(57)【要約】【課題】ラインヘッドに用いて好適な液体吐出ヘッドを、安価かつ高精度に製造する。【解決手段】ノズル列を形成したノズルシート１３にモジュールフレーム１１を接合するとともに、複数のヘッドチップを内部に配置したヘッドモジュール１０を、保持プレートＣ１の粘着シートＣ３上に複数直列に配置した状態に位置決めする。各ヘッドモジュール１０は、粘着シートＣ３の粘着力によってその位置が保持される。次に、上方からヘッドフレーム２を載置し、各ヘッドモジュール１０とヘッドフレーム２とを接合する。その後、保持プレートＣ１の下面側から紫外線を照射して、粘着シートＣ３の粘着力を消失させる。次に、各ヘッドモジュール１０とヘッドフレーム２とを接合したものを、粘着シートＣ３から分離する。【選択図】図１５
2005138528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のエネルギー発生素子を一定間隔で一方向に配列したヘッドチップと、
液滴を吐出するためのノズルを複数配列したノズル列を形成したノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子の形成面と前記ノズルシートとの間に積層され、各前記エネルギー発生素子と各前記ノズルとの間に液室を形成するための液室形成部材と、
前記ノズルシートの一方の面に接合されることにより前記ノズルシートを支持し、前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であってその領域内には前記ヘッドチップが配置されたときに前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子と対向する位置に前記ノズル列が位置するヘッドチップ配置孔が形成されたモジュールフレームと
を有し、
前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出する、複数のヘッドモジュールと、
直列に配置された複数の前記ヘッドモジュールを内部に配置するためのヘッドモジュール配置孔が形成され、そのヘッドモジュール配置孔内に配置された各前記ヘッドモジュールと接合されたヘッドフレームと
を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ノズルシートの一方の面に前記モジュールフレームを接合する第１工程と、
前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズルシートに、前記ヘッドチップ配置孔の領域内に前記ヘッドチップが配置されたときに前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子と対向する位置に前記ノズルが配置されるように前記ノズル列を形成する第２工程と、
前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子と、前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズルシートに形成された各前記ノズルとが対向するように、前記ヘッドチップ配置孔内に、前記液室形成部材を設けた前記ヘッドチップを配置し、接合する第３工程と
を含む工程により、前記ヘッドモジュールを複数形成するとともに、
複数の前記ヘッドモジュールを、少なくとも表面が粘着剤層からなる平坦面を設けた保持プレートの前記粘着剤層上に直列に配置した状態に位置決めするとともに、前記粘着剤層の粘着力によって各前記ヘッドモジュールの位置を保持する第４工程と、
前記第４工程により配置した複数の前記ヘッドモジュールの上方から前記ヘッドフレームを搭載することにより、直列に配置された複数の前記ヘッドモジュールを前記ヘッドフレームの前記ヘッドモジュール配置孔内に配置するとともに、前記ヘッドフレームと各前記ヘッドモジュールとを接合する第５工程と、
前記第５工程での接合後に、前記粘着剤層の粘着力を消失させ、前記ヘッドフレームと各前記ヘッドモジュールとを接合したものを、前記粘着剤層から分離する第６工程と
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記第４工程において用いられる前記粘着剤層は、フィルム状の粘着シートを前記保持プレートの表面に設けたものである
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記保持プレートの少なくとも前記ヘッドモジュールの配置面は、透光性材料から形成され、
前記粘着剤層は、紫外線の照射によって粘着力を消失するものであり、
前記第６工程は、前記保持プレートの前記ヘッドモジュールの配置面と反対側の面から紫外線を照射して、前記粘着剤層の粘着力を消失させる工程である
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記第４工程において用いられる前記粘着剤層は、フィルム状の粘着シートを前記保持プレートの表面に設けたものであって、紫外線の照射によって粘着力を消失するものであり、
前記保持プレートの少なくとも前記ヘッドモジュールの配置面は、透光性材料から形成され、
前記第６工程は、前記保持プレートの前記ヘッドモジュールの配置面と反対側の面から紫外線を照射して、前記粘着剤層の粘着力を消失させる工程であり、
前記粘着シートは、前記第６工程における紫外線の照射により、前記保持プレート上から剥離可能に形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記粘着剤層は、エネルギーの付与によって粘着力を消失するものであり、
前記第６工程は、前記粘着剤層にエネルギーを付与することで、前記粘着剤層の粘着力を消失させる工程である
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタ等に用いられる液体吐出ヘッドの製造方法に関する。詳しくは、特にラインヘッドに用いて好適な液体吐出ヘッドを、安価かつ高精度に製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液体吐出装置の一例として、インクジェットプリンタが知られており、インクジェットプリンタのプリンタヘッド（液体吐出ヘッド）については、種々の技術が開示されている。
