JP2007076226A - 液滴吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
液滴吐出ヘッドおよびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007076226A JP2007076226A JP2005268348A JP2005268348A JP2007076226A JP 2007076226 A JP2007076226 A JP 2007076226A JP 2005268348 A JP2005268348 A JP 2005268348A JP 2005268348 A JP2005268348 A JP 2005268348A JP 2007076226 A JP2007076226 A JP 2007076226A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- nozzle member
- support member
- deformation
- liquid chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】 接合状態の基板およびノズル部材の反りを矯正して記録品位の良好な液滴吐出ヘッドを製造する。
【解決手段】 基板1とノズル部材5を接合して吐出口6、共通液室3、液路7を形成する。接合された基板1およびノズル部材5は下向きに凸状の反りを生じる。把持部材50がノズル部材5の外周部を吸引して基板1およびノズル部材5を把持し、傾斜面部40a上に接着剤41が予め塗布されている支持部材40上に基板1およびノズル部材5を配置して押圧する。傾斜面部40a上の押圧力に起因するせん断力によって、基板1およびノズル部材5は逆に上向きに凸状の反りを生じる。そこで、基板1の外側にはみ出した接着剤41を硬化させ、基板1およびノズル部材5を支持部材40上に仮固定する。把持部材50をノズル部材5から離して押圧力を解除してから、接着剤41全体を硬化させて固定する。
【選択図】図2
【解決手段】 基板1とノズル部材5を接合して吐出口6、共通液室3、液路7を形成する。接合された基板1およびノズル部材5は下向きに凸状の反りを生じる。把持部材50がノズル部材5の外周部を吸引して基板1およびノズル部材5を把持し、傾斜面部40a上に接着剤41が予め塗布されている支持部材40上に基板1およびノズル部材5を配置して押圧する。傾斜面部40a上の押圧力に起因するせん断力によって、基板1およびノズル部材5は逆に上向きに凸状の反りを生じる。そこで、基板1の外側にはみ出した接着剤41を硬化させ、基板1およびノズル部材5を支持部材40上に仮固定する。把持部材50をノズル部材5から離して押圧力を解除してから、接着剤41全体を硬化させて固定する。
【選択図】図2
Description
本発明は、インク等の液滴を吐出して記録を行う液滴吐出ヘッドとその製造方法に関する。
インク等の液滴を吐出して記録を行うインクジェット記録方法において、例えば特許文献1に記載されている方法は、熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の原動力を得るという特徴を有している。具体的には、特許文献1に開示されている記録方法によると、熱エネルギーの作用を受けた液体が過熱されて気泡が発生し、この気泡発生に基づく圧力によって、液滴吐出ヘッドの先端に設けられた吐出口から液滴が吐出され、この液滴が被記録部材に付着して記録が行われる。
このようなインクジェット記録方法に用いられる液滴吐出ヘッドとして、吐出エネルギー発生素子が形成された面に対して垂直方向に液滴を吐出する、いわゆるサイドシューター型の液滴吐出ヘッドが数多く提案されている。
また、例えば特許文献2および特許文献3には、高密度かつ高精度の液路および吐出口を形成するために、溶融可能な樹脂にて液路パターンを形成した上に、液路壁を構成するノズル部材となる樹脂被覆層を形成して固化し、樹脂被覆層に吐出口を形成した後に、溶融可能な樹脂層を溶出することによって液路を形成する方法が提案されている。
さらに、特許文献4には、インク供給口(液体供給口)を兼ねる共通液室と吐出エネルギー発生素子の間の距離の精度が液滴吐出ヘッドの動作周波数特性に大きく影響するため、共通液室を高精度に形成する技術が求められていることが開示されている。そこで、特許文献5や特許文献6等では、面方位が<100>であるSi基板を異方性エッチングして共通液室を形成することが提案されている。
図10は、これらの従来例の基本構成を示すための模式図であり、図10(a)は平面図、図10(b)はそのA−A線断面図である。
従来の液滴吐出ヘッドの製造方法の一例について簡潔に説明する。
まず、図10に示す基板101上に、所定の数の電気熱変換素子あるいは圧電素子等の吐出エネルギー発生素子102を配置する。次いで、吐出エネルギー発生素子102を含む基板101上に、溶解可能な樹脂層(不図示)を所定の液路パターンに形成する。さらに、この溶解可能な樹脂層上に、ノズル部材105となる被覆樹脂層を積層する。被覆樹脂層としては、耐インク性に優れた熱硬化性エポキシが好適であり、例えば200℃に加熱して硬化させる。そして、この被覆樹脂層からなるノズル部材105に、O2プラズマによるエッチング、エキシマレーザーによる穴あけ、または紫外線(Deep−UV光)による露光などの方法で吐出口106を形成する。次に、基板101に共通液室(液体供給口)103を設ける。共通液室103は、基板101を化学的にエッチングすることにより形成する。具体的には、基板101としてSi基板を用い、KOH、NaOH、TMAHなどの強アルカリ溶液を用いる異方性エッチングによって共通液室103を形成する。続いて、溶解可能な樹脂層を溶出することにより、液路107が形成できる。
