(57)【要約】【課題】  より簡易に、かつ高精度にアライメントできる液体噴射ヘッド、これを用いて高精度でアライメントされた液体噴射ヘッドユニット、及びこの液体噴射ヘッドを有することで信頼性の高い液体噴射装置を提供する。【解決手段】  液体噴射ヘッドは、液体が噴射されるノズル開口３４からなるノズル列が設けられた透明性を有するノズルプレート３５と、このノズルプレートに接合され、前記ノズル開口に連通した連通路が形成された連通路形成基板とを備え、このノズルプレート及び連通路形成基板のうちの一方の他方との接合面には、前記ノズル開口のうち位置決め基準となるノズル開口の近傍に、位置決め基準となるノズル開口を特定するマークとしての凹部３３０が形成されている。液体噴射ヘッドユニットは、この液体噴射ヘッドを備え、また、液体噴射装置は、この液体噴射ヘッドを備える。【選択図】図２
2010137487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が噴射されるノズル開口が複数列設されたノズル列を備え、透明性を有するノズルプ
レートと、このノズルプレートに接合され、前記ノズル開口に連通した連通路が形成され
た連通路形成基板とを備え、
このノズルプレート及び連通路形成基板のうちの一方の他方との接合面には、前記ノズル
開口のうち位置決め基準となるノズル開口の近傍に、位置決め基準となるノズル開口を特
定するマークが形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記マークは、前記連通路形成基板の前記ノズルプレートとの接合面に形成された凹部で
あることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の複数の液体噴射ヘッドと、
これらの液体噴射ヘッドをノズルプレート側からマークにより特定された位置決め基準と
なるノズル開口を基準として位置決めして固定する固定部材とを備えたことを特徴とする
液体噴射ヘッドユニット。
【請求項４】
請求項３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、液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリン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、インク等の液体を噴射する液体噴射ヘッドを複数備えている。このような液体噴射装
置で高精度な印刷（液体の塗布）を行わせるためには、複数の液体噴射ヘッドを高精度に
位置決め（アライメント）することが要求される。
【０００３】
複数の液体噴射ヘッドをアライメントする方法としては、アライメントマークが設けら
れたベースプレートに複数の液体噴射ヘッドを対向させて、撮像手段により透明なベース
プレートを介して液体噴射ヘッドを観察して、各液体噴射ヘッドのノズル開口とアライメ
ントマークとを位置合わせしてアライメントする方法が知られている（例えば、特許文献
１参照）。また、特許文献１には、ノズルプレート表面にノズルマークを形成し、このノ
ズルマークを用いてアライメントして保持部材に固定する方法も記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２２６０６号公報（図３、図５参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように実際に液体を吐出するノズル開口を用いてアライメントを行う場合には
、位置決めの精度を向上できるという利点はある。しかしながら、撮像手段を用いてアラ
イメントしているので、ノズル列の両端以外のノズル開口は、それが端から何番目のノズ
ルか認識することが難しい。このため、どのノズル開口が位置決め基準のノズル開口かを
認識することが難しく、アライメントが容易ではないという問題がある。この場合に、ノ
ズル列の両端のノズル開口を基準とすれば、そのノズル開口がノズル列の両端であること
は撮像手段により認識することができるが、両端のノズル開口は、インク吐出を行わない
ダミーノズルである場合や、ノズル開口の穿設により基板の表面が寄せられて開口位置が
ずれている可能性があるため、高精度に位置決めするには好ましくない。なお、位置決め
の基準となるノズル開口であることを特定するために、ノズル開口自体の形状を変更する
ことはインクの吐出特性の変更に当たるので現実的ではない。
【０００６】
また、ノズルマークを形成する場合には、ノズルマークがノズルプレート表面に形成さ
れていることで、ワイピングの際にノズルマークにインクが練り込まれてしまい、吐出面
を汚してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、より簡易に、かつ高精度にアライメントできる液体噴
射ヘッド、これを用いて高精度でアライメントされた液体噴射ヘッドユニット、及びこの
液体噴射ヘッドを有することで信頼性の高い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】
【０００８】
本発明の液体噴射ヘッドは、液体が噴射されるノズル開口が複数列設されたノズル列を
備え、透明性を有するノズルプレートと、このノズルプレートに接合され、前記ノズル開
