JP2006110846A - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法に関し、例えばインクジェット方式によるプリンタヘッド、このプリンタヘッドを用いたプリンタに適用して、簡易かつ確実にヘッドチップを配線するようにして、クリーニングにより液滴の残留物を確実に除去することができるようにする。
【解決手段】 本発明は、バンプ等の接続用の部材４４を介してフレキシブル配線３９をヘッドチップ等の半導体基板３１に接続するようにして、半導体基板３１とフレキシブル配線３９との間に接続用の部材４４による空隙を形成し、このフレキシブル配線３９に形成された注入口４６よりこの空隙に樹脂４９を充填して硬化させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法に関し、例えばインクジェット方式によるプリンタヘッド、このプリンタヘッドを用いたプリンタに適用することができる。本発明は、バンプ等の接続用の部材を介してフレキシブル配線をヘッドチップ等の半導体基板に接続するようにして、半導体基板とフレキシブル配線との間に接続用の部材による空隙を形成し、このフレキシブル配線に形成された注入口よりこの空隙に樹脂を充填して硬化させることにより、簡易かつ確実にヘッドチップを配線するようにして、クリーニングにより液滴の残留物を確実に除去することができるようにする。

従来、インクジェット方式によるプリンタにおいては、発熱素子等によるエネルギー発生素子の駆動によりインク液室の圧力を増大させ、この圧力の増大により微小なノズルよりインク液滴とを飛び出させて印刷対象に付着させ、これにより所望の画像等を印刷するようになされている。

このようなプリンタに適用されるプリンタヘッドにおいては、半導体製造技術により複数のエネルギー発生素子を駆動回路と共に半導体基板上に一体に形成してヘッドチップが形成され、このヘッドチップにインク液室、ノズルを形成してなる部材等を設けて形成されるようになされている。このようなプリンタヘッドにおいては、例えばワイヤボンディングによりヘッドチップを電源等に接続した後、このワイヤボンディングした部位を樹脂により包み込んで保護するようになされている。

これに対して特開２００２−３３１６６６号公報には、図１２に示すように、ワイヤボンディングに代えて、フレキシブル配線基板と導電性接着剤とによりヘッドチップを電源等に接続することを前提に、フレキシブル配線基板の隣接する電極間に切り欠きを形成すると共に、フレキシブル配線基板とヘッドチップとの接続部位に絶縁性の接着剤を充填することにより、ヘッドチップとフレキシブル配線基板との熱膨張係数の相違を緩和して、簡易かつ確実にヘッドチップを配線する方法が提案されるようになされている。

このようなインクジェット方式のプリンタにおいては、ノズルから飛び出したインク液滴の飛沫がノズル近傍に付着することになる。またノズルの開口側にあっては、インクにより濡れた状態となり、ノズルの内側にはインクが残留することになる。

プリンタにおいて、このようにノズル近傍に付着した飛沫、ノズルの開口側を濡らすインク等にあっては、徐々に揮発成分が蒸発して粘度が上昇し、ついには固形物となってノズルにこびりついた状態となる。これによりプリンタヘッドにおいては、インク液滴の吐出方向が変化したり、さらにはインク液滴を吐出できなくなり、これにより画質が著しく劣化することになる。

このためこの種のプリンタにおいては、印刷開始時等に、クリーニング処理を実行し、これにより画質劣化を防止するようになされている。ここでこのクリーニング処理は、例えば硬質ゴムによるブレード等によるクリーニング用の部材により、ノズル開口側面からこのような増粘、固化したインクを拭き取って除去した後、いわゆる予備吐出によりノズルに残留するインクを排出して実行するようになされている。

このようなクリーニング処理に関して、特開２００１−１９９０７６号公報等には、図１３に示すように、吸湿性を有する部材との積層構造によるブレードを用いて、ノズル開口側面からこのような増粘、固化したインクを拭き取って除去する際に、併せてノズルに残留するインクを吸い出して除去する方法が提案されるようになされている。

しかしてこのようなブレードにより除去されるインク残留物にあっては、ノズルの目詰まり等の原因になることにより、確実に除去することが望まれる。しかしながらワイヤボンディングによるヘッドチップの接続においては、ワイヤボンディングの保護に供する樹脂がノズル開口側面から飛び出して凸部を形成することを避け得ない。また特開２００２−３３１６６６号公報に開示の方法にあっても、切り欠きの部分よりフレキシブル配線基板とヘッドチップとの接続部位に充填した絶縁性の接着剤が凸部を形成する。