これらの工程を大面積のウエハーの複数個所に対して一括して行い、その後に個々の液滴吐出ヘッドユニットごとに切断分離することによって、製造コストを低く抑えられる。最後に、個々の液滴吐出ヘッドユニットごとに、吐出エネルギー発生素子102を駆動するための電気接続(図示せず)を行って、液滴吐出ヘッドの製造が完了する。
共通液室103の内壁面103aは、基板101の主面に対して54.7°の角度に形成されている。例えば、基板101の厚さが625μmで、吐出エネルギー発生素子102が形成されている面と反対側の面における共通液室3の幅X2が約1mmである場合に、吐出エネルギー発生素子102が形成されている面における共通液室103の幅X1は113μmと非常に狭くなっている。
なお、前記した製造工程では、1枚のウエハー上にノズル部材105を一括して形成した後に切断分離して、複数の液滴吐出ヘッドを製造しているが、ウエハーを切断分離して得た複数の基板101に、TAB(Tape Automated Bonding)テープに形成されたノズル部材を接合することによって複数の液滴吐出ヘッドを製造することもできる。
特開昭54−51837号公報
特開平5−330066号公報
特開平6−286149号公報
特開平5−131628号公報
特開平9−11479号公報
特開平10−138497号公報
液滴吐出ヘッドの記録速度を速くするためには、液滴吐出ヘッドの幅を大きくして、一度に液滴を吐出できるノズルの数を増やす、すなわち液滴の吐出口106の列を長くするのが一般的である。
前記した構成の液滴吐出ヘッドにおいて、吐出口106の列を長くする場合には、共通液室103も長くする必要がある。そして、共通液室103が長くなると、図11(a),11(b)に示すように液滴吐出ヘッドの基板101等に反りが生じて不具合が発生するおそれがある。例えば、厚さが25μm〜75μmのノズル部材105と厚さが625μmの基板101を用いる時に、図10に示す共通液室103の長さX4が1/2インチ(1.27cm)程度であれば、共通液室103の幅X2が1mm、共通液室103の外側の基板101の幅X3が0.5mm、長さX5が1.2mmであっても、大きな問題は発生しない。しかし、共通液室103の長さX4が1インチ(2.54cm)以上になると、共通液室103の幅X2を1mm、共通液室103の外側の基板101の幅X3を1mm、長さX5を2mm程度にしても、基板101の歪みによる液滴吐出時の着弾位置ずれが発生することがある。
通常、ノズル部材105は耐インク性に優れた熱硬化性エポキシ樹脂等から形成され、基板101はSiから形成されている。従って、大面積の基板101に共通液室103を形成した後に個々に分割切断すると、エポキシ樹脂の硬化収縮と、温度変化に伴う線膨張差とにより、図11に示すように基板101は下向きに凸状に変形して、吐出口106の平面性が保てなくなってくる。その結果、その液滴吐出ヘッドを用いて液滴吐出を行うと、液滴の着弾位置ずれが発生することがある。
例えば、図10(a)のA−A線に対応する位置で切断した図11(a)に示す断面を見ると、基板101が反って2列の吐出口106がそれぞれ内側に向いてしまう。これにより、被記録部材(図示せず)と吐出口106の間の距離が1mmである場合には、それぞれ約5μmの着弾位置ずれを生じる。近年普及している1200DPI(1インチ(2.54cm)当たりのドット数)のインクジェット記録装置のドット間距離が21μmであるため、このような着弾位置ずれはドット間距離の1/4にも達してしまい、筋状の記録乱れが発生してしまうおそれがある。また、図11(a)に垂直な方向の断面を示す図11(b)を見ると、基板101がやはり下向きに凸状に反って、多数並んだ吐出口106が、その吐出口106のなす列の中心に向かって傾いている。この吐出口列の端部に位置する吐出口106は、被記録部材と吐出口106の間の距離が1mmである場合に、それぞれ約5μmの着弾位置ずれを生じる。この着弾位置ずれも、やはり筋状の記録乱れの原因となる。
このように変形した液滴吐出ヘッドは、図12に示す平面図を見ると、基板101および共通液室103が鼓状に変形し、異方性エッチングにより形成された共通液室103の、吐出エネルギー発生素子が形成された面と反対側の面における幅X2が部分的にX2’まで狭くなり、幅X2と幅X2’の差は2μm〜5μmになる。これもまた液滴の着弾位置ずれの原因となる。
液滴の着弾位置ずれを防ぐために基板101の反りを抑えるには、共通液室103の外側の基板101の幅X3や長さX5(図10(a)参照)をより大きくすることが考えられるが、基板101が大型化するため、1枚のシリコンウエハーから液滴吐出ヘッドを製造できる数が減り、製造コストが高くなってしまうという問題がある。
そこで本発明の目的は、安価で高品位記録が可能な液滴吐出ヘッドとその製造方法を提供することである。
本発明の特徴は、吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、基板に密着しているノズル部材と、基板とノズル部材とによって形成され、吐出エネルギー発生素子を内包している液路と、ノズル部材に形成されて液路と連通している、液滴を吐出するための吐出口と、基板を貫通して液路と連通している共通液室とを有する液滴吐出ヘッドにおいて、基板に接着固定されて基板を支持する支持部材を有し、支持部材は、共通液室と連通する液体供給口と、液体供給口に向かって支持部材を厚くする形状であり前記基板との接着面となる凸状の傾斜面部、および/または基板との接着面上で液体供給口の周囲に設けられている突起部とを有しているところにある。
