JP6728439B1

JP6728439B1 - 液体吐出ヘッドとその製造方法

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Application number: JP2019078629A
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Inventors: 諭工藤; 恒深井; 弘幸下山
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Abstract

【課題】素子基板を支持基板に高い位置精度で接合する。【解決手段】液体吐出ヘッドの製造方法は、液体が吐出する吐出口を備えた素子基板３と支持基板２とに接する第１の接着剤Ａ１を第１の温度で硬化させることによって、素子基板３の支持基板２への第１の仮止めを行うことと、第１の仮止めが行われた素子基板３と支持基板２とに接する第２の接着剤Ａ２を第１の温度より高い第２の温度まで加熱して硬化させることによって、素子基板３の支持基板２への第２の仮止めを行うことと、第２の仮止めが行われた素子基板３と支持基板２とに接する第３の接着剤Ａ３を第２の温度より高い第３の温度まで加熱して硬化させることによって、素子基板３を支持基板２に接合することと、を有している。第２の温度において、第２の接着剤Ａ２の弾性率は第１の接着剤Ａ２の弾性率より大きい。【選択図】図３

Description

本発明は液体吐出ヘッドとその製造方法に関し、特に素子基板の支持基板への接合方法に関する。

インクジェット記録装置では、インクを吐出する吐出口を備えた素子基板が接着剤で支持基板に接合されることがある。良好な記録品質を確保するためには、素子基板は支持基板の所定の位置に正確に接合されることが重要である。接着剤としては、湿気硬化型や２液タイプなどの常温硬化型も利用可能であるが、完全に硬化するまでに長時間を要するため生産性に課題がある。特許文献１には、光硬化型及び熱硬化型の接着剤を用いたインクジェットヘッドの製造方法が開示されている。透明樹脂材料で形成されたベース基板（支持基板）と記録ヘッドユニット（素子基板）との間に光硬化型または熱硬化型の接着剤が設けられ、ベース基板の記録ヘッドユニットとの接合面の反対面から紫外線またはレーザ光が照射される。

特開２００７−５０６６２号公報

特許文献１に記載の方法では支持基板を光透過性の材料で形成する必要がある。しかし、支持基板は剛性、加工精度、インク耐性など多くの要求事項を満たす必要があるため、材料の自由度が大幅に制限される。このため、熱硬化型の接着剤が塗布され素子基板が搭載された支持基板を全体加熱して接着剤を硬化させる方法が用いられることがある。この方法によれば材料の制約が小さいため、上述の問題を回避することが容易である。素子基板と支持基板の全体加熱は一般に専用のキュア炉（加熱炉）で行われる。この場合、熱硬化型の接着剤が塗布され素子基板が搭載された支持基板をキュア炉に運搬し設置する工程が生じる。その際の振動や衝撃による素子基板の位置ずれを防止するため、素子基板は予め支持基板に仮止めされることがある。
一方、素子基板は加熱時に熱膨張によって変形する。素子基板はその平面形状と仮止め位置に応じた所定のパターンで変形するが、条件によっては相似形で熱膨張するのではなく、形状自体が変化することがある。その結果、素子基板の中心線が回転し、吐出口の支持基板に対する位置ずれが生じ、記録品質に大きな影響を与える可能性がある。

本発明は、素子基板を支持基板に高い位置精度で接合することが可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体が吐出する吐出口を備えた素子基板と支持基板とに接する第１の接着剤を第１の温度で硬化させることによって、素子基板の支持基板への第１の仮止めを行うことと、第１の仮止めが行われた素子基板と支持基板とに接する第２の接着剤を第１の温度より高い第２の温度まで加熱して硬化させることによって、素子基板の支持基板への第２の仮止めを行うことと、第２の仮止めが行われた素子基板と支持基板とに接する第３の接着剤を第２の温度より高い第３の温度まで加熱して硬化させることによって、素子基板を支持基板に接合することと、を有している。第２の温度において、第２の接着剤の弾性率は第１の接着剤の弾性率より大きい。

本発明によれば、素子基板を支持基板に高い位置精度で接合することが可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概要図である。図１に示す液体吐出ヘッドの素子基板の拡大図である。図１に示す液体吐出ヘッドの製造方法のステップ図である図１に示す液体吐出ヘッドの製造方法のフローチャートである時間と加熱温度の関係を示すグラフである。素子基板に掛かる力と素子基板の熱変形を示す概念図である。第１〜第３の接着剤の温度と弾性率の測定結果の一例である。第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法のステップ図である第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法のフローチャートである。第１〜第３の接着剤の温度と弾性率の測定結果の一例である。実施例３における素子基板の平面図である。

