JP2007021909A - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドモジュール単位での取外し作業を容易なものとして、利便性を大幅に向上させる。
【解決手段】複数の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２を備え、全てのヘッドチップのインク液室と連通するバッファタンクは、直列するヘッドモジュール配置孔内のバッファタンク同士がＵ字管１３で接続され、ヘッドモジュールと電気的に接続するためのコネクタ４ａを設けた制御基板４は、全てのバッファタンクを覆うように配置されるとともに、ヘッドチップの電極と制御基板４のコネクタ４ａとを電気的に接続するためのフレキシブル配線基板３を通す切欠き部４ｂと、Ｕ字管１３を外部から取外し可能とする開口部４ｃとが形成されている。
【選択図】図９

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を用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。詳しくは、ヘッドモジュールを容易に取外し可能として、利便性を大幅に向上させる技術に関するものである。

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。

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。

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

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。

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は、ヘッドモジュールを構成するモジュールフレームの反対側の面に、インクを貯蔵するバッファタンクがヘッドチップ全体を覆うように接合されている。このバッファタンクは、プリンタ本体のインクタンクから送給されてくるインクを一時貯留するとともに、加圧室へのインクの供給源となっており、同色のインクを貯留するバッファタンク同士は、互いに連通管で接続されている。そして、各バッファタンクの背面を覆うように、制御基板がネジ止め固定されている。

そのため、ヘッドモジュール単位の交換を行う際であっても、全てのヘッドモジュールに接続されたフレキシブル配線基板を制御基板のコネクタから取り外し、その後、制御基板そのものも取り外して各バッファタンクを露出させ、連通管の接続を解除する必要がある。

しかし、ヘッドモジュール単位のメンテナンスを行う場合等において、その都度ごとに制御基板を取り外さなければならない構造では、モジュール式のヘッドが有する本来の利便性が大きく損なわれる結果となる。また、ヘッドモジュール単位の交換作業が煩雑なものとなり、特に、専門技術を持たない一般のユーザにとって煩わしい作業となるので、ユーザフレンドリの観点からも改善が望まれている。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、ヘッドモジュール単位での取外し作業を容易なものとして、利便性を大幅に向上させることである。

本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の１つである請求項１の発明は、複数の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、前記ヘッドモジュールと電気的に接続するためのコネクタを設けた制御基板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前記制御基板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前記制御基板の前記コネクタとを電気的に接続するための配線基板と、前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きいヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと、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であって、前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、前記ヘッドチップは、前記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、前記タンクは、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るとともに、直列する前記ヘッドモジュール配置孔内の前記タンク同士が連通管で接続され、前記制御基板は、前記タンクが配置された面側に、全ての前記タンクを覆うように配置されるとともに、前記配線基板を通す切欠き部と、前記連通管を外部から取外し可能とする開口部とが形成されていることを特徴とする。

上記発明においては、ヘッドチップは、ヘッドチップのエネルギー発生素子とノズルとが対向する位置に配置されるように、各ヘッドチップ配置孔にそれぞれ配置され、タンクは、モジュールフレームのノズルシートが配置された面と反対側の面側に、全てのヘッドチップ配置孔を覆うように配置されるとともに、直列するヘッドモジュール配置孔内のタンク同士が連通管で接続され、制御基板は、タンクが配置された面側に、全てのタンクを覆うように配置されるとともに、配線基板を通す切欠き部と、連通管を外部から取外し可能とする開口部とが形成されている。
したがって、制御基板の開口部により、タンク同士を接続する連通管を外部から取り外すことができるので、わざわざ制御基板を取り外すことなく、また、配線基板を通す切欠き部により、制御基板から全ての配線基板を取り外すことなく、ヘッドモジュールごとの取外しが可能となる。

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。

本発明の液体吐出ヘッドによれば、わざわざ制御基板を取り外すことなく、また、制御基板から全ての配線基板を取り外すことなく、ヘッドモジュールごとの取外しができるので、ヘッドモジュール単位のメンテナンスを容易に行うことができ、利便性が大幅に向上する。

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、インクの吐出面側から見た図である。
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。

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２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。