口に連通した連通路が形成された連通路形成基板とを備え、このノズルプレート及び連通
路形成基板のうちの一方の他方との接合面には、前記ノズル開口のうち位置決め基準とな
るノズル開口の近傍に、位置決め基準となるノズル開口を特定するマークが形成されてい
ることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、ノズルプレート及び連通路形成基板のうちの一方の他方との接合面
にマークが形成されていることで、透明性を有するノズルプレート側からマークを認識で
きるので、位置決め基準となるノズル開口を簡易に特定することができる。これにより、
簡易にアライメントでき、かつ、ノズル列の端のノズル開口だけでなくノズル列中のどの
ノズル開口も位置決めの基準とすることができるので、より高精度にかつアライメントす
ることができる。なお、本発明でいう透明性を有するノズルプレートとは、ノズルプレー
ト側から形成されたマークを認識できる程度の透明性を少なくとも有しているノズルプレ
ートをいう。
【００１０】
前記マークは、前記連通路形成基板の、前記ノズルプレートとの接合面に形成された凹
部であることが好ましい。前記連通路形成基板の、前記ノズルプレートとの接合面に形成
された凹部であれば、簡易に形成できると共に液体吐出特性に影響がなく、かつ、認識し
やすいためアライメントしやすい。
【００１１】
本発明の液体噴射ヘッドユニットは、前記の複数の液体噴射ヘッドと、これらの液体噴
射ヘッドをノズルプレート側からマークにより特定された位置決め基準となるノズル開口
を基準として位置決めして固定する固定部材とを備えたことを特徴とする。前記液体噴射
ヘッドを備えていることで、液体噴射ヘッドは高精度に位置決めされているため、本発明
の液体噴射ヘッドユニットは、信頼性が高い。
【００１２】
本発明の液体噴射装置は、前記液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする。
前記液体噴射ヘッドユニットを具備することで、液体噴射ヘッドが高精度にアライメント
されていることから、本発明の液体噴射装置は、信頼性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
初めに、ヘッド本体（液体噴射ヘッド）１０について説明する。図１はヘッド本体の分
解斜視図であり、図２はヘッド本体の断面図である。図示するように、本実施形態のヘッ
ド本体１０は、アクチュエーターユニット２０と、このアクチュエーターユニット２０が
固定される流路ユニット３０とで構成されている。
【００１４】
アクチュエーターユニット２０は、圧電素子４０を具備するアクチュエーター装置であ
り、圧力発生室２１が形成された流路形成基板２２と、流路形成基板２２の一方面側に設
けられた振動板２３と、流路形成基板２２の他方面側に設けられた圧力発生室底板２４と
を有する。
【００１５】
流路形成基板２２は、本実施形態では、複数の圧力発生室２１がその幅方向に沿って並
設された列が２列形成されている。そして、この流路形成基板２２の一方面に、振動板２
３が固定され、圧力発生室２１の一方面はこの振動板２３により封止されている。
【００１６】
圧力発生室底板２４は、流路形成基板２２の他方面側に固定されて圧力発生室２１の他
方面を封止すると共に、圧力発生室２１の長手方向一方の端部近傍に設けられて圧力発生
室２１と後述するリザーバーとを連通する供給連通孔２５と、圧力発生室２１の長手方向
他方の端部近傍に設けられて後述するノズル開口３４に連通するノズル連通孔２６とを有
する。
【００１７】
そして、圧電素子４０は、振動板２３上の各圧力発生室２１に対向する領域のそれぞれ
に設けられ、例えば、本実施形態では、圧力発生室２１の列が２列設けられているため、
圧電素子４０の列も２列設けられている。
【００１８】
ここで、各圧電素子４０は、振動板２３上に設けられた下電極膜と、各圧力発生室２１
毎に独立して設けられた圧電体層と、各圧電体層上に設けられた上電極膜とで構成されて
いる。圧電体層は、例えばグリーンシート貼付又は印刷により形成されている。また、下
電極膜は、並設された圧電体層に亘って設けられて各圧電素子４０の共通電極となってお
り、振動板の一部として機能する。勿論、下電極膜を各圧電体層毎に設けるようにしても
よい。
【００１９】
なお、アクチュエーターユニット２０の各層である流路形成基板２２、振動板２３及び
圧力発生室底板２４は、粘土状のセラミックス材料を所定の厚さに成形して、例えば、圧
力発生室２１等を穿設後、積層して焼成することにより接着剤を必要とすることなく一体
化される。そして、その後、振動板２３上に圧電素子４０が形成される。
【００２０】
一方、流路ユニット３０は、アクチュエーターユニット２０の圧力発生室底板２４に接
着剤を介して接合されるインク供給口形成基板３１と、複数の圧力発生室２１の共通イン
ク室となるリザーバー３２が形成されるリザーバー形成基板３３と、リザーバー形成基板
３３に接合されるコンプライアンス基板３００と、ノズル開口３４が形成されたノズルプ
レート３５とからなる。
【００２１】
インク供給口形成基板３１は、ノズル開口３４と圧力発生室２１とを接続するノズル連
通孔３６と、前述の供給連通孔２５と共にリザーバー３２と圧力発生室２１とを接続する
インク供給口３７を穿設して構成され、また、各リザーバー３２と連通し、上述したイン
