(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するノズル孔が配設された複数の記録ヘッドと前記記録ヘッドにインク吐出の制御信号を伝達する電気基板ユニットを固定治具に取り付け位置決めする位置決定工程と、前記記録ヘッドと前記電気基板ユニットを仮固定する記録ヘッド仮固定工程と、インク流路が形成されたインク供給部材の前面に前記電気基板ユニットの底面と前記記録ヘッドの底面を接合するインク供給部材固定工程と、を有するインクジェット記録装置の製造方法。
【請求項２】
インクを吐出するノズル孔が配設された複数の記録ヘッドと前記記録ヘッドにインク吐出の制御信号を伝達する電気基板ユニットを固定治具に取り付け位置決めする位置決定工程と、前記記録ヘッドと前記電気基板ユニットを仮固定する記録ヘッド仮固定工程と、前記記録ヘッドの底面にＯリングを装設するＯリング設置工程と、インク流路が形成されたインク供給部材の前面を前記電気基板ユニットの底面と前記記録ヘッドの底面に装設されたＯリングに接合するインク供給部材固定工程と、を有するインクジェット記録装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出させて記録紙に印字或いは印画するインクジェット記録装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット記録装置は記録時の静粛性、高速記録が可能、カラー化が容易といった点から家庭用オフィス用コンピュータの出力用プリンタとして広く利用されるようになってきた。このようなインクジェット記録装置はインクを小滴化し飛翔させ記録紙に付着させて記録を行うもので小滴の発生法や飛翔方向の制御法によってコンティニアス方式やオンデマンド方式に大別されている。コンティニアス方式は例えば米国特許第３０６０４２９号に開示されている方式であってインクの小滴化を静電吸引的に行い、発生した小滴を記録紙上に小滴を選択的に付着させて記録を行うものである。小滴の発生には高電圧を要しマルチノズル化が困難であるので高速記録には不向であった。オンデマンド方式は例えば米国特許第３４７４７１２０号に開示されている方式で、小滴を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に電気的な記録信号を付加しこの電気信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、この機械的振動に従ってノズル孔より小滴を突出させて記録紙に付着させることで記録を行うものである。オンデマンド方式はインクをノズル孔より吐出して記録を行うためコンティニアス方式のように吐出飛翔する小滴の中画像の記録に要さなかった小滴を回収することが不要であるためシンプルな構成が可能であるが、記録ヘッドの加工の困難さやピエゾ振動素子の小型化が極めて困難でマルチノズル化が難しく、ピエゾ素子の機械振動という機械的エネルギーで小滴の飛翔を行うので高速記録に向かない等の欠点を有していた。オンデマンド方式の他の例として米国特許第３１７９０４２号に開示されている方式はピエゾ振動素子等の手段による機械的振動エネルギーを利用する方式と比較してエネルギー交換効率が高いマルチノズル化が容易であるといった特徴がある。特に最近のコンピュータディスプレイのカラー化に伴って出力装置であるプリンタもカラー化が要求され前述のような理由から熱エネルギーを利用したインクジェット記録装置が急速に伸びている。
【０００３】
従来のインクジェット記録装置及びその製造方法について説明する。図４は従来のインクジェット記録装置の分解斜視図であり、図５は従来のインクジェット記録装置の他の例の分解斜視図である。図４及び図５において、１００は従来のインクジェット記録装置、ヘッドケース１０１は箱状に形成され各装置を保護する。記録ヘッド１０２はインク液滴がノズル孔から記録紙に吐出され印字や印画を行う。電気基板１０３はインク液滴の吐出を制御する制御信号を記録ヘッド１０２に伝達する。１０４は従来のインクジェット記録装置の他の例である。記録ヘッド１０５はインク液滴を吐出させる。ベース基板１０６は記録ヘッド１０５を固定すると同時に記録ヘッド１０５を作動させる制御信号を記録ヘッド１０５に伝達する。記録ヘッドユニット１０７は記録ヘッド１０５とベース基板１０６からなる。ヘッドケース１０８は記録ヘッドユニット１０７を並列させ記録ヘッド１０５を複数配設させる。インク供給部材１０９は記録ヘッド１０５のインク流路（図示せず）に連通されインクを記録ヘッド１０５に供給する。蓋部１１０はヘッドケース１０８の一面に張設され各装置を保護する。配線盤１１１は制御信号や作動信号或いは電流をベース基板１０６に供給する。固定部材１１２はインク供給部材１０９の端部を蓋部１１０に固定する。
【０００４】
