JP2007015216A - Head module, liquid discharging head, liquid discharging device, manufacturing method of head module, and manufacturing method of liquid discharging head - Google Patents

Head module, liquid discharging head, liquid discharging device, manufacturing method of head module, and manufacturing method of liquid discharging head Download PDF

Info

Publication number
JP2007015216A
JP2007015216A JP2005198952A JP2005198952A JP2007015216A JP 2007015216 A JP2007015216 A JP 2007015216A JP 2005198952 A JP2005198952 A JP 2005198952A JP 2005198952 A JP2005198952 A JP 2005198952A JP 2007015216 A JP2007015216 A JP 2007015216A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
head
head chip
module
nozzle
module frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005198952A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Ando
真人 安藤
Toru Tanigawa
徹 谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2005198952A priority Critical patent/JP2007015216A/en
Publication of JP2007015216A publication Critical patent/JP2007015216A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a warpage or a distortion from occurring on a module frame, to increase the planar property and the assembly precision of an ink discharging surface, and at the same time, to reduce the manufacturing cost. <P>SOLUTION: A head chip arranging hole 11b of the module frame 11 is formed by an etching process. A nozzle seat 25 is respectively arranged in such a manner that on one side surface of the module frame 11, a nozzle 25a may be positioned in the head chip arranging hole 11b to each head chip arranging hole 11b, and a part of the region of the head chip arranging hole 11b may be covered. At the same time, the nozzle seat 25 is formed into a size which covers a part of the region of the head chip arranging hole 11b. The head chip is respectively arranged in each head chip arranging hole 11b from the other side surface of the module frame 11 in such a manner that a heating resistor and the nozzle 25a may be arranged at confronted positions. <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、ヘッドモジュール及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。詳しくは、液体の吐出面の平面性と組立て精度の向上に係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 for manufacturing the head module and the liquid discharge head. Specifically, the present invention relates to a technique related to improvement in flatness and assembly accuracy of a liquid discharge surface.

従来より、液体吐出装置の一例として、インクを吐出するためのノズルを記録紙の幅に対応する長さに配置したラインヘッド式のインクジェットプリンタが知られている。このラインプリンタに用いられるヘッド(液体吐出ヘッド)は、剛性のあるヘッドフレームに1枚のノズルシートを支持し、さらにそのノズルシート上に、発熱抵抗体(エネルギー発生素子)と発熱抵抗体の周囲に液室を形成するバリア層とを備えるヘッドチップを各ラインに対応させて正確に配置することによって構成されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as an example of a liquid ejecting apparatus, a line head type ink jet printer in which nozzles for ejecting ink are arranged in a length corresponding to the width of a recording sheet is known. The head (liquid discharge head) used in this line printer supports one nozzle sheet on a rigid head frame, and further, on the nozzle sheet, a heating resistor (energy generating element) and a surrounding of the heating resistor Further, a head chip including a barrier layer for forming a liquid chamber is accurately arranged corresponding to each line.

このようなラインプリンタは、主走査方向のヘッドの移動手段を必要としないため、振動や騒音が低減され、印刷スピードを格段に速くすることが可能である。
しかし、その反面、ノズルシートの部分的損傷やヘッドチップの不良等により、ヘッド全体の一部分でも不具合が生じると不良品として扱われ、その結果、品質管理が難しくなって量産性に優れたものとは言えなかった。また、ヘッドの部分的な故障であっても、全体を交換することになってしまい、非効率的である上に高額な修理費用が必要とならざるを得なかった。
Such a line printer does not require a means for moving the head in the main scanning direction, so that vibration and noise are reduced, and the printing speed can be significantly increased.
However, on the other hand, if any part of the whole head is defective due to partial damage of the nozzle sheet or defective head chip, it is treated as a defective product, and as a result, quality control becomes difficult and excellent in mass productivity. I could not say. Further, even if the head is partially broken, the entire head must be replaced, which is inefficient and requires expensive repair costs.

そこで、複数のヘッドモジュールを組み合わせたモジュール式のヘッドが提案され、種々の技術が開示されている(例えば、特許文献1、特許文献2、及び特許文献3参照)。
特許3437963号公報 特許3459129号公報 特開2002−86735号公報
Therefore, a modular head in which a plurality of head modules are combined has been proposed, and various techniques have been disclosed (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).
Japanese Patent No. 3437963 Japanese Patent No. 3459129 JP 2002-86735 A

これらの技術を採用すると、ヘッドモジュール単位での生産・品質管理ができるため、ヘッドの不良率の低減と、それに伴う量産性の向上とが期待できる。また、サービス面においても、不良のヘッドモジュールだけを交換すれば済むため、効率的でユーザーフレンドリーなものとなる。さらに、ヘッドモジュールの配列や組合せを変更することによって色々なサイズのヘッドを簡単に提供することが可能となり、能率的な設計・製造が期待できるようになる。   By adopting these technologies, production and quality control can be performed in units of head modules, so that it is possible to expect a reduction in the defect rate of the head and an accompanying increase in mass productivity. Also, in terms of service, it is efficient and user-friendly because only the defective head module needs to be replaced. Furthermore, by changing the arrangement and combination of the head modules, it becomes possible to easily provide heads of various sizes, and efficient design and manufacture can be expected.

