JP5046838B2 - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インク等の記録液を吐出口から吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドの製造方法に関するものである。

インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、記録時に騒音がほとんど生じず、高速な記録と様々な記録媒体に対する記録が可能であるという特徴を有している。このようなことから、インクジェット記録装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録機構を担う装置として広く採用されている。

このようなインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドの代表的なインク吐出方式としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体を用いたものや、レーザ等の電磁波を照射してインクを発熱させ、この熱による作用でインク滴を吐出させるものがある。更には、発熱抵抗体である電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させるものなどが知られている。

これらのうち、電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子
を記録液室内に設け、これに記録信号である電気パルスを印加して発熱させることによりインクに熱エネルギを与る方式を用いる。電気熱変換素子が発熱するときにインクの相変化により生じる気泡の圧力を利用して、微小な吐出口からインクを吐出させて記録媒体に対して記録を行うものである。電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための吐出口と、この吐出口にインクを供給するインク流路を有している。

またインクジェット記録ヘッドには、インク貯蔵するインクタンクと記録ヘッド部が着脱可能であるタンク交換形態のものや、記録ヘッド部とインクタンクとが一体になった形態のものがある。この記録ヘッド部とインク容器が一体となった形態では、インクが無くなった場合インクジェット記録ヘッドごと交換するため、ユーザに常に新しい記録ヘッドを提供することが出来る。

図１５および図１６、を用いて、イエロー、マゼンタ、シアンのインクを吐出させて記録を行うための従来の一般的なカラーインクジェット記録ヘッド７０１について説明する。

図１５（ａ）は、従来の一般的なカラーインクジェット記録ヘッド７０１の底面部が判るように示した斜視図であり、図１５（ｂ）は上面部がわかるように示した斜視図である。インクジェット記録ヘッド７０１は、記録素子基板１００１を含むインクジェット記録ヘッド部と、インクを内包したインクタンク部が一体となっている。記録素子基板１００１は電気熱変換素子に供給される電気エネルギを伝えるための配線を備えた基板と、インクを電気熱変換素子が配置されている所へ供給するためのインク供給口と、インクを吐出させるためのインク吐出口と、から構成されている。１つの記録素子基板１００１には、イエロー、マゼンダ、シアンの３色のインクをそれぞれ吐出させるための吐出口が備えられている。

図１６は、従来のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。電気配線基板３０１は、インクジェット記録装置から記録素子基板１０１に電気信号を伝えるためのものであり、外部信号入力端子３０３を介してインクジェット記録装置から記録素子基板１０１に電気信号を入力する。電気配線基板３０１と記録素子基板１０１は、記録素子基板１０１に配置された電極端子（不図示）と電気配線基板３０１に配列されたフライングリード３０２により接続される。その接続部は、図１５（ａ）に示す電極封止材２０３で覆われインクから保護されている。

記録素子基板１０１に供給されるインクは、支持部材５０１と蓋５０３（図１５（ｂ）参照）で仕切られた各色のインクを保持貯留するためのインク貯留部（図示なし）に収納されている。インク貯留部の中には、インクを保持するためのインク吸収体（図示なし）が収納されている。また、支持部材５０１の内部に設けられた記録ヘッド部にインクを供給するためのインク供給路５０２には、記録素子基板１０１に設けられたインク吐出口に異物が入らないようにフィルタ（図示なし）が備えられている。

支持部材５０１の材料としてはアルミナや樹脂などが一般的であるが、樹脂製の方がアルミナ等を用いる形態よりも、記録素子基板接着面精度は悪くなるものの、安価に製造できるという利点がある。また、記録素子基板１０１や電気配線基板３０１を接着する接着剤には、製造工程での取り扱いが比較的容易な熱硬化型または、光−熱の併用硬化型接着剤を使用するのが一般的である。

以下、一般的なインクジェット記録ヘッド７０１の製造工程において、支持部材５０１に記録素子基板１０１と電気配線基板３０１を接着する方法について説明する。
接着面表面処理工程において、支持部材５０１における、記録素子基板１０１および電気配線基板３０１が接着される面の表面処理を行う。表面処理にはプラズマ処理や洗浄等が一般的であり、表面処理をすることにより接着強度を向上させることができる。

次に接着剤２０１の仮硬化について説明をする。記録素子基板１０１の接着工程では、支持部材５０１における、記録素子基板１０１が接着される凹部５０４に接着剤２０１を塗布し、記録素子基板１０１と電気配線基板３０１からなる記録素子ユニット４０１を貼り付ける。記録素子ユニット４０１は、決められた精度に収まるよう画像処理等により貼り付け位置を調整し貼り付けられる。この時記録素子ユニット４０１は、あらかじめ記録素子基板１０１と電気配線基板３０１とを接合し記録素子ユニット４０１として供給される。この時点では、支持部材５０１と記録素子ユニット４０１の間にある接着剤２０１は未だ硬化されていない。そのため、記録素子ユニット４０１が動いてしまい、決められた貼り付け精度から逸脱してしまうことがある。そのため、記録素子ユニット４０１を貼り付けた装置内で、位置決めした状態にて記録素子ユニット４０１が次工程への移動時の振動等で動かなくなるように接着剤２０１を仮硬化する必要がある。そして後の工程で接着剤２０１を本硬化させるのが一般的な製造方法である。

