(57)【要約】【課題】ベースプレートに対して液体噴射ヘッドを繰り返し着脱することによる位置決め精度の低下を防止できる液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】ノズル列を有する液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドを保持するベースプレート２０と、ヘッドに設けられた位置決めピン挿通孔に嵌合し、ベースプレート２０に設けられた位置決めピン２２と、ピン支持孔６０を有するガイドプレート５０とを備え、ガイドプレート５０は、最上層部５１、中間層部５２、及び最下層部５３から構成され、ピン支持孔６０は、最上層部５１に設けられた第１の開口部６１と、最下層部５３に設けられた第２の開口部６２と、中間層部５２に設けられて第１の開口部６１と前記第２の開口部６２とを連通する連通開口部６３とで構成され、位置決めピン２２は、第１の開口部６１と第２の開口部６２とで支持されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル開口が並設されたノズル列を有する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを保持するベースプレートと、
前記液体噴射ヘッド又は前記ベースプレートの何れか一方に設けられた位置決めピン挿通孔に嵌合する他方に設けられた位置決めピンと、
前記位置決めピンに挿通されるピン支持孔を有するガイドプレートとを備え、
前記ガイドプレートは、前記位置決めピンが設けられた前記他方に接合された最下層部と、該最下層部上に設けられた中間層部と、該中間層部上に設けられた最上層部とから構成され、
前記ピン支持孔は、前記最上層部に設けられた第１の開口部と、前記最下層部に設けられた第２の開口部と、前記中間層部に設けられて前記第１の開口部と前記第２の開口部とを連通する連通開口部とで構成され、
前記位置決めピンは、前記第１の開口部と前記第２の開口部とで支持されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記連通開口部の開口縁部は、前記第１の開口部又は前記第２の開口部の開口縁部よりも外側に設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記最上層、中間層及び最下層のうち何れか２つは、結晶面方位が（１１０）のシリコン基板からなり、
当該２つのシリコン基板の結晶面方位は、前記ガイドプレートの平面視で交差している
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記位置決めピンは、前記ベースプレートに接着されて固定されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記ベースプレートには、第１の基準が形成され、
前記最上層には、前記第１の開口部及び前記第１の基準に位置決めされる第２の基準がフォトリソグラフィー法により形成され、
前記ガイドプレートは、前記第１の基準と前記第２の基準とが所定の配置となるように前記ベースプレートに取り付けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記ガイドプレートは、複数のシリコン基板が接着により積層され、
前記シリコン基板の他のシリコン基板との接合面にはエッチングが施されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記ガイドプレートの側面及び前記位置決めピンと前記ピン支持孔との境界部に樹脂が設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記液体噴射ヘッドに取り付けられて前記ノズル開口との相対的な位置が所定の配置となるように前記位置決めピン挿通孔が設けられた位置決めプレートを備え、
前記液体噴射ヘッドは、前記位置決めプレートの前記位置決めピン挿通孔に前記位置決めピンが嵌合した状態で前記ベースプレートに固定されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンターやプロッター等のインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置は、カートリッジやタンク等に貯留されたインクなどの液体を液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドが複数設けられた液体噴射ヘッドユニット（以下、ヘッドユニットとも言う）を具備する。
【０００３】
複数の液体噴射ヘッドは、共通の保持部材であるベースプレートに載置されており、複数の液体噴射ヘッドの配置は、各液体噴射ヘッドのノズル開口が並設されたノズル列が並設方向に連続するように行われる。
【０００４】
各液体噴射ヘッドは、液体の着弾位置の精度を向上させるため、これらのノズル開口の位置が高精度に位置決めされた上でベースプレートに取り付けられる必要がある。液体噴射ヘッドを位置決めする方法としては、例えば、シリコンからなるアライメント基板（ベースプレートに相当）及びこれに配設されるサブユニット（液体噴射ヘッドに相当）に、フォトリソグラフィー法でキー溝及びキーをそれぞれ形成し、キー溝にキーを係合させてアライメント基板上にサブユニットを所定の位置に位置決めして取り付ける技術が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２５４９７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、シリコンは欠けやすいという性質があるため、ベースプレートに対して液体噴射ヘッドを繰り返し着脱すると、位置決めのためのキーやキー溝が欠損したり破壊されてしまう。このため、液体噴射ヘッドのベースプレートに対する位置の精度が低下し、液体の着弾位置の精度が劣化してしまうという虞がある。
