(57)【要約】      （修正有）【課題】基準マークに対するアライメントマークの位置決めを容易に行うことができる液体噴射ヘッドのアライメント装置を提供する。【解決手段】第１及び第２のアライメントマーク２２ａ，２２ｂがそれぞれ位置合わせされる第１及び第２の基準マーク４０１ａ，４０１ｂが設けられているマスク４１０と、インクジェット式記録ヘッド２２０を支持するチャック６１０ａ、６１０ｂと、ノズルプレート２０と平行な平面内のＸＹ方向にインクジェット式記録ヘッド２２０をチャック６１０ａ、６１０ｂを介して移動して第１のアライメントマーク２２ａ、２２ｂを第１の基準マーク４０１ａ、４０１ｂに一致させるとともに、第１の基準マーク４０１ａの中心を通り前記平面に直交する軸回りにインクジェット式記録ヘッド２２０をチャック６１０ａ、６１０ｂを介して回動して第２のアライメントマーク２２ｂを第２の基準マーク４０１ｂに一致させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体噴射ヘッドの液体を噴射するノズル開口とともに位置合わせ用の第１及び第２のアライメントマークが長辺方向の両端部にそれぞれ設けられたノズルプレートと、複数の前記液体噴射ヘッドの前記ノズルプレート側を保持する固定部材とを位置決め接合する際に用いられる液体噴射ヘッドのアライメント装置であって、
前記第１及び第２のアライメントマークがそれぞれ位置合わせされる第１及び第２の基準マークが設けられている透明部材であるマスクと、
前記液体噴射ヘッドの前記長辺方向の両端面にそれぞれ当接して前記液体噴射ヘッドを支持するチャックと、
前記ノズルプレートと平行な平面内において前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して直線移動し得るとともに、前記平面に直交する軸回りに前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して回動し得るように構成したアライメント機構とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記アライメント機構は、前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して前記平面内の一方向であるＸ方向に移動させるためのＸステージ、前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して前記Ｘ方向に直交する方向であるＹ方向に移動させるためのＹステージ及び前記軸回りに前記ＸステージとＹステージとを一体的に回動させるθステージを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【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のアライメント装置において、
前記チャックは、前記液体噴射ヘッドを少なくとも３点で支持するものであることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項３に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記第１及び第２の基準マークと前記第１及び第２のアライメントマークとを空間を介して相対向させるよう前記固定部材と前記マスクとの間に、一方の面が前記固定部材に接するとともに他方の面が前記マスクに接するように配設されているスペーサ治具と、
光軸が前記マスクの前記スペーサ治具側とは反対側から前記第１及び第２の基準マーク及び前記空間を介して前記第１及び第２のアライメントマークの方向に向けられており、前記光軸を共有する一つの光学系は前記第１乃至第２のアライメントマークに焦点を合わせ得るとともに他の光学系は前記第１乃至第２の基準マークに焦点を合わせ得るように構成した二焦点顕微鏡とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記マスクは前記光軸に沿いアライメントマークに向けて突出する凸部を有し、この凸部の上面に前記第１及び第２の基準マークを設けたものであることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記二焦点顕微鏡は、複数の液体噴射ヘッドの各ノズルプレートに形成された各アライメントマークを同時に観察することができるようにそれぞれの前記光軸間の距離を隣接するノズルプレートのアライメントマーク間の距離に合わせた複数台の二焦点顕微鏡で構成したことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記二焦点顕微鏡の光軸を固定する一方、アライメントの対象となる第１及び第２の基準マークと第１及び第２のアライメントマークとが前記光軸上又はその近傍に占位するように前記マスクと前記液体噴射ヘッドを支持するスペーサ治具とを一体的に移動させるように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項８】
液体噴射ヘッドの液体を噴射するノズル開口とともに位置合わせ用の第１及び第２のアライメントマークが長辺方向の両端部にそれぞれ設けられたノズルプレートと、複数の前記液体噴射ヘッドの前記ノズルプレート側を保持する固定部材とを位置決め接合する際における液体噴射ヘッドのアライメント方法であって、
前記ノズルプレートと平行な平面内における前記液体噴射ヘッドの直線移動及び前記平面に直交する軸回りの前記液体噴射ヘッドの回動を組み合わせて前記第１のアライメントマークをこの第１のアライメントマークが位置合わせされる第１の基準マークに一致させるとともに、前記第２のアライメントマークをこの第２のアライメントマークが位置合わせされる第２の基準マークに一致させるように調整することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント方法。