従来のインクジェット記録装置１００においては、記録ヘッド１０２はＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）等の高価だが寸法精度、耐薬品性、機械的強度に優れた成形材料からなるインクカートリッジにエポキシ系樹脂を介して固定されていた。また、従来のインクジェット記録装置１０４においては、記録ヘッド１０５はベース基板１０６とエポキシ系ダイボンド樹脂を用いて固定されていた。
【０００５】
昨今のプリンタユーザは低価格、高画質を強く要求している。低価格であるインクジェット記録装置に対しても電子写真方式のプリンタと同等レベルの印字品位を求めているためインクジェット記録装置メーカーは１インチ当たりの印字点（ドット）の数いわゆるＤＰＩを３００〜３６０ＤＰＩから６００〜７２０ＤＰＩへと倍加させ印字品質を向上させている。このように印字品位を向上させるためには吐出したインク液滴を正確に所定の位置に着弾させる精度、つまり着弾精度の向上を図らねばならない。特に、カラーインクジェット記録装置の場合は、シアン、マゼンタ、イエローといった複数の色を重ね合わせて所望の色を構成するため複数の記録ヘッドの相対的な着弾精度が重要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のインクジェット記録装置の製造方法では、記録ヘッドをインクカートリッジやベース基板に直接固定する方法であるのでインクカートリッジやベース基板の平行度や平面度によって記録ヘッドの位置精度が乱され記録ヘッドの位置精度を正確に維持することができない。従って、インク液滴の吐出方向が不正確となりインク液滴の着弾精度が低く印字の細密化が困難となるという問題点を有していた。また、記録ヘッドをベース基板に固定する方法では複数の記録ヘッドを並列するには各記録ヘッド毎にＸ、Ｙ、Ｚの３方向の位置を調整せねばならず、正確な位置決めが困難であると同時に位置決めに複雑で大型の治具や製造装置等を用いねばならず作業性に劣り生産性や量産性に乏しいという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、記録ヘッドの位置精度を正確に設定することができるのでインク液滴の吐出方向が正確となり印字品質を著しく向上できるとともに簡便な製造装置で製造が可能であり製造工程を短縮でき、かつ、製造歩留りが高く生産性や量産性に優れるインクジェット記録装置の製造方法の提供を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、インクを吐出するノズル孔が配設された複数の記録ヘッドと記録ヘッドにインク吐出の制御信号を伝達する電気基板ユニットを固定治具に取り付け位置決めする位置決定工程と、記録ヘッドと電気基板ユニットを仮固定する記録ヘッド仮固定工程と、記録ヘッドの底面に硬化前に弾性を有する合成樹脂を塗布する合成樹脂塗布工程と、インク流路が形成されたインク供給部材の前面を電気基板ユニットの底面と記録ヘッドの底面に塗布された合成樹脂に接合するインク供給部材固定工程と、を有する構成からなるものである。
【０００９】
これにより、記録ヘッドを高密度でかつ位置精度を正確に配置することができインク液滴の吐出方向を正確に制御することが可能で高品質の印字や印画を実現することができるとともに、製造装置を簡便にでき製造工程を単純化することができ生産性や量産性を向上させることの可能なインクジェット記録装置の製造方法が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、インクを吐出するノズル孔が配設された複数の記録ヘッドと記録ヘッドにインク吐出の制御信号を伝達する電気基板ユニットを固定治具に取り付け位置決めする位置決定工程と、記録ヘッドと電気基板ユニットを仮固定する記録ヘッド仮固定工程と、記録ヘッドの底面に硬化前に弾性を有する合成樹脂を塗布する合成樹脂塗布工程と、インク流路が形成されたインク供給部材の前面を電気基板ユニットの底面と記録ヘッドの底面に塗布された合成樹脂に接合するインク供給部材固定工程と、を有する構成としたもので、寸法精度の高い固定治具上で記録ヘッドの位置決めをすることにより複数の並設された記録ヘッドの位置精度を正確にまた密に決定することができる。また、記録ヘッドとインク供給部材とが硬化する前に弾性を有する合成樹脂を介して接合され直接接合されないのでインク供給部材の寸法誤差や変形が記録ヘッドの位置精度を乱すことがなく記録ヘッドの位置を正確に配置することができる。さらに、固定治具で位置決めをした後にインク供給部材を固定するので特殊で複雑な組み立て装置を必要とせず簡便な装置で製造を行うことができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、インクを吐出するノズル孔が配設された複数の記録ヘッドと記録ヘッドにインク吐出の制御信号を伝達する電気基板ユニットを固定治具に取り付け位置決めする位置決定工程と、記録ヘッドと電気基板ユニットを仮固定する記録ヘッド仮固定工程と、記録ヘッドの底面にＯリングを装設するＯリング設置工程と、インク流路が形成されたインク供給部材の前面を電気基板ユニットの底面と記録ヘッドの底面に装設されたＯリングに接合するインク供給部材固定工程と、を有する構成としたもので、Ｏリングにより記録ヘッドとインク供給部材が直接接合されないので記録ヘッドの位置精度がインク供給部材により乱されることがない。また、Ｏリングを硬化させる工程が必要ないので製造時間を短縮することができる。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図３を用いて説明する。
