(57)【要約】【課題】液体噴射ヘッドをベースプレートに対して繰り返し着脱することによっても位置決め精度を良好に維持することが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】位置決めピン２３が、ベースプレート２０に固定された固定プレート４０に設けられた保持孔４１に保持されており、且つ固定プレート４０の表面には基準プレート５０が接合されていると共に、この基準プレート５０には位置決めピン２３が実質的に内接する挿通孔５１と、位置決めピン２３のベースプレート２０に対する位置決めの基準となる微小孔５２とが設けられている構成とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を噴射するノズルが列設されたノズル列を有する複数の液体噴射ヘッドと、これら複数の液体噴射ヘッドが所定位置に位置決めされた状態で固定されるベースプレートと、該ベースプレートに固定されて前記液体噴射ヘッドに形成された位置決め孔に係合する位置決めピンと、を具備し、
前記位置決めピンは前記ベースプレートに固定された固定プレートに設けられた保持孔に保持されており、且つ該固定プレートの表面には基準プレートが接合されていると共に、該基準プレートには前記位置決めピンが実質的に内接する挿通孔と、前記位置決めピンの前記ベースプレートに対する位置決めの基準となる微小孔と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２】
前記位置決めピンが前記保持孔に圧入されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドユニット。
【請求項３】
前記固定プレートが金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドユニット。
【請求項４】
前記液体噴射ヘッドが、前記ノズルから液滴を噴射させるための圧力発生手段を具備する液体噴射ヘッド本体と、該液体噴射ヘッド本体に液体を供給するための供給路を具備するヘッドケースとを具備し、
前記固定プレートが、前記ヘッドケースと線膨張係数の等しい材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドユニット。
【請求項５】
前記固定プレートが、前記基準プレートと線膨張係数の等しい材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドユニット。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を噴射する液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置に関し、特に、液滴としてインク滴を噴射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ノズルから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を具備する。
【０００３】
このような液体噴射ヘッドユニットを構成する複数の各液体噴射ヘッドは、共通の保持部材であるベースプレートの所定位置に高精度に位置決めされた状態で固定されている。つまり、各液体噴射ヘッドは、各ノズルの位置が高精度に位置決めされた状態でベースプレートに固定されている。例えば、各液体噴射ヘッドは、各液体噴射ヘッドの複数のノズルが列設されたノズル列の沿った方向において、各ノズルが一定のピッチで連続するように高精度に位置決めされてベースプレートに固定される。
【０００４】
液体噴射ヘッドを位置決めする方法としては、例えば、シリコン基板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方法がある（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】
このような方法によっても各液体噴射ヘッドを高精度に位置決めしてベースプレートに固定することはできる。しかしながら、特許文献１のようにシリコン基板などの高い精度が得られる部材にキー及びキー溝によって液体噴射ヘッドを位置決めしていたとしても、液体噴射ヘッドを高精度に位置決めすることができなくなってしまう虞がある。
【０００７】
複数の液体噴射ヘッドを具備する液体噴射ヘッドユニットにおいて、例えば、一つの液体噴射ヘッドに故障が生じた場合、ヘッドユニット全体を交換する必要はなく、故障が生じた一つの液体噴射ヘッドを交換すればよい。このため、ヘッドユニットを長期に亘って使用していると、ベースプレートに対する液体噴射ヘッドの着脱が繰り返されることになる。
【０００８】
このようにベースプレートに対する液体噴射ヘッドの着脱を繰り返すと、例えば、シリコン基板からなる部材に設けられたキー及びキー溝が欠けてしまう等の問題が生じる虞がある。そのため、液体噴射ヘッドのベースプレートに対する位置精度が低下し、液滴の着弾位置の精度が劣化してしまうという虞がある。
【０００９】