図１４に示すように、このようにノズル開口側面に凸部が存在すると、ブレード等によるインク残留物の除去においては、インク残留物を確実に除去することが困難になる。因みに、このような場合に、ブレードの押圧力を増大すると、インク残留物の取り残しを低減できるものの、その分、プリンタヘッドに大きな応力が加わることにより、接続不良が発生する恐れがあり、またブレードの消耗も著しくなる。また吸湿性を有する部材によるブレードにあっては、ノズルから吸い取るインク量が著しく増大するようになり、その分、インクの消費量が増大する。
特開２００２−３３１６６６号公報 特開２００１−１９９０７６号公報

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易かつ確実にヘッドチップを配線するようにして、クリーニングにより液滴の残留物を確実に除去することができる液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、液体吐出ヘッドに適用して、少なくともエネルギー発生素子が複数個設けられ、ノズルの管軸とほぼ垂直な端面側の面に、エネルギー発生素子の駆動に供する複数の電極が設けられた半導体基板と、複数の電極に対応する複数の電極を有し、接続用の部材を介して、端面側より半導体基板の複数の電極に接続されたフレキシブル配線基板とを備え、フレキシブル配線基板は、開口側の面が、端面とほぼ同一の面となるように形成されて、半導体基板との間に、接続用の部材の厚みによる空隙が形成され、空隙に連通する注入口より注入された樹脂により空隙が充填された後、樹脂が硬化されてなるようにする。

また請求項４の発明においては、液体吐出装置に適用して、液体吐出ヘッドのノズルが設けられた端面にクリーニング用の部材を押し付けて可動させることにより、端面をクリーニングし、液体吐出ヘッドは、少なくともエネルギー発生素子が複数個設けられ、端面側の面に、エネルギー発生素子の駆動に供する複数の電極が設けられた半導体基板と、複数の電極に対応する複数の電極を有し、接続用の部材を介して、端面側より半導体基板の複数の電極に接続されたフレキシブル配線基板とを有し、フレキシブル配線基板は、開口側の面が、端面とほぼ同一の面となるように形成されて、半導体基板との間に、接続用の部材の厚みによる空隙が形成され、空隙に連通する注入口より注入された樹脂により空隙が充填された後、樹脂が硬化されてなるようにする。

また請求項５の発明においては、液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、少なくともエネルギー発生素子が複数個設けられて、端面側の面に、エネルギー発生素子の駆動に供する複数の電極が設けられた半導体基板に対して、開口側の面が、端面とほぼ同一の面となるように、接続用の部材を介して、端面側より半導体基板の複数の電極にフレキシブル配線基板を接続することにより、フレキシブル配線基板と半導体基板との間に、接続用の部材の厚みによる空隙を形成する接続の工程と、空隙に連通する注入口より樹脂を注入して空隙を樹脂により充填する樹脂充填の工程と、樹脂を硬化する樹脂硬化の工程とを有するようにする。

請求項１の構成により、液体吐出ヘッドに適用して、少なくともエネルギー発生素子が複数個設けられ、ノズルの管軸とほぼ垂直な端面側の面に、エネルギー発生素子の駆動に供する複数の電極が設けられた半導体基板と、複数の電極に対応する複数の電極を有し、接続用の部材を介して、端面側より半導体基板の複数の電極に接続されたフレキシブル配線基板とを備え、フレキシブル配線基板は、開口側の面が、端面とほぼ同一の面となるように形成されて、半導体基板との間に、接続用の部材の厚みによる空隙が形成され、空隙に連通する注入口より注入された樹脂により空隙が充填された後、樹脂が硬化されてなるようにすれば、フレキシブル配線基板を簡易に半導体基板に接続して、フレキシブル配線基板により大きな凸部の形成を防止しつつ、この樹脂により強固にフレキシブル配線基板を半導体基板に保持することができる。これにより簡易かつ確実にヘッドチップを配線するようにして、クリーニングにより液滴の残留物を確実に除去することができる。

これにより請求項４、請求項５の構成によれば、簡易かつ確実にヘッドチップを配線するようにして、クリーニングにより液滴の残留物を確実に除去することができる液体吐出装置、液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。

本発明によれば、簡易かつ確実にヘッドチップを配線するようにして、クリーニングにより液滴の残留物を確実に除去することができる。

以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。

（１）実施例の構成
図２は、本発明に係るラインプリンタを示す斜視図であり、図３は、この図２をＡ−Ａ線により切り取って示すラインプリンタの断面図である。このラインプリンタ１は、フルラインタイプのラインプリンタであり、略長方形形状によりプリンタ本体２が形成される。このラインプリンタ１は、印刷対象である用紙３を収納した用紙トレイ４をこのプリンタ本体２の正面に形成されたトレイ出入口より装着することにより、用紙３を給紙できるようになされている。

