(57)【要約】【課題】ノズルシートの部品的強度を確保し、かつ、ノズルシートの開口部に使用する封止材の量を低減して突出高さを抑制したヘッドを形成する。【解決手段】ヘッドチップ２０には、各発熱抵抗体のそれぞれと電気的に接続した接続パッド２３を設け、ノズルシート１３には、ヘッドチップ２０が配置されたときにヘッドチップ２０の各接続パッド２３と対向する位置に、開口部１３ｄを形成するとともに、その開口部１３ｄの領域内に、ヘッドチップ２０と電気的接続を行うための配線パターン部１３ｂの電極１３ｃを設け、各接続パッド２３と各電極１３ｃとが、開口部１３ｄを用いてそれぞれ接合されるようにした。【選択図】図１１
2005138526.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、
前記ヘッドチップと電気的接続を行うための配線パターン部と
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、
前記ヘッドチップには、各前記エネルギー発生素子のそれぞれと電気的に接続された接続パッドが設けられ、
前記ノズルシートには、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接続パッドと対向する位置に、それぞれ開口部が形成されているとともに、各前記開口部の領域内に前記配線パターン部の電極が配置され、
各前記接続パッドと前記配線パターン部の各前記電極とがそれぞれ接合されている
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、
前記開口部が樹脂により封止されている
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形成されたモジュールフレームと、
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前記モジュールフレームの前記ノズルシートとの貼合せ面と反対側の面に前記ヘッドチップ配置孔を被覆するように配置され、前記ヘッドチップの全ての前記液室と連通する共通液体流路を形成するためのバッファタンクと
を備え、
前記ノズルシートは、前記モジュールフレームが積層されず、かつ前記バッファタンクにより被覆されない領域を有し、その領域に、前記配線パターン部が設けられている
ことを特徴とするヘッドモジュール。
【請求項４】
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、
前記ヘッドチップと電気的接続を行うための配線パターン部と
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、
前記ヘッドチップには、各前記エネルギー発生素子のそれぞれと電気的に接続された接続パッドが設けられ、
前記ノズルシートには、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接続パッドと対向する位置に、それぞれ開口部が形成されているとともに、各前記開口部の領域内に前記配線パターン部の電極が配置され、
各前記接続パッドと前記配線パターン部の各前記電極とがそれぞれ接合されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記ヘッドモジュールは、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形成されたモジュールフレームを備え、
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】
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、
前記ヘッドチップと電気的接続を行うための配線パターン部と
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、
前記ヘッドチップには、各前記エネルギー発生素子のそれぞれと電気的に接続された接続パッドが設けられ、
前記ノズルシートには、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接続パッドと対向する位置に、それぞれ開口部が形成されているとともに、各前記開口部の領域内に前記配線パターン部の電極が配置され、
各前記接続パッドと前記配線パターン部の各前記電極とがそれぞれ接合されてい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。
【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、
前記ヘッドチップと電気的接続を行うための配線パターン部と
を備え、
前記ヘッドチップには、各前記エネルギー発生素子のそれぞれと電気的に接続された接続パッドが設けられ、
前記ノズルシートには、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接続パッドと対向する位置に、それぞれ開口部が形成されているとともに、各前記開口部の領域内に前記配線パターン部の電極が配置され、
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の製造方法であって、
前記ヘッドチップの各前記接続パッドと、前記ノズルシートの各前記電極とが対向するように、前記液室形成部材を設けた前記ヘッドチップを配置する第１工程と、
前記開口部を通して、各前記接続パッドと前記配線パターン部の各前記電極とを接合手段によってそれぞれ接合する第２工程と、
前記開口部を樹脂により封止する第３工程と
を含むことを特徴とするヘッドモジュールの製造方法。
【請求項８】
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、
前記ヘッドチップと電気的接続を行うための配線パターン部と
を備え、
