JP2019217737A - Production method and program for liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a method and a program for manufacturing a liquid ejection head.
媒体に画像を記録する記録装置として、素子基板で液体を吐出する液体吐出ヘッドから媒体に向けて液体を吐出しながら媒体に画像を記録する、いわゆるインクジェット装置が知られている。このようなインクジェット装置には、例えば、より高速に記録動作を行う等の理由により、記録幅に相当する長尺な幅の液体吐出ヘッドを備えた装置がある。この液体吐出ヘッドの素子基板を記録幅に相当する幅の1枚の素子基板により構成することは素子基板の生産性等の理由により好ましくない。このため、素子基板を支持する支持部材に適度な幅の複数の素子基板を直線状に配置して、複数の素子基板の集合体が全体として上記記録幅を有する液体吐出ヘッドが採用されている。
例えば、特許文献1には、複数の短尺のヘッドモジュールを一列に繋ぎ合わせることにより長尺の液体吐出ヘッドを構成することが開示されている。また、特許文献2には、素子基板の接合に熱硬化性の接着剤を使用した液体吐出ヘッドの製造方法が開示されている。この製造方法では、フィンガーに吸着されて把持されたヘッド基板を画像処理によって位置決めした後、照射ノズルからベース板に塗布された接着剤に向けて赤外線を照射することによって接着剤を硬化させている。
2. Related Art As a recording apparatus that records an image on a medium, a so-called inkjet apparatus that records an image on a medium while discharging liquid toward a medium from a liquid discharge head that discharges liquid from an element substrate is known. As such an inkjet apparatus, for example, there is an apparatus provided with a liquid ejection head having a long width corresponding to a recording width because of performing a recording operation at a higher speed. It is not preferable to form the element substrate of the liquid discharge head with one element substrate having a width corresponding to the recording width, for reasons such as productivity of the element substrate. For this reason, a liquid ejection head having a plurality of element substrates of an appropriate width arranged linearly on a support member for supporting the element substrates, and an aggregate of the plurality of element substrates as a whole having the above-described recording width is employed. .
For example,
ところで、支持部材からの離間距離が略同じ距離となる位置に複数の素子基板を1つずつ配置しつつ熱硬化性の接着剤を介して支持部材に接合して一列を成すように各素子基板を並べて液体吐出ヘッドを製造すると、以下のような問題が生じる場合がある。
すなわち、各素子基板を支持部材に接合する際に熱硬化性の接着剤が加熱されることに伴い、接着剤に与えられる熱が支持部材にも伝わり支持部材が熱膨張する。また、各素子基板の接合時の熱硬化性の接着剤の加熱状態が終了することに伴い、支持部材に熱が与えられなくなり熱膨張した支持部材が熱収縮する。
以上の結果、製造時における支持部材の熱膨張及び熱収縮の影響により、完成後の液体吐出ヘッドを構成する各素子基板の支持部材に対する離間位置が大きくばらついてしまう。これに伴い、この液体吐出ヘッドを用いて媒体に画像を記録すると、記録精度が低下してしまう。
本発明は、製造時に支持部材が熱膨張しても、複数の素子基板の支持部材からの各離間距離のばらつきを小さくできる液体吐出ヘッドの製造方法の提供を目的とする。
By the way, each of the element substrates is arranged such that a plurality of element substrates are arranged one by one at a position where the separation distance from the support member is substantially the same distance and joined to the support member via a thermosetting adhesive to form a line. When the liquid ejection head is manufactured by arranging the above, the following problems may occur.
That is, when the thermosetting adhesive is heated when each element substrate is joined to the support member, the heat applied to the adhesive is transmitted to the support member and the support member thermally expands. Further, as the heating state of the thermosetting adhesive at the time of bonding the element substrates ends, heat is not applied to the support member, and the thermally expanded support member thermally contracts.
As a result, due to the effects of thermal expansion and thermal contraction of the support member at the time of manufacturing, the separation positions of the element substrates constituting the completed liquid ejection head from the support member vary greatly. Accompanying this, if an image is recorded on a medium using this liquid ejection head, the recording accuracy will be reduced.
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid discharge head that can reduce variations in distances between a plurality of element substrates from the support member even when the support member thermally expands during manufacture.
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出するための複数の素子基板が直線状に並べられ且つ熱硬化性の接着剤を介して支持部材に接合するように、一の素子基板の接合後に前記一の素子基板と隣接する位置に次の素子基板を接合する、液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記一の素子基板を加熱しながら前記一の素子基板を前記支持部材との第1離間位置に配置して前記一の素子基板を前記支持部材に接合する第1接合工程と、前記次の素子基板を加熱しながら前記次の素子基板を前記支持部材との第2離間位置に配置して前記次の素子基板を前記支持部材に接合する第2接合工程と、を含み、前記第2接合工程では、前記第1離間位置に配置された前記一の素子基板の前記支持部材からの離間位置を測定し、測定した前記離間位置及び前記一の素子基板の前記第1離間位置への配置時からの経過時間に基づいて前記第2離間位置を算出することを特徴とする。 The method for manufacturing a liquid ejection head according to the present invention includes the steps of: forming a plurality of element substrates for ejecting liquid in a straight line and joining the element substrates to a support member via a thermosetting adhesive; A method for manufacturing a liquid discharge head, comprising joining the next element substrate to a position adjacent to the one element substrate after joining, wherein the one element substrate is connected to the support member while heating the one element substrate. A first bonding step of arranging the one element substrate at the first separation position and bonding the one element substrate to the support member; and a second separation position of the next element substrate from the support member while heating the next element substrate. And a second joining step of joining the next element substrate to the support member in the second joining step. In the second joining step, the support member of the one element substrate arranged at the first separated position is provided. Measure the distance from the distance and measure the distance And calculates the second spaced position based on the elapsed time from location and time of placement into the first spaced position of the one of the element substrate.