ラインプリンタ１は、このようにトレイ出入口よりプリンタ本体２に用紙トレイ４が装着されて、ユーザーにより印刷が指示されると、このプリンタ本体２に設けられた給紙ローラ５の回転によりプリンタ本体２の背面側に向かって用紙トレイ４から用紙３が送り出され、プリンタ本体２の背面側に設けられた反転ローラー６によりこの用紙３の送り方向が正面方向に切り換えられる。ラインプリンタ１は、このようにして用紙送り方向が正面方向に切り換えられてなる用紙３が用紙トレイ４上を横切るように搬送ベルト７により搬送され、ラインプリンタ１の正面側に配置された排出口よりトレイ８に排出される。これらによりラインプリンタ１は、用紙３の搬送機構が構成され、この搬送機構を構成する各ローラー５、６、搬送ベルト７等を駆動する給排紙モータの駆動により、用紙３を給紙、搬送、排出できるようになされている。なおここで搬送ベルト７は、この図３において想像線により示すように、反転ローラー６側に設けられたローラー７Ａの回転軸を回動中心にして、全体が用紙３側の所定の退避位置に回動できるように形成され、印刷時以外においては、この退避位置に保持されるようになされている。

ラインプリンタ１は、上側端面に上蓋１０が設けられ、この上蓋１０の内側、正面方向への用紙搬送途中に、矢印Ｂにより示すように、ヘッドカートリッジ１１が交換可能に配置される。

ここでヘッドカートリッジ１１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色によるフルラインタイプのプリンタヘッドであり、上側に各色のインクタンク１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが設けられる。ヘッドカートリッジ１１は、これらインクタンク１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに係るプリンタヘッドのアッセンブリーであるヘッドアッセンブリー１３と、このヘッドアッセンブリー１３の用紙３側に設けられて、不使用時、ヘッドアッセンブリー１３に設けられたノズル列を塞いでインクの乾燥を防止するヘッドキャップ１４とにより構成される。これによりラインプリンタ１においては、ヘッドキャップ１４を移動させてヘッドアッセンブリー１３の用紙側面を露出させた後、このヘッドアッセンブリー１３の駆動により、各色のインク液滴を用紙３に付着させて所望の画像等をカラーにより印刷することができるようになされている。

すなわち図４に一部断面を取って示すように、ヘッドアッセンブリー１３は、用紙幅により各インクに対応するノズル２１の列が形成されてなるノズルシート２２によりヘッドキャップ１４側の端面が形成され、これによりヘッドキャップ１４を移動させてヘッドアッセンブリー１３の用紙側面を露出させると、このノズル２１の列が露出するように形成される。

ヘッドキャップ１４は、硬質樹脂材料等により周囲に壁面を形成してなる箱形状にケース２３が形成される。ヘッドキャップ１４は、図５（Ａ）に示すように、搬送ベルト７が退避位置に退避した状態で、このケース２３がヘッドアッセンブリー１３の用紙側面をそっくり塞ぐように形成され、これによりノズル２１等からのインク成分の蒸発を低減することができるようになされている。

またヘッドキャップ１４は、プリンタ本体２に設けられたキャップ開閉モータの駆動により、図５（Ｂ）において矢印Ｃにより示すように、ヘッドアッセンブリー１３の用紙側面に沿ってプリンタ１の前面側に移動するように形成され、これにより印刷時においては、ノズル２１を露出させることができるようになされている。しかして図５（Ｃ）は、ヘッドキャップ１４が前面側に最後まで移動した状態を示す図であり、プリンタ１においては、このようにヘッドキャップ１４の移動が完了すると、搬送ベルト７が退避位置より印刷可能位置まで回動して、ヘッドアッセンブリー１３により印刷可能に用紙３を搬送するようになされている。

ヘッドキャップ１４は、内側に、ヘッドアッセンブリー１３のクリーニング機構が設けられる。すなわち図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ヘッドキャップ１４は、内側の背面側に、クリーニングローラー２５が回転自在に設けられ、ヘッドアッセンブリー１３の用紙側面に沿った移動により、矢印Ｄにより示すように、このクリーニングローラー２５がノズルシート２２に押し付けられて回転するようになされている。

