JPH1148489A - 液体噴射記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 素子基板および天板に位置決め用の基準を設
けることにより、これらの基準を突き当てて素子基板と
天板の位置合わせをするようになし、高精度で信頼性の
高い液体噴射記録ヘッドを製造することができる製造方
法を提供する。 【解決手段】 ヒーター１１を配列する素子基板１０に
位置決め基準壁１３を予め形成しておき、素子基板１０
における位置決め基準壁１３から第１のヒーター１１ａ
までの位置を測定し、この測定データΔｘに合わせて、
天板２０側に、位置決め基準壁１３と突き当てて位置を
決めるための位置決め基準溝３０を加工するとともに、
液流路溝３１と吐出口３２を加工し、その後に、加工さ
れた天板２０を測定された素子基板１０上に移載し、素
子基板１０の位置決め基準壁１３と天板２０の位置決め
基準溝３０とを突き当てて天板２０と素子基板１０の位
置合わせを行ない、両者を接合して液体噴射記録ヘッド
を組み立てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体噴射記録装置
等に使用される液体噴射記録ヘッドの製造方法に関し、
特に、複数の吐出エネルギー発生素子を所定の間隔をお
いて形成した素子基板に、複数の吐出口や液流路溝を形
成した天板を組み合わせて構成する液体噴射記録ヘッド
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体噴射記録装置等に使用される液体噴
射記録ヘッドは、液体を吐出する微細な吐出口（オリフ
ィス）、吐出口に連通した液流路溝およびこの液流路溝
に位置付けられた吐出エネルギー発生素子（例えば、電
気熱変換素子）を複数具備し、記録情報に対応した駆動
信号を吐出エネルギー発生素子に印加し、吐出エネルギ
ー発生素子に対応する液流路溝内の液体に吐出エネルギ
ーを付与することによって、吐出口から液体を液滴とし
て吐出させ、印字記録を行なうように構成されている。

【０００３】このような従来の液体噴射記録ヘッドは、
図１０に図示するように、超精密エッチング技術を用い
て高精度に形成される複数の吐出エネルギー発生素子
（例えば、電気熱変換素子）１１１を配設した素子基板
（ヒーターボード）１１０と、レーザー加工等の精密加
工手段により高精度に形成される複数の吐出口（オリフ
ィス）１３２を形成したオリフィスプレート１２５を有
し、複数の吐出口１３２にそれぞれ連通する複数の液流
路溝、各液流路溝に連通する共通液室および液受け口１
２４が形成された天板１２０とから構成され、ベースプ
レート１１５に貼着された素子基板１１０の吐出エネル
ギー発生素子１１１と天板１２０の吐出口１３２および
液流路溝をそれぞれ対応するように位置決めした状態で
素子基板１１０と天板１２０を組み合わせて接合固着し
て形成している。

【０００４】ところで、このような素子基板と天板の組
み合わせにおいて、吐出エネルギー発生素子と吐出口お
よび液流路溝の位置決めはミクロンオーダーでの高精度
が要求されており、素子基板と天板の位置合わせや組み
合わせを精密に位置調整しうる液体噴射記録ヘッドの製
造方法としては、特開平４−１７１１２６号公報、特開
平４−１７１１３０号公報、特開平４−１７１１６３号
公報、特開平５−４１３６号公報等に開示された方法が
知られている。これらの製造方法は、一つの組立装置上
において、先ず素子基板上に形成されている吐出エネル
ギー発生素子の位置を画像認識して記憶し、次に液体吐
出用の吐出口、液流路溝および液受け口等を形成した天
板を素子基板上に仮組みして、天板に形成されている吐
出口または液流路溝の位置を画像認識して、吐出エネル
ギー発生素子と吐出口または液流路溝の両位置を対比
し、素子基板と天板を相対的に移動させることにより、
素子基板の切断誤差や天板の仮組みによる誤差分を吸収
して、吐出エネルギー発生素子と吐出口および液流路溝
の位置を合致させて接合するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の液体噴射記録ヘッドの製造方法においては、
次のような未解決の課題があった。 （１）天板を素子基板に仮組みしてから、画像処理と天
板位置調整を複数回繰り返すことにより位置合わせして
いるために、素子基板と天板の接触部分にきずや破損等
を生ずる虞れがある。 （２）素子基板の吐出エネルギー発生素子の位置や天板
の吐出口位置のばらつきおよび仮組み位置のばらつきに
より調整量が異なるため、各部品毎に調整に要する時間
が異なり、ラインタクトのバランスに支障をきたす。 （３）天板位置調整機構はミクロンオーダーの精密位置
調整を短時間内で行なう必要があり、この相反する機能
を達成するための可動機構の信頼性が装置の信頼性を左
右するために製造現場における装置メンテナンスに専門
知識が必要とされる。 （４）同一装置上において動作がシーケンシャルに行な
われるために一つの装置を占有する工数が多く、ライン
タクトが短い生産工程においては複数台の設置が必要と
なり、装置コストや装置設置面積で不利になる。

