(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク加圧室の端面を構成し、複数のインク吐出ノズルが形成されたノズルシートと、
前記ノズルシートを支持するヘッドフレームと、
前記インク加圧室の前記端面とは異なる端面を構成し、前記インク吐出ノズルに対向し該インク加圧室内のインクを前記インク吐出ノズルから吐出させるための発熱抵抗体を有する基板部材と
を有し、
前記ヘッドフレームの線膨張率は、前記ノズルシートの線膨張率より大きく、
前記ヘッドフレームの線膨張率と、前記基板部材の線膨張率とは、ほぼ同じであり、
前記ノズルシートに前記ヘッドフレームが貼り合わされるとともに、前記ヘッドフレームには開口部が形成されており、この開口部内に前記基板部材が配置された状態で前記基板部材と前記ノズルシートとが貼り合わされて成るインクジェットプリントヘッドの製造方法であって、
前記インク吐出ノズル間の間隔をＬＡ 、前記発熱抵抗体間の間隔をＬＢ としたとき、室温ＴＲ でのＬＡ とＬＢ との関係を、ＬＡ ＜ＬＢ にし、
室温ＴＲ より低い温度Ｔ１ であってＬＡ ＝ＬＢ となる温度環境下で、前記ノズルシートと前記ヘッドフレームとを貼り合わせる工程と、
前記ノズルシートと前記基板部材とを、温度Ｔ１ 以上の温度環境下で貼り合わせる工程と
を有することを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクをインク吐出ノズルから吐出させて記録媒体上に画像記録を行うためのインクジェットプリントヘッドの製造方法であって、インクをインク吐出ノズルから吐出させるための発熱抵抗体と該インク吐出ノズルとの位置ずれを可能な限り小さくする技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インク加圧室の一面を微小なインク吐出ノズルが形成されたノズルシートで覆い、インク加圧室に設けられた発熱抵抗体の急速な加熱によって生じるインク気泡（バブル）の力によってインク滴をインク吐出ノズルから吐出させる方式のプリントヘッドがある。
【０００３】
上記方式のプリントヘッドとして、図１３及び図１４に示すような構造のシリアル式のプリントヘッドａがある。
プリントヘッドａは、インク加圧室ｂの一つの端面を構成（限定）し発熱抵抗体ｃを備えた基板部材ｄと、インク加圧室ｂの前記端面と異なる２つの端面を構成するバリア層ｆと、インク加圧室ｂの前記３つの端面とは異なる端面を構成し複数のインク吐出ノズルｈが形成されたノズルシートｇとを有する。
【０００４】
基板部材ｄは、シリコン等から成る半導体基板ｅと半導体基板ｅの一方の面に析出形成された発熱抵抗体ｃとから成る。
バリア層ｆは、例えば、露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、半導体基板ｅの発熱抵抗体ｃ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取り除かれる。
ノズルシートｇは、例えば、ニッケルによる電鋳技術により形成され、インク吐出ノズルｈの位置が発熱抵抗体ｃの位置と合うように、すなわちインク吐出ノズルｈが発熱抵抗体ｃに対向するように基板部材ｄのバリア層ｆの上に貼り合わされる。
【０００５】
上記のように基板部材ｄとバリア層ｆとノズルシートｇで構成されたインク加圧室ｂは、インク供給路ｉと連通されている。そして、インク加圧室ｂ内の発熱抵抗体ｃは半導体基板ｅ上に形成された図示しない導体部を介して外部回路と電気的に接続される。
上記の１個のプリントヘッドａには、通常、１００個単位の複数の発熱抵抗体ｃ、それら発熱抵抗体ｃを備えたインク加圧室ｂを備え、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ｃのそれぞれを一意に選択して発熱抵抗体ｃに対応するインク加圧室ｂのインクをインク加圧室ｂに対向するインク吐出ノズルｈから吐出させることができる。
【０００６】
すなわち、プリントヘッドａにおいて、プリントヘッドａと結合された図示しないインクタンクからインク流路ｉを通じてインク加圧室ｂにインクが満たされる。そして、発熱抵抗体ｃに短時間、例えば、１〜３マイクロ秒の間パルス電流を流すことにより、発熱抵抗体ｃが急速に加熱され、その結果、発熱抵抗体ｃと接する部分に気相のインク気泡が発生し、該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、それによって、インク吐出ノズルｈ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滴としてインク吐出ノズルｈから吐出され、紙等の記録媒体上に付着（着弾）せしめられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなプリントヘッドａにおいて、発熱抵抗体ｃ（インク加圧室ｂ）とインク吐出ノズルｈとの間の位置関係はインク滴の吐出特性に影響があり、両者の位置ずれが大きくなると、吐出速度の低下や吐出方向の乱れ等の原因となり、場合によっては吐出不可能になる。従って、発熱抵抗体ｃ（インク加圧室ｂ）とインク吐出ノズルｈとの間の位置ずれは印画品位の低下につながるため、大きな問題である。