ここでクリーニングローラー２５は、ノズル２１の先端部分を含むノズルシート２２に付着するインク残渣を除去するクリーニング用の部材であり、弾性を有し、かつインクを十分に吸収可能な多孔質材により、少なくともノズル列の長さにより形成される。具体的に、クリーニングローラー２５は、例えばスポンジ、フェルトにより形成される。これにより図７に示すように、クリーニングローラー２５は、ノズルシート２２の用紙側面に付着したインクの残渣２６のうち液状の成分を吸収して除去するようになされている。またこのようなインクの残渣２６のうち揮発成分の蒸発によりノズルシート２２に増粘したインク残留物、ノズルシート２２に付着して固化したインク残留物については、ノズルシート２２から引き剥がして除去するようになされている。また図６（Ａ）に示すように、ノズル２１を横切る際には、毛管現象によりノズル２１からもインク２６を吸い取り、これによりノズル２１に残留するインク量を減少させるようになされている。なおクリーニングローラー２５を多孔質の部材により形成した場合には、ノズルシート２２に押圧して変形した部位が回転により元の形状に戻る際にインクを吸収することにより、一段と効率良くインクの残渣を除去することができる。

なおクリーニングローラー２５は、上下方向に可動可能にヘッドキャップ１４に保持され、ヘッドキャップ１４を移動させてノズル２１を露出させる場合には、ノズルシート２２に押圧されるのに対し、これとは逆にノズル２１の露出を中止する場合には、ノズルシート２２に接触しないように保持される。これによりこの実施例では、印刷終了時においては、ノズルシート２２をクリーニングしないようになされている。

さらにヘッドキャップ１４は、このクリーニングローラー２５の前面側に、スクレーパ２７が設けられる。ここでスクレーパ２７は、例えば硬質ゴムにより形成され、クリーニングローラー２５に当接するように設けられる。これによりスクレーパ２７は、クリーニングローラー２５に付着したインク残留物をクリーニングローラー２５から擦り落とし、クリーニングローラー２５を清浄な状態に保持するようになされている。

さらにヘッドキャップ１４は、クリーニングローラー２５の背面側、壁面との間に、底面が露出する領域ＡＲが形成され、この領域ＡＲが予備吐出の領域に割り当てられ、この領域がノズル２１の下を横切るタイミングで、対応するノズルを予備吐出し、この予備吐出に係るインク液滴をこの領域ＡＲで受けるようになされている。

さらにヘッドキャップ１４は、この予備吐出の領域ＡＲを含む底面のほぼ全面に、インクを吸収する吸湿性のシート材２８が設けられる。なおこのシート材２８は、例えばスポンジにより形成される。これによりヘッドキャップ１４は、予備吐出に係るインク液滴をこのシート材２８により吸収して、予備吐出に係るインク、さらには内側に受けたインクについて、ノズルシート２２側へのインクの跳ね返りを防止するようになされている。またこのシート材２８の交換により、いわゆる廃インクを簡易に除去できるようになされている。

しかしてこれらにより図８に示すように、ヘッドカートリッジ１１は、ヘッドキャップ１４がノズル２１を覆った状態から（図８（Ａ））、矢印Ｅに示すように、印刷の開始によりプリンタ１の前面側に移動し（図８（Ｂ））、この移動の際にクリーニングの処理を実行するようになされている。またヘッドキャップ１４が前面側に完全に移動した状態で（図８（Ｃ））、画像等を印刷し、印刷の終了により矢印Ｆに示すように、ヘッドキャップ１４が元の位置に移動してノズル２１の露出を防止するようになされている（図８（Ｄ）及び（Ｅ））。

またこのようにして印刷の開始によりヘッドキャップ１４をプリンタ１の前面側に移動させるようにして、プリンタ１は、ヘッドキャップ１４の位置を検出する複数の光電スイッチが設けられ、これらの光電スイッチにより、それぞれ各色のノズル２１の真下に予備吐出の領域ＡＲが位置した状態を検出できるようになされている。

図９は、用紙３側より見てインク液滴の吐出に係る部分を拡大してヘッドアッセンブリー１３を示す分解斜視図である。ヘッドアッセンブリー１３は、所定のフレームに保持されたノズルシート２２にヘッドチップ３１を貼り着けた後、ケースに保持して形成される。

ここでノズルシート２２は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクにそれぞれ対応する用紙幅によるノズル２１の列が並設されたシート状部材であり、この実施例では電鋳法によりコバルトを含むニッケル材により形成される。

これに対してヘッドチップ３１は、インク液室３２の隔壁３３を形成してなる半導体基板により、ノズルシート２２側から見て全体が長方形形状により形成される。ヘッドチップ３１は、この長方形形状の長辺の一辺側が開いてなるように、ノズルシート２２に設けられた各ノズル２１に対応して櫛の歯形状によりインク液室３２の隔壁３３が形成される。また各ノズル２１に対応して各インク液室３２に発熱素子３４が所定ピッチにより順次設けられ、またこれら発熱素子３４を駆動する駆動回路等が形成される。これによりヘッドチップ３１は、ノズルシート２２に貼り着けてインク液室３２が形成され、発熱素子３４を設けてなる側の一辺に沿って形成されたインク流路によりそれぞれ対応するインクタンク１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋのインクを各インク液室３２に導き得るようになされている。また各インク液室３２に設けられた発熱素子３４を対応する駆動回路により駆動して各インク液室３２のインクを加熱して気泡を発生させ、この気泡による圧力の増大により対応するノズル２１からインク液滴を飛び出させることができるようになされている。