例えば、特許文献１及び特許文献２では、複数のヘッドチップによってラインヘッドを形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１２７４２７号公報
【特許文献２】特開２００３−２５５７９号公報
【０００３】
上記の特許文献１及び特許文献２の技術では、電鋳により形成されたニッケルからなる１つのノズル形成部材に多数のノズル（インクの吐出口）が設けられている。そして、この１つのノズル形成部材に対して、複数のヘッドチップが貼り付けられている。さらに、貼り付けたヘッドチップを囲むように孔を形成したヘッドフレームがノズルシートに貼り合わせられ、ノズルシートが支持されている。
【０００４】
なお、ヘッドチップには、発熱抵抗体が配列されており、各発熱抵抗体と各ノズルとが対応するようにヘッドチップがノズルシートに貼り付けられている。また、発熱抵抗体とノズルとの層間には、インク液室が設けられている。
【０００５】
また、複数のプリントヘッドダイ４０（ヘッドチップ）を備えたものを１つのインクジェットプリントヘッドモジュール９０とし、そのインクジェットプリントヘッドモジュール９０を繋いで延長できる技術が知られている（例えば、特許文献３（特に、図８）参照）。
【特許文献３】特開２００２−８６６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述の特許文献１及び特許文献２の技術では、ノズル形成部材は、全てのヘッドチップに対応するノズルを形成したものであるので大型化してしまうが、その大型化により、全ての領域にわたって平坦性を確保した状態でヘッドチップを貼り付けることが要求され、組立コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献３の技術では、複数のインクジェットプリントヘッドモジュール９０を連結することによってラインヘッドを形成することができるので、生産性を高めることができる。
しかし、複数のプリントヘッドダイ４０相互間のノズル開口部４７２の位置精度を、どのようにして確保するかについては何ら言及がない。例えば特許文献１及び特許文献２のように、１つのノズル形成部材に対して全てのヘッドチップのノズルを形成すれば、ノズル間の相対位置ずれはほとんどない。これに対し、特許文献３のように、複数のプリントヘッドダイ４０を配置する場合には、プリントヘッドダイ４０間の相対位置ずれが生じると、ノズル位置ずれが生じてしまう。
【０００８】
また、特許文献３の技術では、複数のプリントヘッドダイ４０間におけるインク吐出面の平面度を、どのようにして確保するかについては何ら言及がない。
ここで、記録媒体のインク着弾面に対して精度良く垂直にインクが吐出する場合には、各ノズル開口部４７２の形成面に多少の位置ずれがあっても印画品位について大きな影響はないが、例えばインクの吐出方向が記録媒体のインク着弾面に対して完全に垂直でない場合には、全てのノズル開口部４７２の形成面の位置が一致していないと、インクの着弾位置が変化してしまう。
【０００９】
特に、本件出願人は、未開示の先願技術である特願２００３−０３７３４３、特願２００２−３６０４０８、及び特願２００３−５５２３６等により、ノズルから吐出する液滴の吐出方向を複数の方向に可変とすることで、液滴の着弾位置のばらつきを目立たなくし、高品位な印画を可能とした技術を、既に提案している。
このように、ノズルから吐出する液滴の吐出方向を積極的に変化させる技術を用いる場合には、ノズル面、すなわち特許文献３におけるノズル開口部４７２の形成面の位置精度については、高精度が要求される。
【００１０】
さらにまた、特許文献３の技術では、複数のインクジェットプリントヘッドモジュール９０を繋いで延長する場合に、基準体７０によってインクジェットプリントヘッドモジュール９０を位置決めしている。しかし、この方法では、基準体７０自体を高精度に加工し、かつ配置しなければならないので、製造コストが高くなるという問題がある。
【００１１】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、特にラインヘッドに用いて好適な液体吐出ヘッドを、安価かつ高精度に製造することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の１つである請求項１の発明は、複数のエネルギー発生素子を一定間隔で一方向に配列したヘッドチップと、液滴を吐出するためのノズルを複数配列したノズル列を形成したノズルシートと、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子の形成面と前記ノズルシートとの間に積層され、各前記エネルギー発生素子と各前記ノズルとの間に液室を形成するための液室形成部材と、前記ノズルシートの一方の面に接合されることにより前記ノズルシートを支持し、前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であってその領域内には前記ヘッドチップが配置されたときに前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子と対向する位置に前記ノズル列が位置するヘッドチップ配置孔が形成されたモジュールフレームとを有し、前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出する、複数のヘッドモジュールと、直列に配置された複数の前記ヘッドモジュールを内部に配置するためのヘッドモジュール配置孔が形成され、そのヘッドモジュール配置孔内に配置された各前記ヘッドモジュールと接合されたヘッドフレームとを備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記ノズルシートの一方の面に前記モジュールフレームを接合する第１工程と、前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズルシートに、前記ヘッドチップ配置孔の領域内に前記ヘッドチップが配置されたときに前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子と対向する位置に前記ノズルが配置されるように前記ノズル列を形成する第２工程と、前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子と、前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズルシートに形成された各前記ノズルとが対向するように、前記ヘッドチップ配置孔内に、前記液室形成部材を設けた前記ヘッドチップを配置し、接合する第３工程とを含む工程により、前記ヘッドモジュールを複数形成するとともに、複数の前記ヘッドモジュールを、少なくとも表面が粘着剤層からなる平坦面を設けた保持プレートの前記粘着剤層上に直列に配置した状態に位置決めするとともに、前記粘着剤層の粘着力によって各前記ヘッドモジュールの位置を保持する第４工程と、前記第４工程により配置した複数の前記ヘッドモジュールの上方から前記ヘッドフレームを搭載することにより、直列に配置された複数の前記ヘッドモジュールを前記ヘッドフレームの前記ヘッドモジュール配置孔内に配置するとともに、前記ヘッドフレームと各前記ヘッドモジュールとを接合する第５工程と、前記第５工程での接合後に、前記粘着剤層の粘着力を消失させ、前記ヘッドフレームと各前記ヘッドモジュールとを接合したものを、前記粘着剤層から分離する第６工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
上記発明においては、ノズルシートとモジュールフレームとが接合される（第１工程）。このモジュールフレームにはヘッドチップ配置孔が形成されており、このヘッドチップ配置孔内のノズルシートにノズル列が形成される（第２工程）。次いで、ヘッドチップのエネルギー発生素子とノズルとが対向するように、液室形成部材を設けたヘッドチップがヘッドチップ配置孔に配置され、接合される（第３工程）。
【００１４】
このようにして形成されたヘッドモジュールの液滴の吐出面（ノズルシートのモジュールフレームとの貼り合わせ面と反対側の面）が保持プレートに設けた粘着剤層上に載置されるとともに、複数のヘッドモジュールを直列に配置した状態に位置決めする（第４工程）。ここで、保持プレート上には粘着剤層が形成されているので、その粘着力によって各ヘッドモジュールが保持される。したがって、ヘッドモジュールが保持プレートの粘着剤層上で一旦位置決めされれば、その位置が保持される。このようにして位置決めされた、直列に配置された複数のヘッドモジュールを、ヘッドフレームのヘッドモジュール配置孔内に配置し、各ヘッドモジュールのモジュールフレームとヘッドフレームとが接合される（第５工程）。
次に、粘着剤層の粘着力が消失され、ヘッドフレームとヘッドモジュールとを接合したものが粘着剤層から分離される（第６工程）。
【００１５】
なお、本発明のエネルギー発生素子は、ヒータ等の発熱抵抗体、ピエゾ素子等の圧電素子、ＭＥＭＳ等を用いることが可能であるが、以下の実施形態では、発熱抵抗体２２が相当する。また、本発明の液室形成部材は、実施形態ではバリア層１２に相当する。さらにまた、実施形態では、モジュールフレーム１１には４つのヘッドチップ配置孔１１ｂが形成され、１つのヘッドモジュール１０には４つのヘッドチップ２０が設けられる。そして、このヘッドモジュール１０を直列に４個接続してＡ４版の長さにするとともに、それを４列設けて、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のカラーラインヘッドである液体吐出ヘッド１を形成している。
また、本発明の保持プレートに形成された粘着剤層は、実施形態では、紫外線の照射によってその粘着力が消失するものであり、粘着シートＣ３に設けたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヘッドチップ配置孔内のノズルシートにはヘッドチップのみが接着等されるので、ノズル面に不要なストレスがかかりにくくなり、ノズル面の平坦性や位置精度を容易に確保することができる。
また、複数のヘッドモジュールを直列に配列したものをヘッドフレームのヘッドモジュール配置孔内に組み込むときに、各ヘッドモジュールを粘着剤層の粘着力によって保持するので、複数のヘッドモジュールとヘッドフレームとの接合前後において、各ヘッドモジュールを確実に位置決めしておくことができる。
【００１７】
さらに、ヘッドフレームとヘッドモジュールとの接合後は、粘着剤層の粘着力を消失させることができるので、ヘッドフレームとヘッドモジュールとを接合したものを、負荷をかけずに粘着剤層から分離することができる。したがって、ヘッドモジュールを用いた液体吐出ヘッドの製造を、容易に、高精度に、かつ低コストで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
なお、本明細書及び特許請求の範囲における以下の用語は、以下の意味で使用する。
「接合」とは、分離（又は剥離）を前提としない永久的な結合を意味し、（１）部材同士を接着剤を介して接着することと、（２）熱圧着、超音波振動を付与することによる超音波接合、又は溶接等により、接着剤を用いずに（両部材間に接着剤が介在せずに）接合（結合）することの双方を含む。
また、「接着」とは、上記の接合の一種であって、部材同士を接着剤を介して（部材間に接着剤を介在させて）結合する（貼り合わせる）ことをいい、分離（又は剥離）を前提としない永久的な結合を目的とするものをいう。
【００１９】
さらにまた、「粘着」とは、永久接着に対する語であって、結合後の分離（又は剥離）を前提とする一時的な接着をいい、粘着剤を用いて部材同士を結合する（貼り合わせる）ことをいう。また、粘着に用いられる粘着剤としては、例えば（１）弱い粘着力を有しており、部材同士を粘着させた後、分離（剥離）力を付与して粘着させた部材同士を分離できるものや、（２）紫外線の照射あるいは熱エネルギーの付与により粘着剤のそれまでの粘着力を消失させて、粘着させた部材同士を分離できるものが挙げられる。なお、粘着剤には、後処理によって永久接着になるものもある。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態である液体吐出ヘッド１を示す平面図と、この平面図中、Ｘ方向の矢視側面図（断面図）である。また、図２は、液体吐出ヘッド１内に実装されているヘッドチップ２０とその周囲の構成を示す側面の断面図及び下面から見た平面図である。