本発明のもう1つの特徴は、吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、基板に密着しているノズル部材と、基板とノズル部材とによって形成され、吐出エネルギー発生素子を内包している液路と、ノズル部材に形成されて液路と連通している、液滴を吐出するための吐出口と、基板を貫通して液路と連通している共通液室とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、共通液室と連通可能な液体供給口と、液体供給口に向かって板厚を厚くする形状の凸状の傾斜面部、および/または液体供給口の周囲に設けられている突起部とを有している支持部材を用意する工程と、基板とノズル部材とを互いに接合する工程と、接合状態の基板およびノズル部材の外周部を把持する工程と、外周部が把持された接合状態の基板およびノズル部材を、支持部材上に押圧して、撓み変形を矯正する工程と、撓み変形が矯正された基板およびノズル部材を支持部材に固定する工程と、基板およびノズル部材の把持を解除する工程とを含むところにある。
本発明のもう1つの特徴は、吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、基板に密着しているノズル部材と、基板とノズル部材とによって形成され、吐出エネルギー発生素子を内包している液路と、ノズル部材に形成されて液路と連通している、液滴を吐出するための吐出口と、基板を貫通して液路と連通している共通液室とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、共通液室と連通可能な液体供給口を有している支持部材を用意する工程と、基板とノズル部材とを互いに接合する工程と、接合状態の基板およびノズル部材の外周部を把持する工程と、外周部が把持された接合状態の基板およびノズル部材を、支持部材上に置く工程と、支持部材の液体供給口を介して基板の共通液室に、複数の変形矯正部材を挿入し、各変形矯正部材の一部を共通液室の内壁面にそれぞれ当接させる工程と、各変形矯正部材の共通液室内への挿入量を等しくすることによって、基板の面方向の変形を矯正する工程と、面方向の変形が矯正された基板およびノズル部材を支持部材に押圧し、支持部材に固定する工程とを含むところにある。
本発明によると、ノズル部材の収縮応力などに起因する基板およびノズル部材の変形を矯正して、ほぼ平坦で記録品位の良好な液滴吐出ヘッドを容易かつ安価に提供できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
図1,2は、本発明の第1の実施形態の液滴吐出ヘッドおよびその製造方法を説明するための説明図である。以下、この液滴吐出ヘッドの各構成要素に関して図面を参照して説明を行う。
図1,2は、本発明の第1の実施形態の液滴吐出ヘッドおよびその製造方法を説明するための説明図である。以下、この液滴吐出ヘッドの各構成要素に関して図面を参照して説明を行う。
本実施形態の液滴吐出ヘッドの液滴吐出ヘッドユニット100は、図1に示すように、基板1上に、所定の数の電気熱変換素子あるいは圧電素子等の吐出エネルギー発生素子2が配置され、吐出口6を有するノズル部材5が積層されている。基板1には、板厚方向に貫通する共通液室(液体供給口)3が形成されている。ノズル部材5は、約200℃で硬化された熱硬化性エポキシ樹脂からなり、基板1との間に、共通液室3と各吐出口6とを接続する液路7を形成している。
この基板1とノズル部材5の積層体は、従来例と同様に、エポキシ樹脂の硬化収縮と、温度変化に伴うエポキシ樹脂とシリコンの線膨張差とによって、個々の液滴吐出ヘッドユニット100に分割切断された状態で、基板1およびノズル部材5が下向きに凸状に変形すると考えられる。しかし本実施形態では、基板1が支持部材40に接着固定され、基板1およびノズル部材5の変形が矯正されて平坦に保持されている。
支持部材40は、中央に位置するインク供給口(液体供給口)8に向かって厚くなる凸形状であり、傾斜面部40aを有している。支持部材40の材料としては、例えば、加熱硬化型接着剤41により基板1に接合される場合には、シリコン製の基板1と線膨張率が比較的近いアルミナセラミックが好適であるが、熱酸化処理されたシリコンであっても、樹脂であっても構わない。ただし、いずれの材料の場合にも、基板1の変形を矯正して保持するための剛性が必要である。簡略化のために図面には正確な縮尺で記載されていないが、本実施形態では、厚さ4mm(基板1の厚さの約6倍)のアルミナセラミック製の支持部材40を使用した。
この液滴吐出ヘッドの製造方法について、図2を参照して説明する。
まず、従来例と同様に、基板1上に、所定数の電気熱変換素子あるいは圧電素子等の吐出エネルギー発生素子2を配置し、この基板1上に、溶解可能な樹脂層(不図示)を所定の液路パターンに形成する。そして、溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を積層し硬化させてノズル部材5を形成するとともに、このノズル部材5に吐出口6を形成する。次に、基板1に共通液室3を設け、溶解可能な樹脂層を溶出して液路7を形成する。さらに、これらの工程を大面積のウエハーの複数個所に対して一括して行っている場合には、個々の液滴吐出ヘッドユニット100ごとに切断分離する。ただし、1枚のウエハーから1個の液滴吐出ヘッドユニット100を製造する場合には、切断分離の工程は行われない。この時点では、図2(a)に示すように、基板1に反りが生じている可能性がある。
