(57)【要約】【課題】たとえ幅広のノズルシートを使用する場合であっても、ノズルの位置を高精度で確保し、不良率を減少させることにより、生産性の大幅な向上を可能とする。また、位置精度の高いノズルによって、良好な吐出特性を実現する。【解決手段】インクを液滴として吐出するノズル１８を形成するためのシート１７’と、ヘッドフレーム１６とを貼り合わせ、その後、シート１７’にノズル１８を形成することによって、ノズル１８と、インクにエネルギーを付与する発熱抵抗体との位置関係が高精度で合うようにする。【選択図】図５
2005131950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出すべき液体を収容する液室と、
前記液室中の液体にエネルギーを付与するエネルギー発生素子と、
前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を液滴として吐出するノズルとを備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ノズルを形成するためのシートと支持部材とを貼り合わせ、
その後、前記シートに前記ノズルを形成する
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、
前記シートと前記支持部材とを貼り付ける際の温度をＴ１、前記シートに前記ノズルを形成する際の温度をＴ２としたとき、Ｔ１＞Ｔ２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、
前記シートがエキシマレーザーの波長に対して吸収性を有する樹脂材料からなり、
前記ノズルをエキシマレーザーによって形成する
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３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記シートの樹脂材料が分子構造の中にベンゼン環を持つ
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４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記シートの樹脂材料がポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレートのいずれかである
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記シートが金属材料又はセラミックス材料からなり、
前記ノズルを銅蒸気レーザーによって形成する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
吐出すべき液体を収容する液室と、
前記液室中の液体にエネルギーを付与するエネルギー発生素子と、
前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を液滴として吐出するノズルとを含む液体吐出部を複数並設したヘッドを備え、
前記ヘッド中の各前記液体吐出部の前記ノズルから吐出される液滴を被記録媒体に着弾させてドットを形成する液体吐出装置であって、
前記ノズルを形成するためのシートと支持部材とを貼り合わせた後、前記シートに前記ノズルを形成することで、前記支持部材に対する前記ノズルの位置が確定されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液体吐出装置において、
前記支持部材が、前記エネルギー発生素子を配した基板の収容空間を有するヘッドフレームである
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の液体吐出装置において、
前記基板と前記ヘッドフレームとが同等の線膨張係数を有する
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の液体吐出装置において、
前記シートの線膨張係数が前記支持部材の線膨張係数よりも大きい
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の液体吐出装置において、
前記ヘッド中の各前記液体吐出部の前記ノズルが全て、１つの前記シートに形成されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の液体吐出装置において、
前記ヘッドを複数並べてヘッド列とし、前記ヘッド列中の各前記ヘッドが異なる色の液滴を吐出する