ク供給路と接続するインク導入口３８が設けられている。
【００２２】
リザーバー形成基板３３は、インク流路を構成するに適した、例えば、ステンレス鋼な
どの耐食性を備えた板材に、図示しないインクカートリッジからインクの供給を受けて圧
力発生室２１にインクを供給するリザーバー３２と、圧力発生室２１とノズル開口３４と
を連通するノズル連通孔３９とを有する。
【００２３】
コンプライアンス基板３００（連通路形成基板）は、幅方向中央部に圧力発生室２１と
ノズル開口３４とを連通するノズル連通孔３１０を有する。このコンプライアンス基板３
００は、リザーバー形成基板３３の流路形成基板２２の反対面に接合されてリザーバー３
２の他方面を封止している。
【００２４】
また、コンプライアンス基板３００のノズルプレート３５側の面のリザーバー３２に対
向する領域には、空間が形成されており、この空間がコンプライアンス部３２０として機
能する。
【００２５】
ノズルプレート３５は、透明性を有する部材からなる。透明性を有する部材としては、
例えば、ガラス、又はポリイミド等の合成樹脂が挙げられる。なお、ノズルプレート３５
は、少なくともノズルプレート３５側から後述するマークを認識できる程度の透明性を有
していればよく、いわゆる半透明のようなものも含まれる。この透明性を有するノズルプ
レート３５には、圧力発生室２１と同一の配列ピッチでノズル開口３４が穿設されて形成
されている。例えば、本実施形態では、流路ユニット３０には、圧力発生室２１の列が２
列設けられているため、ノズルプレート３５にも、ノズル開口３４からなるノズル列が２
列形成されている。
【００２６】
このような流路ユニット３０は、これらインク供給口形成基板３１、リザーバー形成基
板３３、コンプライアンス基板３００及びノズルプレート３５を、接着剤や熱溶着フィル
ム等によって固定することで形成される。そして、このような流路ユニット３０とアクチ
ュエーターユニット２０とは、接着剤や熱溶着フィルムを介して接合されて固定されてい
る。
【００２７】
そして、これらのアクチュエーターユニット２０及び流路ユニット３０からなるヘッド
本体１０には、インク流路（連通路）として、インク導入口３８、リザーバー３２、イン
ク供給口３７、供給連通孔２５、圧力発生室２１、ノズル連通孔２６、３６、３９及びノ
ズル開口３４が設けられている。
【００２８】
ところで、このようなヘッド本体１０を複数アライメントする場合、位置決めの精度を
より向上させるには、ノズル開口３４、特に実際に液滴を吐出するノズル開口３４を用い
てアライメントを行うことが好ましい。これは、実際に液滴を吐出するノズル開口３４は
、高精度に形成されているからである。さらに、ノズル列の端以外のノズル開口３４を位
置決めに用いることが好ましい。ノズル列の端のノズル開口は、インクの吐出を行わない
ダミーノズルである場合もあることや、ノズル開口の穿設により基板の表面が寄せられて
開口位置がずれている可能性があることから、このようなノズル列の端のノズル開口を位
置決め基準とすると誤差が大きくなることも考えられるためである。しかしながら、従来
では、ノズル列の端以外のノズル開口３４については、顕微鏡等の光学系を用いてアライ
メントする場合に端から何番目のノズル開口なのかどうかを認識しにくいため、位置決め
の基準とすることができなかった。
【００２９】
そこで、本実施形態においては、コンプライアンス基板３００のノズルプレート３５と
の接合面に、凹部３３０を形成し、これをアライメントの際の位置決め基準として用いる
ノズル開口３４を特定するためのマークとしている。この場合、ノズルプレート３５が透
明性を有するので、コンプライアンス基板に凹部３３０（マーク）を形成しても凹部３３
０はノズルプレート３５側から認識することができる。このようにマークを形成すること
で、本実施形態においては、ノズル列の両端のノズル開口３４に限らず、どのノズル開口
３４であっても位置決めの基準とすることができる。また、位置決め基準として用いるこ
とができるノズル開口を特定する凹部３３０が、ノズルプレート３５の表面ではなくコン
プライアンス基板３００のノズルプレート３５との接合面に形成されていることで、ワイ
ピングの際にインクが凹部に埋め込まれて吐出面が汚れることがない。
【００３０】
このような凹部３３０について、図３を用いて詳細に説明する。図３は、本実施形態の
ヘッド本体１０の概略底面図（ノズルプレート側からみた図）である。ノズルプレート３
５が上述のように透明であるので、底面からはノズル開口３４だけでなく、コンプライア
ンス基板３００に形成されたノズル連通孔３１０及び凹部３３０が認識できる。コンプラ
イアンス基板３００には、凹部３３０であるマークとして、例えば、マーク３３０ａ、３
３０ｂ、３３０ｃの３つが形成されている。各マーク３３０ａ、３３０ｂは、それぞれノ
ズル列の一端（図中上端）から３番目のノズル開口３４ａ、８番目のノズル開口３４ｂに
対応し、マーク３３０ｃは、ノズル列の他端（図中下端）から３番目のノズル開口３４ｃ
に対応している。このように本実施形態においては、ノズル列の両端以外のノズル開口も
位置決め基準とすることができる。位置決め基準のノズル開口３４の数は適宜定めること
ができるが、本実施形態のように少なくとも３つあれば、ノズル開口３４を用いたアライ
メントを精度良く行うことができる。この場合に、これらのノズル開口３４ａ、３４ｂ、
