JP2007062259A - ヘッドモジュール、液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及びヘッドモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板がヘッドチップ等に接触してショートを起こすことを防止する。
【解決手段】発熱抵抗体２２の周囲にインク液室２６を形成するためのバリア層２４及び外部と電気的に接続するための電極２３を設けたヘッドチップ２０と、ヘッドチップ２０の電極２３を覆うように配置されるフレキシブル配線基板３０とを備え、フレキシブル配線基板３０は、基板部材３１と、先端部がヘッドチップ２０の電極２３と電気的に接続される配線パターン３３とを有し、配線パターン３３は、基板部材３１上において、先端部が基板部材３１の端面から後退した位置に形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体を吐出するためのヘッドの一部を構成するヘッドモジュール、並びにこのヘッドモジュールを用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置と、ヘッドモジュールの製造方法に関する。詳しくは、配線基板がヘッドチップやノズルシートに接触することによって起こるショートを防止す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、インクジェットプリンタが知られており、そのインクジェットプリンタ等に用いられるヘッド（液体吐出ヘッド）は、ノズルから記録紙にインクを吐出することによって記録を行う。例えば、エネルギー発生素子として発熱素子を用いた方式では、ノズルと連通するインク液室（加圧室）の底壁を発熱素子で構成し、この発熱素子に電気信号となる電気パルスを印加して加熱し、それにより発生するインク気泡の圧力によってノズルからインクを吐出させ、記録紙に記録を行う。そして、このようなノンインパクト記録方式のヘッドは、高速性、低騒音性等に優れており、一般に広く普及している。

ここで、一般的なヘッドの構造は、一方側の面に、インクを吐出するための複数のノズルが形成されたノズルシートが配置され、他方側の面には、インクの流路を介して加圧室にインクを供給するための供給口又はバッファタンクが設けられている。また、インクを吐出するための電気パルスを発熱素子に印加する配線基板が接続されている。この配線基板の接続方式には、ＮＣＦ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、ＮＣＰ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）等の実装技術があり、従来はＴＡＢ方式が一般的であったが、異方性導電膜を用いるＡＣＦ方式も製品化されてきている。

そして、配線基板を電気的に接続する接続部、配線基板の露出部等は、吐出不良が発生しないように、インクによる腐食、他の金属との接触によるショート、外力による断線等を防止する必要がある。そのため、エポキシ系、シリコン系、アクリル系等の接着剤によって封止される。
例えば特許文献１では、回路基板と圧電セラミックプレートとからなるヘッドチップをフレキシブル配線基板でＡＣＦを介して連結する構造において、連結部が外気と遮断されるように、連結部の外周を全範囲にわたって２層の接着剤で封止したヘッドが開示されている。
特開２００４−１３８２号公報

しかし、前述の特許文献１には、フレキシブル配線基板のバリがヘッドチップやノズルシートに接触することによって起こるショートの防止について、何ら開示されていない。すなわち、フレキシブル配線基板は、大きめの基板部材上にエッチング等の技術を用いて配線パターンを形成した後、外形を金型で打ち抜いて作製される。その際、打抜き時の応力によって切断面にバリが発生し、配線パターンの先端部が反り返るようになる。

図１０は、バリ４４が発生したフレキシブル配線基板４０の端面を示す断面図である。図１０に示すように、フレキシブル配線基板４０は、基板部材４１上に接着剤４２を介して配線パターン４３を形成したものであり、配線パターン４３は、銅箔の配線部４３ａと、その表面のニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ４３ｂとによって構成されている。

そして、基板部材４１側から打ち抜かれたフレキシブル配線基板４０の端面では、配線パターン４３の切断面がヘッドチップ（図示せず）に向かって反り返るバリ４４になる。このバリ４４は、銅箔等の延性を有する金属で配線部４３ａを形成した場合に特に生じやすく、バリ４４が半導体のヘッドチップや導電性のノズルシート（図示せず）に接触した場合には、ショートを起こして動作不良の原因になる。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、配線基板がヘッドチップ等に接触してショートを起こすことを防止することである。

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、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、前記ヘッドチップの前記電極を覆うように配置される配線基板とを備え、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吐出するヘッドモジュールであって、前記配線基板は、基板部材と、先端部が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パターンとを有し、前記配線パターンは、前記基板部材上において、前記先端部が前記基板部材の端面から後退した位置に形成されていることを特徴とする。