特許文献１には、記録素子基板貼り付けフィンガに吸着保持された記録素子基板の外周からはみ出した接着剤に、紫外線を照射し接着剤を仮硬化させる方法が開示されている。
図１７は、特許文献１に記載された接着剤の硬化方法を示した図である。
また、紫外線を熱源として利用する方法では、記録素子基板表面に紫外線照射レンズ９０１から紫外線光９０２を照射し記録素子基板を加熱し、記録素子基板を介し記録素子基板に接触している接着剤を仮硬化させる方法もある。

さらにまた、特許文献２には、支持部材の記録素子基板接着面に開口部を設け、外部熱源を用いて記録素子基板裏面を直接加熱する方法が開示されている。

このような方法によって、記録素子ユニット４０１を接着剤を介し支持部材に精度良く仮固定した後、接着剤本硬化工程において、記録素子ユニット４０１を接着している仮硬化された接着剤２０１を、熱硬化炉を用いて本硬化させる。

これらの方法用いて接着剤を硬化させた場合、記録素子基板外周よりはみ出した接着剤に直接紫外線を照射する方法によって仮硬化を実施する場合には、接着剤を仮硬化させるのに５秒程度を要する。また、紫外線を熱源として記録素子基板表面に照射する方法によって仮硬化を実施する場合には、接着剤を仮硬化させるのに１０秒程度を要する。

特開２００２−１５４２０９号公報 特開２００５−３０５９６０号公報

特許文献１の方法では、装置構成上、記録素子基板を接着固定させるための記録素子基板貼り付けフィンガに記録素子基板を吸着保持させ、支持部材に塗布された接着剤に記録素子基板を接着させている。しかし、この時記録素子基板貼り付けフィンガにて記録素子基板を吸着し保持させるため、記録素子基板表面の大半を記録素子基板貼り付けフィンガが覆ってしまう。さらに記録素子基板を接着する支持部材の面が凹形状であるため、記録素子基板表面の大半を覆っている記録素子基板貼り付けフィンガと支持部材の凹形状が紫外線照射領域を狭め記録素子基板外周よりはみ出した接着剤に紫外線を照射することが困難になってしまう。

このように、紫外線照射可能領域が狭いため、接着剤を硬化させるための接着剤への紫外線の照射量が少なくなり、硬化させるためには紫外線照射時間を長くしなければならない。

また、紫外線を熱源として利用する方法でも、記録素子基板貼り付けフィンガにて記録素子基板を吸着し保持させる吸着力を持たせるため、記録素子基板表面の大半を記録素子基板貼り付けフィンガが覆ってしまっている。そのため紫外線を記録素子基板に直接照射可能な面積が少ない。また紫外線を記録素子基板表面に照射して記録素子基板を加熱しても、記録素子基板を吸着、保持している記録素子基板貼り付けフィンガに熱が逃げてしまう。これらの結果、紫外線照射にて記録素子基板を加熱する時間が長くなり生産効率を落としてしまう。

また、特許文献２の外部熱源を用いて記録素子基板裏面を直接加熱する方法は、記録素子基板のインク供給口以外部分に、ヒータが当接して熱を伝達させる部分が必要である。そのため、記録素子基板の小型化が困難な場合があり、コストダウンの観点からは好ましくない。その熱を伝達させる部分を小さくした場合、小さな当接部から必要な熱量を伝達させるために、短時間で局所的に記録素子基板の温度を上昇させ接着剤を仮硬化させる事になる。その結果、熱によってインク流路壁が熱変形を起こして、隣り合うインク同士が混ざり合うことが懸念される。

さらにまた、短時間で記録素子基板の温度を上昇させ、接着剤を仮硬化させる際には、従来に比べ記録素子基板の温度が高くなるように設定しなければならない。その結果、電気配線を介し、電気配線基板３０１に伝わる温度が高くなってしまう。電気配線基板の温度が上昇すると、電気配線基板と支持部材を接着するための接着剤の硬化が促進され、後の工程で圧着ツールによって圧着しても、硬化が促進した接着剤は広がらず、電気配線基板３０１の接着平面精度に影響を与えることが懸念される。また、接着剤が広がらない状態で電気配線基板を支持部材に接着すると、接着剤内部に空気が入り込んで接着界面にエアパスが発生し、後の工程で周囲の封止に用いられる封止剤が入りこんでしまう。周囲の封止剤は定量を塗布するため、エアパスが発生すると記録素子基板の周囲や電気配線を覆うことができなくなり、インク等の侵入により電気的な品質不良を招くことが懸念される。