【００２１】
液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置（本実施形態では、カラーラインインクジェットプリンタ）に搭載されるヘッドとして用いられるものである。図１に示すように、液体吐出ヘッド１は、ヘッドフレーム２と、プリント基板３と、複数のヘッドモジュール１０とから構成されている。ヘッドモジュール１０は、図１の平面図において、長手方向に４個、直列に接続されており、その直列に接続された４個のヘッドモジュール１０が４列設けられている。直列に接続された４個のヘッドモジュール１０で１色を印画するものであり、本実施形態では、４色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、及びＫ）の液体吐出ヘッド１（ラインヘッド）を構成している。
【００２２】
また、各ヘッドモジュール１０内には、４個のヘッドチップ２０が設けられている。図２は、１つのヘッドチップ２０を示している、
ヘッドチップ２０は、シリコン等からなる半導体基板２１と、この半導体基板２１の一方の面に析出形成された発熱抵抗体２２（本発明におけるエネルギー発生素子に相当するもの）とを備えている。半導体基板２１の発熱抵抗体２２が形成された面と同一面側であって発熱抵抗体２２が形成された縁部と反対側の縁部には、アルミニウムからなる接続パッド２３が形成されている。そして、発熱抵抗体２２とこの接続パッド２３とは、半導体基板２１上に形成された導体部（図示せず）を介して接続されている。
【００２３】
ヘッドチップ２０の発熱抵抗体２２が形成された面側は、バリア層１２（本発明における液室形成部材に相当するもの）を介してノズルシート１３に積層されている。バリア層１２は、インク液室１４の側壁を形成するためのものであって、例えば、感光性環化ゴムレジストや露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、ヘッドチップ２０の半導体基板２１の発熱抵抗体２２が形成された面の全体に積層された後、フォトリソプロセスによって不要な部分が除去されることにより形成されている。
【００２４】
図２中、平面図は、１つの発熱抵抗体２２と、その発熱抵抗体２２の周囲に設けられたバリア層１２を示している。バリア層１２は、発熱抵抗体２２の３辺の近傍を囲むように、平面的に見たときに略凹状に形成される。
【００２５】
さらにまた、ノズルシート１３は、複数のノズル１３ａが形成されたものであり、例えば、ニッケルによる電鋳技術により形成され、ノズル１３ａの位置が発熱抵抗体２２の位置と合うように、すなわちノズル１３ａが発熱抵抗体２２に対向するように、より具体的には、ノズル１３ａの中心軸と発熱抵抗体２２の中心とが平面的に見たときに一致するように（図２の平面図参照）、バリア層１２と貼り合わされている。
【００２６】
インク液室１４は、発熱抵抗体２２を囲むように、半導体基板２１とバリア層１２とノズルシート１３とから構成されたものであり、吐出するインクが満たされるとともに、インクの吐出時にはインクの加圧室となるものである。半導体基板２１の発熱抵抗体２２が形成された面がインク液室１４の底壁を構成し、バリア層１２の発熱抵抗体２２を略凹状に囲む部分がインク液室１４の側壁を構成し、ノズルシート１３がインク液室１４の天壁を構成している。そして、インク液室１４は、図２の平面図に示すように、ヘッドモジュール１１と半導体基板２１との間の隙間によって形成される流路１６と連通される。
【００２７】
上記の１個のヘッドチップ２０には、通常、１００個単位の発熱抵抗体２２を備え、プリンタの制御部（図示せず）からの指令によってこれら発熱抵抗体２２のそれぞれを一意に選択して発熱抵抗体２２に対応するインク液室１４内のインクを、インク液室１４に対向するノズル１３ａから吐出させることができる。
【００２８】
すなわち、インク液室１４にインクが満たされた状態で、発熱抵抗体２２に短時間、例えば、１〜３μｓｅｃの間パルス電流を流すことにより、発熱抵抗体２２が急速に加熱される。その結果、発熱抵抗体２２と接する部分に気相のインク気泡が発生し、そのインク気泡の膨張によってある体積のインクが押しのけられる（インクが沸騰する）。これによって、ノズル１３ａに接する部分の上記押しのけられたインクと同等の体積のインクがインク液滴としてノズル１３ａから吐出される。そして、この液滴が印画紙上に着弾されることで、ドット（画素）が形成される。
【００２９】
続いて、ヘッドモジュール１０のより詳細な構造及び製造過程について説明する。
図３は、１つのヘッドモジュール１０を示す平面図及び正面図である。本実施形態のヘッドモジュール１０は、内部に配置された４つのヘッドチップ２０と、モジュールフレーム１１と、ノズルシート１３と、バッファタンク１５とから構成されている。
【００３０】
図４は、ノズルシート１３及びモジュールフレーム１１を分解して示す平面図である。モジュールフレーム１１は、平面的に見たときに略長方形状に形成されるとともに、左右両端側には、略Ｌ形に切り欠かれた係合部１１ａを有する。図４から明らかであるが、ノズルシート１３とモジュールフレーム１１とが重ね合わせられたときに、ノズルシート１３の配線パターン部１３ｂを除いて、略重なり合うように両者の形状が形成されている。
【００３１】
配線パターン部１３ｂは、ノズルシート１３のうち、モジュールフレーム１１に重ならない部分であり、銅箔をポリイミド等で両面側から挟み込んだ、いわゆるサンドイッチ構造をなすことで形成されている。配線パターン部１３ｂは、後述する図１２に示すように、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内の領域まで配線されており、ヘッドチップ配置孔１１ｂ内にヘッドチップ２０が配置されたときに、そのヘッドチップ２０との電気的接続が可能となるように形成されている。
【００３２】
モジュールフレーム１１は、厚みが約０．５ｍｍ程度のインバー鋼やアルミナセラミックス等から形成されたものであり、本実施形態では、４箇所に、略長方形状のヘッドチップ配置孔１１ｂが形成されている。ヘッドチップ配置孔１１ｂは、ヘッドチップ２０の外形よりわずかに大きな孔形を有し、ヘッドチップ２０を内部に完全に配置できるようになっている。