ここで、前述の特許文献1、特許文献2、及び特許文献3に記載されているようなモジュール式のヘッドでは、ノズルの配列のずれが生じないように、また、インクの吐出面が平面となるように、各ヘッドモジュールを正確に配置する必要がある。逆に言えば、個々のヘッドモジュールにノズルの配列のずれがあったり、インクの吐出面の平面性が維持できていないと致命的な欠陥となってしまい、満足した吐出性能が得られなくなる。   Here, in the modular heads described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, the ink discharge surface is flat so that the nozzle arrangement is not displaced. Thus, it is necessary to accurately arrange each head module. In other words, if the nozzle arrangement of each head module is misaligned or the flatness of the ink ejection surface cannot be maintained, it becomes a fatal defect and satisfactory ejection performance cannot be obtained.

この点に関してさらに詳述すると、ヘッドモジュールの構造は、一概には言えないものの、一般に、金属やプラスチックのような剛性のあるモジュールフレームに、モジュール用の小型のノズルシートや、それに対応したヘッドチップ等の各部材が所定数だけ組み込まれた形態となっている。すなわち、モジュールフレームには、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ており、モジュールフレームは、複数のヘッドチップ配置孔が形成された上で、所定の剛性を有していなければならない。そのため、材料特性や汎用性から考慮すると、モジュールフレームは、金属板より形成するのが有利であり現実的である。そして、モジュールフレームの精度によってインクの吐出面の平面性の良し悪しが左右され、ヘッドチップ配置孔の精度によってヘッドチップの取付け精度の良し悪しが左右されることとなる。   In more detail in this regard, although the structure of the head module cannot be generally defined, generally a rigid module frame such as metal or plastic, a small nozzle sheet for the module, and a corresponding head chip A predetermined number of each member is incorporated. That is, the module frame has a plurality of head chip arrangement holes for arranging the head chips therein, and the module frame has a predetermined rigidity after the plurality of head chip arrangement holes are formed. Must be. Therefore, considering the material characteristics and versatility, it is practical and practical to form the module frame from a metal plate. The accuracy of the module frame affects the flatness of the ink ejection surface, and the accuracy of the head chip mounting hole affects the accuracy of the head chip mounting hole.

金属板を加工してモジュールフレームとするとともに、ヘッドチップ配置孔を形成する方法としては、切削加工、プレス加工、レーザ加工等がある。
しかし、フライス加工等の切削加工は、加工コストが高く、加工歪による変形や、バリの発生等の問題がある。また、プレス加工でも、切削加工と同様にソリや歪が発生し、ヘッドチップ配置孔等の切り口にバリが発生する問題がある。さらにまた、レーザ加工は、熱加工であることによるスミアの発生、加工歪の発生、加工面の粗さ等の問題がある。
As a method of processing the metal plate to form a module frame and forming the head chip arrangement hole, there are cutting, pressing, laser processing and the like.
However, cutting such as milling has a high processing cost and has problems such as deformation due to processing strain and generation of burrs. Also in the press working, there is a problem that warpage and distortion occur as in the cutting work, and burrs occur at the cut edges such as the head chip placement holes. Furthermore, laser processing has problems such as generation of smear due to thermal processing, generation of processing distortion, and roughness of the processed surface.

そのため、これらの加工方法によって製作されたモジュールフレームは、そのまま使用することは難しく、矯正処理、研磨処理等の何工程かの修正・補正が必要となる。また、プレス機におけるプレス圧力や金型の取付け調整、レーザ加工機におけるレーザ出力等、加工機の条件設定によって仕上がり具合が変動するため、それらの綿密な管理とともに、変動に応じた修正・補正工程の変更も行わなければならないが、いずれも容易にできるものではなく、コスト高となる。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、モジュールフレームのソリや歪の発生を防止し、インクの吐出面の平面性と組立て精度の向上を図るとともに、製造コストを低減することである。
Therefore, it is difficult to use the module frame manufactured by these processing methods as it is, and correction / correction in several steps such as correction processing and polishing processing is required. In addition, because the finish varies depending on the setting conditions of the processing machine, such as press pressure in the press, adjustment of mold attachment, laser output in the laser processing machine, etc., along with close control of those, correction and correction processes according to the change However, neither of them can be easily done and the cost is high.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to prevent warpage and distortion of the module frame, to improve the flatness of the ink ejection surface and the assembly accuracy, and to reduce 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わずかに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、前記モジュールフレームの前記ヘッドチップ配置孔は、エッチング加工によって形成され、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位置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 in which a plurality of head chip arrangement holes, which are holes for arranging the head chips therein and are slightly larger than the outer shape of the head chip, are formed by the energy generating element. 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. The head chip arrangement hole of the frame is formed by etching, and the nozzle sheet is positioned in the head chip arrangement hole with respect to each head chip arrangement hole on one surface of the module frame. Each of the head chip placement holes is arranged to cover a part of the head chip placement hole, and the head chip is formed to have a size covering a part of the head chip placement hole. The head arranged in each of the head chip arrangement holes from the other surface of the module frame so that the energy generating element and the nozzle are opposed to each other, and arranged in the head chip arrangement hole The electrode of the chip is a region not covered by the nozzle sheet of the head chip arrangement hole. The wiring board is exposed, and 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. It arrange | positions so that the said electrode which is carrying out may be covered.