【０００６】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、素子基
板および天板に位置決め用の基準を設けることにより、
素子基板と天板の組み合わせに際して、これらの基準を
突き当てて位置合わせすることができ、素子基板の吐出
エネルギー発生素子と天板の吐出口等の画像処理等の非
接触法による位置合わせを不要とし、高精度で信頼性の
高い液体噴射記録ヘッドを製作することができる液体噴
射記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法は、複数の
吐出エネルギー発生素子が形成された素子基板に、複数
の液体吐出用の吐出口および複数の液流路溝が前記吐出
エネルギー発生素子に対応して形成された天板を取り付
けて液体噴射記録ヘッドを組立てる液体噴射記録ヘッド
の製造方法において、素子基板に吐出エネルギー発生素
子と液流路溝または吐出口との位置決め基準となる壁を
形成し、各素子基板毎に位置決め基準壁の位置を計測
し、この位置決め基準壁の計測情報に基づいて天板に素
子基板の位置決め基準壁と当接して位置決めを行なうた
めの位置決め基準溝を加工し、素子基板の位置決め基準
壁と天板の位置決め基準溝とを突き当てることにより素
子基板と天板の位置決めを行ない、素子基板と天板を接
合することを特徴とする。

【０００８】また、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造
方法は、複数の吐出エネルギー発生素子が形成された素
子基板に、複数の液体吐出用の吐出口および複数の液流
路溝が前記吐出エネルギー発生素子に対応して形成され
た天板を取り付けて液体噴射記録ヘッドを組立てる液体
噴射記録ヘッドの製造方法において、前記素子基板上に
吐出エネルギー発生素子と液流路溝または吐出口との位
置決め基準となる壁を形成する位置決め基準壁形成工程
と、前記素子基板の前記位置決め基準壁の位置を計測す
る計測工程と、前記計測工程において計測された素子基
板のデータを基にして、前記素子基板の位置決め基準壁
と当接して位置決めを行なうための位置決め基準溝を天
板に加工するとともに、液流路溝および吐出口を加工す
る天板加工工程と、前記計測された素子基板に前記加工
された天板を載置し、前記素子基板の位置決め基準壁と
前記天板の位置決め基準溝を突き当てて、両者の位置決
めを行ない、その後に接合する組立て工程とからなるこ
とを特徴とする。

【０００９】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、素子基板の位置決め基準壁は吐出エネルギー
発生素子の形成と同時に形成することが好ましい。

【００１０】そして、本発明の液体噴射記録ヘッドの製
造方法においては、素子基板の位置決め基準壁の位置の
計測は、素子基板の端面に隣接して位置する第１の吐出
エネルギー発生素子と位置決め基準壁を画像処理するた
めの画像認識用の観察光学系を備え、前記第１の吐出エ
ネルギー発生素子から前記位置決め基準壁までの距離を
非接触の画像認識で測定してその測定データから算出す
ることが好ましい。

【００１１】さらに、本発明の液体噴射記録ヘッドの製
造方法においては、位置決め基準溝を加工する天板加工
は、レーザー光源から発せられるレーザー光によりレー
ザーマスクの加工パターンを光学系を介して天板加工面
に照射してアブレーションによって加工することが好ま
しい。

【００１２】また、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造
方法においては、組立て工程における素子基板の位置決
め基準壁と天板の位置決め基準溝との突き当ては、突き
当て機構によって、前記天板を前記素子基板に対して相
対的に移動させて行なうことが好ましい。

【００１３】

【作用】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法によれ
ば、予め素子基板に位置決め基準壁を形成しておき、こ
の素子基板における位置決め基準壁から所定の吐出エネ
ルギー発生素子までの位置を測定し、この測定データに
合わせて、天板側に、位置決め基準壁と突き当てて位置
を決めるための位置決め基準溝を加工するとともに液流
路溝と吐出口を加工し、その後に、天板を素子基板上に
移載し、素子基板の位置決め基準壁と天板の位置決め基
準溝とを突き当てて、天板と素子基板との位置合わせを
行なう。