【０００７】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドユニットだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドユニットにおいても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、ベースプレートに対して液体噴射ヘッドを繰り返し着脱することによる位置決め精度の低下を防止できる液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、複数のノズル開口が並設されたノズル列を有する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを保持するベースプレートと、前記液体噴射ヘッド又は前記ベースプレートの何れか一方に設けられた位置決めピン挿通孔に嵌合する他方に設けられた位置決めピンと、前記位置決めピンに挿通されるピン支持孔を有するガイドプレートとを備え、前記ガイドプレートは、前記位置決めピンが設けられた前記他方に接合される最下層部と、該最下層部に設けられる中間層部と、該中間層部に設けられる最上層部とから構成され、前記ピン支持孔は、前記最上層部に設けられた第１の開口部と、前記最下層部に設けられた第２の開口部と、前記中間層部に設けられて前記第１の開口部と前記第２の開口部とを連通する連通開口部とで構成され、前記位置決めピンは、前記第１の開口部と前記第２の開口部とで支持されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる態様では、液体噴射ヘッドとベースプレートとを位置決めする位置決めピンは、ガイドプレートを構成する最上層部、及び最下層部にそれぞれ形成された第１の開口部と第２の開口部とで支持されている。このようにガイドプレートは、最上層部、中間層部及び最下層部は積層して形成されているので最上層部及び最下層部自体の厚さは薄くできる。このため、最上層部及び最下層部に第１の開口部及び第２の開口部が傾いて形成されたとしても、その影響は少ないか、無視できるものとなっている。したがって、単層からなるガイドプレートにその厚さ方向に貫通するピン支持孔を設け、該ピン支持孔に位置決めピンを挿通して支持する場合と比較して、本発明に係るガイドプレートにより、位置決めピンが液体噴射ヘッド又はベースプレートに、より精度よく垂直に立設した状態で支持される。
これにより、該位置決めピンに位置決めピン挿通孔が嵌合することで、液体噴射ヘッドはベースプレートの所定の位置に精度よく配置される。
【００１０】
ここで、前記連通開口部の開口縁部は、前記第１の開口部又は前記第２の開口部の開口縁部よりも外側に設けられていることが好ましい。これによれば、第１の開口部と第２の開口部とに位置決めピンが支持されるようにこれらを位置決めしてガイドプレートを形成でき、連通開口部を第１の開口部又は第２の開口部に位置決めする必要が無い。これにより、ガイドプレートの形成が簡略化され、ヘッドユニットに係るコストを低減できる。また、連通開口部と位置決めピンとの間には空間が形成されるため、この空間は、最上層部、中間層部、及び最下層部間を接着する接着剤の逃げとなる。この空間により、当該接着剤がピン支持孔を埋めてしまうことが防止される。
【００１１】
また、前記最上層、中間層及び最下層のうち何れか２つは、結晶面方位が（１１０）のシリコン基板からなり、当該２つのシリコン基板の結晶面方位は、前記ガイドプレートの平面視で交差していることが好ましい。これによれば、ガイドプレートの曲げ応力に対する強度が向上する。これにより、ピン支持孔に位置決めピンを挿通する際に生じ得る曲げ応力により最上層部又は最下層部が破損してしまうことが防止される。
【００１２】
また、前記位置決めピンは、前記ベースプレートに接着されて固定されていることが好ましい。これによれば、液体噴射ヘッドをベースプレートから取り外す際に、位置決めピンにピン支持孔から引き抜く方向に力が加わっても、ピン支持孔が抜けてピン支持孔に摺動しないので、その力がガイドプレートに加わり難くなっている。これにより、そのようなヘッドの取り外し時の外力からガイドプレートを保護することができる。
【００１３】
また、前記ベースプレートには、第１の基準が形成され、前記最上層には、前記第１の開口部及び前記第１の基準に位置決めされる第２の基準がフォトリソグラフィー法により形成され、前記ガイドプレートは、前記第１の基準と前記第２の基準とが所定の配置となるように前記ベースプレートに取り付けられていることが好ましい。これによれば、位置決めピンは、第２の基準を介して第１の基準に精度よく位置決めされる。これにより、液体噴射ヘッドのノズル開口はベースプレートの所定の位置に高精度に配列される。
【００１４】
また、前記ガイドプレートは、複数のシリコン基板が接着により積層され、前記シリコン基板の他のシリコン基板との接合面にはエッチングが施されていることが好ましい。これによれば、アンカー効果が増大するため、各シリコン基板がより強固に接着されたガイドプレートが形成される。
【００１５】
また、前記ガイドプレートの側面及び前記位置決めピンと前記ピン支持孔との境界部に樹脂が設けられていることが好ましい。これによれば、ガイドプレートの各層を接着する接着剤に液体が進入することが防止される。
【００１６】
また、前記液体噴射ヘッドに取り付けられて前記ノズル開口との相対的な位置が所定の配置となるように前記位置決めピン挿通孔が設けられた位置決めプレートを備え、前記液体噴射ヘッドは、前記位置決めプレートの前記位置決めピン挿通孔に前記位置決めピンが嵌合した状態で前記ベースプレートに固定されていることが好ましい。これによれば、位置決め挿通孔とノズル開口との相対位置が高精度に規定される。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体噴射ヘッドを簡易に且つ高精度に位置決めできる液体噴射装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドユニットの概略斜視図である。
【図２】実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドユニットの平面図である。
【図３】実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図５】ガイドプレート及び位置決めピンの断面図及び平面図等である。
【図６】実施形態１に係るヘッドユニットの製造方法を説明する概略図である。
【図７】実施形態１に係るヘッドユニットの製造方法を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