図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。本実施形態は記録媒体の幅とほぼ同じ長さを有するライン型の液体吐出ヘッドに関するが、本発明は記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行うシリアル型の液体吐出ヘッドにも適用できる。本実施形態はインクを吐出するインクジェット記録ヘッドに関するが、本発明はインク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドにも適用できる。図面及び以下の説明において、Ｘ方向は支持基板の短手方向であり、記録媒体の搬送方向に対応する。Ｙ方向は支持基板の長手方向であり、記録媒体の幅方向に対応する。Ｙ方向はＸ方向と直交している。Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向と直交する方向である。

まず、図１，２を参照して、本実施形態が適用される液体吐出ヘッドの一例について説明する。図１（ａ）は液体吐出ヘッド１の側面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線からみた液体吐出ヘッド１の吐出口面の平面図、図１（ｃ）は図１のＢ−Ｂ線からみた、支持基板２と第３の接着剤Ａ３の平面図である。図２（ａ）は図１のＣ−Ｃ線からみた、素子基板３の平面図、図２（ｂ）は図１（ｂ）のＤ部拡大図である。液体吐出ヘッド１はＹ方向に長尺の支持基板２と、支持基板２に支持された複数の素子基板３と、を有している。支持基板２はインクを素子基板３に供給するためのインク流路２Ａを形成する流路部材としての機能と、インクの温度を一定に保つための断熱部材としての機能を有する。支持基板２の素子基板３との対向面には素子基板３にインクを供給するための開口２Ｂが設けられている。支持基板２の素子基板３との対向面の裏面のＹ方向両側には、インク供給ユニット７Ａ，７Ｂと、支持基板２を記録装置本体（図示せず）に取り付けるための取付部８Ａ，８Ｂと、が設けられている。記録装置本体と支持基板２との間にはエネルギー発生素子の制御信号や駆動電力を供給する電気配線（図示せず）が設けられている。支持基板２はＺ方向からみておおむね長方形であるが、素子基板３の形状に合わせた平行四辺形形状であってもよい。

複数の素子基板３は支持基板２の長手方向（Ｙ方向）に沿って配置されている。素子基板３は基板４と支持基板５（別の支持基板）とを有している。基板４は、インクが吐出する吐出口６が形成された吐出口形成部材（図示せず）と、インクが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（図示せず）を有する基体（図示せず）とが積層されている。エネルギー発生素子は発熱抵抗素子であるが、ピエゾ素子その他の素子であってもよい。支持基板５は、基板４を支持するとともに長尺の支持基板２に接合されている。基板４は４つの頂点が非直角の平行四辺形であり、複数の吐出口６はＹ方向に対して傾斜した吐出口列６Ａを形成している。

図２（ａ）に示すように、支持基板５にはインクが流れる２つの凹部９Ａ，９Ｂと、凹部９Ａ，９Ｂと連通し基板４にインクを供給する貫通孔１０と、が形成されている。支持基板５のＺ方向からみた形状は、基板４に合わせて４つの頂点が非直角の平行四辺形となっている。図２（ｂ）を参照すると、支持基板５は第１〜第４の頂点Ｖ１〜Ｖ４を有し、第１及び第３の頂点Ｖ１，Ｖ３、第２及び第４の頂点Ｖ２，Ｖ４が互いに対向している。第１の頂点Ｖ１と第２の頂点Ｖ２とを結ぶ第１の辺Ｓ１と、第３の頂点Ｖ３と第４の頂点Ｖ４とを結ぶ第２の辺Ｓ２は互いに平行であり、且つＹ方向と平行である。第２の頂点Ｖ２と第３の頂点Ｖ３とを結ぶ第３の辺Ｓ３と、第４の頂点Ｖ４と第１の頂点Ｖ１とを結ぶ第４の辺Ｓ４は互いに平行である。第１の頂点Ｖ１と第３の頂点Ｖ３とを結ぶ線（以下、長軸ＡＬという）は第２の頂点Ｖ２と第４の頂点Ｖ４とを結ぶ線（以下、短軸ＡＳという）より長い。

複数の素子基板３、より正確には複数の支持基板５はそれぞれ接着剤によって支持基板２に接合されている。支持基板５は第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２によって支持基板２に仮止めされ、第３の接着剤Ａ３によって支持基板２に接合される。第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２は図１（ａ）に示すように、支持基板２の側面２Ａと支持基板５の側面５Ａとに跨るように形成されている。支持基板２の側面２Ａは、支持基板２の支持基板５との対向面に隣接しＹ方向に延びる面であり、支持基板５の側面５Ａは、支持基板５の支持基板２との対向面に隣接しＹ方向に延びる面である。第３の接着剤Ａ３は図１（ｃ），２（ａ）に示すように、素子基板３（支持基板５）と支持基板２との間の、凹部９の周囲に形成されている。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る素子基板３の支持基板２への接合方法を説明する。図３は接合方法を示すステップ図、図４は接合方法を示すフローチャートである。以下の説明で、支持基板２と支持基板２に搭載された複数の素子基板３とを総称して組立体１１という。

