(57)【要約】【課題】特に、カラー印刷のための各色用ヘッドチップにおいて色間位置精度がでるようにし、かつ、ラインヘッドにも用いることができるヘッドを形成する。【解決手段】発熱抵抗体を配列したヘッドチップ２０と、ノズルを形成したノズルシート１３と、インク液室を形成するためのバリア層と、ノズルシート１３に貼り合わせられることでノズルシート１３を支持するとともにヘッドチップ２０を配置するためのヘッドチップ配置孔１１ｂが形成されたモジュールフレーム１１とを備え、ヘッドチップ配置孔１１ｂ内に形成されたノズル列の配列方向（図中、ヘッドチップ２０の長手方向）と直交する方向に並列に形成された「ｎ」番目（ｎは、自然数）のヘッドチップ配置孔１１ｂの領域内にあるノズル列と、「ｎ＋１」番目のヘッドチップ配置孔１１ｂの領域内にあるノズル列とが、異なる色のインクを吐出するようにした。【選択図】図３
2005138522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のエネルギー発生素子を一定間隔で一方向に配列したヘッドチップと、
液滴を吐出するためのノズルを形成したノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子の形成面と前記ノズルシートとの間に積層され、各前記エネルギー発生素子と各前記ノズルとの間に液室を形成するための液室形成部材と、
前記ノズルシートの一方の面に貼り合わせられることにより前記ノズルシートを支持し、前記ヘッドチップを内部に配置するためのヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと
を備え、
前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出するヘッドモジュールであって、
前記ノズルシートの各前記ヘッドチップ配置孔の領域内には、各前記ヘッドチップ配置孔内に前記ヘッドチップが配置されたときに、前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子と対向する位置に各前記ノズルが配置されるようにノズル列が形成されており、
前記ノズル列の配列方向と直交する方向に並列に形成された「ｎ」番目（ｎは、自然数）の前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズル列と、この「ｎ」番目の前記ヘッドチップ配置孔に隣接する「ｎ＋１」番目の前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズル列とが、物性又は特性が異なる液体を吐出する
ことを特徴とするヘッドモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のヘッドモジュールにおいて、
前記モジュールフレームの前記ヘッドチップ配置孔は、少なくとも４つ形成されてノズル列が４列以上（ｎ≧４）あり、
１番目からｎ番目の各前記ノズル列から吐出する液体が、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色を含む
ことを特徴とするヘッドモジュール。
【請求項３】
請求項１に記載のヘッドモジュールにおいて、
前記モジュールフレームの前記ヘッドチップ配置孔は、前記ノズル列の配列方向と直交する方向に並列に形成されるとともに、前記ノズル列の配列方向と平行な方向にも形成されている
ことを特徴とするヘッドモジュール。
【請求項４】
請求項１に記載のヘッドモジュールにおいて、
前記モジュールフレームは、他の前記モジュールフレームが前記ノズル列の配列方向において直列に配置されるときに互いに係合するための係合部を備える
ことを特徴とするヘッドモジュール。
【請求項５】
複数のヘッドモジュールと、
直列に配置された複数の前記ヘッドモジュールを内部に配置するためのヘッドモジュール配置孔が形成され、そのヘッドモジュール配置孔内に配置された各前記ヘッドモジュールと貼り合わせられたヘッドフレームと
を備えるとともに、
前記ヘッドモジュールは、
複数のエネルギー発生素子を一定間隔で一方向に配列したヘッドチップと、
液滴を吐出するためのノズルを形成したノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子の形成面と前記ノズルシートとの間に積層され、各前記エネルギー発生素子と各前記ノズルとの間に液室を形成するための液室形成部材と、
前記ノズルシートの一方の面に貼り合わせられることにより前記ノズルシートを支持し、前記ヘッドチップを内部に配置するためのヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと
を備え、
前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記ノズルシートの各前記ヘッドチップ配置孔の領域内には、各前記ヘッドチップ配置孔内に前記ヘッドチップが配置されたときに、前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子と対向する位置に各前記ノズルが配置されるようにノズル列が形成されており、
前記ノズル列の配列方向と直交する方向に並列に形成された「ｎ」番目（ｎは、自然数）の前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズル列と、この「ｎ」番目の前記ヘッドチップ配置孔に隣接する「ｎ＋１」番目の前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズル列とが、物性又は特性が異なる液体を吐出し、