上記発明においては、モジュールフレームには複数のヘッドチップ配置孔が形成されており、各ヘッドチップ配置孔は、エッチング加工によって形成されている。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、配線基板がノズルシート側に配置される。
したがって、プレス加工等で発生してしまうソリや歪がなくなり、モジュールフレームに精度良くノズルシート及び配線基板を配置するとともに、ヘッドチップ配置孔内に精度良くヘッドチップを配置することができる。
In the above invention, a plurality of head chip arrangement holes are formed in the module frame, and each head chip arrangement hole is formed by etching. 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 disposed on the nozzle sheet side.
Therefore, warp and distortion generated by press working or the like are eliminated, and the nozzle sheet and the wiring board can be accurately arranged in the module frame, and the head chip can be accurately arranged in the head chip arrangement hole.

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、モジュールフレームに精度良くノズルシートを配置することができるので、インクの吐出面の平面性を確保することができる。また、ヘッドチップ配置孔内に精度良くヘッドチップを配置することができるので、組立て精度の向上を図ることができる。さらにまた、エッチング加工によってモジュールフレームの矯正処理、研磨処理等の修正・補正が不要となるので、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, since the nozzle sheet can be accurately arranged on the module frame, the flatness of the ink ejection surface can be ensured. In addition, since the head chip can be accurately placed in the head chip placement hole, the assembly accuracy can be improved. Furthermore, since correction and correction such as correction processing and polishing processing of the module frame are not required by the etching process, 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は、モジュールフレーム11を示す平面図であり、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す図である。また、図6は、モジュールフレーム11の製造過程の一部を示す斜視図及び断面図であり、図7は、図6に続くモジュールフレーム11の製造過程を示す斜視図及び断面図である。
Next, a more detailed structure and manufacturing process of the head module 10 will be described.
FIG. 5 is a plan view illustrating the module frame 11, and is a diagram illustrating a process of attaching the nozzle sheet 25 to the module frame 11. 6 is a perspective view and a sectional view showing a part of the manufacturing process of the module frame 11. FIG. 7 is a perspective view and a sectional view showing the manufacturing process of the module frame 11 following FIG.

図5に示すように、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(図4参照)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。
As shown in FIG. 5, 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 arrangement hole 11b has a hole shape slightly larger than the outer shape of the head chip 20 (see FIG. 4), so that the head chip 20 can be completely arranged inside.

また、モジュールフレーム11には、ヘッドフレーム2にネジ止め固定するための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(図1参照)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。そして、このようなモジュールフレーム11は、ステンレス板をエッチング加工することにより形成される。   The module frame 11 is formed with two mounting holes 11d for fixing to the head frame 2 with screws. The attachment hole 11d is used when the head module 10 is attached to the head frame 2 (see FIG. 1). 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. Such a module frame 11 is formed by etching a stainless steel plate.

エッチング加工では、図6に示すように、最初に、モジュールフレーム11となる母材(ステンレス板)の表面の油、汚れ、付着物等を取り去る母材脱脂洗浄(図6(a))を行う。次に、母材の表裏両面にレジスト感光膜を均一に塗布するレジスト感光膜塗布(図6(b))を行う。続いて、モジュールフレーム11のパターンが形成されたマスクを使用し、レジスト感光膜が塗布された母材の表裏両面を同時に露光するパターン露光(図6(c))を行って、そのパターンを母材上のレジスト感光膜に転写する。その後、未露光部皮膜の除去及び感光膜硬膜化(図6(d))を行う。すなわち、パターン露光された母材上の未露光部からレジスト感光膜を除去(現像)してその部分の母材を露出させる。また、腐食液に対して耐久性を持たせるために加熱し、露光部のレジスト感光膜を硬膜化させる。   In the etching process, as shown in FIG. 6, first, a base material degreasing cleaning (FIG. 6A) is performed to remove oil, dirt, deposits, and the like on the surface of the base material (stainless steel plate) to be the module frame 11. . Next, a resist photosensitive film coating (FIG. 6B) is performed to uniformly apply a resist photosensitive film to both the front and back surfaces of the base material. Subsequently, using the mask on which the pattern of the module frame 11 is formed, pattern exposure (FIG. 6C) is performed to expose both the front and back surfaces of the base material coated with the resist photosensitive film at the same time. Transfer to the resist photosensitive film on the material. Thereafter, removal of the unexposed film and hardening of the photosensitive film (FIG. 6D) are performed. That is, the resist photosensitive film is removed (developed) from an unexposed portion on the pattern-exposed base material to expose the portion of the base material. In addition, the resist photosensitive film in the exposed portion is hardened by heating to give durability against the corrosive liquid.

そして、図7に示すように、母材の表裏両面に腐食液を噴射するエッチング(図7(e))を行う。すると、母材が露出したヘッドチップ配置孔11bに相当する部分と取付穴11dに相当する部分とが腐食加工され、貫通する。また、取付穴11dに相当する部分は、ネジ頭側が大きく腐食加工され、後述する座繰り部となる。一方、溝11cに相当する部分は、母材の表面側のみが腐食加工される(ハーフエッチング処理)。なお、このエッチングは、腐食液に母材をディッピングして行うこともできる。   Then, as shown in FIG. 7, etching (FIG. 7 (e)) is performed to inject a corrosive liquid onto both the front and back surfaces of the base material. Then, the portion corresponding to the head chip arrangement hole 11b where the base material is exposed and the portion corresponding to the attachment hole 11d are subjected to corrosion processing and penetrate. Further, the portion corresponding to the mounting hole 11d is largely corroded on the screw head side, and becomes a counterbore portion described later. On the other hand, in the portion corresponding to the groove 11c, only the surface side of the base material is subjected to corrosion processing (half etching process). This etching can also be performed by dipping the base material in a corrosive solution.