（実施の形態１）
本発明の第１実施の形態におけるインクジェット記録装置の製造方法を図面を用いて説明する。図１（ａ）は第１実施の形態における位置決定工程を示す要部断面図であり、図１（ｂ）は第１実施の形態における記録ヘッド仮固定工程を示す要部斜視図であり、図１（ｃ）は第１実施の形態におけるインク供給部材固定工程を示す要部断面図である。
【００１３】
図１（ａ）乃至図１（ｃ）において、固定治具１は記録ヘッド６や電気基板ユニットＡの配設位置を決定する。台座部２は固定治具１の表面に所定の間隔で突設され上面に記録ヘッド６を載置し記録ヘッド６の位置を決定する。ベース基板載置面３はベース基板８を載置しその位置を決定する。空気吸引孔４は空気を下方に排気し上面に載置された記録ヘッド６やベース基板８の底面を吸引しその位置を固定する。位置決定ピン５は固定治具１の上面に所定の間隔で突設されベース基板８に穿孔された位置決定孔１０に挿入されベース基板８の位置を決定する。記録ヘッド６は内部にヒーター或いは電極等のインク加熱手段が設けられており画像データに基づいてインク加熱手段を駆動することによりインク内に気泡を発生させその気泡の体積膨張によりその前面に設けたノズル孔７ａからインク液滴を飛翔させ記録紙上にインクのドットパターンからなる画像を形成する。ノズル板７は記録ヘッド６の上面に張設されノズル孔７ａが穿孔されている。ベース基板８はアルミニウムをプレス加工して形成される。ＦＰＣ（フレキシブルパターンケーブル）９は制御信号や駆動電流等を記録ヘッド６に伝達する作用を行いベース基板８上に熱硬化型エポキシ樹脂等を介して積層されポリイミドシート上にエッチングされた銅箔が積層されて形成される。電気基板ユニットＡはベース基板８とＦＰＣ９からなる。位置決定孔１０はベース基板８及びＦＰＣ９の所定の位置に穿孔されベース基板８の位置を決定すると同時にインク供給部材１４の固定ピン１６を挿着しインク供給部材１４とベース基板８を固定する。ドライバＩＣ１１はベース基板８上に配設され記録ヘッド６を駆動する。開口部１２は記録ヘッド６を配設する。仮固定部１３は記録ヘッド６とＦＰＣ９との間に架設され両者を仮固定する作用を行い紫外線硬化型樹脂（ＵＶ樹脂）等からなる。インク供給部材１４はインクを記録ヘッド６に供給すると同時に記録ヘッド６やベース基板８を固定して支持し成形加工が容易で比較的安価なポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等で成形される。インク流路１５はインク供給部材１４に穿孔されインクを記録ヘッド６に供給する。固定ピン１６はインク供給部材１４の前面に突設され位置決定孔１０に挿着しベース基板８とインク供給部材１４を固定する。ワイヤー１７は記録ヘッド６とドライバＩＣ１１をワイヤーボインディングにより金線或いはアルミニウム線で結線する。空隙部１８は記録ヘッド６とインク供給部材１４の間に５０〜１５０ミクロンの間隔で形成されインク供給部材１４の位置精度の誤差が記録ヘッド６の位置精度を乱さぬようにする。合成樹脂１９はインク供給部材１４の接合時に記録ヘッド６の位置がずれないように変形を吸収するとともにインク流路１５をシールしインクの漏洩を防止する。
【００１４】
まず、図１（ａ）に示すように、固定治具１の台座部２及びベース基板載置面３に記録ヘッド６及び電気基板ユニットＡを載置しそれぞれの位置を決定する。電気基板ユニットＡは固定治具１の位置決定ピン５に位置決定孔１０を挿入し位置を決定する。記録ヘッド６は台座部２に当接されるので上下方向の位置は一義的に決定され前後及び左右の横方向の位置を決定するだけでよい。ベース基板８の上面にドライバＩＣ１１を載置し固定する。記録ヘッド６及び電気基板ユニットＡの位置を決定すると空気吸引孔４から空気を吸引し記録ヘッド６及び電気基板ユニットＡを固定する（位置決定工程）。次に、図１（ｂ）に示すように、記録ヘッド６とＦＰＣ９とを紫外線硬化型樹脂（ＵＶ樹脂）を架設した後に紫外線を照射し硬化させ記録ヘッド６と電気基板ユニットＡを仮固定する（記録ヘッド仮固定工程）。固定治具１を取り外し記録ヘッド６の底面に硬化前に弾性を有する合成樹脂を塗布する（合成樹脂塗布工程）。また、ドライバＩＣ１１と記録ヘッド６とをワイヤーボインディングで結線する。図１（ｃ）に示すように、インク供給部材１４の固定ピン１６を位置決定孔１０に挿着し記録ヘッド６を仮固定した電気基板ユニットＡとインク供給部材１４を接合する。この際インク供給部材１４と記録ヘッド６とは合成樹脂１９を介して接合されるので合成樹脂１９の弾性変形能により記録ヘッド６は仮固定された位置を確保することができる（インク供給部材固定工程）。所定の時間放置することにより合成樹脂１９を硬化させる。さらに、ワイヤー１７やドライバＩＣ１１をエポキシ樹脂や紫外線硬化型樹脂等で封止し機械的、化学的な負荷から保護する。