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、製造時に支持部材が熱膨張しても、複数の素子基板の支持部材からの各離間距離のばらつきを小さくできる。 According to the method of manufacturing a liquid ejection head of the present invention, even when the support member thermally expands during manufacturing, it is possible to reduce the variation in the distance between each of the plurality of element substrates from the support member.
≪第1実施形態≫
<構成>
まず、第1実施形態について図1〜図9を参照して説明する。各図面では同じ機能を有するものには同じ符号を付けて、本明細書においてその説明を省略する場合がある。
図1(a)は、液体吐出ヘッド10の斜視図である。液体吐出ヘッド10は、支持部材1と、インク(液体の一例)を吐出する複数の素子基板Cとを備えている。液体の一例は、インク以外であってもよい。図1(a)では、複数の素子基板Cを構成する各素子基板を符号C1〜C9を用いて図示している。各素子基板C1〜C9は、一例として、一列を成して各素子基板C1〜C9の番号順に並べられている。
支持部材1は、複数の素子基板Cを支持している。本実施形態の支持部材1は、一例として、長尺な板状に形成されている。ただし、支持部材1が複数の素子基板Cを支持する機能を有すれば、その形状は板状でなくてもよい。本実施形態の支持部材1の材料は、一例として絶縁性を有し、所定の機械的強度を有するアルミナ(酸化アルミニウム)とされているが、樹脂や他の材料であってもよい。支持部材1には、複数の素子基板Cが熱硬化性の接着剤2(図6(a)及び(b)参照)を介して接合されている。具体的には、一例として9枚とされる各素子基板C1〜C9は、支持部材1における同一面上に直線状に配置されている。本明細書において、直線状に配置するとは、配置される対象物が配置された状態で、ある直線方向に並べられることを意味する。この場合、対象物が例えば千鳥状に配置されていても対象物が全体として直線状に並べられていれば足りる。本実施形態の各素子基板C1〜C9は、同一形状であり、上側(支持部材1に各素子基板C1〜C9が配置される側)から見て、長方形状とされている。ただし、各素子基板C1〜C9は、すべて同一形状又は略同一形状でもよいし、一部又は全部が異なる形状でもよい。各素子基板C1〜C9は、直角でない内角を備える平行四辺形状や、台形状その他の形状であってもよい。複数の素子基板Cの数量は、9枚に限らず、少なくとも2枚以上であればよい。熱硬化性の接着剤2は、加熱されることで硬化する性質を有する接着剤とされている。
<< 1st Embodiment >>
<Structure>
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. In the drawings, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted in this specification.
FIG. 1A is a perspective view of the
The
図1(b)は、素子基板C1を示す斜視図である。素子基板C1には、インクを吐出するための複数の吐出口3が形成されている。複数の吐出口3は、一例として2列を成して並べられている。複数の吐出口3の配列方向は、複数の素子基板Cを構成する各素子基板C1〜C9の並び方向と同じとされている。なお、図1(b)では複数の素子基板Cのうち素子基板C1を図示しているが、素子基板C1以外の素子基板C2〜C9の場合も図1(b)と同じである。すなわち、本明細書では、素子基板C1についての説明は、素子基板C2〜C9の説明に援用される。
素子基板C1は、インクが供給される供給口(不図示)と、供給口と連通する圧力室(不図示)と、インクを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(不図示)とを備えている。吐出口とエネルギー発生素子とは圧力室を挟んでそれぞれ圧力室の反対側に配置されている。そして、圧力室内のインクは、エネルギー発生素子により発生したエネルギーによって各吐出口3から吐出される。
素子基板C1には、支持部材1上における素子基板C1の位置決め(アライメント)に用いられるアライメントマーク4(マークの一例)が付されている。アライメントマーク4は、一例として、2つのアライメントマーク、すなわち、アライメントマーク4a、4bとされ、素子基板C1における複数の吐出口3が形成された面に付されている。アライメントマーク4a、4bは、それぞれ素子基板C1の長手方向の両端部に位置している。複数の吐出口3及びアライメントマーク4a、4bは、その製造時において、同一の露光装置(不図示)を用いてパターニングすることで形成することができる。このため、複数の吐出口3並びにアライメントマーク4a及びアライメントマーク4bの各相対位置は、高精度に形成することができる。なお、本実施形態のアライメントマーク4a、4bは、一例として、図1(c)のような十字形状であるが、円形状、三角形状その他の2次元形状でもよい。
FIG. 1B is a perspective view showing the element substrate C1. A plurality of
The element substrate C1 includes a supply port (not shown) to which ink is supplied, a pressure chamber (not shown) communicating with the supply port, and an energy generating element (not shown) for generating energy for discharging ink. Have. The discharge port and the energy generating element are arranged on opposite sides of the pressure chamber with the pressure chamber interposed therebetween. The ink in the pressure chamber is ejected from each
An alignment mark 4 (an example of a mark) used for positioning (aligning) the element substrate C1 on the
図2(a)〜(c)は、複数の素子基板Cを支持部材1に接合させる接合装置である、マウンタ11を示す図である。マウンタ11(第1接合手段及び第2接合手段の一例)は、液体吐出ヘッド10の製造工程で使用される。
図2(a)は、マウンタ11を上側から見た概略図である。マウンタ11は、基板搬送部20と、部材搬送部30と、制御部40とを備えている。基板搬送部20は、各素子基板C1〜C9を搬送する。具体的には、基板搬送部20は、トレイ5に収納されている複数の素子基板Cのうちの素子基板を1枚ずつ取り出して部材搬送部30まで搬送する。基板搬送部20の先端部20aには、図2(b)に示すように、XYZステージ21及びL字治具22を介して、各素子基板を吸着するフィンガー23が取り付けられている。