このような課題は、シリコン基板で形成された部材だけでなく、位置決めのための部材一般に共通して存在するものである。例えば、ベースプレートに対する液体噴射ヘッドの着脱を繰り返すことでベースプレート側の位置決め部が損耗してしまい、その結果として位置決め精度が劣化してしまう虞もある。
【００１０】
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。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、液体噴射ヘッドをベースプレートに対して繰り返し着脱することによっても位置決め精度を良好に維持することが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】
【００１２】
上記課題を解決する本発明は、液滴を噴射するノズルが列設されたノズル列を有する複数の液体噴射ヘッドと、これら複数の液体噴射ヘッドが所定位置に位置決めされた状態で固定されるベースプレートと、該ベースプレートに固定されて前記液体噴射ヘッドに形成された位置決め孔に係合する位置決めピンと、を具備し、前記位置決めピンは前記ベースプレートに固定された固定プレートに設けられた保持孔に保持されており、且つ該固定プレートの表面には基準プレートが接合されていると共に、該基準プレートには前記位置決めピンが実質的に内接する挿通孔と、前記位置決めピンの前記ベースプレートに対する位置決めの基準となる微小孔と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にある。
かかる本発明では、位置決めピンがベースプレートに対して高精度に位置決めした状態で固定されるため、各ヘッドをベースプレートに対して極めて容易且つ高精度に位置決めすることができる。また液体噴射ヘッドをベースプレートに対して繰り返し着脱しても、位置決め精度を良好に維持することができる。
【００１３】
ここで、前記位置決めピンが前記保持孔に圧入されていることが好ましい。れにより、位置決めピンが固定プレートに良好且つ強固に固定される。
【００１４】
また前記固定プレートが金属材料で形成されていることが好ましい。これにより、位置決めピンがさらに良好に固定プレートに固定される。
【００１５】
また前記液体噴射ヘッドが、前記ノズルから液滴を噴射させるための圧力発生手段を具備する液体噴射ヘッド本体と、該液体噴射ヘッド本体に液体を供給するための供給路を具備するヘッドケースとを具備する場合には、前記固定プレートが、前記ヘッドケースと線膨張係数の等しい材料で形成されていることが好ましい。さらに前記固定プレートが、前記基準プレートと線膨張係数の等しい材料で形成されていることが好ましい。これにより、ヘッドをベースプレートに固定する際等に、熱によるヘッドの相対位置にバラツキが生じるのを抑えることができる。
【００１６】
また本発明は、上記のような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。かかる本発明では、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】
【００１７】
【図１】ヘッドユニットの概略を示す斜視図。
【図２】ヘッドの概略を示す斜視図。
【図３】ヘッドユニットの概略を示す平面図。
【図４】ノズル列方向におけるヘッドユニットの概略を示す断面図。
【図５】ノズル列に直交する方向における固定プレート部分の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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〜図４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、単に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、単にヘッドとも言う）と、これら複数のヘッド１０が所定位置に位置決めされた状態で固定されるベースプレート２０とを具備する。
【００１９】
例えば、本実施形態では、ノズル１１が列設されたノズル列１４に沿って複数（例えば、３つ）のヘッド１０を配置することでヘッド群１００が構成されており、ベースプレート２０上には、２つヘッド群１００がノズル列１４とは直交する方向に並設されている。各ヘッド群１００を構成する複数のヘッド１０は千鳥状に配置され、これら複数のヘッド１０の全てのノズル１１が、ノズル列１４に沿った方向で一定のピッチで配設されている。
【００２０】
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が各ヘッド１０に対応してそれぞれ設けられている。つまり各ヘッド１０は、これらの各貫通孔２１に挿通された状態でベースプレート２０に固定されている。
【００２１】
