JP2007015123A - Head module, liquid ejecting head, liquid ejector, and manufacturing method for head module - Google Patents

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徹 谷川
Masato Ando
真人 安藤
Isao Shiroma
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an outflow of a sealing material at a connecting part, an exposure part and the like of a wiring board by a simple constitution. <P>SOLUTION: A nozzle sheet 25 is arranged to have nozzles positioned within a head chip stationing hole of a module frame 11 and to cover a part of the region of the head chip stationing hole. A head chip 20 has a pair of groove parts 24a formed in a barrier layer 24. Each head chip 20 is arranged at each head chip stationing hole so that a heating resistor 22 and the nozzle are opposed to each other and each groove part 24a is disposed on the nozzle sheet 25 at a position where the nozzles are not formed. A flexible wiring board 3 is arranged so that its electrode and an electrode of the head chip 20 are electrically connected to each other. A gap between the head chip 20 of the side where the flexible wiring board 3 is set and the module frame 11 is sealed by the sealing material 29. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体を吐出するためのヘッドの一部を構成するヘッドモジュール、並びにこのヘッドモジュールを用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置と、ヘッドモジュールの製造方法に関する。詳しくは、ヘッドチップとモジュールフレームとの間の隙間を封止する封止材により、液体の流路が塞がれることを防止する技術に関するものである。   The present invention relates to a head module that constitutes a part of a head for discharging a liquid, a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus using the head module, and a method of manufacturing the head module. More specifically, the present invention relates to a technique for preventing a liquid flow path from being blocked by a sealing material that seals a gap between a head chip and a module frame.

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、そのインクジェットプリンタ等に用いられるヘッド(液体吐出ヘッド)は、ノズルから記録紙にインクを吐出することによって記録を行う。例えば、エネルギー発生素子として発熱素子を用いた方式では、ノズルと連通するインク液室(加圧室)の底壁を発熱素子で構成し、この発熱素子に電気信号となる電気パルスを印加して加熱し、それにより発生するインク気泡の圧力によってノズルからインクを吐出させ、記録紙に記録を行う。そして、このようなノンインパクト記録方式のヘッドは、高速性、低騒音性等に優れており、一般に広く普及している。   2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet printer is known as an example of a liquid ejecting apparatus, and a head (liquid ejecting head) used in the ink jet printer or the like performs recording by ejecting ink from a nozzle onto recording paper. For example, in a method using a heat generating element as an energy generating element, the bottom wall of an ink liquid chamber (pressurizing chamber) communicating with a nozzle is configured by a heat generating element, and an electric pulse serving as an electric signal is applied to the heat generating element. Heating is performed, and ink is ejected from the nozzles by the pressure of the ink bubbles generated thereby, and recording is performed on the recording paper. Such non-impact recording type heads are excellent in high speed, low noise, etc., and are generally widely used.

ここで、一般的なヘッドの構造は、一方側の面に、インクを吐出するための複数のノズルが形成されたノズルシートが配置され、他方側の面には、インクの流路を介して加圧室にインクを供給するための供給口又はバッファタンクが設けられている。また、インクを吐出するための電気パルスを発熱素子に印加する配線基板が接続されている。この配線基板の接続方式には、NCF(Non Conductive Film)、NCP(Non Conductive Paste)、ACP(Anisotropic Conductive Paste)、ACF(Anisotropic Conductive Film)、TAB(Tape Automated Bonding)等の実装技術があり、従来はTAB方式が一般的であったが、異方性導電膜を用いるACF方式も製品化されてきている。   Here, in a general head structure, a nozzle sheet in which a plurality of nozzles for ejecting ink is formed is disposed on one side surface, and an ink flow path is disposed on the other side surface. A supply port or a buffer tank for supplying ink to the pressure chamber is provided. In addition, a wiring board for applying an electric pulse for ejecting ink to the heating element is connected. This wiring board connection method includes NCF (Non Conductive Film), NCP (Non Conductive Paste), ACP (Anisotropic Conductive Film), ACF (Anisotropic Conductive Film), and TAB (Tape Technology). Conventionally, the TAB method has been common, but an ACF method using an anisotropic conductive film has also been commercialized.

そして、配線基板を電気的に接続する接続部、配線基板の露出部等は、吐出不良が発生しないように、インクによる腐食や外力による断線を防止する必要がある。そのため、エポキシ系、シリコン系、アクリル系の接着剤等の封止材によって封止される。
例えば特許文献1では、回路基板と圧電セラミックプレートとからなるヘッドチップをフレキシブル配線基板でACFを介して連結する構造において、連結部が外気と遮断されるように、連結部の外周を全範囲にわたって2層の接着剤で封止したヘッドが開示されている。
特開2004−1382号公報
In addition, it is necessary to prevent corrosion due to ink and disconnection due to external force at the connection portion that electrically connects the wiring substrate, the exposed portion of the wiring substrate, and the like so as not to cause ejection defects. Therefore, it is sealed with a sealing material such as an epoxy-based, silicon-based or acrylic adhesive.
For example, in Patent Document 1, in a structure in which a head chip composed of a circuit board and a piezoelectric ceramic plate is connected via a flexible wiring board via an ACF, the outer periphery of the connecting portion is extended over the entire range so that the connecting portion is blocked from outside air. A head sealed with two layers of adhesive is disclosed.
JP 2004-1382 A

また、特許文献2では、記録素子基板の周囲の封止領域に対して連通した充填剤溜め部を設け、熱硬化性の充填剤を充填剤溜め部に注入し、加熱により充填剤を流動させて封止領域に充填させ、充填剤を適正量に制御するヘッドの製造方法が開示されている。
特許3592172号公報
Further, in Patent Document 2, a filler reservoir portion that communicates with a sealing region around the recording element substrate is provided, a thermosetting filler is injected into the filler reservoir portion, and the filler is caused to flow by heating. A method of manufacturing a head that fills a sealing region and controls the filler to an appropriate amount is disclosed.
Japanese Patent No. 3592172

しかし、前述の特許文献1では、高速、高精度の記録の要求に応じることができない。すなわち、近年の一層の記録技術の進歩により、高速、高精度の記録が要求されるようになっているが、それにつれ、ノズル、加圧室、及び加圧室に連絡するインクの流路はますます微細化している。そして、製造工程や環境動作の影響でヘッドに熱が加わると、ヘッドチップとフレキシブル配線基板との連結部やフレキシブル配線基板の封止部にある接着剤の粘度が一時的に低下し、接着剤中の成分の一部が分離を起こす等して流出し、きわめて微細に構成された加圧室に連通するインクの流路を塞ぎ、吐出不良を引き起こす原因となる。   However, the above-mentioned Patent Document 1 cannot meet the demand for high-speed and high-precision recording. That is, with the recent progress in recording technology, high-speed and high-precision recording is required, and as a result, the nozzle, the pressurizing chamber, and the ink flow path communicating with the pressurizing chamber Increasingly finer. Then, when heat is applied to the head due to the influence of the manufacturing process and environmental operation, the viscosity of the adhesive in the connection part between the head chip and the flexible wiring board and the sealing part of the flexible wiring board temporarily decreases, and the adhesive A part of the components flow out due to separation or the like, and block the ink flow path communicating with the very fine pressurizing chamber, thereby causing ejection failure.

例えば、接着剤として用いられる熱硬化型エポキシ樹脂接着剤中の成分には、主に主剤と硬化剤とがあり、主剤は液体、硬化剤は径が10μm以上の固体(粉体)となっている。そして、接着のために接着剤を加熱すると、接着剤の粘度が一時的に下がって成分分離を起こす。この際、高さ10μm程度の隙間には、主剤は、それ自体の表面張力によって入り込むことができるが、硬化剤の方は、隙間に入り込むことができない。そのため、結局、主剤のみが隙間を伝って流れ出すこととなり、インクの流路の一部分に溜まって流路を塞ぐようになる。   For example, the components in a thermosetting epoxy resin adhesive used as an adhesive mainly include a main agent and a curing agent. The main agent is a liquid, and the curing agent is a solid (powder) having a diameter of 10 μm or more. Yes. When the adhesive is heated for adhesion, the viscosity of the adhesive is temporarily reduced to cause component separation. At this time, the main agent can enter the gap having a height of about 10 μm by its own surface tension, but the curing agent cannot enter the gap. As a result, only the main agent flows out through the gap and eventually accumulates in a part of the ink flow path to block the flow path.

一方、上記特許文献2の技術では、充填剤を適正量に制御するために、わざわざ封止領域に連通する充填剤溜め部を形成することとなり、これでは、製造コスト及び作業効率上のデメリットが大きい。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、配線基板の接続部や露出部等における封止材の流出を簡単な構成で防止し、高速、高精度の記録を安定的に行うことができるようにするとともに、製造コストを低減することである。
On the other hand, in the technique of the above-mentioned Patent Document 2, in order to control the filler to an appropriate amount, the filler reservoir portion that communicates with the sealing region is purposely formed, which has disadvantages in manufacturing cost and work efficiency. large.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to prevent the sealing material from flowing out at the connection part or the exposed part of the wiring board with a simple configuration, so that high-speed and high-precision recording can be performed stably. And reducing the manufacturing cost.