【請求項９】
請求項８に記載する液体噴射ヘッドのアライメント方法において、
前記直線移動により前記液体噴射ヘッドを移動して前記第１のアライメントマークを前記第１の基準マークに一致させる工程と、
前記第１の基準マークの中心を通り前記平面に直交する軸回りに前記液体噴射ヘッドを回動して前記第２のアライメントマークを前記第２の基準マークに一致させる工程とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射ヘッドのアライメント装置及びそのアラインメント方法に関し、特に透明部材のマスクに印刷されたアライメントマークである二つの基準マークに液体噴射ヘッドを高精度にアラインメントする場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンタやプロッタ等のインクジェット式記録装置は、インクカートリッジやインクタンクなどの液体収容部に収容されたインクをインク滴として吐出するインクジェット式記録ヘッドを含むインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、ヘッドユニットと言う）を具備する。ここで、インクジェット式記録ヘッドは並設されたノズル開口からなるノズル列を有するもので、そのインク吐出面側はカバーヘッドで保護されている。カバーヘッドは、インクジェット式記録ヘッドのインク滴吐出面側に設けられてノズル開口を露出する開口窓部を有する窓枠部と、窓枠部からインクジェット式記録ヘッドの側面側に折り曲げ成形された側壁部とを有し、側壁部をインクジェット式記録ヘッドの側面に接合することで固定されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、前記カバーヘッドや固定板等の固定部材と複数のインクジェット式記録ヘッドとを接合する際には、平板状のガラスマスクに設けられた基準マークに、ノズルプレートに設けられたアライメントマークが合致するようにノズルプレートに対しインクジェット式記録ヘッドを動かして所定位置決めを行なっている。
【０００４】
ここでアライメントマーク及び基準マークは通常２個設けてある。平面内での姿勢は２点を規定することで一意に特定されるからである。そこで、所定のアライメン作業に際しては、先ず第１のアライメントマークを第１の基準マークに合致させ、続いて第２のアライメントマークを第２の基準マークに合致させている。
【０００５】
また、高精度の位置決めを行なうためには、基準マークとアライメントマークとの距離を可及的に近接させてやる必要がある。そこで、ノズルプレートをガラスマスクに密着させて所定のアライメントを行なう方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６０３７６号公報（第４頁、図３）
【特許文献２】特開２００４−３４５２８１号公報（第１０頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、第１のアライメントマークを第１の基準マークに合致させた後、第２のアライメントマークを第２の基準マークに合致させるべくインクジェット式記録ヘッドを移動した場合には、先に合致させた第１のアライメントマークが移動する等の不都合を生起し、位置合わせ作業を複数回繰り返す必要がある場合があり、この場合に所定のアライメント作業に手間取るという問題を生起する。
【０００８】
また、ノズルプレートをガラスマスクに密着させた場合には両者の間に異物が挟み込まれる可能性があるばかりでなく、ガラスマスク等の表面に傷を付ける可能性がある。
【０００９】
一方、かかる問題を解決するためにはガラスマスクとノズルプレートとの間に空間を設ければ良いが、今度は前記空間の存在により基準マークとアライメントマークとの距離が大きくなり、位置決め精度に悪影響を及ぼすという問題が顕在化する。すなわち、ガラスマスクの基準マークとノズルプレートのアライメントマークとを一度に一つの光学系で観察しようとすると、その分大きな被写界深度を採ってやる必要がある。ところが、被写界深度が大きくなればなるほど、光学系の倍率を上げることができなくなり、このことが位置決め精度の高精度化を図る際の障害となる。
【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の製造に伴うアライメントの際だけでなく、他の液体噴射ヘッドユニットの製造に伴うアライメントの際にも同様に発生する。
【００１１】
本発明は、上述の如き従来技術に鑑み、基準マークに対するアライメントマークの位置決めを容易且つ迅速に行い得るとともに、さらに高精度の位置決めも行うことができる液体噴射ヘッドのアライメント装置及びそのアラインメント方法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、
液体噴射ヘッドの液体を噴射するノズル開口とともに位置合わせ用の第１及び第２のアライメントマークが長辺方向の両端部にそれぞれ設けられたノズルプレートと、複数の前記液体噴射ヘッドの前記ノズルプレート側を保持する固定部材とを位置決め接合する際に用いられる液体噴射ヘッドのアライメント装置であって、
前記第１及び第２のアライメントマークがそれぞれ位置合わせされる第１及び第２の基準マークが設けられている透明部材であるマスクと、
前記液体噴射ヘッドの前記長辺方向の両端面にそれぞれ当接して前記液体噴射ヘッドを支持するチャックと、
前記ノズルプレートと平行な平面内において前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して直線移動し得るとともに、前記平面に直交する軸回りに前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して回動し得るように構成したアライメント機構とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置にある。