XYZステージ21は、略水平方向であるX方向及びY方向、並びに、略鉛直方向であるZ方向に可動し、フィンガー23及びフィンガー23に吸着された各素子基板をX方向、Y方向及びZ方向に移動させる。L字治具22は、L字形状とされ、XYZステージ21とフィンガー23とを連結している。
フィンガー23は、内部にヒーター(不図示)を有している。そのため、フィンガー23は、ヒーターにより全体が加熱されるようになっている。フィンガー23が加熱により得た熱は、接着剤2の熱硬化のために利用される。フィンガー23の加熱温度は、使用される熱硬化性の接着剤2の種類によるが、本実施形態の場合は一例として120℃となるように設定されている。
部材搬送部30は、図2(c)に示すように、XY方向に可動するXYステージ31と、XYステージ31上に設けられている位置決め用シリンダー32と、位置決めピン33とを有する。支持部材1は、XYステージ31の上に、位置決め用シリンダー32を用いて、位置決めピン33に突き当てられるように固定されている。
制御部40(コンピュータの一例)は、マウンタ11の制御を担っている。具体的には、制御部40は、基板搬送部20及び部材搬送部30の制御以外に、後述するカメラ51、52(図3(a)及び(b)参照)の制御、さらに、後述するパターン検出などの画像処理機能の制御も担う。なお、制御部40は、一例としてROM42を有し、ROM42にマウンタ11を制御するためのプログラムを格納している。
FIGS. 2A to 2C are views showing a mounter 11 which is a joining device for joining a plurality of element substrates C to the
FIG. 2A is a schematic view of the mounter 11 as viewed from above. The mounter 11 includes a
The
The
As shown in FIG. 2C, the
The control unit 40 (an example of a computer) controls the mounter 11. More specifically, the
図3(a)及び(b)は、各素子基板C1〜C9の位置決めと、接合された各素子基板C1〜C9を撮影する際に使用される2台のカメラ(カメラ51及びカメラ52)の位置とについて説明するための斜視図である。ここで、図3(a)及び(b)では、それぞれ、基板搬送部20と、部材搬送部30とを省略している。カメラ51、52は、部材搬送部30の上側に設置され、フォーカス調整が可能なようにZ方向(支持部材1の板厚方向)に移動可能であるが、X方向及びY方向には移動可能ではない。
図3(a)は、支持部材1に素子基板C1を接合した状態を示す図である。カメラ51は素子基板C1のアライメントマーク4aを撮影することができるように、カメラ52はアライメントマーク4bを撮影することができるように、それぞれの位置が予め調整されている。
図3(b)は、素子基板C1の接合後に、素子基板C1の隣接位置に素子基板C2を接合した状態を示す図である。部材搬送部30は、支持部材1を素子基板1枚に相当する分、支持部材1の長手方向に移動させることで、カメラ51及びカメラ52の下側に素子基板C2が配置されるようにしている。この場合、カメラ51は、素子基板C2のアライメントマーク4aと、素子基板C1のアライメントマーク4bとを、同時に撮影できるようになっている。すなわち、カメラ51は、隣接する素子基板Cにそれぞれ設けられたアライメントマーク4のうちの隣接するアライメントマーク4aとアライメントマーク4bとを同時に撮影できる。
FIGS. 3A and 3B show two cameras (
FIG. 3A is a diagram illustrating a state in which the element substrate C1 is joined to the
FIG. 3B is a diagram illustrating a state where the element substrate C2 is joined to a position adjacent to the element substrate C1 after the element substrate C1 is joined. The
<液体吐出ヘッドの製造方法>
次に、本実施形態の液体吐出ヘッド10の製造方法(本製造方法)の具体的なフローについて、図4〜図7を用いて説明する。
図4は、本製造方法において、支持部材1に複数の素子基板Cを接合するためのフローチャートである。図4では、便宜上、フローチャートを、図4(a)と、図4(b)とに分けて記載している。本明細書では、図4(a)の部分をメインフローとし、図4(b)の部分をサブフローとする。ここで、サブフローとは、メインフローから独立したフローではなく、メインフローのステップS7の詳細なフローである。すなわち、サブフローは、メインフローのステップS7である。
<Method of manufacturing liquid ejection head>
Next, a specific flow of the method of manufacturing the
FIG. 4 is a flowchart for bonding a plurality of element substrates C to the
まず、本製造方法では、ステップS1において、図2(c)のように支持部材1を部材搬送部30上に供給して支持部材1を部材搬送部30に固定する。支持部材1における各素子基板C1〜C9の接合箇所には、それぞれ、事前に熱硬化性の接着剤2が塗布されている。
次に、本製造方法では、ステップS2において、接合対象になっている素子基板が何枚目であるかをカウントするカウンタのカウンタ変数Nを1枚目にリセットする。
次に、本製造方法では、ステップS3において、部材搬送部30を用いて接合対象となる素子基板C1を接合するための位置まで搬送する。
次に、本製造方法では、ステップS4において、基板搬送部20を用いてトレイ5から素子基板C1をフィンガー23に吸着させた状態で、素子基板C1を支持部材1における素子基板C1の接合箇所、すなわち、カメラ51及びカメラ52の下側まで搬送する。この場合、カメラ51及びカメラ52は、フィンガー23に搬送された素子基板C1のアライメントマーク4a、4bにフォーカスが合う位置へ移動される。
次に、本製造方法では、ステップS5において、接合対象の素子基板C1のX方向及びY方向におけるアライメントをする。具体的には、基板搬送部20の先端部20aを駆動させて、素子基板C1のアライメントマーク4a、4bが所定位置(又は所定座標)となるようにする。
ここで、上記所定位置について図5を参照して説明する。図5は、アライメントの際に、カメラ51、52が撮影した撮影画像61、62の模式図である。カメラ51による撮影画像61には素子基板C1のアライメントマーク4aが含まれ、カメラ52による撮影画像62には素子基板C1のアライメントマーク4bが含まれている。そして、上記所定位置とはアライメントマーク4aの撮影位置がX方向で70x、Y方向で70yの位置(所定座標(70x、70y))、かつ、アライメントマーク4bの撮影位置がY方向でアライメントマーク4aと同じ70yの位置である。
First, in the present manufacturing method, in step S1, the
Next, in the present manufacturing method, in step S2, a counter variable N of a counter for counting the number of element substrates to be bonded is reset to the first one.