次に、レジスト感光膜除去・洗浄(図7(f))を行い、その後、母材カット(図7(g))を行う。すると、ヘッドチップ配置孔11b、座繰り部を有する取付穴11d、及び溝11cが形成されたモジュールフレーム11となる。なお、取付穴11dの座繰り部は、モジュールフレーム11をヘッドフレーム2(図1参照)にネジ止め固定するためのネジの頭が納まる大きさとなっており、ネジがモジュールフレーム11の表面から突き出ることはない。   Next, the resist photosensitive film is removed and washed (FIG. 7F), and then the base material is cut (FIG. 7G). As a result, the module frame 11 is formed in which the head chip arrangement hole 11b, the attachment hole 11d having a countersink portion, and the groove 11c are formed. The counterbored portion of the mounting hole 11d is large enough to accommodate the head of the screw for fixing the module frame 11 to the head frame 2 (see FIG. 1), and the screw protrudes from the surface of the module frame 11. There is nothing.

このようなエッチング加工は、精密写真と写真腐食法の応用から生まれたものであり、化学反応により成形するものなので、プレス加工のように、材料に機械的応力を加えることなく、切削加工やプレス加工、レーザ加工で発生してしまうソリや歪、切り口のカエリが一切ない状態で目的とする形状に仕上げることができる。   Such etching is born from the application of precision photography and photo-corrosion method, and is formed by chemical reaction. Therefore, it does not apply mechanical stress to the material as in press processing. It can be finished in the desired shape without any warpage, distortion, or burring caused by machining or laser machining.

また、エッチング加工は、加工精度が高いことも特徴である。すなわち、板材を両面からエッチング加工する場合、板厚の±10%程度の寸法精度で加工することができる。本実施形態では、上記の通り、モジュールフレーム11の素材として板厚0.5mmのステンレス鋼を用いており、外形の寸法精度としては、±0.05mm以内での加工が可能である。そして、エッチング加工は、写真原版を用いたいわゆるフォトリソグラフィであって、±0.05mm以内という精度は、長さ10mmに対しても100mmに対しても同じである。さらにまた、ヘッドチップ配置孔11bや取付穴11dの中心間の寸法は、原理的には誤差ゼロであり、実際にも±0.005mm程度とすることが十分可能である。しかも、写真原版に同じパターンを複数作製しておけば、1回のエッチング加工で複数のモジュールフレーム11を形成することが可能であり、量産性も高い。   The etching process is also characterized by high processing accuracy. That is, when the plate material is etched from both sides, it can be processed with a dimensional accuracy of about ± 10% of the plate thickness. In the present embodiment, as described above, stainless steel with a plate thickness of 0.5 mm is used as the material of the module frame 11, and the outer dimensional accuracy can be processed within ± 0.05 mm. The etching process is so-called photolithography using a photographic original plate, and the accuracy within ± 0.05 mm is the same for a length of 10 mm and 100 mm. Furthermore, the dimension between the centers of the head chip arrangement hole 11b and the mounting hole 11d is theoretically zero error, and can actually be about ± 0.005 mm. In addition, if a plurality of the same patterns are prepared on the photographic original, a plurality of module frames 11 can be formed by one etching process, and the mass productivity is high.

このようにして形成されたモジュールフレーム11には、図5に示すように、ノズルシート25が貼付される。すなわち、図5(b)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。この接着剤14の塗布領域は、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となっている。そして、接着剤14の塗布後は、図5(c)に示すように、ノズルシート25をモジュールフレーム11に貼着する。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。   As shown in FIG. 5, a nozzle sheet 25 is attached to the module frame 11 formed in this way. That is, as shown in FIG. 5B, the adhesive 14 is applied (printed) to a region surrounded by the periphery of the head chip arrangement hole 11b and the groove 11c. The application area of the adhesive 14 has a size that substantially matches the outer edge of the nozzle sheet 25 when the nozzle sheet 25 is applied. And after application | coating of the adhesive agent 14, as shown in FIG.5 (c), the nozzle sheet | seat 25 is stuck on the module frame 11. As shown in FIG. 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。そのため、ヘッドチップ配置孔11bは、ヘッドチップ20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 arrangement hole 11 b has an outer shape slightly larger than the head chip 20.

また、ノズルシート25を接合するモジュールフレーム11は、その平面度が良好に保たれ、ノズルシート25を正確な位置に確実に取り付けられるようになっていなければならない。
本実施形態では、モジュールフレーム11のヘッドチップ配置孔11bがエッチング加工によって形成されているため、ソリや歪、切り口のカエリがないモジュールフレーム11となっている。
Further, the module frame 11 to which the nozzle sheet 25 is joined must have a good flatness so that the nozzle sheet 25 can be securely attached to an accurate position.
In the present embodiment, since the head chip arrangement hole 11b of the module frame 11 is formed by etching, the module frame 11 has no warp, distortion, or cut edge.

すなわち、モジュールフレーム11のヘッドチップ配置孔11bをプレス加工によって形成すると、ソリや歪、切り口のカエリが発生する。そのため、プレス加工後に矯正処理や研磨処理を行って、ソリや歪、切り口のカエリを修正しなければならない。しかし、矯正処理や研磨処理という別工程が必要になるので、効率的とは言えない。しかも、矯正処理は、母材のスプリングバックを考慮に入れて加圧しなければならず、容易でない上、母材に対する物理的負担も大きい。また、研磨処理は、切り粉が発生するため、その除去が完全でないと、ノズルの目詰まりや、電気配線のショートに発展するおそれがあり、細心の配慮が必要になる。   That is, when the head chip arrangement hole 11b of the module frame 11 is formed by press working, warpage, distortion, and cut edge are generated. For this reason, it is necessary to correct the warpage, distortion, and cut edge by performing a correction process or a polishing process after pressing. However, it is not efficient because a separate process such as a correction process and a polishing process is required. In addition, the correction treatment must be pressurized in consideration of the spring back of the base material, and is not easy, and the physical burden on the base material is large. Further, since the polishing process generates chips, if the removal is not complete, there is a risk of clogging of the nozzles and short circuiting of the electric wiring, which requires careful consideration.