【００１４】本発明の製造方法により、素子基板のヒー
ターと天板の液流路溝と吐出口の位置合わせは１回の突
き当て動作のみで精度良く行なうことができ、従来のよ
うに、天板の液流路溝や吐出口位置を認識しながら位置
合わせを行なう必要がないために位置合わせに要する時
間が少なく、さらに、位置合わせに要する時間は素子基
板のヒーターの位置および天板の液流路溝および吐出口
の位置のばらつき等に左右されることがないため安定し
た装置タクトを得ることができ、従来別々の装置で行な
っていた天板加工と組立ての２工程を一つの装置に集約
することが可能となる。また、本発明の製造方法におい
ては、各工程を一つの装置に複数のステーションとして
設定することにより、各機能を分散させることができて
個々のステーションの機能を簡易化することができると
ともに、各ステーションを制御ステーションの管理のも
とで各工程を並列作業で行なうことが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１６】図１は、本発明に係る液体噴射記録ヘッド
の製造方法を実施するための各ステーションを備えた製
造装置の構成を示す概略図である。図１おいて、定盤４
０上に回転可能に配設された回転テーブルＴには、接合
前の天板２０および素子基板１０を貼着したベースプレ
ートユニット１６をそれぞれ着脱自在に保持する複数の
取付け治具（図示しない）が設けられており、この回転
テーブルＴに沿って、供給排出ステーションＳ１、素子
基板測定ステーションＳ２、天板加工ステーションＳ３
および組立ステーションＳ４が配列される。供給排出ス
テーションＳ１は、天板載置台４１ａおよびベースプレ
ートユニット載置台４１ｂ上にそれぞれ載置されている
接合前の天板２０および素子基板１０を貼着したベース
プレートユニット１６を個々に回転テーブルＴへ供給
し、そして位置合わせと接合の終わった液体噴射記録ヘ
ッドを装置から所定の位置へ排出するためのステーショ
ンであり、素子基板測定ステーションＳ２は、観察光学
系４３が配設されて、素子基板１０に形成されている位
置決め基準壁と所定の吐出エネルギー発生素子（例え
ば、電気熱変換素子）の位置関係を非接触の画像認識で
測定するためのステーションであり、天板加工ステーシ
ョンＳ３は、移送されてくる天板２０に対向して後述す
るレーザー加工機５０を配設してあり、素子基板測定ス
テーションＳ１において測定された位置決め基準壁の寸
法の情報を基に、これに合わせた寸法で天板の位置決め
基準溝を加工し、さらに液流路溝および液体吐出用の吐
出口を加工するためのステーションであり、組立ステー
ションＳ４は素子基板測定ステーションＳ２で測定され
た素子基板１０と天板加工ステーションＳ３で加工され
た天板２０を組み合わせて接合するためのステーション
である。そして、素子基板測定ステーションＳ２で測定
した画像から寸法を計算するための画像処理ステーショ
ンＳ５および各ステーション間の情報の伝達や演算処
理、各ステーションのシーケンス制御を行ない、さらに
部品の移送、加工数量等を制御するための制御ステーシ
ョンＳ６が設けられている。

【００１７】次に、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造
方法において、各ステーションにより実施される工程を
図２ないし図９に基づいて工程順に説明する。なお、以
下の説明において、吐出エネルギー発生素子や液流路溝
等の数について、図面には便宜上３個のみを図示してい
るが、これらは３個に限定されるものではなく、所望に
より適宜の数に設定しうるものである。

【００１８】製造装置に投入される素子基板１０は、図
１および図２の（ａ）に示すように、ベースプレート１
５に貼着されてベースプレートユニット１６の形態でベ
ースプレートユニット載置台４１ｂ上に供給される。こ
の素子基板１０は、図２の（ａ）に示すように、前工程
において予じめ超精密エッチング技術等を用いて所定の
間隔をもって形成された複数の吐出エネルギー発生素子
（以下、単にヒーターという。）１１ａ、１１ｂ……と
素子基板の端面に隣接して位置する第１のヒーター１１
ａの近傍に同じく予め形成された位置決め基準となる壁
１３が配列されており、ウエハ１０ａから切断された後
にベースプレート１５に貼着される。この位置決め基準
壁１３は、図２の（ｃ）に示すように、素子基板１０の
ウエハ完成段階でウエハ１０ａ上に第１のヒーター１１
ａの近傍に樹脂によるパターンニング等の手段を用いて
形成することができる。この素子基板１０における位置
決め基準壁１３の第１のヒーター１１ａに対する位置寸
法Δｘ（図２の（ａ））は、パターンニング工程の加工
能力に左右され、あるバラツキをもった値となってい
る。そして、製造装置に投入される天板２０は、図３に
示すように、予め樹脂材料の射出成型等により製造され
たものであって、液流路溝が加工される平坦部２３と液
流路溝に液体を導くための液溜まり部２２と液体受け口
２４からなる天板本体２１と液体吐出用の吐出口（オリ
フィス）が加工されるオリフィスプレート２５が形成さ
れているが、未だ吐出口および液流路溝が加工されてい
ない形状のものであって、天板載置台４１ａに供給され
る。