Next, in the present manufacturing method, in step S3, the element substrate C1 to be bonded is transported to a position for bonding using the
Next, in the present manufacturing method, in step S4, the element substrate C1 is adsorbed from the
Next, in this manufacturing method, in step S5, alignment in the X direction and the Y direction of the element substrate C1 to be bonded is performed. Specifically, the
Here, the predetermined position will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of captured
次に、本製造方法では、判断ステップS6において、接合対象の素子基板C1が接合順で1枚目であるかどうかを判定する。この結果が肯定判断の場合は、後述するステップS8を行う。これに対して否定判断の場合、すなわち、接合対象の素子基板C1以外の場合は後述するステップS7を行う。
次に、本製造方法では、ステップS8において、XYZステージ21を駆動させ、フィンガー23を所定の高さとなる位置に移動させ一例として5秒間この状態を維持する。この状態では、素子基板C1は接着剤2に接している。ここで、所定の高さとなる位置とは、接合対象である素子基板C1の支持部材1(又はXYステージ31)から離間した位置、すなわち、素子基板C1の支持部材1(又はXYステージ31)上からZ方向に離れた位置を意味する。本明細書では、この位置を第1離間距離だけ素子基板C1が支持部材1(又はXYステージ31)から離れた第1離間位置という。また、この工程を第1接合工程という。この結果、ヒーターにより全体が加熱された状態のフィンガー23から素子基板C1に移動した熱が熱硬化性の接着剤2にも伝わることにより、接着剤2が硬化されて素子基板C1と支持部材1とが接合される。ここで、素子基板C1、すなわち、1枚目の接合対象とされる素子基板C1の所定の高さとは、ROM42(図2参照)のプログラムに予め設定されて記憶されている高さである。これに対して、2枚目以降の接合対象とされる素子基板C2〜C9の所定の高さとは、後述するステップS7において算出された高さである。フィンガー23が所定の高さとなる位置に移動してから5秒間経過時を接合が完了した時点とみなして、その時刻(又は時間)が制御部40に記憶される。
ステップS8でフィンガー23が所定高さとなる位置に移動してから5秒間経過した後、本製造方法では、ステップS9において、フィンガー23がXYZステージ21により上昇されて、最初の位置、すなわち、ステップS5を開始する時点での位置に移動される。
Next, in the present manufacturing method, in the determination step S6, it is determined whether or not the element substrate C1 to be bonded is the first one in the bonding order. If the result is affirmative, step S8 described below is performed. On the other hand, in the case of a negative determination, that is, in a case other than the element substrate C1 to be joined, a step S7 described later is performed.
Next, in this manufacturing method, in step S8, the
After 5 seconds have elapsed from the movement of the
次に、本製造方法では、判断ステップS10において、接合対象の素子基板Cが接合順で9枚目であるかどうかを判定する。この結果が肯定判断の場合、すなわち、接合対象が素子基板C9であった場合は、後述するステップS11を行う。これに対して、否定判断の場合、すなわち、接合対象が素子基板C1〜C8の何れかであった場合は、後述するステップS12を行う。なお、判断ステップS10は、接合対象の素子基板Cの枚数によって異なり、最後の接合対象の素子基板Cであるか否かを判断するものである。
判断ステップS10で肯定判断がなされてステップS11を行う場合、接合されるすべての素子基板Cの接合が完了したとみなされ、部材搬送部30が支持部材1を排出して、本製造方法が終了する。これに対して、判断ステップS10で否定判断がなされてステップS12を行う場合、カウンタ変数Nに1が加算されて、ステップS3からの処理が行われる。ここでは、素子基板C1の場合で説明していたため、ステップS3及びその後のステップS3〜S10では素子基板C2について行われることになる。
以上が、本製造方法のメインフローについての説明である。
Next, in the present manufacturing method, in the determination step S10, it is determined whether or not the element substrate C to be bonded is the ninth in the bonding order. If the result is affirmative, that is, if the bonding target is the element substrate C9, step S11 described later is performed. On the other hand, in the case of a negative determination, that is, when the bonding target is any of the element substrates C1 to C8, step S12 described below is performed. The determination step S10 differs depending on the number of the element substrates C to be joined, and judges whether or not the last element substrate C to be joined.
When a positive determination is made in the determination step S10 and the step S11 is performed, it is considered that the bonding of all the element substrates C to be bonded is completed, and the
The above is the description of the main flow of the present manufacturing method.
