JP3598957B2

JP3598957B2 - プリントヘッドの製造方法

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Publication number: JP3598957B2
Application number: JP2000276552A
Authority: JP
Inventors: 厚志中村; 慎二萱場; 真人安藤; 洋徳永; 伸一堀井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2020-09-12
Also published as: DE60133864D1; SG104942A1; JP2002086736A; US6794208B2; EP1186418B1; US20020048831A1; EP1186418A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規なプリントヘッドの製造方法に関する。詳しくは、発熱抵抗体を備えるインク加圧室と該インク加圧室に対応した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技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インク加圧室の前面を微小なインク吐出ノズルが形成されたノズル形成部材で覆い、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）の圧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】
かかる方式のプリントヘッドａは、通常、図１１及び図１２に示すような構造を有している。
【０００４】
プリントヘッドａは、インク加圧室ｂの側壁部及び発熱抵抗体ｃを備えインク加圧室ｂの一方の端面を限定する基板部材ｄを有する。該基板部材ｄは、シリコン等から成る半導体基板ｅの一方の面に発熱抵抗体ｃが析出形成され、半導体基板ｅの発熱抵抗体ｃが形成された面にインク加圧室ｂの側面を限定する、すなわち、側壁部となるバリア層ｆが積層されて成る。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成り、上記半導体基板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て、基板部材ｄが形成される。
【０００５】
そして、上記基板部材ｄのバリア層ｆの上にノズル形成部材ｇが積層される。ノズル形成部材ｇは、例えば、ニッケルを用いて電鋳技術によって形成される。ノズル形成部材ｇにはインク吐出ノズルｈが形成されており、該インク吐出ノズルｈは基板部材ｄ上に析出された発熱抵抗体ｃと整列された状態とされる。
【０００６】
以上のようにして、両端を基板部材ｄとノズル形成部材ｇとによって限定され、側面をバリア層ｆによって限定されると共にインク流路ｉと連通され、さらに発熱抵抗体ｃと対向したインク吐出ノズルｈを有するインク加圧室ｂが形成される。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上に析出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。
【０００７】
そして、通常１個のプリントヘッドａには、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、プリンター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インクを吐出させることが出来る。
【０００８】
すなわち、プリントヘッドａにおいて、該プリントヘッド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マイクロ秒の間電流パルスを通すことにより、当該発熱抵抗体ｃが急速に加熱され、その結果、該発熱抵抗体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から噴出され、紙等の印刷媒体上に付着（着弾）せしめられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した形態のプリントヘッドａにおいて、発熱抵抗体ｃ及びインク加圧室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、両者の位置ズレが大きくなると、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、吐出不能となることもある。従って、発熱抵抗体ｃ及びインク加圧室ｂとインク吐出ノズルｈとの間の位置ズレは印画品位の低下につながるため、大きな問題である。
【００１０】
上記したプリントヘッド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形成部材ｇが積層されるが、バリア層ｆを硬化してノズル形成部材ｇを固着するために、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成るバリア層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。
【００１１】
上記したように、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、通常半導体基板ｅの材料とされるシリコンとノズル形成部材ｇの材料とされるニッケルとでは線膨張係数が凡そ一桁異なる。