前記モジュールフレームは、他の前記モジュールフレームが前記ノズル列の配列方向において直列に配置されるときに互いに係合するための係合部を備え、
複数の前記ヘッドモジュールの各前記係合部同士が係合して複数の前記ヘッドモジュールが直列に配置された状態で、前記ヘッドフレームの前記ヘッドモジュール配置孔内に配置されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
一端部にある前記モジュールフレームの前記係合部は、他の前記液体吐出ヘッドの一端部にある前記モジュールフレームの前記係合部と係合して、前記液体吐出ヘッド同士を直列に配置可能に形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
複数のエネルギー発生素子を一定間隔で一方向に配列したヘッドチップと、
液滴を吐出するためのノズルを形成したノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子の形成面と前記ノズルシートとの間に積層され、各前記エネルギー発生素子と各前記ノズルとの間に液室を形成するための液室形成部材と、
前記ノズルシートの一方の面に貼り合わせられることにより前記ノズルシートを支持し、前記ヘッドチップを内部に配置するためのヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと
を備えるとともに、
前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出する液体吐出装置であって、
前記ノズルシートの各前記ヘッドチップ配置孔の領域内には、各前記ヘッドチップ配置孔内に前記ヘッドチップが配置されたときに、前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子と対向する位置に各前記ノズルが配置されるようにノズル列が形成されており、
前記ノズル列の配列方向と直交する方向に並列に形成された「ｎ」番目（ｎは、自然数）の前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズル列と、この「ｎ」番目の前記ヘッドチップ配置孔に隣接する「ｎ＋１」番目の前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズル列とが、物性又は特性が異なる液体を吐出するヘッドモジュールを、複数直列に配置した液体吐出ヘッドを備える
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、インクジェットプリンタ等の液体吐出装置において、液体を吐出するためのヘッドとして用いられるヘッドモジュール、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。詳しくは、例えばカラーインクジェットプリンタにおいて、カラー印刷のための各色用ヘッドチップを色間位置精度がでるようにヘッドモジュール内に配置することで、カラー印刷時の色ずれ等をなくしたヘッドモジュール及び液体吐出ヘッドを形成する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液体吐出装置の一例として、インクジェットプリンタが知られており、インクジェットプリンタのプリンタヘッドについては、種々の技術が開示されている。従来の一般的なプリンタヘッドは、ほとんどがシリアルヘッドであり、シリアル方式では、ノズルを有するヘッドを記録媒体の幅方向に移動させて印画を行う。また、多数のヘッドを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も知られている。
【０００３】
ライン方式においては、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、記録媒体に印画する段階で、記録媒体の全幅にわたる記録を行うようにしている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、プリンタヘッドをモジュール化し、そのヘッドモジュールを複数直列に配置して長尺のラインヘッドを形成している。
このように、ヘッドモジュールを並べてラインヘッドとすることで、様々な用紙サイズに対応する長尺なラインヘッドができるだけでなく、モジュール単位で性能のチェックができるという利点がある。また、ラインヘッドを組み立てる際に悪い部分があれば、不良モジュールだけの交換で済むため、生産上の歩留りの向上ができる。
【特許文献１】特開２００２−８６６９５号公報
【０００５】
上記の特許文献１の技術では、特許文献１の図２に開示されているように、インクを吐出する多数のノズル４２を備えた４つのプリントヘッドダイ４０（ヘッドチップに相当するもの）を１つの担体３０で担持し、モジュール化してインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２（ヘッドモジュールに相当するもの）を構成する。そして、複数のインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を装着アセンブリに装着して長尺のラインヘッドを形成し、ワイドアレイインクジェットプリントヘッドアセンブリ（液体吐出ヘッドに相当するもの）とする。
【０００６】
ここで、ワイドアレイインクジェットプリントヘッドアセンブリを位置決めするには、プリントヘッドダイ４０の担体３０と装着アセンブリとの間を適切に位置合わせする必要がある。担体３０と装着アセンブリとの間の位置合わせが不良であると、例えば、インク液滴の軌道の誤差、印刷帯のギャップ等を引き起こし、これらは印刷の質を劣化させるからである。したがって、担体３０と装着アセンブリ間の位置合わせ不良を回避するために、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２と装着アセンブリ間の相対的な位置決めを制御する必要がある。