かかる本発明によれば、液体噴射ヘッドを前記平面内で直線移動させることで第１のアライメントマークを第１の基準マークに一致させ、また前記直交軸回りに液体噴射ヘッドを回動することで第２のアライメントマークを第２の基準マークに一致させることができる。すなわち、前記平面での液体噴射ヘッドの直線移動と、前記直交軸回りの回動を組み合わせて確実に所定の位置決めを行うことができる。この結果、当該アライメント作業を容易且つ迅速に行うことができる。
【００１３】
ここで、前記アライメント機構は、前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して前記平面内の一方向であるＸ方向に移動させるためのＸステージ、前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して前記Ｘ方向に直交する方向であるＹ方向に移動させるためのＹステージ及び前記軸回りに前記ＸステージとＹステージとを一体的に回動させるθステージを具備することが望ましい。
これにより、液体噴射ヘッドを前記Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ移動することで第１のアライメントマークを第１の基準マークに一致させることができ、また第１の基準マークの中心を通る直交軸回りに液体噴射ヘッドを回動することで第２のアライメントマークを第２の基準マークに一致させることができる。すなわち、第２のアライメントマークの位置決め作業に際し、第１のアライメントマークと第１の基準マークとの所定の位置関係を動かす必要はない。
【００１４】
この結果、θステージの回動中心を第１の基準マークの中心を通る直交軸と一致するように予め調整しておくだけで、ＸＹ方向への移動による第１のアライメントマークと第１の基準マークとの位置決め工程と、第２のアライメントマークと第２の基準マークとの位置決め工程との２工程で確実に所定の位置決めを行うことができる。
【００１５】
また、前記チャックは、前記液体噴射ヘッドを少なくとも３点で支持するものであることが望ましい。
これによりチャックによる液体噴射ヘッドの支持の際、良好な支持状態の維持の障害となる不測のモーメントの発生を良好に防止し得る。この結果、液体噴射ヘッドの安定した支持を行うことが可能になる。
【００１６】
また、前記アライメント装置は、前記第１及び第２の基準マークと前記第１及び第２のアライメントマークとを空間を介して相対向させるよう前記固定部材と前記マスクとの間に、一方の面が前記固定部材に接するとともに他方の面が前記マスクに接するように配設されているスペーサ治具と、
光軸が前記マスクの前記スペーサ治具側とは反対側から前記第１及び第２の基準マーク及び前記空間を介して前記第１及び第２のアライメントマークの方向に向けられており、前記光軸を共有する一つの光学系は前記第１乃至第２のアライメントマークに焦点を合わせ得るとともに他の光学系は前記第１乃至第２の基準マークに焦点を合わせ得るように構成した二焦点顕微鏡とを有するものであることが望ましい。
この結果、第１及び第２のアライメントマークが形成されたノズルプレートと第１及び第２の基準マークが形成されたマスクとがお互いに接することがないので、両者の表面を傷つけることがなく、且つ二焦点顕微鏡を用いて基準マークとアライメントマークとを同時に見ることができ、一つの光学系と他の光学系とで個別に焦点を合わせた基準マークとアライメントマークとの画像を重ね合わせて所定の位置決めを行なうことができる。すなわち、基準マークとアライメントマークとの間に空間を介しているにも関わらず、各光学系の被写界深度を可及的に小さくしてその分倍率を大きくすることができる。かくして、液体噴射ヘッドの所定の位置決めを高精度に行うことができる。
【００１７】
また、前記マスクは前記光軸に沿いアライメントマークに向けて突出する凸部を有し、この凸部の上面に前記第１及び第２の基準マークを設けたものであることが望ましい。
これによれば、第１及び第２の基準マークと第１及び第２のアライメントマークとの間の距離を小さくすることができる結果、光軸のずれを可及的に小さくでき、またマスクを厚い部材、すなわち十分な剛性を有する部材で支持することができ、前記部材の撓み等によるずれを生起することもないので、高精度の位置決めを行うことができる。
【００１８】
前記二焦点顕微鏡は、複数の液体噴射ヘッドの各ノズルプレートに形成された各アライメントマークを同時に観察することができるようにそれぞれの前記光軸間の距離を隣接するノズルプレートのアライメントマーク間の距離に合わせた複数台の二焦点顕微鏡で構成したものであることが望ましい。
これによれば、複数の液体噴射ヘッドの位置決めを一度に行うことができる結果、所定の位置決め作業を最も迅速に行うことができる。
【００１９】
また、前記二焦点顕微鏡の光軸を固定する一方、アライメントの対象となる第１及び第２の基準マークと第１及び第２のアライメントマークとが前記光軸上又はその近傍に占位するように前記マスクと前記液体噴射ヘッドを支持するスペーサ治具とを一体的に移動させるように構成することが望ましい。
これによれば、光軸が固定されているので、マスクと液体噴射ヘッドを支持するスペーサ治具との移動に伴う位置調整を迅速且つ高精度に行うことができる。すなわち、光軸を移動させた場合の光軸のずれを調整するより前記マスク及びスペーサ治具の姿勢を維持する方が遥かに容易である。光学系の姿勢が一寸変化しただけで光軸は大きくずれるからである。
【００２０】
また、他の発明は、