よって本発明は、効率良く短時間に安定的に記録素子基板を支持部材に接着する接着剤を仮硬化させて、接着界面にエアパス等がなく接着することが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

そのため本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インクを吐出するために利用される電気熱変換素子を備えた記録素子基板を支持部材に対して接着剤を用いて固定する工程を備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記電気熱変換素子を駆動することで、前記記録素子基板を加熱して、前記接着剤を仮硬化させる仮硬化工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、電気熱変換素子を駆動することで、記録素子基板を加熱して、接着剤を仮硬化させる工程を有する。これによって、効率良く短時間に安定的に記録素子基板を支持部材に接着する接着剤を仮硬化させて、接着界面にエアパス等がなく接着することが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができた。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の製造方法で用いる記録素子基板１００１の表面を示した図であり、図２は本実施形態の製造方法で用いる記録素子基板１００１の裏面を示した図である。記録素子基板１００１には、基板の片面にインクを吐出するための複数備えられた電気熱変換素子（不図示）と、その電気熱変換素子に電力を供給する、成膜技術によって形成されたＡｌ等の電気配線（不図示）とが設けられている。この電気熱変換素子に対応する複数のインク流路（不図示）と複数のインク吐出口１００３とがフォトリソグラフィ技術により形成されている。また、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給口１００２が、反対側の面（裏面）に開口するように形成されている。

図３は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド７１０の構成がわかるように分解して示した分解斜視図である。図３では、記録素子基板１００１と電気配線基板、支持部材との構成は従来と同様であるため、図１４と同じであるが、従来と区別するために符号を変えて示してある。

電気配線基板７１５は、記録素子基板１００１の電極に対応するフライングリード７１４と、電気信号を受け取るための外部信号入力端子７１６とを有しており、外部入力端子７１６とフライングリード７１４とがつながっている。支持部材７１１は、本実施形態では樹脂成型により形成されており、本実施形態で使用した樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラを３５％混入した樹脂材料を使用している。

次に図４は、本実施形態の製造方法で製造可能なインクジェット記録ヘッド７１０の支持部材と記録素子基板の貼り付け部の構成断面図である。記録素子基板１００１は接着剤１２０１を介し支持部材７１１に接着固定される構成となっている。接着剤１２０１は、耐インク性のあるものが望ましい。本実施形態において、接着剤１２０１は、エポキシ樹脂を主成分とした接着剤を使用した。この接着剤１２０１を用いた場合、支持部材の公差を考慮して、その接着層の厚みは、８０μｍ程度と設定した。また、本実施形態の製造方法で用いた接着剤は、はじめに紫外線を照射して硬化可能な状態になり、その後、加熱されることで硬化（仮硬化）する接着剤を使用した。

本実施形態は、この接着剤の特性を利用したものであり、紫外線照射後の仮硬化を記録素子ユニットに具備された電気信号入力端子から電気信号を印加することで電気熱変換素子を発熱し、記録素子基板全体の温度が上昇することを利用して接着剤を仮硬化させる。

図５は、図４の一部を拡大して示した断面図である。電気熱変換素子１００３を発熱させることにより、その熱が記録素子基板内を伝わって裏面にまで達する。この裏面に達した熱を利用して接着剤１２０１を硬化させる。

以下、本実施形態の製造工程をフローチャートに沿って説明する。
図６は、本実施形態の製造方法の特徴的な部分である、接着剤１２０１の仮硬化までの工程を示したフローチャートである。

図６に示すように、ステップＳ１７００の接着面処理工程の次に行われるステップＳ１７０１の接着剤工程において、支持部材７１１の記録素子基板１００１が接着される凹部７１３に接着剤１２０１を塗布する。次にステップＳ１７０２の紫外線照射工程において、塗布された接着剤１２０１に紫外線を必要量照射し、接着剤１２０１にカチオンを発生させる。カチオンを発生させることにより、接着剤１２０１が硬化可能になる。上述したが、本実施形態で用いたこの接着剤１２０１は、一度カチオンを発生させることにより、その後は熱により硬化させることができる。

次にステップＳ１７０３の記録素子ユニット貼り付け工程において、記録素子ユニットを貼り付けフィンガに吸着させ（ステップＳ１７１３）、外部信号入力端子に通電が可能になるように電気信号供給端子（不図示）を接続する（ステップＳ１７１４）。その後、記録素子ユニットの位置補正を行い（ステップＳ１７１５）、記録素子ユニットを接着面に貼り付ける（ステップＳ１７１７）。そして、外部信号入力端子に通電を行い、記録素子基板１００１に具備された電気熱変換素子１００３に電気信号を印加して発熱させて接着剤を仮硬化させる（ステップＳ１７１８）。本実施形態での印加時間は、接着剤１２０１を仮硬化させるために必要な温度まで昇温させる１秒と、仮硬化させるために必要な温度を保持する１秒の合計２秒である。これは従来の仮硬化させる時間よりも大幅に短い時間である。