前記ヘッドチップには、各前記エネルギー発生素子のそれぞれと電気的に接続された接続パッドが設けられ、
前記ノズルシートには、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接続パッドと対向する位置に、それぞれ開口部が形成されているとともに、各前記開口部の領域内に前記配線パターン部の電極が配置され、
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の製造方法であって、
前記ヘッドチップの各前記接続パッドと、前記ノズルシートの各前記電極とが対向するように、前記液室形成部材を設けた前記ヘッドチップを配置する第１工程と、
前記開口部を通して、各前記接続パッドと前記配線パターン部の各前記電極とを接合手段によってそれぞれ接合する第２工程と、
前記開口部を樹脂により封止する第３工程と
を含む工程により前記ヘッドモジュールを形成するとともに、
形成された前記ヘッドモジュールを直列に複数配置した状態で、その複数の前記ヘッドモジュールを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し、各前記モジュールフレームと前記ヘッドフレームとを貼り合わせる第４工程と
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【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、及びこれらの製造方法と、液体吐出装置に関する。詳しくは、ヘッドチップを電気的に接続するためのノズルシートの開口部を必要最小限の大きさにすることで、強度を確保するとともに、ヘッドクリーニングの際に支障が生じないように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。
例えば、特許文献１及び特許文献２では、ヘッドチップを電気的に接続するために、ノズルシートに開口部を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２３９９７号公報
【特許文献２】特開平６−６４１８６号公報
【０００３】
上記の特許文献１及び特許文献２の技術では、それぞれの図３及び図４に開示されているように、シリコンダイス又は基板２８（ヘッドチップに相当するもの）がテープ１８（ノズルシートに相当するもの）の背面に取り付けられている。また、基板２８には障壁層３０（液室形成部材に相当するもの）が形成されている。さらに、テープ１８の背面には伝導性のトレース３６（配線パターン部に相当するもの）が形成されている。
【０００４】
伝導性のトレース３６は、テープ１８の反対側の接触パッド２０（図２）に接続されるとともに、トレース３６端部は、基板２８上に形成された電極４０（接続パッドに相当するもの）と接続される。なお、障壁層３０の部分４２は、基板２８から伝導性のトレース３６の端部を絶縁するために用いられている。
【０００５】
トレース３６と電極４０との接続部には、ウィンドウ２２及び２４（開口部に相当するもの）が設けられ、両者の接続を容易にするために、テープ１８のもう一方の側からトレース３６の端部及び電極４０にアクセスすることができるようになっている。
以上の構成において、インクの小滴４６（液滴に相当するもの）は、インクチャネル３２（液室に相当するもの）の各々と関連したオリフィス孔（ノズルに相当するもの）から噴射される。
【０００６】
また、複数のヘッドチップを備えたものを１つのヘッドモジュールとし、そのヘッドモジュールを繋いで延長できる技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献３】特開２００２−８６６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前述の特許文献１及び特許文献２の技術では、ウィンドウ２２及び２４の２箇所だけでトレース３６の複数の端部及び複数の電極４０にアクセスし、両者を接続する構造であるので、複数の接続端子を全て露出させて相互に接合するために、ウィンドウ２２及び２４が大きな開口になる。そのため、基板２８を取り付けるテープ１８の強度が低下するという問題がある。
【０００８】
特に、テープ１８の表面をブレードで拭くワイプクリーニングの際にはテープ１８に大きな圧力が作用することとなり、テープ１８に部品的強度低下が生じている場合には、ワイプクリーニングの繰り返しによってテープ１８の表面の平滑性が損なわれ、オリフィス孔からのインクの噴射に悪影響を及ぼし、小滴４６の着弾位置が変化してしまうことが考えられる。
【０００９】
また、端子接続の終了後には、インクの浸入を防ぐため、ウィンドウ２２及び２４を封止材で密封する必要があるが、大きな開口であると、使用する封止材の量が多くなるという問題がある。
さらにまた、封止材の使用量が多くなると、テープ１８の表面から突出する封止材の高さが必然的に高くなるため、ワイプクリーニングの際に障害となり、クリーニング性能が低下するという問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献３のように、複数のプリントヘッドダイ４０（ヘッドチップに相当するもの）を配置する場合には、上記の問題がより深刻になる。すなわち、各プリントヘッドダイ４０ごとに、オリフィスレイヤ４７（ノズルシートに相当するもの）に大きな開口が存在するので、多量の封止材が必要となる。その結果、個々のプリントヘッドダイ４０におけるオリフィスレイヤ４７の前面４７１の平滑性が損なわれるだけでなく、各プリントヘッドダイ４０相互間でオリフィスレイヤ４７の前面４７１が同一面でなくなってしまう。すると、複数のプリントヘッドダイ４０を１つのブレードでクリーニングすることができなくなる。
【００１１】
