JP2009148921A

JP2009148921A - 液体噴射ヘッドの製造方法

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Publication number: JP2009148921A
Application number: JP2007326867A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Momose; 和昭百瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】基板の反りを防止して歩留まりを向上すると共に作業効率を向上してコストを低減することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】第１の押圧治具６０に流路形成基板用ウェハ１１２の流路形成基板１２毎に対応して設けられた第１の位置決めピン６３を、流路形成基板１２に設けられた第１の位置決め孔１１３と、接合部材１４、１５に設けられた第２の位置決め孔１１５とに挿入することにより両者を位置合わせをした状態で接着剤５０、５１の初期硬化を行う初期硬化工程と、初期硬化工程が終了した接合体を、第２の押圧治具に流路形成基板用ウェハ１１２に対応して設けられた第２の位置決めピンに、流路形成基板用ウェハ１１２の流路形成基板１２以外の領域に設けられた第３の位置決め孔１１４を挿入した状態で接着剤５０、５１の本硬化を行う本硬化工程とを具備する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。

液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。具体的には、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられ流路形成板とその一方面側に設けられる振動板とを有する流路ユニットと、流路ユニットに接着剤を介して接着されたノズル開口を有するノズルプレートと、各圧力発生室に対応して設けられ支持基板に固定された圧電素子（圧電振動子）と、この圧電素子を収容する収容室を有するケースヘッド（基台）とを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような流路形成基板は、流路形成基板用ウェハに複数個一体的に形成され、この流路形成基板用ウェハに一体的に形成された流路形成基板に、ノズルプレートや振動板などの接合部材が接着剤を介して位置決め固定される。

特開２００４−７４７４０号公報

しかしながら、流路形成基板用ウェハと接合基板とを接着剤を介して接着するには時間がかかるため、１台の治具により接着を行うと、同時に複数の接着を行うには必要な治具の数も多くなり、高コストになってしまうという問題がある。

特に、流路形成基板として、圧力発生室が並設された列が複数列設けられた大判のものを製造する場合、流路形成基板及び接合部材の接合時の反りを防止するためには、流路形成基板と接合部材とを比較的低温で長時間かけて接着剤を硬化させる必要があり、このような場合には、硬化時間中に治具を利用することができなくなってしまうと共に、硬化時間中に広い保管場所も必要になってしまうという問題がある。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法においても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、基板の反りを防止して歩留まりを向上すると共に作業効率を向上してコストを低減することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口に連通する液体流路が設けられた流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に接着剤を介して接着される接合部材とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、複数の前記流路形成基板が一体的に設けられた流路形成基板用ウェハの当該流路形成基板毎に個別に位置決めされる前記接合部材を接着剤を介して接着する際に、第１の押圧治具に前記流路形成基板用ウェハの前記流路形成基板毎に対応して設けられた第１の位置決めピンを、前記流路形成基板に設けられた第１の位置決め孔と、前記接合部材に設けられた第２の位置決め孔とに挿入することにより前記流路形成基板と前記接合部材との位置合わせをした状態で、当該第１の押圧治具によって前記流路形成基板用ウェハと前記接合部材とを互いに押圧して一定時間保持して前記接着剤の初期硬化を行う初期硬化工程と、前記初期硬化工程が終了した前記流路形成基板用ウェハと前記接合部材との接合体を、第２の押圧治具に前記流路形成基板用ウェハに対応して設けられた第２の位置決めピンに、前記流路形成基板用ウェハの前記流路形成基板以外の領域に設けられた第３の位置決め孔を挿入した状態で、当該第２の押圧治具によって前記流路形成基板用ウェハと前記接合部材とを互いに押圧して一定時間保持して前記接着剤の本硬化を行う本硬化工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、流路形成基板用ウェハを各流路形成基板に分割して、各流路形成基板に接合部材を接着するのに比べて作業効率を向上することができると共に、接着に使用する治具の数を減らして製造コストを低減することができる。また、第２の押圧治具に各流路形成基板毎に第１の位置決めピンが不要となり、治具のコストを低減することができる。そして、製造時に時間のかかる本硬化を、コストが低い第２の押圧治具で行うことで、製造コストを低減することができる。

