JP2005131950A

JP2005131950A - Process for manufacturing liquid ejection head, and liquid ejection head

Info

Publication number: JP2005131950A
Application number: JP2003370599A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Murakami; 隆昭村上; Masato Ando; 真人安藤; Toru Tanigawa; 徹谷川; Shinichi Horii; 伸一堀井; Atsushi Nakamura; 厚志中村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance productivity remarkably by ensuring nozzle position with high accuracy even when a wide nozzle sheet is used thereby reducing failure rate, and to realize good ejection characteristics by a nozzle exhibiting high positional accuracy. <P>SOLUTION: A sheet 17' for forming a nozzle ejecting ink in the form of a liquid drop is stuck to a head frame 16 and then a nozzle 18 is formed in the sheet 17' thus ensuring highly accurate positional relation between the nozzle 18 and a heating resistor for imparting energy to ink. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus, and more particularly to a technique for improving the position accuracy of a nozzle by forming the nozzle with high accuracy.

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。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet printer which is one of liquid ejecting apparatuses usually includes a head in which liquid ejecting portions having nozzles are arranged in a straight line. Then, by ejecting minute droplets (ink droplets) from each liquid ejecting portion of the head toward a recording medium such as a photographic paper disposed opposite to the nozzle surface, a substantially circular shape is formed on the recording medium. Forming dots. Furthermore, droplets are sequentially ejected to form pixels composed of zero, one, or a plurality of dots, and the pixels are arranged vertically and horizontally to express images and characters.

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。 Here, as one of the ink discharge methods, a thermal method in which ink is discharged using thermal energy is known.
This thermal-type ink discharge device includes an ink liquid chamber that stores ink as a liquid, a heating resistor as an energy generating element provided in the ink liquid chamber, and a nozzle that discharges ink as droplets. Yes. Then, the ink is rapidly heated by the heating resistor, bubbles are generated in the ink on the heating resistor, and ink droplets are ejected from the nozzles by the energy when the bubbles are generated.

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。 An electrostatic discharge method is also known as an ink discharge method.
In the electrostatic discharge system, instead of a thermal heating element as an energy generating element, a diaphragm and two electrodes via an air layer are provided on the lower side of the diaphragm. And a voltage is applied between both electrodes, a diaphragm is bent below, and a voltage is set to 0V after that and an electrostatic force is released. At this time, the diaphragm returns to its original state, and ink droplets are ejected from the nozzles by utilizing the elastic force at that time.

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。 Furthermore, a piezo method is also known as an ink ejection method.
A piezoelectric energy generating element uses a laminate of a piezoelectric element having electrodes on both sides and a diaphragm. When a voltage is applied to the electrodes on both sides of the piezo element, a bending moment is generated in the diaphragm due to the piezoelectric effect, and as a result, the diaphragm is bent and deformed. Therefore, ink droplets are ejected from the nozzles by utilizing this deformation.

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。 On the other hand, from the viewpoint of the head structure, a serial method in which printing is performed by moving the head having nozzles in the width direction of the recording medium, and a large number of heads are arranged side by side in the width direction of the recording medium. And a line system in which a line head is formed.

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。 In the line method, forming the head over the entire width of the recording medium integrally with a silicon wafer or glass has various problems such as a manufacturing method, a yield problem, a heat generation problem, a cost problem, and the like. Absent.
For this reason, a plurality of small heads (which also have various restrictions, and the maximum length in the nozzle arrangement direction is about 1 inch or less is a practical limit at most) so that the ends are connected to each other. In addition, by performing appropriate signal processing on each head, recording over the entire width of the recording medium is performed at the stage of printing on the recording medium.

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。 By the way, in the various ink ejection methods as described above, the line method and serial method heads are configured such that the sheet (nozzle sheet) on which the nozzles are formed is accurately positioned and the positions of the nozzles and the energy generating elements are matched. This ensures good print quality.
Here, the energy generating element is formed on a substrate such as silicon by using a fine processing technique for manufacturing a semiconductor or an electronic device. The nozzle sheet is provided with a plurality of nozzles, and is formed by, for example, an electroforming technique using nickel. The nozzle sheet is bonded to the barrier layer and fixed.

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。 The barrier layer is formed by patterning a liquid chamber by forming a photosensitive resin layer on a substrate provided with an energy generating element, exposing a part of the photosensitive resin layer, and then removing an unexposed portion. . And a nozzle sheet is bonded together on a barrier layer so that the position of a nozzle and an energy generation element may match.