また、記録媒体のインク着弾面に対して精度良く垂直にインクが吐出する場合には、複数のプリントヘッドダイ４０間におけるオリフィスレイヤ４７の前面４７１の平面性が多少損なわれていても印画品位について大きな影響はないが、例えばインクの吐出方向が記録媒体のインク着弾面に対して完全に垂直でない場合には、複数のプリントヘッドダイ４０間においてオリフィスレイヤ４７の前面４７１が同一面になっていないと、インクの着弾位置が変化してしまう。
【００１２】
特に、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、液滴の着弾位置のばらつきを目立たなくし、高品位な印画を可能とした技術を、既に提案している。
【００１３】
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、ノズルシート、すなわち特許文献３におけるオリフィスレイヤ４７の前面４７１の平面性が特に問題となる。しかし、特許文献３では、複数のプリントヘッドダイ４０間におけるオリフィスレイヤ４７の前面４７１の平面性をどのようにして確保するかについての開示はない。また、複数のプリントヘッドダイ４０のワイプクリーニングについても開示はない。
【００１４】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、ノズルシートの部品的強度を確保し、かつ、ノズルシートの開口部に使用する封止材の量を低減して突出高さを抑制した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、前記ヘッドチップと電気的接続を行うための配線パターン部とを備え、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、前記ヘッドチップには、各前記エネルギー発生素子のそれぞれと電気的に接続された接続パッドが設けられ、前記ノズルシートには、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接続パッドと対向する位置に、それぞれ開口部が形成されているとともに、各前記開口部の領域内に前記配線パターン部の電極が配置され、各前記接続パッドと前記配線パターン部の各前記電極とがそれぞれ接合されてい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４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を備えることを特徴とする。
さらにまた、請求項６の発明の液体吐出装置は、上記請求項４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、ヘッドモジュールに、ヘッドチップと電気的接続を行うための配線パターン部が備えられている。また、ヘッドチップの各エネルギー発生素子のそれぞれには、接続パッドが電気的に接続されている。そして、ノズルシートには、各エネルギー発生素子の各接続パッドと対向する位置に、開口部が形成されているとともに、その開口部の領域内には配線パターン部の電極が配置されている。
【００１８】
この状態においてノズルシートにヘッドチップが配置される。そして、ノズルシートの各開口部を用いて、各エネルギー発生素子の各接続パッドと、配線パターン部の各電極とがそれぞれ接合される。したがって、各開口部を非常に小さくすることができ、強度的に有利で、封止材の使用量も少なくなる。
さらに請求項４又は請求項６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つのヘッドモジュール１０に４つのヘッドチップ２０が設けられる。そして、このヘッドモジュール１０を直列に４個接続してＡ４版の長さにするとともに、それを４列設けて、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のカラーラインヘッドである液体吐出ヘッド１を形成している。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のヘッドモジュールによれば、ヘッドチップを電気的に接続するためのノズルシートの開口部を必要最小限の大きさにすることができるので、ノズルシートの強度が確保される。また、開口部が小さいので、開口部を封止する樹脂の使用量を少なくすることができる。さらに、樹脂封止した際に、ノズルシート表面からの突出高さを低くすることができるので、ワイプクリーニングの際に邪魔にならず、ヘッドクリーニングを確実に行うことができる。
【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、この平面図中、Ｘ方向の矢視側面図（断面図）である。また、図２は、液体吐出ヘッド１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。ヘッドモジュール１０は、図１の平面図において、長手方向に４個、直列に接続されており、その直列に接続された４個のヘッドモジュール１０が４列設けられている。直列に接続された４個のヘッドモジュール１０で１色を印画するものであり、本実施形態では、４色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、及びＫ）の液体吐出ヘッド１（ラインヘッド）を構成している。
【００２３】
また、各ヘッドモジュール１０内には、４個のヘッドチップ２０が設けられている。図２は、１つのヘッドチップ２０を示している、
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。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。
【００２４】
ヘッドチップ２０の発熱抵抗体２２が形成された面側は、厚さが約１５μｍのバリア層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。
【００２５】
図２中、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る。