【００１９】供給排出ステーションＳ１において、天板
載置台４１ａおよびベースプレートユニット載置台４１
ｂが回転テーブルＴに隣接した設けられており、これら
の載置台上にそれぞれ載置されている天板２０およびベ
ースプレートユニット１６はそれぞれ回転テーブルＴの
所定の位置へ投入され、それぞれ図示しない取付け治具
によって保持される。回転テーブルＴに保持された天板
２０およびベースプレートユニット１６は、回転テーブ
ルＴの回転により、素子基板測定ステーションＳ２へ移
送される。

【００２０】素子基板測定ステーションＳ２には、対物
レンズ４３ａ、鏡筒４３ｂ、ＴＶカメラ４３ｃから構成
された画像認識用の観察光学系４３が設けられており、
この画像認識用の観察光学系４３は、図２の（ａ）に図
示するように、素子基板測定ステーションＳ２に移送さ
れてきた素子基板１０の第１のヒーター１１ａおよび位
置決め基準壁１３を観察し、図２の（ｂ）に示す画像が
得られる。観察光学系４３によって得られた画像は画像
ステーションＳ５に送られ、そこで画像処理されて、素
子基板１０にパターンニングされた位置決め基準壁１３
の端から第１のヒーター１１ａの中心までの距離Δｘを
計算して、その値を記憶する。そして、寸法計測終了
後、ベースプレートユニット１６と天板２０は天板加工
ステーションＳ３へ移送される。

【００２１】天板加工ステーションＳ３には、天板２０
を加工する加工装置が配設されている。天板の加工は、
機械切削やレーザー加工等を用いることができるが、加
工精度が高く短時間での一括加工が可能であるエキシマ
レーザーによる加工が好ましく、図１には、加工装置の
一例としてのレーザー加工機５０の概略を図示する。レ
ーザー加工機５０において、レーザー発振器５１から発
生されたレーザー光５２は、マスクを含むレーザー光学
系５３を経て、回転テーブルＴ上に取り付け治具にセッ
トされている天板２０に照射される。レーザー光学系５
３は、レーザー光５２の光軸上に配置された照明光学系
５３ｃとレーザーマスク５３ｂの加工パターン像を天板
の加工面に結像させる投影光学系５３ａからなり、レー
ザーマスク５３ｂはレーザー照明光学系５３ｃと投影光
学系３５ｂとの間に配置されている。そして、天板２０
の加工位置は、図示しない観察光学系によって観察測定
および画像認識され、それらのデータを画像処理ステー
ションＳ５の画像処理装置および制御ステーションＳ６
の制御用コンピュータによって処理し、天板２０を保持
する取り付け治具を介して正確に位置決めしうるように
構成され、また、レーザーマスク５３ｂの位置決めも制
御ステーションＳ６の制御用コンピュータによって移動
調整できるように構成されている。

【００２２】天板加工ステーションＳ３における天板の
加工は、先ず、図４の（ａ）に示すように、天板２０の
液流路溝が加工される平坦部２３をレーザー光５２に対
向させて、位置決め基準となる溝３０を加工する。この
位置決め基準溝３０は、素子基板１０に形成されている
位置決め基準壁１３を突き当ててヒーター１１の位置を
液流路溝と合致させるためのものであり、位置決め基準
溝３０の加工位置Ｌ（図４の（ｂ））は、素子基板１０
に対して予め測定し記憶してある位置決め基準壁１３の
端から第１のヒーター１１ａの中心までの距離データΔ
ｘを基に設定する。すなわち、図４の（ｂ）に示す素子
基板１０において、ヒーター１１間のピッチをｐ、ヒー
ター１１の個数をｎとするとき、位置決め基準溝３０の
加工位置Ｌは加工基準Ａに対して、 Ｌ＝ｐ×（ｎ−１）＋Δｘ＋ｌ₁ ……（１） （ただし、ｌ₁ は一定値とする。） で求めることができる。