上記発明においては、ヘッドチップの電極を覆うように配置される配線基板を備える。この配線基板は、基板部材と、先端部がヘッドチップの電極と電気的に接続される配線パターンとを有している。そして、配線パターンは、基板部材上において、先端部が基板部材の端面から後退した位置に形成されている。そのため、基板部材を金型で打ち抜いても配線パターンが切断されず、配線パターンにバリが発生することはない。

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。

本発明のヘッドモジュールによれば、配線パターンの先端部が基板部材の端面から後退した位置に形成されているので、基板部材を金型で打ち抜いても配線パターンが切断されず、配線パターンにバリが発生することはない。
したがって、配線パターンがヘッドチップやノズルシートに接触することがなくなり、ショートによる動作不良やヘッドチップの破損といった事態を防止することができる。その結果、信頼性が向上する。

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、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。

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３０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、ヘッドモジュール配置孔２ａ内に、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４は、本発明の一実施形態の液体吐出ヘッド１における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、積層方向の厚みにより、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。

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。

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のより詳細な構造及び製造過程について説明する。
図５（ａ）は、１つのモジュールフレーム１１を示す平面図である。本実施形態のヘッドモジュール１０は、モジュールフレーム１１と、８つのヘッドチップ２０及びノズルシート２５と、バッファタンク１２とから構成されている。

モジュールフレーム１１は、平面的に見たときに略長方形状に形成されるとともに、左右両端側には、略Ｌ形に切り欠かれた係合部１１ａを有する。
モジュールフレーム１１は、例えばステンレス鋼から形成され、厚みが約０．５ｍｍ程度のものであり、本実施形態では、８箇所に、略長方形状のヘッドチップ配置孔１１ｂが形成されている。ヘッドチップ配置孔１１ｂは、ヘッドチップ２０の外形よりわずかに大きな孔形を有し、ヘッドチップ２０を内部に完全に配置できるようになっている。

また、モジュールフレーム１１には、ヘッドフレーム２に固定するための２つの取付穴１１ｄが形成されている。取付穴１１ｄは、ヘッドフレーム２にヘッドモジュール１０を取り付けるときに用いられるものである。さらにまた、各ヘッドチップ配置孔１１ｂの外縁部の一部を囲むように、溝１１ｃ（図５（ａ）中、ハッチング部）が形成されている。

図５は、モジュールフレーム１１にノズルシート２５を貼付する工程を示している。図５に示すように、ヘッドチップ配置孔１１ｂの周囲と溝１１ｃとで囲まれた領域に、接着剤１４を塗布（印刷）する（図中、（ｂ））。この接着剤１４の領域は、ノズルシート２５が貼付されたときにノズルシート２５の外縁部とほぼ一致する大きさに形成されている。

そして、接着剤１４の塗布後は、ノズルシート２５をモジュールフレーム１１に貼着する（図中、（ｃ））。このとき、余分な接着剤１４は、溝１１ｃ内に入り込み、溝１１ｃによって吸収される。そのため、余分な接着剤１４がインクの吐出面に流出してノズル２５ａを塞いだり、吐出面のクリーニングの障害になったりすることが防止される。

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１１ｂ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。

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℃；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。

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。

なお、ノズル２５ａは、１つのヘッドチップ２０における発熱抵抗体２２の数に対向する数の貫通穴を一方向に整列させたものである。
ノズル２５ａの形成は、エキシマレーザーにより行う。また、レーザー光により形成されたノズル２５ａには、テーパーが付くため、モジュールフレーム１１側からレーザー光を照射してノズル２５ａを形成する。これにより、ノズル２５ａは、インクの吐出面（ノズルシート２５の外表面）に近づくに従って開口径が次第に小さくなるようにテーパーが付いた孔となる。

また、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内に位置するノズル２５ａ列のノズル２５ａ間ピッチは、ヘッドチップ２０の発熱抵抗体２２の配列ピッチと同一（解像度が６００ｄｐｉのヘッドモジュール１０を形成する場合には、約４２．３μｍ）となるように形成する。

さらにまた、図５において、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル２５ａ列は、各ヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル２５ａ列を結ぶライン（各ノズル２５ａの中心を通るライン）を考えたときに、そのラインがモジュールフレーム１１の長手方向に平行に引いたモジュールフレーム１１の中心線側に形成される。また、各ヘッドチップ配置孔１１ｂを左側から順に、「Ｎ１」、「Ｎ２」、「Ｎ３」、・・、「Ｎ８」番目とすると、「Ｎ１」番目と「Ｎ３」、「Ｎ５」及び「Ｎ７」番目のヘッドチップ配置孔１１ｂ内のノズル２５ａ列は、上記中心線に平行な一直線上に整列するように形成される。「Ｎ２」、「Ｎ４」、「Ｎ６」及び「Ｎ８」番目の関係も同様である。