液体噴射ヘッドの液体を噴射するノズル開口とともに位置合わせ用の第１及び第２のアライメントマークが長辺方向の両端部にそれぞれ設けられたノズルプレートと、複数の前記液体噴射ヘッドの前記ノズルプレート側を保持する固定部材とを位置決め接合する際における液体噴射ヘッドのアライメント方法であって、
前記ノズルプレートと平行な平面内における前記液体噴射ヘッドの直線移動及び前記平面に直交する軸回りの前記液体噴射ヘッドの回動を組み合わせて前記第１のアライメントマークをこの第１のアライメントマークが位置合わせされる第１の基準マークに一致させるとともに、前記第２のアライメントマークをこの第２のアライメントマークが位置合わせされる第２の基準マークに一致させるように調整することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント方法にある。
本発明によれば、前記平面内での液体噴射ヘッドの移動と、前記直交軸回りの回動を組み合わせて確実に所定の位置決めを行うことができる。この結果、当該アライメント作業を容易且つ迅速に行うことができる。
【００２１】
ここで、前記直線移動により前記液体噴射ヘッドを移動して前記第１のアライメントマークを前記第１の基準マークに一致させる工程と、
前記第１の基準マークの中心を通り前記平面に直交する軸回りに前記液体噴射ヘッドを回動して前記第２のアライメントマークを前記第２の基準マークに一致させる工程とを有することが望ましい。
この結果、第２のアライメントマークの位置決め作業に際し、第１のアライメントマークと第１の基準マークとの所定の位置関係を動かす必要はないので、第１のアライメントマークと第１の基準マークとの位置決め工程及び第２のアライメントマークと第２の基準マークとの位置決め工程の２工程で確実に所定の位置決めを行うことができる。この結果、所定のアライメント作業を容易且つ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜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）＞
本発明の実施の形態に係るアライメント装置を説明するのに先立ち当該アライメントの対象となる液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェット式記録ヘッドユニットの一例を説明しておく。
【００２３】
図１は前記インクジェット式記録ヘッドユニットの分解斜視図、図２はインクジェット式記録ヘッドユニットの組立斜視図、図３はその要部断面図である。
【００２４】
これらの図に示すように、インクジェット式記録ヘッドユニット２００（以下、ヘッドユニット２００と言う）は、カートリッジケース２１０、インクジェット式記録ヘッド２２０、カバーヘッド２４０及び固定板２５０を有する。
【００２５】
これらのうち、カートリッジケース２１０は、インクカートリッジ（図示なし）がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部２１１を有する前記インクカートリッジの保持部材である。インクカートリッジは、例えばブラック及び３色のカラーインクが充填された別体で構成されたインク供給手段である。すなわち、カートリッジケース２１０には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着される。
【００２６】
また、図３に特に明示するように、カートリッジケース２１０には、一端が各カートリッジ装着部２１１に開口するとともに他端がヘッドケース２３０側に開口する複数のインク連通路２１２が設けられている。さらに、カートリッジ装着部２１１のインク連通路２１２の開口部分には、インクカートリッジのインク供給口に挿入されるインク供給針２１３が固定されている。この固定は、インク内の気泡や異物を除去するためにインク連通路２１２に形成されたフィルタ（図示なし）を介して行なわれる。
【００２７】
ヘッドケース２３０は、カートリッジケース２１０の底面に固着されている。インクジェット式記録ヘッド２２０は、複数の圧電素子３００を有するとともに、カートリッジケース２１０とは反対側の端面に圧電素子３００の駆動によってノズル開口２１からインク滴を吐出するもので、インクカートリッジの各色のインクを吐出するようインク色毎に対応して複数個設けられている。そこで、ヘッドケース２３０も各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応してそれぞれ独立して複数個設けられている。
【００２８】
上述の如きインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０について図４及び図５を追加してさらに詳細に説明する。ここで、図４はインクジェット式記録ヘッドユニット２００の要部の分解斜視図、図５はインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０の断面図である。
【００２９】
両図に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０は、ノズルプレート２０、流路形成基板１０、保護基板３０及びコンプライアンス基板４０の４つの基板で構成されている。これらのうち流路形成基板１０は、本例では、シリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２が形成されている。本例では、流路形成基板１０の幅方向に関し２列の圧力発生室１２が、流路形成基板１０の他方面側から異方性エッチングにより形成されている。また、各列の圧力発生室１２の長手方向外側には、後述する保護基板３０に設けられるリザーバ部３１と連通し、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成する連通部１３が形成されている。連通部１３は、インク供給路１４を介して各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。