ここで、前記本硬化工程では、前記第２の押圧治具の前記第２の位置決めピンに、前記接合体を複数個積層して保持させると共に、積層された複数個の前記接合体を同時に押圧して一定時間保持することが好ましい。また、前記本硬化工程では、前記第２の押圧治具に保持させる複数の接合体の間に保護部材を配置することが好ましい。これによれば、複数の接合体の本硬化工程を同時に行うことができ、治具の数を減少させることができると共に、複数の治具を保管する保管場所を狭くすることができ、コストを低減させることができる。また、接合体の間に保護部材を設けることで、積層された接合体が互いに傷つけ合うのを防止することができる。

また、前記第１の押圧治具は、前記第３の位置決め孔に挿入される前記第２の位置決めピンを有すると共に、前記初期硬化工程では、前記第１の位置決めピンに前記第１の位置決め孔を挿入すると共に、前記第２の位置決めピンに前記第３の位置決め孔を挿入した状態で行うことが好ましい。これによれば、流路形成基板用ウェハを第１の押圧治具に容易に且つ短時間で位置合わせすることができると共に、接合部材を第１の押圧治具に位置合わせする際の位置を、第２の位置決めピンにより容易に把握することができる。

また、前記接合部材が、前記流路形成基板の一方面側に接着されて前記ノズル開口が設けられたノズルプレートと、前記流路形成基板の他方面側に接着されて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子が固定される振動板との何れか一方又は両方であることが好ましい。これによれば、流路形成基板用ウェハとノズルプレートや振動板などを低コストで接着することができる。

また、前記初期硬化工程及び前記本硬化工程では、前記接着剤の硬化を低温で行うことが好ましい。これによれば、線膨張係数が異なる材料同士であっても、低温で接着することにより基板の反りを防止して、高精度な液体噴射ヘッドを製造できる。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの断面図である。まず、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの一例について説明するが、本発明は他の構成のインクジェット式記録ヘッドに適用することができるものである。

図１に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０は、複数の圧力発生室１１を有する流路形成基板１２と、各圧力発生室１１に連通する複数のノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４と、流路形成基板１２のノズルプレート１４とは反対側の面に設けられる振動板１５とを具備する流路ユニット１６を有する。さらに、振動板１５上の各圧力発生室１１に対応する領域に設けられる圧電素子１７を有する圧電素子ユニット１８と、振動板１５上に固定されて圧電素子ユニット１８が収容される収容部１９を有するケースヘッド２０とを有する。

流路形成基板１２には、その一方面側の表層部分に、圧力発生室１１が隔壁２１によって区画されてその幅方向で複数並設されている。例えば、本実施形態では、流路形成基板１２には、複数の圧力発生室１１が並設され、各圧力発生室１１の列の外側には、各圧力発生室１１にインクを供給するためのリザーバ２２が、流路形成基板１２を厚さ方向に貫通して設けられている。そして、各圧力発生室１１とリザーバ２２とは、インク供給路２３を介して連通している。インク供給路２３は、本実施形態では、圧力発生室１１よりも狭い幅で形成されており、リザーバ２２から圧力発生室１１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する役割を果たしている。さらに、圧力発生室１１のリザーバ２２とは反対の端部側には、流路形成基板１２を貫通するノズル連通孔２４が形成されている。すなわち、本実施形態では、流路形成基板１２に液体流路として、圧力発生室１１、リザーバ２２、インク供給路２３、ノズル連通孔２４が設けられている。このような流路形成基板１２は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、流路形成基板１２に設けられる上記圧力発生室１１等は、流路形成基板１２をエッチングすることによって形成されている。

この流路形成基板１２の一方面側にはノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４が接着剤５０を介して接着され、各ノズル開口１３は、流路形成基板１２に設けられたノズル連通孔２４を介して各圧力発生室１１と連通している。すなわち、本実施形態では、流路形成基板１２に接着剤を介して接着された接合部材として、ノズルプレート１４を挙げている。