なおヘッドチップ３１は、実際上、半導体ウエハに複数チップ分の駆動回路、発熱素子３４、インク液室の隔壁３３が作成された後、各チップにスクライビングされ、その後、ノズルシート２２を貼り着けて作成され、これにより効率良く作成されるようになされている。これらによりこの実施例においては、発熱素子３４により、液室３２に保持した液体の圧力を増大させ、ノズル２１からインク液室３２に保持した液体の液滴を飛び出させるエネルギー発生素子を構成するようになされている。

このヘッドチップ３１は、発熱素子３４が設けられている側とは逆側の長辺に沿って、ノズルシート２２側面に、複数の電極３８が形成され、この電極３８により電源を供給し、各発熱素子３４の駆動用信号を供給するようになされている。ヘッドチップ３１は、この電極３４が作成されている部位の、ノズルシート２２に開口３７が形成され、この開口３７の部位で、ノズルシート２２側よりフレキシブル配線基板３９が電極３８に接続される。これによりヘットチップ３１は、電源等に接続されるようになされている。なおフレキシブル配線基板３９は、ポリイミド、ビニール、テフロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等、種々のベース材による可撓性を有するものを広く適用することができる。

ここで、ノズル２１の列と直交する面（図９のＦ−Ｆ線）により断面を取って図１に示すように、ヘッドアッセンブリー１３は、ノズルシート２２を所定のフレームに保持した状態で、ノズルシート２２にヘッドチップ３１を貼り着けた後、ヘッドチップ３１の背面側より、所定の流路形成部材４１が貼り着けられ、これにより対応するインクタンク１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋのインクを各ヘッドチップ３１のインク液室３２に導くインク流路４２が形成される。しかしてこの実施例において、ヘッドアッセンブリー１３は、いわゆる千鳥配置により、このインク流路４２を間に挟んで、交互にヘッドチップ３１が配置され、またこのヘッドチップ３１の配置に対応してノズルシート２２にノズル２１が設けられるようになされている。ヘッドアッセンブリー１３は、これら流路形成部材４１を間に挟んでノズルシート２２と対向するようにプリント基板４０が配置され、このプリント基板４０と各ヘッドチップ３１とがフレキシブル配線基板３９により接続される。

ヘッドアッセンブリー１３は、矢印Ｇにより部分的に拡大して示すように、接続用の部材である例えばバンプ４４を介して、フレキシブル配線基板３９が、ヘッドチップ３１に接続され、ノズルシート２２のノズル開口側の面であるこのヘッドアッセンブリー１３の端面と、フレキシブル配線基板３９のこのノズル開口側の面とがほぼ同一の面となるように形成されて、ヘットチップ３１とフレキシブル配線基板３９との間に、バンプ４４の厚みによる空隙が形成されるようになされている。

ここでこの実施例において、インク液室３２の隔壁３３は、半導体ウエハの段階でヘッドチップ３１に感光性の樹脂を塗布して露光することにより形成され、図１０（Ａ）に示すように、各電極３８側にまで延長するように形成されて、各電極３８の周囲をそれぞれ囲むように形成される。これによりヘッドアッセンブリー１３は、このヘットチップ３１とフレキシブル配線基板３９との間のバンプ４４の厚みによる空隙が、これら隔壁３３の厚みにより、各電極３８にそれぞれ形成される。

またこの隔壁３３は、フレキシブル配線基板３９が引き出される側とは逆側（インク液室３２の側）に、空隙が細長く延長するように形成され、図１０（Ｂ）に示すように、フレキシブル配線基板３９は、この延長した先端の部位に、樹脂の注入口４６が形成されるようになされている。またこの樹脂の注入口４６から樹脂を注入した際に、最後に樹脂が充填される部位であるこの注入口４６から逆側の部位に、空気抜き穴４７が形成されるようになされている。

これにより図１１（Ａ）に示すように、ヘッドアッセンブリー１３は、フレキシブル配線基板３９をヘッドチップ３１に位置決めして重ね合わせ、接続部を選択的に１５０〜２５０度に加熱して圧着することにより、フレキシブル配線基板３９をヘッドチップ３１に接続するようになされている。