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。

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。

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２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。

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、制御基板（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。

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。

続いて、ヘッドモジュール１０及びヘッドモジュール１０を複数用いた液体吐出ヘッド１のより詳細な構造について説明する。図３は、１つのモジュールフレーム１１を示す平面図である。
モジュールフレーム１１は、平面的に見たときに略長方形状に形成されるとともに、左右両端側には、略Ｌ形に切り欠かれた係合部１１ａを有する。
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２参照）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。

また、モジュールフレーム１１には、図１に示すヘッドフレーム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３（ａ）中、ハッチング部）が形成されている。

そして、図３（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が塗布（印刷）され、図３（ｃ）に示すように、ノズルシート２５がモジュールフレーム１１に貼着されている。なお、接着剤１４の領域は、ノズルシート２５が貼着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おり、ノズルシート２５の貼着に余分な接着剤１４は、溝１１ｃ内に入り込み、溝１１ｃによって吸収される。

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ている。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。

なお、ノズル２５ａは、図２に示す１つのヘッドチップ２０における発熱抵抗体２２の数に対向する数の貫通穴を一方向に整列させたものであり、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である。

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ている。

さらにまた、図３において、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル２５ａ列は、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル２５ａ列を結ぶライン（各ノズル２５ａの中心を通るライン）を考えたときに、そのラインがモジュールフレーム１１の長手方向に平行に引いたモジュールフレーム１１の中心線側に形成されている。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ている。「Ｎ２」、「Ｎ４」、「Ｎ６」及び「Ｎ８」番目の関係も同様である。

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直線上に整列している。
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が形成されているが、これより多い又は少ないヘッドチップ配置孔１１ｂが形成されたときであっても、上記関係は満たされる。

そして、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内に、図２に示すように、バリア層２４を積層したヘッドチップ２０が配置・固定されている。この場合、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程度の精度で配置・固定されている。

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とが接着されることにより、ノズルシート２５のヘッドチップ２０側の面と、バリア層２４と、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、上記のようなインク液室２６が形成されることとなる。

さらにまた、ヘッドチップ２０がノズルシート２５に貼着された状態で、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、外部に露出している。そして、ヘッドチップ２０側に設けられた電極２３と、フレキシブル配線基板３とが接合（電気的接続）されている。図４は、フレキシブル配線基板３を接合した状態のヘッドモジュール１０を示す平面図であり、インクの吐出面側から見た図である。なお、図４中、前面側（インクの吐出面側）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。

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が取り付けられている。ここで、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、フレキシブル配線基板３に形成された配線パターンがヘッドチップ２０の電極２３（図２参照）に接合されている。なお、フレキシブル配線基板３の接続側端部には、補強板３ａが固着されている。

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、図２に示すように、異方性導電膜２８を介して接続されている（ＡＣＦ接続）。そして、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）には、エポキシ樹脂等の樹脂２９が設けられ、異方性導電膜２８を封止している。これは、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２中、上側）がインクで浸される構造であることから、活電部にインクが侵入してショートしないようにしたものである。また、ノズルシート２５の外縁とフレキシブル配線基板３の外縁とは、近接するように取り付けられているが、その隙間は、ノズルシート２５側から設けられた樹脂３０によって封止されている。

そして、ヘッドチップ２０の上部を覆うように、バッファタンク１２が接着されている。図５は、バッファタンク１２を接合した状態のヘッドモジュール１０を示す平面図であり、図４と反対側の面から見た図である。
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つ設けられている。

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している。そして、図２に示すように、バッファタンク１２の下面側（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。したがって、バッファタンク１２の内部には、空洞となったインク流路（図２中、網点部）が形成されることとなる。

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（図３参照）を覆うようになる。また、図２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、モジュールフレーム１１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に共通するインク流路を形成し、インク液室２６に供給するインクを一時貯留する。なお、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いる。

さらに、このようなヘッドモジュール１０を複数用いて、１つの液体吐出ヘッド１が形成される。すなわち、図１に示すように、剛性のあるヘッドフレーム２には、ヘッドモジュール配置孔２ａが形成されており、このヘッドモジュール配置孔２ａ内に、本実施形態では８つのヘッドモジュール１０を並べて配置している（２つのヘッドモジュール１０を直列に接続するとともに、その直列に接続されたヘッドモジュール１０を４段に並べている）。