【００３０】
流路形成基板１０の開口面側には、ノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。このノズルプレート２０には各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されている。かくして、本例では、１個のインクジェット式記録ヘッド２２０にノズル開口２１が並設されたノズル列２１Ａが２列設けられている。
【００３１】
ここで、ノズルプレート２０は、厚さが例えば０．０１〜１ｍｍ、線膨張係数が３００℃以下（例えば２．５〜４．５［１０−６／℃］）であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼等で好適に形成することができる。また、ノズルプレート２０には、固定板２５０との位置合わせを行う際に使用される第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂ（後に詳説する）が設けられている。本例では、第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂは、ノズル開口２１の並設方向の端部に２個設けられている。この第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂは、ノズル開口２１をポンチで穿設する工程において、当該ポンチで加工することで容易に形成できるものである。
【００３２】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には弾性膜５０上に圧電素子３００が配設されている。この圧電素子３００は、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５、金属からなる下電極膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層及び金属からなる上電極膜を順次積層することで形成される。
【００３３】
保護基板３０は、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上に接合されている。リザーバ部３１は、本例では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。このような保護基板３０は、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等で好適に形成し得るが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本例では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成している。
【００３４】
さらに、保護基板３０上には、各圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ１１０が設けられている。この駆動ＩＣ１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子３００の個別電極から引き出された引き出し配線と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１０の各端子には、図１に示すような、フレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）等の外部配線１１１を介して外部と接続され、外部から外部配線１１１を介して印刷信号等の各種信号を受け取るようになっている。
【００３５】
コンプライアンス基板４０は保護基板３０上に接合されており、そのリザーバ１００に対向する領域には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が厚さ方向に貫通して形成されている。また、コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域のインク導入口４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部４３となっており、リザーバ１００は、可撓部４３により封止されている。この可撓部４３により、リザーバ１００内にコンプライアンスを与えている。さらに詳言すると、コンプライアンス基板４０上には、インク供給連通路２３１を有するヘッドケース２３０が設けられており、このヘッドケース２３０には、可撓部４３に対向する領域に凹部２３２が形成され、可撓部４３の撓み変形が適宜行われるようになっている。
【００３６】
ヘッドケース２３０には、保護基板３０上に設けられた駆動ＩＣ１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動ＩＣ保持部２３３を挿通して駆動ＩＣ１１０と接続されている。
【００３７】
上述の如き構成のインクジェット式記録ヘッド２２０は、インクカートリッジからのインクをインク連通路２１２（図３参照）及びインク供給連通路２３１を介してインク導入口４４から取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで充満させる。かかる状態で、駆動ＩＣ１１０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加し、弾性膜５０及び圧電素子３００をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力を上げてノズル開口２１からインク滴を吐出させる。
【００３８】