まず、図３（ａ）に示すように、液体状の第１〜第３の接着剤Ａ１〜Ａ３を支持基板２の互いに異なる位置に塗布する（ステップＳ１）。本実施形態では、第１〜第３の接着剤Ａ１〜Ａ３は、第１の仮止めが行われる前に支持基板２と素子基板３との間に形成される。具体的には、第３の接着剤Ａ３をディスペンサー等の塗布ロボット（図示せず）で、支持基板２の素子基板３と対向する面（以下、接合面２Ｂという）に塗布する。その後、第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２をディスペンサー等の塗布ロボット（図示せず）で、支持基板２の接合面２Ｂの両側長辺２Ｃに沿って少量塗布する。第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２は、各素子基板３について、支持基板２の接合面２Ｂの両側長辺２Ｃにそれぞれ１か所ずつ形成される。第１〜第３の接着剤Ａ１〜Ａ３は支持基板２の各素子基板３が接合される部分に一括して塗布する。第１〜第３の接着剤Ａ１〜Ａ３を塗布する順序は上記の順に限定されず、例えば第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２を塗布した後に第３の接着剤Ａ３を塗布してもよい。第１〜第３の接着剤Ａ１〜Ａ３の一部または全部を支持基板５の支持基板２と接合される面に塗布してもよい。

図２（ｂ）に示すように、第１の接着剤Ａ１は第１の辺Ｓ１の第２の頂点Ｖ２に近接した第２の位置Ｐ２と第２の辺Ｓ２の第４の頂点Ｖ４に近接した第４の位置Ｐ４とに設けられる。第２の接着剤Ａ２は第１の辺Ｓ１の第１の頂点Ｖ１に近接した第１の位置Ｐ１と第２の辺Ｓ２の第３の頂点Ｖ３に近接した第３の位置Ｐ３とに設けられる。第１の位置Ｐ１と第３の位置Ｐ３とを結ぶ第１の直線Ｌ１と、第２の位置Ｐ２と第４の位置Ｐ４とを結ぶ第２の直線Ｌ２はともに支持基板５の重心Ｇを通る。第２の直線Ｌ２は第１及び第２の辺Ｓ１，Ｓ２と直交する。換言すれば、第１の接着剤Ａ１は接合面２Ｂの各長辺２Ｃにおいて、素子基板３の重心Ｇから最も近い位置に配置され、第２の接着剤Ａ２は第１の接着剤Ａ１よりも素子基板３の重心Ｇから離れた位置に配置されている。

第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２の位置はこれに限定されないが、本実施形態では液体吐出ヘッド１のレイアウト上の理由から、第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２はこの位置に設けている。また、後述のステップで素子基板３を支持基板２に押し付ける際に、第１〜第３の接着剤Ａ１〜Ａ３が広がり、それによって第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２が第３の接着剤Ａ３と接触、混合する可能性がある。その場合、接触ないし混合した部分で化学反応による硬化が生じたり、逆に加熱によって硬化しなかったり、本来の接着強度が発現しない、などの不具合が生じる可能性がある。第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２を支持基板２の両側長辺２Ｃに設けることによって、第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２と第３の接着剤Ａ３との離間距離を確保することが容易となる。

第１の接着剤Ａ１は、素子基板３が支持基板２に搭載されてからその状態でキュア炉１２まで運搬されるまでの間に支持基板２に対して位置ずれすることを防止する仮止め材として使用される。第１の接着剤Ａ１は本実施形態では紫外線硬化性樹脂であり、少なくとも光硬化成分を含んでいればよい。第１の接着剤Ａ１は紫外線照射によって比較的短時間で硬化するため、組立体１１をキュア炉１２に設置するまでの時間を短縮することができる。第２及び第３の接着剤Ａ２，Ａ３は本実施形態では熱硬化性樹脂であり、少なくとも熱硬化成分を含んでいればよい。第２の接着剤Ａ２は、キュア炉１２を第３の接着剤Ａ３が硬化するまで昇温する際に素子基板３の位置ずれや熱変形を抑える仮止め材として使用される。第３の接着剤Ａ３は素子基板３を支持基板２に接合するための主たる接合材として使用され、且つインク流路の流路壁としても使用される。このため、第３の接着剤Ａ３の接合面２Ｂにおける塗布面積は第１の接着剤Ａ１の接合面２Ｂにおける塗布面積及び第２の接着剤Ａ２の接合面２Ｂにおける塗布面積より大きい。