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）。
特開２００２−１２７４２７号公報 For example, in an A4 size long line head, a head frame having an accommodation space for a substrate is used as a support member, and a nozzle sheet is attached to the head frame. In other words, an open space is provided in the head frame, and this space is a housing space for the substrate on which the energy generating elements are arranged. Then, the head frame is affixed to the nozzle sheet, and the substrate is disposed in the housing space of the head frame (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-127427 A

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。 However, the above-described conventional technology has the following problems.
That is, the nozzle sheet is attached to the support member (for example, the head frame) by applying any appropriate means such as heat and pressure from the outside using, for example, a thermosetting adhesive.

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。 At this time, the linear expansion coefficient of the nozzle sheet is set larger than the linear expansion coefficient of the head frame, and the head frame is attached to the nozzle sheet at a high temperature and fixed, so that the tension is always applied to the nozzle sheet that has returned to room temperature. I try to add it. Then, the flatness of the nozzle sheet is maintained, and the positional deviation of the substrate on which the energy generating elements are arranged is reduced.
Here, since the linear expansion coefficients of the nozzle sheet and the head frame are different as described above, the dimensions of the nozzle sheet are corrected in advance with respect to the original dimensions in terms of the application temperature.

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。 However, in practice, there are variations in the application temperature due to problems caused by the manufacturing process and the adhesive, and the calculated values do not match. For this reason, no matter how much the dimensions are corrected, there is a problem in that the dimensions of the nozzle sheet after the head frame is bonded vary, and it is difficult to ensure the position of the nozzles with high accuracy.
In particular, when a wide nozzle sheet is bonded to the surface of the support member (in this case, the head frame) in order to obtain a long line head of A4 size or larger, the above problem is likely to occur.

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。 Therefore, even if a wide nozzle sheet is used, the problem to be solved by the present invention is to greatly improve productivity by ensuring the position of the nozzle with high accuracy and reducing the defect rate. Is to make it possible.

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。 The present invention solves the above-described problems by the following means.
The invention according to claim 1, which is one of the present invention, includes a liquid chamber that contains a liquid to be discharged, an energy generating element that imparts energy to the liquid in the liquid chamber, and the energy generating element. A method of manufacturing a liquid discharge head including a nozzle that discharges liquid in a liquid chamber as droplets, the sheet for forming the nozzle and a support member are bonded together, and then the nozzle is formed on the sheet It is characterized by that.

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。 In said invention, when sticking the sheet | seat in which a nozzle is formed to a supporting member, a nozzle is not formed in a sheet | seat before sticking but a nozzle is formed after sticking.
Therefore, even if the sheet size varies due to the pasting, the nozzle position can be secured with high accuracy regardless of the variation, and the productivity can be improved. .

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。 The invention according to claim 7, which is another aspect of the present invention, includes a liquid chamber that stores a liquid to be discharged, an energy generating element that imparts energy to the liquid in the liquid chamber, and the energy generation The device includes a head in which a plurality of liquid ejection units including a nozzle that ejects liquid in the liquid chamber as droplets are arranged in parallel, and the droplets ejected from the nozzles of the liquid ejection units in the head are covered. A liquid ejection apparatus that forms dots by landing on a recording medium, and after bonding a sheet for forming the nozzle and a support member, the nozzle is formed on the sheet, thereby forming the nozzle on the support member. The position of the nozzle is fixed.

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。 Here, the invention according to claim 7 specifies the invention of the liquid ejection device by a method of forming the nozzle on the sheet after bonding the sheet for forming the nozzle and the support member.
The reason why the liquid ejection device is specified by the method is that it is not appropriate to express the determination of the position of the nozzle with respect to the support member by the structure.

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。 That is, as described above, it is desirable to apply tension to the sheet in order to maintain the flatness of the sheet. For this reason, the linear expansion coefficient of the sheet is set to be larger than the linear expansion coefficient of the head frame. In this case, it is necessary to correct the dimensions of the sheet. However, since it is a reality that the correction does not occur, if the nozzles are formed on the sheet, the positions of the nozzles vary.
On the other hand, the invention described in claim 7 relates to a liquid ejection apparatus in which the position of the nozzle does not vary with respect to the support member and the positional accuracy is ensured.

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。 Therefore, the description of claim 7 relates to the position of the nozzle with respect to the support member, the position accuracy (no variation) having a significant difference is specified by the manufacturing method, and the claim 7 is independent of the manufacturing method. The liquid ejecting apparatus described in (1) means a liquid ejecting apparatus that is finally obtained and in which the position of the nozzle is determined without variation.