ことを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出装置に係るものであり、詳しくは、ノズルの形成を高精度に行うことにより、ノズルの位置精度の向上を図った技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体吐出装置の１つであるインクジェットプリンタにおいては、通常、ノズルを有する液体吐出部が直線状に配列されたヘッドを備えている。そして、このヘッドの各液体吐出部から、微少な液滴（インク液滴）をノズル面に対向して配置される印画紙等の記録媒体に向けて吐出することにより、記録媒体上に略円形のドットを形成する。さらに、液滴を順次吐出して、０個、１個又は複数個のドットからなる画素を形成し、その画素を縦横に配列して画像や文字を表現している。
【０００３】
ここで、インク吐出方式の１つとして、熱エネルギーを用いてインクを吐出させるサーマル方式が知られている。
このサーマル方式のインク吐出装置は、液体としてのインクを収容するインク液室と、インク液室内に設けられたエネルギー発生素子としての発熱抵抗体と、インクを液滴として吐出するノズルとを備えている。そして、インクを発熱抵抗体で急速に加熱し、発熱抵抗体上のインクに気泡を発生させ、気泡発生時のエネルギーによってノズルからインク液滴を吐出させている。
【０００４】
また、インクの吐出方式として、静電吐出方式も知られている。
静電吐出方式は、エネルギー発生素子として、サーマル方式の発熱抵抗体に代えて、振動板と、この振動板の下側に、空気層を介した２つの電極を設けたものである。そして、両電極間に電圧を印加し、振動板を下側にたわませ、その後、電圧を０Ｖにして静電気力を開放する。このとき、振動板が元の状態に戻るので、その際の弾性力を利用することでノズルからインク液滴を吐出させている。
【０００５】
さらに、インクの吐出方式として、ピエゾ方式も知られている。
ピエゾ方式のエネルギー発生素子は、両面に電極を有するピエゾ素子と振動板との積層体を用いたものである。そして、ピエゾ素子の両面の電極に電圧を印加すると、圧電効果により振動板に曲げモーメントが発生し、その結果振動板がたわみ、変形する。したがって、この変形を利用することでノズルからインク液滴を吐出させている。
【０００６】
一方、ヘッド構造の観点からは、ノズルを有するヘッドを被記録媒体の幅方向に移動させて印画を行うシリアル方式と、多数のヘッドを被記録媒体の幅方向に並べて配置し、印画幅分のラインヘッドを形成したライン方式とが挙げられる。
【０００７】
ライン方式においては、被記録媒体の全幅にわたるヘッドを、シリコンウエハやガラス等で一体に形成することは、製造方法、歩留まり問題、発熱問題、コスト問題等、様々な問題があって、現実的ではない。
このため、小さなヘッド（これにも様々な制約があり、大きくてもノズルの並び方向の長さが１インチ以下程度が実用的な限界である。）を、端部同士が繋がるように複数並設して、それぞれのヘッドに適当な信号処理を行うことにより、被記録媒体に印画する段階で、被記録媒体の全幅にわたる記録を行うようにしている。
【０００８】
ところで、前述したような各種のインク吐出方式で、ライン方式やシリアル方式のヘッドは、ノズルを形成したシート（ノズルシート）が正確に位置決めされ、ノズルとエネルギー発生素子との位置が合うようになされることで、良好な印画品質を確保している。
ここで、エネルギー発生素子は、半導体や電子デバイス製造技術用の微細加工技術を使用して、シリコン等の基板上に形成されている。また、ノズルシートは、複数のノズルが設けられたものであり、例えばニッケルによる電鋳技術により形成されている。そして、ノズルシートはバリア層に貼り合わせられ、固定される。
【０００９】
バリア層は、エネルギー発生素子を配した基板上に感光性樹脂層を形成し、感光性樹脂層の一部を露光した後、未露光部分を除去することによって液室をパターニング形成したものである。そして、ノズルとエネルギー発生素子との位置が合うようにして、バリア層上にノズルシートが貼り合わせられる。
【００１０】
また、例えばＡ４サイズの長尺ラインヘッドにおいては、基板の収容空間を有するヘッドフレームを支持部材とし、このヘッドフレームに対してノズルシートを貼り付ける。すなわち、ヘッドフレームには開口された空間が設けられており、この空間がエネルギー発生素子を配した基板の収容空間となっている。そして、ノズルシートにヘッドフレームを貼り付けるとともに、ヘッドフレームの収容空間内に基板を配置するのである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１２７４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、前述の従来の技術では、以下の問題点がある。
すなわち、ノズルシートは、支持部材（例えばヘッドフレーム）に対して例えば熱硬化性の接着剤等を用いて、外部から、熱・圧力等といった何らかの適当な手段を加えることによって貼り付けられる。
【００１２】
この際、ノズルシートの線膨張係数をヘッドフレームの線膨張係数よりも大きく設定しておき、ノズルシートにヘッドフレームを高温で貼り付けて固定することで、室温に戻ったノズルシートに常にテンションを付加するようにしている。すると、ノズルシートの平坦性が保持され、エネルギー発生素子を配した基板の位置ずれが軽減される。