本実施形態のモジュールフレーム11では、ヘッドチップ配置孔11bをエッチング加工で形成することによって、このようなモジュールフレーム11に係わる品質トラブルが解消されたものとなっている。また、プレス加工に比較すると、プレス型を必要としないため、プレス型に係わる製作期間の短縮化や、コストの低減を図ることができる。   In the module frame 11 of the present embodiment, the quality troubles related to the module frame 11 are eliminated by forming the head chip arrangement holes 11b by etching. Further, as compared with the press working, a press die is not required, so that it is possible to shorten the manufacturing period related to the press die and reduce the cost.

平面度が良好な本実施形態のモジュールフレーム11には、ノズルシート25が正確な位置に確実に取り付けられ、図5(c)に示すように、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。   In the module frame 11 of the present embodiment having good flatness, the nozzle sheet 25 is securely attached at an accurate position, and as shown in FIG. 5C, the nozzle 25a row in each head chip arrangement hole 11b is arranged. The center of the module frame 11 drawn in parallel with the longitudinal direction of the module frame 11 when a line connecting the nozzles 25a in each head chip arrangement hole 11b (a line passing through the center of each nozzle 25a) is considered. It is formed on the line side. 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.

ノズル25aは、図4に示す1つのヘッドチップ20における発熱抵抗体22の数に対応する数の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 obtained by aligning the number of through holes corresponding to the number of the heating resistors 22 in one head chip 20 shown in FIG. 4 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)となるように形成される。   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, (About 42.3 μm).

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と正確な位置に確実に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 that is securely bonded to the module frame 11 at an accurate position is in a tensioned state, so that the deflection of the nozzle sheet 25 can be prevented and flattened. Sex can be secured.

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。また、ノズル25aは、発熱抵抗体22と正確に対向する。さらにまた、インクの吐出面の平面性が確保されたものとなる。   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. In addition, the nozzle 25a faces the heating resistor 22 accurately. Furthermore, the flatness of the ink ejection surface is ensured.

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の電気的接続が可能となっている。   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). Therefore, the head chip 20 can be electrically connected even after the head chip 20 is arranged in the head chip arrangement hole 11b.

そこで、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8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8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。   Therefore, the electrode 23 provided on the head chip 20 side and the flexible wiring board 3 are joined (electrically connected). FIG. 8 is a plan view showing a state in which 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. 8, the front side is the attachment surface side of the nozzle sheet 25, but the head chip 20 attached from the opposite surface is shown by a solid line (hatched portion) for easy understanding of the drawing. 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。そして、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。そして、このときは、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)。
そして、接続後は、ヘッドチップ20とモジュールフレーム11との間の隙間(流路27の反対側)にエポキシ樹脂等の樹脂29を設け、異方性導電膜28を封止する。ヘッドモジュール10の使用時には、ヘッドチップ20の周囲(図4中、上側)はインクで浸される構造であり、活電部にはインクが侵入してショートしないようにするためである。また、フレキシブル配線基板3の外縁とノズルシート25の外縁との間には隙間が生じるが、その隙間を埋めるようにノズルシート25側から樹脂30を設け、この隙間を封止している。
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).
After the connection, a resin 29 such as an epoxy resin is provided in the gap between the head chip 20 and the module frame 11 (opposite the flow path 27), and the anisotropic conductive film 28 is sealed. When the head module 10 is used, the periphery of the head chip 20 (upper side in FIG. 4) is soaked with ink so that the ink does not enter the live part and short-circuit. In addition, a gap is formed between the outer edge of the flexible wiring board 3 and the outer edge of the nozzle sheet 25. A resin 30 is provided from the nozzle sheet 25 side so as to fill the gap, and this gap is sealed.

このように、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が接合されるが、モジュールフレーム11にソリや歪が存在すると、組立ての際に治具等を使用してノズルシート25やフレキシブル配線基板3を正確にモジュールフレーム11上に配置できたとしても、接着時にズレたり、接着不良を引き起こす可能性が高くなる。また、モジュールフレーム11にカエリが存在する場合には、接着不良の原因となるだけでなく、フレキシブル配線基板3を損傷させ、配線パターンを断線させるおそれがある。さらにまた、インクの吐出面の平面性が維持できないため、吐出性能が一様でなく、ワイプ装置や吸引キャップ等のメンテナンス機構もその機能を十分に発揮できなくなるおそれがある。そして、切削加工やプレス加工、レーザ加工によりモジュールフレーム11を製作すると、それらの発生する可能性が高くなる。
しかし、本実施形態のモジュールフレーム11はエッチング加工で形成されており、ソリや歪がないものとなっているので、このような品質トラブルは発生しない。
Thus, after the nozzle sheet 25 and the head chip 20 are attached to the module frame 11, the flexible wiring board 3 is joined. Even if the nozzle sheet 25 and the flexible wiring board 3 can be accurately placed on the module frame 11 using the above, there is a high possibility that the nozzle sheet 25 and the flexible wiring board 3 may be misaligned or cause poor adhesion. In addition, when the module frame 11 has burrs, it not only causes adhesion failure but also damages the flexible wiring board 3 and may break the wiring pattern. Furthermore, since the flatness of the ink ejection surface cannot be maintained, the ejection performance is not uniform, and a maintenance mechanism such as a wiping device or a suction cap may not be able to fully perform its function. Then, when the module frame 11 is manufactured by cutting, pressing, or laser processing, the possibility of occurrence thereof increases.
However, since the module frame 11 of this embodiment is formed by etching and has no warp or distortion, such quality troubles do not occur.