一方、支持部材40の傾斜面部40a上に、紫外線硬化型接着剤41を塗布しておく。また、ノズル部材5の外周部に当接する形状の把持部材50を、ノズル部材5上に配置する。そして、矢印V1にて示すように、把持部材50の吸引穴51から空気を吸引して負圧にし、接合状態のノズル部材5および基板1を把持する。
次に、図2(b)に示すように、ノズル部材5および基板1を把持したまま、把持部材50を矢印ZW1の方向に移動し、基板1を、支持部材40上に塗布された接着剤41に密着させる。そして、図2(c)に示すように、把持部材50に押圧荷重ZW2を加え、ノズル部材5および基板1を支持部材40に対して押圧する。この時、基板1には、把持部材50からの押圧荷重ZW2による下向きの力Z1と、支持部材40の凸状の傾斜面部40aからの反力Z2とによるせん断力が作用し、下向きの凸状に変形していた基板1が矯正され、逆に上向きの凸状に変形する。それと同時に、接着剤41は基板1の変形に対応して基板1の周囲にはみ出す。接着剤41のはみ出し部に紫外線UVを照射して硬化させ、基板1を支持部材40上に仮固定する。
ここで、押圧荷重ZW2は、基板1の変形を矯正し、しかも、基板1の形状の精度を高めるために基板1と支持部材40の間の接着剤41の厚さを数μm程度に抑えるためには、概ね10〜20g/mm2の単位面積あたりの荷重が必要である。基板1の外形寸法が2mm×17.5mmで、吐出口列の長さが1/2インチ(1.27cm)で接着面積が19mm2である場合には、押圧荷重ZW2は400gf以上であり、基板1の外形寸法が3mm×31mmで、吐出口列の長さが1インチ(2.54cm)で接着面積が61mm2である場合には、押圧荷重ZW2は1200gf以上でなければならない。基板1とノズル部材5の外形寸法がほぼ等しい場合、この押圧荷重ZW2は基板1とノズル部材5の剛性の比を表すと言える。
その後、図2(d)に示すように、把持部材50の吸引を解除して把持部材50をノズル部材5から取り外すと、押圧荷重ZW2が解除される。この時、基板1と支持部材40とは、接着剤41のはみ出し部のみにより固着されているだけであり、接着力が比較的弱いため、上向きに凸状であった基板1が矢印Z3の方向にある程度戻ってほぼ平担な状態になる。
その後、接着剤41の未硬化部分を硬化させる。これは、例えば、接着剤41が熱紫外線硬化併用型である場合には加熱を行い、湿気紫外線硬化併用型である場合には大気中に放置することによって可能である。なお、本実施形態では、接着剤41として、インクに対する溶出等を考慮して熱紫外線硬化併用型のエポキシ接着剤を用いており、130℃に加熱することによって硬化させている。
本実施形態の基板1は線膨張率3×10-6/℃のシリコンからなり、本実施形態の支持部材40は線膨張率7×10-6/℃のアルミナセラミックからなる。これらは線膨張率が比較的近いため、130℃に加熱した際の両者の線膨張の差は0.4μm程度しかなく、さらに基板1と支持部材40の外周部が接着剤41のはみ出し部分によって既に仮固定されているため、この状態で130℃に加熱しても基板1の変形は殆ど生じない。
以上説明したように、本実施形態によると、下向きに凸状に変形している基板1およびノズル部材5(図2(a),(b)参照)を、把持部材50によって上向きに凸状に変形させるように押圧した状態(図2(c)参照)で支持部材40に仮固定した後に、把持部材50による押圧を解除して上向きに凸状の変形を復帰させることによって、基板1およびノズル部材5を最終的にほぼ平担な状態(図2(d)参照)にすることができる。このように、本実施形態によると、比較的簡単な構成の装置を用いて、平坦で記録品位の良好な液滴吐出ヘッドユニット100(図1参照)を安価に提供できる。
[第2の実施形態]
第1の実施形態では、図1,2に示すように、インク供給口8および吐出口列の幅方向に見て中央に向かって凸状の傾斜面部40aを有する支持部材40が用いられている。これに対して、図3,4に示す本発明の第2の実施形態の支持部材20は、インク供給口8および吐出口列の長手方向に見て中央に向かって凸状の傾斜面部20aを有している。
第1の実施形態では、図1,2に示すように、インク供給口8および吐出口列の幅方向に見て中央に向かって凸状の傾斜面部40aを有する支持部材40が用いられている。これに対して、図3,4に示す本発明の第2の実施形態の支持部材20は、インク供給口8および吐出口列の長手方向に見て中央に向かって凸状の傾斜面部20aを有している。
本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法について説明すると、第1の実施形態と同様に、図4(a)に示すように、基板1の傾斜面部を含む接着面に紫外線硬化型接着剤41を予め塗布しておき、既に接合されている基板1およびノズル部材5を把持部材50によって把持しつつ、図4(b),(c)に示すように支持部材20上に押圧する。そして、接着剤41のはみ出し部を硬化させて基板1を支持部材20に仮固定した後、図4(d)に示すように、把持部材50を基板1から離して、基板1を平坦に保ちつつ接着剤41を完全に硬化させて支持部材20上に完全に固定させる。