また、各ヘッドモジュール１０は、ネジ５によってヘッドフレーム２にネジ止めされ、位置決めされている。図６は、全てのヘッドモジュール１０を収容した状態のヘッドフレーム２を示す平面図であり、図１と反対側の面から見た図である。また、図７は、各バッファタンク１２に対するインクの供給を示す平面図である。
図６に示すように、図１と反対側の面では、８つのヘッドモジュール１０の各バッファタンク１２が見えている。そして、バッファタンク１２の天壁には、インク供給孔１２ａが形成されており、このインク供給孔１２ａ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。また、１つのヘッドモジュール１０に対して２つのフレキシブル配線基板３の接続側端部（図２中、ハッチング部）が、紙面に対して垂直に延びている。

ここで、各バッファタンク１２に対するインクの供給は、インク供給孔１２ａを通して行われる。すなわち、図７に示すように、各段で２個直列に並ぶバッファタンク１２同士は、それぞれＵ字管１３（本発明における連通管に相当するもの）で接続されるようになっている。また、各段のバッファタンク１２には、それぞれインク供給管１４が接続されるようになっている。

このように、直列に接続された２つのバッファタンク１２を１段として、Ａ４対応のラインヘッドが形成され、直列に並ぶ２つのバッファタンク１２を４段に並べることにより、Ｙ、Ｍ、Ｃ、及びＫの４色（カラー）対応のカラーラインヘッドが形成されることとなる。なお、Ｕ字管１３及びインク供給管１４は、後述する制御基板４の外部から取り付けられるものなので、図面の理解しやすさのために、図７では、Ｕ字管１３及びインク供給管１４を、点線で図示している。

バッファタンク１２の天壁側には、全てのバッファタンク１２を覆うように制御基板４が配置される。図８は、制御基板４を示す平面図である。
制御基板４は、インクの吐出等を制御するためのものであり、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。また、このコネクタ４ａの近傍には、フレキシブル配線基板３を通す切欠き部４ｂが形成されている。さらにまた、インク供給孔１２ａ（図６参照）と対向する部分に、開口部４ｃ及び接続口部４ｄが形成されている。

コネクタ４ａ及び切欠き部４ｂは、図４に示す１つのヘッドモジュール１０の２枚のフレキシブル配線基板３に対応して２つずつ形成され、合計では、２個直列×４段のヘッドモジュール１０に対応してそれぞれ１６つある。また、開口部４ｃは、４段のヘッドモジュール１０に対応して４つ形成されている。さらにまた、接続口部４ｄは、４段のヘッドモジュール１０の両端に対応して、８つ形成されている。

この制御基板４は、ネジ穴４ｅにより、図６に示す状態のヘッドフレーム２のネジ穴２ｂとネジ止めされる。図９は、制御基板４を取り付けた状態の液体吐出ヘッド１を示す平面図であり、図１と反対側の面から見た図である。
図９に示すように、制御基板４は、ネジ６によってヘッドフレーム２にネジ止めされる。この際、可撓性のあるフレキシブル配線基板３の接続側端部は、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に接続される。したがって、各ヘッドモジュール１０（図１参照）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。なお、フレキシブル配線基板３の接続側端部には、補強板３ａ（図４参照）が固着されているので、補強板３ａをつまんでコネクタ４ａに差し込めば、簡単に接続が完了する。

また、制御基板４の各開口部４ｃ及び各接続口部４ｄにより、図６に示すバッファタンク１２の全てのインク供給孔１２ａは、制御基板４により隠蔽されることなく、外部に露出している。そのため、制御基板４の外部からバッファタンク１２の各段ごとにそれぞれＵ字管１３の両端部及びインク供給管１４の端部を差し込めば、各段のバッファタンク１２にインクが供給されるようになる。