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。 According to the method for manufacturing a liquid discharge head of the present invention, the position of the nozzle can be ensured with high accuracy regardless of variations in sheet dimensions, and productivity can be improved.
Further, according to the liquid ejection device of the present invention, the position of the nozzle does not vary with respect to the support member, and the positional accuracy is ensured, so that the image formed by ejecting ink droplets from each nozzle is disturbed. Absent.

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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following embodiments, the liquid discharge head in the present invention corresponds to the head 11 or the line head 10 for an ink jet printer, and the liquid discharge device corresponds to an ink jet printer (hereinafter simply referred to as “printer”). Further, ink is used as the liquid, the liquid chamber for containing the ink is the ink liquid chamber 12, and a very small amount (for example, several picoliters) of ink ejected from the nozzle 18 is the ink droplet. Further, a heating resistor 13 is used as an energy generating element, and this heating resistor 13 also constitutes one surface (bottom wall portion) of the ink liquid chamber 12. Then, the ink in the ink liquid chamber 12 is rapidly heated by the heating resistor 13, bubbles are generated, and ink droplets are ejected.

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。 Furthermore, in the present specification, a portion including one liquid chamber, an energy generating element disposed in the liquid chamber, and a nozzle that is disposed on the energy generating element and serves as a droplet discharge port is referred to as “ This will be referred to as a “liquid ejection unit”. That is, it can be said that the liquid discharge head is provided with a plurality of liquid discharge units arranged in parallel.
In addition, it cannot be overemphasized that the liquid discharge head and liquid discharge device which concern on this invention are not limited to the following embodiment.

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。 FIG. 1 is a partial perspective view showing a head 11 manufactured by the method of the present invention.
In the head 11 shown in FIG. 1, the substrate 14 is a semiconductor substrate made of silicon, glass, ceramics, etc., and is deposited on one surface using a fine processing technique for semiconductor or electronic device manufacturing technology. A fine heating resistor 13 is provided. The heating resistor 13 is electrically connected to an external circuit through a conductor portion (not shown) formed on the substrate 14.

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。 The barrier layer 15 is formed on the surface of the substrate 14 on which the heating resistor 13 is formed. That is, the barrier layer 15 has a wavelength of radiation that is optimal for exposing the photosensitive resin through a photomask in which a photosensitive resin is applied to the entire upper surface of the substrate 14 and a pattern having an appropriate shape is drawn. After the exposure by the exposure machine, the exposed photosensitive resin layer is developed with a predetermined developer, and the unexposed portion is removed to form a pattern on the substrate 14.

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。 Further, the nozzle sheet 17 is made of, for example, a resin material such as polyimide, and is bonded onto the barrier layer 15. Here, the position of the nozzle 18 is precisely positioned so as to match the position of the heating resistor 13, that is, the nozzle 18 faces the heating resistor 13.

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。 The ink liquid chamber 12 includes a substrate 14, a barrier layer 15, and a nozzle sheet 17 so as to surround the heating resistor 13. That is, the substrate 14 and the heating resistor 13 constitute the bottom wall of the ink liquid chamber 12 in FIG. 1, the barrier layer 15 constitutes the side wall of the ink liquid chamber 12, and the nozzle sheet 17 is the ink liquid chamber 12. Constitutes the top wall. Accordingly, the ink liquid chamber 12 has an opening area on the lower right surface in FIG. 1, and the opening area and an ink flow path (not shown) are communicated.

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。 The one head 11 usually has an ink liquid chamber 12, a heat generating resistor 13 disposed in each ink liquid chamber 12, and a position on each heat generating resistor 13, on a scale of 100 units. A plurality of liquid ejecting units each including a nozzle 18 are arranged in parallel. Then, each of the heating resistors 13 is uniquely selected by a command from the control unit of the printer, so that the ink in the ink liquid chamber 12 corresponding to the heating resistor 13 is transferred to the nozzle facing the ink liquid chamber 12. 18 can be ejected as ink droplets.

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。 That is, ink is supplied from an ink tank (not shown) coupled to the head 11 and the ink liquid chamber 12 is filled with ink. Then, the heating resistor 13 is rapidly heated by passing a pulse current through the heating resistor 13 for a short time, for example, 1 to 3 μsec. As a result, gas phase ink bubbles are generated in a portion in contact with the heating resistor 13. Then, a certain volume of ink is pushed away by the expansion of the ink bubbles (the ink boils). As a result, ink having a volume equivalent to the pushed ink in the portion in contact with the nozzle 18 is ejected from the nozzle 18 as ink droplets and landed on the photographic paper as the recording medium.