【００２３】レーザー加工機５０におけるレーザーマス
ク５３ｂは、図４の（ａ）に示すように、位置決め基準
溝３０を加工するための溝加工形状パターン６０ａ、液
流路溝を加工するための溝加工形状パターン６０ｂおよ
び吐出口を加工するための穴加工形状パターン６０ｃが
それぞれ形成されており、図示のＺ方向およびＹ方向へ
移動可能に構成されている。そこで、位置決め基準溝３
０を加工するに際して、マスク５３ｂをＺ方向に移動さ
せて、位置決め基準溝３０を加工するための溝加工形状
パターン６０ａをレーザー光軸上に位置させ、そして、
予め測定し記憶してある位置決め基準壁１３の端から第
１のヒーター１１ａの中心までの距離データΔｘに基づ
いて制御ステーションにおいて演算されるレーザーマス
ク５３ｂのＹ方向の移動量にしたがって、つまりマスク
５３ｂをΔｘに対応する位置に移動させる。その後、レ
ーザー光５２を照射することにより、マスク照明光学系
を通過してきたレーザー光５２はレーザーマスク５３ｂ
に形成された溝加工形状パターン６０ａの像を投影光学
系５３ａにより天板２０の平坦部２３の所定の位置に結
像する。このようにして、レーザー光の照射によるアブ
レーション加工により、位置決め基準溝３０が天板２０
の平坦部２３に加工形成される。

【００２４】次に、図５に示すように、天板２０の平坦
部２３に、液体吐出用のノズルの壁として機能する液流
路溝３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…）を加工する。こ
の液流路溝３１の加工は、図４の（ａ）において、レー
ザーマスク５３ｂをＺ方向へ移動させてレーザー光軸上
に液流路溝を加工するための溝加工形状パターン６０ｂ
を位置させ、そしてＹ方向の加工位置を次のように設定
することにより行なう。第１の液流路溝３１ａの加工位
置Ｌ₁ は加工基準Ａに対して Ｌ₁ ＝ｐ×（ｎ−１）＋ｌ₁ ……（２） で求められる。このように天板２０およびレーザーマス
ク５３ｂを位置決めして、レーザー光５２を照射するこ
とによって、レーザーマスク５３ｂに形成されている溝
加工形状パターン６０ｂの像を投影光学系５３ａにより
天板２０の平坦部２３の所定の位置に結像させる。この
ようにして、レーザー光５２の照射によるアブレーショ
ン加工により、液流路溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃが天板
２０の平坦部２３の所定の位置に加工される（図５参
照）。

【００２５】最後に、天板２０のオリフィスプレート２
５に液体吐出用の吐出口（オリフィス）３２（３２ａ、
３２ｂ、３２ｃ……）を加工する。図６に示すように、
レーザーマスク５３ｂをその穴加工形状パターン６０ｃ
がレーザー光軸に位置するようにＺ方向に移動させる。
そして、位置決め基準溝３０および液流路溝３１が加工
形成されている天板２０を保持する図示しない取り付け
治具の位置を替えて、天板２０の液流路溝３１側からレ
ーザー光５２が入射するような姿勢となるように天板２
０の姿勢を移動させる。照明光学系を通過してきたレー
ザー光５２はマスク５３ｂに形成された穴加工形状パタ
ーン６０ｃの像を投影光学系５３ａにより天板２０のオ
リフィスプレート２５の所定の位置に結像する。この結
果、レーザー光５２の照射によるアブレーション加工に
より、吐出口３２ａ、３２ｂ、３２ｃが天板２０のオリ
フィスプレート２５の所定の位置に加工される。

【００２６】天板加工ステーションＳ３において位置決
め基準溝３０、液流路溝３１および吐出口３２の加工が
終了して図７に示すような形状となった天板２０は、ベ
ースプレートユニット１６とともに、天板加工ステーシ
ョンＳ３から組立ステーションＳ４に移送される。

【００２７】組立ステーションＳ４には、天板２０を把
持して素子基板１０上に移載する天板把持機構（図示し
ない）および素子基板１０上で天板２０を横方向へ押圧
して移動させる突き当て機構５５（図９参照）が設けら
れており、また、突き当て機構５５には加重の変化を検
出する加重検出機構を付設してある。