３４ｃは、ノズル列の端部側と中央部とに設けられていることが好ましい。ノズル列の端
部側と中央部とに設けられていることで、より高精度にアライメントすることができるか
らである。
【００３１】
マーク３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃは、図３に示すようにノズルプレート３５側から
見ると円形であるが、この形状は特に限定されない。ノズルプレート３５側から認識でき
れば矩形や線状であってもよく、また、数字などであってもよい。
【００３２】
このようなヘッド本体１０を複数有するインクジェット式記録ヘッドユニットの、ヘッ
ド本体１０のアライメント方法について図４〜図６を用いて以下説明する。図４及び図５
は、アライメント方法について説明するための模式図であり、図６は得られたインクジェ
ット式記録ヘッドユニットを示す模式的斜視図である。
【００３３】
初めに、透明なベース基板４００を設置する。ベース基板４００には、アライメントマ
ーク４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃが設けてあり、アライメントマーク４１０ａがマーク
３３０ａにより特定される位置決め基準用のノズル開口３４ａに対応する。同様に、アラ
イメントマーク４１０ｂがマーク３３０ｂにより特定される位置決め基準用のノズル開口
３４ｂに、アライメントマーク４１０ｃがマーク３３０ｃにより特定される位置決め基準
用のノズル開口３４ｃに対応する。
【００３４】
このベース基板４００の一方面側には、一対の固定部材４２０が載置されており、この
一対の固定部材４２０に後述するアライメントにより高精度に位置決めされたヘッド本体
１０が固定される。詳細には、この固定部材４２０が載置されたベース基板４００の一方
面側にヘッド本体１０を載置し、マーク３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃにより特定される
位置決め基準用のノズル開口３４ａ、３４ｂ、３４ｃが、それぞれ対応するアライメント
マーク４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃに一致するかどうかを、ベース基板４００側からノ
ズルプレート３５を介してＣＣＤカメラや顕微鏡などの光学系を用いて確認しながらアラ
イメントを行う。この場合に、ヘッド本体１０の位置合わせは、例えば、図示しないマイ
クロメーター等により微小な調整を行うことができる。もちろん、光学系としてＣＣＤカ
メラを用いて、光学系により撮影された画像を画像処理することにより、マイクロメータ
ーを駆動モーター等により駆動させて位置決め基準用のノズル開口３４ａ、３４ｂ、３４
ｃと、それぞれ対応するアライメントマーク４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃとを自動的に
位置合わせさせるようにしてもよい。このようにして、図５に示すように各ヘッド本体１
０（図中では例として３つ）をそれぞれアライメントする。
【００３５】
その後、アライメントされたヘッド本体１０を固定部材４２０に例えば接着剤により固
定して、図６に示すように構成する。そして、図示しないカバー部材に収容して、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ユニット１とする。このようなインク
ジェット式記録ヘッドユニット１は、位置決めが高精度に行われているために、インク吐
出性能の信頼性が高い。
【００３６】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドユニット１は、図示しないカバー
に収納され、このカバーに設けられたインクカートリッジからインクを取り込み、リザー
バー３２からノズル開口３４に至るまで内部をインクで満たした後、各圧力発生室２１に
対応するそれぞれの下電極膜と上電極膜との間に電圧を印加し、圧電体層及び振動板２３
をたわみ変形させることにより、各圧力発生室２１内の圧力が高まり各ノズル開口３４か
らインク滴が吐出する。
【００３７】
図７は、本実施形態に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置を示す
概略斜視図である。図１に示すように、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録
装置Ｉは、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１
が設けられている。インクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インクカート
リッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられている。インクジェット式記録ヘッドユニット
１は、キャリッジ３に搭載されている。
【００３８】
インクジェット式記録ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り
付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。そして、駆動モーター６