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、半導体基板上に複数のエネルギー発生素子が一定間隔で略直線状に配置されるとともに、前記エネルギー発生素子が設けられた面に、前記エネルギー発生素子の周囲に液室を形成するためのバリア層及び外部と電気的に接続するための電極を設けたヘッドチップと、ノズルが形成されたノズルシートと、前記ヘッドチップの前記電極と電気的に接続される配線基板と、前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きい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に吐出力を与えることにより、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、前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、前記ヘッドチップは、前記バリア層に一対の溝部が形成されており、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子と前記ノズルとが対向するとともに、各前記溝部が前記ノズルの形成されていない位置の前記ノズルシート上に配置されるように、前記モジュールフレームの他方側の面から、各前記ヘッドチップ配置孔にそれぞれ配置され、前記ヘッドチップ配置孔に配置された前記ヘッドチップの前記電極は、前記ヘッドチップ配置孔の前記ノズルシートにより覆われていない領域から露出し、前記配線基板は、前記配線基板の電極と前記ヘッドチップの前記電極とが電気的に接続されるとともに、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが設けられた面側において、前記ヘッドチップの露出している前記電極を覆うように配置され、前記配線基板が配置された側の前記ヘッドチップと前記モジュールフレームとの間の隙間は、封止材により封止されていることを特徴とする。
The present invention solves the above-described problems by the following means.
According to the first aspect of the present invention, a plurality of energy generating elements are arranged substantially linearly at a constant interval on a semiconductor substrate, and the energy generating element is provided on a surface provided with the energy generating elements. A head chip provided with a barrier layer for forming a liquid chamber around the element and an electrode for electrical connection to the outside, a nozzle sheet on which a nozzle is formed, and the electrode of the head chip electrically A wiring board to be connected; and a module frame which is a hole for arranging the head chip therein and has a plurality of head chip arrangement holes larger than the outer shape of the head chip. A head module that discharges liquid in the liquid chamber from the nozzle by applying a discharge force to the liquid in the chamber, wherein the nozzle sheet includes: On one side of the module frame, the nozzle is positioned in the head chip arrangement hole and is arranged so as to cover a part of the area of the head chip arrangement hole with respect to each head chip arrangement hole. In addition, the head chip is formed in a size that covers a part of the region of the head chip arrangement hole, the head chip has a pair of grooves formed in the barrier layer, and the energy generating element and the nozzle of the head chip Are arranged in each head chip arrangement hole from the other side surface of the module frame so that each groove is arranged on the nozzle sheet at a position where the nozzle is not formed. The electrode of the head chip arranged in the head chip arrangement hole is formed by the nozzle sheet of the head chip arrangement hole. The wiring board is exposed from an uncovered area, and the wiring board is electrically connected to the electrode of the wiring board and the electrode of the head chip, and on the surface side of the module frame where the nozzle sheet is provided. The gap between the head chip and the module frame on the side where the wiring board is arranged is sealed with a sealing material, so as to cover the exposed electrode of the head chip. It is characterized by that.

上記発明においては、ヘッドチップは、バリア層に一対の溝部が形成されている。そして、ノズルシートが設けられた面と反対側の面から、ヘッドチップがヘッドチップ配置孔内に配置され、ヘッドチップのエネルギー発生素子とノズルシートのノズルとが対向する。この状態において、ノズルシート側に配線基板が配置され、配線基板の電極とヘッドチップの電極とが電気的に接続される。
また、配線基板が配置された側のヘッドチップとモジュールフレームとの間の隙間は、封止材によって封止される。そして、この封止材の流出は、ヘッドチップのバリア層に形成された一対の溝部によって防止される。
In the above invention, the head chip has a pair of grooves formed in the barrier layer. Then, the head chip is arranged in the head chip arrangement hole from the surface opposite to the surface on which the nozzle sheet is provided, and the energy generating element of the head chip and the nozzle of the nozzle sheet face each other. In this state, the wiring board is arranged on the nozzle sheet side, and the electrode of the wiring board and the electrode of the head chip are electrically connected.
Further, the gap between the head chip on the side where the wiring board is disposed and the module frame is sealed with a sealing material. Then, the outflow of the sealing material is prevented by a pair of grooves formed in the barrier layer of the head chip.

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(発熱素子)、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、サーマル方式の発熱抵抗体22が相当する。また、実施形態では、モジュールフレーム11には8つのヘッドチップ配置孔11bが形成され、1つのヘッドモジュール10には8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2個接続してラインヘッド(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。   The energy generating element of the present invention may be a heating resistor (heating element) such as a heater, a piezoelectric element such as a piezo element, MEMS, or the like, but in the following embodiments, a thermal heating resistor is used. The body 22 corresponds. In the embodiment, the module frame 11 is provided with eight head chip placement holes 11 b, and one head module 10 is provided with eight head chips 20. Then, two head modules 10 are connected in series to form a line head (length of A4 plate), and four rows are provided, and Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and A liquid discharge head 1 which is a color line head of four colors of K (black) is formed.

本発明のヘッドモジュールによれば、配線基板が配置された側のヘッドチップとモジュールフレームとの間の隙間は、封止材によって封止される。そして、この封止材の流出は、ヘッドチップのバリア層に形成された一対の溝部によって防止される。そのため、流出した封止材によってインクの流路が塞がれることはなく、高速、高精度の記録を安定的に行うことができる。また、簡単な構成で封止材の流出を防止できるので、製造コストを低減することができる。   According to the head module of the present invention, the gap between the head chip on the side where the wiring board is disposed and the module frame is sealed with the sealing material. Then, the outflow of the sealing material is prevented by a pair of grooves formed in the barrier layer of the head chip. Therefore, the flow path of the ink is not blocked by the leaked sealing material, and high-speed and high-precision recording can be performed stably. In addition, since the sealing material can be prevented from flowing out with a simple configuration, the manufacturing cost can be reduced.

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を示す平面図であり、液体の吐出面側から見た図である。また、図2は、図1と反対側の面から見た図である。さらにまた、図3は、図2の前面側に制御基板4を配置した図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a liquid discharge head 1 according to an embodiment of the present invention, as viewed from the liquid discharge surface side. FIG. 2 is a view as seen from the opposite side of FIG. FIG. 3 is a diagram in which the control board 4 is arranged on the front side of FIG.

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、フレキシブル配線基板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2個、直列に接続されており、その2個のヘッドモジュール10でA4横幅の長さをカバーして1色を印画するものである。そして、その直列に接続された2個のヘッドモジュール10が4列設けられ、4色(Y、M、C、及びK)の液体吐出ヘッド1を構成している。   The liquid discharge head 1 is used as a head mounted on a liquid discharge apparatus (in this embodiment, a color line inkjet printer). As shown in FIG. 1, the liquid ejection head 1 includes a head frame 2, a flexible wiring board 3, and a plurality of head modules 10. In the plan view of FIG. 1, two head modules 10 are connected in series in the longitudinal direction, and the two head modules 10 cover one A4 width and print one color. . The two head modules 10 connected in series are provided in four rows to form a liquid ejection head 1 of four colors (Y, M, C, and K).

また、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。図4は、1つのヘッドチップ20の周囲を示す断面図である。
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、電極23が形成されている。そして、発熱抵抗体22と電極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。
Further, eight head chips 20 are provided in each head module 10. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the periphery of one head chip 20.
The head chip 20 includes a semiconductor substrate 21 made of silicon or the like, and a heating resistor 22 (corresponding to an energy generating element in the present invention) deposited on one surface of the semiconductor substrate 21. An electrode 23 is formed on the edge of the semiconductor substrate 21 that is on the same side as the surface on which the heating resistor 22 is formed and opposite to the edge on which the heating resistor 22 is formed. The heating resistor 22 and the electrode 23 are connected via a conductor portion (not shown) formed on the semiconductor substrate 21.

ヘッドチップ20の発熱抵抗体22が形成された面には、バリア層24、及びノズルシート25が積層されている。バリア層24は、インク液室(加圧室)26の側壁を形成するとともに、後述するヘッドチップ20とノズルシート25とを接着させる役目を果たすものである。バリア層24は、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。また、バリア層24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。   A barrier layer 24 and a nozzle sheet 25 are laminated on the surface of the head chip 20 on which the heating resistor 22 is formed. The barrier layer 24 forms a side wall of the ink liquid chamber (pressurizing chamber) 26 and serves to bond a head chip 20 and a nozzle sheet 25 described later. The barrier layer 24 is made of, for example, a photosensitive cyclized rubber resist or an exposure curable dry film resist, and is laminated on the entire surface of the semiconductor chip 21 of the head chip 20 on which the heating resistor 22 is formed, and then the photolithography process. Thus, an unnecessary portion is removed by the above. Further, the barrier layer 24 is formed in a substantially concave shape when viewed in plan so as to surround the vicinity of the three sides of the heating resistor 22.

さらにまた、ノズルシート25は、複数のノズル25a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たものである。そして、ノズルシート25は、ノズル25a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25a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25a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、バリア層24と貼り合わされている。   Furthermore, the nozzle sheet 25 is formed with a plurality of nozzles 25a, for example, formed by an electroforming technique using nickel. In the nozzle sheet 25, more specifically, the central axis of the nozzle 25a and the heat generation so that the position of the nozzle 25a matches the position of the heating resistor 22, that is, the nozzle 25a faces the heating resistor 22. The resistor 22 is bonded to the barrier layer 24 so that the center of the resistor 22 coincides with the plan view.