【００２６】
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。
【００２７】
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。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。
【００２８】
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を備え、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て発熱抵抗体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。
【００２９】
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。
【００３０】
続いて、ヘッドモジュール１０のより詳細な構造及び製造過程について説明する。
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４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。
【００３１】
図４は、ノズルシート１３及びモジュールフレーム１１を分解して示す平面図である。モジュールフレーム１１は、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を有する。図４から明らかであるが、ノズルシート１３とモジュールフレーム１１とが重ね合わせられたときに、ノズルシート１３の配線パターン部１３ｂを除いて、略重なり合うように両者の形状が形成されている。
【００３２】
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、本実施形態では、４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。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。
【００３３】
図５は、ノズルシート１３を示す平面図と、この平面図中、Ｙ方向の矢視断面図である。ノズルシート１３は、ポリイミド等のフィルムをベースとしたものであり、ノズルシート１３のうち、モジュールフレーム１１に重ならない配線パターン部１３ｂは、銅箔等の導電体１３ｅ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。
【００３４】
配線パターン部１３ｂは、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との電気的接続が可能となるように，導電体１３ｅの一端に電極１３ｃが形成されている。なお、導電体１３ｅの他端は、プリント基板３１の導電体３１ａと接続できるように構成されている（図２参照）。
【００３５】
図５中、Ｙ方向矢視断面図は、電極１３ｃを通る断面図であり、電極１３ｃは、ノズルシート１３におけるヘッドチップ２０の配置面（図５の上面）から１５μｍ＋αだけ露出している。＋αは、ヘッドチップ２０のバリア層１２が厚さ約１５μｍであることに対応したものであり、接合の際のつぶし量である。また、電極１３ｃの下側には電極１３ｃごとに（平面的に見たときに）電極１３ｃを含む領域に開口部１３ｄが形成されており、この開口部１３ｄを用いて、反対側（図５の下面側）からそれぞれの電極１３ｃを発熱抵抗体２２の接続パッド２３に接合できるようになっている（図２参照）。各開口部１３ｄは０．２９ｍｍ×０．３２ｍｍの角窓で、接合のために必要な最小限の大きさである。
【００３６】
図６は、電極１３ｃの形成例を示す断面図である。図６（ａ）は、銅箔の導電体１３ｅの上にニッケルメッキで突起を形成し、最表面を金メッキして電極１３ｃを形成した例、図６（ｂ）は、銅箔の導電体１３ｅの上に金メッキのみで電極１３ｃを形成した例、図６（ｃ）は、銅箔の導電体１３ｅの上に銅メッキで突起を形成し、その上にニッケルメッキをした後、最表面を金メッキして電極１３ｃを形成した例である。
【００３７】
図７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及び正面図である。本実施形態では、ホットプレスによって両者を熱圧着することで接合する。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。また、ヘッドチップ配置孔１１ｂの領域内には、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。
【００３８】
なお、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。
【００３９】
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、ヘッドチップ配置孔１１ｂへのヘッドチップ２０の配置後に、後述するバッファタンク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。
一方、ノズルシート１３の開口部１３ｄの大きさは、必要最小限となっているので、モジュールフレーム１１によって張られても何ら問題は生じない。
【００４０】
続いて、ヘッドチップ配置孔１１ｂの領域内にあるノズルシート１３に対して、１つのヘッドチップ２０における発熱抵抗体２２の数に対向する数のノズル１３ａを一方向に整列させたノズル１３ａ列を形成する。図８は、ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズルシート１３にノズル１３ａ列が形成された状態を示す平面図である。
【００４１】