各ヘッド１０は、一端面に複数のノズル１１を有するヘッド本体１２と、ヘッド本体１２のノズル１１とは反対側の面に固定されるヘッドケース１３とを具備する。例えば、本実施形態では、ヘッド本体１２はノズル１１が列設されたノズル列１４を２列具備している。またヘッド本体１２の内部には、図示しないが、ノズル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からインクを噴射させる圧力発生手段とが設けられている。
【００２２】
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１１から液滴を噴射させるものや、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１１から液滴を噴射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。
【００２３】
ヘッドケース１３は、インクタンク等の図示しないインク貯留手段からのインクをヘッド本体１２に供給するための供給路１５を有する。またヘッドケース１３内には、上述した圧電素子等に接続される駆動配線（図示なし）が収容されており、ヘッド本体１２とは反対側の面にはこの駆動配線に接続されるコネクター１６が設けられている。
【００２４】
そして、このような各ヘッド１０は、サブプレート３０を介してベースプレート２０に固定されている。サブプレート３０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からノズル１１側に突出して設けられた脚部３３とから構成されている。サブプレート３０は、ヘッド１０がヘッド挿通孔３１に挿通された状態でヘッド１０に固定されている。具体的には、サブプレート３０の基台部３２がヘッドケース１３の外周部に設けられたフランジ部１７に固定ネジ１８によって固定されている。
【００２５】
またサブプレート３０の脚部３３には、その厚さ方向に貫通して固定ネジ３５が挿通される固定ネジ挿通孔３４が形成されている。そして、サブプレート３０は、この固定ネジ３５によってベースプレート２０に固定されている。すなわち、ベースプレート２０には、固定ネジ３５が螺合する固定部材挿通穴２２が後述する固定プレート４０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。
【００２６】
このようにサブプレート３０によってベースプレート２０に固定された各ヘッド１０は、以下に説明するように、ベースプレート２０に固定されている位置決めピン２３によって高精度に位置決めされている。
【００２７】
図３〜図５に示すように、位置決めピン２３は、例えば、金属材料からなり固定プレート４０に固定されており、この固定プレート４０がベースプレート２０の所定位置に高精度に位置決めされた状態で固定されている。本実施形態では、位置決めピン２３が固定された固定プレート４０が、ノズル列１４の方向におけるベースプレート２０の各貫通孔２１の両外側の領域にそれぞれ高精度に位置決めされた状態で固定されている（図３参照）。
【００２８】
この固定プレート４０は、その表面に対して略垂直な方向に穿設された保持孔４１を有し、位置決めピン２３はこの保持孔４１に挿通されて保持されている。つまり、位置決めピン２３は、この保持孔４１に保持されることで固定プレート４０に対して所望の垂直度が確保されている。この固定プレート４０は、例えば、金属材料からなり、保持孔４１は位置決めピン２３の外径よりも若干狭い内径で形成されている。すなわち位置決めピン２３は、この保持孔４１に圧入されている。このように位置決めピン２３が保持孔４１に圧入することで、位置決めピン２３を良好に固定プレート４０に固定することができる。
【００２９】
勿論、位置決めピン２３を固定プレート４０に良好に固定することができれば、位置決めピン２３は必ずしも保持孔４１に圧入されていなくてもよいし、固定プレート４０の材料も特に限定されない。ただし、保持孔４１の加工精度等を考慮すると固定プレート４０の材料としては金属材料を用いることが好ましい。
【００３０】
なおこの固定プレート４０のベースプレート２０への固定方法は、特に限定されないが、図示しないが、例えば、ベースプレート２０側からネジ等の締結部材で固定すればよい。
【００３１】
この固定プレート４０の表面には、シリコン基板からなる基準プレート５０が接合されている。この基準プレート５０には、位置決めピン２３が挿通される挿通孔５１が形成されている。すなわち挿通孔５１は、基準プレート５０が固定プレート４０に接合された状態で、保持孔４１に連通している。また挿通孔５１は、位置決めピン２３が実質的に内接する大きさで形成されている。すなわち挿通孔５１は、位置決めピン２３をスムーズに挿通できる程度に位置決めピン２３の外径と略同一の内径で形成されている。さらに基準プレート５０には、ベースプレート２０に対する位置決めピン２３（固定プレート４０）の位置決め基準となる微小孔５２が形成されている。
【００３２】
基準プレート５０は、例えば、結晶面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、挿通孔５１及び微小孔５２は、このシリコン単結晶基板を異方性エッチングすることによって形成されている。このように挿通孔５１及び微小孔５２が、シリコン基板をエッチングすることにより形成されているため、これら挿通孔５１と微小孔５２とは互いに高精度に位置決めされる。つまり、微小孔５２と位置決めピン２３とが互いに高精度に位置決めされる。