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。

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。

ところで、ヘッドチップ２０とノズルシート２５とを比較すると、ノズルシート２５の方が線膨張係数が大きい。また、ヘッドチップ２０の熱圧着温度は、モジュールフレーム１１とノズルシート２５との接合温度よりも低い。
したがって、ヘッドチップ２０の熱圧着の際は、モジュールフレーム１１と接合されたノズルシート２５がピンと張られた状態となっているので、ノズルシート２５の撓みを防止でき、平坦性が確保できる。

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。

さらにまた、ヘッドチップ２０がノズルシート２５に貼着されると、ヘッドチップ２０の電極２３は、ノズルシート２５により隠蔽されることなく、外部に露出する（図４参照）。そのため、ヘッドチップ２０がヘッドチップ配置孔１１ｂ内に配置された後も、ヘッドチップ２０との電気的接続が可能になっている。

続いて、ヘッドチップ２０側に設けられた電極２３と、フレキシブル配線基板３０との接合（電気的接続）を行う。図６は、フレキシブル配線基板３０の端部を示す断面図である。図６に示すように、フレキシブル配線基板３０は、ポリイミド等の可撓性を有するフィルム状の基板部材３１上に、接着剤３２を介して配線パターン３３を形成したものであり、配線パターン３３は、銅箔の配線部３３ａと、その表面のニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ３３ｂとによって構成されている。

ここで、配線パターン３３は、先端部が基板部材３１の端部から後退した位置に形成されている。そして、基板部材３１の端部と配線パターン３３の先端部との間で基板部材３１を金型（図示せず）で打ち抜くことにより、図６に示す所望の形状のフレキシブル配線基板３０が作製される。すなわち、配線パターン３３が打ち抜かれないように、予め打抜き領域から後退させた位置に配線パターン３３を形成している。そのため、フレキシブル配線基板３０の端面において、配線パターン３３に切断面が形成されることがなく、基板部材４１側から打ち抜いても、配線パターン３３がヘッドチップ（図示せず）に向かって反り返らず、平坦性が維持される。

このようなフレキシブル配線基板３０は、配線パターン３３の先端部とヘッドチップ２０の電極２３とが電気的に接続されるように取り付けられる。図７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３０を接合した状態を示す平面図である。なお、図７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。また、図８は、ヘッドチップ２０、ノズルシート２５、及びフレキシブル配線基板３０を示す斜視図である。

図７に示すように、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３０が取り付けられる。すなわち、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、モジュールフレーム１１のノズルシート２５が設けられた面側において、図８に示すように、各列で１枚のフレキシブル配線基板３０がヘッドチップ２０の露出している電極２３を覆うように配置され、各配線パターン３３の先端部がヘッドチップ２０の電極２３に接合される。この際、ノズルシート２５とフレキシブル配線基板３０とは、隣り合ってモジュールフレーム１１上に接着固定され、安易に電極２３の接合が外れないようになっている。

このような状態で、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３０の電極（配線パターン３３の先端部）とが異方性導電膜２８を介して接続される（ＡＣＦ接続）。
したがって、ヘッドチップ２０とフレキシブル配線基板３０との電気的接続が行われることとなる。また、フレキシブル配線基板３０の端面において、配線パターン３３（配線部３３ａ及びＮｉ／Ａｕメッキ３３ｂ）の先端部は、ヘッドチップ２０に向けて反り返ることなく、平坦になっている。

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２９ａを設け、配線パターン３３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）がインクで浸される構造であるので、活電部に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、配線パターン３３の先端部は、平坦になっているので、ヘッドチップ２０の電極２３以外のところで配線パターン３３が接触し、ショートするようなことはない。なお、フレキシブル配線基板３０とノズルシート２５との間には、隙間と、材厚分である十数μｍの段差（図８参照）が存在するが、この部分は、図４に示すように、ノズルシート２５側から樹脂２９ｂを設けて封止される。

次に、図４及び図９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。なお、図９は、バッファタンク１２及びフレキシブル配線基板３０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。

図９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。特に本実施形態の液体吐出ヘッド１では、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。そのため、バッファタンク１２は、インク液室２６に供給するインクを一時貯留するとともに、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。

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、図９に示すように、全てのヘッドチップ配置孔１１ｂを覆うようになる。また、図４に示すように、バッファタンク１２内と、各ヘッドチップ２０のインク液室２６とは、ヘッドチップ配置孔１１ｂとヘッドチップ２０との間の流路２７を介して連通される。これにより、バッファタンク１２は、ヘッドモジュール１０における全てのヘッドチップ２０に共通する液体流路を形成する。