以下、本実施形態における電気熱変換素子の加熱制御方法について説明する。
図７は、電気熱変換素子１００３に印加する電気エネルギのパラメータを図で示している。記録素子基板を加熱させるために電気熱変換素子１００３に電気エネルギを印加するが、そのパラメータとして、印加電圧（Ｅ）、パルス幅（ｐ）とその周期（Ｔ）および電気熱変換素子１００３を選択的に駆動させる方法がある。電気熱変換素子１００３は、製造工程の膜厚バラツキ等により記録素子基板１００１毎に状態が異なる。よって電気熱変換素子１００３は過剰な電気エネルギを印加するとダメージを受け、断線する恐れがあるため最適な条件にて使用する必要がある。

また、電気熱変換素子１００３に印加するエネルギが低い場合、記録素子基板１００１が接着剤１２０１を硬化させるために必要な温度に達するまでに時間が掛かることが想定される。更に印加エネルギが低い場合には、記録素子基板の温度が接着剤を仮硬化する温度に達せず、仮硬化を行えない可能性もある。

図８は、本実施形態の製造方法における、電気熱変換素子（以下、ヒータともいう）１００３の制御方法を示したフローチャートである。電気熱変換素子１００３の制御開始の信号を受けて図８のシーケンスが開始される。開始されるとステップＳ８０１のヒータ状態測定において、電気熱変換素子の電気抵抗値を測定し、電気抵抗値−電気エネルギ変換テーブル（図示なし）を用いて最良となる電気エネルギパラメータを設定する。ここで設定する電気エネルギパラメータによって、各電気熱変換素子の寸法誤差等による昇温温度の差を補正することができる。本実施形態では、印加電圧：２０.０〜２６.０Ｖ、パルス幅：０.９０〜１.２１μｓｅｃ、駆動周波数：１０〜２０ｋＨｚの範囲内で設定を行った。その後、ステップＳ８０２の印加エネルギセットにおいてステップＳ８０１で設定した値を製造装置の内部メモリにセットする。

しかし、このように電気熱変換素子の寸法誤差を考慮しても、記録素子基板の厚みなどによっても昇温温度は変わってくる。そこで、実際にヒータを駆動させて昇温温度を確認して補正する必要がある。

ステップＳ８０３のヒータ駆動１で、電気熱変換素子１００３に電気エネルギを印加して、熱エネルギを発生させる。本実施形態では、１秒後に１００℃以上に記録素子基板１００１の温度が到達することを目指した。ステップＳ８０３のヒータ駆動１において発生した熱エネルギにより加熱される記録素子基板１００１の温度を、ステップＳ８０４のＤｉ温度測定(1)にて、記録素子基板１００１内に設置された温度測定素子１００６（図１参照）の出力値から読み取る。

この温度測定素子１００６はアノード−カソード間に２００μＡの定電流を印加したとき、２５℃環境でＶＦ値が０．６２５Ｖとなり、温度−電圧変化量（△ＶＦ／△Ｔ）は−２．１００ｍｖ／℃となる特性をもつ。

図９は、温度測定素子１００６の出力電圧をグラフで示した図である。温度測定素子１００６を用いて電気熱変換素子１００３を駆動させた状態で、記録素子基板１００１の温度を測定した場合、図９に示す、Ｇのように温度測定素子１００６の出力電圧にノイズＨが発生してしまう。このノイズＨの発生は、電気熱変換素子１００３を駆動したことが原因であることが、本発明者の検討により確認されている。また、このノイズＨは駆動周波数１ｋＨｚを超えた付近から顕著に発生することも本発明者の検討で確認されている。

そこで、このノイズの発生を回避するため、Ｄｉ温度測定(1)では、温度測定素子１０６で記録素子基板１００１の温度を測定する際には、電気熱変換素子１００３の駆動を停止させて測定を行う。本実施形態では、駆動停止後、４ｍｓｅｃの待ち時間を設け、その後記録素子基板１００１の温度を測定することで、出力値にノイズが発生することなく温度測定ができる。また本実施形態では測定タイミングを、ヒータ駆動１でヒータを駆動させてから５０ｍｓｅｃ後に、記録素子基板１００１の温度測定を行っている。