ここで、押圧荷重ZW2は、基板1の変形を矯正し、しかも、基板1の形状の精度を高めるために基板1と支持部材20の間の接着剤41の厚さを数μm程度に抑えるためには、概ね1〜2g/mm2の単位面積あたりの荷重が必要である。すなわち、第1の実施形態では短い(3mmの)基板1の幅方向において変形を矯正するために比較的大きな荷重が必要であったが、本実施形態では長い(31mmの)基板1の長手方向において変形を矯正するので、必要な荷重は第1の実施形態の1/10程度である。ただし、接着面積61mm2において、接着剤41を塗布時の厚さ15μmから約5μmまで押しつぶすために、押圧荷重ZW2は600gf以上でなければならない。
本実施形態のシリコン製の基板1とアルミナセラミック製の支持部材20の、130℃に加熱した際の線膨張の差は11μm程度であり、これは支持部材200が基板1よりも収縮するものであるため、下向きに凸状の基板1の変形(図4(a),(b)参照)を矯正するのに有効である。また、基板1と支持部材20の外周部が接着剤41のはみ出し部によって既に仮固定されているため、この状態で130℃に加熱した時の基板1の変形は、把持部材50から離れて基板1が矢印Z3の方向に復帰する量と相殺される。
以上説明したように、本実施形態でも、比較的簡単な構成の装置を用いて、平坦で記録品位の良好な液滴吐出ヘッドユニット100を安価に提供でき、しかも基板1およびノズル部材5に加える荷重が小さくて済む。
もちろん、第1の実施形態と第2の実施形態を組み合わせた構成の液体吐出ヘッドを製造することもできる。
[第3の実施形態]
図5,6に示す本発明の第3の実施形態では、前記した第1の実施形態の傾斜面部40aを有する支持部材40に代えて、突起部30aを有する支持部材30を用いている。
図5,6に示す本発明の第3の実施形態では、前記した第1の実施形態の傾斜面部40aを有する支持部材40に代えて、突起部30aを有する支持部材30を用いている。
第1の実施形態と同様に、図6(a)に示すように、基板1の突起部を含む接着面に紫外線硬化型接着剤41を予め塗布しておき、既に接合されている基板1およびノズル部材5を把持部材50によって把持しつつ、図6(b),(c)に示すように支持部材30上に押圧する。そして、接着剤41のはみ出し部を硬化させて基板1を支持部材30に仮固定した後、図6(d)に示すように、把持部材50を基板1から離して、基板1を平坦に保ちつつ接着剤41を完全に硬化させて支持部材30上に完全に固定させる。
本実施形態によると、支持部材30のインク供給口8の近傍に凸状の突起部30aを形成すればよく、第1の実施形態のように支持部材40に傾斜面部40aを形成する場合に比べて、加工が容易である。すなわち、支持部材30全体を傾けて加工を施す必要はなく、例えば支持部材30を製造するための工作機械の数値制御プログラムを追加するのみで形成できるため、突起部30aを持たない板材を形成するのとほぼ同等の製造コストで済む。従って、本実施形態によると、記録品位の良好な液滴吐出ヘッドユニット100を安価に提供できる。特に、例えば、シアン、マゼンタ、イエローを含むカラー記録装置など、複数の基板1を用いる記録装置の場合には、突起部30aの形成が容易であることに伴う製造コスト低減の効果が大きい。
[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態では、第1の実施形態と同様に液滴吐出ヘッドの厚さ方向の変形を矯正するとともに、図7〜9に示すように、変形矯正部材M1,M2,M3を用いて液滴吐出ヘッドの面方向の変形(図7,12参照)を矯正している。
本発明の第4の実施形態では、第1の実施形態と同様に液滴吐出ヘッドの厚さ方向の変形を矯正するとともに、図7〜9に示すように、変形矯正部材M1,M2,M3を用いて液滴吐出ヘッドの面方向の変形(図7,12参照)を矯正している。
変形矯正部材M1〜M3は、支持部材40のインク供給口8を介して基板1の共通液室3に挿入されて、図7に示すように共通液室3が狭くなる方向の変形を抑制するものである。具体的には、図8に示すように、変形矯正部材M1〜M3は頂部に傾斜面部Tを有しており、この傾斜面部Tは、共通液室3の内壁面3aに対応している。例えば、共通液室3の内壁面3aはエッチングされにくい面方位<111>であり、変形していない状態で、基板1の面方向に対し54.7°の角度をなす。そして、変形矯正部材M1〜M3の傾斜面部Tの角度も、水平面に対して54.7°である。変形矯正部材M1〜M3は全く同一の寸法および形状であり、頂部の幅L0、挿入方向の長さH1、最大幅L1を有している。ただし、共通液室3の形状やその変形状態に合わせて、変形矯正部材M1の最大幅を変形矯正部材M2,M3の最大幅よりも僅かに大きくしてもよい。
本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法について説明すると、第1の実施形態と同様に、図9(a)に示すように、支持部材40の傾斜面部40aを含む接着面に紫外線硬化型接着剤41を予め塗布しておき、既に接合されている基板1およびノズル部材5を把持部材50によって把持しつつ、図9(b)に示すように支持部材40上に押圧する。この押圧開始と同時にまたは押圧開始後に、支持部材40のインク供給口8を介して基板1の共通液室3に、裏面側から変形矯正部材M1〜M3を挿入する。図7に示すように、変形矯正部材M1を共通液室3の長手方向中央付近、すなわち平面的に見て最大変形部分に挿入し、変形矯正部材M2,3を共通液室3の長手方向両端付近、すなわち平面的に見て最小変形部分にそれぞれ挿入する。