【０００７】
そこで、特許文献１の図５及び図８に開示されているように、装着アセンブリは複数の基準体７０を含み、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は、担体３０が少なくとも基準体７０の１つと接触するように装着アセンブリに装着される。
基準体７０は、略Ｔ字形又は略Ｌ字形のものとして概略的に図示されているように、基部７５と、基部７５から突出する突出部７６とを有する。基準体７０の基部７５は、担体３０の側面３１及び３３に沿って延出する一方、基準体７０の突出部７６は、担体３０の側面３２及び３４に沿って延出する。
【０００８】
また、特許文献１の図６に開示されているように、基準体７０は、ｘ基準体７１、ｙ基準体７２及びｚ基準体７３を含み、装着アセンブリ１６内のインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２の位置についての基準点を設置する。そして、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は、装着アセンブリ１６内に装着されると、ｘ基準体７１、ｙ基準体７２及び基準体７３に接する。したがって、ｘ基準体７１、ｙ基準体７２及びｚ基準体７３が、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿って、それぞれ装着アセンブリ１６に関してインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を位置決めする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前述の特許文献１の技術は、複数の基準体７０を含む装着アセンブリ１６に対し、個々のインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を１つ１つ嵌め込んで装着する方法であり、基準体７０のｘ基準体７１、ｙ基準体７２及びｚ基準体７３によってインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２が位置決めされる。そのため、位置精度の正確さが十分ではなく、特に、カラー化する場合に問題がある。
【００１０】
すなわち、同色のプリントヘッドダイ４０がまとめられ、モジュール化されるので、カラー印刷のためには、各色別にインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を用意する必要がある。そして、この方式でワイドアレイインクジェットプリントヘッドアセンブリを構成する場合、シリアルヘッドのようなヘッド移動手段を持たないことからマルチパス方式が使えず、アセンブリ間の位置精度が悪ければ、色ずれやにじみを引き起こすこととなる。
【００１１】
したがって、各色のインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２相互の位置合わせが重要となるのであるが、第１に、複数の基準体７０におけるｘ基準体７１、ｙ基準体７２及びｚ基準体７３の位置や形状がそれぞれ正確でなければ、そもそも基準が不正確なものとなるために、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２の位置が各色でずれて位置決めされてしまう。
【００１２】
また、第２に、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を装着アセンブリ１６に装着するためには、ｘ基準体７１、ｙ基準体７２及びｚ基準体７３との間に適当な嵌め込みスペースが必要であるが、スペースが大きければインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２の位置の誤差も大きくなり、逆に、スペースが小さければ嵌め込みに支障が生じる。そのため、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２の位置精度を向上させようとすると生産性が悪くなり、生産性を向上させようとすると位置精度が各色間で累積的に悪化してしまう。
【００１３】
さらに、本件出願人は、未開示の先願技術である特願２００３−０３７３４３、特願２００２−３６０４０８、及び特願２００３−５５２３６等により、ノズルから吐出する液滴の吐出方向を複数の方向に可変とすることで、高品位な印画を可能とする技術を既に提案している。このように、ノズルから吐出する液滴の吐出方向を積極的に変化させる技術を用いる場合には、各色間のノズル位置精度に一層の高精度が要求される。
【００１４】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、特に、カラー印刷のための各色用ヘッドチップにおいて色間位置精度がでるようにし、かつ、ラインヘッドにも用いることができるヘッドを形成することである。