次に、本製造方法のサブフローについて、図4〜図8を参照しつつ説明する。前述のとおり、判断ステップS6で否定判断がされた場合、別言すると、接合対象が素子基板C2〜C9の何れかである場合、本製造方法では、ステップS7、すなわち、サブフローを行う。以下、本サブフローの概要について説明し、次いで本サブフローの詳細について説明する。
図6(a)は、ステップS21を実行する直前の状態、すなわち、判断ステップS6の終了直後の状態である。この場合、素子基板C1は、熱硬化性の接着剤2を介して支持部材1に接合されている。また、カメラ51、52は、フィンガー23に吸着されている素子基板C2のアライメントを完了している。この場合、カメラ51、52のZ方向の位置(高さ)は、素子基板C2のアライメントマーク4a、4bにフォーカスが合う位置である。図6(a)において、矢印付きの一点鎖線で示した線分の長さは、カメラ51のアライメントマーク4aに対するフォーカスが合っている場合のアライメントマーク4aを基準としたカメラ51の離間距離を示している。なお、フィンガー23に吸着された素子基板C2の上面にカメラ51、52のフォーカスが合う場合の、フィンガー23とカメラ51、52との相対的な位置関係(離間距離の関係)は、予め制御部40のROM42内のプログラムに設定されている。
本製造方法のサブフローでは、カメラ51を使用して、前回接合した素子基板(この場合は素子基板C1)のアライメントマーク4bに対しオートフォーカスをかけることにより、素子基板C1の高さ(Z方向の位置)を測定する。ここで、各素子基板C1〜C8の高さ(Z方向の位置)は、微妙に異なり得る。この理由は、素子基板C1〜C8の接合時にフィンガー23からの熱が支持部材1に伝わり支持部材1が熱膨張及び熱収縮することに起因して支持部材1の上面の位置が高さ方向で変化することによる。さらに、この変化量は、支持部材1へ接合する素子基板C1〜C2のX方向の位置、支持部材1の固体ばらつき等にも影響される。
Next, a sub-flow of the present manufacturing method will be described with reference to FIGS. As described above, when a negative determination is made in the determination step S6, in other words, when the bonding target is any one of the element substrates C2 to C9, the present manufacturing method performs step S7, that is, performs a subflow. Hereinafter, an outline of the present subflow will be described, and then details of the present subflow will be described.
FIG. 6A shows a state immediately before execution of step S21, that is, a state immediately after the end of determination step S6. In this case, the element substrate C1 is joined to the
In the sub-flow of this manufacturing method, the
以上のような理由により、本サブフローでは、カメラ51をZ方向に移動させて素子基板C1のアライメントマーク4bにフォーカスが合う高さを測定する場合に、カメラ51を予め設定した、定められた範囲(以下、サーチ範囲と称する。)内で移動させる。この場合、本サブフローでは、カメラ51が撮影した撮影画像61内のアライメントマーク4bを検出する画像処理も行う。この画像処理において対象画像である撮影画像61を検出する際にフォーカスが対象画像から大きくずれることがないよう、本サブフローではカメラ51がサーチ範囲内にある場合にアライメントマーク4bの画像の検出が可能に設定されている。
For the reasons described above, in this sub-flow, when the
次に、本サブフローの詳細について、主に図4(b)を参照しつつ説明する。
まず、本サブフローでは、ステップS21において、カメラ51をサーチ範囲内の最も高い位置(上端の位置)に移動させる。ここで、図6(b)は、ステップS21が終了した時点での状態を示している。この状態は、図6(a)の状態、すなわち、判断ステップS6の終了直後の状態と比較してカメラ51がZ方向で下側にある。そして、図6(a)の状態のカメラ51は、前回接合された素子基板C1の上面の少し上側の位置にフォーカスが合う位置に配置されている。
次に、本サブフローでは、ステップS22において、カメラ51の撮影画像61から前回接合された素子基板C1のアライメントマーク4bを検出する。カメラ51が検出するアライメントマーク4bの撮影画像61の輝度は、中央の十字部の輝度値が大きく(明るく)、十字以外の部分が輝度値が小さい(暗い)。また、フォーカスが合う位置にカメラ51が近づくに連れて、撮影画像61のコントラスト(明暗差)が大きくなる。そして、アライメントマーク4bのすべての部分の輝度値から算出される分散は、フォーカスが合っている度合いを表す指標(以下、フォーカス指標と称する。)となる。分散は、アライメントマーク4bのすべての画素について、各画素の輝度値からすべての画素の平均輝度値を引いた値の2乗の総和を画素数で割った値として求められる。そして、フォーカス指標と、フォーカス指標を算出するために画像を撮影した際のカメラ51の高さとが併せて制御部40に記憶される。
Next, the details of this subflow will be described mainly with reference to FIG.