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。 Further, a line head can be formed by arranging a plurality of heads 11 in the width direction of the recording medium.
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of such a line head 10. In FIG. 2, four heads 11 (“N−1”, “N”, “ N + 1 ”and“ N + 2 ”) only.

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。 When forming the line head 10 shown in FIG. 2, unlike the head 11 shown in FIG. 1, a plurality of portions (head chips) excluding the nozzle sheet 17 from the head 11 are arranged in a staggered manner. Then, after a single sheet is bonded to the top of these head chips, nozzles 18 are formed at positions corresponding to the ink liquid chambers 12 of all the head chips to form a nozzle sheet 17. The head 10 is formed. The arrangement of each head 11 is the pitch between the nozzles 18 at each end of the adjacent head 11, that is, the nozzle 18 at the right end of the Nth head 11 in the A-part detailed view in FIG. The interval between the nozzles 18 at the left end of the (N + 1) th head 11 is made equal to the interval between the nozzles 18 of the head 11.

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。 A printer having such a line head 10 does not require a scanning mechanism for moving the line head 10 in the width direction of the recording medium, as compared with a serial type printer. Greatly contributes. Therefore, the added value of the printer equipped with the line head 10 is greatly increased.

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。 Further, a line corresponding to color printing can be obtained by arranging a number of such line heads in a direction perpendicular to the direction in which the nozzles 18 are arranged and supplying a different color ink for each head line. It can also be a head.
In FIG. 3, the staggered line heads shown in FIG. 2 are arranged in four rows, and four colors of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black) are discharged for each head row. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a color-compatible line head 10. FIG.

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。 In the color-compatible line head 10 shown in FIG. 3, a plurality of the head chips 19 (the substrate 14 and the barrier layer 15 provided with the heating resistor 13 in FIG. 1) are arranged in the direction in which the nozzles 18 are arranged, and the orthogonal direction The four nozzles 17 are bonded to one wide nozzle sheet 17. The support member for the nozzle sheet 17 is a head frame 16. It should be noted that the four rows of head chips 19 arranged in a staggered pattern are arranged for each row inside the accommodating space 16 a of the head frame 16. However, the accommodation space 16 a of the head frame 16 can be provided for each head chip 19.

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。 As described above, various variations of the head 11 or the line head 10 are conceivable, but the position of the nozzle 18 greatly affects the printing / printing ability of the printer in any form. That is, if the nozzle 18 is not precisely positioned, ink droplets ejected from the nozzle 18 will not land at a desired position on the photographic paper that is the recording medium.

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。 By the way, when a large number of liquid ejection units are arranged in parallel, the ejection characteristics of the liquid ejection units, for example, the ejection direction of ink droplets may be uneven for each liquid ejection unit. Further, when a plurality of head chips 19 are arranged side by side as in the line head 10 shown in FIG. 3, the discharge characteristics of the liquid discharge portions for each head chip 19 may be uneven. In such a case, it appears as a landing position deviation of the ink droplet.

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。 Therefore, by providing a plurality of heating resistors 13 in one ink liquid chamber 12 and changing the method of supplying energy to each heating resistor 13, the ink droplet ejection direction can be made variable in a plurality of directions. For example, the landing position of the ink droplet can be adjusted.
That is, FIG. 4 is a plan view and a side sectional view showing in detail the head 11 in which the ink droplet ejection direction is variable. In the plan view of FIG. 4, the position of the nozzle 18 is also indicated by a one-dot chain line.

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。 As shown in FIG. 4, a heating resistor 13 divided into two is arranged in parallel in one ink liquid chamber 12. Here, the arrangement direction of the heating resistors 13 is the arrangement direction of the nozzles 18 (left and right direction in FIG. 4), and the middle of the two heating resistors 13 is positioned corresponding to the center of the nozzles 18. It is. Then, if the time until each heating resistor 13 reaches the temperature at which the ink is boiled (bubble generation time) is set at the same time, the ink is boiled simultaneously on the two heating resistors 13, and the ink droplets are transferred from the nozzle 18. Is discharged in the direction of the central axis.

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。 On the other hand, if a time difference is generated in the bubble generation time of the heating resistor 13 divided into two, the ink does not boil on the two heating resistors 13 simultaneously. Therefore, the ejection direction of the ink droplet is shifted from the direction of the central axis of the nozzle 18 and is deflected and ejected. As a result, the ink droplet can be landed at a position shifted from the landing position when the ink droplet is ejected without deflection.