【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の発明は、複数のエネルギー発生素子を一定間隔で一方向に配列したヘッドチップと、液滴を吐出するためのノズルを形成したノズルシートと、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子の形成面と前記ノズルシートとの間に積層され、各前記エネルギー発生素子と各前記ノズルとの間に液室を形成するための液室形成部材と、前記ノズルシートの一方の面に貼り合わせられることにより前記ノズルシートを支持し、前記ヘッドチップを内部に配置するためのヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームとを備え、前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出するヘッドモジュールであって、前記ノズルシートの各前記ヘッドチップ配置孔の領域内には、各前記ヘッドチップ配置孔内に前記ヘッドチップが配置されたときに、前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子と対向する位置に各前記ノズルが配置されるようにノズル列が形成されており、前記ノズル列の配列方向と直交する方向に並列に形成された「ｎ」番目（ｎは、自然数）の前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズル列と、この「ｎ」番目の前記ヘッドチップ配置孔に隣接する「ｎ＋１」番目の前記ヘッドチップ配置孔の領域内にある前記ノズル列とが、物性又は特性が異なる液体を吐出することを特徴とするヘッドモジュールである。
【００１６】
また、請求項５の発明の液体吐出ヘッドは、直列に配置された複数の上記請求項１のヘッドモジュールを内部に配置するためのヘッドモジュール配置孔が形成され、そのヘッドモジュール配置孔内に配置された各前記ヘッドモジュールと貼り合わせられたヘッドフレームとを備え、前記モジュールフレームは、他の前記モジュールフレームが前記ノズル列の配列方向において直列に配置されるときに互いに係合するための係合部を備え、複数の前記ヘッドモジュールの各前記係合部同士が係合して複数の前記ヘッドモジュールが直列に配置された状態で、前記ヘッドフレームの前記ヘッドモジュール配置孔内に配置されていることを特徴とする。
さらにまた、請求項７の発明の液体吐出装置は、上記請求項５の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
【００１７】
上記発明においては、ヘッドモジュールは、ノズルシートとモジュールフレームとが貼り合わせられている。また、モジュールフレームにはヘッドチップ配置孔が複数形成されており、各ヘッドチップ配置孔内のノズルシートには、ノズル列が形成されている。そして、ヘッドチップが各ヘッドチップ配置孔に接着等によって配置されると、ヘッドチップのエネルギー発生素子とノズルとが対向する。
【００１８】
この状態において、ノズル列の配列方向と直交する方向に並列に形成された「ｎ」番目（ｎは、自然数）のヘッドチップ配置孔内のノズル列と、「ｎ＋１」番目のヘッドチップ配置孔内のノズル列とが、物性又は特性が異なる液体を吐出する。
さらに請求項５又は請求項７の発明においては、上記請求項１のヘッドモジュールを直列に繋ぐことで、液体吐出ヘッドが形成される。
【００１９】
なお、本発明のエネルギー発生素子は、ヒータ等の発熱抵抗体、ピエゾ素子等の圧電素子、ＭＥＭＳ等を用いることが可能であるが、以下の実施形態では、発熱抵抗体２２が相当する。また、本発明の液室形成部材は、実施形態ではバリア層１２に相当する。さらにまた、実施形態では、１つのモジュールフレーム１１に、並列に４つ並んだヘッドチップ配置孔１１ｂを一組としたものを２列形成してあり、それぞれにノズル列が形成されている。そして、１番目のノズル列はＹ（イエロー）、２番目のノズル列はＭ（マゼンタ）、３番目のノズル列はＣ（シアン）、４番目のノズル列はＫ（ブラック）の液体を吐出する。なお、並列に４つ並んだヘッドチップ配置孔１１ｂを一組とした１列目の各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル列と、対応する２列目のノズル列とは、同じ色の液体を吐出する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のヘッドモジュールによれば、モジュールフレームの各ヘッドチップ配置孔がノズル列の配列方向と直交する方向に並列に形成されているので、例えば、カラー印刷のための各色用ヘッドチップを高精度に並列させることができ、色間位置精度に優れる。したがって、カラー印刷時の色ずれ等をなくすことができる。
また、本発明のヘッドモジュールを直列に繋げることで、色ずれ等のない長尺のカラー対応ラインヘッドを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である液体吐出ヘッド１を示す平面図と、液体吐出ヘッド１中のヘッドモジュール１０を取り出して示す平面図である。また、図２は、ヘッドモジュール１０内に実装されているヘッドチップ２０とその周囲の構成を示す側面の断面図及び下面から見た平面図である。
【００２２】
液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置（本実施形態では、カラーラインインクジェットプリンタ）に搭載されるヘッドとして用いられるものである。図１に示すように、液体吐出ヘッド１は、ヘッドフレーム２と、プリント基板３と、複数のヘッドモジュール１０とから構成されている。そして、ヘッドモジュール１０は、ヘッドフレーム２のヘッドモジュール配置孔２ａ内で、長手方向に８個直列に接続され、Ａ４対応のラインヘッドとなっている。
【００２３】
ここで、各ヘッドモジュール１０内には、８個のヘッドチップ２０が設けられている。このヘッドチップ２０は、ノズル列の配列方向（長手方向）と直交する方向に並列に４つ並んで一組となり、それが千鳥状に２列ある。すなわち、図１のヘッドモジュール１０を取り出して示す図のように、「ｎ＝１」、「ｎ＝２」、「ｎ＝３」及び「ｎ＝４」の２０Ａが一組で、２０Ｂの組と２列になっている。