First, in this sub-flow, in step S21, the
Next, in this sub-flow, in step S22, the
次に、本サブフローでは、判断ステップS23において、カメラ51の位置がサーチ範囲の下端以下の位置にあるかどうかを判定する。この結果が肯定判断の場合、後述するステップS25を行う。これに対して、否定判断の場合、ステップS24を行う。本サブフローでは、ステップS24において、カメラ51を予め設定した所定ピッチ分下降させて、前述のステップS22に戻り、次いで前述の判断ステップS23を行う。そのため、本サブフローでは、ステップS22、判断ステップS23及びステップS24を複数回繰り返すことにより、素子基板C1のアライメントマーク4bを連続的に複数回撮影する。
判断ステップS23で肯定判断された場合、すなわち、カメラ51の位置がサーチ範囲の下端以下の位置に到達した場合、ステップS25において、フォーカス指標が最も大きくなる値が調べられる。そして、アライメントマーク4bに最もフォーカスが合うカメラ51の高さ(以下、カメラ51のフォーカス高さと称する。)が特定される。
ここで、図7のグラフは、カメラ高さ(Z方向におけるカメラ51、52の位置)とフォーカス指標との関係を示すグラフである。図7のグラフに示すように、横軸をカメラ高さ、縦軸をフォーカス指標とすると、カメラ高さとフォーカス指標との関係は1つの最大値を有する2次関数のような関係である。本明細書では、この2次関数の曲線をフォーカス指標曲線という。この最大値を示すカメラ高さの位置、すなわち、図7のグラフにおいて横軸に一点鎖線が交差する位置は、最もフォーカスが合っているカメラ高さの位置である。
前述のとおり、本サブフローでは、カメラ51の高さをサーチ範囲の上端から下端に亘って、所定のピッチ毎にフォーカス指標を算出している(判断ステップS23、ステップS22等参照)。このため、算出した各フォーカス指標に基づいて最大値が特定され、この際のカメラ51の高さをフォーカスが合った高さとしている。
以上により、ステップS25では、前回結合された素子基板C1の高さが測定される(決定される)。
Next, in this sub-flow, in a determination step S23, it is determined whether or not the position of the
When an affirmative determination is made in the determination step S23, that is, when the position of the
Here, the graph of FIG. 7 is a graph showing the relationship between the camera height (the positions of the
As described above, in this sub-flow, the focus index is calculated for each predetermined pitch in the height of the
As described above, in step S25, the height of the previously combined element substrate C1 is measured (determined).
次に、本サブフローでは、ステップS26において、素子基板C2を接合する際にフィンガー23が下降して停止する位置、すなわち、XYZステージ21のZ方向における停止位置を計算する。
ここで、前述のとおり、素子基板C1〜C9を加熱しながら支持部材1に接合すると、支持部材1の加熱した部分のみならず、その周辺も熱膨張して、支持部材1の上面(接合面)の位置が高くなる。また、接合の完了後には、フィンガー23が素子基板C1〜C9から離れ、支持部材1が接合時に与えられた熱を放熱することにより、フィンガー23が離れてからの時間経過とともに、支持部材1が熱収縮して、支持部材1の上面(接合面)の位置が低くなる。
Next, in the present subflow, in step S26, the position where the
Here, as described above, when the element substrates C1 to C9 are joined to the
図8のグラフは、フィンガー23の加熱条件で支持部材1を加熱した後(ステップS8の終了後)の加熱位置に隣接した上面の位置変化量(上面変化量)と、ステップS8の終了時からの経過時間との関係を表したグラフである。このグラフは、横軸が経過時間、縦軸が上面の位置変化量であり、上面の位置変化量は経過時間が長くなるに連れて徐々に小さくなっていくことを示している。このグラフにおける、素子基板C1〜C9の上面の位置変化量と、加熱後の経過時間との関係は、加熱前の支持部材1の温度が異なっていても概ね同じような関係となっている。
なお、図8の関係を導き出した際の加熱条件は、フィンガー加熱温度が120℃、加熱時間が5秒間、加熱面積が素子基板C1〜C9と同面積とした。図8の関係は、制御部40のROM42に記憶されている。
本サブフローでは、素子基板C1の接合時にステップS8で制御部40に記憶した時間と、ステップS26を実行する時間とから、素子基板C1の接合完了時(配置時)から今回接合する素子基板C2の接合時までの時間差(経過時間)を計算する。次いで、本サブフローのステップS26では、計算した経過時間と、図8のグラフとから、経過時間に対応する素子基板C1の接合面の高さの位置変化量を特定する。次いで、本サブフローのステップS26では、本メインフローにおいて次にステップS8で接合する素子基板C2の接合時の高さを、前述の所定の高さに、本ステップ(ステップS26)で特定した位置変化量を加算した高さに決定し、ステップS26を終了する。ここで、ステップS26の決定により算出して、次のステップS8で素子基板C2の接合時の高さとなる位置は、素子基板C2の支持部材1から離間した位置を意味する。この位置では、素子基板C2は接着剤2に接している。本明細書では、この位置を第2離間距離だけ素子基板C2が支持部材1から離れた第2離間位置という。また、素子基板C2を接合する次のステップS8を第2接合工程という。
以上が、本製造方法のサブフローについての説明である。
The graph in FIG. 8 shows the position change amount (upper surface change amount) of the upper surface adjacent to the heating position after the
The heating conditions for deriving the relationship in FIG. 8 were as follows: the finger heating temperature was 120 ° C., the heating time was 5 seconds, and the heating area was the same as the element substrates C1 to C9. The relationship in FIG. 8 is stored in the
In this sub-flow, the time stored in the
The above is the description of the sub-flow of the present manufacturing method.