また、流路形成基板１２の他方面側、すなわち、圧力発生室１１の開口面側には振動板１５が接合されて、各圧力発生室１１はこの振動板１５によって封止されている。

この振動板１５は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜２５と、この弾性膜２５を支持する、例えば、金属材料等からなる支持板２６との複合板で形成されており、弾性膜２５側が流路形成基板１２に接合されている。例えば、本実施形態では、弾性膜２５は、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、支持板２６は、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。また、振動板１５の各圧力発生室１１に対向する領域内には、圧電素子１７の先端部が当接する島部２７が設けられている。すなわち、振動板１５の各圧力発生室１１の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部２８が形成されて、この薄肉部２８の内側にそれぞれ島部２７が設けられている。また、本実施形態では、振動板１５のリザーバ２２に対向する領域に、薄肉部２８と同様に、支持板２６がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜のみで構成されるコンプライアンス部２９が設けられている。なお、このコンプライアンス部２９は、リザーバ２２内の圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２９の弾性膜２５が変形することによって圧力変化を吸収し、リザーバ２２内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。

このような振動板１５は、流路形成基板１２に接着剤５１を介して接着されている。すなわち、本実施形態では、流路形成基板１２に接着剤５０、５１を介して接合される接合部材として振動板１５とノズルプレート１４とが挙げられる。

そして、圧電素子ユニット１８を構成する各圧電素子１７は、その活性領域の先端が振動板１５の島部２７に当接されている。実際には、各圧電素子１７の先端面が接着剤３０によって島部２７に接合されている。

ここで、圧力発生室１１内にインク滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段である圧電素子１７は、本実施形態では、一つの圧電素子ユニット１８において一体的に形成されている。すなわち、圧電材料３１と電極形成材料３２，３３とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層した圧電素子形成部材３４を形成し、この圧電素子形成部材３４を各圧力発生室１１に対応して櫛歯上に切り分けることによって各圧電素子１７が形成されている。すなわち、本実施形態では、複数の圧電素子１７が一体的に形成されている。そして、この圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）の振動に寄与しない不活性領域、すなわち、圧電素子１７の基端部側が固定基板３５に固着されている。そして、圧電素子１７の基端部近傍には、固定基板３５とは反対側の面に、各圧電素子１７を駆動するための信号を供給する配線３６を有する回路基板３７が接続されている。本実施形態では、これら圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）と固定基板３５で圧電素子ユニット１８が構成されている。

このような圧電素子ユニット１８は、圧電素子１７の先端部が上述したように振動板１５の島部２７に当接された状態で固定されている。例えば、本実施形態では、上述したように振動板１５上にケースヘッド２０が固定されており、圧電素子ユニット１８は、このケースヘッド２０の収容部１９内に収容されて、圧電素子１７が固定された固定基板３５が、圧電素子１７とは反対面側でケースヘッド２０に固定されている。具体的には、ケースヘッド２０の収容部１９内には、段差部３８が設けられており、固定基板３５は、このケースヘッド２０の段差部３８に接着剤３９によって接合されている。

さらにケースヘッド２０上には、回路基板３７の各配線３６がそれぞれ接続される複数の導電パッド４０が設けられた配線基板４１が固定されており、ケースヘッド２０の収容部１９は、この配線基板４１によって実質的に塞がれている。配線基板４１には、ケースヘッド２０の収容部１９に対向する領域にスリット状の開口部４２が形成されており、回路基板３７はこの配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出されている。

また、圧電素子ユニット１８を構成する回路基板３７は、例えば、本実施形態では、圧電素子１７を駆動するための駆動ＩＣ（図示なし）が搭載されたチップオンフィルム（ＣＯＦ）からなる。そして、回路基板３７の各配線３６は、その基端部側では、例えば、半田、異方性導電材等によって圧電素子１７を構成する電極形成材料３２，３３に接続されている。一方、先端部側では、各配線３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。具体的には、配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出された回路基板３７の先端部が配線基板４１の表面に沿って折り曲げられた状態で、各配線３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。