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に熱硬化型エポキシ樹脂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。   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 a thermosetting epoxy resin adhesive to the module frame 11, the adhesive is heated and cured with the buffer tank 12 positioned and fixed.

ところで、モジュールフレーム11にソリや歪が存在すると、組立ての際に治具等を使用してバッファタンク12を正確にモジュールフレーム11上に配置できたとしても、接着時にズレたり、接着不良を引き起こす可能性が高くなる。そして、バッファタンク12の接合が不完全であると、インク漏れを引き起こす。
しかし、本実施形態のモジュールフレーム11はエッチング加工で形成されており、ソリや歪がないものとなっているので、このような接着トラブルは発生しない。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。
By the way, if the module frame 11 is warped or distorted, even if the buffer tank 12 can be accurately placed on the module frame 11 using a jig or the like during assembly, it will be misaligned or cause poor adhesion. The possibility increases. Incomplete joining of the buffer tank 12 causes ink leakage.
However, since the module frame 11 of the present embodiment is formed by etching and has no warp or distortion, such adhesion trouble does not occur. 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.

また、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。そして、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を介して連通する。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。   The buffer tank 12 is also a rigid support member for fixing the module frame 11 in the present embodiment. When the buffer tank 12 is mounted on the module frame 11, all the head chip arrangement holes 11b are provided. It comes to cover. As shown in FIG. 4, the inside of the buffer tank 12 and the ink liquid chamber 26 of each head chip 20 communicate 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.

このように、1つ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とから構成されるが、本実施形態ではさらに、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。   As described above, one head module 10 includes the module frame 11, the eight head chips 20, the nozzle sheet 25, and the buffer tank 12. In this embodiment, a plurality of head modules 10 are used. Thus, one liquid discharge head 1 is formed.

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、剛性のあるヘッドフレーム2にネジ5によってネジ止めされ、位置決めされている。   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 positioned by being screwed to the rigid head frame 2 with screws 5.

ここで、各ヘッドモジュール10を固定するネジ5の頭がインクの吐出面から突き出ていると、吐出面をワイプする際にブレードがネジ5の頭に接触して損傷したり、印刷の際に記録紙が接触してジャミングする等の問題が発生する。
しかし、本実施形態のモジュールフレーム11では、図7に示すように、エッチング加工によって座繰り部を有する取付穴11dを形成している。そのため、切削加工やプレス加工のような歪やバリが一切発生せず、後加工の必要もなく、容易にネジ5の頭を座繰り部の中に納めることができる。したがって、ネジ5の頭がインクの吐出面から突き出ることはない。
Here, if the head of the screw 5 that fixes each head module 10 protrudes from the ink ejection surface, the blade may come into contact with the head of the screw 5 when wiping the ejection surface, or may be damaged during printing. Problems such as jamming due to contact of the recording paper occur.
However, in the module frame 11 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the attachment hole 11d having a countersink is formed by etching. Therefore, no distortion and burrs are generated as in cutting and pressing, and no post-processing is required, and the head of the screw 5 can be easily placed in the countersink. Therefore, the head of the screw 5 does not protrude from the ink ejection surface.

また、図2に示すように、図1と反対側の面からは、8つのヘッドモジュール10の各バッファタンク12が見えており、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。そして、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。   As shown in FIG. 2, the buffer tanks 12 of the eight head modules 10 can be seen from the surface opposite to FIG. 1, and a U-shaped tube 13 is provided between the buffer tanks 12 connected in series. It is connected. Then, the connection side end portions (hatched portions in FIG. 2) of the two flexible wiring boards 3 extend perpendicularly to the paper surface with respect to one head module 10.

この状態において、バッファタンク12が設けられた面側に、図3に示すように、インクの吐出等を制御するための制御基板4がネジ6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、可撓性のある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。したがって、各ヘッドモジュール10は、フレキシブル配線基板3を介して、背後にある制御基板4と電気的に接続されることとなる。   In this state, as shown in FIG. 3, the control board 4 for controlling the ejection of ink and the like is screwed by screws 6 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 flexible wiring board 3 passes from the lower side of the control board 4 through the notch 4b. And connected to the connector 4a of the control board 4. Therefore, each head module 10 is electrically connected to the control board 4 behind the flexible wiring board 3.

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.

以上説明したように、本実施形態では、モジュールフレーム11をエッチング加工により製作することによって、高精度かつ量産性の高い加工をすることができる。また、プレス加工に比較すると、プレス型を必要としないため、プレス型に係わる製作期間の短縮化やコストの低減を図ることができる。さらにまた、モジュールフレーム11の取付穴11dの座繰り部を容易に形成することができ、ネジ5の頭がインクの吐出面から突き出ないようにすることができる。その結果、吐出面のワイプや記録紙の紙送りを支障なく行うことが可能となる。   As described above, in the present embodiment, the module frame 11 is manufactured by etching, so that processing with high accuracy and high productivity can be performed. Further, as compared with press working, a press die is not required, so that it is possible to shorten the manufacturing period and the cost related to the press die. Furthermore, the countersunk portion of the mounting hole 11d of the module frame 11 can be easily formed, and the head of the screw 5 can be prevented from protruding from the ink ejection surface. As a result, it is possible to wipe the ejection surface and feed the recording paper without any trouble.