<効果>
図9(a)は、本実施形態の製造方法により、素子基板C5を接合している状態の模式図である。素子基板C5を接合する際のフィンガー23の下降後の停止位置における素子基板C5の上面は、前回までに接合した素子基板C1〜C4の上面とは異なる位置になっている(同図ではC3、C4は省略している)。図9(b)は、図9(a)の後の状態を示す図であって、すべての素子基板C1〜C9の接合が完了し、支持部材1の温度が常温に戻った状態を示す模式図である。接合する際にフィンガー23の停止位置、すなわち、各素子基板C1〜C9の接合面の高さが異なった状態で接合した。しかしながら、支持部材1の放熱が終了して熱膨張した形状が元に戻れば、すべての素子基板C1〜C9の上面高さは、略同一高さになる。別言すると、本実施形態の製造方法により製造された素子基板C1〜C9の上面高さのばらつきは、比較的狭い範囲内に収まる。
この比較的狭い範囲は、本実施形態の製造方法の判断ステップS6及びステップS7を実施しない形態、すなわち、すべての素子基板C1〜C9の接合時の高さをROM42に記憶されている所定の高さにする形態に比べて、狭い。
以上のとおりであるから、本実施形態によれば、製造時に支持部材1が熱膨張しても、複数の素子基板Cの支持部材1からの高さ(各離間距離)のばらつきを小さくできる。
これに伴い、本実施形態の製造方法で製造された液体吐出ヘッド10は、それぞれがインクを吐出する複数の素子基板Cの上面(吐出口の形成されている面)の位置のばらつきを小さくできる。そのため、本実施形態の製造方法で製造された液体吐出ヘッド10を用いれば、より高品位な画像を記録することができる。
<Effect>
FIG. 9A is a schematic view showing a state where the element substrate C5 is joined by the manufacturing method of the present embodiment. The upper surface of the element substrate C5 at the stop position after the lowering of the
This relatively narrow range is an embodiment in which the determination steps S6 and S7 of the manufacturing method of the present embodiment are not performed, that is, the height when all the element substrates C1 to C9 are joined is the predetermined height stored in the
As described above, according to the present embodiment, even if the
Accordingly, in the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について主に図10を参照して説明する。本実施形態の説明において、第1実施形態の説明で用いた部材等と同じ部材等には同じ符号をつけることにする。
第1実施形態では、ステップS24(図4参照)においてカメラ51を所定のピッチずつ下降させて、フォーカス指標の算出(図4のステップS22参照)をしていた。しかしながら、本実施形態では、フォーカス指標の算出を第1実施形態の所定のピッチによる回数よりも少ない回数とする。具体的な回数は、一例として3回とする。そのため、本実施形態では、第1実施形態のサブフローに換えて図10のフローチャートに示されるサブフローとなる。本実施形態が第1実施形態と異なる点は、以上の点のみである。なお、本実施形態では、フォーカス指標の算出の回数を3回としたが、3回でなくてもよい。具体的には、近似曲線を作成するための必要な回数であればよい。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described mainly with reference to FIG. In the description of the present embodiment, the same members and the like as those used in the description of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals.
In the first embodiment, the focus index is calculated (see step S22 in FIG. 4) by lowering the
次に、本実施形態のサブフローについて簡単に説明する。
まず、本サブフローでは、ステップS31でカメラ51をサーチ範囲の上端に移動させ、ステップS32でフォーカス指標を算出する。
次に、ステップS33でカメラ51をサーチ範囲の中央の高さに移動させ、ステップS34でフォーカス指標を算出する。
次に、ステップS35でカメラ51をサーチ範囲の下端に移動させ、ステップS36でフォーカス指標を算出する。
次に、ステップS37において、ステップS32、ステップS34及びステップS36で合計3回算出した各フォーカス指標より、フォーカスが最も合うカメラ51の高さを決定する。具体的な決定の方法については以下に説明する。
Next, the subflow of the present embodiment will be briefly described.
First, in this subflow, the
Next, the
Next, the
Next, in step S37, the height of the
図11(a)は、カメラ51をサーチ範囲の上端、中央及び下端の3箇所に配置して算出したフォーカス指標をプロットした結果である。図11(b)は、図11(a)のプロットを、一例として最小二乗法を用いることで上記3点のフォーカス指標に最も近い2次関数を求めた結果である。本サブフローのステップS38では、図11(b)に示すように、この2次関数が最大値となるカメラ高さをフォーカスが最も合うカメラ高さと算出する。本明細書では、この2次関数の曲線をフォーカス指標曲線という。そして、本実施形態では、第1実施形態の場合と同様に、カメラ51の高さと、前回に接合した素子基板(例えば、今回の素子基板がC5の場合、前回の素子基板はC4である。)の加熱終了時からの経過時間より、素子基板の接合時の高さが決定される。
本実施形態では、各フォーカス指標の算出を第1実施形態の場合よりも少ない数回(一例として3回)しか行わない。そのうえで、本実施形態では、最小二畳法を用いて図11(a)から図11(b)の曲線を作成する。
したがって、本実施形態は、第1実施形態に比べて、短時間でサブフローを行うことができる。これに伴い、本実施形態は、第1実施形態に比べて、短時間で液体吐出ヘッド10を製造することができる。本実施形態のその他の効果は、第1実施形態の効果と同様である。
FIG. 11A is a result of plotting focus indices calculated by arranging the
In the present embodiment, calculation of each focus index is performed only a few times (for example, three times), which is smaller than that in the first embodiment. Then, in the present embodiment, the curves of FIG. 11A to FIG. 11B are created using the minimum permutation method.
Therefore, in the present embodiment, a subflow can be performed in a shorter time than in the first embodiment. Accordingly, in the present embodiment, the
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について図12を参照して説明する。本実施形態の説明において、第1実施形態及び第2実施形態の説明で用いた部材等と同じ部材等には同じ符号をつけることにする。
第1実施形態及び第2実施形態では、ステップS7(図4参照)で特定した位置変化量を所定の高さに加算することで、製造後のすべての素子基板C1〜C9の上面の位置が略同一となるようにしていた。
これに対して、本実施形態の場合、ステップS7で特定した位置変化量よりも所定量小さい量を所定の高さに加算する。これにより、製造後のすべての素子基板C1〜C9は、図12に示すように、その番号が大きくなるほど、各素子基板の上面の高さが低くなる(上面が支持部材1側に近くなる)。そのため、本実施形態は、第1実施形態のステップS26(図4参照)の計算式を変更することで実現できる。また、本実施形態は、第2実施形態のステップS38(図10参照)の計算式を変更することで実現できる。本実施形態が第1実施形態及び第2実施形態と異なる点は、以上の点のみである。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In the description of this embodiment, the same members and the like as those used in the description of the first embodiment and the second embodiment will be denoted by the same reference numerals.