そして、このようなインクジェット式記録ヘッド１０では、インク滴を吐出する際に、圧電素子１７及び振動板１５の変形によって各圧力発生室１１の容積を変化させて所定のノズル開口１３からインク滴を吐出させるようになっている。具体的には、図示しないインクカートリッジからリザーバ２２にインクが供給されると、インク供給路２３を介して各圧力発生室１１にインクが分配される。実際には、圧電素子１７に電圧を印加することにより圧電素子１７を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１７と共に変形されて圧力発生室１１の容積が広げられ、圧力発生室１１内にインクが引き込まれる。ノズル開口１３に至るまで内部にインクが満たされた後、配線基板を介して供給される記録信号に従い、圧電素子１７の電極形成材料３２，３３に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電素子１７が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板１５も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室１１の容積が収縮して圧力発生室１１内の圧力が高まりノズル開口１３からインク滴が吐出される。

このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法、特に、流路ユニット１６の製造方法について図２〜図５を参照して説明する。なお、図２は、流路形成基板用ウェハの上面図であり、図３及び図５は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す分解斜視図であり、図４及び図６は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。ここで、図４及び図６は、図２に示すＡ−Ａ′線方向の断面図を示している。

まず、図３及び図４に示すように、第１の押圧治具６０を用いて、流路形成基板１２が複数個一体的に形成された流路形成基板用ウェハ１１２と、本実施形態の接合部材であるノズルプレート１４及び振動板１５とを接着剤５０、５１を介して接着し接着剤５０、５１の初期硬化を行う（初期硬化工程）。

流路形成基板用ウェハ１１２は、図２に示すように、シリコンウェハからなり、上述したように圧力発生室１１等がエッチングにより形成されている。本実施形態では、１つの流路形成基板用ウェハ１１２に１０個の流路形成基板１２が同時に形成されている。

また、流路形成基板用ウェハ１１２には、予め各流路形成基板１２となる領域に第１の位置決め孔１１３が設けられている。この第１の位置決め孔１１３は、流路形成基板１２と接合部材であるノズルプレート１４及び振動板１５とを位置決めするためのものであり、本実施形態では、各流路形成基板１２に第１の位置決め孔１１３をそれぞれ２つ設けるようにした。すなわち、流路形成基板用ウェハ１１２には、第１の位置決め孔１１３が２０個設けられている。

また、流路形成基板用ウェハ１１２には、流路形成基板１２となる領域以外の領域に、詳しくは後述する本硬化工程で利用される第３の位置決め孔１１４が設けられている。本実施形態では、第３の位置決め孔１１４を、流路形成基板用ウェハ１１２のオリエンテーションフラット１１２ａとは反対側に２つ設けるようにした。また、第３の位置決め孔１１４は、本実施形態では、第１の位置決め孔１１３の開口面積よりも大きな開口面積で形成した。

このような第１の位置決め孔１１３及び第３の位置決め孔１１４は、例えば、流路形成基板用ウェハ１１２に圧力発生室１１等を形成する際のエッチングにより同時に形成することができる。すなわち、シリコンウェハからなる流路形成基板用ウェハ１１２を異方性エッチングすることにより、第１の位置決め孔１１３及び第３の位置決め孔１１４をその開口が菱形状となるように高精度に形成することができる。なお、第１の位置決め孔１１３及び第３の位置決め孔１１４の形状及び製造方法は特にこれに限定されず、例えば、第１の位置決め孔１１３及び第３の位置決め孔１１４をドライエッチングやレーザ加工等の機械的な加工により形成してもよいし、また開口形状が円形状であってもよい。

一方、流路形成基板用ウェハ１１２の各流路形成基板１２毎に接合される接合部材であるノズルプレート１４及び振動板１５には、図３及び図４に示すように、流路形成基板用ウェハ１１２の第１の位置決め孔１１３に位置合わせされる第２の位置決め孔１１５が設けられている。本実施形態では、ノズルプレート１４及び振動板１５の第２の位置決め孔１１５として、第１の位置決め孔１１３と同様に開口が菱形状となるように形成した。