次に、素子基板３を支持基板２に搭載し（貼り合わせ）、支持基板２に対して押し付ける（ステップＳ２）。まず、素子基板３をマウント装置（図示せず）で保持し、搭載位置の上方で画像処理によるＸＹθ方向のアライメントを行い、支持基板２に低速度で搭載する。第１〜第３の接着剤Ａ１〜Ａ３は素子基板３と支持基板２とに接する。搭載後に微少な位置ずれを確認し、位置ずれがある場合は所望の精度が得られるまでアライメントを繰り返す。第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２の一部は支持基板２の側面２Ａと支持基板５の側面５Ａにはみ出し、残部は素子基板３と支持基板２との間の空間を広がる。第３の接着剤Ａ３は支持基板２と素子基板３との間の空間を広がる。次に、素子基板３をマウント装置のフィンガー（図示せず）で支持基板２に押し付けた状態で、第１の接着剤Ａ１に局所的な光照射を行い、第１の接着剤Ａ１を硬化させる（ステップＳ３）。第１の接着剤Ａ１は第１の温度（常温）で硬化し、これによって素子基板３の支持基板２への第１の仮止めが行われる。その後フィンガーを退避させ、素子基板３の押圧を解除する。ステップＳ２，Ｓ３を各素子基板３に対して繰り返す。これによって、すべての素子基板３が支持基板２に搭載され且つ第１の接着剤Ａ１で仮止めされた、支持基板２と複数の素子基板３の組立体１１が得られる。

次に、組立体１１を加熱する（ステップＳ４）。具体的には、まず図３（ｃ）に示すように、組立体１１を運搬しキュア炉１２に設置する（ステップＳ４１）。素子基板３は常温で硬化する光硬化型の第１の接着剤Ａ１によって仮止めされているため、運搬時や設置時の振動や衝撃による位置ずれを抑制することができる。次に、キュア炉１２を第１の温度Ｔ１から第３の温度Ｔ３まで加熱し、第２の接着剤Ａ２と第３の接着剤Ａ３を順次硬化させる。図５には加熱時間と加熱温度の関係を示している。キュア炉１２の温度が第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２まで昇温すると第２の接着剤Ａ２が硬化し、素子基板３の支持基板２への第２の仮止めが行われる（ステップＳ４２）。さらにキュア炉１２の温度が第３の温度Ｔ３まで昇温すると第３の接着剤Ａ３が硬化し、素子基板３が支持基板２に接合される（ステップＳ４３）。第３の接着剤Ａ３が完全に硬化するまで第３の温度Ｔ３を保持し（ステップＳ４４）、その後、キュア炉１２を常温まで除冷し、組立体１１をキュア炉１２から取り出す（ステップＳ４５）。以上で素子基板３の支持基板２への接合プロセスが終了する。

次に、本実施形態の効果について説明する。図６（ａ）は支持基板５と支持基板２の側面図であり、加熱時に支持基板５に掛かる力を模式的に示している。第１及び第２の接着剤Ａ１，Ａ２はないとしている。支持基板５には支持基板５の熱膨張による力ＦＥと、第３の接着剤Ａ３による摩擦力Ｆμと、第３の接着剤Ａ３の内部応力σとが掛かり、これらの力は支持基板５の位置ずれの原因となる。これらの力は理想的には左右方向及び上下方向で均衡するが、実際には部材の寸法精度のために、左右方向及び上下方向で不均一となることがある。図６（ａ）には、接合面２Ｂの平面度のばらつきのために第３の接着剤Ａ３の厚みが不均一となっている例を示している。このような場合、ＦＥ，Ｆμ，σが場所によって異なってくるため、支持基板５が元の形状に拘わらず不規則な形状に熱変形する可能性がある。

さらに、本実施形態のように支持基板５が長軸ＡＬと短軸ＡＳとを有する形状の場合、図６（ｂ）に示すように、各頂点での熱変形量が均一にならない可能性がある。支持基板５の熱膨張量は短軸ＡＳ方向よりも長軸ＡＬ方向のほうが大きいため、長軸ＡＬ上の第１の頂点Ｖ１と第３の頂点Ｖ３では熱変形量が大きく、短軸ＡＳ上の第２の頂点Ｖ２と第４の頂点Ｖ４では熱変形量が小さくなる。図６（ｂ）には第１〜第４の頂点Ｖ１〜Ｖ４における熱変形量のＸ，Ｙ成分を模式的に示している。この結果、破線５１に示すように、支持基板５はその重心Ｇ回りに反時計方向に回転し、Ｘ方向、Ｙ方向だけでなく回転方向θにも支持基板５の位置ずれが発生する。第３の温度Ｔ３に達すると支持基板５は位置ずれした状態で支持基板２に固定されるため、常温に戻っても位置ずれは残ったままである。この結果、吐出口列６Ａ（図２（ｂ）参照）が支持基板２に対して回転し、記録品質に大きな影響を与える可能性がある。