把持部材50に押圧荷重ZW2を加えて、ノズル部材5および基板1を支持部材40に対して押圧すると、基板1には、把持部材50からの押圧荷重ZW2による下向きの力Z1と、支持部材40の凸状の傾斜面部40aからの反力Z2によるせん断力が作用し、下向きの凸状に変形していた基板1が矯正され、上向きの凸状に変形する。この時、共通液室3に挿入された変形矯正部材M1,M2,M3の傾斜面部Tが共通液室3の内壁面3aに当接する。
従来、基板1上に積層されたノズル部材5に、異方性エッチングにより共通液室3を形成すると、図7,12に示すように、平面的に見ると基板1および共通液室3が鼓状の変形を生じ、吐出エネルギー発生素子2の形成面の反対側の面において、共通液室3の中央部付近における幅X2’は、共通液室3の両端部付近の幅X2よりも2μm〜5μm程度小さくなる。
本実施形態では、変形矯正部材M1,M2,M3が基板1の共通液室3の内壁面3aに当接するが、共通液室3の中央部の幅X2’が両端部の幅X2よりも小さいため、中央に位置する変形矯正部材M1は両端に位置する変形矯正部材M2,M3に比べて挿入量が小さくなる。例えば、共通液室3の幅X2とX2’の差が5μmの場合、変形矯正部材M1と変形矯正部材M2,M3の挿入量の差Dは3.5μmである。そこで、図9(c)に示すように、変形矯正部材M1,M2,M3の挿入量が同一になるように、変形矯正部材M1のみを、矢印ZW3方向にD=3.5μmだけさらに押し込む。それによって、基板1および共通液室3の鼓状の変形を矯正することができる。なお、この挿入量の検出には、サブミクロンの精度で変位を検出する非接触のセンサー(図示せず)を使用すればよい。
把持部材50によってノズル部材5および基板1を支持部材40に対して押圧すると、接着剤41は基板1の周囲にはみ出すので、接着剤のはみ出し部に紫外線UVを照射して硬化させ、基板1を支持部材40上に仮固定する。
ここで、押圧荷重ZW2は、基板1の変形を矯正し、かつ、基板1の形状の精度を高めるために基板1と支持部材40の接着剤の厚さを数μmに抑えるために必要な大きさであるだけでなく、変形矯正部材M1,M2,M3から受ける力Fに抗しなければならない。その上で、押圧荷重ZW2を過大なものにすることなく、基板1の上向きに凸状の過剰な変形を抑制するために、把持部材50の基板1との当接面の幅Wを第1の実施形態よりも大きくしている。また、変形矯正部材M1のみを押し込むことにより基板1の鼓状の変形を矯正する際に、押圧荷重ZW2を大きくすることも有効である。なお、変形矯正部材M1,M2,M3の2つの傾斜面部Tの延長線同士がなす角度は鋭角の70.6°であるため、これらは挿入され易く、本実施形態における変形矯正時の押圧力Fは、基板1の長辺の長さが31mmの場合に1000gであった。
そして、接着剤41のはみ出し部を硬化させて基板1を支持部材50に仮固定した後、把持部材50を基板1から離して、基板1を平坦に保ちつつ接着剤41を完全に硬化させて支持部材上に完全に固定させる。
以上説明したように、本実施形態によると、支持部材40および把持部材50を用いて、基板1およびノズル部材5を最終的にほぼ平担な状態にすることができるとともに、変形矯正部材M1,M2,M3を用いることによって、基板1および共通液室3の平面形状の鼓状の変形も抑えることができ、記録品位の良好な液滴吐出ヘッドユニット100を安価に提供できる。
なお、図示しないが、本実施形態の変形例として、傾斜面部の形成されていない平坦な支持部材を用いるようにしても、変形矯正部材M1,M2,M3を用いて基板1および共通液室3の平面形状の鼓状の変形を抑えることにより、ある程度の効果が得られる。
1 基板
2 吐出エネルギー発生素子
3 共通液室(液体供給口)
5 ノズル部材
6 吐出口
7 液路
8 インク供給口(液体供給口)
20,30,40 支持部材
20a,40a 傾斜面部
30a 突起部
50 把持部材
M1〜M3 変形矯正部材
2 吐出エネルギー発生素子
3 共通液室(液体供給口)
5 ノズル部材
6 吐出口
7 液路
8 インク供給口(液体供給口)
20,30,40 支持部材
20a,40a 傾斜面部
30a 突起部
50 把持部材
M1〜M3 変形矯正部材
Claims (8)
- 吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、前記基板に密着しているノズル部材と、前記基板と前記ノズル部材とによって形成され、前記吐出エネルギー発生素子を内包している液路と、前記ノズル部材に形成されて前記液路と連通している、液滴を吐出するための吐出口と、前記基板を貫通して前記液路と連通している共通液室とを有する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記基板に接着固定されて該基板を支持する支持部材を有し、該支持部材は、前記共通液室と連通する液体供給口と、該液体供給口に向かって該支持部材を厚くする形状であり前記基板との接着面となる凸状の傾斜面部、および/または前記基板との接着面上で前記液体供給口の周囲に設けられている突起部とを有していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記基板は前記支持部材に接着固定されて変形を矯正されている、請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記ノズル部材が合成樹脂製である、請求項1または2に記載の液滴吐出ヘッド。