<実施形態１>
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニットの概略斜視図であり、図２は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドユニットの平面図であり、図３は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略斜視図であり、図４は、図２のＡ−Ａ’断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニットとも言う）は、複数のインクジェット式記録ヘッド１０（以下、ヘッドとも言う）が載置されたベースプレート２０とを具備する。
【００２１】
図１及び図２に示すように、ベースプレート２０には、その厚さ方向に貫通する貫通孔２１が一つのヘッド１０につき一つ設けられ、これらの貫通孔２１に、ヘッド１０が挿通された状態で各ヘッド１０がサブプレート３０を介して固定されている。
【００２２】
貫通孔２１は、ヘッド１０のヘッドケース１５の外周よりも若干大きく、且つサブプレート３０よりも小さな開口で設けられている。このため、貫通孔２１にヘッド１０を挿入すると、ヘッド１０のサブプレート３０がベースプレート２０に保持されるようになっている。また、ヘッド１０と貫通孔２１との間には空隙が生ずるので、ヘッド１０がベースプレート２０に対して第１の方向及び第２の方向に若干移動可能になっている。
【００２３】
ベースプレート２０には、位置決めピン２２がベースプレート２０の所定の位置に設けられている。位置決めピン２２は、後述するヘッド１０に設けられた位置決めピン挿通孔４２（図３参照）に嵌合するものであり、この嵌合により、ヘッド１０がベースプレート２０の所定位置に配置されるようになっている。また、位置決めピン２２は、位置決めピン挿通孔４２との嵌合によって損耗しにくい材質から形成されている。このような材質としては、ＳＵＳなどの金属、ガラス、セラミックス、樹脂等が挙げられる。このように位置決めピン２２を損耗しにくい材料で形成することによって、ベースプレート２０に対してヘッド１０を繰り返し着脱しても、位置決めピン２２と位置決めピン挿通孔４２とは確実に嵌合し、ヘッド１０のベースプレート２０に対する位置の精度を劣化しにくくすることができる。
【００２４】
また、ベースプレート２０には、ガイドプレート５０が設けられている。ガイドプレート５０には位置決めピン２２が挿通されるピン支持孔６０が設けられ、ピン支持孔６０で位置決めピン２２が支持されている。
【００２５】
詳細は後述するが、このガイドプレート５０により、位置決めピン２２のベースプレート２０に対する取付け強度が向上し、位置決めピン２２が位置決めピン挿通孔４２に繰り返し挿抜されても、位置決めピン２２がベースプレート２０からずれたり、傾いたりしてしまうことが防止されている。さらに、詳細は後述するが、位置決めピン２２は、ガイドプレート５０を介してベースプレート２０の所定の位置に高精度に配置されており、位置決めピン挿通孔４２に位置決めピン２２が嵌合したとき、複数のヘッド１０の相対位置が高精度に所定の配置となるようにベースプレート２０に設けられている。
【００２６】
本実施形態では、位置決めピン２２は、ベースプレート２０の各貫通孔２１の後述する第１の方向における両側にそれぞれ１個ずつ設けられ、ガイドプレート５０は、各位置決めピン２２につき一つ設けられている。また、ベースプレート２０には、ヘッド１０のサブプレート３０を固定するための固定ネジ３５に螺合する固定ネジ穴２３がガイドプレート５０のヘッド１０が形成されている側とは反対側となる外側に設けられている。
【００２７】
一方、図３及び図４に示すように、本実施形態のヘッド１０は、一端面にノズル開口１１を有するヘッド本体１２と、ヘッド本体１２のノズル開口１１とは反対側の面に固定された流路部材１３と、これらを収納するヘッドケース１５と、ヘッドケース１５をベースプレート２０に取り付けるためのサブプレート３０と、ヘッド１０をベースプレート２０の所定の位置に位置決めするための位置決めプレート４０とを具備している。
【００２８】
ヘッド本体１２は、ノズル開口１１が並設されたノズル列１４を具備している。ノズル列１４の数は、特に限定されず、例えば、１列であってもよく、２列以上の複数列であってもよい。本実施形態では、１つのヘッド本体１２にノズル列１４を２列設けるようにした。ここで、本実施形態では、ノズル列１４においてノズル開口１１が並設された方向を第１の方向とし、第１の方向に交差する方向を第２の方向としている。したがって、２列のノズル列１４は、第２の方向に並設されている。
【００２９】
なお、ヘッド本体１２の内部には、図示していないが、ノズル開口１１に連通する流路の一部を構成する圧力発生室と、圧力発生室に圧力変化を生じさせてノズル開口からインクを吐出させる圧力発生手段とが設けられている。
【００３０】
圧力発生手段は、特に限定されないが、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料を２つの電極で挟んだ圧電素子を用いたものや、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口１１から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口１１から液滴を吐出させるものなどを用いることができる。また、圧電素子としては、圧力発生室側から下電極、圧電材料及び上電極を積層して撓み変形させる撓み振動型の圧電素子や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子などを用いることができる。
【００３１】
流路部材１３は、ヘッド本体１２のノズル開口１１とは反対側の面に固定されて、外部からのインクをヘッド本体１２に供給又はヘッド本体１２から外部にインクを排出するものである。流路部材１３のヘッド本体１２に固定された面とは反対側の面には、内部の流路が開口して外部の流路が接続される液体流路口（図示せず）と、外部からの印刷信号等の電気信号が供給されるコネクター（図示せず）とが設けられている。
【００３２】