ヘッドアッセンブリー１３は、図１１（Ｂ）に示すように、このようにして形成されたフレキシブル配線基板３９とヘッドチップ３１との間の空隙に、微細なノズル４８により樹脂４９が充填され、その後、この樹脂４９が硬化される。ここでこの実施例においては、注入口４６から樹脂４９が盛り上がらないように樹脂４９が注入される。またこの樹脂４９においては、フレキシブル配線基板３９、ヘッドチップ３１に対して十分な接着力を有する樹脂が適用され、この実施例ではこの樹脂４９に、熱硬化性のエポキシ樹脂が適用され、１００度、５分の加熱により硬化させた。

これによりこの実施例において、プリンタヘッドであるヘッドアッセンブリー１３は、ノズル３１の開口側端面に関して、滑らかな傾斜変化はあるものの、凸部を形成しないようになされ、これによりクリーニング用の部材によるクリーニングによって、確実にインク残差を除去できるようになされている。

（２）実施例の動作
以上の構成において、このプリンタ１では、ホスト装置から供給されるプリントデータにより、処理対象である用紙３を所定の用紙送り機構により搬送しながら、ヘッドカートリッジ１１からインク液滴が吐出され、このインク液滴が搬送中の用紙３に付着し、これによりヘッドカートリッジ１１の駆動に応じて画像、テキスト等が印刷される（図２）。

プリンタ１においては、シート状の部材であるノズルシート２２に、用紙幅により、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用のノズル列が順次形成されて、これらノズル列の各ノズル２１から、印刷に供するインク液滴が飛び出す（図９）。また各ノズル２１においては、対応するインク液室３２に、インク液室３２の圧力を増大させるエネルギー発生素子としての発熱素子３４が、このノズル列の延長する方向に併設され、ヘッドチップ３１に設けられた駆動回路によりこれら発熱素子３４が駆動されて各ノズル２１からインク液滴が飛び出し、これにより所望の画像等を高画質により印刷することができるようになされている。

しかして印刷の繰り返しにより、プリンタ１においては、ノズル２１から飛び出したインク液滴の飛沫がノズルシート面に付着することになる。またノズル２１の開口側にあっては、インクにより濡れた状態となり、ノズル２１の内側にはインクが残留することになる。

プリンタ１においては、このようにノズルシート面に付着した飛沫、ノズル２１の開口側を濡らすインク等にあっては、徐々にインクの揮発成分が蒸発して粘度が上昇し、ついには固形物となってノズルシート２２にこびりついた状態となる。またノズルの内側に残留するインクにあっても、徐々に粘度が上昇し、これらにより遂には正常に印刷できなくなる。

このためこの実施例においては、印刷していない状態では、用紙３を搬送する搬送ベルト７がノズル２１より遠ざかった位置である退避位置に退避し（図３、図５）、この退避により搬送ベルト７とノズル２１との間に形成される空間において、ヘッドキャップ１４によりノズル２１の露出が防止され、これによりこのような目詰まりの原因である揮発成分の蒸発が低減される。

またこのようにしてヘッドキャップ１４によりノズル２１の露出を防止して、印刷を開始する場合、ヘッドキャップ１４の移動によりこのヘッドキャップ１４の内側に設けられたクリーニングローラー２５によりノズルシート面に付着したインクの残渣が取り除かれる。またこのときこのクリーニングローラー２５によりノズル２１に残留するインクが吸い取られ、これによりノズル２１に残留するインクが排出される。またこのようにしてもノズル２１に残留するインク成分が、続く予備吐出によりノズル２１から排出される。

しかしながらこのようなクリーニングローラー２５によるインク残差の除去にあっては、ノズル２１の開口側面に凸部があると、確実に残差を除去できなくなり、結局、ノズル２１の目詰まり等が発生する恐れがある。

このためこの実施例においては、ノズルシート２１に開口３７が形成され、この開口３７の部分でヘッドチップ３１に形成された電極３８に対してフレキシブル配線基板３９により配線が形成される。これによりこの実施例においては、ヘッドチップ３１に形成された複数の電極３８をまとめて配線することができ、その分、ヘッドチップ３１を簡易に配線できるようになされている。

またこのようにして配線するにつき、フレキシブル配線基板３９は、接続部材であるバンプ４４を介してヘッドチップ３１の電極３８に接続され、これによりノズル開口側の面が、ノズル開口の端面とほぼ同一の面となるようにヘッドチップ３１に設けられて、ヘッドチップ３１との間に、バンプ４４の厚みによる空隙が形成される。この実施例では、この空隙がインク液室３２の隔壁３３を構成する部材により電極３８単位で囲まれて形成され、この空隙に注入口４７から樹脂４９が充填されて硬化される。これによりこの実施例においては、この樹脂４９によりフレキシブル配線基板３９が強固にヘッドチップ３１に保持され、その分、確実にヘッドチップを配線することができる。