そして、「ｎ＝１」の２０Ａ及び２０ＢはＹ（イエロー）、「ｎ＝２」の２０Ａ及び２０ＢはＭ（マゼンタ）、「ｎ＝３」の２０Ａ及び２０ＢはＣ（シアン）、「ｎ＝４」の２０Ａ及び２０ＢはＫ（ブラック）の各色に対応する。
【００２４】
また、図１の液体吐出ヘッド１を示す図のように、直列に接続された２つのヘッドモジュール１０を、それぞれヘッドモジュール「Ｎ」（左側）、ヘッドモジュール「Ｎ＋１」（右側）とすると、ヘッドモジュール「Ｎ」のヘッドチップ２０Ｂと、ヘッドモジュール「Ｎ＋１」のヘッドチップ２０Ａとは、少なくとも１つのノズルがノズル列の配列方向（長手方向）においてオーバーラップするように配置されている。すなわち、ヘッドモジュール「Ｎ」のヘッドチップ２０Ｂのうち、最もヘッドモジュール「Ｎ＋１」側にあるノズルは、ヘッドモジュール「Ｎ＋１」のヘッドチップ２０Ａのうち、最もヘッドモジュール「Ｎ」側にあるノズルよりも、「Ｎ＋１」側（右側）に位置するように配置されている。
【００２５】
一方、図２は、１つのヘッドチップ２０を示しており、ヘッドチップ２０は、シリコン等からなる半導体基板２１と、この半導体基板２１の一方の面に析出形成された発熱抵抗体２２（本発明におけるエネルギー発生素子に相当するもの）とを備えている。ここで、半導体基板２１の発熱抵抗体２２が形成された面と同一面側であって発熱抵抗体２２が形成された縁部と反対側の縁部には、アルミニウムからなる接続パッド２３が形成されている。そして、発熱抵抗体２２とこの接続パッド２３とは、半導体基板２１上に形成された導体部（図示せず）を介して接続されている。
【００２６】
また、ヘッドチップ２０の発熱抵抗体２２が形成された面側は、バリア層１２（本発明における液室形成部材に相当するもの）を介してノズルシート１３に積層されている。バリア層１２は、インク液室１４の側壁を形成するためのものであって、例えば、感光性環化ゴムレジストや露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、ヘッドチップ２０の半導体基板２１の発熱抵抗体２２が形成された面の全体に積層された後、フォトリソプロセスによって不要な部分が除去されることにより形成されている。
【００２７】
なお、図２中の平面図は、１つの発熱抵抗体２２と、その発熱抵抗体２２の周囲に設けられたバリア層１２を示している。バリア層１２は、発熱抵抗体２２の３辺の近傍を囲むように、平面的に見たときに略凹状に形成されている。
【００２８】
さらにまた、ノズルシート１３は、複数のノズル１３ａが形成されたものであり、例えば、ニッケルによる電鋳技術により形成され、ノズル１３ａの位置が発熱抵抗体２２の位置と合うように、すなわちノズル１３ａが発熱抵抗体２２に対向するように、より具体的には、ノズル１３ａの中心軸と発熱抵抗体２２の中心とが平面的に見たときに一致するように（図２の平面図参照）、バリア層１２と貼り合わされている。
【００２９】
インク液室１４は、発熱抵抗体２２を囲むように、半導体基板２１とバリア層１２とノズルシート１３とから構成されたものであり、吐出するインクが満たされるとともに、インクの吐出時にはインクの加圧室となるものである。すなわち、半導体基板２１の発熱抵抗体２２が形成された面がインク液室１４の底壁を構成し、バリア層１２の発熱抵抗体２２を略凹状に囲む部分がインク液室１４の側壁を構成し、ノズルシート１３がインク液室１４の天壁を構成している。そして、インク液室１４は、図２の平面図に示すように、ヘッドモジュール１１と半導体基板２１との間の隙間によって形成される流路１６と連通される。
【００３０】
上記の１個のヘッドチップ２０には、通常、１００個単位の発熱抵抗体２２が備えられており、プリンタの制御部（図示せず）からの指令によってこれら発熱抵抗体２２のそれぞれを一意に選択し、発熱抵抗体２２に対応するインク液室１４内のインクを、インク液室１４に対向するノズル１３ａから吐出させることができる。
【００３１】
すなわち、インク液室１４にインクが満たされた状態で、発熱抵抗体２２に短時間、例えば、１〜３μｓｅｃの間パルス電流を流すことにより、発熱抵抗体２２が急速に加熱される。その結果、発熱抵抗体２２と接する部分に気相のインク気泡が発生し、そのインク気泡の膨張によってある体積のインクが押しのけられる（インクが沸騰する）。これによって、ノズル１３ａに接する部分の上記押しのけられたインクと同等の体積のインクがインク液滴としてノズル１３ａから吐出される。そして、この液滴が印画紙上に着弾されることで、ドット（画素）が形成される。
【００３２】
続いて、ヘッドモジュール１０のより詳細な構造について説明する。
図３は、１つのヘッドモジュール１０を示す平面図及び正面図である。本実施形態のヘッドモジュール１０は、内部に配置された８つのヘッドチップ２０と、モジュールフレーム１１と、ノズルシート１３と、バッファタンク１５とから構成されている。
【００３３】
図３の平面図に示すように、モジュールフレーム１１は、厚みが約０．５ｍｍ程度のアルミナセラミックス、インバー鋼、ステンレス鋼等から形成されたものであり、平面的に見たときに略長方形状に形成されるとともに、左右両端側には、略Ｌ形に切り欠かれた係合部１１ａを有している。また、本実施形態では、８箇所に略長方形状のヘッドチップ配置孔１１ｂが形成されている。このヘッドチップ配置孔１１ｂは、ヘッドチップ２０の外形よりわずかに大きな孔形を有し、ヘッドチップ２０を内部に完全に配置できるようになっている。
【００３４】
図４は、モジュールフレーム１１をノズルシート１３上に配置した状態を示す平面図である。ここで、モジュールフレーム１１は、ホットプレスによって熱圧着することでノズルシート１３と接合されている。これにより、モジュールフレーム１１は、配線パターン部１３ｂを除くノズルシート１３の領域と略重なり合う。いいかえれば、ノズルシート１３の配線パターン部１３ｂが形成された領域のみがモジュールフレーム１１の領域と重ならない状態となる。