なお、図示を省略するが、バッファタンク１２の天壁には、孔が形成されており、この孔を介してインクタンク（図示せず）からバッファタンク１２内にインクが供給される。また、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。

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

また、図２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、直列に接続されたバッファタンク１２間は、Ｕ字管１３で接続されている。また、１つのヘッドモジュール１０に対して２つのフレキシブル配線基板３０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。

次に、図３に示すように、バッファタンク１２が設けられた面側に、液体の吐出等を制御するための制御基板４がネジ５によってネジ止めされる。制御基板４上には、各種コンデンサの他、フレキシブル配線基板３０と接続するためのコネクタ４ａが設けられている。そして、このコネクタ４ａの近傍には、切欠き部４ｂが形成されており、フレキシブル配線基板３０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。

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。

以上説明したように、本実施形態において、フレキシブル配線基板３０は、基板部材３１と、基板部材３１上において、先端部が基板部材３１の端面から後退した位置に形成された配線パターン３３とを有しており、この配線パターン３３の先端部とヘッドチップ２０の電極２３とが電気的に接続されている。
したがって、金型で打ち抜いてフレキシブル配線基板３０を作製しても、配線パターン３３にバリが生じることはなく、配線パターン３３がヘッドチップ２０の電極２３以外のところでヘッドチップ２０やノズルシート２５に接触し、ショートを起こすことが防止されるので、信頼性が向上する。

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、液体の吐出面側から見た図である。 図１と反対側の面から見た図である。 図２の前面側に制御基板を配置した図である。 本発明の一実施形態の液体吐出ヘッドにおける１つのヘッドチップの周囲を示す断面図である。 ヘッドモジュールの製造工程を示す平面図である。 フレキシブル配線基板の端部を示す断面図である。 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。 ヘッドチップ、ノズルシート、及びフレキシブル配線基板を示す斜視図である。 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。 バリが発生したフレキシブル配線基板の端部を示す断面図である。

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
１０ ヘッドモジュール
１１ モジュールフレーム
１１ｂ ヘッドチップ配置孔
２０ ヘッドチップ
２１ 半導体基板
２２ 発熱抵抗体（エネルギー発生素子）
２３ 電極
２４ バリア層
２５ ノズルシート
２５ａ ノズル
２６ インク液室（液室）
３０ フレキシブル配線基板（配線基板）
３１ 基板部材
３３ 配線パターン

Claims (5)

1. 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、
   前記ヘッドチップの前記電極を覆うように配置される配線基板と
   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吐出するヘッドモジュールであって、
   前記配線基板は、基板部材と、先端部が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パターンとを有し、
   前記配線パターンは、前記基板部材上において、前記先端部が前記基板部材の端面から後退した位置に形成されている
   ことを特徴とするヘッドモジュール。
2. 請求項１に記載のヘッドモジュールにおいて、
   ノズルが形成されたノズルシートと、
   前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きいヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと
   を備え、
   前記ノズルシートは、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配置されている
   ことを特徴とするヘッドモジュール。
3. 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を覆うように配置される配線基板と、
   前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きいヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと
   を備え、
   前記エネルギー発生素子により前記液室内の液体に吐出力を与えることにより、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、
   前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、
   前記ヘッドチップは、前記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配置される前記配線基板は、基板部材と、先端部が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パターンとを有し、
   前記配線パターンは、前記基板部材上において、前記先端部が前記基板部材の端面から後退した位置に形成されている
   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
   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を覆うように配置される配線基板と、
   前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きいヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと
   を備え、
   前記エネルギー発生素子により前記液室内の液体に吐出力を与えることにより、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出する液体吐出装置であって、
   前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、
   前記ヘッドチップは、前記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配置される前記配線基板は、基板部材と、先端部が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パターンとを有し、
   前記配線パターンは、前記基板部材上において、前記先端部が前記基板部材の端面から後退した位置に形成されている
   ことを特徴とする液体吐出装置。
5. 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、
   前記ヘッドチップの前記電極を覆うように配置される配線基板と
   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吐出するヘッドモジュールの製造方法であって、
   基板部材上において、先端部が前記基板部材の端部から後退した位置になるように配線パターンを形成する第１工程と、
   前記基板部材の前記端部と前記配線パターンの前記先端部との間で前記基板部材を金型で打ち抜いて前記配線基板とする第２工程と、
   前記配線パターンの前記先端部と前記ヘッドチップの前記電極とを電気的に接続する第３工程と
   を含むことを特徴とするヘッドモジュールの製造方法。

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