インク液室26は、発熱抵抗体22を囲むように、半導体基板21とバリア層24とノズルシート25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26の底壁を構成し、バリア層24の発熱抵抗体22を略凹状に囲む部分がインク液室26の側壁を構成し、ノズルシート25がインク液室26の天壁を構成している。そして、インク液室26は、図4に示すように、ヘッドチップ20と、モジュールフレーム11との間の流路27に連通している。   The ink liquid chamber 26 is composed of the semiconductor substrate 21, the barrier layer 24, and the nozzle sheet 25 so as to surround the heating resistor 22. The ink liquid chamber 26 is filled with the ink to be ejected, and the ink is applied when the ink is ejected. It becomes a pressure chamber. The surface of the semiconductor substrate 21 on which the heat generating resistor 22 is formed constitutes the bottom wall of the ink liquid chamber 26, and the portion of the barrier layer 24 surrounding the heat generating resistor 22 in a substantially concave shape forms the side wall of the ink liquid chamber 26. The nozzle sheet 25 constitutes the top wall of the ink liquid chamber 26. The ink liquid chamber 26 communicates with a flow path 27 between the head chip 20 and the module frame 11 as shown in FIG.

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26内のインクを、インク液室26に対向するノズル25aから吐出させることができる。   The one head chip 20 is usually provided with heating resistors 22 in units of 100, and each of the heating resistors 22 is uniquely selected by a command from a control unit (not shown) of the printer. The ink in the ink liquid chamber 26 corresponding to the heating resistor 22 can be ejected from the nozzle 25 a facing the ink liquid chamber 26.

すなわち、インク液室26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25a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25a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。   That is, when the ink liquid chamber 26 is filled with ink, the heating resistor 22 is rapidly heated by passing a pulse current through the heating resistor 22 for a short time, for example, 1 to 3 μsec. As a result, a gas-phase ink bubble is generated at a portion in contact with the heating resistor 22, and a certain volume of ink is pushed away (the ink boils) due to the expansion of the ink bubble. As a result, ink having a volume equivalent to the pushed ink in the portion in contact with the nozzle 25a is ejected from the nozzle 25a as an ink droplet. The droplets are landed on the photographic paper to form dots (pixels).

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5(a)は、1つのモジュールフレーム11を示す平面図である。本実施形態のヘッドモジュール10は、モジュールフレーム11と、8つのヘッドチップ20及びノズルシート25と、バッファタンク12とから構成されている。
Next, a more detailed structure and manufacturing process of the head module 10 will be described.
FIG. 5A is a plan view showing one module frame 11. The head module 10 according to this embodiment includes a module frame 11, eight head chips 20 and a nozzle sheet 25, and a buffer tank 12.

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。
モジュールフレーム11は、例えばステンレス鋼から形成され、厚みが約0.5mm程度のものであり、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。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。
The module frame 11 is formed in a substantially rectangular shape when viewed in a plan view, and has engaging portions 11a cut out in a substantially L shape on both left and right ends.
The module frame 11 is made of, for example, stainless steel and has a thickness of about 0.5 mm. In this embodiment, substantially rectangular head chip arrangement holes 11b are formed at eight locations. The head chip placement hole 11b has a hole shape slightly larger than the outer shape of the head chip 20, so that the head chip 20 can be completely placed inside.

また、モジュールフレーム11には、ヘッドフレーム2に固定するための2つの取付穴11dが形成されている。。取付穴11dは、ヘッドフレーム2にヘッドモジュール10を取り付けるときに用いられるものである。さらにまた、各ヘッドチップ配置孔11bの外縁部の一部を囲むように、溝11c(図5(a)中、ハッチング部)が形成されている。   The module frame 11 is formed with two attachment holes 11d for fixing to the head frame 2. . The attachment hole 11d is used when the head module 10 is attached to the head frame 2. Furthermore, a groove 11c (a hatched portion in FIG. 5A) is formed so as to surround a part of the outer edge portion of each head chip arrangement hole 11b.

図5は、モジュールフレーム11にノズルシート25を貼付する工程を示している。図5に示すように、ヘッドチップ配置孔11bの周囲と溝11cとで囲まれた領域に、接着剤14を塗布(印刷)する(図中、(b))。この接着剤14の領域は、ノズルシート25が貼付されたときにノズルシート25の外縁部とほぼ一致する大きさに形成されている。
そして、接着剤14の塗布後は、ノズルシート25をモジュールフレーム11に貼着する(図中、(c))。このとき、余分な接着剤14は、溝11c内に入り込み、溝11cによって吸収される。
FIG. 5 shows a process of attaching the nozzle sheet 25 to the module frame 11. As shown in FIG. 5, the adhesive 14 is applied (printed) to a region surrounded by the periphery of the head chip arrangement hole 11b and the groove 11c ((b) in the figure). The region of the adhesive 14 is formed in a size that substantially coincides with the outer edge portion of the nozzle sheet 25 when the nozzle sheet 25 is attached.
And after application | coating of the adhesive agent 14, the nozzle sheet 25 is stuck on the module frame 11 ((c) in a figure). At this time, excess adhesive 14 enters the groove 11c and is absorbed by the groove 11c.

また、ノズルシート25によって、ヘッドチップ配置孔11bの領域の一部が覆われるように貼着される。さらにまた、ノズルシート25は、モジュールフレーム11に支持されるための必要最小限の大きさに形成されており、ノズルシート25がヘッドチップ配置孔11c上に貼着されたときは、ノズルシート25は、ヘッドチップ配置孔11b及び接着剤14の塗布範囲にのみ存在する大きさに形成されている。すなわち、ノズルシート25は、ヘッドチップ配置孔11bの領域の必要な一部を覆うとともに、最小限の接着面積を有するように、必要最小限の大きさに形成されている。   Further, the nozzle sheet 25 is stuck so as to cover a part of the area of the head chip arrangement hole 11b. Furthermore, the nozzle sheet 25 is formed in the minimum necessary size to be supported by the module frame 11, and when the nozzle sheet 25 is stuck on the head chip placement hole 11c, the nozzle sheet 25 is formed. Is formed in a size that exists only in the application range of the head chip arrangement hole 11b and the adhesive 14. That is, the nozzle sheet 25 is formed in the minimum necessary size so as to cover a necessary part of the region of the head chip arrangement hole 11b and to have a minimum adhesion area.

さらに、本実施形態では、ホットプレスによってノズルシート25をモジュールフレーム11に熱圧着することで接合する。この接合は、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℃;本発明における第1温度環境下)で行われる。モジュールフレーム11とノズルシート25とを比較すると、ノズルシート25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25は、モジュールフレーム11により張られた状態となる。   Further, in the present embodiment, the nozzle sheet 25 is bonded to the module frame 11 by hot pressing by hot pressing. This joining is performed at the highest temperature (for example, about 150 ° C. under the first temperature environment in the present invention) in the manufacturing process of the head module 10 and the liquid discharge head 1. When the module frame 11 and the nozzle sheet 25 are compared, the nozzle sheet 25 has a larger coefficient of linear expansion (easily expands and contracts due to temperature changes). Below this temperature, the nozzle sheet 25 is stretched by the module frame 11.

すなわち、ノズルシート25の温度変化による伸縮は、ノズルシート25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。
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には、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。したがって、ヘッドチップ20は、ヘッドチップ配置孔11bよりわずかに大きい外形をなしている。
That is, the expansion and contraction due to the temperature change of the nozzle sheet 25 is governed by the module frame 11 after the nozzle sheet 25 and the module frame 11 are joined.
Therefore, in order to ensure the rigidity of the module frame 11 as much as possible, it is preferable that the opening area of the head chip arrangement hole 11b of the module frame 11 is minimized. Therefore, the head chip 20 has an outer shape slightly larger than the head chip arrangement hole 11b.

なお、ノズル25aは、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貫通穴を一方向に整列させたものである。
ノズル25a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25a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25aを形成する。これにより、ノズル25aは、インクの吐出面(ノズルシート25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。
The nozzle 25a is formed by aligning the number of through-holes facing the number of heating resistors 22 in one head chip 20 in one direction.
The nozzle 25a is formed by an excimer laser. Further, since the nozzle 25a formed by the laser beam is tapered, the laser beam is irradiated from the module frame 11 side to form the nozzle 25a. Thus, the nozzle 25a becomes a hole having a taper so that the opening diameter gradually decreases as it approaches the ink ejection surface (the outer surface of the nozzle sheet 25).

また、各ヘッドチップ配置孔11b内に位置するノズル25a列のノズル25a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を形成する場合には、約42.3μm)となるように形成する。   Further, the pitch between the nozzles 25a of the nozzle 25a row located in each head chip arrangement hole 11b is the same as the arrangement pitch of the heating resistors 22 of the head chip 20 (when forming the head module 10 with a resolution of 600 dpi, And about 42.3 μm).