次に、ステップＳ８０５のＤｉ温度測定(2)において、Ｄｉ温度測定(1)と同様に記録素子基板１００１の温度を測定する。但し、ここでの測定タイミングは本実施形態では、ステップＳ８０３のヒータ駆動１でヒータを駆動させてから１００ｍｓｅｃ後に、記録素子基板１０１の温度測定を行っている。このように時間をずらした２点で昇温温度を確認する。

Ｄｉ温度測定(2)が終了後、ステップＳ８０６の印加エネルギ計算に移行して、ステップＳ８０５のＤｉ温度測定(2)にて測定した記録素子基板１００１の温度と印加エネルギ計算値とから昇温温度変化（△Ｔ）を計算する。

ステップＳ８０４のＤｉ温度測定(1)の温度測定値をＴ１、測定タイミングをＰ１とし、ステップＳ８０５のＤｉ温度測定(2)の温度測定値をＴ２、測定タイミングをＰ２として（△Ｔ）＝（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｐ２−Ｐ１）の計算式から昇温温度変化（△Ｔ）を導き出す。そして、算出された昇温温度変化（△Ｔ）を基に、接着剤１２０１を硬化させるための必要な温度に設定時間内で到達する電気エネルギパラメータ（印加電圧、パルス幅、駆動周波数）を求める。本実施形態では、接着剤を仮硬化させるための条件である１００℃１ｓｅｃを満たすために、到達温度を１1０℃に設定し、設定時間を１秒とした。

なお、ヒータを駆動させている時間内で、あるタイミング毎で記録素子基板１００１の温度を測定することが温度制御上は好ましいが、前述したようにヒータを駆動した状態で温度測定素子１００６からの測定はノイズの発生によりできない。また、駆動を多数回中断して温度測定を行うと、温度測定素子１００６からの出力が安定するまでの待ち時間と測定時間の合計時間分だけ、昇温温度変化（△Ｔ）に影響がでてしまう。このような理由から、本実施形態では２点間（時間的な２点）の温度測定から昇温温度変化（△Ｔ）を計算し、その結果から電気熱変換素子１００３に印加するエネルギを制御するシーケンスを採用している。

次に、ステップＳ８０７の印加エネルギ再Ｓｅｔにて、ステップＳ８０６の印加エネルギ計算で求めた電気エネルギパラメータを製造装置のメモリにセットし、ヒータを駆動させる。その後、ステップＳ８０８のＤｉ温度測定(3)で、温度測定素子１００６から読み取った記録素子基板１００１の温度を測定する。この時の測定のタイミングは、駆動開始から設定時間（１ｓｅｃ）経過後の温度を測定する。そして、ステップＳ８０９の設定温度(1)で、予め設定した設定温度(1)（ｈｉｇｈ）（本実施形態では１1０℃）と比較する。測定した温度が、設定温度(1)（ｈｉｇｈ）に到達していれば（Ｙｅｓ）、次のステップに進み、未到達であれば（Ｎｏ）、本シーケンスを終了させる。なお、未達のばあい、再度ステップＳ８０３のヒータ駆動１に戻って加熱を行ってから、温度を読み取って測定結果の温度が設定温度に達しているかを確認するようにしても良い。

本実施形態においては、設定温度(1)（ｈｉｇｈ）を１１０℃と設定したが、使用する接着剤の硬化温度特性によりこの設定温度(1)（ｈｉｇｈ）の値を変更することが好ましい。

次に、接着剤１２０１を仮硬化させるために必要な、１００℃以上１ｓｅｃの条件を得るために、記録素子基板１００１を加熱する熱エネルギ量を一定時間保つ制御について説明する。

まず、ステップＳ８１０のタイマスタートで、電気エネルギ印加時間設定タイマをスタートさせる。本実施形態では、タイマ設定値を１ｓｅｃとした。
設定時間(1)（ステップＳ８１１）にて、タイマカウントが設定値に達しているかを確認する。そして、設定時間（１ｓｅｃ）に達していなければ（Ｎｏ）、次のステップのＤｉ温度測定(4)（ステップＳ８１２）に進み、記録素子基板１００１に設置された温度測定素子１００６から記録素子基板１００１の温度を読み取る。また、設定時間（１ｓｅｃ）に達していれば（Ｙｅｓ）、本シーケンスを終了する。

Ｄｉ温度測定(4)（ステップＳ８１２）で測定した後、設定温度(2)（ステップＳ８１３）にて、記録素子基板１００１の温度と設定到達温度（ｌｏｗ）とを比較する。ここで設定温度（ｌｏｗ）は、熱エネルギ量（記録素子基板温度）を一定にするための温度下限設定値であり、本実施形態ではその値を１０５℃とした。本下限値の設定は、オーバーシュートした場合を想定し、１００℃１ｓｅｃの硬化条件を得られる値とした。Ｄｉ温度測定(4)で測定した記録素子基板１００１の温度が設定温度（ｌｏｗ）に達していない場合、ステップＳ８１１の設定時間(1)まで戻り、設定時間(1)若しくは設定温度(2)（ｌｏｗ）との比較条件を満たすまでステップＳ８１１からステップＳ８１３を繰り返す。ステップＳ８１３で記録素子基板１００１の温度が設定温度（ｌｏｗ）に達していれば、次のステップＳ８１４の設定時間(2)に進む。