【００３３】
この基準プレート５０の材料はシリコン単結晶基板に限定されず、薄い金属板を微細プレス加工したものや、同じく薄い金属板をワイヤー放電加工したものであってもよい。このように形成された基準プレート５０を用いても同様の効果を奏する。すなわち高精度な微細加工ができるものであれば、基準プレート５０の材料を特定のものに限定する必要はない。
【００３４】
したがって、この微小孔５２を基準として、ベースプレート２０に対する各位置決めピン２３（固定プレート４０）の位置決めを行うことで、ベースプレート２０の面内方向において各位置決めピン２３を極めて高精度に位置決めすることができる。
【００３５】
ノズル１１が、例えば、７２０ｄｐｉ程度まで高密度に配列されていると、各ヘッド１０をミクロンオーダーで極めて高精度に位置決めする必要がある。位置決めピン２３（固定プレート４０）の位置決めは、例えば、ＣＣＤカメラ等を用いた画像処理によって行われるが、上記のようにノズル１１が高密度に配列されていると、画像を極めて高倍率で処理する必要がある。このため、比較的開口の大きい位置決めピン２３が挿通される挿通孔５１を基準とすることは難しく、別途形成した微小孔５２を基準とする必要がある。
【００３６】
本発明では、上述のように固定プレート４０の表面にシリコン基板からなる基準プレート５０を設け、この基準プレート５０に挿通孔５１及び微小孔５２を形成するようにしたので、これら挿通孔５１と微小孔５２とは互いに高精度に位置決めされている。したがって、この微小孔５２を基準とすることで、挿通孔５１の位置決め、つまり位置決めピン２３（固定プレート４０）の位置決めを高精度に行うことができる。
【００３７】
なお位置決めピン２３が固定される固定プレート４０は、例えば、金属材料で形成されるが、特に、ヘッド１０を構成するヘッドケース１３と線膨張係数の等しい材料で形成されていることが好ましい。さらに固定プレート４０は、シリコン基板からなる基準プレート５０と線膨張係数の等しい材料で形成されていることが好ましい。これにより、ヘッド１０をベースプレート２０に固定する際等に、熱による各ヘッド１０の相対位置のバラツキを抑えることができる。
【００３８】
また基準プレート５０は、固定プレート４０の保持孔４１に位置決めピン２３を圧入した後に、固定プレート４０に接合するのが好ましい。これにより、基準プレート５０の挿通孔５１と固定プレート４０の保持孔４１とを極めて容易に位置決めすることができる。勿論、挿通孔５１と保持孔４１とを高精度に位置決めすることができれば、基準プレート５０を固定プレート４０に接合した後に、挿通孔５１及び保持孔４１に位置決めピン２３を圧入するようにしてもよい。
【００３９】
一方、サブプレート３０の基台部３２のノズル１１側の面には、位置決めピン２３の先端部が挿通される位置決め孔６１が形成された位置決めプレート６０が取り付けられている。この位置決めプレート６０は、位置決め孔６１がノズル１１に対して高精度に位置決めされるように、サブプレート３０に固定されている。
【００４０】
例えば、位置決めプレート６０は、上述した基準プレート５０と同様にシリコン基板からなると共に位置決め孔６１に対して高精度に位置決めされた微小孔６２を有する。すなわち、位置決め孔６１と微小孔６２とは、例えば、結晶面方位（１１０）のシリコン基板を異方性エッチングすることによって形成されている。そして、位置決めプレート６０は、例えば、画像処理によって、この微小孔６２を基準として位置決め孔６１を高精度に位置決めした状態で、サブプレート３０に固定されている。
【００４１】
なお、位置決めプレート６０の材料としては、上述のように位置決め孔６１及び微小孔６２を高精度に形成可能なシリコン基板を用いることが好ましいが、これら位置決め孔６１及び微小孔６２を高精度に形成することができれば、位置決めプレート６０の材料は特に限定されるものではない。
【００４２】
そして、このような本実施形態の構成では、ヘッド１０（サブプレート３０）をベースプレート２０に固定する際には、ベースプレート２０に固定された位置決めピン２３の先端部を所定の位置決め孔６１に挿通させることのみで、各ヘッド１０をベースプレート２０に対して高精度に位置決めすることができる。したがって、ヘッド１０の交換作業が極めて容易となる。つまり、ＣＣＤカメラ等を用いて各ヘッド１０を位置あわせする必要がなくなるため、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。したがって、例えば、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の交換作業を行う場合であっても、比較的容易に交換作業を遂行することができる。
【００４３】