そして、本実施形態では、これらのノズルプレート１４及び振動板１５からなる２つの接合部材を流路形成基板用ウェハ１１２の各流路形成基板１２に同時に接着している。

ここで、初期硬化を行う第１の押圧治具６０は、第１の基台部６１と、第１の基台部６１に相対向する位置に設けられた第１の押圧部６２とを具備する。

第１の基台部６１は、流路形成基板用ウェハ１１２よりも大きな外径で設けられた板状部材からなる。また、第１の基台部６１の一方面には、流路形成基板用ウェハ１１２の第１の位置決め孔１１３及び接合部材の第２の位置決め孔１１５に挿入されて両者を位置決めするための第１の位置決めピン６３が突出するように設けられている。第１の位置決めピン６３は、第１の位置決め孔１１３及び第２の位置決め孔１１５に内接する大きさの外径で形成された円柱形状を有する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１２に同時に１０個の流路形成基板１２を形成しており、流路形成基板用ウェハ１１２には２０個の第１の位置決め孔１１３が設けられているため、第１の位置決めピン６３は２０個設けられている。

また、第１の押圧治具６０の第１の基台部６１には、流路形成基板用ウェハ１１２の第３の位置決め孔１１４に挿入される第２の位置決めピン６４が設けられている。第２の位置決めピン６４は、第３の位置決め孔１１４に内接する大きさの外径で形成された円柱形状を有する。すなわち、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１２に第１の位置決め孔１１３よりも大きな開口面積を有する第３の位置決め孔１１４を設けたため、第２の位置決めピン６４は、第１の位置決めピン６３よりも大きな外径を有する。また、流路形成基板用ウェハ１１２には、第３の位置決め孔１１４が２つ設けられているため、第２の位置決めピン６４は２本設けられている。このような第２の位置決めピン６４は、第１の位置決めピン６３の長さよりも長く、第１の位置決めピン６３よりも突出して設けられている。これは、第１の押圧治具６０に流路形成基板用ウェハ１１２を位置決めして保持させる際に、先に第２の位置決めピン６４を流路形成基板用ウェハ１１２の第３の位置決め孔１１４に挿入して流路形成基板用ウェハ１１２の位置決めを行った後、第１の位置決めピン６３を流路形成基板用ウェハ１１２の第１の位置決め孔１１３に挿入するようにして、第１の位置決めピン６３を第１の位置決め孔１１３に挿入し易くするためである。

さらに、第１の基台部６１には、第１の押圧部６２の移動をガイドする２本のガイドピン６５が設けられており、第１の押圧部６２は、ガイドピン６５がガイド孔６６に挿通されることで第１の基台部６１に対して平行な状態で間隔を調整可能となっている。

そして、図４に示すように、第１の押圧治具６０の第１の位置決めピン６３を振動板１５の第２の位置決め孔１１５に挿入した後、第１の位置決めピン６３及び第２の位置決めピン６４を流路形成基板用ウェハ１１２に挿入し、その後、第１の位置決めピン６３をノズルプレート１４に挿入する。これにより、第１の基台部６１側から振動板１５、流路形成基板用ウェハ１１２及びノズルプレート１４が順次積層された状態となる。なお、このとき、流路形成基板用ウェハ１１２又は振動板１５及びノズルプレート１４の何れか一方又は両方に接着剤５０、５１を塗布しておく。

次に、ノズルプレート１４上に第１の押圧部６２を配置し、第１の押圧部６２を第１の基台部６１側に押圧した状態で一定時間保持する。例えば、第１の押圧部６２上に所定の重さの重りを載置することで所定の加重で押圧することができる。なお、本実施形態の初期硬化工程では、接着剤５０、５１を加熱することなく、比較的低温（ここでは常温）で硬化させている。これにより、流路形成基板用ウェハ１１２及び接合部材であるノズルプレート１４及び振動板１５の熱による反りを防止した状態で接着することができる。