ここで、上記のように、ノズルシートとヘッドフレームとの線膨張係数が異なることから、貼付け温度の関係上、ノズルシートの寸法は、本来の寸法に対して予め補正したものとなっている。
【００１３】
ところが実際には、製造工程や接着剤に起因する問題等から、貼付け温度にばらつきが存在することとなり、計算値通りにはならない。そのため、いくら寸法の補正をしていても、ヘッドフレームを貼り合わせた後のノズルシートの寸法にばらつきが発生し、ノズルの位置を高精度で確保することが難しいという問題があった。
特に、Ａ４サイズ以上の長尺ラインヘッドとするために、支持部材（この場合はヘッドフレーム）の表面に幅広のノズルシートを貼り合わせる場合には、上記の問題が発生しやすくなる。
【００１４】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、たとえ幅広のノズルシートを使用する場合であっても、ノズルの位置を高精度で確保し、不良率を減少させることにより、生産性の大幅な向上を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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に記載の発明は、吐出すべき液体を収容する液室と、前記液室中の液体にエネルギーを付与するエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を液滴として吐出するノズルとを備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記ノズルを形成するためのシートと支持部材とを貼り合わせ、その後、前記シートに前記ノズルを形成することを特徴とする。
【００１６】
上記の発明においては、ノズルが形成されるシートを支持部材に貼り付けるに際し、貼付け前にシートにノズルを形成しておくのではなく、貼付け後にノズルを形成する。
したがって、貼付けによって、たとえシートの寸法にばらつきが発生したとしても、そのばらつきとは無関係に、ノズルの位置を高精度で確保することが可能となり、生産性の向上を図ることができるようになる。
【００１７】
また、本発明の他の１つである請求項７に記載の発明は、吐出すべき液体を収容する液室と、前記液室中の液体にエネルギーを付与するエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を液滴として吐出するノズルとを含む液体吐出部を複数並設したヘッドを備え、前記ヘッド中の各前記液体吐出部の前記ノズルから吐出される液滴を被記録媒体に着弾させてドットを形成する液体吐出装置であって、前記ノズルを形成するためのシートと支持部材とを貼り合わせ後、前記シートに前記ノズルを形成することで、前記支持部材に対する前記ノズルの位置が確定されていることを特徴とする。
【００１８】
ここで、請求項７に係る発明は、液体吐出装置という物の発明を、ノズルを形成するためのシートと支持部材とを貼り合わせ後、シートにノズルを形成するという方法によって特定している。
このように、方法によって液体吐出装置という物を特定したのは、支持部材に対するノズルの位置の確定を、その構造によって表現することは適当でないからである。
【００１９】
すなわち、前述したように、シートの平坦性を保持するためには、シートにテンションを付加することが望ましい。そのため、シートの線膨張係数をヘッドフレームの線膨張係数よりも大きく設定するのであるが、そうすると、シートの寸法を補正しておく必要がある。しかし、補正通りにならないのが現実なので、シートにノズルが形成されていると、ノズルの位置がばらついてしまう。
これに対し、請求項７に記載の発明は、支持部材に対してノズルの位置がばらつかず、位置精度が確保されている液体吐出装置に係るものである。
【００２０】
そこで、請求項７の記載は、支持部材に対するノズルの位置に関し、有意差のある位置精度（ばらつきのなさ）を製造方法によって特定したものであって、製造方法の如何にかかわらず、請求項７に記載の液体吐出装置は、最終的に得られた、ノズルの位置がばらつきなく確定されている液体吐出装置を意味するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によれば、シートの寸法のばらつきとは無関係に、ノズルの位置を高精度で確保することが可能となり、生産性の向上を図ることができる。
また、本発明の液体吐出装置によれば、支持部材に対してノズルの位置がばらつかず、位置精度が確保されるので、各ノズルからインク液滴を吐出して形成する画像が乱れることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