またこのようにして空隙に充填される樹脂４９においては、ノズル開口側端面であるノズルシート２１側面がフレキシブル配線基板３９により覆われていることにより、フレキシブル配線基板３９の配線パターンの厚みによる滑らかな傾斜変化はあるものの、大きな凸部を形成しないようにし得、これによりクリーニングローラー、さらにはブレード等によるクリーニングによって、確実にインク残差を除去することができる。

さらにこのようにして樹脂を充填するようにして、この接続の部位には、空隙に連通する樹脂の充填に係る空気抜き穴４７が形成されており、これにより空隙に空気を残留させないようにして樹脂を充填することができ、その分、定量により樹脂を充填するようにして、注入口４６から樹脂４９が溢れ出す等の事故を防止することができ、またこのように溢れ出した樹脂４９による凸部の形成等を有効に回避することができる。

またこのような空気抜き穴４７にあっては、樹脂４９の注入口より小径により形成され、これによりこの空気抜き穴４７から樹脂４９が溢れ出す等の事故も有効に回避することができる。

またこの実施例では、インク液室３２の隔壁３３を構成する部材により電極３８がそれぞれ囲まれて空隙が個別に形成されることにより、フレキシブル配線３９は、ノズル開口側端面の高さが高い精度により一定の高さに保持される。これによりこの実施例においては、フレキシブル配線基板３９とノズルシート２２とで、ノズル開口側面を高い精度により平坦な面により形成することができ、これによってもインク残留物を確実に除去することができる。

（３）実施例の効果
以上の構成によれば、バンプ等の接続用の部材を介してフレキシブル配線をヘッドチップ等の半導体基板に接続するようにして、半導体基板とフレキシブル配線との間に接続用の部材による空隙を形成し、このフレキシブル配線に形成された注入口よりこの空隙に樹脂を充填して硬化させることにより、簡易かつ確実にヘッドチップを配線するようにして、クリーニングにより液滴の残留物を確実に除去することができる。

なお上述の実施例においては、バンプによりフレキシブル配線基板を接続する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、導電性の接着剤により接続する場合等にも広く適用することができる。なおこのように導電性の接着剤により接続する場合にあっては、接続用の部材をこの接着剤により兼用することもできる。

また上述の実施例においては、電極毎に空隙を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ヘッドチップに形成された電極でまとめて空隙を形成するようにしてもよい。

また上述の実施例においては、熱硬化性のエポキシ樹脂を空隙に充填する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばアクリル樹脂、ホットメルト等、種々の接着剤を広く適用することができる。

また上述の実施例においては、空気抜き穴を設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば吸引により空隙内を真空に近い状態に設定した後、常圧により樹脂を充填する場合等、実用上十分に樹脂を充填できる場合には、空気抜き穴を省略するようにしてもよい。

また上述の実施例においては、フレキシブル配線基板とノズルシートとを別体に設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、フレキシブル配線基板によりノズルシートを兼用する場合にも広く適用することができる。

また上述の実施例においては、樹脂が溢れ出さないようにする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、注入口より盛り上った樹脂、溢れ出した樹脂を除去する余剰樹脂の除去工程を設けるようにしてもよい。

また上述の実施例においては、カラー印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用して４本のノズル列を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば白黒印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用してノズル列を１本により作成する場合等、種々の本数によりノズル列を作成する場合に広く適用することができる。

また上述の実施例においては、フルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばプリンタヘッドを特定方向に移動させるいわゆるシリアルタイプのプリンタヘッドに本発明を適用する場合にも広く適用することができる。

また上述の実施例においては、サーマル方式によるラインプリンタに本発明を適用して発熱素子によりエネルギー発生素子を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ピエゾ方式、静電方式等、各種素子によりエネルギー発生素子を構成するプリンタに広く適用することができる。

また上述の実施例においては、本発明をプリンタヘッドに適用してインク液滴を飛び出させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、インク液滴に代えて液滴が各種染料の液滴、保護層形成用の液滴等である液体吐出ヘッド、さらには液滴が試薬等であるマイクロディスペンサー、各種測定装置、各種試験装置、液滴がエッチングより部材を保護する薬剤である各種のパターン描画装置等に広く適用することができる。

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法に関し、例えばインクジェット方式によるプリンタヘッド、このプリンタヘッドを用いたプリンタに適用することができる。