また、第１の押圧治具６０による初期硬化工程では、流路形成基板用ウェハ１１２に対して振動板１５及びノズルプレート１４が動かない程度に接着剤５０、５１が硬化するまで行う。すなわち、接着剤５０、５１の初期硬化とは、接着剤５０、５１の表面側が硬化し、流路形成基板用ウェハ１１２とノズルプレート１４及び振動板１５とが動かない程度に硬化された状態のことを言う。また、本実施形態では、第１の押圧部６２の接合部材（ここではノズルプレート１４）に当接する面に、保護部材６８を設けている。この保護部材６８は、ノズルプレート１４に傷が付くのを防止するためのものである。このような保護部材６８としては、例えば、例えば、フィルム状のフッ素樹脂やシリコーン樹脂などが挙げられる。

このように、本実施形態では、第１の押圧治具６０に、流路形成基板用ウェハ１１２に設けられた第３の位置決め孔１１４に挿入される第２の位置決めピン６４を設けたため、接合部材であるノズルプレート１４や振動板１５に第１の位置決めピン６３を挿入する際の位置決めを容易に行うことができる。すなわち、第２の位置決めピン６４を指標としてノズルプレート１４や振動板１５を配置することで、ノズルプレート１４及び振動板１５を所望の位置に容易に且つ高速で配置することができる。なお、ノズルプレート１４及び振動板１５の配置は、自動ピッキング装置等により自動化してもよく、また手動で行ってもよい。

そして、第１の押圧治具６０による初期硬化が終わったら、第２の押圧治具７０によって接着剤５０、５１の本硬化を行う。

ここで第２の押圧治具７０は、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１２と接合部材（ノズルプレート１４、振動板１５）とが初期硬化工程で接着された接合体２００を複数個同時に押圧した状態で保持するものであり、第２の基台部７１と、第２の基台部７１に相対向する位置に設けられた第２の押圧部７２とを具備する。

第２の基台部７１は、流路形成基板用ウェハ１１２よりも大きな外径で設けられた板状部材からなり、その一方面には流路形成基板用ウェハ１１２の第３の位置決め孔１１４に挿入される第２の位置決めピン７４が設けられている。また、第２の押圧治具７０の第２の位置決めピン７４は、第１の押圧治具６０の第２の位置決めピン６４の長さよりも長く設けられている。これは、第２の押圧治具７０によって、複数個の接合体２００を本硬化させるため、第２の位置決めピン７４が複数個の接合体２００に挿入可能な長さで形成されているためである。

また、第２の基台部７１には、第２の押圧部７２の移動をガイドする２本のガイドピン７５が設けられており、第２の押圧部７２は、ガイドピン７５がガイド孔７６に挿通されることで第２の基台部７１に対して平行な状態で間隔を調整可能となっている。

そして、図６に示すように、初期硬化工程で一体化された流路形成基板用ウェハ１１２と接合部材（ノズルプレート１４、振動板１５）との接合体２００を、第２の押圧治具７０の第２の位置決めピン７４に順次挿入する。本実施形態では、１つの第２の押圧治具７０に、接合体２００を５つ保持させるようにした。また、第２の押圧部７２の接合部材（ここではノズルプレート１４）に当接する面と、積層された接合体２００の各間とには、保護部材７８を設けている。この保護部材７８は、第２の押圧部７２によってノズルプレート１４に傷が付くのを防止すると共に、積層された接合体２００同士が互いに傷付け合うのを防止するためのものである。このような保護部材７８としては、例えば、例えば、フィルム状のフッ素樹脂やシリコーン樹脂などが挙げられる。勿論、積層された接合体２００の間には保護部材７８の他に、他の金属や樹脂などの基板を挿入するようにしてもよい。

次に、積層された接合体２００上に第２の押圧部７２を配置し、第２の押圧部７２を第２の基台部７１側に押圧した状態で一定時間保持する。例えば、第２の押圧部７２上に所定の重さの重りを載置することで所定の加重で押圧することができる。これにより、流路形成基板用ウェハ１１２の各流路形成基板１２と接合部材であるノズルプレート１４及び振動板１５とを接着する接着剤５０、５１の本硬化を行うことができる。なお、本実施形態の本硬化工程では、接着剤５０、５１を加熱することなく、比較的低温（ここでは常温）で硬化させている。これにより、流路形成基板用ウェハ１１２及び接合部材であるノズルプレート１４及び振動板１５の熱による反りを防止した状態で接着することができる。