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。 As described above, the head 11 shown in FIG. 4 can change the ejection direction of the ink droplets. However, in order to make the ink droplets accurately land at a desired position, the nozzle 18 is assumed to be accurate. Must be positioned on. Therefore, even in the head 11 in which the ink droplet ejection direction is variable, the position of the nozzle 18 greatly affects the printing / printing capability of the printer.

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。 Then, next, one Embodiment of the manufacturing method of the line head which can determine the position of the nozzle with respect to a supporting member easily and correctly and can improve the position accuracy of a nozzle is described.
First, as a material for the sheet forming the nozzle, polyimide is used as an example of resin, and stainless steel is used as an example of metal. The size of the sheet is about 50 mm × 240 mm, and is set to a size corresponding to an A4 size line head.

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。 And the sheet | seat in which the nozzle is not formed is affixed on a supporting member.
That is, FIG. 5 shows that when the color-compatible line head 10 shown in FIG. FIG.
Here, the sheet 17 ′ is in a state where the nozzle 18 is not formed. The head frame 16 has a thickness of about 5 mm and a size corresponding to the sheet 17 ′, but has four accommodating spaces 16 a for the head chip 19. The length of the accommodation space 16a is a length (about 21 cm) corresponding to the A4 size lateral width.

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。 In the affixing step 1 shown in FIG. 5, a base jig 35 having a flat surface is used as a work table, and a sheet 17 ′ on which no nozzle is formed is placed thereon (simply simply placed).
In the subsequent step 2, the head frame 16 is bonded to the sheet 17 ′ using an adhesive. Here, the sheet 17 ′ is difficult to handle because it is thin with respect to the vertical and horizontal sizes. However, since the sheet 17 ′ is installed on the flat base jig 35, the sheet 17 ′ does not bend or curl and is flat. Therefore, the head frame 16 can be accurately bonded. If necessary, auxiliary means such as pressing the edge portion of the sheet 17 ′ can be adopted to facilitate the bonding.

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。 Further, the linear expansion coefficient of the sheet 17 'is set to be larger than the linear expansion coefficient of the head frame 16 serving as a support member. Therefore, when a high temperature state of about 150 ° C. is used and bonding is performed using a thermosetting sheet adhesive, for example, an epoxy-based sheet adhesive, the sheet 17 ′ is used at the time of bonding (when the adhesive is cured). And the head frame 16 is extended according to each linear expansion coefficient.

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。 In step 3, the heated sheet 17 ′ and the head frame 16 are gradually cooled to room temperature and then removed from the base jig 34.
At room temperature, what has been stretched according to the coefficient of linear expansion returns to its original state, but the adhesive is cured in the stretched state, so the sheet 17 ′ tends to shrink more than the head frame 16. Therefore, tension is applied to the sheet 17 ′ by the head frame 16 having sufficient rigidity, and as a result, flatness of the sheet 17 ′ is ensured.

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。 In step 4, the nozzle 18 is formed on the sheet 17 ′ that has been pasted on the head frame 16 to form the nozzle sheet 17. The nozzles 18 are formed in four rows in a staggered manner in accordance with the head chip 19 (see FIG. 3) (however, only a part thereof is shown in FIG. 5). In the figure of step 4, the head frame 16 side is the upper surface.

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。 The processing of the nozzle 18 in step 4 is performed at a temperature lower than the temperature for pasting the sheet 17 ′ and the head frame 16. That is, T1> T2, where T1 is a temperature when the sheet 17 'is attached to the head frame 16, and T2 is a temperature when the nozzle 18 is formed on the sheet 17'. As a result, the processing of the nozzle 18 can be performed in a state where the sheet 17 ′ is tensioned (flat state), and the positional accuracy of the nozzle 18 can be improved.

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。 When the position of the nozzle 18 is made more accurate, the influence of the dimensional change due to thermal expansion cannot be ignored depending on the working temperature when forming the nozzle 18. Therefore, in such a case, it is effective to perform dimensional correction in consideration of thermal expansion on the pitch between nozzles to the adjacent nozzles 18 according to the temperature at the time of processing of the nozzles 18.

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。 Next, general methods for forming the nozzle 18 include means such as drilling, press punching, electric discharge machining, and laser machining.
However, the hole diameter of the nozzles 18 is about 17 μm, and the pitch between the nozzles 18 is as fine as about 42.3 μm. Therefore, in order to obtain a good nozzle 18 shape, it is preferable to form the nozzle 18 by laser processing.