【００１２】
そして、このように線膨張係数が大きく異なる材料を加熱工程にて張り合わせた場合には、それぞれの伸縮率の差により張り合わせ後に相対的な位置ズレが生じる。そして、このような位置ズレは張り合わせられる部材間の線膨張係数の差に依存しており、その差が大きいほど位置ズレが大きくなる。
【００１３】
すなわち、図１３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及びインク加圧室ｂとインク吐出ノズルｈとの位置が一致していても、該位置（ａ）から離れた位置（ｂ）では発熱抵抗体ｃ及びインク加圧室ｂとインク吐出ノズルｈとの間で位置ズレが生じ、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からもズレてしまうという事態が起きる。そして、このような位置ズレは張り合わせら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及びインク加圧室ｂとインク吐出ノズルｈとの位置関係が所定の位置関係からズレるに従って（図１３（ｂ）参照）吐出方向にズレが生じ、さらにズレ量が大きくなると（図１３（ｃ）参照）インクの吐出が不能になってしまう。
【００１４】
プリンタ市場の要求は印画スピードを早くする方向にあり、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ノズルの数を増大させることがある。同じ解像度で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、線膨張係数の差に起因する発熱抵抗体ｃ及びインク加圧室ｂとインク吐出ノズルｈとの間の位置ズレの影響は大きくなってしまう。さらに、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及びインク加圧室ｂとインク吐出ノズルｈとの間の位置ズレの影響はより顕著になり、極めて重大な問題となる。
【００１５】
そこで、本発明は、発熱抵抗体を備えるインク加圧室と該インク加圧室に対応したインク吐出ノズルとの間の位置ズレを可能な限り小さくすることを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明プリントヘッドの製造方法は、上記した課題を解決するために、基板部材の線膨張係数にほぼ等しい線膨張係数を有する矯正部材をノズル形成部材に貼り合わせて、ノズル形成部材の温度変化による伸縮がほぼ基板部材の線膨張係数に従って為されるようにする方法であって、プリントヘッドが使用される温度（以下、「使用温度」という）でのインク吐出ノズルの形成間隔（以下、「ノズル間間隔」という）Ｌ₁を次式
Ｌ ₁ ＝Ｌ ₂ （α ₂ △Ｔ＋１）／（α ₁ △Ｔ＋１）
但し、
Ｌ₂：プリントヘッド完成後における使用温度でのノズル間間隔（インク加圧室及び発熱抵抗体の形成間隔（以下、「ヒータ間間隔」という）でもある）
α₁：ノズル形成部材の線膨張係数
α₂：矯正部材の線膨張係数（基板部材の線膨張係数とほぼ同じ）
Ｔ₁：ノズル形成部材と矯正部材との貼合温度
△Ｔ：貼合温度Ｔ₁と使用温度（R.T.）との差（＝Ｔ₁−R.T.）
に従って決定するするようにしたものである。
【００１７】
従って、本発明プリントヘッドの製造方法にあっては、ノズル形成部材が矯正部材に支持されているので、ノズル形成部材に形成されたインク吐出ノズルの形成間隔はヘッドフレームの伸縮に倣うことになり、そして、矯正部材の線膨張係数が基板部材の線膨張係数にほぼ等しいものであるので、発熱抵抗体及びインク加圧室とインク吐出ノズルとの間の位置ズレを無くすか又はあっても極力小さくすることができる。
【００１８】
さらに、予めノズル形成部材に形成しておくインク吐出ノズルの形成間隔Ｌ₁を次式
Ｌ ₁ ＝Ｌ ₂ （α ₂ △Ｔ＋１）／（α ₁ △Ｔ＋１）
に従って決定することによって、ノズル形成部材と矯正部材との貼合後におけるノズル間間隔とヒータ間間隔とをほぼ一致させることが出来る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明プリントヘッドの製造方法の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２０】
なお、図示したプリントヘッド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。
【００２１】
プリントヘッド１はノズル形成部材２を有する。ノズル形成部材２には多数のインク吐出ノズル３、３、・・・が形成されている。インク吐出ノズル３、３、・・・は後述する基板部材１個当たり数百個が整列された状態で形成されている。このようなノズル形成部材２は、例えば、ニッケルを用いて電鋳技術によって形成され、例えば、厚さ１５μｍ〜２０μｍのシート状に形成され、そこに直径約２０μｍのインク吐出ノズル３、３、・・・が形成される（図２、図３参照）。
【００２２】
上記ノズル形成部材２は矯正部材としてのヘッドフレーム４に貼り合わせられている。ヘッドフレーム４は長方形状を為す外枠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成るものであり、これによって、長方形状を為す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サイズの用紙に縦置きで印刷をするラインプリンタに使用する場合、Ａ４サイズの横幅に相当する長さ、約２１ｃｍとなる。