しかも、モジュールフレーム11にソリや歪、切り口のカエリの発生がない状態でヘッドモジュール10の組立てを行うことができるので、ノズルシート25、フレキシブル配線基板3、及びバッファタンク12の取付け位置が正確になるとともに確実に固定され、インクの漏れや電気配線の断線・ショート等の品質トラブルを解消することができる。そして、ソリや歪の無い個々のヘッドモジュール10を組み立てることによって、液体吐出ヘッド1となってもインクの吐出面全体の平面性が維持され、吐出機能やメンテナンス機能が十分に発揮できるモジュール式の液体吐出装置を提供することが可能になる。   In addition, since the head module 10 can be assembled without the module frame 11 being warped, distorted, or broken, the mounting positions of the nozzle sheet 25, the flexible wiring board 3, and the buffer tank 12 can be accurately set. At the same time, it is securely fixed, and quality problems such as ink leakage and disconnection / short-circuiting of electrical wiring can be solved. Then, by assembling the individual head modules 10 without warping or distortion, the flatness of the entire ink ejection surface can be maintained even when the liquid ejection head 1 is formed, and a modular system that can fully exhibit the ejection function and maintenance function. A liquid ejection device can be provided.

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の前面側にプリント基板を配置した図である。It is the figure which has arrange | positioned the printed circuit board in 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を示す平面図であり、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図である。It is a top view which shows a module frame, and is a figure which shows the process of sticking a nozzle sheet | seat on a module frame. モジュールフレームの製造過程の一部を示す斜視図及び断面図である。It is the perspective view and sectional drawing which show a part of manufacturing process of a module frame. 図6に続くモジュールフレームの製造過程を示す斜視図及び断面図である。FIG. 7 is a perspective view and a cross-sectional view showing a module frame manufacturing process following FIG. 6. 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. 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
11d 取付穴
12 バッファタンク(タンク)
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
25 ノズルシート
25a ノズル
26 インク液室(液室)
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 hole 11d Mounting hole 12 Buffer tank (tank)
20 Head chip 21 Semiconductor substrate 22 Heating resistor (energy generating element)
23 Electrode 24 Barrier layer 25 Nozzle sheet 25a Nozzle 26 Ink liquid chamber (liquid chamber)

Claims (8)