【００３５】
モジュールフレーム１１とノズルシート１３との接合は、ヘッドモジュール１０及び液体吐出ヘッド１の製造過程における最高温度（例えば約１５０℃）で行われる。モジュールフレーム１１とノズルシート１３とを比較すると、ノズルシート１３の方が線膨張係数が大きい（温度変化によって伸縮しやすい）ので、製造過程における最高温度で両者を接合すれば、常温等の接合時の温度以下では、ノズルシート１３は、モジュールフレーム１１により張られた状態となる。すなわち、ノズルシート１３の温度変化による伸縮は、ノズルシート１３とモジュールフレーム１１との接合後は、モジュールフレーム１１に支配されることとなる。
【００３６】
したがって、モジュールフレーム１１の剛性をできる限り確保するため、モジュールフレーム１１のヘッドチップ配置孔１１ｂの開口面積は必要最小限とすることが好ましい。すなわち、後述する図５に示すように、ヘッドチップ配置孔１１ｂ内へのヘッドチップ２０の配置後に、バッファタンク１５内の共通液体流路１５ａと、インク液室１４との間の流路１６が形成されるとともに、ノズルシート１３に形成したノズル１３ａに合わせてヘッドチップ２０を配置したときの位置ずれを吸収できる程度の大きさを条件として、最小限の開口面積とすることが好ましい。
【００３７】
モジュールフレーム１１とノズルシート１３とが接合されると、図４に示すように、ヘッドチップ配置孔１１ｂの領域内では、その下側に位置するノズルシート１３が見えるようになる。そして、ヘッドチップ配置孔１１ｂの領域内にあるノズルシート１３に対し、１つのヘッドチップ２０における発熱抵抗体２２の数に対応する数のノズル１３ａを一方向に整列させたノズル１３ａ列が形成される。
【００３８】
ノズル１３ａの形成は、エキシマレーザーにより行われる。ここで、レーザー光により形成されたノズル１３ａにはテーパーが付くため、モジュールフレーム１１側からレーザー光を照射してノズル１３ａが形成される。これにより、ノズル１３ａは、インクの吐出面（ノズルシート１３の外表面）に近づくに従って開口径が次第に小さくなるようにテーパーが付いた孔となる。また、ノズル１３ａ列のノズル１３ａ間ピッチは、ヘッドチップ２０の発熱抵抗体２２の配列ピッチと同一（解像度が６００ｄｐｉのヘッドモジュール１０とする場合には、約４２．３μｍ）となっている。
【００３９】
一方、配線パターン部１３ｂは、銅箔をポリイミド等で両面側から挟み込んだ、いわゆるサンドイッチ構造をなすことで形成されている。配線パターン部１３ｂは、後述する図５に示すように、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内の領域まで配線されており、ヘッドチップ配置孔１１ｂ内にヘッドチップ２０が配置されたときに、そのヘッドチップ２０と電気的に接続される。
【００４０】
次に、ノズル１３ａ列とヘッドチップ配置孔１１ｂとの位置関係について説明すると、図４に示すように、８つのヘッドチップ配置孔１１ｂは、それぞれノズル１３ａ列の配列方向と直交する方向に並列に形成されている。そして、本実施形態では、並列に４つ並んだヘッドチップ配置孔１１ｂを一組として、ノズル１３ａ列の配列方向と平行な方向にも千鳥状に２列形成されている。すなわち、Ｙ１，Ｍ１，Ｃ１，Ｋ１で構成される組の列と、Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２で構成される組の列である。なお、後述するように、Ｙ１及びＹ２はＹ（イエロー）、Ｍ１及びＭ２はＭ（マゼンタ）、Ｃ１及びＣ２はＣ（シアン）、Ｋ１及びＫ２はＫ（ブラック）の４色に対応する。
【００４１】
このような各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内には、図３に示すように、それぞれにヘッドチップ２０が配置・固定される。このヘッドチップ２０は、バリア層１２が積層されたものであり、発熱抵抗体２２の真下にノズル１３ａが位置するように、例えば±１μｍ程度の精度で、チップマウンターを用いてアライメントされながら熱圧着される。すると、ノズルシート１３のヘッドチップ２０側の面、バリア層１２、及びヘッドチップ２０の発熱抵抗体２２が形成された面とによって、図２に示すインク液室１４が形成される。なお、図２に示すように、ヘッドチップ２０側に設けられた接続パッド２３と、ノズルシート１３側の配線パターン部１３ｂの電極１３ｃ（最表面が金により形成されたメッキ層）とは電気的に接続されている。
【００４２】
また、図３に示すように、ヘッドチップ配置孔１１ｂのＹ１及びＹ２、Ｍ１及びＭ２、Ｃ１及びＣ２、Ｋ１及びＫ２をそれぞれ被覆するように、バッファタンク１５が４つ取り付けられている。バッファタンク１５は、インクを一時貯留するためのタンクであり、モジュールフレーム１１側から取り付けられる。
【００４３】
図５は、バッファタンク１５が取り付けられた状態を示す側面の断面図である。図５に示すように、バッファタンク１５が取り付けられると、バッファタンク１５の内部に、空洞となった共通液体流路１５ａが形成される。すなわち、バッファタンク１５は、下面側（モジュールフレーム１１との接着面側）が開口されるとともに、側壁及び天壁が同一厚みに形成され、断面が略逆凹形となっていることから、共通液体流路１５ａを形成する。そして、図３に示すように、バッファタンク１５の天壁には穴１５ｂが形成されており、この穴１５ｂを介してインクタンク（図示せず）から共通液体流路１５ａ内にインクが供給される。
【００４４】