【０００８】
上記プリントヘッドａの製造工程においては加熱工程があるのが一般的である。例えば、半導体基板ｅ上にバリア層ｆを形成した後にノズルシートｇが積層される（貼り合わされる）が、バリア層ｆを硬化してノズルシートｇを固着（接着）するために、高温での熱硬化工程が行われる。また、ドライフィルムレジストからなるバリア層ｆの耐インク性を得るためのキュア工程も高温で行われる。
【０００９】
上記のように、プリントヘッドの製造工程では加熱工程が必要である。ところで、例えば半導体基板ｅの材料とされるシリコン（シリコンの線膨張率は約３．５×１０−６〔Ｋ−１〕）と例えばノズルシートｇの材料とされるニッケル（ニッケルの線膨張率は約１．３×１０−５〔Ｋ−１〕）とでは線膨張率が凡そ一桁異なる。
このように線膨張率が大きく異なる材料を加熱工程にて貼り合わせた場合には、加熱工程終了後、室温に戻るときに、それぞれの伸縮率（線膨張率）の差により両者に相対的な位置ずれが生じ、実際には図１５に示すようなそれぞれの発熱抵抗体ｃに対向してインク吐出ノズルｈがある位置関係ではなくなってしまう。そして、このような位置ずれは、貼り合わされる部材間の線膨張率の差が大きいほど大きくなる。
【００１０】
すなわち、図１５に示すように、一つの基板部材ｄに関し、ある部分（ａ）では発熱抵抗体ｃ（インク加圧室ｂ）とインク吐出ノズルｈとが対向した位置関係にあっても、該位置から離れた位置（ｂ）では発熱抵抗体ｃ（インク加圧室ｂ）とインク吐出ノズルｈとの間で位置ずれが生じ、さらに離れた位置（ｃ）ではインク吐出ノズルｈがインク加圧室ｂからもずれてしまう。そして、このような位置ずれは貼り合わされる部材が大きくなるほど大きくなってしまう。
このように、発熱抵抗体ｃ（インク加圧室ｂ）とインク吐出ノズルｈとが対向した位置関係からずれるに従って（図１５（ｂ）参照）吐出方向にずれが生じ、さらにずれ量が大きくなると（図１５（ｃ）参照）インクの吐出が不能になってしまう。
【００１１】
一方では、プリンタ市場の要求は印画スピードを速くする方向にあり、それを達成するための一つの手段として、インクを吐出させる吐出ノズルの数を増大させることがある。この場合、同じ解像度で吐出ノズルの数が増大するときはプリントヘッドの大きさは大きくなり、上記のように線膨張率の差に起因する発熱抵抗体ｃ（インク加圧室ｂ）とインク吐出ノズルｈとの位置ずれの影響はさらに大きくなってしまう。例えば、ラインヘッドのような大型のプリントヘッドの場合には発熱抵抗体ｃ（インク加圧室ｂ）とインク吐出ノズルｈとの間の位置ずれの影響はより顕著になり、極めて重要な問題となる。
【００１２】
本発明は、上記のような点を鑑みてなされたものであり、発熱抵抗体とインク吐出ノズルとの位置ずれを可能な限り小さくしたインクジェットプリントヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法は、インク加圧室の端面を構成し、複数のインク吐出ノズルが形成されたノズルシートと、前記ノズルシートを支持するヘッドフレームと、前記インク加圧室の前記端面とは異なる端面を構成し、前記インク吐出ノズルに対向し該インク加圧室内のインクを前記インク吐出ノズルから吐出させるための発熱抵抗体を有する基板部材とを有し、前記ヘッドフレームの線膨張率は、前記ノズルシートの線膨張率より大きく、前記ヘッドフレームの線膨張率と、前記基板部材の線膨張率とは、ほぼ同じであり、前記ノズルシートに前記ヘッドフレームが貼り合わされるとともに、前記ヘッドフレームには開口部が形成されており、この開口部内に前記基板部材が配置された状態で前記基板部材と前記ノズルシートとが貼り合わされて成るインクジェットプリントヘッドの製造方法であって、前記インク吐出ノズル間の間隔をＬＡ 、前記発熱抵抗体間の間隔をＬＢ としたとき、室温ＴＲ でのＬＡ とＬＢ との関係を、ＬＡ ＜ＬＢ にし、室温ＴＲ より低い温度Ｔ１ であってＬＡ ＝ＬＢ となる温度環境下で、前記ノズルシートと前記ヘッドフレームとを貼り合わせる工程と、前記ノズルシートと前記基板部材とを、温度Ｔ１ 以上の温度環境下で貼り合わせる工程とを有することを特徴とすることにより、上記課題を解決しようとするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る、インクジェットプリントヘッドの製造方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
