、第1の接着剤A1の弾性率が第1の温度T1から第2の温度T2の範囲で低下していなくても上述の現象は生じ得るため、第1の接着剤A1の硬化特性は本発明の本質的な要件ではない。

0026

さらに、本実施形態では2つの第2の接着剤A2は支持基板5の長軸ALの近傍に配置されている。前述のように、支持基板5は長軸ALの近傍で最も大きく熱変形する。このことは支持基板5の第1の頂点V1と第3の頂点V3がX方向に大きく移動することを意味する。その結果、支持基板5は重心Gの周りを回転するように変形する。従って、第1の頂点V1と第3の頂点V3のX方向の移動を規制することによって、この回転変形を効果的に抑制することができる。このような理由から、本実施形態では2つの第2の接着剤A2は素子基板3の第1の頂点V1と第3の頂点V3の近傍に配置されている。

0027

実施例1として素子基板3の回転角度を測定した。36個の素子基板3を支持基板2にY方向に配列した組立体11を作成し、図2(b)に示すように、各基板4の第3の頂点V3の近傍と第4の頂点V4の近傍にアライメントマークAM1,AM2を設けた。組立体11を第1の温度T1(25℃)から第3の温度T3(105℃)まで加熱し、Y軸とほぼ平行な基準軸BLからアライメントマークAM1,AM2までのX方向距離x1,x2を測定し、加熱前後のx1,x2の差分x3=x2−x1を求めた。x3は36個の素子基板3の平均値として求めた。加熱前のx3と加熱後のx3の差分Δx3は素子基板3の回転量を表す指標となる。比較例として第2の接着剤A2を設けない組立体11を作成し、同様の測定を実施した。差分Δx3は比較例が1.4μmであったのに対して、実施例では0.5μmであった。第2の温度T2(70℃)で支持基板5が第2の接着剤A2によって支持基板2に完全に固定される(熱変形が停止する)と仮定すると、105℃でのΔx3は第2の接着剤A2がない場合の約56%(=(70−25)/(105−25))になると予想される。実施例ではこの予想値と同程度以上の効果が確認できた。

0028

(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る素子基板3の支持基板2への接合方法を説明する。図8は接合方法を示す図3と同様のステップ図、図9は接合方法を示す図4と同様のフローチャートである。本実施形態では、第1の接着剤A1と第3の接着剤A3は第1の仮止めが行われる前に支持基板2と素子基板3との間に形成されるが、第2の接着剤A2は、第1の仮止めと第2の仮止めとの間に支持基板2と素子基板3との間に形成される。説明を省略した構成、ステップ、効果等は第1の実施形態と同様である。

0029

まず図8(a)に示すように、液体状の第1の接着剤A1と第3の接着剤A3を支持基板2の接合面2Bに塗布する(ステップS1)。この時点では第2の接着剤A2は支持基板2の接合面2Bに塗布されない。次に、図8(b)に示すように、素子基板3を位置決めし、第1の接着剤A1と第3の接着剤A3を素子基板3で押し付ける(ステップS2)。第1の接着剤A1は素子基板3で押されることによってその一部が支持基板2の側面2Aと支持基板5の側面5Aにはみ出す。第3の接着剤A3は素子基板3で押されることによって支持基板2と支持基板5との間の空間を広がる。次に、第1の温度T1(常温)で第1の接着剤A1に紫外線を照射し、第1の接着剤A1を硬化させる(ステップS3)。これによって、素子基板3の支持基板2への第1の仮止めが行われる。

0030

次に、図8(c)に示すように、液体状の第2の接着剤A2を支持基板2の側面2Aと支持基板5の側面5Aとを跨ぐように塗布する(ステップS31)。第2の接着剤A2の一部は表面張力によって支持基板2と支持基板5との間の空間に入り込み、残りは支持基板2の側面2Aと支持基板5の側面5Aに残る。その後、組立体11をキュア炉12に設置し、第2の温度T2を経て第3の温度T3まで加熱する(ステップS4)。ステップS4は第1の実施形態と同様に行われる。第2の接着剤A2は第2の温度T2で硬化し、素子基板3の支持基板2に対する第2の仮止めが行われる。その後、第3の温度T3で第3の接着剤A3が硬化し、素子基板3が支持基板2に接合される。

0031

第2の接着剤A2の弾性率を高めるため、第2の接着剤A2に例えばフィラーなどの固形物を添加することがある。素子基板3を押圧することによって固形物を十分に潰すことができない場合、第3の接着剤A3の最小厚さが制約される可能性や、第3の接着剤A3の厚みがばらつく可能性が生じる。本実施形態では、素子基板3を支持基板2に搭載し第1の接着剤A1に光照射を行った後に第2の接着剤A2を塗布しているため、このような問題が生じにくい。第1の実施形態と比較し、本実施形態は第2の接着剤A2を塗布するタイミングをずらしているだけであるため、工程の増加もほとんど生じない。

0032

(第3の実施形態)
本実施形態では、第1の接着剤A1は熱硬化成分をさらに含んでいる。第1の接着剤A1は紫外線・熱硬化併用型接着剤であり、第2及び第3の接着剤A2,A3は熱硬化型接着剤である。素子基板3の支持基板2への接合は第1の実施形態または第2の実施形態と同様に行うことができる。図1,2等からも明らかなとおり、支持基板5と支持基板2との間の空間に設けられる第1の接着剤A1には紫外線が届かない。本実施形態では、第1の接着剤A1は紫外線硬化成分に加えて熱硬化成分を含むため、キュア炉12での加熱中に、第1の接着剤A1の紫外線照射によって硬化しなかった部分を硬化させることができる。

0033

図10に、第1〜第3の接着剤A1〜A3の温度と弾性率(縦弾性係数E)の関係(温度硬化特性)を分析装置で測定した例を示す。横軸は温度を、縦軸は弾性率を示している。第1の接着剤A1として紫外線・熱硬化併用型接着剤を使用し、常温で0.7W/mm2の紫外線照射量で10秒間照射することにより第1の接着剤A1を硬化させた。第2及び第3の接着剤A2,A3には図7と同じ熱硬化型接着剤を使用した。参考として、紫外線を照射せず熱のみで硬化させた第1の接着剤A1の硬化特性も示す。第1の接着剤A1の温度硬化特性は、図7に示す紫外線硬化樹脂からなる第1の接着剤A1とほぼ同じであった。参考例の第1の接着剤A1は加熱によって第3の温度T3の近傍で硬化したが、第3の温度T3での弾性率は紫外線照射を行った第1の接着剤A1の数%程度であり、加熱のみでは十分な弾性率が得られなかった。図7,10より、第1の接着剤A1としては紫外線硬化型、紫外線・熱硬化用型のいずれも第1の仮止め用の接着剤として使用可能であることが確認された。

0034

実施例2として、実施例1と同様の方法によって素子基板3の回転角度を測定した。加熱前のΔx3と加熱後のΔx3の差分は実施例1と同様0.5μmであった。さらに、実施例3として、図11に示すように第1の接着剤A1と第2の接着剤A2の配置を逆にした組立体11を作成し加熱前のΔx3と加熱後のΔx3の差分を求めた。差分は1.0μmであり、比較例の1.4μmよりは小さかったが、実施例2の0.5μmよりは大きかった。これは第1の実施形態で説明したように、実施例2のほうが実施例3より支持基板5の回転変形が抑えられたためである。

0035

1液体吐出ヘッド
2支持基板
3素子基板
5 支持基板
A1〜A3 第1〜第3の接着剤

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