なお、本発明における液体吐出ヘッドは、下記実施形態ではインクジェットプリンタ用のヘッド１１又はラインヘッド１０に相当し、液体吐出装置は、インクジェットプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に相当する。また、液体としてインクを使用し、インクを収容する液室がインク液室１２で、ノズル１８から吐出される微少量（例えば数ピコリットル）のインクがインク液滴である。さらに、エネルギー発生素子として発熱抵抗体１３を使用しており、この発熱抵抗体１３はインク液室１２の一面（底壁部分）をも構成している。そして、発熱抵抗体１３によってインク液室１２中のインクが急速に加熱され、気泡が発生し、インク液滴を吐出する。
【００２３】
さらにまた、本明細書において、１つの液室と、この液室内に配置されたエネルギー発生素子と、このエネルギー発生素子の上部に配置されて液滴の吐出口となるノズルとを含む部分を「液体吐出部」と称する。すなわち、液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出部を並設したものといえる。
なお、本発明に係る液体吐出ヘッド及び液体吐出装置は、下記実施形態に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００２４】
図１は、本発明の方法により製造されたヘッド１１を示す部分斜視図である。
図１に示すヘッド１１において、基板１４は、シリコン、ガラス、セラミックス等からなる半導体基板であり、その一方の面には、半導体や電子デバイス製造技術用の微細加工技術を用いて析出形成された微細な発熱抵抗体１３を備えている。なお、この発熱抵抗体１３は、基板１４上に形成された導体部（図示せず）を介して外部回路と電気的に接続されている。
【００２５】
また、バリア層１５は、基板１４の発熱抵抗体１３が形成された側の面に形成されたものである。すなわち、バリア層１５は、基板１４の上面全体に感光性樹脂を塗布し、しかるべき形状のパターンを描いたフォトマスクを介して、感光性樹脂を感光するに最適な波長帯の放射光を持った露光機による露光を行った後、露光した感光性樹脂層を所定の現像液で現像し、未露光部分を除去することにより、基板１４上にパターニング形成されている。
【００２６】
さらに、ノズルシート１７は、例えばポリイミド等の樹脂材料からなるものであり、バリア層１５の上に貼り合わされている。ここで、ノズル１８の位置は、発熱抵抗体１３の位置と合うように、すなわちノズル１８が発熱抵抗体１３に対向するように精密に位置決めがなされている。
【００２７】
インク液室１２は、発熱抵抗体１３を囲むようにして、基板１４とバリア層１５とノズルシート１７とで構成されている。すなわち、基板１４及び発熱抵抗体１３は、図１中、インク液室１２の底壁を構成し、バリア層１５は、インク液室１２の側壁を構成し、ノズルシート１７は、インク液室１２の天壁を構成する。これにより、インク液室１２は、図１中、右下方面に開口領域を有することとなり、この開口領域とインク流路（図示せず）とが連通される。
【００２８】
上記の１個のヘッド１１には、通常、１００個単位の規模で、インク液室１２と、各インク液室１２内にそれぞれ配置された発熱抵抗体１３と、各発熱抵抗体１３上に位置するノズル１８とから構成される液体吐出部が複数並設される。そして、プリンタの制御部からの指令によってこれら発熱抵抗体１３のそれぞれを一意に選択することで、発熱抵抗体１３に対応するインク液室１２内のインクを、そのインク液室１２に対向するノズル１８からインク液滴として吐出させることができる。
【００２９】
すなわち、ヘッド１１と結合されたインクタンク（図示せず）からインクが供給され、インク液室１２にインクが満たされる。そして、発熱抵抗体１３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１３が急速に加熱され、その結果、発熱抵抗体１３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１８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１８から吐出され、被記録媒体である印画紙上に着弾する。
【００３０】
さらに、複数のヘッド１１を被記録媒体の幅方向に並べてラインヘッドを形成することもできる。
図２は、このようなラインヘッド１０の一実施形態を示す平面図であって、図２では、ラインヘッド１０の一部である４つのヘッド１１（「Ｎ−１」、「Ｎ」、「Ｎ＋１」及び「Ｎ＋２」）のみを図示している。
【００３１】
図２に示すラインヘッド１０を形成する場合、図１に示すヘッド１１と異なり、ヘッド１１からノズルシート１７を除く部分（ヘッドチップ）を千鳥状に複数個並設する。そして、これらのヘッドチップの上部に１枚のシートを貼り合わせた後、全てのヘッドチップの各インク液室１２に対応する位置に、ノズル１８を形成してノズルシート１７とすることにより、ラインヘッド１０を形成する。なお、各ヘッド１１の配置は、隣接するヘッド１１の各端部にあるノズル１８同士のピッチ、すなわち、図２中のＡ部詳細図における、Ｎ番目のヘッド１１の右端部にあるノズル１８と、Ｎ＋１番目のヘッド１１の左端部にあるノズル１８との間の間隔が、ヘッド１１のノズル１８間の間隔に等しくなるようにしてある。