- 吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、前記基板に密着しているノズル部材と、前記基板と前記ノズル部材とによって形成され、前記吐出エネルギー発生素子を内包している液路と、前記ノズル部材に形成されて前記液路と連通している、液滴を吐出するための吐出口と、前記基板を貫通して前記液路と連通している共通液室とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記共通液室と連通可能な液体供給口と、該液体供給口に向かって板厚を厚くする形状の凸状の傾斜面部、および/または前記液体供給口の周囲に設けられている突起部とを有している支持部材を用意する工程と、
前記基板と前記ノズル部材とを互いに接合する工程と、
接合状態の前記基板および前記ノズル部材の外周部を把持する工程と、
前記外周部が把持された接合状態の前記基板および前記ノズル部材を、前記支持部材上に押圧して、撓み変形を矯正する工程と、
前記撓み変形が矯正された前記基板および前記ノズル部材を前記支持部材に固定する工程と、
前記基板および前記ノズル部材の把持を解除する工程とを含むことを特徴とする、液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 吐出エネルギー発生素子が形成された基板と、前記基板に密着しているノズル部材と、前記基板と前記ノズル部材とによって形成され、前記吐出エネルギー発生素子を内包している液路と、前記ノズル部材に形成されて前記液路と連通している、液滴を吐出するための吐出口と、前記基板を貫通して前記液路と連通している共通液室とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記共通液室と連通可能な液体供給口を有している支持部材を用意する工程と、
前記基板と前記ノズル部材とを互いに接合する工程と、
接合状態の前記基板および前記ノズル部材の外周部を把持する工程と、
前記外周部が把持された接合状態の前記基板および前記ノズル部材を、前記支持部材上に置く工程と、
前記支持部材の前記液体供給口を介して前記基板の前記共通液室に、複数の変形矯正部材を挿入し、前記各変形矯正部材の一部を前記共通液室の内壁面にそれぞれ当接させる工程と、
前記各変形矯正部材の前記共通液室内への挿入量を等しくすることによって、前記基板の面方向の変形を矯正する工程と、
面方向の変形が矯正された前記基板および前記ノズル部材を前記支持部材に押圧し、前記支持部材に固定する工程とを含むことを特徴とする、液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記変形矯正部材は、少なくとも前記基板の前記共通液室内の最大変形部と最小変形部に挿入される、請求項5に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記支持部材は、前記液体供給口に向かって板厚を厚くする形状の凸状の傾斜面部、および/または前記液体供給口の周囲に設けられている突起部とを有しており、
面方向の変形が矯正された前記基板および前記ノズル部材を前記支持部材に押圧して、前記基板および前記ノズル部材の撓み変形を矯正してから前記支持部材に固定する、請求項5または6に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 複数の前記変形矯正部材は全て同一形状である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005268348A JP2007076226A (ja) | 2005-09-15 | 2005-09-15 | 液滴吐出ヘッドおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005268348A JP2007076226A (ja) | 2005-09-15 | 2005-09-15 | 液滴吐出ヘッドおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007076226A true JP2007076226A (ja) | 2007-03-29 |
Family
ID=37936977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005268348A Pending JP2007076226A (ja) | 2005-09-15 | 2005-09-15 | 液滴吐出ヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007076226A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011021475A1 (ja) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | コニカミノルタIj株式会社 | ノズルプレート保持装置及びインクジェットヘッドの製造方法 |
JP2012187804A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 |
JP2015226988A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法 |
JP2016187930A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド |
US10458552B2 (en) | 2016-08-31 | 2019-10-29 | Seiko Epson Corporation | Valve and manufacturing method for valve |