さらにまた、図5において、各ヘッドチップ配置孔11b内のノズル25a列は、各ヘッドチップ配置孔11b内のノズル25a列を結ぶライン(各ノズル25a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、「N1」、「N2」、「N3」、・・、「N8」番目とすると、「N1」番目と「N3」、「N5」及び「N7」番目のヘッドチップ配置孔11b内のノズル25a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。「N2」、「N4」、「N6」及び「N8」番目の関係も同様である。   Furthermore, in FIG. 5, the nozzle 25a row in each head chip arrangement hole 11b is a line connecting the nozzle 25a row in each head chip arrangement hole 11b (a line passing through the center of each nozzle 25a). The line is formed on the center line side of the module frame 11 drawn parallel to the longitudinal direction of the module frame 11. Further, when the head chip arrangement holes 11b are “N1”, “N2”, “N3”,..., “N8” in order from the left side, “N1”, “N3”, “N5” and “N7” The nozzle 25a row in the “th” head chip arrangement hole 11b is formed so as to be aligned on a straight line parallel to the center line. The same applies to the “N2”, “N4”, “N6” and “N8” -th relationships.

したがって、隣接するヘッドチップ配置孔11b内のノズル25a列、例えば「N1」番目と「N2」番目のヘッドチップ配置孔11b内のノズル25a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8つのヘッドチップ配置孔11bを形成したが、これより多い又は少ない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。
Therefore, the nozzle 25a rows in the adjacent head chip arrangement holes 11b, for example, the nozzle 25a rows in the “N1” -th and “N2” -th head chip arrangement holes 11b are on two straight lines parallel to the center line. Align.
In the present embodiment, eight head chip arrangement holes 11b are formed for one module frame 11, but the above relationship is satisfied even when more or fewer head chip arrangement holes 11b are formed. Like that.

次に、各ヘッドチップ配置孔11b内に、バリア層24を積層したヘッドチップ20を配置・固定する。これは、上記第1温度環境下よりも低い第2温度環境下で(例えば常温(25℃前後)で)行われる。これにより、バリア層24とノズルシート25とが接着される。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25aが位置するように、例えば±1μm程度の精度で熱圧着される。   Next, the head chip 20 in which the barrier layer 24 is laminated is arranged and fixed in each head chip arrangement hole 11b. This is performed in a second temperature environment lower than the first temperature environment (for example, at room temperature (about 25 ° C.)). Thereby, the barrier layer 24 and the nozzle sheet 25 are adhered. Here, the head chip 20 is thermocompression bonded while being aligned using a chip mounter. Further, in this case, thermocompression bonding is performed with an accuracy of, for example, about ± 1 μm so that the nozzle 25a is positioned directly below the heating resistor 22 of the head chip 20.

ところで、ヘッドチップ20とノズルシート25とを比較すると、ノズルシート25の方が線膨張係数が大きい。また、ヘッドチップ20の熱圧着温度は、モジュールフレーム11とノズルシート25との接合温度よりも低い。したがって、ヘッドチップ20の熱圧着の際は、モジュールフレーム11と接合されたノズルシート25がピンと張られた状態となっているので、ノズルシート25の撓みを防止でき、平坦性が確保できる。   By the way, when the head chip 20 and the nozzle sheet 25 are compared, the nozzle sheet 25 has a larger linear expansion coefficient. The thermocompression bonding temperature of the head chip 20 is lower than the bonding temperature between the module frame 11 and the nozzle sheet 25. Therefore, when the head chip 20 is thermocompression bonded, the nozzle sheet 25 bonded to the module frame 11 is in a tensioned state, so that the deflection of the nozzle sheet 25 can be prevented and flatness can be ensured.

このように、バリア層24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25とヘッドチップ20とが接着されると、ノズルシート25のヘッドチップ20側の面、バリア層24、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、上記のようにインク液室26が形成される。   Thus, when the head chip 20 on which the barrier layer 24 is formed is arranged in the head chip arrangement hole 11b and the nozzle sheet 25 and the head chip 20 are bonded, the surface of the nozzle sheet 25 on the head chip 20 side, The ink liquid chamber 26 is formed as described above by the barrier layer 24 and the surface of the head chip 20 on which the heating resistor 22 is formed.

さらにまた、ヘッドチップ20がノズルシート25に貼着されると、ヘッドチップ20の電極23は、ノズルシート25により隠蔽されることなく、外部に露出する(図4参照)。したがって、ヘッドチップ20がヘッドチップ配置孔11b内に配置された後も、ヘッドチップ20との電気的接続が可能となるように形成されている。   Furthermore, when the head chip 20 is attached to the nozzle sheet 25, the electrode 23 of the head chip 20 is exposed to the outside without being hidden by the nozzle sheet 25 (see FIG. 4). Accordingly, the head chip 20 is formed so as to be electrically connected to the head chip 20 even after the head chip 20 is arranged in the head chip arrangement hole 11b.

続いて、ヘッドチップ20側に設けられた電極23と、フレキシブル配線基板3との接合(電気的接続)を行う。図6は、モジュールフレーム11にノズルシート25及びヘッドチップ20が貼着された後、フレキシブル配線基板3を接合した状態を示す平面図である。なお、図6中、前面側がノズルシート25の貼着面側であるが、図面の理解しやすさのために、反対側の面から貼着したヘッドチップ20を、実線(ハッチング部)で図示している。   Subsequently, the electrode 23 provided on the head chip 20 side and the flexible wiring board 3 are joined (electrically connected). FIG. 6 is a plan view showing a state where the flexible wiring board 3 is joined after the nozzle sheet 25 and the head chip 20 are attached to the module frame 11. In FIG. 6, the front side is the sticking surface side of the nozzle sheet 25, but for ease of understanding of the drawing, the head chip 20 attached from the opposite side is shown by a solid line (hatched portion). Show.

フレキシブル配線基板3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ものである。そして、1つのヘッドモジュール10に対し、2枚のフレキシブル配線基板3が取り付けられる。ヘッドチップ20は、4個ずつ2列に並んで配置されているが、各列で1枚のフレキシブル配線基板3が取り付けられる。フレキシブル配線基板3には配線パターンが形成されており、各配線パターンがヘッドチップ20の電極23に接合される。また、このとき、ノズルシート25の外縁と、フレキシブル配線基板3の外縁とが近接するように取り付けられる。   The flexible wiring board 3 has a so-called sandwich structure in which a copper foil is sandwiched from both sides with polyimide or the like. Two flexible wiring boards 3 are attached to one head module 10. The four head chips 20 are arranged in two rows by four, and one flexible wiring board 3 is attached to each row. A wiring pattern is formed on the flexible wiring board 3, and each wiring pattern is bonded to the electrode 23 of the head chip 20. At this time, the nozzle sheet 25 is attached so that the outer edge of the nozzle sheet 25 and the outer edge of the flexible wiring board 3 are close to each other.

ここで、図4に示すように、ヘッドチップ20の電極23と、フレキシブル配線基板3とは、異方性導電膜28を介して接続される(ACF接続)。ACFは、エポキシ系樹脂等をベースとして、導電性の粒子が混ぜ込まれたフィルム状の接着剤であり、熱(150℃〜230℃程度の温度で5秒〜15秒程度加熱)と圧力とによってヘッドチップ20の電極23とフレキシブル配線基板3の配線パターンとを接着し、導電性の粒子を介して両者を電気的に導通させるものである。   Here, as shown in FIG. 4, the electrode 23 of the head chip 20 and the flexible wiring board 3 are connected via an anisotropic conductive film 28 (ACF connection). ACF is a film-like adhesive mixed with conductive particles based on epoxy resin, etc., and heat (heated at a temperature of about 150 ° C. to 230 ° C. for about 5 seconds to 15 seconds), pressure, Thus, the electrode 23 of the head chip 20 and the wiring pattern of the flexible wiring board 3 are bonded to each other, and the two are electrically conducted through conductive particles.

このように、フレキシブル配線基板3は、異方性導電膜28(ACF)を介してヘッドチップ20と接続される。また、同時に、モジュールフレーム11とも異方性導電膜28(ACF)を介して接続される。すると、ヘッドチップ20とモジュールフレーム11との間の隙間(流路27の反対側)に異方性導電膜28(ACF)の露出面が形成され、後述するバッファタンク12の接着後にインクで浸される領域となる。そのため、このままでは、インクに対する耐久性が保証されていないACFがインクと接触してショートし、断線等のトラブルを引き起こしかねない。   As described above, the flexible wiring board 3 is connected to the head chip 20 via the anisotropic conductive film 28 (ACF). At the same time, the module frame 11 is connected via an anisotropic conductive film 28 (ACF). Then, an exposed surface of the anisotropic conductive film 28 (ACF) is formed in the gap between the head chip 20 and the module frame 11 (opposite the flow path 27), and is immersed in ink after the buffer tank 12 described later is bonded. It becomes an area to be done. Therefore, in this state, the ACF whose durability to ink is not guaranteed may come into contact with the ink and short-circuit, causing troubles such as disconnection.

また、ヘッドチップ20とモジュールフレーム11との間の隙間をカバーするものは、ノズルシート25とフレキシブル配線基板3である。そして、ノズルシート25の外縁とフレキシブル配線基板3の外縁との近接部は、密閉されていない。そのため、このままでは、バッファタンク12内にインクが充填された際に、インクが外部に漏れてしまう。   The nozzle sheet 25 and the flexible wiring board 3 cover the gap between the head chip 20 and the module frame 11. And the proximity | contact part of the outer edge of the nozzle sheet 25 and the outer edge of the flexible wiring board 3 is not sealed. Therefore, in this state, when the buffer tank 12 is filled with ink, the ink leaks to the outside.