ヘッドケース１５は、ヘッド本体１２と流路部材１３とを内部に収納している。また、ヘッドケース１５には、第１の方向の両側面に、外側に突出するフランジ部１６が設けられており、このフランジ部１６がヘッドケース固定ネジ１７によりサブプレート３０に固定されている。
【００３３】
サブプレート３０は、ヘッドケース１５をベースプレート２０に取り付けるための部材であり、具体的には、ヘッド挿通孔３１が設けられた基台部３２と、この基台部３２の一方面に設けられた脚部３３とから構成されている。
【００３４】
サブプレート３０の基台部３２には、ヘッド挿通孔３１にヘッドケース１５が挿通された状態で、ヘッドケース１５のフランジ部１６が固定されている。また、サブプレート３０の脚部３３には、その厚さ方向に貫通する固定ネジ挿通孔３４が形成されている。固定ネジ３５を固定ネジ挿通孔３４に挿通した状態で、固定ネジ穴２３に螺合させることで、サブプレート３０がベースプレート２０に固定されている。なお、固定ネジ挿通孔３４は、固定ネジ３５の径よりも若干広い径を有しており、サブプレート３０は、第１の方向および第２の方向に若干移動可能となっている。これは、後述する位置決めプレート４０に設けられた位置決めピン挿通孔４２に位置決めピン２２を嵌合させる際に、サブプレート３０のベースプレート２０に対する位置を微調整するためである。
【００３５】
サブプレート３０には、基台部３２のノズル開口１１側の面に、貫通孔２１を挟んだ両側にそれぞれ一枚ずつ位置決めプレート４０が計２枚取り付けられている。位置決めプレート４０はシリコン基板からなり、位置決め調整穴４１と、位置決めピン挿通孔４２とが形成されている。
【００３６】
位置決めピン挿通孔４２は、ベースプレート２０に設けられた位置決めピン２２に嵌合される穴であり、位置決め調整穴４１は、詳細は後述するが、位置決めプレート４０をサブプレート３０に取り付ける際の位置決めに用いられる穴である。
【００３７】
これらの位置決め調整穴４１及び位置決めピン挿通孔４２は、位置決めプレート４０にフォトリソグラフィー法により形成されているため、例えば樹脂を射出成型して位置決めプレートを形成するよりも小さい寸法公差で、位置決めプレート４０の所定の位置に高精度に形成されている。
【００３８】
位置決めプレート４０は、位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の位置に位置決めされた状態でサブプレート３０に取り付けられている。ここで、位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の位置に位置決めされているとは、ヘッド１０をノズル開口１１側から観た平面視において、ノズル開口１１から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れて位置決め調整穴４１が位置していることをいう。
【００３９】
このように位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の位置に位置決めされ、また、前述したように位置決め調整穴４１と位置決めピン挿通孔４２とがフォトリソグラフィーにより位置決めプレート４０の所定の位置に高精度に形成されているので、位置決めピン挿通孔４２とノズル開口１１とについても、これらの相対的な位置が高精度に規定されている。すなわち、ヘッド１０をノズル開口１１側から観た平面視において、ノズル開口１１から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れて位置決めピン挿通孔４２が高精度に位置している。
【００４０】
なお、本実施形態では、位置決めピン挿通孔４２は、位置決めプレート４０の中央部に一つ形成され、位置決め調整穴４１は、位置決めプレート４０の中央部を挟んで第２の方向における両側に一つずつ形成されている。
【００４１】
このような位置決めプレート４０は、位置決めピン挿通孔４２と位置決め調整穴４１とが所定の位置に形成されるようにフォトレジストパターンを位置決めプレート４０上に形成し、その後エッチングすることにより形成されている。なお、本実施形態では、位置決めプレート４０はシリコンからなるが、フォトリソグラフィーにより位置決めピン挿通孔４２及び位置決め調整穴４１を形成し得る材料であれば特に限定されない。このような材料としては、ＳＵＳなどの金属やガラス等を挙げることができる。
【００４２】
上述したように位置決めプレート４０が取り付けられたヘッド１０は、位置決めピン挿通孔４２が位置決めピン２２に嵌合した状態で、固定ネジ３５によりベースプレート２０に固定されている。すなわち、位置決めピン挿通孔４２は、位置決めピン２２に嵌合されることで、第１の方向及び第２の方向への移動が規制され、これにより位置決めピン挿通孔４２の位置が規定されている。
【００４３】
なお、位置決めピン挿通孔４２は、その開口形状が菱形になっており、位置決めピン２２の横断面は、位置決めピン挿通孔４２の開口形状に内接する円形となっている。これにより、位置決めピン挿通孔４２と位置決めピン２２との間に遊びが無くなるので、より確実に位置決めピン挿通孔４２と位置決めピン２２とを位置決めできる。
【００４４】
ここで、ガイドプレート５０と位置決めピン２２について詳細に説明する。図５（ａ）は、本発明の実施形態に係るガイドプレート及び位置決めピンの要部拡大断面図であり、図５（ｂ）は、ガイドプレート及び位置決めピンの要部拡大平面図であり、図５（ｃ）は、ガイドプレートを構成する最上層部及び最下層部の平面図である。
【００４５】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベースプレート２０には、取付溝２４が形成されており、取付溝２４に位置決めピン２２が立設されている。また、ベースプレート２０には、ガイドプレート５０が接合されており、ガイドプレート５０に設けられたピン支持孔６０には、位置決めピン２２が挿通されている。
【００４６】
なお、位置決めピン２２は、接着剤でベースプレート２０に接着されている。これにより、ヘッド１０をベースプレート２０から取り外す際に、位置決めピン２２にピン支持孔６０から引き抜く方向に力が加わっても、ピン支持孔６０は抜けないので、その力がガイドプレート５０に加わり難くなっている。これにより、そのようなヘッドの取り外し時の外力からガイドプレート５０を保護することができる。