【００２３】
かかるヘッドフレーム４は後述する基板部材の半導体基板の線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有する材料で形成される。半導体基板に、例えば、シリコン基板を使用する場合、窒化珪素が用いられる。その他、セラミック系では、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ムライト、窒化アルミ、炭化珪素等を、ガラス系では、石英（ＳｉＯ_２）等を、金属であればインバー鋼等を、それぞれ使用することができる。
【００２４】
上記ヘッドフレーム４は、例えば、５ｍｍの厚さを有し、十分な剛性を有するため、ヘッドフレーム４とノズル形成部材２とを高温、例えば、１５０℃で貼り合わせた場合、該貼り合わせ温度（１５０℃）より低い温度では、ノズル形成部材２の方がヘッドフレーム４より大きく収縮しようとするため、ノズル形成部材２は緊張した状態にあり、その結果、ノズル形成部材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の線膨張係数に従って推移することになる。なお、ヘッドフレーム４とノズル形成部材２との貼り合わせは、例えば、熱硬化型のシート接着剤によって為される。
【００２５】
上記ノズル形成部材２に多数の基板部材６、６、・・・が貼り合わせられる（図２参照）。該基板部材６はシリコン等から成る半導体基板７の一方の面に発熱抵抗体８、８、・・・が析出形成され、半導体基板７の発熱抵抗体８、８、・・・が形成された面にインク加圧室９、９、・・・の側面を限定する、すなわち、側壁部となるバリア層１０が積層されて成る（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成り、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、基板部材６が形成される。
【００２６】
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の正方形を為している。また、インク加圧室９の幅はほぼ２５μｍとされている。
【００２７】
一つの例として、例えば、Ａ４サイズの用紙を縦位置で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形成部材２に形成されるインク吐出ノズル３、３、・・・の数は約５，０００個であり、この範囲のノズル形成部材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、大きさ等に制約のある図面にこれらの数や大きさを精確に表現することは不能であるので、各図面では、理解しやすいように、誇張したり或いは省略して表現してある。
【００２８】
上記した基板部材６、６、・・・のノズル形成部材２への貼合は、約１０５℃の温度で為される。この貼合は、バリア層１０を熱硬化させることで為されるので、貼合温度はバリア層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、上記したノズル形成部材２とヘッドフレーム４との貼合温度は基板部材６、６、・・・とノズル形成部材２との貼合温度より高いもの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。
【００２９】
図１０はノズル形成部材２に形成したインク吐出ノズル３、３、・・・の形成間隔（ノズル間間隔）の温度変化による推移と、基板部材６に形成した発熱抵抗体８、８、・・・の形成間隔（ヒータ間間隔）の温度変化による推移とを示すものである。すなわち、曲線Ａは使用温度Ｒ．Ｔ．（通常は室温）でのノズル間間隔をＬ_１とした場合の温度変化による推移を示すものであり、曲線Ｂは同じく使用温度Ｒ．Ｔ．でのヒータ間間隔（プリントヘッド完成後における設計上のノズル間間隔でもある）をＬ_２とした場合の温度変化による推移を示したものである。
【００３０】
そして、上記曲線Ａ及びＢは、それぞれ、ノズル形成部材２の線膨張率をα_１、半導体基板７の線膨張率をα_２、温度をＴとした場合、
Ａ：Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_１α_１Ｔ
Ｂ：Ｌ＝Ｌ_２＋Ｌ_２α_２Ｔ
（ただし、Ｌ_２＞Ｌ_１、α_１＞α_２）
で表される。
【００３１】
そこで、曲線Ａと曲線Ｂとが交わる温度Ｔ_１でヘッドフレーム４とノズル形成部材２とを貼り合わせる。すなわち、曲線Ａと曲線Ｂとが温度Ｔ_１で交わるということは、ノズル形成部材２及び基板部材６を共に温度Ｔ_１に加熱すれば、ノズル間間隔とヒータ間間隔とが同じになることを意味する。
【００３２】
その後、温度Ｔ_１より低い温度Ｔ_２でノズル形成部材２に基板部材６、６、・・・を貼り合わせる。
【００３３】
上記したように、先ず、温度Ｔ_１でヘッドフレーム４とノズル形成部材２とを貼り合わせることにより、貼り合わせ温度（Ｔ_１）より低い温度では、ノズル形成部材２の方がヘッドフレーム４より大きく収縮しようとするため、ノズル形成部材２は緊張した状態にあり、その結果、ノズル形成部材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の線膨張係数に従って推移することになる。そして、ヘッドフレーム４の線膨張係数は基板部材６の線膨張係数に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、・・・及びインク加圧室９、９、・・・とインク吐出ノズル３、３、・・・との間の位置ズレが生じ難くなる。