ノズル１３ａの形成は、エキシマレーザーにより行う。また、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を形成する。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、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内に形成されるノズル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）となるように形成する。
【００４２】
さらにまた、図８に示すように、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列は、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列を結ぶライン（各ノズル１３ａの中心を通るライン）を考えたときに、そのラインがモジュールフレーム１１の長手方向に平行に引いたモジュールフレーム１１の中心線側に形成される。また、各ヘッドチップ配置孔１１ｂを左側から順に、「Ｎ」、「Ｎ＋１」、「Ｎ＋２」、「Ｎ＋３」番目とすると、「Ｎ」番目と「Ｎ＋２」番目のヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列は、上記中心線に平行な一直線上に整列するように形成される。「Ｎ＋１」番目及び「Ｎ＋３」番目も同様である。
【００４３】
したがって、隣接するヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列、例えば「Ｎ」番目と「Ｎ＋１」番目のヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル１３ａ列は、上記中心線に対して平行な２直線上に整列する。
なお、本実施形態では、１つのモジュールフレーム１１に対して４つのヘッドチップ配置孔１１ｂを形成したが、本実施形態より多くヘッドチップ配置孔１１ｂを形成したときであっても、上記関係を満たすようにする。
【００４４】
次に、図９に示すように、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内に、バリア層１２を積層したヘッドチップ２０を配置・固定する。ここで、ヘッドチップ２０は、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。さらにこの場合には、ヘッドチップ２０の発熱抵抗体２２の真下に、ノズル１３ａが位置するように、例えば±１μｍ程度の精度で熱圧着される。同時に、ヘッドチップ２０の接続パッド２３は、ノズルシート１３の開口部１３ｄと対向する。
【００４５】
このように、バリア層１２が形成されたヘッドチップ２０がヘッドチップ配置孔１１ｂ内に配置され、ノズルシート１３とヘッドチップ２０とが接着されると、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に示すようなインク液室１４が形成される。
【００４６】
続いて、ヘッドチップ２０側に設けられた接続パッド２３（アルミニウム）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）とが電気的に接続される。図１０は、ヘッドチップ２０側の接続パッド２３の配置を示す平面図及び正面図である。なお、図１０では、ノズル１３ａ及び接続パッド２３を実線で図示している。図１０に示すように、１つのヘッドチップ２０には、ヘッドチップ２０の長手方向に沿って複数の接続パッド２３が予め設けられている。なお、上述した図２では、接続パッド２３とノズルシート１３の配線パターン部１３ｂとの位置関係を断面図で図示している。
【００４７】
図１１は、接続パッド２３と電極１３ｃとを示す側面の断面図及びノズルシート１３の開口部１３ｄを示す平面図である。図１１の断面図に示すように、ヘッドチップ２０には、接続パッド２３の部分を除いて約１５μｍ厚のバリア層１２が設けられている。一方、ノズルシート１３における配線パターン部１３ｂの導電体１３ｅの先端には、ヘッドチップ２０の配置面から１５μｍ＋αの高さに達する電極１３ｃが形成されている。
【００４８】
また、ノズルシート１３には、図１１の断面図の矢印のようにヘッドチップ２０がノズルシート１３上に配置されたとき、接続パッド２３と対向する位置に、開口部１３ｄが形成されている。開口部１３ｄは、接続パッド２３ごとに形成されており、図１１の平面図に示すように、０．２９ｍｍ×０．３２ｍｍの角窓で、ヘッドチップ２０の配置面の反対側から、電極１３ｃが形成された導電体１３ｅの先端が見えるようになっている。
【００４９】
図１２は、図１１の平面図中、Ｚ方向の矢視断面図であり、接続パッド２３と電極１３ｃとの接続方法を説明する側面の断面図である。図１２に示すように、ノズルシート１３にヘッドチップ２０が配置されると、各接続パッド２３と各電極１３ｃとがそれぞれ対向し、接触する。そして、図１２中、上側から開口部１３ｄにピン状の加振ツールＴを挿入し、この加振ツールＴに超音波振動を付与すると、上記の＋αがつぶししろとなり、超音波によって電極１３ｃと接続パッド２３とが金属接合される。なお、超音波ではなく、加熱によって接合することもできる。
【００５０】
電極１３ｃと接続パッド２３との接合後は、図１２に示すように、開口部１３ｄがシリコン系の樹脂等で樹脂封止される。これは、開口部１３ｄからインクが浸入して導電体１３ｅ等が腐食することがないようにするためである。この場合、ワイプクリーニングの邪魔にならないように、封止後の樹脂表面がノズルシート１３の表面と一致するようにする（ノズルシート１３の表面から盛り上がらないようにする）ことが好ましいが、硬化に伴って樹脂表面が下がっても確実に封止できるように、図１２では、多少盛り上がるようにしてある。
【００５１】