【００３３】
図５は、モジュールフレーム１１をノズルシート１３上に配置した状態を示す平面図及び正面図である。本実施形態では、ホットプレスによって両者を熱圧着することで接合する（第１工程）。これにより、モジュールフレーム１１は、配線パターン部１３ｂを除くノズルシート１３の領域と略重なり合う。いいかえれば、ノズルシート１３の配線パターン部１３ｂが形成された領域のみがモジュールフレーム１１の領域と重ならない状態となる。また、ヘッドチップ配置孔１１ｂの領域内には、その下側に位置するノズルシート１３が見えるようになる。
【００３４】
なお、モジュールフレーム１１とノズルシート１３との接合は、ヘッドモジュール１０及び液体吐出ヘッド１の製造過程における最高温度（例えば約１５０℃）で行われる。モジュールフレーム１１とノズルシート１３とを比較すると、ノズルシート１３の方が線膨張率が大きい（温度変化によって伸縮しやすい）ので、製造過程における最高温度で両者を接合すれば、常温等の接合時の温度以下では、ノズルシート１３は、モジュールフレーム１１により張られた状態となる。すなわち、ノズルシート１３の温度変化による伸縮は、ノズルシート１３とモジュールフレーム１１との接合後は、モジュールフレーム１１に支配されることとなる。
【００３５】
したがって、モジュールフレーム１１の剛性をできる限り確保するため、モジュールフレーム１１のヘッドチップ配置孔１１ｂの開口面積は、必要最小限とすることが好ましい。すなわち、ヘッドチップ配置孔１１ｂへのヘッドチップ２０の配置後に、後述するバッファタンク１５内の共通液体流路１５ａと、インク液室１４との間の流路１６が形成されるとともに、ノズルシート１３に形成したノズル１３ａに合わせてヘッドチップ２０を配置したときの位置ずれを吸収できる程度の大きさを条件として、最小限の開口面積とすることが好ましい。
【００３６】
続いて、ヘッドチップ配置孔１１ｂの領域内にあるノズルシート１３に対して、１つのヘッドチップ２０における発熱抵抗体２２の数に対向する数のノズル１３ａを一方向に整列させたノズル１３ａ列を形成する（第２工程）。図６は、ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズルシート１３にノズル１３ａ列が形成された状態を示す平面図である。
【００３７】
ノズル１３ａの形成は、エキシマレーザーにより行う。また、レーザー光により形成されたノズル１３ａには、テーパーが付くため、モジュールフレーム１１側からレーザー光を照射してノズル１３ａを形成する。これにより、ノズル１３ａは、インクの吐出面（ノズルシート１３の外表面）に近づくに従って開口径が次第に小さくなるようにテーパーが付いた孔となる。
また、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内に形成されるノズル１３ａ列のノズル１３ａ間ピッチは、ヘッドチップ２０の発熱抵抗体２２の配列ピッチと同一（解像度が６００ｄｐｉのヘッドモジュール１０とする場合には、約４２．３μｍ）となるように形成する。
【００３８】
さらにまた、図６に示すように、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列は、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列を結ぶライン（各ノズル１３ａの中心を通るライン）を考えたときに、そのラインがモジュールフレーム１１の長手方向に平行に引いたモジュールフレーム１１の中心線側に形成される。また、各ヘッドチップ配置孔１１ｂを左側から順に、「Ｎ」、「Ｎ＋１」、「Ｎ＋２」、「Ｎ＋３」番目とすると、「Ｎ」番目と「Ｎ＋２」番目のヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列は、上記中心線に平行な一直線上に整列するように形成される。「Ｎ＋１」番目及び「Ｎ＋３」番目も同様である。
【００３９】
したがって、隣接するヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列、例えば「Ｎ」番目と「Ｎ＋１」番目のヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列は、上記中心線に対して平行な２直線上に整列する。
なお、本実施形態では、１つのモジュールフレーム１１に対して４つのヘッドチップ配置孔１１ｂを形成したが、本実施形態より多くヘッドチップ配置孔１１ｂを形成したときであっても、上記関係を満たすようにする。
【００４０】
次に、図７に示すように、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内に、バリア層１２を積層したヘッドチップ２０を配置し、かつ接合する（第３工程）。ここで、ヘッドチップ２０は、チップマウンターを用いてアライメントされながら熱圧着されることで、ノズルシート１３に接合される。さらにこの場合には、ヘッドチップ２０の発熱抵抗体２２の真下に、ノズル１３ａが位置するように、例えば±１μｍ程度の精度で熱圧着される。
【００４１】
このように、バリア層１２が形成されたヘッドチップ２０がヘッドチップ配置孔１１ｂ内に配置され、ノズルシート１３とヘッドチップ２０とが接合されると、ノズルシート１３のヘッドチップ２０側の面、バリア層１２、及びヘッドチップ２０の発熱抵抗体２２が形成された面とによって、上記のようにインク液室１４が形成される。
【００４２】
続いて、ヘッドチップ２０側に設けられた接続パッド２３と、ノズルシート１３側の配線パターン部１３ｂの電極１３ｃ（最表面が金により形成されたメッキ層）とが電気的に接続される。図８は、ヘッドチップ２０側の接続パッド２３の配置を示す平面図である。なお、図８では、ノズル１３ａ及び接続パッド２３を実線で図示している。図８に示すように、１つのヘッドチップ２０には、ヘッドチップ２０の長手方向に沿って複数の接続パッド２３が予め設けられている。なお、上述した図２では、接続パッド２３とノズルシート１３の配線パターン部１３ｂとの位置関係を断面図で図示している。
【００４３】
図９は、ヘッドチップ２０の接続パッド２３と、ノズルシート１３との配線パターン部１３ｂの電極１３ｃとの接続方法を説明する側面の断面図である。