【００２８】組立ステーションＳ４において、天板２０
は、図示しない天板把持機構によって、回転テーブルＴ
上の取り付け治具に保持された状態から、図８および図
９の（ａ）に示すように、素子基板１０の上空へ搬送さ
れ、次いで図８および図９におけるＺ方向に移動されて
素子基板１０上に着地される。図９の（ｂ）は天板２０
が素子基板１０に上に着地した状態を示す。この状態に
おいては、素子基板１０のヒーター１１と天板の液流路
溝３１および吐出口３２等の位置は合致していない。そ
して、加重検出機構を付設した突き当て機構５５を作動
させＸ方向に移動させると、突き当て機構５５は天板２
０の側面に当接して天板２０をＸ方向に移動させ、図９
の（ｃ）に示すように、天板２０の位置決め基準溝３０
の側壁が素子基板１０の位置決め基準壁１３に突き当た
るまで移動させる。この突き当て位置は、突き当て機構
５５に連動する加重検出機構が加重の変化として検出
し、この検出信号に基づいて、制御ステーションが突き
当て機構５５の作動を停止させる。この状態（すなわ
ち、図９の（ｃ）に図示する状態）において、素子基板
１０のヒーター１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）と天板
２０の液流路溝３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）および
吐出口３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）の位置は合致す
る。これにより、素子基板１０のヒーター１１と天板の
液流路溝３１および吐出口３２の位置合わせが終了し、
位置合わせが終了した天板２０と素子基板１０は図示し
ない固定手段により締結される。

【００２９】位置合わせが終了し固定手段により締結さ
れた天板２０と素子基板１０は、供給排出ステーション
Ｓ１へ移送され、回転テーブルＴから排出される。そし
て新たな天板２０とベースプレートユニット１６が供給
される。

【００３０】以上のように、本発明の液体噴射記録ヘッ
ドの製造方法は、予め素子基板に位置決め基準壁を形成
しておき、この素子基板における位置決め基準壁から所
定のヒーターまでの位置を測定し、この測定データに合
わせて、天板側に、位置決め基準溝を加工するとともに
液流路溝と吐出口を加工し、その後に、天板を素子基板
上に移載し、素子基板の位置決め基準壁と天板の位置決
め基準溝とを突き当てて、天板と素子基板の位置合わせ
を行なうようになし、素子基板のヒーターと天板の液流
路溝と吐出口の位置合わせを１回の突き当て動作のみで
精度良く行なうことができる。これにより、従来の製造
方法のように、天板の液流路溝や吐出口位置を認識しな
がら位置合わせを行なう必要がないために位置合わせに
要する時間が少なく、さらに、位置合わせに要する時間
は素子基板のヒーターの位置および天板の液流路溝およ
び吐出口の位置のばらつき等に左右されることがないた
め安定した装置タクトを得ることができ、従来別々の装
置で行なっていた天板加工と組立ての２工程を一つの装
置に集約することが可能となる。また、本発明の製造方
法においては、各工程を一つの装置に複数のステーショ
ンとして設定することにより、各機能を分散させること
ができて個々のステーションの機能を簡易化することが
できるとともに、各ステーションを制御ステーションの
管理のもとで各工程を並列作業で行なうことができる。

【００３１】また、本発明は、特に液体噴射記録方式の
中で熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を
行なう、いわゆるインクジェット記録方式の記録ヘッ
ド、記録装置において、優れた効果をもたらすものであ
る。

【００３２】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行なうものが好ましい。この記録方
式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のい
ずれにも適用可能である。

【００３３】この記録方式を簡単に説明すると、記録液
（インク）が保持されているシートや液流路に対応して
配置されている吐出エネルギー発生素子である電気熱変
換体に駆動回路より吐出信号を供給する、つまり、記録
情報に対応して記録液（インク）に核沸騰現象を越え、
膜沸騰現象を生じるような急速な温度上昇を与えるため
の少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、
熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜
沸騰を生じさせる。このように記録液（インク）から電
気熱変換体に付与する駆動信号に一対一に対応した気泡
を形成できるため、特にオンデマンド型の記録法には有
効である。この気泡の成長、収縮により吐出口を介して
記録液（インク）を吐出させて、少なくとも一つの滴を
形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適
切に気泡の成長収縮が行なわれるので、特に応答性に優
れた記録液（インク）の吐出が達成でき、より好まし
い。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４
４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に
記載されているようなものが適している。なお、上記熱
作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３
１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さ
らに優れた記録を行なうことができる。

【００３４】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書に開示されているように、熱
作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものにも
本発明は有効である。

【００３５】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出口とする構成を開
示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギー
の圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開
示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成
を有するものにおいても本発明は有効である。

【００３６】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録可能である被記録媒体の
最大幅に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッド
がある。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開
示されているような記録ヘッドを複数組み合わせること
によってフルライン構成にしたものや、一体的に形成さ
れた一個のフルライン記録ヘッドであってもよい。