設定時間(2)（ステップＳ８１４）では、再度タイマカウント値がタイマ設定時間（１ｓｅｃ）に達しているか比較し、達していなければ（Ｙｅｓ）、次のステップＳ８１５のヒータ駆動２に進む。また、設定時間（１ｓｅｃ）に達していれば、本シーケンスを終了する。ステップＳ８１５のヒータ駆動２では、熱エネルギ量（記録素子基板温度）を一定に保つための電気エネルギ印加を行う。ここで印加される電気エネルギは、温度を維持するために印加するものであるため、記録素子基板１００１を接着剤硬化温度まで昇温させるヒータ駆動１に比べ、印加電気エネルギ量を少なくし一定の熱エネルギ量となる制御を行う。この制御は、ステップＳ８０２の印加エネルギＳｅｔおよび、ステップＳ８０７の印加エネルギ再Ｓｅｔのデータに基づき計算される。

Ｄｉ温度測定(5)（ステップＳ８１６）では、記録素子基板１００１に設置された温度測定素子１００６から記録素子基板１００１の温度を読み取り、次の設定温度(3)（ステップＳ８１７）にて設定温度（ｈｉｇｈ）と比較する。設定温度（ｈｉｇｈ）は、熱エネルギ量を一定にするための温度上限設定値であり、本実施形態ではその値を１１０℃とした。このステップで比較した結果、設定温度（ｈｉｇｈ）まで到達していれば、設定時間(1)まで戻り再度制御ステップを繰り返す。設定温度(3)（ｈｉｇｈ）まで温度測定素子１００６の値が到達していなければ、設定時間(2)（ステップＳ８１４）に戻り、設定温度（ｈｉｇｈ）に到達するまでステップＳ８１４からステップＳ８１７を繰り返す。

このような制御を行うことで、電気熱変換素子１００３によって加熱された記録素子基板１００１の温度は、接着剤１２０１を仮硬化可能な温度カーブをなすことが可能になる。

図１０は、小型化した際の記録素子基板１００１と支持部材７１１とを接着剤１２０１で接続したものを示した図である。記録素子基板１００１は、そのサイズが小さくなるほど、製造時においてウェハ内の取り個数が増え製造コストが安価になるため、可能な限り小さくすることが望まれている。

記録素子基板１００１を小さくした場合、本実施形態のように複数のインクを吐出する構造のインクジェット記録ヘッドでは、インクが混ざらずに記録素子基板１００１に供給するためインク供給口壁５０２＿２および５０２＿３の幅を細くしなければならない。本実施形態では、記録素子基板１００１の幅方向の寸法を従来の４．３２〔ｍｍ〕から２．６〔ｍｍ〕にし、それに対応するように、インク供給口壁５０２＿２およびインク供給口壁５０２＿３の幅を従来の０．７〔ｍｍ〕から０．４〔ｍｍ〕に変更した。

この細くなったインク供給口壁５０２＿２および５０２＿３は、接着剤１２０１を短時間に硬化させるために温度を上昇させると（本実施形態では１２０℃／１ｓｅｃ）、熱変形が発生することが懸念される。これは、外側部分のインク供給口壁５０２＿１および５０２＿４に比べ、内側のインク供給口壁５０２＿２および５０２＿３の幅を狭くしたことにより、記録素子基板１００１から発生した熱が支持部材７１１に逃げずに蓄積されてしまうことが原因である。

このインク供給口壁５０２＿２および５０２＿３が変形すると、接着剤２０１とインク供給口壁５０２＿２および５０２＿３の界面に空間が発生し、隣接するインク同士が混じりあう可能性がある。

そのため、本実施形態では、記録素子基板内に具備された複数の電気熱変換素子１００３を、図１に示すように電気熱変換素子の配列（１００３＿Ｌ１〜Ｌ６）毎に、任意に選択し熱エネルギを発生させることができる構成になっている。本実施形態ではこの特徴を生かし、記録素子基板１００１と支持部材７１１とを接着させるように制御を行う。その制御は、インク供給口壁５０２＿２および５０２＿３上に備えられた電気熱変換素子配列１００３＿Ｌ２〜Ｌ５は駆動させず、厚くできるインク供給口壁５０２＿１および５０２＿４上の電気熱変換素子配列１００３＿Ｌ１および１００３＿Ｌ６を駆動させる。つまり、記録素子基板上において電気熱変換素子配列の最外部に配置されたのみを駆動させて接着を行う方法である。