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わずかに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、
前記モジュールフレームの前記ヘッドチップ配置孔は、エッチング加工によって形成され、
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位置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 arrangement holes, each of which is a hole for arranging the head chip and is slightly larger than the outer shape of the head chip,
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 head chip arrangement hole of the module frame is formed by etching,
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 is arranged in each of the head chip arrangement holes from the other surface of the module frame so that the energy generating element of the head chip and the nozzle are opposed to each other.
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. The head module is disposed so as to cover the electrode.
請求項1に記載のヘッドモジュールにおいて、
前記モジュールフレームの前記ノズルシートが配置された面と反対側の面側に、全ての前記ヘッドチップ配置孔を覆うように配置され、全ての前記ヘッドチップの前記液室と連通するタンクを備える
ことを特徴とするヘッドモジュール。
The head module according to claim 1,
Provided on the surface of the module frame opposite to the surface on which the nozzle sheet is disposed so as to cover all the head chip disposition holes, and provided with tanks communicating with the liquid chambers of all the head chips. A head module characterized by
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わずかに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、
前記モジュールフレームの前記ヘッドチップ配置孔は、エッチング加工によって形成され、
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位置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 arrangement holes, each of which is a hole for arranging the head chip and is slightly larger than the outer shape of the head chip,
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 head chip arrangement hole of the module frame is formed by etching,
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 is arranged in each of the head chip arrangement holes from the other surface of the module frame so that the energy generating element of the head chip and the nozzle are opposed to each other.
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. A liquid discharge head, which is disposed so as to cover the electrode.
請求項3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の前記モジュールフレームは、前記ヘッドフレームにネジ止め固定するための取付穴を有し、
前記取付穴は、エッチング加工によって形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
The liquid ejection head according to claim 3,
The module frame of the head module has a mounting hole for screwing and fixing to the head frame,
The liquid ejection head, wherein the mounting hole is formed by etching.
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わずかに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、
前記モジュールフレームの前記ヘッドチップ配置孔は、エッチング加工によって形成され、
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位置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 arrangement holes, each of which is a hole for arranging the head chip and is slightly larger than the outer shape of the head chip,
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 head chip arrangement hole of the module frame is formed by etching,
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 is arranged in each of the head chip arrangement holes from the other surface of the module frame so that the energy generating element of the head chip and the nozzle are opposed to each other.
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. A liquid ejecting apparatus, wherein the liquid ejecting apparatus is disposed so as to cover the electrode.
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わずかに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の製造方法であって、
前記モジュールフレームの前記ヘッドチップ配置孔をエッチング加工によって形成する前工程と、
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位置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、各前記ヘッドモジュール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
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 in which a plurality of head chip arrangement holes, each of which is a hole for arranging the head chip and is slightly larger than the outer shape of the head chip,
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 the head chip placement hole of the module frame by etching;
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;
From the surface on the other side of the module frame, the energy generating element and the nozzle of the head chip are arranged at positions facing each other under a second temperature environment lower than the first temperature environment. A second step of attaching the head chip to each of the head module arrangement holes;
And 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. A method for manufacturing a head module.
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、
前記モジュールフレームの前記ノズルシートが貼着された面と反対側の面側に、全ての前記ヘッドチップ配置孔を覆うとともに、全ての前記ヘッドチップの前記液室と連通するタンクを取り付ける第4工程
を含む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,
A fourth step of attaching a tank communicating with the liquid chambers of all the head chips and covering all the head chip arrangement holes on the surface of the module frame opposite to the surface on which the nozzle sheet is adhered. A method for manufacturing a head module, comprising:
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わずかに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、
全ての前記ヘッドチップ配置孔を覆うように配置され、全ての前記ヘッドチップの前記液室と連通するタンクと
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の製造方法であって、
前記モジュールフレームの前記ヘッドチップ配置孔をエッチング加工によって形成するとともに、前記モジュールフレームを前記ヘッドフレームにネジ止め固定するための取付穴をエッチング加工によって形成する前工程と、
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位置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、各前記ヘッドモジュール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
前記モジュールフレームの前記ノズルシートが貼着された面と反対側の面側に、前記タンクを取り付けて前記ヘッドモジュールとする第4工程と、
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、複数の前記ヘッドモジュールを収容し、各前記ヘッドモジュールの前記モジュールフレームを、前記取付穴を介して前記ヘッドフレームにネジ止め固定する第5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。
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 placing the head chips therein and are slightly larger than the outer shape of the head chip are formed;
A tank that is arranged to cover all the head chip arrangement holes and communicates with the liquid chambers of all the head chips;
A method of manufacturing a liquid discharge head 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 the head chip placement hole of the module frame by etching and forming an attachment hole for fixing the module frame to the head frame by etching; and
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;
From the surface on the other side of the module frame, the energy generating element and the nozzle of the head chip are arranged at positions facing each other under a second temperature environment lower than the first temperature environment. A second step of attaching the head chip to each of the head module arrangement holes;
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 attaching the tank to the surface side opposite to the surface on which the nozzle sheet is adhered and making the head module;
A fifth step of accommodating a plurality of the head modules in the head module arrangement hole of the head frame, and screwing and fixing the module frames of the head modules to the head frame through the mounting holes; A method of manufacturing a liquid discharge head, comprising:
JP2005198952A 2005-07-07 2005-07-07 Head module, liquid discharging head, liquid discharging device, manufacturing method of head module, and manufacturing method of liquid discharging head Pending JP2007015216A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005198952A JP2007015216A (en) 2005-07-07 2005-07-07 Head module, liquid discharging head, liquid discharging device, manufacturing method of head module, and manufacturing method of liquid discharging head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005198952A JP2007015216A (en) 2005-07-07 2005-07-07 Head module, liquid discharging head, liquid discharging device, manufacturing method of head module, and manufacturing method of liquid discharging head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007015216A true JP2007015216A (en) 2007-01-25

Family

ID=37752784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005198952A Pending JP2007015216A (en) 2005-07-07 2005-07-07 Head module, liquid discharging head, liquid discharging device, manufacturing method of head module, and manufacturing method of liquid discharging head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007015216A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070165077A1 (en) Head module, liquid jetting head, liquid jetting apparatus, method of manufacturing head module, and method of manufacturing liquid jetting head
US6530641B2 (en) Liquid discharge head unit, head cartridge, and method for manufacturing liquid discharge head unit
JP2008062552A (en) Manufacturing method for head unit
US20070008375A1 (en) Head module, liquid ejection head, liquid ejection apparatus, and method of fabricating head module
JP5914304B2 (en) Inkjet print head
US7643144B2 (en) Alignment apparatus and alignment method
US20100141703A1 (en) Method for laser drilling fluid ports in multiple layers
JP2010046853A (en) Inkjet recording head
JP4715350B2 (en) Liquid discharge head and liquid discharge apparatus
JP2007038489A (en) Circuit board, head module, liquid jet head, and liquid jet device
JP2007001192A (en) Manufacturing method for head module, manufacturing method for liquid delivering head, and manufacturing method for liquid delivering apparatus
JP2003080713A (en) Liquid ejection head, head cartridge and method for manufacturing liquid ejection head
JP2007001190A (en) Head module, liquid ejection head, liquid ejector and method for manufacturing head module
JP2007015216A (en) Head module, liquid discharging head, liquid discharging device, manufacturing method of head module, and manufacturing method of liquid discharging head
US8529041B2 (en) Method of manufacturing liquid discharge head and liquid discharge head
JPH11138814A (en) Ink-jet recording head
US11345147B2 (en) Liquid ejection head
JP2007001194A (en) Head module, liquid delivering head, and liquid delivering apparatus
JP3182831B2 (en) Inkjet head
JP3756506B1 (en) Ink jet head and manufacturing method thereof
JP2007062259A (en) Head module, liquid delivering head, liquid delivering apparatus and method for manufacturing head module
JP2006231584A (en) Liquid jet head
JP2007007948A (en) Head module, liquid delivering head and liquid delivering apparatus
JPH1158747A (en) Nozzle forming member, production method thereof, and ink-jet head
JP4196809B2 (en) Head module, liquid discharge head, liquid discharge apparatus, and liquid discharge head manufacturing method