図２及び図９に示すように、モジュールフレーム１１のヘッドチップ配置孔１１ｂの領域内にあるノズルシート１３のうち、配線パターン部１３ｂの先端には、電極１３ｃが設けられている。さらにノズルシート１３の電極１３ｃの周囲には、開口部１３ｄが形成されている。
【００４４】
そして、図９に示すように、ノズルシート１３のモジュールフレーム１１が接着された面と反対側の面における開口部１３ｄから、ピン状の加振ツールＴを挿入し、この加振ツールＴに超音波振動を付与することで、接続パッド２３と配線パターン部１３ｂの電極１３ｃとを超音波による金属接合する。そして、接合後は、開口部１３ｄを樹脂により封止する（図２参照）。図２に示したように、封止後には、樹脂がノズルシート１３の表面と略一致するようにする（ノズルシート１３の表面から盛り上がらないようにする）。
【００４５】
なお、図２に示すように、ノズルシート１３の配線パターン部１３ｂ上には、プリント基板３１が設けられ、このプリント基板３１の配線パターン部１３ｂと対向する面上には導電体３１ａが形成されている。そして、この導電体３１ａと配線パターン部１３ｂの配線とが電気的に接続されている。これにより、発熱抵抗体２２とプリント基板３１間（発熱抵抗体２２と接続パッド２３、接続パッド２３と配線パターン部１３ｂ、及び配線パターン部１３ｂとプリント基板３１）が電気的に接続されることとなる。
【００４６】
また、図１０は、超音波接合の他の実施形態を示す側面の断面図である。図１０の例は、ノズルシート１３に対して、超音波接合のための開口部を形成しないようにした例を示すものである。この場合には、図１０に示すように、モジュールフレーム１１側からヘッドチップ配置孔１１ｂを介してヘッドチップ２０に直接加振ツールＴを当て、ヘッドチップ２０に対して超音波を付与するようにする。このようにしても、上記と同様に、ヘッドチップ２０の接続パッド２３と、配線パターン部１３ｂの電極１３ｃとを超音波接合することができる。
【００４７】
次に、モジュールフレーム１１側から、バッファタンク１５を取り付ける。図１１は、バッファタンク１５を取り付けた状態を示す平面図及び正面図である。また、図１２は、バッファタンク１５が取り付けられた状態を示す側面の断面図である。
【００４８】
バッファタンク１５は、１つのヘッドモジュール１０に対して１つ設けられる。また、図１１に示すように、バッファタンク１５は、平面図で見たときに、モジュールフレーム１１よりやや小さい形状をなすが、モジュールフレーム１１と略相似形をなしている。さらに、図１２に示すように、バッファタンク１５の内部には、空洞となった共通液体流路１５ａが形成されている。特に本実施形態のバッファタンク１５は、下面側（モジュールフレーム１１との接着面側）が開口されるとともに、側壁及び天壁が同一厚みに形成され、断面が略逆凹形となるように形成されることで、共通液体流路１５ａを形成している。
【００４９】
図１２に示すように、バッファタンク１５の下面側の縁とモジュールフレーム１１とが接着剤により接着される。バッファタンク１５がモジュールフレーム１１上に取り付けられると、図１１に示すように、全てのヘッドチップ配置孔１１ｂを被覆するようになる。さらに図１２に示すように、バッファタンク１５の共通液体流路１５ａと、各ヘッドチップ２０のインク液室１４とは、ヘッドチップ配置孔１１ｂとヘッドチップ２０との間の流路１６を介して連通される。これにより、バッファタンク１５は、ヘッドモジュール１０における全てのヘッドチップ２０の共通液体流路１５ａを形成する。
【００５０】
また、図１１に示すように、バッファタンク１５の天壁には、穴１５ｂが形成されており、この穴１５ｂを介してインクタンク（図示せず）から共通液体流路１５ａ内にインクが供給される。
【００５１】
ここで、図１２に示すように、バッファタンク１５の下面側の内側縁（図１２中、Ａ部）が断面凸状に形成されており、この断面凸状の部分がモジュールフレーム１１と当接する。そして、この凸状の部分の外側（凸状の部分に対して段差となっている部分。図１２中、Ｂ部）に接着剤を入れて接着（接合）する。これにより、簡単に両者を接着できるようになり、バッファタンク１５の形状も簡易にすることができる。また、バッファタンク１５の下面側において、内側縁の断面凸状の部分がモジュールフレーム１１と当接することにより、接着剤が内部（共通液体流路１５ａやヘッドチップ２０側）に入り込んでしまうことを防止できる。
【００５２】
なお、ヘッドチップ２０の上部に共通液体流路１５ａを形成してヘッドチップ２０の上部を封止する場合に、例えば、接着剤が多すぎると、インク液室１４内に接着剤が入り込んでインク液室をつまらせるおそれがある。一方、接着剤が少なすぎると、完全にヘッドチップ２０の上部を封止することができず、インク漏れが発生するおそれがある。このため、接着剤の塗布量を十分に管理する必要があった。
【００５３】
しかし、本実施形態では、上述したように、バッファタンク１５は、モジュールフレーム１１のヘッドチップ配置孔１１ｂ内に入り込んでヘッドチップ２０やノズルシート１３とは接着されず、モジュールフレーム１１とのみ接着される。このような形状とすることで、高度な接着剤の塗布技術が不要となり、接着剤の塗布管理がしやすくなる。また、接着剤の塗布に伴う不良の発生頻度を少なくすることができる。
【００５４】
以上のようにしてヘッドモジュール１０が完成する。本実施形態のヘッドモジュール１０では、ヘッドチップ配置孔１１ｂ内にあるノズルシート１３には、ヘッドチップ２０以外の部品が接触しない（接着されない）ので、ノズルシート１３に不要なストレスがかからなくなる。したがって、ノズル１３ａ表面の平坦性及びノズル１３ａの高い位置精度を確保することができる。
【００５５】
さらに本実施形態では、このヘッドモジュール１０を複数用いて、１つの液体吐出ヘッド１を形成する。図１３は、複数のヘッドモジュール１０を並べて配置した状態を示す平面図（上側）及び正面図（下側）である。
【００５６】
ベース治具Ｃは、透光性材料（例えばガラス）から形成されるとともに、上面が平坦面である保持プレートＣ１を支持枠Ｃ２によって保持したものである。さらに、保持プレートＣ１の上面（ヘッドモジュール１０が載置される面）には、粘着シートＣ３が貼り合わせられている。この粘着シートＣ３の表面もまた、平坦面である。粘着シートＣ３は、本実施形態ではＵＶシート（紫外線の照射によって粘着力を消失する機能を有する粘着剤層を両面に設けたシート）である。