【００３４】
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等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、ノズル形成部材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、ノズル形成部材２とヘッドフレーム４との貼合温度Ｔ₁、該貼合温度Ｔ₁と室温R.T.との差ΔＴから、図１０から逆算して求めることができる。或いはまた、次式
Ｌ ₁ ＝Ｌ ₂ （α ₂ △Ｔ＋１）／（α ₁ △Ｔ＋１）
から求めることができる。
【００３５】
ところで、製造上のばらつきで、使用温度（Ｒ．Ｔ．）でのノズル間間隔がＬ_１に対して短すぎたり、長すぎたりすることがある。かかる場合には、ヘッドフレーム４とノズル形成部材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。
【００３６】
例えば、Ｌ_１より短いＬ_０２であった場合は、設計上の貼り合わせ温度であるＴ_１より高い温度であるＴ_０２で貼り合わせれば良く、また、Ｌ_１より長いＬ_０３であった場合は、設計上の貼り合わせ温度であるＴ_１より低い温度であるＴ_０３で貼り合わせるようにすればよい。
【００３７】
すなわち、設計値Ｌ₁と異なってしまったノズル間隔をＬ₁′、その場合におけるノズル形成部材２とヘッドフレーム４とを貼り合わせる温度をＴ₁′とすると、該貼合温度Ｔ₁′は次の式
Ｔ₁′＝R.T.＋△Ｔ′
（但し、△Ｔ′＝（Ｌ ₂ −Ｌ ₁ ′）／（Ｌ ₁ ′α ₁ −Ｌ ₂ α ₂ ））
で求めることが出来る。
【００３８】
上記したヘッドフレーム４の線膨張係数はノズル形成部材２の線膨張係数より小さいことが望ましい。ヘッドフレーム４とノズル形成部材２とを高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とノズル形成部材２の線膨張係数の大小関係により、ノズル形成部材２はヘッドフレーム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のどちらかであるが、ノズル形成部材２に凹凸（皺）が発生する可能性がある（２）の場合より、常に引っ張られている（１）の方が望ましい。そのためには、ヘッドフレーム４の線膨張係数はノズル形成部材２の線膨張係数より小さくなるように材料を選定することが望ましい。さらに、好ましくは、ヘッドフレーム４の線膨張係数はノズル形成部材２の線膨張係数より小さく且つ基板部材６の線膨張係数とほぼ同じであることが好ましい。
【００３９】
また、上記ヘッドフレーム４とノズル形成部材２との貼合温度Ｔ_１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とノズル形成部材２とを貼り合わせた後のプロセス中、ノズル形成部材２には常に張力が与えられた状態となり、ノズル形成部材２に皺が発生することが防止される。上記した例では、ほぼ１５０℃の温度環境下でヘッドフレーム４とノズル形成部材２とを張り合わせ、その後、ほぼ１０５℃の温度環境下で基板部材６、６、・・・をノズル形成部材２に貼り合わせるようにしてある。
【００４０】
上記したヘッドフレーム４と、ノズル形成部材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（図１参照）。
【００４１】
流路板１２、１２、・・・はインクの各色に対応して１個、計４個があり（図１、図２参照）、容易には変形しない剛性と耐インク性を備えた材料で形成される。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の一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はヘッドフレーム４の空間５の平面形状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）。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の面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）。
【００４２】
そして、上記した流路板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に接着固定される。そして、ノズル形成部材２に貼り合わせられている基板部材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、・・・内に位置されると共にチャンバー部１３、１３、・・・に接着される（図３、図４参照）。
【００４３】
上記したように、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１３、１３、・・・とノズル形成部材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、・・・は上記閉空間内に位置し、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、・・・が上記インク流路と連通された状態となる（図３参照）。
【００４４】