さらに、図２（ａ）に示すように、支持基板５の外形が平行四辺形であっても内部形状が非対称の場合がある。図示の例では、流体設計上インクが流れる貫通孔１０の配置が非対称であり、３次元的な形状が上下で異なっている。この場合、図示はしていないが上下で熱変形パターンが異なる可能性がある。図６（ｃ）は支持基板５の外周部に４つの第１の接着剤Ａ１を設けた例を示している。本例では、支持基板５は第１の接着剤Ａ１によって拘束されている。しかし、後述するように、昇温に従い第１の接着剤Ａ１の軟化が進むため、支持基板５の熱変形を十分に拘束することができず、依然として支持基板５の回転変形が発生する。

これに対し、本実施形態では仮止め材として第２の接着剤Ａ２を用いている。図７に、第１〜第３の接着剤Ａ１〜Ａ３の温度と弾性率（縦弾性係数Ｅ）の関係（温度硬化特性）を分析装置で測定した例を示している。横軸は温度を、縦軸は弾性率を示している。第３の接着剤Ａ３は塗布した直後（第１の温度Ｔ１）から弾性率が徐々に増加し、第３の温度Ｔ３（１０５℃近傍）でほぼ一定となっている。第３の接着剤Ａ３は徐々に加熱硬化していくため、弾性率も徐々に増加する。第３の接着剤Ａ３については、弾性率が最大弾性率（最大縦弾性係数Ｅ）の５０％以上となっている状態を硬化という。つまり、第３の温度Ｔ３は硬化の条件を満たしているが、必ずしも完全に硬化した状態を意味するものではない。一方、第１の接着剤Ａ１はキュア前に第１の温度Ｔ１で光硬化されているが、温度が上がるに従い弾性率が低下している。つまり、第１の接着剤Ａ１の第２の温度Ｔ２における弾性率は第１の接着剤Ａ１の第１の温度Ｔ１における弾性率より小さくなっている。弾性率は７０℃近傍まで下がり続け、さらに加熱してもほぼ一定となっている。第２の接着剤Ａ２の硬化温度（第２の温度Ｔ２Ｔ２）は約７０℃であり、６５℃付近から弾性率が急激に増加している。この結果、第２の接着剤Ａ２の第２の温度Ｔ２における弾性率は第１の接着剤Ａ１の第２の温度Ｔ２における弾性率より大きくなっている。第２の温度Ｔ２から第３の温度Ｔ３までの任意の温度においても、第２の接着剤Ａ２の弾性率は第１の接着剤Ａ１の弾性率より大きい。

本実施形態によれば、第３の接着剤Ａ３が硬化する前に第２の接着剤Ａ２が硬化する。これによって、第２の温度Ｔ２と第３の温度Ｔ３との間（図７に示す温度範囲ΔＴ）で支持基板５が支持基板２に強く拘束され、支持基板５の熱変形が抑えられる。換言すれば、第２の接着剤Ａ２がない場合、第３の接着剤Ａ３が硬化を始めるまで、支持基板５は温度とともに弾性率が低下する第１の接着剤Ａ１だけで仮止めされている。従って、温度の上昇によって支持基板５の熱変形が進行すると第１の接着剤Ａ１だけでは支持基板５の熱変形を十分に拘束することができなくなる。第２の接着剤Ａ２は第２の温度Ｔ２で第１の接着剤Ａ１より弾性率が高いため、支持基板５の熱変形が進行した段階で支持基板５を強く拘束し、温度範囲ΔＴにおける支持基板５の大きな熱変形を抑えることができる。一方、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との間では支持基板５の熱変形は大きくないため、支持基板５の熱変形は第１の接着剤Ａ１だけでも十分に抑えることができる。以上より、本実施形態では支持基板５を高精度で位置決めし、支持基板２に接合することができる。なお、第１の接着剤Ａ１の弾性率が第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２の範囲で低下していなくても上述の現象は生じ得るため、第１の接着剤Ａ１の硬化特性は本発明の本質的な要件ではない。