そこで、ヘッドチップ20とモジュールフレーム11との間の隙間(流路27の反対側)に熱硬化型エポキシ樹脂接着剤からなる封止材29を設け、異方性導電膜28(ACF)の露出面を封止する。また、フレキシブル配線基板3の外縁とノズルシート25の外縁との近接部の隙間は、ノズルシート25側から樹脂30を設けて封止する。   Therefore, a sealing material 29 made of a thermosetting epoxy resin adhesive is provided in the gap between the head chip 20 and the module frame 11 (opposite the flow path 27) to expose the anisotropic conductive film 28 (ACF). Seal the surface. Further, the gap between the outer edges of the flexible wiring board 3 and the outer edge of the nozzle sheet 25 is sealed by providing the resin 30 from the nozzle sheet 25 side.

ここで、封止材29は、熱硬化型エポキシ樹脂接着剤を150℃で90秒、その後、120℃で3分間熱をかけて硬化させたものである。熱硬化型エポキシ樹脂接着剤中の成分には、主に主剤と硬化剤とがあり、主剤は液体、硬化剤は径が10μm以上の固体(粉体)である。そして、接着のために接着剤を加熱すると、接着剤の粘度が一時的に下がって成分分離を起こしやすい状態となる。すなわち、加熱前は、接着剤自身の持つ粘度によって塗布された部分に留まろうとしているが、加熱硬化の際には、接着剤の粘度が一時的に低下し、塗布領域よりも外側に流れ出しやすくなる。   Here, the sealing material 29 is obtained by curing a thermosetting epoxy resin adhesive at 150 ° C. for 90 seconds and then at 120 ° C. for 3 minutes. The components in the thermosetting epoxy resin adhesive mainly include a main agent and a curing agent. The main agent is a liquid, and the curing agent is a solid (powder) having a diameter of 10 μm or more. And when an adhesive agent is heated for adhesion | attachment, the viscosity of an adhesive agent will fall temporarily and will be in the state which is easy to raise | generate a component separation. In other words, before heating, it tries to stay in the part where it was applied due to the viscosity of the adhesive itself, but during heat curing, the viscosity of the adhesive temporarily decreases and flows out of the application area. It becomes easy.

ヘッドチップ20のバリア層24の厚さは10μmであり、接着剤の粘度が低下すると、主剤は、それ自体の表面張力によってノズルシート25とヘッドチップ20との間の10μm程度の隙間に入り込むが、硬化剤は入り込まない。その結果、主剤のみが硬化が進行しないままこの隙間を伝って流れ出し、このままでは、流路27にたまってしまう。流路27にたまった主剤は、インクより強い粘性を有しており、インク液室26に連通する部分の流路27を塞いでしまうとインクの吐出不良を引き起こす。   The thickness of the barrier layer 24 of the head chip 20 is 10 μm, and when the viscosity of the adhesive is lowered, the main agent enters a gap of about 10 μm between the nozzle sheet 25 and the head chip 20 by its own surface tension. , No curing agent enters. As a result, only the main agent flows out through this gap without curing, and accumulates in the flow path 27 as it is. The main agent accumulated in the flow path 27 has a viscosity higher than that of the ink. If the flow path 27 in a portion communicating with the ink liquid chamber 26 is blocked, ink ejection failure is caused.

しかしながら、本実施形態では、ヘッドチップ20のバリア層24に形成された一対の溝部24aが接着剤の流れをせき止める役割を果たし、流路27が塞がれることを防止する。図7は、モジュールフレーム11の1つのヘッドチップ20の周辺部を拡大して示す平面図である。また、図8は、ヘッドチップ20とモジュールフレーム11との間の隙間を封止する工程を示す平面図である。   However, in this embodiment, the pair of grooves 24a formed in the barrier layer 24 of the head chip 20 plays a role of blocking the flow of the adhesive and prevents the flow path 27 from being blocked. FIG. 7 is an enlarged plan view showing a peripheral portion of one head chip 20 of the module frame 11. FIG. 8 is a plan view showing a process of sealing the gap between the head chip 20 and the module frame 11.

図7に示すように、ヘッドチップ20は、発熱抵抗体22がノズルシート25のノズル25a(図4参照)と対向するように、ヘッドチップ配置孔11bに配置されている。そして、ヘッドチップ20は、バリア層24によってノズルシート25と接着している。ここで、バリア層24には一対の溝部24aが形成されており、各溝部24aは、発熱抵抗体22の配列に対して左右両側に位置している。そのため、各溝部24aは、ノズル25aの形成されていない位置のノズルシート25上に配置されることとなる。   As shown in FIG. 7, the head chip 20 is arranged in the head chip arrangement hole 11 b so that the heating resistor 22 faces the nozzle 25 a (see FIG. 4) of the nozzle sheet 25. The head chip 20 is bonded to the nozzle sheet 25 by the barrier layer 24. Here, a pair of groove portions 24 a are formed in the barrier layer 24, and each groove portion 24 a is located on both the left and right sides with respect to the arrangement of the heating resistors 22. Therefore, each groove part 24a will be arrange | positioned on the nozzle sheet | seat 25 of the position in which the nozzle 25a is not formed.

このような溝部24aは、バリア層24と同時に形成される。すなわち、発熱抵抗体22が作り込まれた基板上に、後工程で溶解可能な感光性樹脂を塗布することにより、発熱抵抗体22が設けられた面の全体にレジストを積層する。なお、レジストとしては、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等が使用される。また、基板への塗布方法は、スピンコート、バーコート、カーテンコート、メニスカスコート、スプレイコート等の中から最適なものを選択すれば良い。   Such a groove 24 a is formed simultaneously with the barrier layer 24. That is, a resist is laminated on the entire surface on which the heating resistor 22 is provided by applying a photosensitive resin that can be dissolved in a subsequent process on the substrate on which the heating resistor 22 is formed. As the resist, for example, a photosensitive cyclized rubber resist, an exposure curable dry film resist, or the like is used. Further, as a method for applying to the substrate, an optimum method may be selected from spin coating, bar coating, curtain coating, meniscus coating, spray coating, and the like.

次に、バリア層24及び溝部24aのパターンを描いたマスクを介して、レジストを感光するために最適な波長帯の活性エネルギー線を露光機によって照射する。この露光機には、マスクと形成されるパターンとが1:1になるコンタクトアライナーや、ミラープロジェクションアライナー等を用いても良いし、マスクが実際に形成されるパターンよりも大きく、同じパターンを複数回繰り返して露光(ステップ&リピート露光)するステッパー等を用いても良い。なお、露光された部分のパターニング特性を向上させる場合等は、露光後にベークする工程を追加しても差し支えない。   Next, an active energy ray in an optimum wavelength band for exposing the resist is irradiated by an exposure device through a mask on which a pattern of the barrier layer 24 and the groove 24a is drawn. For this exposure machine, a contact aligner or a mirror projection aligner in which the mask and the pattern to be formed are 1: 1 may be used, or the mask may be larger than the pattern in which the mask is actually formed and a plurality of the same patterns may be used. A stepper or the like that repeats exposure (step & repeat exposure) may be used. In addition, when improving the patterning characteristic of the exposed part etc., you may add the process of baking after exposure.

マスクを介した活性エネルギー線の照射によってレジストを部分的に露光し、バリア層24及び溝部24aのパターンを形成した後は、所定の現像液によってレジストを現像する。すなわち、パドル現像、ディップ現像、スプレイ現像等の中からレジストに合った方法で現像することにより、露光部を除去し、露光されていない部分のみが残るようにする。また、現像後には、必要に応じ、残留現像液の置換や表面洗浄を目的として、所定のリンス液や水(純水やイオン交換水)でリンスすることも可能である。さらにその後、表面に残った水分や溶媒を揮散させるための加熱や、スピンナーを使用した振り切り乾燥、真空チャンバーによる真空乾燥、大気中や窒素雰囲気中での自然放置を行っても良い。   After the resist is partially exposed by irradiation with active energy rays through a mask to form the pattern of the barrier layer 24 and the groove 24a, the resist is developed with a predetermined developer. That is, by performing development using a method suitable for the resist from among paddle development, dip development, spray development, etc., the exposed portion is removed so that only the unexposed portion remains. Further, after the development, it is possible to rinse with a predetermined rinsing solution or water (pure water or ion-exchanged water) for the purpose of replacing the residual developer or cleaning the surface as necessary. Further, after that, heating for volatilizing moisture and solvent remaining on the surface, swing-off drying using a spinner, vacuum drying using a vacuum chamber, and natural standing in the atmosphere or nitrogen atmosphere may be performed.

このように、溝部24aは、発熱抵抗体22が設けられた面の全体にレジストを積層した後、フォトリソプロセスによって不要な部分を除去することにより、バリア層24と同時に形成される。そのため、同じ工程で簡単にバリア層24及び溝部24aを形成することができ、コスト及び作業効率の点での負担が少ない。   As described above, the groove 24a is formed at the same time as the barrier layer 24 by laminating a resist on the entire surface on which the heating resistor 22 is provided and then removing unnecessary portions by a photolithography process. Therefore, the barrier layer 24 and the groove 24a can be easily formed in the same process, and the burden on the cost and work efficiency is small.