したがって、本実施形態のヘッドモジュール１０は、４つのバッファタンク１５にＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（ブラック）の４色のインクを供給することにより、図４に示すＹ１及びＹ２のヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列（１番目のノズル１３ａ列）からＹ（イエロー）、Ｍ１及びＭ２のノズル１３ａ列（２番目のノズル１３ａ列）からＭ（マゼンタ）、Ｃ１及びＣ２のノズル１３ａ列（３番目のノズル１３ａ列）からＣ（シアン）、Ｋ１及びＫ２のノズル１３ａ列（４番目のノズル１３ａ列）からＫ（ブラック）の４色のインクが吐出される。
【００４５】
このように、本実施形態では、ヘッドチップ配置孔１１ｂがノズル１３ａ列の配列方向と直交する方向に並列に形成されるとともに、ノズル１３ａ列の配列方向と平行な方向にも形成されている。
そのため、１つのヘッドモジュール１０から４色のインクが吐出されるのであるが、ノズル１３ａ列の配列方向と直交する方向に、４色に対応するＹ１（又はＹ２），Ｍ１（又はＭ２），Ｃ１（又はＣ２），Ｋ１（又はＫ２）のヘッドチップ配置孔１１ｂを並べたのは、色ずれ等をなくすためである。
【００４６】
すなわち、１つのヘッドモジュールが１色にしか対応していなければ、４色のインクを吐出するには、そのヘッドモジュールを４つ並列に配置しなければならない。この場合、ヘッドモジュールの配列精度が悪いとインク液滴の着弾位置がずれ、例えばヘッドモジュールのつなぎ目でのドットずれ、画像の段差、カラーレジストレーションのずれ等が発生し、画質が低下する。
特に、１つのヘッドモジュールで４色に対応した場合と、１色のみに対応するヘッドモジュールを４つ並列に配置した場合との差異は、ｘ方向（ノズル列方向）のずれ、ノズル列方向のドット並びの傾きで顕著となる。
【００４７】
図６は、ｘ方向のずれの要因となるヘッドモジュール１０’の位置不良を示す説明図であり、図６（ａ）は、ヘッドモジュール１０’のｘ方向の位置合わせがずれた状態を示し、図６（ｂ）は、ヘッドモジュール１０の’ノズル面が基準平面に対してｙ軸方向を軸とした回転方向に傾いた状態を示している。
この場合、ｘ方向の着弾位置のずれ量は、ヘッドモジュール１０’のｘ方向マウントずれとノズル面の傾きによるずれの合成となり、インク液滴がノズル１３ａから理想的に直進するとすれば、ずれ量は、ｘ＋ｄ・ｔａｎα（ｘ＝ｘ方向マウントずれ，ｄ＝ノズル１３ａと記録面との距離，α＝ヘッドモジュール１０’のノズル面の傾き）となる。
【００４８】
したがって、１色のみに対応するヘッドモジュール１０’で４色のインクを吐出するために、ヘッドモジュール１０’を並列に配置すると、図６に示すような位置ずれが生ずる可能性があるが、本実施形態のように、１つのヘッドモジュール１０で４色に対応していれば、位置ずれが生じないので、色間位置精度が高くなるのである。なお、ｙ方向のずれは、ｘ軸方向を軸とした回転方向の傾きのみが関係するので、１色のみに対応するヘッドモジュール１０’を並列に配置しても、量的には小さい。
【００４９】
図７は、ノズル列方向のドット並びの傾きの要因となるヘッドモジュール１０’の位置不良を示す説明図である。図７に示すように、ノズル列方向のドット並びの傾きは、ヘッドモジュール１０’の向きがｘｙ平面上で傾く、すなわち、ノズル列がｘ軸に平行でなくなることにより生ずる。
したがって、図７に示すような位置ずれの生ずる可能性があるヘッドモジュール１０’に対して、本実施形態のヘッドモジュール１０であれば、色間位置精度が高くなるのである。
【００５０】
また、本実施形態で、図４に示すように、ノズル１３ａ列の配列方向と平行な方向にもヘッドチップ配置孔１１ｂを形成して２列としたのは、角度精度をだすためである。
すなわち、図８は、モジュールフレーム１１の長さと角度精度との関係を示す説明図である。図８に示すように、モジュールフレーム１１の基準点ＡとＢの距離をＬ、位置ずれ量をＥとした場合の角度誤差は、ｔａｎθ＝Ｅ／Ｌ  となる。そのため、同じ位置ずれ量Ｅであっても、Ｌが長い方（Ｌ＞Ｌ’）がθが小さくなる（θ＜θ’）ので、大きいヘッドモジュールが有利となる。
【００５１】
このように、ヘッドモジュール１０は、Ｌが長い方が角度精度において有利であるが、ヘッドモジュール１０自体の製造上の問題から、ヘッドモジュール１０の大きさには限度がある。特に、本実施形態では、ヘッドチップ配置孔１１ｂをノズル１３ａ列の配列方向と直交する方向に４つ並列に形成しているので、Ｌを長くするには限度がある。
そこで、１列につき４個のヘッドチップ配置孔１１ｂを２列とすることで、１列のヘッドモジュールを２列に並べるよりも角度精度を向上させている。なお、Ｌとの直交方向が短ければ、Ｌをより長くすることも可能である。
【００５２】
そして、本実施形態では、このヘッドモジュール１０を複数直列に用いて、１つの液体吐出ヘッド１を形成している。
図９は、ヘッドモジュール１０を直列にして液体吐出ヘッド１とするために、ベース治具Ｃ上にヘッドモジュール１０を配置した状態を示す一部平面図及び一部正面図である。なお、図９中、一部平面図では１つのヘッドモジュール１０を図示しているが、一部正面図では、ヘッドモジュール１０が直列に配置された状態を図示している。
【００５３】
液体吐出ヘッド１とするには、ベース治具Ｃ上にヘッドモジュール１０を配置する。そして、各モジュールフレーム１１の両端部の係合部１１ａ同士が係合するように、すなわち、略Ｌ形に切り欠かれた部分同士が互いに連結するように、複数のヘッドモジュール１０を順次配置する。そして、ヘッドモジュール１０を８個直列に配置した後、上側から、ヘッドフレーム２を配置する。
【００５４】