In the first embodiment and the second embodiment, by adding the position change amount specified in step S7 (see FIG. 4) to a predetermined height, the positions of the upper surfaces of all the manufactured element substrates C1 to C9 can be changed. They were almost identical.
On the other hand, in the case of the present embodiment, an amount smaller than the position change amount specified in step S7 by a predetermined amount is added to the predetermined height. As a result, as shown in FIG. 12, the higher the number of all the manufactured element substrates C1 to C9, the lower the height of the upper surface of each element substrate becomes (the upper surface becomes closer to the
本実施形態の製造方法により製造された液体吐出ヘッド10Aが搭載される液体吐出装置(図示省略)について説明する。この液体吐出装置では、各素子基板C1〜C9の上面に付着したインクを拭き取るワイパー部品(図示省略)の拭き取り動作時の移動方向は、素子基板C1から素子基板C9に亘る方向である。
本実施形態の液体吐出ヘッド10Aは、ワイパー部品による拭き取り動作時に、拭き取り方向の上流側(素子基板C1側)よりも下流側(素子基板C9側)に亘り徐々に各上面が低くなるように構成されている。そのため、拭き取り動作時にワイパー部品と各上面との接触力が小さくなるため磨耗を減らすことができる。
したがって、本実施形態の製造方法により製造された液体吐出ヘッド10Aは、素子基板C1から素子基板C9に亘る方向をワイパー部品によるインクの拭き取り方向とする場合、ワイパー部品の磨耗を抑制させ易い。なお、本実施形態では、ワイパー部品の移動方向に合わせて各上面が低くなるように構成しているが、隣接する素子基板C同士の上面の段差は画像品位が低下しない程度に小さくすることが好ましい。
A liquid discharge device (not shown) on which the
The
Therefore, in the
以上のとおり、本発明について第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態を例として説明したが、本発明の技術的範囲は各実施形態に限定されるものではない。 As described above, the first, second, and third embodiments have been described as examples of the present invention, but the technical scope of the present invention is not limited to each embodiment.
1 支持部材
2 熱硬化性の接着剤
10 液体吐出ヘッド
C 複数の素子基板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記一の素子基板を加熱しながら前記一の素子基板を前記支持部材に対して第1離間距離だけ離れた第1離間位置に配置して前記一の素子基板を前記支持部材に接合する第1接合工程と、
前記次の素子基板を加熱しながら前記次の素子基板を前記支持部材に対して第2離間距離だけ離れた第2離間位置に配置して前記次の素子基板を前記支持部材に接合する第2接合工程と、を含み、
前記第2接合工程では、前記第1離間位置に配置された前記一の素子基板の前記支持部材からの離間位置を測定し、測定した前記離間位置及び前記一の素子基板の前記第1離間位置への配置時からの経過時間に基づいて前記第2離間位置を算出する、ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A position adjacent to the one element substrate after joining the one element substrate so that a plurality of element substrates for ejecting liquid are linearly arranged and joined to the support member via a thermosetting adhesive. A method for manufacturing a liquid ejection head, in which the next element substrate is joined to
A first step of disposing the one element substrate at a first distance away from the support member by a first distance while heating the one element substrate and joining the one element substrate to the support member; Joining process,
While heating the next element substrate, disposing the next element substrate at a second separation position separated from the support member by a second separation distance and joining the next element substrate to the support member And a joining step,
In the second bonding step, a separation position of the one element substrate disposed at the first separation position from the support member is measured, and the measured separation position and the first separation position of the one element substrate are measured. Wherein the second separation position is calculated based on an elapsed time from the time when the liquid ejection head is arranged.
前記第2接合工程において前記第1離間位置に配置された前記一の素子基板の前記支持部材からの離間位置を測定する際、前記カメラは前記マークを撮影する、ことを特徴とする請求項4又は5に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 A mark is attached to the one element substrate,
5. The camera according to claim 4, wherein the camera captures an image of the mark when measuring a position of the one element substrate disposed at the first separation position from the support member in the second bonding step. Or the method of manufacturing a liquid discharge head according to 5.
コンピュータを、
前記一の素子基板を加熱しながら前記一の素子基板を前記支持部材に対して第1離間距離だけ離れた第1離間位置に配置して前記一の素子基板を前記支持部材に接合させる第1接合手段、及び、
前記次の素子基板を加熱しながら前記次の素子基板を前記支持部材に対して第2離間距離だけ離れた第2離間位置に配置して前記次の素子基板を前記支持部材に接合させる第2接合手段であって、前記第1離間位置に配置された前記一の素子基板の前記支持部材からの離間位置を測定し、測定した前記離間位置及び前記一の素子基板の前記第1離間位置への配置時からの経過時間に基づいて前記第2離間位置を算出させる第2接合手段、として機能させるためのプログラム。
A position adjacent to the one element substrate after joining the one element substrate so that a plurality of element substrates for ejecting liquid are linearly arranged and joined to the support member via a thermosetting adhesive. When the next element substrate is joined to manufacture a liquid ejection head,
Computer
A first step of disposing the one element substrate at a first separation position separated from the support member by a first separation distance while heating the one element substrate and joining the one element substrate to the support member; Joining means, and
A second step of disposing the next element substrate at a second separation position separated from the support member by a second separation distance while heating the next element substrate and joining the next element substrate to the support member; A joining unit that measures a separation position of the one element substrate disposed at the first separation position from the support member, and moves the measured separation position and the first separation position of the one element substrate to the first separation position. A program for functioning as second joining means for calculating the second separation position based on the elapsed time from the time of disposition.
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