図１、図２に示すプリントヘッド１はフルカラーのバブルインクジェットプリンタ用のプリントヘッドである。
プリントヘッド１は、インク加圧室９（図３、図４参照）の端面を構成しシアン、イエロー、マゼンタ、ブラック各色のインク用に多数のインク吐出ノズル３、３、…（図３、図４参照）が形成されたノズルシート２と、ノズルシート２を支持するヘッドフレーム４と、インク加圧室９の前記端面とは異なる端面を構成しインク吐出ノズル３、３、…に対向し該インク加圧室９内のインクをインク吐出ノズル３、３、…から吐出させるための発熱抵抗体８、８、…（図４参照）が形成された基板部材６、６、…とが結合されたヘッド組立体１１と、インク供給管１７、１７、…が設けられインク加圧室９にインクを供給するためのインク流路１８を構成する各色のインク用の流路板１２、１２、…とを有する。
【００１５】
ノズルシート２、基板部材６、ヘッドフレーム４はそれぞれ、ヘッドフレーム４の線膨張率と基板部材６の線膨張率とがほぼ等しく、かつヘッドフレーム４の線膨張率はノズルシート２の線膨張率より大きくなるように、ノズルシート２は線膨張率が約０．１３×１０−６〔Ｋ−１〕のニッケル鋼（６４Ｆｅ，３６Ｎｉ）、基板部材６は線膨張率が約３．５×１０−６〔Ｋ−１〕のシリコン、ヘッドフレーム４は線膨張率が約３．５×１０−６〔Ｋ−１〕のシリコンとほぼ等しい窒化珪素により形成されて成る。
なお、プリントヘッド１は、基板部材６、６、…に形成された発熱抵抗体８、８、…を図示しない外部の制御部と電気的に接続するためのフレキシブル基板１９（図１、図２には一色のインク分のみを示す）を用いて、その駆動を制御される。
【００１６】
ノズルシート２には上述したように各色用に多数のインク吐出ノズル３、３、…が形成されており、インク吐出ノズル３、３、…は基板部材６、６、…の１個当たり数百個が整列された状態で形成されている。このようなノズルシート２は、例えば、厚さ１５μｍ〜２０μｍで形成され、そこに直径約２０μｍのインク吐出ノズル３、３、…が形成されている（図３〜図５参照）。
【００１７】
上記ノズルシート２にはヘッドフレーム４が貼り合わされている。ヘッドフレーム４は、例えば、厚さ５ｍｍを有し、長方形状をなす外枠４ａの短辺間に３本の桟部材４ｂ、４ｂ、４ｂが等間隔に架け渡し状に一体に形成されてなるものであり、これによって、長方形状をなす４つの空間５、５、…が平行に並んだ状態で形成される（図２参照）。これら空間５、５、…の長さは、例えば、Ａ４サイズの横幅に相当する長さ、約２１ｃｍとなる。
【００１８】
また、上記ノズルシート２には多数の基板部材６、６、…がバリア層１０を介して貼り合わされる（図２、図３、図４参照）。基板部材６は、シリコンから成る半導体基板７と、半導体基板７の一方の面に析出形成された発熱抵抗体８、８、…と、この半導体基板７の発熱抵抗体８、８、…が形成された面に積層され、インク加圧室９、９、…の側面（端面）を限定
（構成）する、すなわち、側壁部となるバリア層１０とから成る（図３、図４参照）。バリア層１０は、例えば、露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、上記半導体基板７の発熱抵抗体８、８、…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取り除かれて形成される。
【００１９】
上記基板部材６において、バリア層１０の厚みはほぼ１２μｍ、発熱抵抗体８は一辺がほぼ１８μｍの正方形をなしている。また、インク加圧室９の幅はほぼ２５μｍとされている。
一つの例として、例えば、Ａ４サイズの用紙を縦方向に搬送して使用するラインプリンタの場合、上記ヘッドフレーム４の一つの空間で囲まれた空間内でノズルシート２に形成されるインク吐出ノズル３、３、３…の数は約５，０００個であり、この範囲のノズルシート２に貼り合わせられる基板部材６、６、…（１の色用）の数は１６個である。従って、１個の基板部材６に相当するインク吐出ノズル３、３、…の数は３１０個前後になる。従って、大きさ等に制限のある図面にこれらの数や大きさを正確に表現することは不可能であるので、各図面では理解しやすいように、誇張したりあるいは省略して表現してある。
【００２０】