ここで、ヘッドフレーム２は、剛性の高い金属板等に対して、８個のヘッドモジュール１０を内部に配置可能なように、ヘッドモジュール配置孔２ａを形成したものである。なお、ヘッドフレーム２をヘッドモジュール１０に接着する前に、別工程にて、ヘッドフレーム２の下面側にはプリント基板３が接着される。プリント基板３は、平面図で見たときに、ヘッドフレーム２のヘッドモジュール配置孔２ａを避けるように形成されている。また、各ヘッドモジュール１０のモジュールフレーム１１とは接触せず、各ヘッドモジュール１０のモジュールフレーム１１間に配置される。
【００５５】
ヘッドフレーム２のヘッドモジュール配置孔２ａの大きさは、ヘッドモジュール１０のバッファタンク１５よりも若干大きく、モジュールフレーム１１よりも若干小さくなっている。そのため、上側からヘッドフレーム２をベース治具Ｃ上に配置すると、各ヘッドモジュール１０のバッファタンク１５はヘッドモジュール配置孔２ａと接触しないが、各ヘッドモジュール１０のモジュールフレーム１１とヘッドフレーム２とが接触し、この両者が接着されることで、ヘッドフレーム２と各ヘッドモジュール１０とが固定される。
このようにヘッドフレーム２が配置されたときは、図１に示す状態となり、Ａ４カラー対応の液体吐出ヘッド１が形成される。
【００５６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）モジュールフレーム１１には、ノズル１３ａ列の配列方向と直交する方向に４つで、ノズル１３ａ列の配列方向と平行な方向に２列の合計８つのヘッドチップ配置孔１１ｂを形成した。しかし、これに限らず、ノズル１３ａ列の配列方向と直交する方向に何個形成しても良く、平行な方向に何列形成しても良い。
【００５７】
（２）本実施形態では、１番目から４番目の各ノズル１３ａ列から吐出する液体が、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色であるが、これに限らず、ノズル１３ａ列を増減して、Ｙ、Ｍ、Ｃの３色としたり、他の色を加えて６色や７色とすることも可能である。また、消費量の多いＫのノズル１３ａ列を増やす等、同じ色を加えても良い。
【００５８】
（３）本実施形態では、「ｎ」番目のノズル１３ａ列と「ｎ＋１」番目のノズル１３ａ列とで液体の色を変えているが、これに限らず、同色のインクの濃淡という特性を変えたり、インクとその定着液とする等、物性を変えた組合せとすることもできる。
【００５９】
（４）ラインヘッドとして液体吐出ヘッド１を形成する場合には、本実施形態では、直列に接続したヘッドモジュール１０を８列設けてＡ４対応としたが、これに限らず、用紙幅等に応じて、１つの液体吐出ヘッド１のヘッドモジュール１０数を増減することが可能である。また、用紙幅等が同じであっても、ヘッドモジュール１０の大きさを変えて接続数を増減することもできる。
【００６０】
（５）本実施形態では、１つの液体吐出ヘッド１を例に挙げたが、例えば液体吐出ヘッド１を直列に複数繋いで、より大型の液体吐出ヘッドを形成することも可能である。液体吐出ヘッド１同士を直列に接続する場合には、ヘッドフレーム２の左右両側に、液体吐出ヘッド１同士を直列に接続するための係合部を設けることが考えられる。あるいは、液体吐出ヘッド１の左右両端部に位置するヘッドモジュール１０のうち、左側端部に位置する少なくとも１つのヘッドモジュール１０、及び右側端部に位置する少なくとも１つのヘッドモジュール１０の係合部１１ａがヘッドフレーム２から外側に突出するように配置し、その突出したヘッドモジュール１０の係合部１１ａ同士を係合させることで、液体吐出ヘッド１同士を直列に接続することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による液体吐出ヘッドの一実施形態を示す平面図及び液体吐出ヘッド中のヘッドモジュールを取り出して示す平面図である。
【図２】ヘッドモジュール内に実装されているヘッドチップとその周囲の構成を示す側面の断面図及び下面から見た平面図である。
【図３】１つのヘッドモジュールを示す平面図及び正面図である。
【図４】モジュールフレームをノズルシート上に配置した状態を示す平面図である。
【図５】バッファタンクが取り付けられた状態を示す側面の断面図である。
【図６】ｘ方向のずれの要因となるヘッドモジュールの位置不良を示す説明図である。
【図７】ノズル列方向のドット並びの傾きの要因となるヘッドモジュールの位置不良を示す説明図である。
【図８】ヘッドモジュールの長さと角度精度との関係を示す説明図である。
【図９】ベース治具上にヘッドモジュールを配置した状態を示す一部平面図及び一部正面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  液体吐出ヘッド
２  ヘッドフレーム
２ａ  ヘッドモジュール配置孔
３  プリント基板
１０  ヘッドモジュール
１１  モジュールフレーム
１１ａ  係合部
１１ｂ  ヘッドチップ配置孔
１２  バリア層
１３  ノズルシート
１３ａ  ノズル
１３ｂ  配線パターン部
１３ｃ  電極
１４  インク液室
１５  バッファタンク
１５ａ  共通液体流路
１５ｂ  穴
１６  流路
２０  ヘッドチップ
２１  半導体基板
２２  発熱抵抗体
２３  接続パッド
ｃ  ベース治具
【図１】
2005138522.tif 000003
【図２】
2005138522.tif 000004
【図３】
2005138522.tif 000005
【図４】
2005138522.tif 000006
【図５】
2005138522.tif 000007
【図６】
2005138522.tif 000008
【図７】
2005138522.tif 000009
【図８】
2005138522.tif 000010
【図９】
2005138522.tif 000011