本発明の実施例に係るヘッドアッセンブリーの詳細構成を示す断面図である。 本発明の実施例に係るプリンタを示す斜視図である。 図２のプリンタをＡ−Ａ線により切り取って示す断面図である。 図２のプリンタに適用されるインクカートリッジを示す側面図である。 図２のプリンタにおけるヘッドキャップの移動の説明に供する断面図である。 図２のプリンタにおけるヘッドキャップを示す断面図である。 図６のヘッドキャップのクリーニングローラーの説明に供する断面図である。 図７のクリーニングローラーの説明に供する断面図である。 図１のプリンタに係るヘッドの配置を示す斜視図である。 フレキシブル配線基板による接続部を示す平面図である。 フレキシブル配線基板による接続工程の説明に供する断面図である。 従来のプリンタヘッドを示す断面図である。 図１２の例とは異なる例による従来のプリンタヘッドを示す断面図である。 インク残差の取り残しの説明に供する断面図である。

符号の説明

１……プリンタ、２……プリンタ本体、３……用紙、７……搬送ベルト、１１……インクカートリッジ、１４……ヘッドキャップ、２１……ノズル、２２……ノズルシート、２５……クリーニングローラー、３４……発熱素子、３２……インク液室、３９……フレキシブル配線基板、４４……バンプ、４９……樹脂

Claims (6)

1. エネルギー発生素子の駆動により液室に保持した液体の圧力を増大させ、端面に開口が形成されたノズルから前記液室に保持した液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドにおいて、
   少なくとも前記エネルギー発生素子が複数個設けられ、前記ノズルの管軸とほぼ垂直な前記端面側の面に、前記エネルギー発生素子の駆動に供する複数の電極が設けられた半導体基板と、
   前記複数の電極に対応する複数の電極を有し、接続用の部材を介して、前記端面側より前記半導体基板の複数の電極に接続されたフレキシブル配線基板とを備え、
   前記フレキシブル配線基板は、
   前記開口側の面が、前記端面とほぼ同一の面となるように形成されて、前記半導体基板との間に、前記接続用の部材の厚みによる空隙が形成され、
   前記空隙に連通する注入口より注入された樹脂により前記空隙が充填された後、前記樹脂が硬化された
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記フレキシブル配線基板は、
   前記空隙に連通する前記樹脂の充填に係る空気抜き穴を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記注入口に比して、前記空気抜き穴が小径に形成された
   ことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 液体吐出ヘッドの駆動により前記液体吐出ヘッドの液室に設けられた液体の液滴を前記液滴の処理対象に向けて前記液体吐出ヘッドのノズルから飛び出させる液体吐出装置において、
   前記液体吐出ヘッドの前記ノズルが設けられた端面にクリーニング用の部材を押しつけて可動させることにより、前記端面をクリーニングし、
   前記液体吐出ヘッドは、
   エネルギー発生素子の駆動により前記液室に保持した液体の圧力を増大させ、前記ノズルから前記液滴を飛び出させ、
   少なくとも前記エネルギー発生素子が複数個設けられ、前記端面側の面に、前記エネルギー発生素子の駆動に供する複数の電極が設けられた半導体基板と、
   前記複数の電極に対応する複数の電極を有し、接続用の部材を介して、前記端面側より前記半導体基板の複数の電極に接続されたフレキシブル配線基板とを有し、
   前記フレキシブル配線基板は、
   前記開口側の面が、前記端面とほぼ同一の面となるように形成されて、前記半導体基板との間に、前記接続用の部材の厚みによる空隙が形成され、
   前記空隙に連通する注入口より注入された樹脂により前記空隙が充填された後、前記樹脂が硬化された
   ことを特徴とする液体吐出装置。
5. エネルギー発生素子の駆動により液室に保持した液体の圧力を増大させ、端面に開口が形成されたノズルから前記液室に保持した液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法において、
   少なくとも前記エネルギー発生素子が複数個設けられて、前記端面側の面に、前記エネルギー発生素子の駆動に供する複数の電極が設けられた半導体基板に対して、前記開口側の面が、前記端面とほぼ同一の面となるように、接続用の部材を介して、前記端面側より前記半導体基板の複数の電極にフレキシブル配線基板を接続することにより、前記フレキシブル配線基板と前記半導体基板との間に、前記接続用の部材の厚みによる空隙を形成する接続の工程と、
   前記空隙に連通する注入口より樹脂を注入して前記空隙を前記樹脂により充填する樹脂充填の工程と、
   前記樹脂を硬化する樹脂硬化の工程と
   を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記樹脂充填の工程は、
   前記注入口より前記樹脂を注入して前記空隙を前記樹脂により充填する充填工程と、
   前記注入口より盛り上がった樹脂を取り除く余剰樹脂の除去工程と
   を有することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
   

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