基板部材６、６、・・・に形成された発熱抵抗体８、８、・・・を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、１９、・・・が各色毎に設けられ（図１、図２にそれぞれ１個のみ示す）、該フレキシブル基板１９、１９、・・・の接続片１９ａ、１９ａ、・・・がヘッドフレーム４と流路板１２、１２、・・・との間に出来た隙間２０、２０、・・・（図３、図４参照）を通して基板部材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、・・・に各別に電気的に接続された図示しない接点と接続される。
【００４５】
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。
【００４６】
そして、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、当該発熱抵抗体８、８、・・・が急速に加熱され、その結果、該発熱抵抗体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、・・・から噴出され、紙等の印刷媒体上に付着（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。
【００４７】
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によって、簡単に説明する。
【００４８】
ノズル形成部材２を電鋳技術によって形成し、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）。ノズル形成部材２を支持治具２１の上に載置するのは、ノズル形成部材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出来ないからである。
【００４９】
次いで、１５０℃の温度環境下で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支持治具２１上に載置されているノズル形成部材２にヘッドフレーム４を貼り合わせる（図６参照）。なお、図６において、ノズル形成部材１及びヘッドフレーム４について波線で示した部分１′及び４′は、それぞれ１５０℃に加熱したことによって延びた分を概念的に示すものである。
【００５０】
次いで、支持治具２１が取り除かれ、基板部材６、６、・・・が１０５℃の温度環境下でノズル形成部材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個づつしか示していない。
【００５１】
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に結合される（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。
【００５２】
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、例えば、シリコン基板の線膨張係数にほぼ等しい線膨張係数を有する材料で形成されたヘッドフレーム４をノズル形成部材２と高温で貼り合わせておき、それから、ヘッドフレーム４とノズル形成部材２との貼り合わせ温度より低い温度で基板部材６、６、・・・をノズル形成部材２に貼り合わせるので、ノズル形成部材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形成部材２とヘッドフレーム４との貼り合わせ温度より低い温度環境下では常に一致させることが出来るので、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る。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、従って、基板部材１個に対応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、・・・との間の位置ズレが起こり難い。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。
【００５３】
また、ヘッドフレーム４にノズル形成部材２と貼り合わせることによって、ノズル形成部材２に大きな剛性を付与することが出来、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。
【００５４】
なお、図示した実施の形態では、本発明を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に適用したものを示したが、本発明に係るプリントヘッドは、モノカラーのプリンタ用のプリントヘッドとしても適用が可能であり、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色一体型に限るモノではなく、一色一色独立したプリントヘッドとして構成してもかまわないものである。
【００５５】
さらに、上記した実施の形態に示した各部の形状乃至構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって、本発明の技術的範囲が限定的に解釈されるようなことがあってはならないものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明プリントヘッドの製造方法は、インク加圧室の側壁部と一方の端面を構成すると共に発熱抵抗体を備えた基板部材と上記インク加圧室の他方の端面を構成すると共にインク加圧室に対応したインク吐出ノズルが形成されたノズル形成部材とを高温で貼り合わせてプリントヘッドを製造する方法において、基板部材の線膨張係数にほぼ等しい線膨張係数を有する矯正部材をノズル形成部材に貼り合わせて、ノズル形成部材の温度変化による伸縮がほぼ基板部材の線膨張係数に従って為されるようにする方法であって、プリントヘッドが使用される温度（以下、「使用温度」という）でのインク吐出ノズルの形成間隔（以下、「ノズル間間隔」という）Ｌ₁を次式