また、第２の押圧治具７０による本硬化工程では、接着剤５０、５１が内部まで完全に硬化するまで行う。すなわち、接着剤５０、５１の本硬化とは、接着剤５０、５１が内部まで完全に硬化した状態のことを言う。

このように、第２の押圧治具７０の第２の位置決めピン７４を接合体２００（流路形成基板用ウェハ１１２）の第３の位置決め孔１１４に挿入して位置合わせすることで、第２の押圧部７２による圧力を接合体２００の面内で均等にして、均一な製品を製造することができる。すなわち、第２の押圧治具７０に第２の位置決めピン７４を設けていない場合には、接合体２００の第２の押圧治具７０への位置合わせが行えず、第２の押圧部７２による圧力を均等にすることができず、製品としてばらつきが生じてしまう。

以上説明したように、複数の流路形成基板１２が一体的に設けられた流路形成基板用ウェハ１１２に接合部材（本実施形態では、ノズルプレート１４及び振動板１５）を接着することで、流路形成基板用ウェハ１１２を各流路形成基板１２に分割して、各流路形成基板１２に接合部材を接着するのに比べて作業効率を向上することができると共に、接着に使用する治具の数を減らして製造コストを低減することができる。

また、流路形成基板用ウェハ１１２と接合部材（ノズルプレート１４、振動板１５）との接着では、第１の押圧治具６０により初期硬化を行った後、第１の押圧治具６０とは異なる第２の押圧治具７０で本硬化を行うようにした。これにより、第２の押圧治具７０には、第１の位置決めピン６３が必要なくなり、治具自体のコストを第１の押圧治具６０に比べて低減することができる。また、第２の押圧治具７０に第１の位置決めピン６３を設けていないことから、第２の押圧治具７０に接合体２００を位置決めした際に、第１の位置決めピン６３によってノズルプレート１４や振動板１５等が変形するのを防止することができ、製造効率を向上することができる。すなわち、第２の押圧治具７０に第１の位置決めピン６３を設けた場合、この第１の位置決めピン６３を接合体２００の第１の位置決め孔１１３及び第２の位置決め孔１１５に挿入しなければならず、第１の位置決めピン６３の微小な誤差や接着時の誤差等により、ノズルプレート１４や振動板１５が変形してしまうからである。ちなみに、第１の位置決めピン６３、第２の位置決めピン６４、７４は、流路形成基板用ウェハ１１２と接合部材との高精度な位置合わせを行わせるために、外形が高精度に形成されている必要があり、このような高精度な位置決めピン６３、６４、７４は、とても高価なものである。したがって、第２の押圧治具７０に第１の位置決めピン６３を設けないことで、第２の押圧治具７０のコストを低減することができる。

そして、インクジェット式記録ヘッドの製造時に時間のかかる本硬化を、コストが低い第２の押圧治具７０で行うことで、製造コストを低減することができる。すなわち、初期硬化のみを高価な第１の押圧治具６０で行い、本硬化を第１の押圧治具６０に比べて低価な第２の押圧治具７０で行うことで、製造コストを低減することができる。また、本実施形態では、第２の押圧治具７０による本硬化において、複数の接合体２００を同時に本硬化することができるため、製造コストを低減することができる。また、第２の押圧治具７０によって複数の接合体２００の本硬化を行うことができるため、治具の置き場所を狭くすることができ、これによってもコストの低減を図れる。

なお、その後は、例えば、流路形成基板用ウェハ１１２を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１２に分割し、各流路形成基板１２に圧電素子ユニット１８及びケースヘッド２０を接合することで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、流路形成基板１２に接着剤５０、５１を介して接着される接合部材として、ノズルプレート１４及び振動板１５を例示したが、接合部材は、何れか一方のみでもよく、また、他の部材であってもよい。

また、上述した実施形態１では、第１の押圧治具６０に、流路形成基板用ウェハ１１２の第３の位置決め孔１１４に挿入される第２の位置決めピン６４を設けるようにしたが、第１の押圧治具６０には、第２の位置決めピン６４が設けられていなくてもよい。