そして、前述したように、ヘッドチップ20はヘッドチップ配置孔11bに配置され、バリア層24によってノズルシート25と接着される。すると、ヘッドチップ20とモジュールフレーム11との間の隙間は、流路27となるノズルシート25上の部分と、フレキシブル配線基板3における異方性導電膜28(図4参照)の露出面部分とに分けられるが、異方性導電膜の露出面部分及びノズルシート25の外縁とフレキシブル配線基板3の外縁との近接部は、熱硬化型エポキシ樹脂接着剤からなる封止材29でコの字型に封止される。   As described above, the head chip 20 is arranged in the head chip arrangement hole 11 b and bonded to the nozzle sheet 25 by the barrier layer 24. Then, the gap between the head chip 20 and the module frame 11 is a portion on the nozzle sheet 25 that becomes the flow path 27 and an exposed surface portion of the anisotropic conductive film 28 (see FIG. 4) in the flexible wiring board 3. Although the exposed surface portion of the anisotropic conductive film and the adjacent portion between the outer edge of the nozzle sheet 25 and the outer edge of the flexible wiring substrate 3 are divided by a sealing material 29 made of a thermosetting epoxy resin adhesive, Sealed in a mold.

ここで、封止のために熱硬化型エポキシ樹脂接着剤を加熱すると、粘度が一時的に低下し、接着剤がノズルシート25上の流路27にまで流れ出そうとする。すなわち、熱硬化型エポキシ樹脂接着剤及び接着剤の分離成分(主剤)が表面張力によってノズルシート25とヘッドチップ20との間の10μm程度の隙間に入り込む。しかしながら、本実施形態では、図8に示すように、溝部24aが接着剤を収納する役割を果たし、ノズルシート25上にまで流れ出すことを防止する。したがって、図7に示すように、溝部24aまでのコの字型の封止材29が形成され、流路27が塞がれることはない。   Here, when the thermosetting epoxy resin adhesive is heated for sealing, the viscosity temporarily decreases, and the adhesive tends to flow to the flow path 27 on the nozzle sheet 25. That is, the thermosetting epoxy resin adhesive and the separation component (main agent) of the adhesive enter a gap of about 10 μm between the nozzle sheet 25 and the head chip 20 due to surface tension. However, in this embodiment, as shown in FIG. 8, the groove portion 24 a plays a role of storing the adhesive, and prevents the groove portion 24 a from flowing out onto the nozzle sheet 25. Therefore, as shown in FIG. 7, the U-shaped sealing material 29 up to the groove 24a is formed, and the flow path 27 is not blocked.

次に、図4に示すように、ヘッドチップ20の上部を覆うように、バッファタンク12が接着される。図9は、バッファタンク12を接着する工程を示す平面図であり、図10は、バッファタンク12及びフレキシブル配線基板3を示す平面図である。
バッファタンク12は、インクを一時貯留するためのタンクであり、1つのヘッドモジュール10に対して1つ設けられる。
Next, as shown in FIG. 4, the buffer tank 12 is bonded so as to cover the top of the head chip 20. FIG. 9 is a plan view showing a process of bonding the buffer tank 12, and FIG. 10 is a plan view showing the buffer tank 12 and the flexible wiring board 3.
The buffer tank 12 is a tank for temporarily storing ink, and one buffer tank 12 is provided for one head module 10.

図10に示すように、バッファタンク12は、平面図で見たときに、モジュールフレーム11とほぼ同等の形状をなす。そして、図4に示すように、バッファタンク12の内部は、空洞となった液体流路(図4中、網点部)が形成される。特に本実施形態のバッファタンク12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ている。   As shown in FIG. 10, the buffer tank 12 has substantially the same shape as the module frame 11 when viewed in a plan view. And as shown in FIG. 4, the inside of the buffer tank 12 forms the liquid flow path (the dot part in FIG. 4) which became the cavity. In particular, the buffer tank 12 of the present embodiment is formed such that the lower surface side (bonding surface side with the module frame 11) is opened, the side walls and the top wall are formed to have the same thickness, and the cross section is substantially reverse concave. Has been.

バッファタンク12は、全てのヘッドチップ20及び封止材29を囲い、全てのヘッドチップ20に共通する液体流路を形成し、インク液室26に供給するインクを一時貯留するものであり、図9に示すように、モジュールフレーム11に接着剤を塗布した後、バッファタンク12を位置決め固定した状態で接着剤を加熱硬化させて接着する。なお、本実施形態では、バッファタンク12の接着剤として、封止材29と同じ熱硬化型エポキシ樹脂接着剤を使用しているが、他の接着剤を使用することもできる。   The buffer tank 12 surrounds all the head chips 20 and the sealing material 29, forms a liquid flow path common to all the head chips 20, and temporarily stores the ink supplied to the ink liquid chamber 26. As shown in FIG. 9, after applying an adhesive to the module frame 11, the adhesive is heated and cured with the buffer tank 12 positioned and fixed. In the present embodiment, the same thermosetting epoxy resin adhesive as that of the sealing material 29 is used as the adhesive for the buffer tank 12, but other adhesives may be used.

バッファタンク12は、本実施形態では特に、モジュールフレーム11を固定するための剛性のある支持部材ともなっており、バッファタンク12がモジュールフレーム11上に取り付けられると、全てのヘッドチップ配置孔11bを覆うようになる。また、図4に示すように、バッファタンク12内と、各ヘッドチップ20のインク液室26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27を介して連通される。これにより、バッファタンク12は、ヘッドモジュール10における全てのヘッドチップ20に共通する液体流路を形成する。
なお、図示を省略するが、バッファタンク12の天壁には、孔が形成されており、この孔を介してインクタンク(図示せず)からバッファタンク12内にインクが供給される。
In this embodiment, the buffer tank 12 is also a rigid support member for fixing the module frame 11. When the buffer tank 12 is mounted on the module frame 11, it covers all the head chip arrangement holes 11 b. It becomes like this. As shown in FIG. 4, the buffer tank 12 and the ink liquid chamber 26 of each head chip 20 are communicated with each other via a flow path 27 between the head chip placement hole 11 b and the head chip 20. Thereby, the buffer tank 12 forms a liquid flow path common to all the head chips 20 in the head module 10.
Although not shown, a hole is formed in the top wall of the buffer tank 12, and ink is supplied into the buffer tank 12 from an ink tank (not shown) through this hole.

なお、モジュールフレーム11と、各ヘッドチップ20と、バッファタンク12とは、同等の線膨張係数を有している。これは、線膨張係数の差が大きいと、熱応力の作用によって接着剤が剥がれたりする等のトラブルの原因となるため、それを回避したものである。   The module frame 11, the head chips 20, and the buffer tank 12 have the same linear expansion coefficient. This is because a large difference in coefficient of linear expansion causes troubles such as peeling of the adhesive due to the action of thermal stress, which is avoided.

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1に示すように、剛性のあるヘッドフレーム2には、ヘッドモジュール配置孔2aが形成されており、このヘッドモジュール配置孔2a内に、本実施形態では8つのヘッドモジュール10を並べて配置している(2つのヘッドモジュール10を直列に接続するとともに、その直列に接続されたヘッドモジュール10を4段に並べている。)。また、各ヘッドモジュール10は、ネジ止めされ、位置決めされている。
Furthermore, in the present embodiment, one liquid discharge head 1 is formed by using a plurality of the head modules 10.
As shown in FIG. 1, a rigid head frame 2 is formed with a head module arrangement hole 2a. In this embodiment, eight head modules 10 are arranged side by side in the head module arrangement hole 2a. (Two head modules 10 are connected in series, and the head modules 10 connected in series are arranged in four stages.) Each head module 10 is screwed and positioned.

また、図2に示すように、8つのヘッドモジュール10の各バッファタンク12が見えている。直列に接続されたバッファタンク12間は、U字管13で接続されている。また、1つのヘッドモジュール10に対して2つのフレキシブル配線基板3の接続側端部(図2中、ハッチング部)が、紙面に対して垂直に延びている。   Further, as shown in FIG. 2, the buffer tanks 12 of the eight head modules 10 are visible. The buffer tanks 12 connected in series are connected by a U-shaped tube 13. Further, the connection side end portions (hatched portions in FIG. 2) of the two flexible wiring boards 3 extend perpendicular to the paper surface with respect to one head module 10.

次に、図3に示すように、バッファタンク12が設けられた面側に、液体の吐出等を制御するための制御基板4がネジ5によってネジ止めされる。制御基板4上には、各種コンデンサの他、フレキシブル配線基板3と接続するためのコネクタ4aが設けられている。そして、このコネクタ4aの近傍には、切欠き部4bが形成されており、フレキシブル配線基板3の先端部は、この切欠き部4bを通って制御基板4の下側から上側に抜け、制御基板4のコネクタ4aに接続されている。   Next, as shown in FIG. 3, the control substrate 4 for controlling the discharge of the liquid and the like is screwed by screws 5 on the surface side where the buffer tank 12 is provided. On the control board 4, in addition to various capacitors, a connector 4a for connecting to the flexible wiring board 3 is provided. A notch 4b is formed in the vicinity of the connector 4a, and the leading end of the flexible wiring board 3 passes through the notch 4b and goes out from the lower side to the upper side of the control board 4, and the control board 4 connector 4a.