【００４７】
ガイドプレート５０は、ベースプレート２０に接合される最下層部５３と、該最下層部５３上に設けられる中間層部５２と、該中間層部５２上に設けられる最上層部５１とから構成されている。本実施形態では、最下層部５３は、一枚のシリコン基板からなり、最上層部５１も、一枚のシリコン基板からなる。中間層部５２は、三枚のシリコン基板が接着されたものである。また、これらの各シリコン基板の結晶面方位は（１１０）である。なお、ガイドプレート５０の各層は、このような構成に限定されず、最下層部５３や最上層部５１が複数のシリコン基板から構成されていてもよいし、中間層部５２が一枚のシリコン基板から構成されていてもよい。また、最上層部５１及び最下層部５３は、シリコン基板に限定されず、フォトリソグラフィー法により第１の開口部６１及び第２の開口部６２を形成しうるものであればよく、例えば、ＳＵＳ等の金属やガラスなどが挙げられる。
【００４８】
最上層部５１、中間層部５２、及び最下層部５３を構成する各シリコン基板は、隣接する他のシリコン基板に接着剤で接着されており、最下層部５３がベースプレート２０に接着剤で接着されている。また、最上層部５１、中間層部５２、及び最下層部５３を構成する各シリコン基板の他のシリコン基板との接着面にはエッチングが施されており、接着剤によるアンカー効果が増大している。これにより、最上層部５１、中間層部５２、及び最下層部５３がより強固に接着されたガイドプレート５０が形成されている。
【００４９】
ピン支持孔６０は、最上層部５１に設けられてその厚さ方向に貫通する第１の開口部６１と、最下層部５３に設けられてその厚さ方向に貫通する第２の開口部６２と、中間層部５２に設けられてこれらの第１の開口部６１と第２の開口部６２とを連通する連通開口部６３とから構成されている。
【００５０】
第１の開口部６１及び第２の開口部６２は、フォトリソグラフィー法により最上層部５１及び最下層部５３に形成されたものである。第１の開口部６１及び第２の開口部６２の開口形状は、位置決めピン２２が内接するように、最下層部５３及び最上層部５１の平面視において略菱形に形成されている。このような略菱形の第１の開口部６１及び第２の開口部６２は、結晶面方位が（１１０）のシリコン基板をウェットエッチングすることで形成できる。
【００５１】
また、連通開口部６３は、その開口縁部が、ガイドプレート５０の平面視において第１の開口部６１及び第２の開口部６２の開口縁部よりも第２の方向における外側になるように設けられている。すなわち、連通開口部６３は、その開口縁部が位置決めピン２２から離隔している。これにより、第１の開口部６１と第２の開口部６２とに位置決めピン２２が支持されるようにこれらを位置決めしてガイドプレート５０を形成でき、連通開口部６３を第１の開口部６１又は第２の開口部６２に位置決めする必要が無い。したがって、連通開口部６３をフォトリソグラフィー法などで高精度に形成し、第１の開口部６１や第２の開口部６２に対して高精度に位置決めすることが不要となり、ガイドプレートの形成が簡略化され、ヘッドユニット１に係るコストを低減できる。また、連通開口部６３と位置決めピン２２との間には空間６４が形成されている。この空間６４には、最上層部５１、中間層部５２、及び最下層部５３を構成する各シリコン基板間の接着剤の逃げとなっている。この空間６４により、当該シリコン基板間の接着剤がピン支持孔６０を埋めてしまうことが防止されている。
【００５２】
また、第１の開口部６１と第２の開口部６２とは、これらの側面で位置決めピン２２を支持している。第１の開口部６１及び第２の開口部６２が位置決めピン２２を支持するとは、位置決めピン２２の水平方向（第１の方向又は第２の方向）への移動や傾きを規制することをいう。この第１の開口部６１及び第２の開口部６２による支持で、位置決めピン２２のベースプレート２０に対する取付強度が向上し、位置決めピン２２がベースプレート２０から移動してしまったり、傾いたりしてしまうことが防止されている。これにより、位置決めピン２２に位置決め孔４２を嵌合すること、すなわち、ベースプレート２０に対してヘッド１０を着脱することが繰り返し行われても、位置決めピン２２が取付位置からずれてしまうこと等による、ヘッド１０のベースプレート２０に対する取付精度の低下が防止されている。
【００５３】
本実施形態では、第１の開口部６１及び第２の開口部６２は、ともに位置決めピン２２が内接して位置決めピン２２を支持していたが、必ずしもこのような態様に限らない。例えば、第１の開口部６１は位置決めピン２２の第１の方向へのズレや傾きを規制し、第２の開口部６２は位置決めピン２２の第２の方向へのズレや傾きを規制するようにしてもよい。また、第１の開口部６１及び第２の開口部６２と位置決めピン２２との間には若干の遊びがあってもよい。この場合、位置決めピン２２が第１の開口部６１と第２の開口部６２とに支持されるとは、位置決めピン２２に側方から外力が加わって位置決めピン２２が若干移動したり傾いても、第１の開口部６１及び第２の開口部６２により、それ以上の移動や傾きが規制されている状態も含む。
【００５４】
なお、このようなガイドプレート５０は、最上層部５１、中間層部５２、及び最下層部５３に第１の開口部６１、連通開口部６３、及び第２の開口部６２をそれぞれ形成し、ピン支持孔６０に挿通される位置決めピン２２が第１の開口部６１及び第２の開口部６２で支持されるように第１の開口部６１と第２の開口部６２とを位置決めし、最上層部５１、中間層部５２、及び最下層部５３を接着することで形成されている。
【００５５】
ここで、ガイドプレートが単層、例えば一枚のシリコン基板からなる場合、該ガイドプレートにピン支持孔が傾いて形成されると、すなわち、ガイドプレートの法線方向に沿わないでピン支持孔が形成されると、ガイドプレートの厚さが厚くなるほど、平面視におけるピン支持孔の一方の開口と他方の開口とのズレが大きくなってしまう。このため、位置決めピンは、このようなピン支持孔により、傾いた状態で支持されることになり、該位置決めピンにより位置決めピン挿通孔４２が嵌合されることで位置決めされるヘッド１０の位置決め精度は低下してしまう。
【００５６】