【００１５】
合成樹脂１９はＯリング等のシール材を用いても良い。この際、合成樹脂塗布工程はＯリング設置工程に変えられる。
【００１６】
次に、インクジェット記録装置について図面を用いて説明する。図２はインクジェット記録装置の要部透視斜視図であり、図３はインクジェット記録装置のヘッド部の要部斜視図である。図２において、躯体２０は各装置を内蔵し保護する。キャリッジ２１は平行移動することにより記録ヘッド６を所望の位置に移動させる。インクタンク２２はカラー印字の場合はブラック、シアン、マゼンタ、イエロー等の各種のインクをそれぞれ別個に貯蔵する。ヘッド部２３は複数の記録ヘッド６が配列される。シャフト２４はキャリッジ２１を長手方向に自在に移動できるように軸支する。プラテン２５はキャリッジ２１が滑動する。記録紙２６はインク液滴を付着させ印字或いは印画する。
【００１７】
図３において、電気基板ユニットＡ、記録ヘッド６、ノズル板７、ノズル孔７ａ、ドライバＩＣ１１、インク供給部材１４、ヘッド部２３は既述しているので説明を省略する。ジョイント部２７はインクタンク２２からインク供給部材１４のインク流路（図示せず）にインクを供給する。ジョイント部２７の端部にはごみや気泡をトラップするためのフィルター（図示せず）が取り付けられている。フィルターは濾過粒度を約１０μｍ程度にするためにステンレスの極細線材で複雑に網込まれている。フィルターとインク供給部材１４は超音波による振動摩擦熱で成形材料を溶融して接着する超音波溶着が用いられる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、固定治具により記録ヘッドと電気基板ユニットの位置決めをした後に記録ヘッドとインク供給部材とを直接接触させずに合成樹脂やＯリングを介在させて接合するので、記録ヘッドの位置精度、特に、ノズル孔の上下方向の位置を正確に設定できるとともに記録ヘッドの並設密度を向上させることができドット間隔の狭い印字品質の高い印字や印画を行うことができる。また、簡便な製造装置を用いることができるとともに工程数を短縮でき作業性に優れ量産性を向上させることができる。ドライバＩＣが熱伝導率の高いアルミニウム等からなる金属製のベース基板に直接配設されているので熱伝導が高く放熱性に優れ耐久性が高い。ワイヤーボインディングの際、剛体であるベース基板上にドライバＩＣが配設されているので超音波振動の振動吸収率が小さくワイヤーボインディングが確実に行われ耐久性が向上するとともに製造歩留りが高く生産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）第１実施の形態における位置決定工程を示す要部断面図
（ｂ）第１実施の形態における記録ヘッド仮固定工程を示す要部斜視図
（ｃ）第１実施の形態におけるインク供給部材固定工程を示す要部断面図
【図２】インクジェット記録装置の要部透視斜視図
【図３】インクジェット記録装置のヘッド部の要部斜視図
【図４】従来のインクジェット記録装置の分解斜視図
【図５】従来のインクジェット記録装置の他の例の分解斜視図
【符号の説明】
１  固定治具
２  台座部
３  ベース基板載置面
４  空気吸引孔
５  位置決定ピン
６  記録ヘッド
７  ノズル板
７ａ  ノズル孔
８  ベース基板
９  ＦＰＣ
１０  位置決定孔
１１  ドライバＩＣ
１２  開口部
１３  仮固定部
１４  インク供給部材
１５  インク流路
１６  固定ピン
１７  ワイヤー
１８  空隙部
１９  合成樹脂
２０  躯体
２１  キャリッジ
２２  インクタンク
２３  ヘッド部
２４  シャフト
２５  プラテン
２６  記録紙
２７  ジョイント部
１００  インクジェット記録装置
１０１  ヘッドケース
１０２  記録ヘッド
１０３  電気基板
１０４  インクジェット記録装置
１０５  記録ヘッド
１０６  ベース基板
１０７  記録ヘッドユニット
１０８  ヘッドケース
１０９  インク供給部材
１１０  蓋部
１１１  配線盤
１１２  固定部材
【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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