【００３２】
このようなラインヘッド１０を備えるプリンタでは、シリアル方式のものに対し、ラインヘッド１０を被記録媒体の幅方向に移動させる走査機構が不要となるので、走査時間が必要なくなり、印画時間の短縮化に大きく寄与する。したがって、このラインヘッド１０を搭載したプリンタの付加価値を大きく高めるものとなる。
【００３３】
また、このようなラインヘッドをさらに必要数だけノズル１８の並び方向と直交する方向に並べてヘッド列を構成し、各ヘッド列ごとに異なる色のインクを供給することで、カラー印画に対応したラインヘッドとすることもできる。
図３は、図２に示す千鳥状のラインヘッドを４列に並べ、各ヘッド列ごとに、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色を吐出するカラー対応のラインヘッド１０の一実施形態を示す分解斜視図である。
【００３４】
図３に示すカラー対応のラインヘッド１０では、上記のヘッドチップ１９（図１における発熱抵抗体１３を配した基板１４及びバリア層１５）をノズル１８の並び方向に複数配置し、かつ、直交方向に４列としたもので、１枚の幅広のノズルシート１７に貼り合わせている。また、ノズルシート１７の支持部材はヘッドフレーム１６となっている。なお、千鳥状に配置された４列の各ヘッドチップ１９は、ヘッドフレーム１６の収容空間１６ａの内部に１列ごとに配置されるようになっている。ただし、ヘッドフレーム１６の収容空間１６ａを個々のヘッドチップ１９ごとに設けることもできる。
【００３５】
このように、ヘッド１１又はラインヘッド１０には各種のバリエーションが考えられるが、どのような形態であっても、ノズル１８の位置は、プリンタの印字・印画能力に大きく影響する。すなわち、ノズル１８が精密に位置決めされていなければ、ノズル１８から吐出されるインク液滴は、被記録媒体である印画紙上の所望の位置に着弾しなくなってしまうのである。
【００３６】
ところで、多数の液体吐出部を並設する場合には、液体吐出部の吐出特性、例えばインク液滴の吐出方向が液体吐出部ごとに不揃いとなる場合がある。また、図３に示すラインヘッド１０のように複数のヘッドチップ１９を並設する場合には、ヘッドチップ１９ごとの液体吐出部の吐出特性が不揃いとなる場合がある。このような場合には、インク液滴の着弾位置ずれとなって表れる。
【００３７】
そこで、１つのインク液室１２内に複数の発熱抵抗体１３を設け、各発熱抵抗体１３へのエネルギーの供給の仕方を変えることによって、インク液滴の吐出方向を複数の方向に可変とすれば、インク液滴の着弾位置を調整することが可能となる。
すなわち、図４は、インク液滴の吐出方向を可変としたヘッド１１を詳細に示す平面図及び側面の断面図である。なお、図４の平面図では、ノズル１８の位置を１点鎖線で併せて示している。
【００３８】
図４に示すように、１つのインク液室１２内には、２つに分割された発熱抵抗体１３が並設されている。ここで、発熱抵抗体１３の並び方向はノズル１８の並び方向（図４中、左右方向）となっており、ノズル１８の中心に対応して、２つの発熱抵抗体１３の中間が位置するようにしてある。すると、各々の発熱抵抗体１３がインクを沸騰させる温度に到達するまでの時間（気泡発生時間）を同時にすれば、２つの発熱抵抗体１３上で同時にインクが沸騰し、インク液滴はノズル１８の中心軸方向に吐出される。
【００３９】
これに対し、２つに分割した発熱抵抗体１３の気泡発生時間に時間差を生じさせると、２つの発熱抵抗体１３上で同時にインクが沸騰しない。そのため、インク液滴の吐出方向がノズル１８の中心軸方向からずれ、偏向して吐出される。これにより、偏向なくインク液滴を吐出したときの着弾位置からずれた位置に、インク液滴を着弾させることができるようになる。
【００４０】
このように、図４に示すヘッド１１は、インク液滴の吐出方向を可変とすることができるが、インク液滴を所望の位置に正確に着弾させるには、その前提として、ノズル１８が正確に位置決めされていなければならない。したがって、インク液滴の吐出方向を可変としたヘッド１１においても、ノズル１８の位置が、プリンタの印字・印画能力に大きく影響する。
【００４１】
そこで次に、支持部材に対するノズルの位置を簡単かつ正確に確定でき、ノズルの位置精度を向上させることができるラインヘッドの製造方法の一実施形態について説明する。
まず最初に、ノズルを形成するシートの材料であるが、樹脂系であればポリイミド、金属系であればステンレス等が例として挙げられる。なお、このシートのサイズは、約５０ｍｍ×２４０ｍｍであり、Ａ４サイズのラインヘッドに対応した大きさとしておく。
【００４２】
そして、ノズルが形成されていないシートを支持部材に貼り付ける。
すなわち、図５は、図３に示すカラー対応のラインヘッド１０を製造するに際し、ヘッドフレーム１６を支持部材としてシート１７’を貼り付け、その後、シート１７’にノズル１８を加工してノズルシート１７とする手順を示す工程図である。