しかしながら、本発明に係るガイドプレート５０は、最上層部５１、中間層部５２及び最下層部５３を積層して形成されているので最上層部５１及び最下層部５３自体の厚さは薄くできる。このため、最上層部５１及び最下層部５３に第１の開口部６１及び第２の開口部６２が傾いて形成されたとしても、その影響は少ないか、無視できるものとなっている。したがって、単層からなるガイドプレートにその厚さ方向に貫通するピン支持孔を設け、該ピン支持孔に位置決めピン２２を挿通して支持する場合と比較して、本発明に係るガイドプレート５０により、位置決めピン２２がベースプレート２０により精度よく垂直に立設した状態で支持される。
【００５７】
また、第１の開口部６１と第２の開口部６２とは、中間層部５２を挟んだ最上層部５１と最下層部５３とにそれぞれ形成されているため、位置決めピン２２の側面を離れた２カ所で支持している。このため、ガイドプレート５０により、位置決めピン２２がベースプレート２０にさらに精度よく垂直に立設した状態で支持されている。なお、中間層部５２の連通開口部６３が位置決めピン２２を支持していてもよい。これにより位置決めピン２２はより強固に支持される。
【００５８】
このように、ガイドプレート５０が、位置決めピン２２をベースプレート２０に精度よく垂直に立設した状態を保持しているので、位置決めピン２２が嵌合される位置決めピン挿通孔４２を有するヘッド１０がベースプレート２０に精度よく位置決めされている。また、第１の開口部６１と第２の開口部６２とは、フォトリソグラフィー法により形成されているため、一般的な機械加工よりも寸法公差が小さくなっている。このため、ガイドプレート５０により、位置決めピン２２がベースプレート２０にさらに精度よく垂直に立設した状態で支持されている。これにより、ヘッド１０がベースプレート２０にさらに精度よく位置決めされている。
【００５９】
また、本実施形態では、ガイドプレート５０の側面及び位置決めピン２２とピン支持孔６０との境界部７１に樹脂７０が設けられている。ガイドプレート５０の側面に設けられた樹脂７０は、ガイドプレート５０の側面から最上層部５１、中間層部５２及び最下層部５３の接着面にインクなどの液体が進入してしまうことを防いでいる。また、境界部７１に設けられた樹脂７０は位置決めピン２２とピン支持孔６０との隙間を経由してピン支持孔６０から当該接着面にインクなどの液体が進入してしまうことを防いでいる。樹脂７０により、最上層部５１、中間層部５２及び最下層部５３を接着する接着剤（図示せず）の接着力が保持され、ガイドプレート５０の耐久性が向上している。なお、樹脂７０は、連通開口部６３の内面に設けられていてもよい。この場合でも、ピン支持孔６０から最上層部５１、中間層部５２及び最下層部５３の接着面にインク等が進入することを防止できるからである。
【００６０】
また、図５（ｃ）に示すように、最上層部５１及び最下層部５３の第１の（１１１）面Ａに沿う方向と、第２の（１１１）面Ｂに沿う方向とは、ガイドプレート５０の平面視で交差している。一般に、シリコン基板に曲げ応力が加わると第１の（１１１）面Ａ及び第２の（１１１）面Ｂのそれぞれに沿う方向にクラックＣ１やクラックＣ２が生じやすいため、最上層部５１及び最下層部５３の結晶方位が同じ方向に揃っていると、ガイドプレート５０全体も割れやすい。しかし、本発明では、第１の（１１１）面Ａに沿う方向と、第２の（１１１）面Ｂに沿う方向はガイドプレート５０の平面視で交差しているので（図５（ｃ）参照）、ガイドプレート５０の曲げ応力に対する強度が向上する。これにより、ピン支持孔６０に位置決めピン２２を挿通する際に生じ得る曲げ応力により最上層部５１又は最下層部５３が破損してしまうことが防止される。
【００６１】
ここで、位置決めピン２２のベースプレート２０に対する配置について説明する。図２、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ベースプレート２０には、第一の基準の一例である第１の位置決め穴８１が形成され、ガイドプレート５０の最上層部５１には、第２の基準の一例である第２の位置決め穴８２が形成されている。第２の位置決め穴８２は、フォトリソグラフィー法により第１の開口部６１とともに最上層部５１に形成されている。このため、第２の位置決め穴８２と第１の開口部６１とは、たとえば樹脂を射出成形して最上層部５１を形成するよりも小さい寸法公差で、最上層部５１の所定の位置に高精度に形成されている。
【００６２】
また、第２の位置決め穴８２は、第１の位置決め穴８１に位置決めされている。すなわち、ベースプレート２０のガイドプレート５０側から観た平面視において、第１の位置決め穴８１から第１の方向及び第２の方向に所定の距離だけ離れた位置に第２の位置決め穴８２が位置している。このような位置決めにより、第１の開口部６１は、前記した平面視において、第１の位置決め穴８１から第１の方向及び第２の方向に所定の距離だけ離れて位置している。
【００６３】
前述したように第１の開口部６１と第２の位置決め穴８２とは最上層部５１の所定の位置に高精度に形成されているので、第１の開口部６１は、第１の位置決め穴８１から第１の方向及び第２の方向に所定の距離だけ離れた位置に高精度に位置することになる。したがって、ピン支持孔６０に支持されている位置決めピン２２も、第１の位置決め穴８１から第１の方向及び第２の方向に所定の距離だけ離れた位置に高精度に位置している。
【００６４】
さらに前述したように、ノズル開口１１は、フォトリソグラフィーにより形成された位置決めプレート４０の位置決め調整穴４１を介して、位置決めピン挿通孔４２との相対的な位置が高精度に規定されている（図３参照）。このため、位置決めピン２２が位置決めピン挿通孔４２に嵌合すると、ヘッド１０のノズル開口１１はベースプレート２０の所定の位置に高精度に配列される。すなわち、ノズル開口１１は、ヘッドユニット１のノズル開口１１側の平面視において、位置決めピン２２から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れた位置に高精度に配列されている。
【００６５】
このように位置決めプレート４０によりノズル開口１１と位置決めピン挿通孔４２とが所定の配置に高精度に形成され、この位置決めピン挿通孔４２に挿通される位置決めピン２２は第１の位置決め穴８１との相対位置が高精度に配置されているため、ノズル開口１１はベースプレート２０の所定位置に高精度に配置される。
【００６６】