図１１は、本実施形態の制御方法による記録素子基板１００１の裏面温度を示す図である。線Ａは、インク供給口壁５０２＿１の温度であり、線Ｂはインク供給口壁５０２＿２の温度を表す。図１０の結果から、本実施形態の熱エネルギ制御により、インク供給口壁５０２＿１は仮硬化が可能（仮硬化条件：１００℃以上、１ｓｅｃ）であることがわかる。このように、本実施形態では、幅を狭くしたインク供給口壁５０２＿２および５０２＿３と支持部材７１１とを接着する接着剤は仮硬化させずに、厚いインク供給口壁５０２＿１および５０２＿４と支持部材７１１とを接着する接着剤を仮硬化させる。これによって、急激な加熱を行うことで変形する可能性が考えられるインク供給口壁５０２＿２およびインク供給口壁５０２＿３には加熱を行わずに支持部材７１１上に記録素子基板を一時的に固定することができる。

図６に戻り、本硬化工程を含む、ステップＳ１７０３の記録素子ユニット貼り付け工程から後の工程、電気配線基板貼り付け工程ステップＳ１７０４〜蓋工程ステップＳ１７０９は、従来例と同様の工程であり説明を省略する。以上の工程により、インクジェット記録ヘッド７１０が完成する。

以上説明したように、本実施形態によれば、記録素子ユニット貼り付け工程において、紫外線照射や外部熱源を利用せず、記録素子基板の電気熱変換素子を配列毎に発熱させることで、記録素子基板に接触している接着剤を仮固定することができる。そのため、効率良く短時間に安定的に仮硬化させるインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができた。

なお、本実施形態の製造方法によって短時間で記録素子基板の温度を上昇させても、インク流路壁が熱変形や、界面でのエアパスは発生しなかった。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態も外部熱源を利用せず、記録素子基板の電気熱変換素子を発熱させるという構成は、第１の実施形態と同様である。よって、同様な部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分についてのみ説明する。

図１２は、本実実施形態の製造方法を説明するために、記録素子基板と電気配線基板とが接着された状態を示した図である。記録素子基板１００１は、電気配線基板７１５に形成されたフライングリード７１４と記録素子基板１００１に具備された電極端子１００５をボンディングすることで接続されている。そのため、記録素子基板１００１を支持部材７１１に接着剤１２０１により接着する際には、電気配線基板７１５も支持部材７１１に当接する。電気配線基板７１５と支持部材７１１も接着剤１２０１を用いて接着を行うため、電気配線基板７１５と支持部材７１１の当接する支持部材上には接着剤１２０１が塗布されている。

このような構成において、電気熱変換素子１００３を駆動させ接着剤１２０１を硬化させる際、熱エネルギが電極端子１００５からフライングリード７１４を伝わって、電気配線基板７１５ａの下に塗布された接着剤の硬化を促進させることが懸念される。

電気配線基板７１５の上面は、インクジェット記録ヘッド７１０が記録装置に装着され、インク供給口１００８等をクリーニングするためのクリーニングユニットに設けられたクリーニングキャップが当接する部分である。そのため、電気配線基板７１５を接着する際に高さ方向の位置を規定せずに、支持部材７１１と電気配線基板７１５とを接着すると、電気配線基板７１５の上面の平面度を保つことができない。その結果、記録装置にてインクジェット記録ヘッド７１０のクリーニングを実施した際、クリーニングキャップと電気配線基板７１５とが密着せず、クリーニングを正常に行うことが困難になる。

また、電気配線基板７１５を接着する接着剤１２０１の硬化が促進した状態で従来の加熱方法である加熱ツールを用いた方法で電気配線基板７１５と支持部材７１１とを接着すると、接着剤が広がらずエアパスが発生する場合がある。エアパスが発生してしまうと、その後の工程にて行う周囲封止材の塗布後に、周囲封止材がエアパスに入り込んでしまう。これにより、周囲封止材が記録素子基板１００１の端部やフライングリード７１４を覆うことができずに、インクが侵入し、電気的な品質問題を発生させるおそれがある。

図１３は、本実施形態の電気熱変換素子を説明するための図である。本実施形態では、記録素子基板内に具備された複数の電気熱変換素子１００３を、例えば電気熱変換素子１００３の配列内の領域（１００３＿Ｂ１〜５）毎に、任意に選択し熱エネルギを発生させることで、記録素子基板１００１と支持部材７１１とを接着させる。

その電気熱変換素子１００３の選択は、図１２に示すように、記録素子基板１００１の両サイドに設置された、電極端子１００５に近い電気熱変換素子１００３ａは駆動させず、記録素子基板中央部の領域１００３ｂのみを選択して駆動して接着を行う。つまり、図１３において電気熱変換素子１００３ａ（１００３＿Ｂ１、１００３＿Ｂ２、１００３＿Ｂ４、１００３＿Ｂ５）は駆動させずに、電気熱変換素子１００３ｂ（１００３＿Ｂ３）のみを選択して駆動させて接着剤１２０１の仮硬化を行う。