ここで、シート１７’は、ノズル１８が未形成の状態のものである。また、ヘッドフレーム１６は、厚さが約５ｍｍで、シート１７’に対応するサイズのものであるが、ヘッドチップ１９の収容空間１６ａを４つ設けてある。なお、収容空間１６ａの長さは、Ａ４サイズの横幅に相当する長さ（約２１ｃｍ）である。
【００４３】
図５に示す貼付けの工程１においては、平坦な面を有するベース治具３５を作業台として、その上に、ノズルが形成されていないシート１７’を設置する（単に、置くだけで良い）。
続く工程２では、接着剤を用いてシート１７’にヘッドフレーム１６を貼り合わせる。ここで、シート１７’は、縦横のサイズに対して厚さが薄いために取扱いが難しいが、平坦なベース治具３５に設置されているため、折れたりカールしたりすることがなく、平坦性が乱れないので、ヘッドフレーム１６を正確に貼り合わせることができる。なお、必要に応じて、シート１７’のエッジ部分を押さえる等の補助的な手段を採用し、貼合わせを容易にすることもできる。
【００４４】
また、シート１７’の線膨張係数は、支持部材となるヘッドフレーム１６の線膨張係数よりも大きく設定されている。そのため、約１５０℃の高温状態とし、熱硬化型シート接着剤、例えばエポキシ系のシート接着剤を使用して貼合わせを行うと、貼合わせ時（接着剤の硬化時）には、シート１７’及びヘッドフレーム１６がそれぞれの線膨張係数に応じて伸びている。
【００４５】
工程３では、加熱されたシート１７’及びヘッドフレーム１６を徐々に冷却して室温に戻した後、ベース治具３４から取り外す。
室温では、線膨張係数に応じて伸びていたものが元に戻るが、伸びた状態で接着剤が硬化しているので、シート１７’の方がヘッドフレーム１６より大きく収縮しようとする。そのため、十分な剛性を有するヘッドフレーム１６によって、シート１７’にテンションが付加されることとなる結果、シート１７’の平坦性が確保される。
【００４６】
工程４では、ヘッドフレーム１６との貼付けが完了したシート１７’に対しノズル１８を形成して、ノズルシート１７とする。ノズル１８は、ヘッドチップ１９（図３参照）に合わせて千鳥状に４列形成する（ただし、図５ではその一部のみを示す）。なお、工程４の図はヘッドフレーム１６側が上面である。
【００４７】
工程４におけるノズル１８の加工は、上記したシート１７’とヘッドフレーム１６との貼付け温度よりも低い温度で行う。すなわち、シート１７’をヘッドフレーム１６に貼り付ける際の温度をＴ１とし、シート１７’にノズル１８を形成する際の温度をＴ２としたとき、Ｔ１＞Ｔ２としておく。それにより、シート１７’にテンションを持たせて張った状態（平坦性のある状態）でノズル１８の加工作業を行うことができ、ノズル１８の位置精度を向上させることができる。
【００４８】
なお、ノズル１８の位置をより高精度なものとする場合、ノズル１８を形成する際の作業温度によっては、熱膨張による寸法変化の影響が無視できなくなる。そこで、このような場合には、ノズル１８の加工時の温度に応じて、隣り合うノズル１８までのノズル間のピッチ等に対し、熱膨張を考慮した寸法補正を行うことが有効である。
【００４９】
次に、ノズル１８を形成する一般的な方法としては、ドリル加工、プレスパンチ加工、放電加工、レーザー加工等の手段が挙げられる。
ただし、ノズル１８の孔径は約１７μｍ、ノズル１８間のピッチは約４２．３μｍという微細なものである。そのため、良好なノズル１８の形状を得るために、レーザー加工でノズル１８を形成することが好適である。
【００５０】
例えばシート１７’の材料が、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルイミド、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の樹脂材料の場合には、エキシマレーザーを使って加工する方法が最適である。
エキシマレーザーは紫外線レーザーであり、熱影響が少なく、微細でシャープな加工が可能であるため、ノズル１８の形状も良好なものとなる。また、ノズル１８を加工する際のシート１７’の温度変化を少なくできるため、ノズル１８の位置精度に対しても有利なものである。
【００５１】
なお、エキシマレーザーによってノズル１８の加工を行う場合、シート１７’の材料は上記以外のものであっても可能であり、エキシマレーザーの波長（代表的なＫｒＦエキシマレーザー（クリプトン・フッ素エキシマレーザー）の波長は約２４８ｎｍ）に対して吸収性を有する樹脂材料であれば良い。具体的には、エキシマレーザーの波長における吸収率が高く、樹脂の分子構造内にベンゼン環構造を持つような材料であれば、特に加工性が良好なものとなる。
【００５２】
この点に関し、比較例として、ＫｒＦエキシマレーザーの波長（約２４８ｎｍ）に対して吸収性のない材料であるＰＴＦＥ樹脂をシート１７’の材料に選び、ノズル１８の加工を行ったところ、なんとかノズル１８を形成することはできるが、ノズル１８の表面形状や断面形状が極めて不良であり、インク液滴を吐出するノズルとして使用できるものではなかった。したがって、シート１７’の材料とノズル１８の形成手段は、最適な組合わせを選択する必要がある。