【００５７】
本実施形態では、ベース治具Ｃの粘着シートＣ３上に、マウンターを用いて４つのヘッドモジュール１０を直列に整列させる（第４工程）。ここで、ベース治具Ｃ上には、アライメントマーク（図示せず）が設けられており、このアライメントマークを基準として各ヘッドモジュール１０が所定位置に配置される。この場合に、各ヘッドモジュール１０の両端部の係合部１１ａ同士、すなわち略Ｌ形に切り欠かれた部分同士が互いに係合（連結）する。
また、ベース治具Ｃ上に載置されたヘッドモジュール１０は、粘着シートＣ３の粘着力によって、載置された位置で保持される。すなわち、ヘッドモジュール１０のノズルシート１３と粘着シートＣ３とが粘着される。
【００５８】
以上のようにして４つのヘッドモジュール１０を１列に整列させることで、Ａ４対応のラインヘッドを形成する。さらに、このヘッドモジュール１０列（４個のヘッドモジュール１０からなるもの）を４列並べて（図１３の平面図では、ヘッドモジュール１０列を３列並べるとともに、一番下の列のヘッドモジュール１０列では、３つのヘッドモジュール１０がベース治具Ｃ上に既に載置され、最後の１個のヘッドモジュール１０を載置するときの様子を図示している）、Ｙ、Ｍ、Ｃ、及びＫの４色（カラー）対応のカラーラインヘッドを形成する。
【００５９】
また、このように複数のヘッドモジュール１０がベース治具Ｃ上に載置されたときは、各ヘッドモジュール１０におけるノズルシート１３のインク液滴の吐出面（モジュールフレーム１１が貼り合わせられた面と反対側の面）は、同一平面（ベース治具Ｃの粘着シートＣ３上の面）に位置するようになる。
【００６０】
なお、直列に接続された２つのヘッドモジュール１０を、それぞれヘッドモジュール「Ｎ」（左側）、ヘッドモジュール「Ｎ＋１」（右側）とし、ヘッドモジュール「Ｎ」及び「Ｎ＋１」内の４つのヘッドチップ２０を左側から順に、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、及び２０Ｄとすると、ヘッドモジュール「Ｎ」のヘッドチップ２０Ｄと、ヘッドモジュール「Ｎ＋１」のヘッドチップ２０Ａとは、少なくとも１つのノズル１３ａが、ヘッドチップ２０の並び方向においてオーバーラップするように配置される。すなわち、ヘッドモジュール「Ｎ」のヘッドチップ２０Ｄのうち、最もヘッドモジュール「Ｎ＋１」側にあるノズル１３ａは、ヘッドモジュール「Ｎ＋１」のヘッドチップ２０Ａのうち、最もヘッドモジュール「Ｎ」側にあるノズルよりも、右側に位置するように配置される。
【００６１】
上記のように、１列４個のヘッドモジュール１０を４列配置した後、ヘッドフレーム２とヘッドモジュール１０とを接着する（第５工程）。図１４は、ヘッドモジュール１０と接着する直前のヘッドフレーム２を示す平面図である。
ヘッドフレーム２は、剛性の高い金属板等からなり、直列に配置された４個のヘッドモジュール１０を内部に配置可能なヘッドモジュール配置孔２ａが４個形成されたものである。すなわち、図１３に示したように直列に配置された４つのヘッドモジュール１０に対して、ヘッドフレーム２を上側から配置したときに、４個のヘッドモジュール１０が内部に入り込むように、ヘッドモジュール配置孔２ａが形成されたものである。
【００６２】
また、図１４に示すように、ヘッドフレーム２をヘッドモジュール１０に接着する前に、別工程にて、ヘッドフレーム２の一方の面側（図１４中、裏面側）にはプリント基板３が接着されている。図１４では、プリント基板３の外形を点線で図示している。プリント基板３は、平面的に見たときに、ヘッドフレーム２のヘッドモジュール配置孔２ａを避けるように形成されている。
【００６３】
さらに、図１４に示すように、ヘッドフレーム２の下面側（プリント基板３側）におけるヘッドチップ配置孔２ａの周縁部には、シリコーン（樹脂系）接着剤Ｄが予め塗布されている。図１４では、シリコーン接着剤Ｄが塗布された領域をハッチングで示している。
【００６４】
図１５は、図１３のように配置されたヘッドモジュール１０に対して、上方からヘッドフレーム２を配置するときの様子を示す正面図である。このようにヘッドフレーム２が配置されると、図１６に示すように、ヘッドフレーム２の各ヘッドモジュール配置孔２ａ内に、直列に配列された４つのヘッドモジュール１０がそれぞれ配置される。ヘッドフレーム２がこのように配置されると、図１中、Ｘ方向矢視側面図で示すように、ヘッドフレーム２とヘッドモジュール１０のモジュールフレーム１１とが当接し、この当接面が上記のシリコーン接着剤によって接着される。なお、本実施形態では接着剤により両者を接着しているが、接着剤によらない接合方法を用いても良い。
【００６５】
なお、上記接着において、図１中、Ｘ方向矢視側面図に示すように、各ヘッドモジュール１０のバッファタンク１５はヘッドモジュール配置孔２ａと接触しない。また、図１中、Ｘ方向矢視側面図に示すように、プリント基板３は、各ヘッドモジュール１０のモジュールフレーム１１とは接触せず、各ヘッドモジュール１０のモジュールフレーム１１間に配置される。
【００６６】
図１７は、上記接着後の工程を示す正面図である。ヘッドフレーム２とヘッドモジュール１０との接着が完了したら、図１７に示すように、保持プレートＣ１の裏面側から、紫外線を照射する（第６工程）。図１７では、紫外線の照射の様子を矢印で図示している。この紫外線の照射により、粘着シートＣ３の（粘着剤の）粘着力が消失する。なお、このような特性を有する粘着シートＣ３としては、積水化学工業（株）製の商品名「セルファ」が挙げられる。この粘着シートは、自己剥離型粘着テープであり、紫外線を照射することにより粘着力が低下するとともに、粘着テープと被着体との間の接着界面にガスが発生し、充満することで、粘着テープが自ら剥がれる特性を有するものである。
【００６７】
図１８は、上述のようにして粘着シートＣ３の粘着力を消失させた後、ベース治具Ｃ上から、一体となったヘッドフレーム２及びヘッドモジュール１０を分離する様子を示す正面図である。粘着シートＤの粘着力を消失させた後は、一体となったヘッドフレーム２及びヘッドモジュール１０を容易にベース治具Ｃ上（粘着シートＣ３の粘着剤層上）から分離することができる。
【００６８】