なお、本実施形態では配列内の電気熱変換素子１００３が１９２個配置された記録素子基板１００１を使用し、電気熱変換素子１００３＿Ｂ３は、８０〜１１１個を用いて記録素子基板１００１の加熱を行った。

図１４は、本実施形態の制御方法による記録素子基板１００１の裏面温度、およびフライングリード７１４近傍の電気配線基板７１５の裏面温度を示す図である。線Ｃは記録素子基板の領域１００３ｂ内の裏面温度であり、線Ｄはフライングリード３０２近傍の電気配線基板裏面温度である。線Ｄのピーク温度は、５０℃程度であり接着剤１２０１の仮硬化条件である１００℃１ｓｅｃを満たさないことから、フライングリード３０２近傍の接着剤１２０１は、硬化が促進されないことがわかる。

本実施形態の制御により、接着剤１２０１を仮硬化させるために発生する熱エネルギが電気配線基板７１５ａの下に塗布された接着剤の硬化を促進させることが無く、記録素子基板１００１と支持部材７１１とを接着させる接着剤の仮硬化を行うことが可能になる。

第１の実施形態の製造方法で用いる記録素子基板の表面を示した図である。 第１の実施形態の製造方法で用いる記録素子基板の裏面を示した図である。 本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成がわかるように分解して示した分解斜視図である。 第１の実施形態の製造方法で製造可能なインクジェット記録ヘッドの支持部材と記録素子基板の貼り付け部の構成断面図である。 図４の一部を拡大して示した断面図である。 第１の実施形態の製造工程を示したフローチャートである。 電気熱変換素子に印加する電気エネルギのパラメータを示した図である。 第１の実施形態の製造方法における、電気熱変換素子の制御方法を示したフローチャートである。 温度測定素子の出力電圧をグラフで示した図である。 小型化した記録素子基板と支持部材とを接着剤で接続したものを示した図である。 第１の実施形態の制御方法による記録素子基板の裏面温度を示す図である。 第２の実実施形態の製造方法を説明するために、記録素子基板と電気配線基板とが接着された状態を示した図である。 第２の実施形態の電気熱変換素子を説明するための図である。 第２の実施形態の制御方法による記録素子基板の裏面温度、およびフライングリード近傍の電気配線基板の裏面温度を示す図である。 （ａ）は、従来の一般的なカラーインクジェット記録ヘッドの底面部が判るように示した斜視図であり、（ｂ）は上面部が図るように示した斜視図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの構成がわかるように分解して示した分解斜視図である。 特許文献１に記載された接着剤の硬化方法を示した図である。

符号の説明

７１０ インクジェット記録ヘッド
７１１ 支持部材
７１４ フライングリード
７１５ 電気配線基板
７１６ 外部信号入力端子
１００１ 記録素子基板
１００２ インク供給口
１００３ 電気熱変換素子
１００５ 電極端子
１００６ 温度測定素子
１２０１ 接着剤

Claims (9)

1. インクを吐出するために利用される電気熱変換素子を備えた記録素子基板を支持部材に対して接着剤を用いて固定する工程を備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
   前記電気熱変換素子を駆動することで、前記記録素子基板を加熱して、前記接着剤を仮硬化させる仮硬化工程を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
2. 前記電気熱変換素子は、前記記録素子基板に複数備えられており、前記仮硬化工程において、前記電気熱変換素子を選択的に駆動することで前記記録素子基板を加熱して、前記接着剤を仮硬化させる工程を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
3. 前記電気熱変換素子は、前記記録素子基板に列を成して備えられており、前記仮硬化工程において、前記電気熱変換素子は前記列毎に駆動されることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
4. 前記仮硬化工程において前記電気熱変換素子は、前記列の中で選択的に駆動されることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
5. 前記仮硬化工程において前記電気熱変換素子は、前記列の中で中央部に配置された前記電気熱変換素子を駆動されることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
6. 前記仮硬化工程において前記電気熱変換素子は、前記記録素子基板の最外部に配列された前記列された前記電気熱変換素子を駆動されることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
7. 前記記録素子基板の温度を測定する測定工程で前記記録素子基板の温度を測定し、前記仮硬化工程で、前記測定工程の測定結果に基づいて前記電気熱変換素子は、駆動を制御されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
8. 前記測定工程における前記記録素子基板の温度の測定は、測定するタイミングをずらした、少なくとも２点間の温度測定であることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
9. 前記仮硬化工程において、前記電気熱変換素子の駆動は、少なくとも前記電気熱変換素子に印加される電気信号の電圧、パルス幅、周期のいずれかを制御することが可能であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。

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