このようにしてヘッドモジュール10を2つ直列接続して、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(2個のヘッドモジュール10からなるもの)を4列並べて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。   In this way, two head modules 10 are connected in series to form an A4-compatible line head. Further, four rows of the head modules (consisting of two head modules 10) are arranged to form a color line head corresponding to four colors (colors) of Y, M, C, and K.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の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等が可能である。すなわち、
本実施形態においては、溝部24aを四角形状としているが、これに限らず、三角形状や半円形状等の溝部としても良い。また、フレキシブル配線基板3が配置された側のヘッドチップ20とモジュールフレーム11との間の隙間を封止する封止材となる接着剤の流れ出しを防止できるものであれば何でも良いのであって、溝部ではなく、バリア層24に一対の突起部を形成するようにしても良い。
The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as the following can be made. That is,
In the present embodiment, the groove 24a has a quadrangular shape, but the present invention is not limited to this, and may be a triangular or semicircular groove. Also, anything can be used as long as it can prevent the adhesive from flowing out as a sealing material that seals the gap between the head chip 20 on the side where the flexible wiring board 3 is disposed and the module frame 11. A pair of protrusions may be formed on the barrier layer 24 instead of the groove.

本発明の一実施形態である液体吐出ヘッドを示す平面図であり、液体の吐出面側から見た図である。FIG. 2 is a plan view showing a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention, as viewed from the liquid discharge surface side. 図1と反対側の面から見た図である。It is the figure seen from the surface on the opposite side to FIG. 図2の前面側に制御基板を配置した図である。It is the figure which has arrange | positioned the control board to the front side of FIG. 1つのヘッドチップの周囲を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the circumference | surroundings of one head chip. モジュールフレームにノズルシートを貼付する工程を示す平面図である。It is a top view which shows the process of sticking a nozzle sheet | seat on a module frame. モジュールフレームに、ノズルシート及びヘッドチップが貼着された後、フレキシブル配線基板を接合した状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which joined the flexible wiring board after the nozzle sheet and the head chip were affixed on the module frame. モジュールフレームの1つのヘッドチップの周辺部を拡大して示す平面図である。It is a top view which expands and shows the peripheral part of one head chip of a module frame. ヘッドチップとモジュールフレームとの間の隙間を封止する工程を示す平面図である。It is a top view which shows the process of sealing the clearance gap between a head chip and a module frame. バッファタンクを接着する工程を示す平面図である。It is a top view which shows the process of adhere | attaching a buffer tank. バッファタンク及びフレキシブル配線基板を示す平面図である。It is a top view which shows a buffer tank and a flexible wiring board.

符号の説明Explanation of symbols

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 フレキシブル配線基板(配線基板)
10 ヘッドモジュール
11 モジュールフレーム
11b ヘッドチップ配置孔
20 ヘッドチップ
21 半導体基板
22 発熱抵抗体(エネルギー発生素子)
23 電極
24 バリア層
24a 溝部
25 ノズルシート
25a ノズル
26 インク液室
29 封止材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid discharge head 2 Head frame 2a Head module arrangement | positioning hole 3 Flexible wiring board (wiring board)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Head module 11 Module frame 11b Head chip arrangement | positioning hole 20 Head chip 21 Semiconductor substrate 22 Heating resistor (energy generating element)
23 Electrode 24 Barrier Layer 24a Groove 25 Nozzle Sheet 25a Nozzle 26 Ink Liquid Chamber 29 Sealing Material

Claims (7)

