JP2007076226A - 液滴吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

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

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の第１の実施形態における液滴吐出ヘッドの要部を示す断面図である。 図１に示す液滴吐出ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態における液滴吐出ヘッドの要部を示す断面図である。 図３に示す液滴吐出ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態における液滴吐出ヘッドの要部を示す断面図である。 図５に示す液滴吐出ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態における液滴吐出ヘッドの基板および変形矯正部材を示す底面図である。 図７に示す変形矯正部材の拡大側面図である。 本発明の第４の実施形態における液滴吐出ヘッドの製造方法を示す断面図である。 （ａ）は従来の液滴吐出ヘッドの要部を示す平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は従来の液滴吐出ヘッドの反りを示す幅方向の断面図、（ｂ）はその長手方向の断面図である。 従来の液滴吐出ヘッドの面方向の変形を示す平面図である。その製造方法を示す要部模式断面図

符号の説明

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

Claims (8)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。

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