-
2005
- 2005-09-15 JP JP2005268348A patent/JP2007076226A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011021475A1 (ja) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | コニカミノルタIj株式会社 | ノズルプレート保持装置及びインクジェットヘッドの製造方法 |
US8540834B2 (en) | 2009-08-21 | 2013-09-24 | Konica Minolta Ij Technologies, Inc. | Nozzle plate holding device and method for manufacturing inkjet head |
JP2012187804A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 |
JP2015226988A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法 |
CN105269964A (zh) * | 2014-05-30 | 2016-01-27 | 佳能株式会社 | 液体喷出头和液体喷出头的制造方法 |
US9475288B2 (en) | 2014-05-30 | 2016-10-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejection head and manufacturing method of liquid ejection head |
JP2016187930A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド |
US10458552B2 (en) | 2016-08-31 | 2019-10-29 | Seiko Epson Corporation | Valve and manufacturing method for valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9802410B2 (en) | Ink jet print head | |
JP4594755B2 (ja) | インクジェットプリントヘッドを作製する方法 | |
US20070067991A1 (en) | Method of producing an elastic plate for an ink jet recording head | |
US10029466B2 (en) | Ink-jet recording head, recording element substrate, method for manufacturing ink-jet recording head, and method for manufacturing recording element substrate | |
JP2007076226A (ja) | 液滴吐出ヘッドおよびその製造方法 | |
EP2468510B1 (en) | Nozzle plate holding device and method for manufacturing inkjet head | |
TWI427711B (zh) | 微機電積體電路接合方法 | |
JP4617770B2 (ja) | 積層ノズルプレートの製造方法 | |
US6368515B1 (en) | Method of manufacturing ink-jet printer head | |
US6733111B2 (en) | Inkjet head | |
US6896361B2 (en) | Method of manufacturing ink jet head and ink jet head | |
JP2008093902A (ja) | 薄膜振動板の転写方法およびそれを用いたインクジェット記録装置 | |
JP2007261169A (ja) | 液体噴射ヘッド | |
WO2013088505A1 (ja) | 液体吐出ヘッド及びその製造方法 | |
JP2006130766A (ja) | 液体吐出ヘッド用基板及びその製造方法 | |
JP2003118114A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
JP2007216416A (ja) | インクジェット記録ヘッドの製造方法 | |
JP2007237601A (ja) | インクジェット記録ヘッド | |
JP2007196431A (ja) | 液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出ヘッドの製造方法 | |
JP2007250761A (ja) | 半導体デバイスの製造方法 | |
JP4432456B2 (ja) | プリンタヘッドの製造方法 | |
JP2005144722A (ja) | インクジェットヘッドの製造方法 | |
JP2008149665A (ja) | 液体吐出ヘッドの製造方法 | |
JP2008142967A (ja) | 電鋳法を用いたインクジェットヘッドの製造方法 | |
JP2005169837A (ja) | インクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録ヘッドの製造方法 |