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。 For example, when the material of the sheet 17 ′ is a resin material such as polyimide, polysulfone, polyetherimide, or PEN (polyethylene naphthalate), a method of processing using an excimer laser is optimal.
The excimer laser is an ultraviolet laser, has little thermal influence, and can be processed finely and sharply, so the shape of the nozzle 18 is also good. Further, since the temperature change of the sheet 17 ′ when the nozzle 18 is processed can be reduced, it is advantageous for the positional accuracy of the nozzle 18.

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。 When processing the nozzle 18 with an excimer laser, the material of the sheet 17 ′ may be other than the above, and the wavelength of the excimer laser (a typical KrF excimer laser (krypton / fluorine excimer laser)) may be used. Any resin material may be used as long as the wavelength is about 248 nm. Specifically, if the material has a high absorptivity at the wavelength of the excimer laser and has a benzene ring structure in the molecular structure of the resin, the processability is particularly good.

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。 In this regard, as a comparative example, when PTFE resin, which is a material that is not absorbable with respect to the wavelength of the KrF excimer laser (about 248 nm), was selected as the material for the sheet 17 ′ and the nozzle 18 was processed, the nozzle 18 was managed. However, the surface shape and the cross-sectional shape of the nozzle 18 are extremely poor, and cannot be used as a nozzle for discharging ink droplets. Therefore, it is necessary to select an optimal combination of the material of the sheet 17 ′ and the means for forming the nozzle 18.

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。 Further, even if the material of the sheet 17 ′ is a metal material such as stainless steel, the nozzle 18 can be somehow processed with an excimer laser. However, when processing a metal material with an excimer laser, it is necessary to pay attention to the fact that metal blow-up due to heat may be formed, and the shape of the nozzle 18 may be adversely affected.

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。 Therefore, when the sheet 17 ′ is made of a metal material or a ceramic material, it is effective to form the nozzle 18 by CVL (copper vapor laser). If a metal material or a ceramic material is processed by CVL, a good nozzle shape can be obtained. Note that when processing is performed with CVL, a slight burr may appear in the vicinity of the edge of the nozzle 18. In such a case, if a better nozzle shape is required, it may be removed by performing ultrasonic cleaning, partial polishing or the like as appropriate.

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。 In addition, the nozzle 18 can be formed by drilling, press punching, or electric discharge machining. Here, in the case of drilling or press punching, burrs may occur after processing, or holes may not penetrate through press punching. However, although the number of steps increases, it can be dealt with by performing secondary processing such as polishing. In addition, when fine electric discharge machining is performed on the stainless steel sheet 17 ′, there is a problem that the nozzle shape does not become a perfect circle by electric discharge, the surface roughness is rough because it is burned out by heat, and the cost is high. There are also disadvantageous parts.

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。 In the nozzle sheet 17 thus obtained, all the nozzles 18 necessary for the long line head corresponding to the A4 size color are formed with high positional accuracy. Therefore, it becomes possible to manufacture the line head 10 which can improve productivity and exhibit a beautiful printing / printing ability without disturbing an image.

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。 Then, as shown in FIG. 5, a plurality of nozzles 18 are formed on the sheet 17 ′ on which the head frame 16 is bonded. After the nozzle sheet 17 is formed, a head chip 19 is bonded to the nozzle sheet 17. That is, as shown in FIG. 3, the head chip 19 (the substrate 14 and the barrier layer 15 on which the heating resistor 13 is arranged in FIG. 1) is arranged inside the accommodation space 16a of the head frame 16, and one wide sheet is formed. A plurality of head chips 19 are bonded to the nozzle sheet 17. In FIG. 3, the nozzle sheet 17 is separated from the head frame 16 because it is an exploded perspective view. When the head chip 19 is bonded, the nozzle sheet 17 and the head frame 16 are actually fixed. Yes.

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。 Each head chip 19 is attached to the nozzle sheet 17 at a temperature of about 105 ° C. Since this affixing is performed by thermosetting the barrier layer 15 (see FIG. 1) of the head chip 19, the affixing temperature varies depending on the photosensitive resin constituting the barrier layer 15, but the above-described sheet 17 ′ and the head frame 16. Set the temperature lower than the temperature. In other words, the sheet 17 ′ and the head frame 16 are attached at the highest temperature in the manufacturing process of the line head 10.