しかしながら、開口部１３ｄは、ヘッドチップ２０の接続パッド２３と同じ数だけ設けられており、ピン状の加振ツールＴを挿入できる最小の大きさとなっている。そのため、樹脂の使用量を少なくすることができ、ノズルシート１３の表面からの突出高さを低くすることができる（例えば、従来の３００μｍ程度の突出が、本実施形態では数十μｍになる）ので、クリーニング性能には全く影響しない。
【００５２】
なお、図２に示すように、ノズルシート１３の配線パターン部１３ｂ上には、プリント基板３１が設けられ、このプリント基板３１の配線パターン部１３ｂと対向する面上には導電体３１ａが形成されている。そして、この導電体３１ａと配線パターン部１３ｂの配線とが電気的に接続されている。これにより、発熱抵抗体２２とプリント基板３１間（発熱抵抗体２２と接続パッド２３、接続パッド２３と配線パターン部１３ｂ、及び配線パターン部１３ｂとプリント基板３１）が電気的に接続されることとなる。
【００５３】
次に、モジュールフレーム１１側から、バッファタンク１５を取り付ける。図１３は、バッファタンク１５を取り付けた状態を示す平面図及び正面図である。また、図１４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。
【００５４】
バッファタンク１５は、１つのヘッドモジュール１０に対して１つ設けられる。また、図１３に示すように、バッファタンク１５は、平面図で見たときに、モジュールフレーム１１よりやや小さい形状をなすが、モジュールフレーム１１と略相似形をなしている。さらに、図１４に示すように、バッファタンク１５の内部には、空洞となった共通液体流路１５ａが形成されている。特に本実施形態のバッファタンク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るように形成されることで、共通液体流路１５ａを形成している。
【００５５】
図１４に示すように、バッファタンク１５の下面側の縁とモジュールフレーム１１とが接着剤により接着される。バッファタンク１５がモジュールフレーム１１上に取り付けられると、図１３に示すように、全てのヘッドチップ配置孔１１ｂを被覆するようになる。さらに図１４に示すように、バッファタンク１５の共通液体流路１５ａと、各ヘッドチップ２０のインク液室１４とは、ヘッドチップ配置孔１１ｂとヘッドチップ２０との間の流路１６を介して連通される。これにより、バッファタンク１５は、ヘッドモジュール１０における全てのヘッドチップ２０の共通液体流路１５ａを形成する。
また、図１３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。
【００５６】
ここで、図１４に示すように、バッファタンク１５の下面側の内側縁（図１４中、Ａ部）が断面凸状に形成されており、この断面凸状の部分がモジュールフレーム１１と当接する。そして、この凸状の部分の外側（凸状の部分に対して段差となっている部分。図１４中、Ｂ部）に接着剤を入れて接着する。これにより、簡単に両者を接着できるようになり、バッファタンク１５の形状も簡易にすることができる。また、バッファタンク１５の下面側において、内側縁の断面凸状の部分がモジュールフレーム１１と当接することにより、接着剤が内部（共通液体流路１５ａやヘッドチップ２０側）に入り込んでしまうことを防止できる。
【００５７】
以上のようにしてヘッドモジュール１０が完成するが、さらに本実施形態では、このヘッドモジュール１０を複数用いて、１つの液体吐出ヘッド１を形成する。
図１５は、ヘッドモジュール１０を並べて配置した状態を示す平面図及び正面図である。図１５中、平面図では複数のヘッドモジュール１０を図示しているが、正面図では、１つのヘッドモジュール１０が配置された状態を図示している。
【００５８】
本実施形態では、図１５の平面図に示すように、ベース治具Ｃ上に、４つのヘッドモジュール１０を直列に整列させる。この場合に、各ヘッドモジュール１０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配置する。このようにして４つのヘッドモジュール１０を１列に整列させることで、Ａ４対応のラインヘッドを形成する。さらに、このヘッドモジュール１０列（４個のヘッドモジュール１０からなるもの）を４列並べて（図１５の平面図では、ヘッドモジュール１０列を３列並べるとともに、一番下の列のヘッドモジュール１０列では、１つのヘッドモジュール１０がベース治具Ｃ上に載置された状態を図示している）、Ｙ、Ｍ、Ｃ、及びＫの４色（カラー）対応のカラーラインヘッドを形成する。
【００５９】
なお、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）とし、ヘッドモジュール「Ｎ」及び「Ｎ＋１」内の４つのヘッドチップ２０を左側から順に、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、及び２０Ｄとすると、ヘッドモジュール「Ｎ」のヘッドチップ２０Ｄ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１３ａが、ヘッドチップ２０の並び方向においてオーバーラップするように配置される。すなわち、ヘッドモジュール「Ｎ」のヘッドチップ２０Ｄのうち、最もヘッドモジュール「Ｎ＋１」側にあるノズル１３ａ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、右側に位置するように配置される。
【００６０】
そして、上記のように、１列４個のヘッドモジュール１０を４列配置した後、上側から、ヘッドフレーム２を配置する。ヘッドフレーム２は、剛性の高い金属板等に対して、直列に配置された４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が４個形成されたものである。すなわち、図１５に示したように配置された４つのヘッドモジュール１０に対して、ヘッドフレーム２を上側から配置したときに、４個のヘッドモジュール１０が内部に入り込むように、ヘッドモジュール配置孔２ａが形成されたものである。
【００６１】