また、ノズルシート２には流路板１２、１２、…が貼り合わされている。流路板１２、１２、…は、上述したようにインクの各色に対応して１個、計４個ある。流路板１２は、ヘッドフレーム４の空間５内に嵌合されるチャンバー部１３と該チャンバー部１３の片方の面に連続したフランジ部１４とが一体に形成されて成る。フランジ部１４はその長手方向に対する面積がヘッドフレーム４の空間５の長手方向に対する面積より大きく形成されている。チャンバー部１３はフランジ部１４が形成されている側と反対側の端面に開口した空間１５を有しており、空間１５の両側を限定している壁部には基板部材６、６、…を位置させるための切欠凹部１６、１６、…が上記空間１５と連通した状態で形成されている（図３、図４参照）。
【００２１】
また、フランジ部１４のチャンバー部１３が連続されている面と反対側からはインク供給管１７が突設されており、該インク供給管１７は上記空間１５と連通している（図１、図２、図４参照）。
上記流路板１２、１２、…はチャンバー部１３、１３、…がヘッドフレーム４の空間５、５、…内に嵌合され、また、フランジ部１４、１４、…がヘッドフレーム４の外枠４ａ及び桟部４ｂ、４ｂ、…に接触した状態で、ヘッドフレーム４に貼り合わせて（接着）固定されている。そして、ノズルシート２に貼り合わされている基板部材６、６、…は流路板１２、１２、…のチャンバー部１３、１３、…に形成された切欠凹部１６、１６、…内に位置されるとともにチャンバー部１３、１３、…に接着される（図３、図４参照）。
【００２２】
上記のように流路板１２、１２、…がヘッド組立体１１に結合されることによって、流路板１２、１２、…のチャンバー部１３、１３、…とノズルシート２とによって囲まれた閉空間が形成され、該閉空間はインク供給管１７、１７、…のみを通して外部と連通されることになる。そして、基板部材６、６、…は上記空間内に位置し、一の閉空間に関して見れば、一部がオーバーラップしながら互い違いに（いわゆる千鳥状に）配列された基板部材６、６、…の列と列との間にインク流路１８が形成され、インク加圧室９、９、…が上記インク流路１８と連通した状態となる（図３参照）。
【００２３】
上記流路板１２、１２、…に設けられたインク供給管１７、１７、…はそれぞれ異なる色のインクを収納している図示しないインクタンクと各別に接続され、これによって、プリントヘッド１の各インク流路１８、１８、…及びインク加圧室９、９、…にインクが満たされる。
なお、ヘッドフレーム４と流路板１２、１２、…との間にできた隙間２０、２０、…（図３、図４参照）を通して上記フレキシブル基板１９、１９、…の接続片１９ａ、１９ａ、…は、図示していないが、基板部材６、６、…の位置まで延び、基板部材６、６、…に形成され発熱抵抗体８、８、…の各々に電気的に接続されている。
【００２４】
このような構成のプリントヘッド１においては、プリンタの制御部からの指令によって一意に選択された発熱抵抗体８、８、…に短時間、例えば、１〜３マイクロ秒の間電流パルスを通すことにより、発熱抵抗体８、８、…が急速に加熱される。
その結果、発熱抵抗体８、８、…と接する部分に気相のインク気泡が発生し、該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、それによって、インク吐出ノズル３、３、…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滴としてインク吐出ノズル３、３、…から吐出され、紙等の記録媒体上に付着（着弾）せしめられる。そして、インクが吐出されたインク加圧室９、９、…にはインク流路１８、１８…を通じて吐出された量と同量のインクが直ちに補充される。
【００２５】
以下、上記構成のプリントヘッド１の製造プロセスについて説明する。
まず、ノズルシート２とヘッドフレーム４とを、例えば、空気に触れると硬化するエポキシ系のシート接着剤によって、室温より低い約１０℃で貼り合わせる。次に、ノズルシート２と基板部材６、６、…とを室温より高い約１０５℃で貼り合わせる。ノズルシート２と基板部材６、６、…との貼り合わせは、バリア層１０を熱硬化させることで為されるので、貼り合わせ温度はバリア層１０の性状によるところが大であり、１０℃に限定されるものではないが、上記したノズルシート２とヘッドフレーム４との貼り合わせ温度は、室温より低く、かつノズルシート２と基板部材６、６、…との貼り合わせ温度以下であることが必要である。このことを図１０のグラフ図によって説明する。
【００２６】
図１０はノズルシート２に形成されたインク吐出ノズル３、３、…の形成間隔（ノズル間間隔）ＬＡ 〔μｍ〕の温度変化による推移と、基板部材６に形成された発熱抵抗体８、８、…の形成間隔（ヒータ間間隔）ＬＢ 〔μｍ〕の温度変化による推移とを示すグラフ図である。すなわち、直線Ａは室温ＴＲ でのノズル間間隔をＬ１ とした場合の温度変化による推移を示すものであり、直線Ｂは室温でのヒータ間間隔をＬ２ とした場合の温度変化による推移を示すものである。