Ｌ ₁ ＝Ｌ ₂ （α ₂ △Ｔ＋１）／（α ₁ △Ｔ＋１）
但し、
Ｌ₂：プリントヘッド完成後における使用温度でのノズル間間隔（インク加圧室及び発熱抵抗体の形成間隔（以下、「ヒータ間間隔」という）でもある）
α₁：ノズル形成部材の線膨張係数
α₂：矯正部材の線膨張係数（基板部材の線膨張係数とほぼ同じ）
Ｔ₁：ノズル形成部材と矯正部材との貼合温度
△Ｔ：貼合温度Ｔ₁と使用温度（R.T.）との差（＝Ｔ₁−R.T.）
に従って決定することを特徴とする。
【００５７】
従って、本発明プリントヘッドの製造方法にあっては、ノズル形成部材が矯正部材に支持されているので、ノズル形成部材に形成されたインク吐出ノズルの形成間隔はヘッドフレームの伸縮に倣うことになり、そして、矯正部材の線膨張係数が基板部材の線膨張係数にほぼ等しいものであるので、発熱抵抗体及びインク加圧室とインク吐出ノズルとの間の位置ズレを無くすか又はあっても極力小さくすることができる。
【００５８】
さらに、予めノズル形成部材に形成しておくインク吐出ノズルの形成間隔Ｌ₁を上記式Ｌ ₁ ＝Ｌ ₂ （α ₂ △Ｔ＋１）／（α ₁ △Ｔ＋１）に従って決定することによって、ノズル形成部材と矯正部材との貼合後におけるノズル間間隔とヒータ間間隔とをほぼ一致させることが出来る。
【００５９】
請求項２に記載した発明にあっては、ノズル形成部材に形成したインク吐出ノズルのノズル間間隔Ｌ₁′が設計値Ｌ₁からズレてしまった場合、ノズル形成部材と矯正部材との貼合温度Ｔ₁′を次式
Ｔ₁′＝R.T.＋△Ｔ′
但し、△Ｔ′＝（Ｌ ₂ −Ｌ ₁ ′）／（Ｌ ₁ ′α ₁ −Ｌ ₂ α ₂ ）
に従って決定するものであるので、使用温度でのノズル間間隔が予め定められた設計値からずれてしまった場合でも、ノズル形成部材と矯正部材との貼合温度の調整を容易に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２乃至図４と共に本発明方法によって製造するプリントヘッドの実施の形態を示すものであり、本図は斜視図である。
【図２】分解斜視図である。
【図３】要部の拡大断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図６乃至図１０と共に本発明プリントヘッドの製造方法の実施の形態を示す斜視図であり、本図はノズル形成部材を支持治具の上に載置した状態を示すものである。
【図６】ヘッドフレームとノズル形成部材との結合工程を示すものである。
【図７】ノズル形成部材に基板部材を結合する工程を示すものである。
【図８】ヘッドフレーム、ノズル形成部材、基板部材が組み立てられたヘッド組立体を示すものである。
【図９】ヘッド組立体に流路部材を結合する工程を示すものである。
【図１０】ヘッドフレームとノズル形成部材との貼合温度及び基板部材のノズル形成部材への貼合温度をノズル形成部材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共に示すグラフ図である。
【図１１】図１２及び図１３と共に従来のプリントヘッドの一例を示すものであり、本図は斜視図である。
【図１２】分解斜視図である。
【図１３】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…ノズル形成部材、３…インク吐出ノズル、４…ヘッドフレーム（矯正部材）、６…基板部材、８…発熱抵抗体、９…インク加圧室

Claims

インク加圧室の側壁部と一方の端面を構成すると共に発熱抵抗体を備えた基板部材と上記インク加圧室の他方の端面を構成すると共にインク加圧室に対応したインク吐出ノズルが形成されたノズル形成部材とを高温で貼り合わせてプリントヘッドを製造する方法において、
基板部材の線膨張係数にほぼ等しい線膨張係数を有する矯正部材をノズル形成部材に貼り合わせて、ノズル形成部材の温度変化による伸縮がほぼ基板部材の線膨張係数に従って為されるようにする方法であって、
プリントヘッドが使用される温度（以下、「使用温度」という）でのインク吐出ノズルの形成間隔（以下、「ノズル間間隔」という）Ｌ₁を次式
Ｌ ₁ ＝Ｌ ₂ （α ₂ △Ｔ＋１）／（α ₁ △Ｔ＋１）
但し、
Ｌ₂：プリントヘッド完成後における使用温度でのノズル間間隔（インク加圧室及び発熱抵抗体の形成間隔（以下、「ヒータ間間隔」という）でもある）
α₁：ノズル形成部材の線膨張係数
α₂：矯正部材の線膨張係数（基板部材の線膨張係数とほぼ同じ）
Ｔ₁：ノズル形成部材と矯正部材との貼合温度
△Ｔ：貼合温度Ｔ₁と使用温度（R.T.）との差（＝Ｔ₁−R.T.）
に従って決定する
ことを特徴とするプリントヘッドの製造方法。
ノズル形成部材に形成したインク吐出ノズルのノズル間間隔Ｌ₁′が設計値Ｌ₁からズレてしまった場合、
ノズル形成部材と矯正部材との貼合温度Ｔ₁′を次式
Ｔ₁′＝R.T.＋△Ｔ′
但し、△Ｔ′＝（Ｌ ₂ −Ｌ ₁ ′）／（Ｌ ₁ ′α ₁ −Ｌ ₂ α ₂ ）
に従って決定する
ことを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッドの製造方法。