また、本実施形態では、第１の位置決め穴８１及び第２の位置決め穴８２は、一つのガイドプレート５０につき、それぞれ二つ形成されている。これは、一方の第１の位置決め穴８１に一方の第２の位置決め穴８２を位置決めすることで、ガイドプレート５０上での位置を規定し、他方の第１の位置決め穴８１に他方の第２の位置決め穴８２を位置決めすることで、ガイドプレート５０のベースプレート２０上での回転角度を規定するためである。
【００６７】
また、第１の位置決め穴８１とピン支持孔６０との相対的な位置は、すべての第１の位置決め穴８１とピン支持孔６０との組み合わせについて同じになっている。また、各第１の位置決め穴８１同士の相対的な位置は、ベースプレート２０に保持されるヘッド１０の相対的な位置に対応して設けられている。したがって、各ヘッド１０のノズル開口１１は、各ヘッド１０同士の相対的な間隔を保って配列されている。
【００６８】
本実施形態では、各ヘッド１０の所定位置として、次のように配設した。すなわち、図１に示すように、ヘッド１０のノズル列１４（図３参照）におけるノズル開口１１の並設方向である第１の方向に複数のヘッド１０を配置することで、ヘッド群１１０を構成し、このヘッド群１１０を第２の方向に４つ並設するようにした。すなわち、ヘッド１０は、第１の方向及び第２の方向に沿って複数配置されている。
【００６９】
詳言すると、複数のヘッド１０は、ノズル列１４が第１の方向に連続するように第１の方向に沿って千鳥状に配置されている。そして、第１の方向にノズル列１４が連続するように配置された複数のヘッド１０からなるヘッド群１１０が、第２の方向に２つ並設されている。
【００７０】
ここで、各ヘッド群１１０のノズル列１４が、第１の方向に連続するとは、各ヘッド群１１０の第２の方向で互いに隣接するヘッド１０において、一方のヘッド１０のノズル列１４の端部のノズル開口１１と、他方のヘッド１０のノズル列１４の端部のノズル開口１１とが、第１の方向で同一位置となるように配置されていることを言う。
【００７１】
このように、各ヘッド群１１０において、複数のヘッド１０のノズル列１４が第１の方向で連続するように配置されることで、１つのヘッド１０のノズル列１４で印刷を行う場合に比べて、広範囲な印刷を高速で行わせることができる。
【００７２】
以上に説明したように、本実施形態に係るヘッドユニット１は、ノズル開口１１がベースプレート２０の所定の位置に高精度に配列されるので、インク滴の吐出特性に優れている。また、位置決めピン挿通孔４２に位置決めピン２２を嵌合させ、固定ネジ３５でヘッド１０をベースプレート２０に固定するだけで、ヘッド１０のノズル開口１１がベースプレート２０の所定位置に高精度に配列される。すなわち、ヘッド１０のノズル開口１１とベースプレート２０の所定位置とをＣＣＤカメラ等を用いて合わせる手間や時間をかけることなく、容易にヘッド１０のアライメントを行うことができる。
【００７３】
また、本実施形態に係るヘッドユニット１は、ヘッド１０のノズル開口１１がベースプレート２０の所定位置に位置決めするための機構としてアクチュエーター装置や平行板バネ等が不要である。このため、ヘッドユニット１の小型化や低コスト化を図ることもできる。また、ヘッドユニット１を具備する液体噴射装置が実際に使用されている現場においてヘッド１０の交換作業を行う際に、ヘッドユニット１を取り替えることなく、ヘッド１０単体を高精度に位置決めした上で個別に交換することができる。
【００７４】
次に、本実施形態に係るヘッドユニット１の製造方法について説明する。図６及び図７は、本発明の実施形態１に係るヘッドユニットの製造方法を説明する概略図である。
【００７５】
まず、図６（ａ）に示すように、シリコン基板からなる最上層部５１、中間層部５２、及び最下層部５３のそれぞれに、これらの厚さ方向に貫通する第１の開口部６１、連通開口部６３、及び第２の開口部６２をフォトリソグラフィー法により形成する。なお、最上層部５１には、第１の開口部６１との相対位置が所定の配置となるように、第２の位置決め穴８２を第１の開口部６１と同時に形成する。そして、最上層部５１、中間層部５２及び最下層部５３の間に接着剤を塗布してこれらを積層し、連通開口部６３で第１の開口部６１及び第２の開口部６２を連通させ、ピン支持孔６０に挿通される位置決めピン２２が第１の開口部６１及び第２の開口部６２で支持されるように第１の開口部６１と第２の開口部６２とを位置決めした状態で接着剤を乾燥させることで、ガイドプレート５０を形成する。
【００７６】
次に、図６（ｂ）に示すように、取付溝２４に接着剤２５を塗布し、ベースプレート２０に設けられた第１の位置決め穴８１にシリコン基板からなる最上層部５１の第２の位置決め穴８２を位置決めし、ガイドプレート５０をベースプレート２０に固定する。具体的には、ＣＣＤカメラでこれらの第１の位置決め穴８１と第２の位置決め穴８２とを撮像し、これにより得られた画像から、第１の位置決め穴８１及び第２の位置決め穴８２の中心を画像処理により求め、これらの中心が所定の位置になるように、ガイドプレート５０の位置を調整する。
【００７７】
これにより、第１の位置決め穴８１と第２の位置決め穴８２とが位置決めされる。また、第２の位置決め穴８２は第１の開口部６１との相対的な位置がフォトリソグラフィーにより精度よく形成されているため、第１の位置決め穴８１と第１の開口部６１とが所定の配置に高精度に位置決めされる。
【００７８】
なお、第２の位置決め穴８２は、第１の開口部６１よりも小さな径で形成されている。このため、ＣＣＤカメラの解像度が低い場合であっても、ズームアウトすることなくその視野に第２の位置決め穴８２全体を撮像することが可能となっている。これにより、画像処理により第２の位置決め穴８２の中心を精度よく検出することができる。
【００７９】
これは、次の理由による。画像処理においては、開口形状が菱形になっているので、この菱形の対角線の交点を求めることで第２の位置決め穴８２の中心が求められる。このため、ＣＣＤカメラにより得られる画像には第２の位置決め穴８２全体が撮像されていなければならない。仮に第２の位置決め穴８２の径が第１の開口部６１と同程度に広い径で形成してあると、その広い径の第１の開口部６１全体を視野に入れるべくＣＣＤカメラをズームアウトしなければならない。したがって、ズームアウト後に得られる画像の一画素には、ズームアウト前に得られる画像の一画素よりも広い範囲で被撮像物が撮像される。このため、この広く撮像された分だけ、菱形の中心の誤差が大きくなる。
【００８０】