【００２７】
そして、上記直線Ａ及びＢは、それぞれ、ノズルシート２の線膨張率をα１ （α１ は約０．１３×１０−６〔Ｋ−１〕）、基板部材６、６、…（半導体基板７、７、…）の線膨張率をα２ （α２ は約３．５×１０−６〔Ｋ−１〕）、温度をＴ〔K〕とした場合、
Ａ：ＬＡ ＝Ｌ１ ＋Ｌ１ α１ （Ｔ−ＴＲ ）
Ｂ：ＬＢ ＝Ｌ２ ＋Ｌ２ α２ （Ｔ−ＴＲ ）
（ただし、Ｌ２ ＞Ｌ１ 、ＴＲ は室温）
で表される。
【００２８】
そこで、まず曲線Ａと曲線Ｂとが交わる温度Ｔ＝Ｔ１ （本実施の形態では１０℃、すなわち２８３Ｋ）でヘッドフレーム４とノズルシート２とを貼り合わせる。
次に、温度Ｔ１ 以上であり室温より高い温度Ｔ＝Ｔ２ （本実施の形態では１０５℃、すなわち３７８Ｋ）でノズルシート２に基板部材６、６、…を貼り合わせる。
【００２９】
上記したように、温度Ｔ１ でヘッドフレーム４とノズルシート２とを貼り合わせることにより、貼り合わせ温度Ｔ１ 以上の温度では、上記したようにヘッドフレーム４は５ｍｍの厚さを有し、十分な剛性を有するため、ノズルシート２はヘッドフレーム４の伸長に倣うことになる。さらに、ヘッドフレーム４の線膨張率はノズルシート２の線膨張率より大きいため、ノズルシート２はノズルシート２の方がヘッドフレーム４より小さく伸長しようとし、ノズルシート２は緊張した状態、つまりピンと張った状態にある。その結果、ノズルシート２に形成されたインク吐出ノズル３、３、…の間隔、すなわち、ノズル間間隔はヘッドフレーム４の線膨張率に従って推移することになる。
【００３０】
また、ヘッドフレーム４の線膨張率は上記したように基板部材６の線膨張率とほぼ同じであるので、同じ温度下ではノズル間間隔とヒータ間間隔とがほぼ同じになる。従って、発熱抵抗体８、８、…（インク加圧室９、９、…）とインク吐出ノズル３、３、…との位置ずれが生じなくなる。
【００３１】
そこで、プリントヘッドとして完成したときにおけるノズル間間隔はプリントヘッドが使用されるプリンタが求められる精細度によって決まってくるわけであるから、Ｌ２ は設計値として決まってくる。この場合必要とされるＬ１ は、ノズルシート２の線膨張率α１ 、半導体基板７の線膨張率（ヘッドフレーム４の線膨張率でもある）α２ 、ノズルシート２とヘッドフレーム４との貼り合わせ温度Ｔ１ 、該貼り合わせ温度Ｔ１ と室温ＴＲ との差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ１ −ＴＲ ）から、図１０から逆算して次式
Ｌ１ ＝Ｌ２ （α２ ΔＴ＋１）／（α１ ΔＴ＋１）
から求めることができる。
【００３２】
ところで、ノズルシート２の製造上のばらつきで、室温ＴＲ でのノズル間間隔がＬ１ に対して短すぎたり、長すぎたりすることがある。このような場合には、ヘッドフレーム４とノズルシート２との貼り合わせ温度を変えることによって調整することができる。
【００３３】
上記したように、ヘッドフレーム４の線膨張率はノズルシート２の線膨張率より大きいことが望ましい。なぜなら、ヘッドフレーム４とノズルシート２とを低温（温度Ｔ１ ）で貼り合わせた後、室温に戻るときに、ヘッドフレーム４によって、（１）引っ張られる方向に力を受けるか、（２）縮まる方向に力を受けるかであるが、ヘッドフレーム４の線膨張率がノズルシート２の線膨張率より小さい場合には（２）のように縮まる方向に力を受け、ノズルシート２にインク吐出ノズル３、３、…と発熱抵抗体８、８、…との位置ずれが生じる恐れのある凹凸（皺）が発生する可能性があるからである。
【００３４】
また、上記ヘッドフレーム４とノズルシート２との貼り合わせ温度Ｔ１ はその後に行われるどのプロセスにおける温度よりも低いことが望ましい。これによって、ヘッドフレーム４とノズルシート２とを貼り合わせた後のプロセス中、ノズルシート２には常に張力が与えられた状態となり、ノズルシート２に皺が発生することを防止できる。
【００３５】
続いて、上記のようにしてヘッドフレーム４とノズルシート２と基板部材６、６、…とが結合されたヘッド組立体１１に流路板１２、１２、…が取り付けられる。
上記したプリントヘッド１の製造プロセスを、図５乃至図９を参照しながら詳しく説明する。
まず、ノズルシート２をニッケル鋼によって形成し、これを平坦な面を有する支持治具２１の上に載置する（図５参照）。ノズルシート２を支持治具２１の上に載置するのは、ノズルシート２は極めて薄く形成されていて、それ自体では形状保持ができないからである。
【００３６】