さらに、本実施形態では２つの第２の接着剤Ａ２は支持基板５の長軸ＡＬの近傍に配置されている。前述のように、支持基板５は長軸ＡＬの近傍で最も大きく熱変形する。このことは支持基板５の第１の頂点Ｖ１と第３の頂点Ｖ３がＸ方向に大きく移動することを意味する。その結果、支持基板５は重心Ｇの周りを回転するように変形する。従って、第１の頂点Ｖ１と第３の頂点Ｖ３のＸ方向の移動を規制することによって、この回転変形を効果的に抑制することができる。このような理由から、本実施形態では２つの第２の接着剤Ａ２は素子基板３の第１の頂点Ｖ１と第３の頂点Ｖ３の近傍に配置されている。

実施例１として素子基板３の回転角度を測定した。３６個の素子基板３を支持基板２にＹ方向に配列した組立体１１を作成し、図２（ｂ）に示すように、各基板４の第３の頂点Ｖ３の近傍と第４の頂点Ｖ４の近傍にアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２を設けた。組立体１１を第１の温度Ｔ１（２５℃）から第３の温度Ｔ３（１０５℃）まで加熱し、Ｙ軸とほぼ平行な基準軸ＢＬからアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２までのＸ方向距離ｘ１，ｘ２を測定し、加熱前後のｘ１，ｘ２の差分ｘ３＝ｘ２−ｘ１を求めた。ｘ３は３６個の素子基板３の平均値として求めた。加熱前のｘ３と加熱後のｘ３の差分Δｘ３は素子基板３の回転量を表す指標となる。比較例として第２の接着剤Ａ２を設けない組立体１１を作成し、同様の測定を実施した。差分Δｘ３は比較例が１.４μｍであったのに対して、実施例では０.５μｍであった。第２の温度Ｔ２（７０℃）で支持基板５が第２の接着剤Ａ２によって支持基板２に完全に固定される（熱変形が停止する）と仮定すると、１０５℃でのΔｘ３は第２の接着剤Ａ２がない場合の約５６％（＝（７０−２５）／（１０５−２５））になると予想される。実施例ではこの予想値と同程度以上の効果が確認できた。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る素子基板３の支持基板２への接合方法を説明する。図８は接合方法を示す図３と同様のステップ図、図９は接合方法を示す図４と同様のフローチャートである。本実施形態では、第１の接着剤Ａ１と第３の接着剤Ａ３は第１の仮止めが行われる前に支持基板２と素子基板３との間に形成されるが、第２の接着剤Ａ２は、第１の仮止めと第２の仮止めとの間に支持基板２と素子基板３との間に形成される。説明を省略した構成、ステップ、効果等は第１の実施形態と同様である。

まず図８（ａ）に示すように、液体状の第１の接着剤Ａ１と第３の接着剤Ａ３を支持基板２の接合面２Ｂに塗布する（ステップＳ１）。この時点では第２の接着剤Ａ２は支持基板２の接合面２Ｂに塗布されない。次に、図８（ｂ）に示すように、素子基板３を位置決めし、第１の接着剤Ａ１と第３の接着剤Ａ３を素子基板３で押し付ける（ステップＳ２）。第１の接着剤Ａ１は素子基板３で押されることによってその一部が支持基板２の側面２Ａと支持基板５の側面５Ａにはみ出す。第３の接着剤Ａ３は素子基板３で押されることによって支持基板２と支持基板５との間の空間を広がる。次に、第１の温度Ｔ１（常温）で第１の接着剤Ａ１に紫外線を照射し、第１の接着剤Ａ１を硬化させる（ステップＳ３）。これによって、素子基板３の支持基板２への第１の仮止めが行われる。

次に、図８（ｃ）に示すように、液体状の第２の接着剤Ａ２を支持基板２の側面２Ａと支持基板５の側面５Ａとを跨ぐように塗布する（ステップＳ３１）。第２の接着剤Ａ２の一部は表面張力によって支持基板２と支持基板５との間の空間に入り込み、残りは支持基板２の側面２Ａと支持基板５の側面５Ａに残る。その後、組立体１１をキュア炉１２に設置し、第２の温度Ｔ２を経て第３の温度Ｔ３まで加熱する（ステップＳ４）。ステップＳ４は第１の実施形態と同様に行われる。第２の接着剤Ａ２は第２の温度Ｔ２で硬化し、素子基板３の支持基板２に対する第２の仮止めが行われる。その後、第３の温度Ｔ３で第３の接着剤Ａ３が硬化し、素子基板３が支持基板２に接合される。

第２の接着剤Ａ２の弾性率を高めるため、第２の接着剤Ａ２に例えばフィラーなどの固形物を添加することがある。素子基板３を押圧することによって固形物を十分に潰すことができない場合、第３の接着剤Ａ３の最小厚さが制約される可能性や、第３の接着剤Ａ３の厚みがばらつく可能性が生じる。本実施形態では、素子基板３を支持基板２に搭載し第１の接着剤Ａ１に光照射を行った後に第２の接着剤Ａ２を塗布しているため、このような問題が生じにくい。第１の実施形態と比較し、本実施形態は第２の接着剤Ａ２を塗布するタイミングをずらしているだけであるため、工程の増加もほとんど生じない。