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。 That is, by applying the sheet 17 ′ and the head frame 16 to the highest temperature during the manufacturing process, the sheet 17 ′ after the application can be applied to the head chip 19 even when the nozzle 18 is formed. The tension is always applied. Therefore, if each head chip 19 is attached to the nozzle sheet 17 at a temperature (about 105 ° C.) lower than about 150 ° C. which is the application temperature between the sheet 17 ′ and the head frame 16, the nozzle sheet 17 is thermally expanded. However, the tension by the head frame 16 acts effectively, and as a result, the nozzle sheet 17 is not wrinkled and the flatness is maintained.

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。 Incidentally, the linear expansion coefficient of the head chip 19 follows the substrate 14 (see FIG. 1), but the linear expansion coefficient of the substrate 14 and the linear expansion coefficient of the head frame 16 are set to be equal. For example, when a semiconductor substrate made of silicon is used as the substrate 14, silicon nitride is used for the head frame 16. Further, when the substrate 14 is made of glass, quartz or the like is used as the head frame 16, and when the substrate 14 is ceramic, alumina, mullite, aluminum nitride, silicon carbide, or the like is used as the head frame 16, and the substrate 14 is made of metal. If present, the head frame 16 is made of stainless steel, Invar steel, or the like.

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。 Therefore, the interval between the heating resistors 13 (see FIG. 1) of the head chip 19 changes according to the linear expansion coefficient of the head frame 16.
As described above, since the tension is applied to the nozzle sheet 17 by the head frame 16, the pitch between the nozzles 18 in the nozzle sheet 17 also changes according to the linear expansion coefficient of the head frame 16.

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。 Then, under the same temperature, the interval between the nozzles 18 and the interval between the heating resistors 13 coincide with each other, and the positions of the nozzles 18 and the heating resistors 13 are always matched.
Therefore, it is possible to obtain the line head 10 that can continuously exhibit the beautiful printing / printing ability without disturbing the image.

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。 This point will be described in more detail. For example, it is assumed that a total of 64 head chips 19 each having the heating resistor 13 are bonded to one nozzle sheet 17. Here, it goes without saying that the positional accuracy of the entire line head is important in order to obtain good ejection characteristics. However, the position of each heating resistor 13 in each head chip 19 and one nozzle sheet It is very important that the individual nozzles 18 in 17 are joined together.

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。 Here, since the linear expansion coefficients of the sheet 17 ′ and the head frame 16 are different from each other, the position of the nozzle 18 is actually adjusted by correcting the dimension of the sheet 17 ′ in advance from the relationship of the pasting temperature. However, in practice, there are variations in the application temperature due to problems caused by the manufacturing process and the adhesive, and the calculated values do not match. Further, when the electroforming process is performed to produce the sheet 17 ′, there is a dimensional accuracy defect in the nozzle sheet 17 alone due to residual stress during the electroforming process.

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。 Therefore, the dimensions after the head frame 16 is pasted vary, and the positional accuracy of the nozzles 18 on the nozzle sheet 17 is only about ± 5 μm at most. Even if the head chip 19 having the heating resistor 13 is bonded to the nozzle sheet 17 in such a state, the positions of the nozzle 18 and the heating resistor 13 do not match, and the ejection direction becomes defective.

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。 On the other hand, when the nozzle 18 is formed later on the sheet 17 ′ bonded to the head frame 16 in a state where tension is applied to the sheet 17 ′ and the flatness of the surface is ensured as in the present embodiment. The position of the nozzle 18 can be processed with an accuracy depending on the accuracy of the processing. Therefore, in this embodiment, it has been confirmed that the positional accuracy of the nozzle 18 can be within ± 1 μm. Thereby, the positional relationship between the nozzle 18 and the heating resistor 13 is matched, and good discharge characteristics can be realized.

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。 After the head chip 19 is attached, a flow path plate (not shown) is attached to the back surface of the head chip 19. There are four flow path plates corresponding to four colors of ink, and they are formed of a material that has rigidity that does not easily deform and has ink resistance. Then, each flow path plate is fitted into the accommodating space 16a of the head frame 16, a common ink flow path is formed in a staggered intermediate portion of the head chip 19 in each head row, and ink is supplied by one flow path plate. To do. Therefore, the method of supplying ink through the flow path plate can be structurally simplified compared to the method of supplying ink for each head chip 19.

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。 As mentioned above, although it was one Embodiment of this invention and demonstrated the manufacturing method of a particularly suitable line head, this invention is not limited to the said embodiment, The following various deformation | transformation etc. are possible. . That is,
(1) In this embodiment, a wide-width nozzle sheet is used and a color-compatible line head in which productivity and nozzle position accuracy are problematic is exemplified. However, the present invention can also be applied to a monochrome head. In addition, even a color-compatible head is not limited to the above-described four-color integrated type, but can be applied to a head configuration in which each color is independent.