また位置決めピン２３は、例えば、金属材料等の比較的損耗しにくい材質から形成されている。このため、ベースプレート２０に位置決めピン２３が固定されていれば、ヘッド１０の交換を繰り返したとしてもヘッド１０の位置精度の低下は抑えられる。したがって、ヘッド１０の交換作業を繰り返してもヘッドユニット１としての噴射特性を長期に亘って良好に維持することができる。
【００４４】
さらに、ヘッド１０をベースプレート２０に位置決めするために供する基準プレート５０に位置決めプレート６０が当接していないため、高精度な位置決めに寄与する基準プレート５０がほとんど損耗しない。したがって、ヘッド１０の交換作業を繰り返してもヘッドユニット１としての噴射特性を長期に亘って良好に維持することができる。
【００４５】
なお位置決めピン２３の先端部が挿入される位置決め孔６１は、上述の例では、シリコン基板からなる位置決めプレート６０に形成されているため、交換時等に破損し易いため、この位置決めプレート６０をベースプレート２０に設けるのは好ましくない。そのため消耗品となるサブプレート３０側に位置決めプレート６０を形成している。しかしながら位置決めプレート６０が破損し難い材料で形成されている場合には、位置決めプレート６０をベースプレート２０に固定し位置決めピン２３（固定プレート４０）をサブプレート３０に固定するようにしてもよい。
【００４６】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、基準プレート５０に挿通孔５１と微小孔５２とを形成した例を説明したが、この基準プレート５０には、例えば、固定プレート４０をベースプレート２０に対して位置合わせするための調整アームが挿入される調整孔をさらに形成するようにしてもよい。これにより、調整アームによって固定プレート４０をより容易且つ高精度に位置決めすることができる。
【００４７】
また、上述した実施形態では、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。また、上述した実施形態では、ヘッド群１００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１００は、２つヘッド１０で構成されていてもよいし、４つ以上のヘッド１０で構成されていてもよい。
【００４８】
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１００を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、ヘッド群１００は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。
【００４９】
また、上述した実施形態では、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６０をヘッドケース１３に直接取り付け、このヘッドケース１３をベースプレート２０に位置決めして固定するようにしてもよい。
【００５０】
さらに、上述した実施形態では、ヘッド１０は、位置決め孔６１が形成された位置決めプレート６０を具備していたが、位置決め孔６１は、例えば、ヘッドケース１３などヘッド１０を構成する部材に形成されていてもよい。
【００５１】
またこのような本発明のヘッドユニットは、ノズル列方向に対して直交する方向に記録用紙等の記録媒体を搬送することで記録媒体への印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置等に適用することができる。また本発明のヘッドユニットは、ライン式のインクジェット式記録装置だけでなく、他のタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。例えば、ヘッドユニットを搭載したキャリッジを記録媒体の搬送方向とは直交する方向に移動させながら印刷を行うタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。
【００５２】
勿論、インクジェット式記録装置は液体噴射装置の一例に過ぎず、本発明はインクジェット式記録装置以外の液体噴射装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
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、  １２  ヘッド本体、  １３  ヘッドケース、  ２０  ベースプレート、  ２３  位置決めピン、  ３０  サブプレート、  ４０  固定プレート、  ４１  保持孔、  ５０  基準プレート、  ５１  挿通孔、  ５２  微小孔、  ６０  位置決めプレート
【図１】
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【図２】
2010194899.tif 000004
【図３】
2010194899.tif 000005
【図４】
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【図５】
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