（第３の実施形態）
本実施形態では、第１の接着剤Ａ１は熱硬化成分をさらに含んでいる。第１の接着剤Ａ１は紫外線・熱硬化併用型接着剤であり、第２及び第３の接着剤Ａ２，Ａ３は熱硬化型接着剤である。素子基板３の支持基板２への接合は第１の実施形態または第２の実施形態と同様に行うことができる。図１，２等からも明らかなとおり、支持基板５と支持基板２との間の空間に設けられる第１の接着剤Ａ１には紫外線が届かない。本実施形態では、第１の接着剤Ａ１は紫外線硬化成分に加えて熱硬化成分を含むため、キュア炉１２での加熱中に、第１の接着剤Ａ１の紫外線照射によって硬化しなかった部分を硬化させることができる。

図１０に、第１〜第３の接着剤Ａ１〜Ａ３の温度と弾性率（縦弾性係数Ｅ）の関係（温度硬化特性）を分析装置で測定した例を示す。横軸は温度を、縦軸は弾性率を示している。第１の接着剤Ａ１として紫外線・熱硬化併用型接着剤を使用し、常温で０．７Ｗ／ｍｍ^２の紫外線照射量で１０秒間照射することにより第１の接着剤Ａ１を硬化させた。第２及び第３の接着剤Ａ２，Ａ３には図７と同じ熱硬化型接着剤を使用した。参考として、紫外線を照射せず熱のみで硬化させた第１の接着剤Ａ１の硬化特性も示す。第１の接着剤Ａ１の温度硬化特性は、図７に示す紫外線硬化樹脂からなる第１の接着剤Ａ１とほぼ同じであった。参考例の第１の接着剤Ａ１は加熱によって第３の温度Ｔ３の近傍で硬化したが、第３の温度Ｔ３での弾性率は紫外線照射を行った第１の接着剤Ａ１の数％程度であり、加熱のみでは十分な弾性率が得られなかった。図７，１０より、第１の接着剤Ａ１としては紫外線硬化型、紫外線・熱硬化併用型のいずれも第１の仮止め用の接着剤として使用可能であることが確認された。

実施例２として、実施例１と同様の方法によって素子基板３の回転角度を測定した。加熱前のΔｘ３と加熱後のΔｘ３の差分は実施例１と同様０.５μｍであった。さらに、実施例３として、図１１に示すように第１の接着剤Ａ１と第２の接着剤Ａ２の配置を逆にした組立体１１を作成し加熱前のΔｘ３と加熱後のΔｘ３の差分を求めた。差分は１.０μｍであり、比較例の１．４μｍよりは小さかったが、実施例２の０.５μｍよりは大きかった。これは第１の実施形態で説明したように、実施例２のほうが実施例３より支持基板５の回転変形が抑えられたためである。