一方、ヘッドモジュール１０（図１参照）単位のメンテナンスを行う場合等、ヘッドモジュール１０ごとに取り外す必要がある場合は、制御基板４の開口部４ｃから露出しているＵ字管１３の中央部をつまんで引き抜くとともに、接続口部４ｄから露出しているインク供給管１４の端部をつまんで引き抜けば良い。そして、フレキシブル配線基板３の接続側端部をコネクタ４ａから引き抜けば、ヘッドフレーム２から制御基板４を取り外すことなく、ヘッドモジュール１０ごとに取り外すことができる。この際、Ｕ字管１３、インク供給管１４、及びフレキシブル配線基板３は、全て引き抜く必要はなく、取り外すヘッドモジュール１０に対応するもののみで良いので、メンテナンス等の利便性が大幅に向上する。

以上説明したように、本実施形態では、制御基板４に開口部４ｃが形成されているので、外部から簡単にＵ字管１３を引き抜くことができる。また、接続口部４ｄが形成されているので、外部から簡単にインク供給管１４を引き抜くことができる。そして、フレキシブル配線基板３は、接続側端部をコネクタ４ａから引き抜くことにより、切欠き部４ｂを通して抜き出すことができる。そのため、ヘッドフレーム２から制御基板４を取り外さなくても、ヘッドモジュール１０のネジ５（図１参照）を外すだけで簡単に、インクの吐出面側から特定のヘッドモジュール１０のみを取り外すことができる。したがって、ヘッドモジュール１０ごとのメンテナンスを容易に行うことができる。

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、インクの吐出面側から見た図である。 １つのヘッドチップの周囲を示す断面図である。 １つのモジュールフレームを示す平面図である。 フレキシブル配線基板を接合した状態のヘッドモジュールを示す平面図であり、インクの吐出面側から見た図である。 バッファタンクを接合した状態のヘッドモジュールを示す平面図であり、図４と反対側の面から見た図である。 全てのヘッドモジュールを収容した状態のヘッドフレームを示す平面図であり、図１と反対側の面から見た図である。 各バッファタンクに対するインクの供給を示す平面図である。 制御基板を示す平面図である。 制御基板を取り付けた状態の液体吐出ヘッドを示す平面図であり、図１と反対側の面から見た図である。

符号の説明

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）
４ 制御基板
４ａ コネクタ
４ｂ 切欠き部
４ｃ 開口部
４ｄ 接続口部
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
１２ バッファタンク（タンク）
１３ Ｕ字管（連通管）
１４ インク供給管（供給管）
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）

Claims (4)

1. 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、
   前記ヘッドモジュールと電気的に接続するためのコネクタを設けた制御基板と
   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前記制御基板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前記制御基板の前記コネクタとを電気的に接続するための配線基板と、
   前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きいヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと、
   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であって、
   前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、
   前記ヘッドチップは、前記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、
   前記タンクは、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るとともに、直列する前記ヘッドモジュール配置孔内の前記タンク同士が連通管で接続され、
   前記制御基板は、前記タンクが配置された面側に、全ての前記タンクを覆うように配置されるとともに、前記配線基板を通す切欠き部と、前記連通管を外部から取外し可能とする開口部とが形成されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記連通管は、Ｕ字管であり、Ｕ字管の端部は、それぞれ前記タンクに接続されるとともに、Ｕ字管の中央部は、前記制御基板の前記開口部から露出する
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記タンクは、前記液室に液体を供給するための供給管が接続され、
   前記制御基板は、前記供給管を外部から取外し可能とする接続口部が形成されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 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、
   前記ヘッドモジュールと電気的に接続するためのコネクタを設けた制御基板と
   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前記制御基板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前記制御基板の前記コネクタとを電気的に接続するための配線基板と、
   前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きいヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと、
   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装置であって、
   前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、
   前記ヘッドチップは、前記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、
   前記タンクは、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るとともに、直列する前記ヘッドモジュール配置孔内の前記タンク同士が連通管で接続され、
   前記制御基板は、前記タンクが配置された面側に、全ての前記タンクを覆うように配置されるとともに、前記配線基板を通す切欠き部と、前記連通管を外部から取外し可能とする開口部とが形成されている
   ことを特徴とする液体吐出装置。

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