（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。 (2) In the present embodiment, the thermal discharge structure provided with the heating resistor is taken as an example. However, the energy generating element is not limited to the heating resistor, but other heating elements (other than resistors). Further, it can be applied to an electrostatic discharge method or a piezo method. Moreover, it can be applied not only to the line system but also to the serial system.

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。 The method for manufacturing a liquid discharge head and the liquid discharge apparatus of the present invention are particularly suitable when applied to a printer. However, the recording medium is not limited to photographic paper, but may be, for example, an apparatus for discharging dye to dyed matter. It can also be applied.
Further, the present invention can be applied not only to a printer but also to various liquid ejecting apparatuses. For example, it can also be applied to an apparatus for ejecting a DNA-containing solution for detecting a biological sample.

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。It is a fragmentary perspective view which shows the head 11 manufactured by the method of this invention. ラインヘッドの実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows embodiment of a line head. 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。It is a disassembled perspective view which shows embodiment of the line head corresponding to a color. 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。FIG. 4 is a plan view and a side sectional view showing in detail a head in which the ejection direction of ink droplets is variable. 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。It is process drawing which shows the procedure which processes a nozzle and makes it a nozzle sheet | seat in manufacturing a line head.

Explanation of symbols

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 10 Line head (liquid discharge head)
11 Head (Liquid discharge head)
12 Ink liquid chamber (liquid chamber)
13 Heating resistor (energy generating element)
15 Barrier layer 16 Head frame (supporting member)
17 Nozzle sheet 17 'sheet (with no nozzle formed)
18 nozzles

Claims

A liquid chamber containing the liquid to be discharged;
An energy generating element for applying energy to the liquid in the liquid chamber;
A method of manufacturing a liquid ejection head comprising a nozzle that ejects liquid in the liquid chamber as droplets by the energy generating element,
A sheet for forming the nozzle and a support member are bonded together,
Thereafter, the nozzle is formed on the sheet. A method of manufacturing a liquid ejection head, wherein:

In the manufacturing method of the liquid discharge head according to claim 1,
T1> T2, where T1 is a temperature when the sheet and the support member are bonded, and T2 is a temperature when the nozzle is formed on the sheet.

In the manufacturing method of the liquid discharge head according to claim 1,
The sheet is made of a resin material having absorbency with respect to the wavelength of the excimer laser,
The method of manufacturing a liquid discharge head, wherein the nozzle is formed by an excimer laser.

In the manufacturing method of the liquid discharge head according to claim 3,
A method of manufacturing a liquid discharge head, wherein the resin material of the sheet has a benzene ring in a molecular structure.

In the manufacturing method of the liquid discharge head according to claim 4,
The method for manufacturing a liquid discharge head, wherein the resin material of the sheet is any one of polyimide, polysulfone, polyetherimide, and polyethylene naphthalate.

In the manufacturing method of the liquid discharge head according to claim 1,
The sheet is made of a metal material or a ceramic material,
The nozzle is formed by a copper vapor laser. A method of manufacturing a liquid discharge head, wherein:

A liquid chamber containing the liquid to be discharged;
An energy generating element for applying energy to the liquid in the liquid chamber;
The energy generating element includes a head in which a plurality of liquid ejection units including a nozzle that ejects liquid in the liquid chamber as droplets are arranged in parallel,
A liquid ejection apparatus that forms dots by landing droplets ejected from the nozzles of the liquid ejection units in the head on a recording medium,
A liquid ejecting apparatus, wherein a position of the nozzle with respect to the support member is determined by forming the nozzle on the sheet after the sheet for forming the nozzle and the support member are bonded together. .

The liquid ejection device according to claim 7, wherein
The liquid ejection apparatus, wherein the support member is a head frame having a housing space for a substrate on which the energy generating elements are arranged.

The liquid ejection apparatus according to claim 8, wherein
The liquid ejection apparatus, wherein the substrate and the head frame have the same linear expansion coefficient.

The liquid ejection device according to claim 7, wherein
The liquid ejection apparatus, wherein a linear expansion coefficient of the sheet is larger than a linear expansion coefficient of the support member.

The liquid ejection device according to claim 7, wherein
All of the nozzles of each of the liquid ejection portions in the head are formed on one sheet.

The liquid ejection device according to claim 7, wherein
A liquid ejecting apparatus, wherein a plurality of the heads are arranged to form a head array, and each head in the head array ejects droplets of different colors.