なお、粘着シートＣ３の両面の粘着剤が同種のものであれば、上記紫外線の照射によって、粘着シートＣ３と保持プレートＣ１との間の粘着力もまた消失するので、粘着シートＣ３を保持プレートＣ１から容易に分離することができる。一方、粘着シートＣ３と保持プレートＣ１との間の粘着剤が、紫外線の照射により粘着力を消失するものでない場合であっても、使用後に、保持プレートＣ１から粘着シートＣ３を剥離可能なものであれば良い。そして、図１３で示した工程を再度行う場合には、使用後の粘着シートＣ３を保持プレートＣ１から剥離するとともに、新たな粘着シートＣ３を保持プレートＣ１上に貼り付ければ良い。
【００６９】
なお、この後の工程を簡単に説明すると、上記のヘッドフレーム２とヘッドモジュール１０との接着によって、プリント基板３の配線部とノズルシート１３の配線パターン部１３ｂが重なるので、両者をハンダ付けすることで、配線処理を行う。次いで、配線パターン部１３ｂの縁部を囲むようにハンダ付けした端子部分を樹脂コーティング剤によって樹脂コーティング（封止）する。
以上の工程により、図１に示す状態となり、液体吐出ヘッド１が形成される。
【００７０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）本実施形態では、ベース治具Ｃ上に載置したヘッドモジュール１０の位置を固定するために、紫外線の照射により粘着力を消失する粘着シートＣ３を用いたが、これに限らず、種々の粘着剤を用いることができる。例えば、熱（エネルギー）の付与により粘着力を消失する粘着剤を用いても良い。そして、ヘッドフレーム２とヘッドモジュール１０とを接合した後に、その粘着剤層に熱（エネルギー）を付与してその粘着剤層の粘着力を消失させ、ヘッドフレーム２とヘッドモジュール１０とを接合したものを、粘着剤層から分離するようにしても良い。
【００７１】
（２）モジュールフレーム１１には４つのヘッドチップ配置孔１１ｂを形成することで、１つのヘッドモジュール１０には４つのヘッドチップ２０が搭載されるようにした。しかし、これに限らず、１つのヘッドモジュール１０に対してヘッドチップ２０を何個搭載しても良い。
【００７２】
（３）ラインヘッドとして液体吐出ヘッド１を形成する場合には、本実施形態では、４個のヘッドモジュール１０を直列に接続したヘッドモジュール１０列を４列設けたが、これに限らず、液体吐出ヘッド１の用途や色数に応じて、１つの液体吐出ヘッド１のヘッドモジュール１０数を増減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明による液体吐出ヘッドの一実施形態を示す平面図及び図中、Ｘ方向の矢視側面図（断面図）である。
【図２】液体吐出ヘッド内に実装されているヘッドチップとその周囲の構成を示す断面図及び下面から見た平面図である。
【図３】１つのヘッドモジュールを示す平面図及び正面図である。
【図４】ノズルシート及びモジュールフレームを分解して示す平面図である。
【図５】モジュールフレームをノズルシート上に配置した状態を示す平面図及び正面図である。
【図６】ヘッドチップ配置孔内のノズルシートにノズル列が形成された状態を示す平面図である。
【図７】各ヘッドチップ配置孔内に、バリア層を積層したヘッドチップを配置・固定した状態を示す図である。
【図８】ヘッドチップ側の接続パッドの配置を示す平面図である。
【図９】ヘッドチップの接続パッドと、ノズルシートとの配線パターン部の電極との接続方法を説明する側面の断面図である。
【図１０】超音波接合の他の実施形態を示す側面の断面図である。
【図１１】バッファタンクをヘッドモジュールに取り付けた状態を示す平面図及び側面図である。
【図１２】バッファタンクが取り付けられた状態を示す側面の断面図である。
【図１３】複数のヘッドモジュールを並べて配置した状態を示す平面図及び正面図である。
【図１４】ヘッドモジュールと接着する直前のヘッドフレームを示す平面図である。
【図１５】図１３のように配置されたヘッドモジュールに対して、上方からヘッドフレームを配置するときの様子を示す正面図である。
【図１６】ヘッドフレームの各ヘッドモジュール配置孔内にヘッドモジュールが配置された状態を示す平面図である。
【図１７】保持プレートの裏面側から紫外線を照射する様子を示す正面図である。
【図１８】ベース治具上から、一体となったヘッドフレーム及びヘッドモジュールを分離する様子を示す正面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  液体吐出ヘッド
２  ヘッドフレーム
２ａ  ヘッドモジュール配置孔
３  プリント基板
１０  ヘッドモジュール
１１  モジュールフレーム
１１ａ  係合部
１１ｂ  ヘッドチップ配置孔
１２  バリア層
１３  ノズルシート
１３ａ  ノズル
１３ｂ  配線パターン部
１４  インク液室
１５  バッファタンク
１５ａ  共通液体流路
１５ｂ  穴
１６  流路
２０  ヘッドチップ
２１  半導体基板
２２  発熱抵抗体
Ｃ  ベース治具
Ｃ１  保持プレート
Ｃ２  支持枠
Ｃ３  粘着シート
Ｄ  シリコーン接着剤
【図１】
2005138528.tif 000003
【図２】
2005138528.tif 000004
【図３】
2005138528.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005138528.tif 000007
【図６】
2005138528.tif 000008
【図７】
2005138528.tif 000009
【図８】
2005138528.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005138528.tif 000012
【図１１】
2005138528.tif 000013
【図１２】
2005138528.tif 000014
【図１３】
2005138528.tif 000015
【図１４】
2005138528.tif 000016
【図１５】
2005138528.tif 000017
【図１６】
2005138528.tif 000018
【図１７】
2005138528.tif 000019
【図１８】
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