【００３７】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。

【００３８】また、記録ヘッドに対する回復手段や予備
的な補助手段を付加することは、記録装置を一層安定に
することができるので好ましいものである。これらを具
体的に挙げれば、記録ヘッドに対しての、キャッピング
手段、クリーニング手段、加圧または吸引手段、電気熱
変換体あるいはこれとは別の加熱素子、あるいはこれら
の組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を
行なう予備吐出モード手段を付加することも安定した記
録を行なうために有効である。

【００３９】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせ
で構成したものかのいずれでもよいが、異なる色の複色
カラーまたは、混色によるフルカラーの少なくとも一つ
を備えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００４０】以上の説明においては、インクを液体とし
て説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクで
あって、室温で軟化もしくは液体となるもの、あるい
は、インクジェットにおいて一般的に行なわれている温
度調整の温度範囲である３０℃以上７０℃以下の温度範
囲で軟化もしくは液体となるものでもよい。すなわち、
使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば
よい。加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をイン
クの固形状態から液体状態への態変化のエネルギーとし
て使用せしめることで防止するか、または、インクの蒸
発防止を目的として放置状態で固化するインクを用いる
かして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じ
た付与によってインクが液化してインク液状として吐出
するものや記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始
めるもの等のような、熱エネルギーによって初めて液化
する性質のインクの使用も可能である。このような場合
インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開
昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質
シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持
された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形
態としてもよい。上述した各インクに対して最も有効な
ものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００４１】さらに加えて、インクジェット記録装置の
形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出
力端末として用いられるものの他、リーダ等と組み合わ
せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミ
リ装置の形態を採るものであってもよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、次に記載するような効果を奏する。

【００４３】（１）素子基板と天板を組み合わせる際
に、従来の製造方法のように天板のノズル穴位置を認識
しながら位置合わせを行う必要がないために、組立てに
要する時間が少なく、また、位置合わせに要する時間は
素子基板のヒーターの位置および天板の液流路溝および
吐出口の位置のばらつき等に左右されることがないため
安定した装置タクトを得ることができる。これにより、
天板加工と記録ヘッドの組立ての２工程を一つの装置に
集約することが可能となった。

【００４４】（２）装置の機能を各ステーションに分散
させることにより、個々のステーションの機能を簡易化
することができ、そして組立ステーションにおいて従来
の製造方法のような微小な位置調整を行うための複雑な
調整機構を必要とせず、簡単な突き当て機構のみで行な
うことができる。これにより、装置の信頼性の向上とメ
ンテナンスの簡易化を図ることができた。

【００４５】（３）従来の製造方法のように素子基板と
天板を仮組みしてから天板の位置を何度も移動調整する
必要がないために、素子基板と天板の接触部分にキズや
破損等を生ずることがなく、組立てた記録ヘッドの信頼
性向上を図ることができた。

【００４６】（４）以上のように装置稼働状態の安定化
と装置信頼性の向上および組立てた記録ヘッドの信頼性
向上を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の各ス
テーションを実施するための製造装置の構成を概略的に
図示する構成図である。

【図２】（ａ）は素子基板測定ステーションにおける素
子基板と画像認識用の観察光学系との関係を図示する斜
視図であり、（ｂ）は観察光学系で得られる画像であっ
て、素子基板の第１のヒーターと位置決め基準の壁の位
置関係を示す説明図であり、（ｃ）は素子基板にヒータ
ーおよび位置決め基準壁を形成するために、ウエハにヒ
ーターおよび位置決め基準壁をパターンニングした状態
を示す説明図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、樹脂材料の射出成型等
により製造され、液流路溝および吐出口を加工する前の
天板を上方および下方からみた斜視図である。

【図４】（ａ）は、天板加工ステーションにおいて、天
板に位置決め基準溝を加工する態様を概略的に図示する
斜視図であり、（ｂ）は天板の位置決め基準溝の加工位
置を説明するための天板と素子基板の斜視図である。