次いで、空気に触れることで硬化する、例えば、エポキシ系のシート接着剤を使用して支持治具２１に載置されているノズルシート２にヘッドフレーム４を貼り付ける（図６参照）。なお、図６において、ノズルシート２及びヘッドフレーム４について波線で示す部分２´及び４´はそれぞれ１０℃に冷却したことによって縮んだ分を概念的に示すものである。
【００３７】
次いで、支持治具２１が取り除かれ、基板部材６、６、…が１０℃の温度環境下でノズルシート２に貼り合わせられる（図７参照）。なお、図７は工程を概念的に示すものであるので、基板部材６を各色６個ずつしか示していない。
以上のようにして、ヘッド組立体１１が形成される（図８参照）ので、そこで、別の工程で組み立てられていた流路板組立体２２がヘッド組立体１１にノズルシート２とヘッドフレーム４との貼り合わせ温度（１０℃）以上の温度環境下で結合（接着）される（ノズルシート２に流路板１２が貼り合せられる）（図９参照）。なお、流路板組立体２２は上記した流路板１２が４個一体的に結合されたもので、図示しない結合部材によって組み立てられる。
【００３８】
上記したプリントヘッド１にあっては、予め、基板部材６の基材となる半導体基板７の材料であるシリコンの線膨張率にほぼ等しい線膨張率を有し、かつノズルシート２の線膨張率より大きい線膨張率を有する窒化珪素で形成されたヘッドフレーム４をノズルシート２に低温（温度Ｔ１ ）で貼り合わせておき、それからヘッドフレーム４とノズルシート２との貼り合わせ温度以上である温度（温度Ｔ２ ）で基板部材６、６、…をノズルシート２に貼り合わせるので、ノズルシート２に形成されたインク吐出ノズル３、３、…の形成間隔と、基板部材６、６、…の発熱抵抗体８、８、…の形成間隔とをノズルシート２とヘッドフレーム４との貼り合わせ温度以上の温度環境下では常に一致させることができ、インクの吐出性能の良いプリントヘッドを得ることができ、ヘッドフレーム４とノズルシート２とを低温で貼り合わせた後、室温に戻るときに、ヘッドフレーム４によって、ノズルシート２が引っ張られる方向に力を受けるため、ノズルシート２に凹凸（皺）が発生することを防止できる。
【００３９】
従って、基板部材６が大型化して基板部材１個あたりの発熱抵抗体８、８、…の数、すなわち、基板部材１個に対するインク吐出ノズル３、３、…の数が増えても、インク吐出ノズル３、３、…と発熱抵抗体８、８、…との位置ずれが起こり難い。従って、プリントヘッドの大型化をし易くなり、特にラインプリンタ用のプリントヘッドのようにスパンの長いプリントヘッドの形成に好適である。
【００４０】
また、ヘッドフレーム４にノズルシート２と貼り合わせることによって、ノズルシート２に大きな剛性を与えることができ、上記実施の形態に示したように、４色用のプリントヘッドを一体化させてラインプリンタ用のプリントヘッドを形成することが可能になる。
なお、本実施の形態では、フルカラーのバブルインクジェットプリンタ用のプリントヘッドとして説明したが、本発明に係るインクジェットプリントヘッドは、モノカラーのプリンタとしても適用可能であり、また、フルカラーのプリンタ用のプリントヘッドとして適用する場合であっても、上記した４色一体型に限るものではなく、各色独立したプリントヘッドとして構成しても構わない。
【００４１】
（第２の実施の形態）
本実施の形態では、上記ノズルシート２、基板部材６、ヘッドフレーム４はそれぞれ、ヘッドフレーム４の線膨張率と基板部材６の線膨張率とがほぼ等しく、かつヘッドフレーム４の線膨張率はノズルシート２の線膨張率より小さくなるように、ノズルシート２は線膨張率が約１．３×１０−５〔Ｋ−１〕のニッケル、基板部材６は線膨張率が約３．５×１０−６〔Ｋ−１〕のシリコン、ヘッドフレーム４は線膨張率が約３．５×１０−６〔Ｋ−１〕のシリコンとほぼ等しい窒化珪素により形成されて成る場合について説明する。なお、プリントヘッド１の構成及び動作は上記第１の実施の形態と同様であるので説明を省略し、プリントヘッド１の製造プロセスについてのみ説明する。
【００４２】
まず、ノズルシート２とヘッドフレーム４とを、例えば、熱硬化型のシート接着剤によって、室温より高い約１５０℃で貼り合わせる。次に、ノズルシート２と基板部材６、６、…とを室温より高い約１０５℃で貼り合わせる。ノズルシート２と基板部材６、６、…との貼り合わせは、バリア層１０を熱硬化させることで為されるので、貼り合わせ温度はバリア層１０の性状によるところが大であり、１０５℃に限定されるものではないが、上記したノズルシート２とヘッドフレーム４との貼り合わせ温度は、ノズルシート２と基板部材６、６、…との貼り合わせ温度以上であることが必要である。このことを図１１のグラフ図によって説明する。
【００４３】