さらに、上述した実施形態１では、第２の押圧治具７０によって複数の接合体２００の本硬化を同時に行うようにしたが、第２の押圧治具７０によって１つの接合体２００の本硬化を行うようにしても、１つの第１の押圧治具６０に対して複数の第２の押圧治具７０を用意して、複数の第２の押圧治具７０によって同時に複数の接合体２００の本硬化を行うことができる。したがって、コストを低減することができる。

また、上述した実施形態１では、圧力発生室１１に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、縦振動型の圧電素子１７を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、下電極、圧電体層及び上電極を成膜及びリソグラフィ法により順次積層形成した薄膜型の圧電素子や、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子などを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるものなどを使用することができる。

なお、上述した実施形態１では、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。

本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの断面図である。本発明の実施形態１に係る流路形成基板用ウェハの上面図である。本発明の実施形態１に係る製造工程を示す分解斜視図である。本発明の実施形態１に係る製造工程を示す断面図である。本発明の実施形態１に係る製造工程を示す分解斜視図である。本発明の実施形態１に係る製造工程を示す断面図である。

符号の説明

１０インクジェット式記録ヘッド、１１圧力発生室、１２流路形成基板、１３ノズル開口、１４ノズルプレート（接合部材）、１５振動板（接合部材）、１６流路ユニット、１７圧電素子、１８圧電素子ユニット、１９収容部、２０ケースヘッド、３５固定基板、３６配線、３７回路基板、４１配線基板、５０、５１接着剤、６０第１の押圧治具、６３第１の位置決めピン、６４第２の位置決めピン、７０第２の押圧治具、７４第２の位置決めピン、１１２流路形成基板用ウェハ、１１３第１の位置決め孔、１１４第２の位置決め孔、１１５第３の位置決め孔

Claims

ノズル開口に連通する液体流路が設けられた流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に接着剤を介して接着される接合部材とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
複数の前記流路形成基板が一体的に設けられた流路形成基板用ウェハの当該流路形成基板毎に個別に位置決めされる前記接合部材を接着剤を介して接着する際に、
第１の押圧治具に前記流路形成基板用ウェハの前記流路形成基板毎に対応して設けられた第１の位置決めピンを、前記流路形成基板に設けられた第１の位置決め孔、前記接合部材に設けられた第２の位置決め孔とに挿入することにより前記流路形成基板と前記接合部材との位置合わせをした状態で、当該第１の押圧治具によって前記流路形成基板用ウェハと前記接合部材とを互いに押圧して一定時間保持して前記接着剤の初期硬化を行う初期硬化工程と、
前記初期硬化工程が終了した前記流路形成基板用ウェハと前記接合部材との接合体を、第２の押圧治具に前記流路形成基板用ウェハに対応して設けられた第２の位置決めピンに、前記流路形成基板用ウェハの前記流路形成基板以外の領域に設けられた第３の位置決め孔を挿入した状態で、当該第２の押圧治具によって前記流路形成基板用ウェハと前記接合部材とを互いに押圧して一定時間保持して前記接着剤の本硬化を行う本硬化工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
前記本硬化工程では、前記第２の押圧治具の前記第２の位置決めピンに、前記接合体を複数個積層して保持させると共に、積層された複数個の前記接合体を同時に押圧して一定時間保持することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記本硬化工程では、前記第２の押圧治具に保持させる複数の接合体の間に保護部材を配置することを特徴とする請求項２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記第１の押圧治具は、前記第３の位置決め孔に挿入される前記第２の位置決めピンを有すると共に、前記初期硬化工程では、前記第１の位置決めピンに前記第１の位置決め孔を挿入すると共に、前記第２の位置決めピンに前記第３の位置決め孔を挿入した状態で行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記接合部材が、前記流路形成基板の一方面側に接着されて前記ノズル開口が設けられたノズルプレートと、前記流路形成基板の他方面側に接着されて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子が固定される振動板との何れか一方又は両方であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記初期硬化工程及び前記本硬化工程では、前記接着剤の硬化を低温で行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。