【図５】天板加工ステーションにおいて、天板に液流路
溝を加工した状態を概略的に図示する斜視図である。

【図６】天板加工ステーションにおいて、天板に吐出口
を加工する態様を概略的に図示する斜視図である。

【図７】天板加工ステーションにおいて、位置決め基準
溝、液流路溝および吐出口の加工が終了した天板の斜視
図である。

【図８】組立ステーションにおいて、ベースプレートユ
ニットの素子基板上に天板を組み合わせる態様を概略的
に図示する斜視図である。

【図９】組立ステーションにおいて、素子基板のヒータ
ーと天板の液流路溝および吐出口を位置合わせする工程
を図示する工程図である。

【図１０】液体噴射記録ヘッドを模式的に図示する分解
斜視図である。

【符号の説明】

Ｓ１ 供給排出ステーション Ｓ２ 素子基板測定ステーション Ｓ３ 天板加工ステーション Ｓ４ 組立ステーション Ｓ５ 画像処理ステーション Ｓ６ 制御ステーション １０ 素子基板 １１（１１ａ、１１ｂ…） 吐出エネルギー発生素子
（ヒーター） １３ 位置決め基準壁 １６ ベースプレートユニット ２０ 天板 ２２ 液溜まり部 ２３ 平坦部 ２５ オリフィスプレート ３０ 位置決め基準溝 ３１（３１ａ、３１ｂ…） 液流路溝 ３２（３２ａ、３２ｂ…） 吐出口 ４３ 観察光学系 ５０ レーザー加工機 ５２ レーザー光 ５３ａ 投影光学系 ５３ｂ レーザーマスク ５３ｃ 照明光学系 ５５ 突き当て機構 ６０（６０ａ、６０ｂ…） 加工形状パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石松 伸 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 長谷川 利則 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 斎藤 昭男 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の吐出エネルギー発生素子が形成さ
   れた素子基板に、複数の液体吐出用の吐出口および複数
   の液流路溝が前記吐出エネルギー発生素子に対応して形
   成された天板を取り付けて液体噴射記録ヘッドを組立て
   る液体噴射記録ヘッドの製造方法において、 素子基板に吐出エネルギー発生素子と液流路溝または吐
   出口との位置決め基準となる壁を形成し、各素子基板毎
   に位置決め基準壁の位置を計測し、この位置決め基準壁
   の計測情報に基づいて天板に素子基板の位置決め基準壁
   と当接して位置決めを行なうための位置決め基準溝を加
   工し、素子基板の位置決め基準壁と天板の位置決め基準
   溝とを突き当てることにより素子基板と天板の位置決め
   を行ない、素子基板と天板を接合することを特徴とする
   液体噴射記録ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 複数の吐出エネルギー発生素子が形成さ
   れた素子基板に、複数の液体吐出用の吐出口および複数
   の液流路溝が前記吐出エネルギー発生素子に対応して形
   成された天板を取り付けて液体噴射記録ヘッドを組立て
   る液体噴射記録ヘッドの製造方法において、 前記素子基板上に吐出エネルギー発生素子と液流路溝ま
   たは吐出口との位置決め基準となる壁を形成する位置決
   め基準壁形成工程と、 前記素子基板の前記位置決め基準壁の位置を計測する計
   測工程と、 前記計測工程において計測された素子基板のデータを基
   にして、前記素子基板の位置決め基準壁と当接して位置
   決めを行なうための位置決め基準溝を天板に加工すると
   ともに、液流路溝および吐出口を加工する天板加工工程
   と、 前記計測された素子基板に前記加工された天板を載置
   し、前記素子基板の位置決め基準壁と前記天板の位置決
   め基準溝を突き当てて、両者の位置決めを行ない、その
   後に接合する組立て工程とからなることを特徴とする液
   体噴射記録ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 素子基板の位置決め基準壁は、吐出エネ
   ルギー発生素子の形成と同時に形成されることを特徴と
   する請求項１または２記載の液体噴射記録ヘッドの製造
   方法。
4. 【請求項４】 素子基板の位置決め基準壁の位置の計測
   は、素子基板の端面に隣接して位置する第１の吐出エネ
   ルギー発生素子と位置決め基準壁を画像処理するための
   画像認識用の観察光学系を備え、前記第１の吐出エネル
   ギー発生素子から前記位置決め基準壁までの距離を非接
   触の画像認識で測定してその測定データから算出するこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の
   液体噴射記録ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 位置決め基準溝を加工する天板加工は、
   レーザー光源から発せられるレーザー光によりレーザー
   マスクの加工パターンを光学系を介して天板加工面に照
   射してアブレーションによって加工することを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれか１項記載の液体噴射記録
   ヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 組立て工程における素子基板の位置決め
   基準壁と天板の位置決め基準溝との突き当ては、突き当
   て機構によって、前記天板を前記素子基板に対して相対
   的に移動させて行なうことを特徴とする請求項１ないし
   ５のいずれか１項記載の液体噴射記録ヘッドの製造方
   法。