半導体基板上に複数のエネルギー発生素子が一定間隔で略直線状に配置されるとともに、前記エネルギー発生素子が設けられた面に、前記エネルギー発生素子の周囲に液室を形成するためのバリア層及び外部と電気的に接続するための電極を設けたヘッドチップと、
ノズルが形成されたノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記電極と電気的に接続される配線基板と、
前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きい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に吐出力を与えることにより、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、
前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、
前記ヘッドチップは、前記バリア層に一対の溝部が形成されており、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子と前記ノズルとが対向するとともに、各前記溝部が前記ノズルの形成されていない位置の前記ノズルシート上に配置されるように、前記モジュールフレームの他方側の面から、各前記ヘッドチップ配置孔にそれぞれ配置され、
前記ヘッドチップ配置孔に配置された前記ヘッドチップの前記電極は、前記ヘッドチップ配置孔の前記ノズルシートにより覆われていない領域から露出し、
前記配線基板は、前記配線基板の電極と前記ヘッドチップの前記電極とが電気的に接続されるとともに、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが設けられた面側において、前記ヘッドチップの露出している前記電極を覆うように配置され、
前記配線基板が配置された側の前記ヘッドチップと前記モジュールフレームとの間の隙間は、封止材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。
A plurality of energy generating elements arranged on a semiconductor substrate in a substantially straight line at regular intervals, and a barrier layer for forming a liquid chamber around the energy generating elements on a surface provided with the energy generating elements; A head chip provided with electrodes for electrical connection with the outside;
A nozzle sheet on which nozzles are formed;
A wiring board electrically connected to the electrode of the head chip;
A module frame in which a plurality of head chip placement holes which are holes for arranging the head chips therein and are larger than the outer shape of the head chip are formed,
A head module that discharges the liquid in the liquid chamber from the nozzle by applying a discharge force to the liquid in the liquid chamber by the energy generating element;
The nozzle sheet is located on one side of the module frame so that the nozzle is positioned in the head chip arrangement hole and covers a part of the area of the head chip arrangement hole with respect to each head chip arrangement hole. And is formed in a size that covers a part of the area of the head chip arrangement hole,
The head chip has a pair of grooves formed in the barrier layer, the energy generating element of the head chip and the nozzle are opposed to each other, and each of the grooves is at a position where the nozzle is not formed. From the other side surface of the module frame so as to be arranged on the sheet, each head chip is arranged in each hole,
The electrode of the head chip arranged in the head chip arrangement hole is exposed from a region not covered by the nozzle sheet of the head chip arrangement hole,
In the wiring board, the electrode of the wiring board and the electrode of the head chip are electrically connected, and the head chip is exposed on the side of the module frame where the nozzle sheet is provided. Arranged to cover the electrode,
A gap between the head chip on the side where the wiring board is disposed and the module frame is sealed with a sealing material.
請求項1に記載のヘッドモジュールにおいて、
前記配線基板と前記ヘッドチップとは、異方性導電膜を介して接続されている
ことを特徴とするヘッドモジュール。
The head module according to claim 1,
The wiring module and the head chip are connected to each other through an anisotropic conductive film.
半導体基板上に複数のエネルギー発生素子が一定間隔で略直線状に配置されるとともに、前記エネルギー発生素子が設けられた面に、前記エネルギー発生素子の周囲に液室を形成するためのバリア層及び外部と電気的に接続するための電極を設けたヘッドチップと、
ノズルが形成されたノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記電極と電気的に接続される配線基板と、
前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きい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に吐出力を与えることにより、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、
前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、
前記ヘッドチップは、前記バリア層に一対の突起部が形成されており、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子と前記ノズルとが対向するとともに、各前記突起部が前記ノズルの形成されていない位置の前記ノズルシート上に配置されるように、前記モジュールフレームの他方側の面から、各前記ヘッドチップ配置孔にそれぞれ配置され、
前記ヘッドチップ配置孔に配置された前記ヘッドチップの前記電極は、前記ヘッドチップ配置孔の前記ノズルシートにより覆われていない領域から露出し、
前記配線基板は、前記配線基板の電極と前記ヘッドチップの前記電極とが電気的に接続されるとともに、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが設けられた面側において、前記ヘッドチップの露出している前記電極を覆うように配置され、
前記配線基板が配置された側の前記ヘッドチップと前記モジュールフレームとの間の隙間は、封止材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。
A plurality of energy generating elements arranged on a semiconductor substrate in a substantially straight line at regular intervals, and a barrier layer for forming a liquid chamber around the energy generating elements on a surface provided with the energy generating elements; A head chip provided with electrodes for electrical connection with the outside;
A nozzle sheet on which nozzles are formed;
A wiring board electrically connected to the electrode of the head chip;
A module frame in which a plurality of head chip placement holes which are holes for arranging the head chips therein and are larger than the outer shape of the head chip are formed,
A head module that discharges the liquid in the liquid chamber from the nozzle by applying a discharge force to the liquid in the liquid chamber by the energy generating element;
The nozzle sheet is located on one side of the module frame so that the nozzle is positioned in the head chip arrangement hole and covers a part of the area of the head chip arrangement hole with respect to each head chip arrangement hole. And is formed in a size that covers a part of the area of the head chip arrangement hole,
The head chip has a pair of protrusions formed on the barrier layer, the energy generating element of the head chip and the nozzle face each other, and the protrusions are located at positions where the nozzle is not formed. From the surface on the other side of the module frame to be disposed on the nozzle sheet, each head chip is disposed in each hole,
The electrode of the head chip arranged in the head chip arrangement hole is exposed from a region not covered by the nozzle sheet of the head chip arrangement hole,
In the wiring board, the electrode of the wiring board and the electrode of the head chip are electrically connected, and the head chip is exposed on the side of the module frame where the nozzle sheet is provided. Arranged to cover the electrode,
A gap between the head chip on the side where the wiring board is disposed and the module frame is sealed with a sealing material.
複数のヘッドモジュールと、
複数の前記ヘッドモジュールを収容したヘッドモジュール配置孔が形成さ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、
半導体基板上に複数のエネルギー発生素子が一定間隔で略直線状に配置されるとともに、前記エネルギー発生素子が設けられた面に、前記エネルギー発生素子の周囲に液室を形成するためのバリア層及び外部と電気的に接続するための電極を設けたヘッドチップと、
ノズルが形成されたノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記電極と電気的に接続される配線基板と、
前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きい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に吐出力を与えることにより、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、
前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、
前記ヘッドチップは、前記バリア層に一対の溝部が形成されており、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子と前記ノズルとが対向するとともに、各前記溝部が前記ノズルの形成されていない位置の前記ノズルシート上に配置されるように、前記モジュールフレームの他方側の面から、各前記ヘッドチップ配置孔にそれぞれ配置され、
前記ヘッドチップ配置孔に配置された前記ヘッドチップの前記電極は、前記ヘッドチップ配置孔の前記ノズルシートにより覆われていない領域から露出し、
前記配線基板は、前記配線基板の電極と前記ヘッドチップの前記電極とが電気的に接続されるとともに、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが設けられた面側において、前記ヘッドチップの露出している前記電極を覆うように配置され、
前記配線基板が配置された側の前記ヘッドチップと前記モジュールフレームとの間の隙間は、封止材により封止されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
Multiple head modules;
A head frame in which a head module arrangement hole that accommodates a plurality of the head modules is formed, and
The head module is
A plurality of energy generating elements arranged on a semiconductor substrate in a substantially straight line at regular intervals, and a barrier layer for forming a liquid chamber around the energy generating elements on a surface provided with the energy generating elements; A head chip provided with electrodes for electrical connection with the outside;
A nozzle sheet on which nozzles are formed;
A wiring board electrically connected to the electrode of the head chip;
A module frame in which a plurality of head chip placement holes which are holes for arranging the head chips therein and are larger than the outer shape of the head chip are formed,
A liquid discharge head that discharges the liquid in the liquid chamber from the nozzle by applying a discharge force to the liquid in the liquid chamber by the energy generating element;
The nozzle sheet is located on one side of the module frame so that the nozzle is positioned in the head chip arrangement hole and covers a part of the area of the head chip arrangement hole with respect to each head chip arrangement hole. And is formed in a size that covers a part of the area of the head chip arrangement hole,
The head chip has a pair of grooves formed in the barrier layer, the energy generating element of the head chip and the nozzle are opposed to each other, and each of the grooves is at a position where the nozzle is not formed. From the other side of the module frame to be placed on the seat, each head chip placement hole is placed,
The electrode of the head chip arranged in the head chip arrangement hole is exposed from a region not covered by the nozzle sheet of the head chip arrangement hole,
In the wiring board, the electrode of the wiring board and the electrode of the head chip are electrically connected, and the head chip is exposed on the side of the module frame where the nozzle sheet is provided. Arranged to cover the electrode,
The liquid ejection head, wherein a gap between the head chip on the side where the wiring board is disposed and the module frame is sealed with a sealing material.
複数のヘッドモジュールと、
複数の前記ヘッドモジュールを収容したヘッドモジュール配置孔が形成さ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、
半導体基板上に複数のエネルギー発生素子が一定間隔で略直線状に配置されるとともに、前記エネルギー発生素子が設けられた面に、前記エネルギー発生素子の周囲に液室を形成するためのバリア層及び外部と電気的に接続するための電極を設けたヘッドチップと、
ノズルが形成されたノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記電極と電気的に接続される配線基板と、
前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きい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に吐出力を与えることにより、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、
前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、
前記ヘッドチップは、前記バリア層に一対の溝部が形成されており、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子と前記ノズルとが対向するとともに、各前記溝部が前記ノズルの形成されていない位置の前記ノズルシート上に配置されるように、前記モジュールフレームの他方側の面から、各前記ヘッドチップ配置孔にそれぞれ配置され、
前記ヘッドチップ配置孔に配置された前記ヘッドチップの前記電極は、前記ヘッドチップ配置孔の前記ノズルシートにより覆われていない領域から露出し、
前記配線基板は、前記配線基板の電極と前記ヘッドチップの前記電極とが電気的に接続されるとともに、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが設けられた面側において、前記ヘッドチップの露出している前記電極を覆うように配置され、
前記配線基板が配置された側の前記ヘッドチップと前記モジュールフレームとの間の隙間は、封止材により封止されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
Multiple head modules;
A head frame in which a head module arrangement hole that accommodates a plurality of the head modules is formed, and
The head module is
A plurality of energy generating elements arranged on a semiconductor substrate in a substantially straight line at regular intervals, and a barrier layer for forming a liquid chamber around the energy generating elements on a surface provided with the energy generating elements; A head chip provided with electrodes for electrical connection with the outside;
A nozzle sheet on which nozzles are formed;
A wiring board electrically connected to the electrode of the head chip;
A module frame in which a plurality of head chip placement holes which are holes for arranging the head chips therein and are larger than the outer shape of the head chip are formed,
A liquid discharge device that discharges the liquid in the liquid chamber from the nozzle by applying a discharge force to the liquid in the liquid chamber by the energy generating element;
The nozzle sheet is located on one side of the module frame so that the nozzle is positioned in the head chip arrangement hole and covers a part of the area of the head chip arrangement hole with respect to each head chip arrangement hole. And is formed in a size that covers a part of the area of the head chip arrangement hole,
The head chip has a pair of grooves formed in the barrier layer, the energy generating element of the head chip and the nozzle are opposed to each other, and each of the grooves is at a position where the nozzle is not formed. From the other side of the module frame to be placed on the seat, each head chip placement hole is placed,
The electrode of the head chip arranged in the head chip arrangement hole is exposed from a region not covered by the nozzle sheet of the head chip arrangement hole,
In the wiring board, the electrode of the wiring board and the electrode of the head chip are electrically connected, and the head chip is exposed on the side of the module frame where the nozzle sheet is provided. Arranged to cover the electrode,
The liquid ejection device, wherein a gap between the head chip on the side where the wiring board is disposed and the module frame is sealed with a sealing material.
半導体基板上に複数のエネルギー発生素子が一定間隔で略直線状に配置されるとともに、前記エネルギー発生素子が設けられた面に、前記エネルギー発生素子の周囲に液室を形成するためのバリア層及び外部と電気的に接続するための電極を設けたヘッドチップと、
ノズルが形成されたノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記電極と電気的に接続される配線基板と、
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に吐出力を与えることにより、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前記バリア層に、一対の溝部を形成する前工程と、
第1温度環境下で、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ前記ノズルシートを貼着する第1工程と、
前記第1温度環境下より低い第2温度環境下で、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子と前記ノズルとが対向するとともに、各前記溝部が前記ノズルの形成されていない位置の前記ノズルシート上に配置されるように、前記モジュールフレームの他方側の面から、各前記ヘッドチップ配置孔にそれぞれ前記ヘッドチップを貼着する第2工程と、
前記配線基板の電極と前記ヘッドチップの前記電極とが電気的に接続されるように、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが設けられた面側に前記配線基板を取り付ける第3工程と、
前記配線基板が配置された側の前記ヘッドチップと前記モジュールフレームとの間の隙間を、封止材により封止する第4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。
A plurality of energy generating elements arranged on a semiconductor substrate in a substantially straight line at regular intervals, and a barrier layer for forming a liquid chamber around the energy generating elements on a surface provided with the energy generating elements; A head chip provided with electrodes for electrical connection with the outside;
A nozzle sheet on which nozzles are formed;
A wiring board electrically connected to the electrode of the head chip;
A module frame having a plurality of head chip arrangement holes for arranging the head chip therein,
A method of manufacturing a head module that discharges liquid in the liquid chamber from the nozzle by applying a discharge force to the liquid in the liquid chamber by the energy generating element,
A pre-process for forming a pair of grooves in the barrier layer of the head chip;
Under the first temperature environment, on one surface of the module frame, with respect to each head chip arrangement hole, the nozzle is positioned in the head chip arrangement hole, and a part of the area of the head chip arrangement hole is formed. A first step of sticking the nozzle sheet to cover each;
The energy generating element of the head chip and the nozzle face each other under a second temperature environment lower than the first temperature environment, and each groove portion is on the nozzle sheet at a position where the nozzle is not formed. A second step of adhering the head chip to each of the head chip arrangement holes from the other surface of the module frame so as to be arranged;
A third step of attaching the wiring board to the surface of the module frame on which the nozzle sheet is provided so that the electrode of the wiring board and the electrode of the head chip are electrically connected;
And a fourth step of sealing a gap between the head chip on the side where the wiring board is disposed and the module frame with a sealing material.
請求項6に記載のヘッドモジュールの製造方法において、
前記前工程は、前記エネルギー発生素子が設けられた面の全体にレジストを積層した後、フォトリソプロセスによって不要な部分を除去することにより、前記バリア層と同時に前記溝部を形成する
ことを特徴とするヘッドモジュールの製造方法。
In the manufacturing method of the head module according to claim 6,
The pre-process is characterized in that the groove is formed simultaneously with the barrier layer by laminating a resist over the entire surface on which the energy generating element is provided, and then removing unnecessary portions by a photolithography process. Manufacturing method of the head module.
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