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、液体吐出ヘッド１が形成される。また、図１中、Ｘ方向矢視側面図に示すように、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。
【００６２】
なお、図１中、Ｘ方向矢視側面図に示すように、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、図１中、Ｘ方向矢視側面図に示すように、プリント基板３は、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。そして、プリント基板３とノズルシート１３の配線パターン部１３ｂとがヒートバーではんだ付けされ、はんだ付けした端子部分はシリコン系の樹脂で被覆される。
【００６３】
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４つのヘッドチップ配置孔１１ｂを形成することで、１つのヘッドモジュール１０には４つのヘッドチップ２０が搭載されるようにした。しかし、これに限らず、１つのヘッドモジュール１０に対してヘッドチップ２０を何個搭載しても良い。この場合、ヘッドチップ２０の数に応じて接続パッドも増減するが、開口部も、接続パッドの位置と数に対応して形成する。
【００６４】
（２）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、４個のヘッドモジュール１０を直列に接続したヘッドモジュール１０列を４列設けたが、これに限らず、液体吐出ヘッド１の用途や色数に応じて、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、ラインヘッドに限らず、シリアルヘッドに適用することも可能である。
【００６５】
（３）本実施形態では、ノズルシート１３に配線パターン部１３ｂを設けた例を挙げたが、それ以外の形態であっても良い。図１６は、本発明の他のヘッドモジュール１０を示す側面の断面図である。図１６に示すように、ノズルシート１３とは別に配線パターン部１７を設けた場合にも適用できる。
【００６６】
図１６に示す例では、ノズルシート１３に対して配線パターン部１７が鉛直方向に設けられている。そして、ヘッドチップ２０の接続パッド２３と対向する位置に形成された開口部１３ｄの内部で、接続パッド２３と配線パターン部１７の電極とがワイヤーボンドで接合されている。この例であっても、接続パッド２３の位置と数に対応して、接続パッド２３と同じ数の開口部１３ｄを形成することで、開口部１３ｄを必要最小限の大きさにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【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図中、Ｘ方向の矢視側面図（断面図）である。
【図２】液体吐出ヘッド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】ノズルシート及びモジュールフレームを分解して示す平面図である。
【図５】ノズルシートを示す平面図及び図中、Ｙ方向の矢視断面図である。
【図６】電極の形成例を示す断面図である。
【図７】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及び正面図である。
【図８】ヘッドチップ配置孔内のノズルシートにノズル列が形成された状態を示す平面図である。
【図９】各ヘッドチップ配置孔内に、バリア層を積層したヘッドチップを配置・固定した状態を示す図である。
【図１０】ヘッドチップ側の接続パッドの配置を示す平面図及び正面図である。
【図１１】接続パッドと電極とを示す側面の断面図及びノズルシートの開口部を示す平面図である。
【図１２】ヘッドチップの接続パッドと、ノズルシートの配線パターン部の電極との接続方法を説明する側面の断面図である。
【図１３】バッファタンクをヘッドモジュールに取り付けた状態を示す平面図及び側面図である。
【図１４】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１５】ヘッドモジュールを並べて配置した状態を示す平面図及び正面図である。
【図１６】本発明の他のヘッドモジュール１０を示す側面の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
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
１３ｄ  開口部
１３ｅ  導電体
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
１７  配線パターン部
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
３１  プリント基板
３１ａ  導電体
Ｃ  ベース治具
Ｔ  加振ツール
【図１】
2005138526.tif 000003
【図２】
2005138526.tif 000004
【図３】
2005138526.tif 000005
【図４】
2005138526.tif 000006
【図５】
2005138526.tif 000007
【図６】
2005138526.tif 000008
【図７】
2005138526.tif 000009
【図８】
2005138526.tif 000010
【図９】
2005138526.tif 000011
【図１０】
2005138526.tif 000012
【図１１】
2005138526.tif 000013
【図１２】
2005138526.tif 000014
【図１３】
2005138526.tif 000015
【図１４】
2005138526.tif 000016
【図１５】
2005138526.tif 000017
【図１６】
2005138526.tif 000018