【００５３】
また、シート１７’の材料がステンレス等の金属材料であっても、エキシマレーザーでなんとかノズル１８を加工することができる。しかしながら、金属材料にエキシマレーザーで加工を行うと、熱による金属の吹き上がりが形成されることがあり、ノズル１８の形状に悪影響を及ぼすこともある点に注意を要する。
【００５４】
そこで、シート１７’が金属材料やセラミックス材料からなる場合には、ノズル１８をＣＶＬ（銅蒸気レーザー）によって形成することが有効である。金属材料やセラミックス材料に対してＣＶＬで加工すれば、良好なノズル形状が得られる。なお、ＣＶＬで加工すると、ノズル１８のエッジ近辺に若干のかえりが出現する場合がある。そのような場合、より良好なノズル形状が必要であるならば、適宜、超音波洗浄や部分研磨等を行って除去すれば良い。
【００５５】
その他、ドリル加工、プレスパンチ加工、放電加工によってノズル１８を形成することもできる。ここで、ドリル加工やプレスパンチ加工の場合には、加工後にバリが発生したり、プレスパンチ加工では孔が貫通しないこともあり得る。しかしながら、工程は増えるものの、研磨等の２次加工を行うことにより対処することができる。また、ステンレスのシート１７’に微細放電加工を施した場合には、放電ではノズル形状が真円にならない、熱で焼き切るために面粗度が荒い、コストが高いといった問題があるため、ＣＶＬと比べて不利な部分もある。
【００５６】
このようにして得られた１つのノズルシート１７には、Ａ４サイズのカラー対応の長尺ラインヘッドに必要なノズル１８が全て、高い位置精度で形成されている。したがって、生産性が向上し、しかも、画像が乱れることなく、美麗な印字・印画能力を発揮できるラインヘッド１０を製造することが可能となる。
【００５７】
そして、図５に示すように、ヘッドフレーム１６を貼り合わせたシート１７’に対して複数のノズル１８を形成し、ノズルシート１７とした後は、ノズルシート１７にヘッドチップ１９を貼り付ける。すなわち、図３に示したように、ヘッドフレーム１６の収容空間１６ａの内部にヘッドチップ１９（図１における発熱抵抗体１３を配した基板１４及びバリア層１５）を配置し、１枚の幅広のノズルシート１７に対して複数のヘッドチップ１９を貼り合わせる。なお、図３において、ヘッドフレーム１６からノズルシート１７が離れているのは分解斜視図だからであり、ヘッドチップ１９を貼り合わせる際は、現実にはノズルシート１７とヘッドフレーム１６とが固着している。
【００５８】
各ヘッドチップ１９のノズルシート１７への貼付けは、約１０５℃の温度で行う。この貼付けは、ヘッドチップ１９のバリア層１５（図１参照）を熱硬化させて行うため、貼付け温度はバリア層１５を構成する感光性樹脂によっても異なるが、上記したシート１７’とヘッドフレーム１６との貼付け温度よりも低く設定する。逆に言えば、シート１７’とヘッドフレーム１６とは、ラインヘッド１０の製造工程における最高温度で貼り付けるようにしている。
【００５９】
すなわち、シート１７’とヘッドフレーム１６との貼付けを製造工程中の最高温度とすることで、貼付け後のシート１７’に対し、ノズル１８の形成時においても、ヘッドチップ１９の貼付け時においても、常にテンションを付加した状態とするのである。したがって、シート１７’とヘッドフレーム１６との貼付け温度である約１５０℃よりも低い温度（約１０５℃）で各ヘッドチップ１９をノズルシート１７に貼り付けるならば、ノズルシート１７が熱膨張してもヘッドフレーム１６によるテンションは有効に作用し、その結果、ノズルシート１７にシワ等が発生することはなく、平坦性が維持される。
【００６０】
ところで、ヘッドチップ１９の線膨張係数は基板１４（図１参照）にしたがうが、この基板１４の線膨張係数とヘッドフレーム１６の線膨張係数とは同等に設定されている。例えば基板１４として、シリコンからなる半導体基板を使用する場合には、ヘッドフレーム１６には窒化珪素が使用される。また、基板１４がガラス系の場合には、ヘッドフレーム１６として石英等を、基板１４がセラミックス系であれば、ヘッドフレーム１６としてアルミナ、ムライト、窒化アルミ、炭化珪素等を、基板１４が金属であれば、ヘッドフレーム１６にステンレスやインバー鋼等がそれぞれ使用される。
【００６１】
そのため、ヘッドチップ１９の発熱抵抗体１３（図１参照）の間隔は、ヘッドフレーム１６の線膨張係数にしたがって推移することとなる。
また、上記したように、ノズルシート１７はヘッドフレーム１６によってテンションが付加されているから、ノズルシート１７におけるノズル１８間のピッチも、ヘッドフレーム１６の線膨張係数にしたがって推移することとなる。
【００６２】
すると、同じ温度の下では、ノズル１８の間隔と発熱抵抗体１３の間隔とが一致することとなり、常にノズル１８と発熱抵抗体１３との位置が合うようになる。
したがって、画像が乱れることなく、美麗な印字・印画能力を継続的に発揮できるラインヘッド１０を得ることができる。
【００６３】