の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達
されることで、インクジェット式記録ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３はキャリ
ッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８
が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である
記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。
【００３９】
（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。本実施形態においてはコンプライアンス基板３００に凹部３３０を形成
したが、ノズルプレート３５に接合され、ノズル開口３４に連通した連通路（液体流路）
が形成された基板（連通路形成基板）であれば、どのような基板に設けてもよい。例えば
、コンプライアンス基板３００が設けられていない場合にノズルプレート３５にリザーバ
ー形成基板３３が接合されていれば、リザーバー形成基板３３に凹部３３０が設けられて
いてもよい。また、ノズルプレート３５のコンプライアンス基板３００との接合面に凹部
３３０を形成してもよい。このように形成しても、凹部３３０をノズルプレート３５側か
ら確認することができるので、簡易に高精度のアライメントを行うことができる。また、
ノズルプレート３５の吐出面に形成されないのでインク吐出面を汚すこともない。
【００４０】
また、本実施形態のヘッド本体１０以外の液体噴射ヘッドであっても、透明なノズルプ
レート３５を有する液体噴射ヘッドに本発明を適用することは可能である。例えば、本実
施形態のヘッド本体１０は、各層がグリーンシート貼付又は印刷により形成された、いわ
ゆる厚膜型の圧電素子を具備するインクジェット式記録ヘッドであったが、各層が成膜及
びリソグラフィ法により形成された、いわゆる薄膜型の圧電素子を具備するインクジェッ
ト式記録ヘッドであっても、ノズルが形成されたノズルプレートが透明であれば、そのノ
ズルプレート及びノズルプレートに接合された基板のうちの一方の他方との接合面に凹部
３３０を設けて、アライメントを簡易にかつ容易に行うことができる。
【００４１】
なお、上述した実施形態においては、本発明の液体噴射ヘッドユニットの一例としてイ
ンクジェット式記録ヘッドユニットを説明したが、液体噴射ヘッドユニットの基本的構成
は上述したものに限定されるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドユニットの全
般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射するものにも勿論適用することがで
きる。その他の液体噴射ヘッドユニットとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置
に用いられる各種の記録ヘッドユニット、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に
用いられる色材噴射ヘッドユニット、有機ＥＬディスプレー及びＦＥＤ（電界放出ディス
プレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッドユニット、バイオｃｈｉｐ製造に
用いられる生体有機物噴射ヘッドユニット等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態に係るヘッド本体の分解斜視図である。
【図２】実施形態に係るヘッド本体の断面図である。
【図３】実施形態に係るヘッド本体の概略底面図である。
【図４】アライメント方法を説明するための模式図である。
【図５】アライメント方法を説明するための模式図である。
【図６】実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドユニットを説明するための概略斜視図である。
【図７】実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  インクジェット式記録ヘッドユニット、  １０  ヘッド本体、  ２０  アクチュエ
ーターユニット、  ２１  圧力発生室、  ２２  流路形成基板、  ２３  振動板、２４  
圧力発生室底板、  ２５  供給連通孔、  ２６  ノズル連通孔、  ３０  流路ユニット、
３１  インク供給口形成基板、  ３２  リザーバー、  ３３  リザーバー形成基板、  
３４  ノズル開口、３５  ノズルプレート、  ３１０  ノズル連通孔、  ３７  インク供
給口、  ３８  インク導入口、  ４０  圧電素子、  ３００  コンプライアンス基板、  
３３０  凹部、  ４００  ベース基板
【図１】
2010137487.tif 000003
【図２】
2010137487.tif 000004
【図３】
2010137487.tif 000005
【図４】
2010137487.tif 000006
【図５】
2010137487.tif 000007
【図６】
2010137487.tif 000008
【図７】
2010137487.tif 000009