図１１はノズルシート２に形成されたインク吐出ノズル３、３、…の形成間隔（ノズル間間隔）ＬＡ 〔μｍ〕の温度変化による推移と、基板部材６に形成された発熱抵抗体８、８、…の形成間隔（ヒータ間間隔）ＬＢ 〔μｍ〕の温度変化による推移とを示すグラフ図である。すなわち、直線Ａは室温ＴＲ でのノズル間間隔をＬ１ とした場合の温度変化による推移を示すものであり、直線Ｂは室温でのヒータ間間隔をＬ２ とした場合の温度変化による推移を示すものである。
【００４４】
そして、上記直線Ａ及びＢは、それぞれ、ノズルシート２の線膨張率をα３ （α３ は約１．３×１０−５〔Ｋ−１〕）、基板部材６、６、…（半導体基板７、７、…）の線膨張率をα４ （α４ は約３．５×１０−６〔Ｋ−１〕）、温度をＴ〔K〕とした場合、
Ａ：ＬＡ ＝Ｌ１ ＋Ｌ１ α３ （Ｔ−ＴＲ ）
Ｂ：ＬＢ ＝Ｌ２ ＋Ｌ２ α４ （Ｔ−ＴＲ ）
（ただし、Ｌ２ ＞Ｌ１ 、ＴＲ は室温）
で表される。
【００４５】
そこで、まず直線Ａと直線Ｂとが交わる温度Ｔ３ （本実施の形態では１５０℃、すなわち４２３Ｋ）でヘッドフレーム４とノズルシート２とを貼り合わせる。
次に、温度Ｔ３ 以下であり室温より高い温度Ｔ４ （本実施の形態では１０５℃、すなわち３７８Ｋ）でノズルシート２に基板部材６、６、…を貼り合わせる。
【００４６】
上記したように、温度Ｔ３ でヘッドフレーム４とノズルシート２とを貼り合わせることにより、貼り合わせ温度Ｔ３ 以下の温度では、上記したようにヘッドフレーム４は５ｍｍの厚さを有し、十分な剛性を有するため、ノズルシート２はヘッドフレーム４の収縮に倣うことになる。さらに、ヘッドフレーム４の線膨張率はノズルシート２の線膨張率より小さいため、ノズルシート２はノズルシート２の方がヘッドフレーム４より大きく収縮しようとし、ノズルシート２は緊張した状態、つまりピンと張った状態にある。その結果、ノズルシート２に形成されたインク吐出ノズル３、３、…の間隔、すなわち、ノズル間間隔はヘッドフレーム４の線膨張率に従って推移することになる。
【００４７】
また、ヘッドフレーム４の線膨張率は上記したように基板部材６の線膨張率とほぼ同じであるので、同じ温度下ではノズル間間隔とヒータ間間隔とがほぼ同じになる。従って、発熱抵抗体８、８、…（インク加圧室９、９、…）とインク吐出ノズル３、３、…との位置ずれが生じなくなる。
【００４８】
そこで、プリントヘッドとして完成したときにおけるノズル間間隔はプリントヘッドが使用されるプリンタが求められる精細度によって決まってくるわけであるから、Ｌ２ は設計値として決まってくる。この場合必要とされるＬ１ は、ノズルシート２の線膨張率α３ 、半導体基板７の線膨張率（ヘッドフレーム４の線膨張率でもある）α４ 、ノズルシート２とヘッドフレーム４との貼り合わせ温度Ｔ３ 、該貼り合わせ温度Ｔ３ と室温ＴＲ との差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ３ −ＴＲ ）から、図１１から逆算して次式
Ｌ１ ＝Ｌ２ （α４ ΔＴ＋１）／（α３ ΔＴ＋１）
から求めることができる。
【００４９】
ところで、ノズルシート２の製造上のばらつきで、室温ＴＲ でのノズル間間隔がＬ１ に対して短すぎたり、長すぎたりすることがある。このような場合には、ヘッドフレーム４とノズルシート２との貼り合わせ温度を変えることによって調整することができる。
【００５０】
上記したように、ヘッドフレーム４の線膨張率はノズルシート２の線膨張率より小さいことが望ましい。なぜなら、ヘッドフレーム４とノズルシート２とを高温（温度Ｔ３ ）で貼り合わせた後、室温に戻るときに、ヘッドフレーム４によって、（１）引っ張られる方向に力を受けるか、（２）縮まる方向に力を受けるかであるが、ヘッドフレーム４の線膨張率がノズルシート２の線膨張率より大きい場合には（２）のように縮まる方向に力を受け、ノズルシート２にインク吐出ノズル３、３、…と発熱抵抗体８、８、…との位置ずれが生じる恐れのある凹凸（皺）が発生する可能性があるからである。
【００５１】
また、上記ヘッドフレーム４とノズルシート２との貼り合わせ温度Ｔ３ はその後に行われるどのプロセスにおける温度よりも高いことが望ましい。これによって、ヘッドフレーム４とノズルシート２とを貼り合わせた後のプロセス中、ノズルシート２には常に張力が与えられた状態となり、ノズルシート２に皺が発生することを防止できる。
続いて、上記のようにしてヘッドフレーム４とノズルシート２と基板部材６、６、…とが結合されたヘッド組立体１１に流路板１２、１２、…が取り付けられる。
【００５２】