しかしながら、本発明に係るヘッドユニット１の製造方法では、第２の位置決め穴８２は、第１の開口部６１の径よりも小さい径で形成してあるので、ＣＣＤカメラのズームアウトを極力行わないようにすることができる。これにより、第２の位置決め穴８２の中心が精度よく検出され、この中心に基づいて第１の位置決め穴８１と第２の位置決め穴８２とが位置合わせされるので、これらをさらに精度よく位置決めできる。
【００８１】
なお、第１の開口部６１を小さな径で形成し、これと第１の位置決め穴８１とを直接的に位置合わせする方法も考えられるが、位置決めピン２２は剛性を確保するため、ある程度の太さが要求され、これに嵌合される第１の開口部６１（ピン支持孔６０）もそれに応じた広い径で形成される必要があるため、そのような方法での位置合わせは難しい。しかしながら、本発明では、第２の位置決め穴８２を介することで、間接的に第１の開口部６１と第１の位置決め穴８１とを位置合わせできる。
【００８２】
次に、図６（ｃ）に示すように、ピン支持孔６０に位置決めピン２２を挿通し、位置決めピン２２をベースプレート２０の取付溝２４に接着剤２５で接着して立設させる。なお、接着剤２５は取付溝２４ではなく位置決めピン２２に塗布しておいてもよい。その後、特に図示しないが、ガイドプレート５０の側面や、位置決めピン２２とピン支持孔６０との境界部に樹脂７０を設ける。
【００８３】
次に、図７に示すように、ヘッド１０のノズル開口１１側をベースプレート２０の貫通孔２１に挿通し、位置決めピン２２に、ヘッド１０の位置決めプレート４０の位置決め挿通孔４２（図４参照）を嵌合させ、サブプレート３０を固定ネジ３５で固定することでヘッド１０をベースプレート２０に保持させる。これにより、ノズル開口１１はベースプレート２０の所定の位置に高精度に配列され、各ヘッド１０のノズル開口１１は、各ヘッド１０同士の相対的な間隔を保って配列される。
【００８４】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
【００８５】
上述した実施形態１では、各ヘッド１０にノズル列１４を２列設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、各ヘッド１０にノズル列１４を１列設けてもよく、また３列以上設けてもよい。
【００８６】
また、上述した実施形態１では、ヘッド群１１０を３つのヘッド１０で構成するようにしたが、特にこれに限定されず、ヘッド群１１０は、２つ以上のヘッド１０で構成すればよい。
【００８７】
さらに、上述した実施形態１では、ヘッドユニット１に２つのヘッド群１１０を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、ヘッド群１１０は１つであってもよく、３つ以上であってもよいし、また、ヘッドユニット１は、一つのヘッド１０が設けられたものであってもよい。
【００８８】
また、上述した実施形態１では、ヘッド１０は、サブプレート３０を具備していたが、特にこれに限定されず、位置決めプレート４０をヘッドケース１５に直接取り付け、該ヘッドケース１５をベースプレート２０に位置決めして固定してもよい。
【００８９】
さらに、上述した実施形態１では、ヘッド１０は、位置決めピン挿通孔４２が形成された位置決めプレート４０を具備していたが、特にこれに限定されず、例えば、ヘッドケース１５などヘッド１０を構成する部材に位置決めピン挿通孔４２が形成されていてもよい。また、ベースプレート２０にガイドプレート５０を設け、このガイドプレート５０に位置決めピン２２を支持させたが、これに限定されない。すなわち、ヘッド１０に位置決めピン２２とガイドプレート５０とを設け、このガイドプレート５０で位置決めピン２２を支持させる一方、ベースプレート２０に、位置決めピン挿通孔４２を設けてもよい。この場合でも、ヘッド１０に設けられた位置決めピン２２はガイドプレート５０により支持される。
【００９０】
また、本実施形態のヘッドユニット１は、第２の方向がインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置の記録用紙や基板等の被記録媒体を搬送する方向と一致するように装置本体に固定されることで、被記録媒体を第２の方向に搬送するだけで記録可能な所謂ライン式記録装置に適用することができる。
【００９１】
なお、液体噴射装置は、特にこれに限定されず、例えば、ヘッドユニット１を被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に移動可能に設けられたキャリッジ等の移動手段に搭載することで、ヘッドユニット１のヘッド群１１０によって形成された第１の方向に連続するノズル列１４の長さよりも幅広の被記録媒体に印刷することができる。すなわち、ヘッドユニット１を、第１の方向が被記録媒体の搬送方向と一致するように配置し、ヘッドユニット１を第２の方向に移動させると共に、被記録媒体を第１の方向に移動させながら記録を行うことで、比較的大きな被記録媒体にも記録することができる。
【００９２】
もちろん、液体噴射装置に搭載するヘッドユニット１の数は、特に限定されず、液体噴射装置に複数個のヘッドユニット１を搭載するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１  インクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニット）、  １０  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  １１  ノズル開口、  １２  ヘッド本体、  １３  流路部材、  １４  ノズル列、  ２０  ベースプレート、  ２２  位置決めピン、  ３０  サブプレート、  ４０  位置決めプレート、  ４２  位置決めピン挿通孔、  ５０  ガイドプレート、  ５１  最上層部、  ５２  中間層部、  ５３  最下層部、  ６０  ピン支持孔、  ６１  第１の開口部、  ６２  第２の開口部、  ６３  連通開口部、  ８１  第１の位置決め穴、  ８２  第２の位置決め穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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