１液体吐出ヘッド
２支持基板
３素子基板
５支持基板
Ａ１〜Ａ３第１〜第３の接着剤

Claims

液体が吐出する吐出口を備えた素子基板と支持基板とに接する第１の接着剤を第１の温度で硬化させることによって、前記素子基板の前記支持基板への第１の仮止めを行うことと、
前記第１の仮止めが行われた前記素子基板と前記支持基板とに接する第２の接着剤を前記第１の温度より高い第２の温度まで加熱して硬化させることによって、前記素子基板の前記支持基板への第２の仮止めを行うことと、
前記第２の仮止めが行われた前記素子基板と前記支持基板とに接する第３の接着剤を前記第２の温度より高い第３の温度まで加熱して硬化させることによって、前記素子基板を前記支持基板に接合することと、を有し、
前記第２の温度において、前記第２の接着剤の弾性率は前記第１の接着剤の弾性率より大きい、液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第２の温度から前記第３の温度までの任意の温度において、前記第２の接着剤の弾性率は前記第１の接着剤の弾性率より大きい、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第１の接着剤の前記第２の温度における弾性率は前記第１の接着剤の前記第１の温度における弾性率より小さい、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第１〜第３の接着剤は、前記第１の仮止めが行われる前に形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第１〜第３の接着剤は前記支持基板の前記素子基板と接合される面に塗布され、前記第１及び第２の接着剤は前記素子基板で押されることによってその一部が前記支持基板の側面と前記素子基板の側面とにはみ出し、前記第３の接着剤は前記素子基板で押されることによって前記支持基板と前記素子基板との間の空間を広がる、請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第１及び第３の接着剤は、前記第１の仮止めが行われる前に形成され、前記第２の接着剤は、前記第１の仮止めと前記第２の仮止めとの間に形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第１及び第３の接着剤は前記支持基板の前記素子基板と接合される面に塗布され、前記第１の接着剤は前記素子基板で押されることによってその一部が前記支持基板の側面と前記素子基板の側面にはみ出し、前記第３の接着剤は前記素子基板で押されることによって前記支持基板と前記素子基板との間の空間を広がり、前記第２の接着剤は前記支持基板の側面と前記素子基板の側面とを跨ぐように塗布され、その一部が前記空間に入り込む、請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第１の接着剤は光硬化成分を含み、前記第２及び第３の接着剤は熱硬化成分を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第１の接着剤は熱硬化成分をさらに含む、請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記素子基板は前記吐出口が形成された吐出口形成部材と液体を吐出するためのエネルギー発生素子を有する基体とが積層された基板と、前記基板を支持するとともに前記支持基板に接合される前記支持基板とは別の支持基板とを有し、前記別の支持基板は、互いに対向する第１及び第３の頂点と、互いに対向する第２及び第４の頂点と、前記第１の頂点と第３の頂点とを結ぶ長軸と、前記第２の頂点と前記第４の頂点とを結ぶ短軸と、前記第１の頂点と第２の頂点とを結ぶ第１の辺と、前記第３の頂点と前記第４の頂点とを結ぶ第２の辺とを有する四辺形であり、
前記第１の接着剤は前記第１の辺の前記第２の頂点に近接した第２の位置と前記第２の辺の前記第４の頂点に近接した第４の位置とに設けられ、前記第２の接着剤は前記第１の辺の前記第１の頂点に近接した第１の位置と前記第２の辺の前記第３の頂点に近接した第３の位置とに設けられる、請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第１の位置と前記第３の位置とを結ぶ第１の直線と、前記第２の位置と前記第４の位置とを結ぶ第２の直線はともに前記基板の重心を通る、請求項１０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第１の辺と前記第２の辺は平行であり、前記第２の直線は前記第１及び第２の辺と直交する、請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
複数の前記素子基板がそれぞれ、前記第１及び第２の接着剤によって前記支持基板に仮止めされ、前記第３の接着剤によって前記支持基板に接合される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
液体が吐出する吐出口を備えた素子基板と、前記素子基板を支持する支持基板と、前記素子基板と前記支持基板とに接し、前記素子基板を前記支持基板に接合する第１〜第３の接着剤とを有し、
前記第１の接着剤は第１の温度で硬化する温度硬化特性を有し、前記第２の接着剤は前記第１の温度より高い第２の温度で加熱硬化する温度硬化特性を有し、前記第３の接着剤は前記第２の温度より高い第３の温度で加熱硬化する温度硬化特性を有し、前記第２の接着剤の前記第２の温度における弾性率は前記第１の接着剤の前記第２の温度における弾性率より大きい、液体吐出ヘッド。
前記第２の温度から前記第３の温度までの任意の温度において、前記第２の接着剤の弾性率は前記第１の接着剤の弾性率より大きい、請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
前記第１の接着剤は光硬化成分を含み、前記第２及び第３の接着剤は熱硬化成分を含む、請求項１４または１５に記載の液体吐出ヘッド。
前記第１の接着剤は熱硬化成分をさらに含む、請求項１６に記載の液体吐出ヘッド。
前記素子基板は前記吐出口が形成された吐出口形成部材と液体を吐出するためのエネルギー発生素子を有する基体とが積層された基板と、前記基板を支持するとともに前記支持基板に接合される前記支持基板とは別の支持基板とを有し、前記別の支持基板は、互いに対向する第１及び第３の頂点と、互いに対向する第２及び第４の頂点と、前記第１の頂点と第３の頂点とを結ぶ長軸と、前記第２の頂点と前記第４の頂点とを結ぶ短軸と、前記第１の頂点と第２の頂点とを結ぶ第１の辺と、前記第３の頂点と前記第４の頂点とを結ぶ第２の辺とを有する四辺形であり、
前記第２の接着剤は前記第１の辺の前記第１の頂点に近接した第１の位置と前記第２の辺の前記第３の頂点に近接した第３の位置とに設けられ、前記第１の接着剤は前記第１の辺の前記第２の頂点に近接した第２の位置と前記第２の辺の前記第４の頂点に近接した第４の位置とに設けられる、請求項１４から１７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
前記第１の位置と前記第３の位置とを結ぶ第１の直線と、前記第２の位置と前記第４の位置とを結ぶ第２の直線はともに前記基板の重心を通る、請求項１８に記載の液体吐出ヘッド。