図１２に上記第１，第２実施形態の４色一体型のプリントヘッド１を備えたフルカラーのバブルインクジェット方式のラインプリンタ２３の構成を示す。ラインプリンタ２３は、全体が長方形状の筐体２４に収納されて形成され、記録媒体としての用紙２６を収納した用紙トレイ２５をこの筐体２４の正面に形成されたトレイ出入口より装着することにより、用紙２６を給紙できるようになされている。
【００５３】
用紙トレイ２５は、このようにトレイ出入口よりラインプリンタ２３に装着されると、所定の機構により用紙２６が給紙ローラ２７に押し当てられ、この給紙ローラ２７の回転により、矢印Ａ方向で示すように、用紙２６が用紙トレイ２５よりラインプリンタ２３の背面側に向かって送り出される。ラインプリンタ２３は、この用紙送りの側に反転ローラ２８が配置され、この反転ローラ２８の回転等により、矢印Ｂで示すように、正面方向に用紙２６の送り方向が切り換えられる。
【００５４】
ラインプリンタ２３は、このようにして用紙送り方向が矢印Ｂで示す方向に切り換えられてなる用紙２６が用紙トレイ２５の上を横切るように拍車ローラ２９等により搬送され、矢印Ｃに示すように、ラインプリンタ２３の正面側に配置された排出口より排出される。ラインプリンタ２３は、この拍車ローラ２９から排出口までの間に、矢印Ｄにより示すように、ヘッドカートリッジ３０が交換可能に配置される。
【００５５】
ヘッドカートリッジ３０は、それぞれイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのラインヘッドをそれぞれ配置してなるプリントヘッド１が所定形状のホルダー３１の下面側に配置され、このホルダー３１に順次イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのインクカートリッジＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂを配置して形成されるようになされている。これによりラインプリンタ２３は、これら各色のインクに対応するラインヘッドより用紙２６に付着させて画像を印刷できるようになされている。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インクをインク吐出ノズルから吐出させるためのエネルギー発生素子と該インク吐出ノズルとの間の位置ずれを可能な限り小さくすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るインクジェットプリントヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２】  本発明に係るインクジェットプリントヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図３】  本発明に係るプリントヘッドの構成を示す要部拡大図である。
【図４】  図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】  ノズルシートを支持治具の上に載置した状態を示す斜視図である。
【図６】  ヘッドフレームとノズルシートとの結合工程を示す説明図である。
【図７】  ノズルシートに基板部材を結合する工程を示す説明図である。
【図８】  ヘッドフレーム、ノズルシート、基板部材が組み立てられたヘッド組立体を示す図である。
【図９】  ヘッド組立体に流路部材を結合する工程を示す説明図である。
【図１０】  第１の実施の形態によるヘッドフレームとノズルシートとの貼り合わせ温度及び基板部材のノズルシートへの貼り合わせ温度をノズルシートのインク吐出ノズルの形成間隔の伸縮曲線及び基板部材の発熱抵抗体の形成間隔の伸縮曲線とともに示すグラフ図である。
【図１１】  第２の実施の形態によるヘッドフレームとノズルシートとの貼り合わせ温度及び基板部材のノズルシートへの貼り合わせ温度をノズルシートのインク吐出ノズルの形成間隔の伸縮曲線及び基板部材の発熱抵抗体の形成間隔の伸縮曲線とともに示すグラフ図である。
【図１２】  フルカラーのバブルインクジェット方式のラインプリンタの構成を示す斜視図である。
【図１３】  従来のプリントヘッドの構成を示す斜視図である。
【図１４】  従来のプリントヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図１５】  従来の問題点を示す断面図である。
【符号の説明】
１  プリントヘッド
２  ノズルシート
３  インク吐出ノズル
４  ヘッドフレーム
６  基板部材
８  発熱抵抗体
９  インク加圧室
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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