この点に関しさらに詳述すると、例えば１枚のノズルシート１７に対して、発熱抵抗体１３を有するヘッドチップ１９が全部で６４個接合されているとする。ここで、良好な吐出特性を得るためには、ラインヘッド全体での位置精度が重要であることは言うまでもないが、各ヘッドチップ１９における個々の発熱抵抗体１３の位置と、１枚のノズルシート１７における個々のノズル１８の位置が合うように接合されていることが極めて重要である。
【００６４】
ここで、シート１７’とヘッドフレーム１６の線膨張係数が異なるため、貼付け温度の関係から、実際には予めシート１７’の寸法を補正することで、ノズル１８の位置が合うようにしている。ところが実際には、製造工程や接着剤に起因する問題等から、貼付け温度にばらつきが存在することとなり、計算値通りにはならない。また、電鋳処理を行ってシート１７’を作製した場合には、電鋳処理時の残留応力によって、ノズルシート１７単体での寸法精度の不良等が存在する。
【００６５】
そのため、ヘッドフレーム１６を貼り付けた後の寸法にばらつきが発生し、ノズルシート１７におけるノズル１８の位置精度は、せいぜい±５μｍ程度でしかない。このような状態のノズルシート１７に対して、発熱抵抗体１３を有するヘッドチップ１９を接合したとしても、ノズル１８と発熱抵抗体１３との位置が合わず、吐出方向が不良となってしまう。
【００６６】
一方、本実施形態のように、シート１７’にテンションが付加され、表面の平坦性が確保された状態でヘッドフレーム１６と貼り合わせられているシート１７’に対し、後からノズル１８を形成すると、ノズル１８の位置は、その加工時の精度に依存した精度で加工することが可能である。そのため、本実施形態では、ノズル１８の位置精度を±１μｍ以内にすることが可能なことが確認できた。これにより、ノズル１８と発熱抵抗体１３との位置関係が合い、良好な吐出特性が実現できる。
【００６７】
なお、ヘッドチップ１９を貼り付けた後は、ヘッドチップ１９の背面に流路板（図示せず）を取り付ける。流路板は、４色のインクに対応して４個あり、容易に変形しない剛性を有し、耐インク性を備える材料で形成されている。そして、各流路板はヘッドフレーム１６の収容空間１６ａに嵌め合わされ、各ヘッド列におけるヘッドチップ１９の千鳥状の中間部に共通のインク流路を形成し、１つの流路板でインクを供給する。そのため、流路板でインクを供給する方式は、個々のヘッドチップ１９ごとにインクを供給する方式に対して、構造的に簡易化できる。
【００６８】
以上、本発明の一実施形態であり、特に好適なラインヘッドの製造方法について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、以下のような種々の変形等が可能である。すなわち、
（１）本実施形態では、特に幅広のノズルシートを使用し、生産性やノズルの位置精度が問題となるカラー対応のラインヘッドを例に挙げたが、モノクロ用のヘッドにも適用可能であり、また、カラー対応のヘッドであっても、上記した４色一体型に限るものではなく、一色一色独立したヘッド構成のものにも適用できる。
【００６９】
（２）本実施形態では、サーマル方式の吐出構造として発熱抵抗体を設けたものを例に挙げたが、エネルギー発生素子は発熱抵抗体に限らず、他の発熱素子（抵抗以外のもの）であっても良く、さらに、静電吐出方式やピエゾ方式のものについても適用可能である。また、ライン方式だけでなくシリアル方式にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出装置は、プリンタに適用して特に好適なものであるが、記録媒体は印画紙に限ることなく、例えば染め物に対して染料を吐出する装置等に適用することもできる。
また、プリンタだけでなく、種々の液体吐出装置に適用できるものであり、例えば生体試料を検出するためのＤＮＡ含有溶液を吐出するための装置等に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の方法により製造されたヘッド１１を示す部分斜視図である。
【図２】ラインヘッドの実施形態を示す平面図である。
【図３】カラー対応のラインヘッドの実施形態を示す分解斜視図である。
【図４】インク液滴の吐出方向を可変としたヘッドを詳細に示す平面図及び側面の断面図である。
【図５】ラインヘッドを製造するに際し、ノズルを加工してノズルシートとする手順を示す工程図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  ラインヘッド（液体吐出ヘッド）
１１  ヘッド（液体吐出ヘッド）
１２  インク液室（液室）
１３  発熱抵抗体（エネルギー発生素子）
１５  バリア層
１６  ヘッドフレーム（支持部材）
１７  ノズルシート
１７’シート（ノズルが未形成の状態のもの）
１８  ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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