かかるインクジェット式記録ヘッド２２０を構成する各部材及びヘッドケース２３０には、組立時に各部材を位置決めするためのピンが挿入されるピン挿入孔２３４が角部の２箇所に設けられている。そして、ピン挿入孔２３４にピンを挿入して各部材の相対的な位置決めを行いながら部材同士を接合することで、インクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０が一体的に組み合わせられる。
【００３９】
なお、上述したインクジェット式記録ヘッド２２０は、１枚のシリコンウェハ上に多数のチップを同時に形成し、ノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４０を接着して一体化し、その後、図４に示すような１つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割することによって形成する。
【００４０】
かかるインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０は、図１乃至図３に示すように、カートリッジケース２１０にノズル列２１Ａの並び方向に所定の間隔で４つ固定されている。すなわち、ヘッドユニット２００には、ノズル列２１Ａが８列設けられていることになる。
【００４１】
このように複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を用いて並設されたノズル開口２１からなるノズル列２１Ａの多列化を図ることで、１つのインクジェット式記録ヘッド２２０にノズル列２１Ａを多列形成するのに比べて歩留まりの低下を防止することができる。また、ノズル列２１Ａの多列化を図るために複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を用いることで、１枚のシリコンウェハから形成できるインクジェット式記録ヘッド２２０の取り数を増大させることができ、シリコンウェハの無駄な領域を減少させて製造コストを低減することができる。
【００４２】
また、このような４つのインクジェット式記録ヘッド２２０は、図１及び図３に示すように、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に接合された共通の固定部材である固定板２５０によって位置決めされて保持されている。固定板２５０は、平板からなり、ノズル開口２１を露出する露出開口部２５１と、露出開口部２５１を画成すると共にインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面の少なくともノズル列２１Ａの両端部側に接合される接合部２５２とを具備する。
【００４３】
接合部２５２は、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０に亘ってインク滴吐出面の外周に沿って設けられた固定用枠部２５３と、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間に延設されて露出開口部２５１を分割する固定用梁部２５４とで構成され、固定用枠部２５３及び固定用梁部２５４からなる接合部２５２が複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に同時に接合されている。また、接合部２５２の固定用枠部２５３は、インクジェット式記録ヘッド２２０の製造時に各部材を位置決めするピン挿入孔２３４を塞ぐように形成されている。
【００４４】
かかる固定板２５０の材料としては、例えばステンレス鋼などの金属、ガラスセラミックス又はシリコン単結晶板等が好適である。なお、固定板２５０は、ノズルプレート２０との熱膨張の違いによる変形を防止するために、ノズルプレート２０と熱膨張係数が同じ材料を用いるのが好ましい。例えば、ノズルプレート２０がシリコン単結晶板で形成されているときは、固定板２５０をシリコン単結晶板で形成するのが好適である。
【００４５】
また、固定板２５０は、薄く形成するのが好ましく、後述するカバーヘッド２４０よりも薄くするのが望ましい。固定板２５０を厚くすると、ノズルプレート２０のインク滴吐出面をワイピングした際に固定用梁部２５４の間などにインクが残留し易いからである。すなわち、固定板２５０を薄く形成することで、ワイピングの際にインクがノズルプレート２０のインク滴吐出面に残留するのを防止することができる。
【００４６】
なお、本例では、固定板２５０の厚さを０．１ｍｍとした。また、固定板２５０とノズルプレート２０との接合は、特に限定されず、例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤や、紫外線硬化型の接着剤等を用いて好適に行うことができる。
【００４７】
このように、固定板２５０が、固定用梁部２５４によって隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間を塞いでいるため、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間にインクが侵入することがなく、圧電素子３００や駆動ＩＣ１１０などのインクジェット式記録ヘッド２２０のインクによる劣化及び破壊を防止することができる。また、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面と固定板２５０との間は、接着剤によって隙間なく接着されているため、隙間に被記録媒体が入り込むのを防止して固定板２５０の変形及び紙ジャムを防止することができる。
【００４８】
このように上述のヘッドユニット２００では４つのインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に固着してあるが、このインクジェット式記録ヘッド２２０の固定板２５０への位置決めは、後に説明するアライメント装置を用いて行う。
【００４９】
さらに、ヘッドユニット２００には、図１及び図２に示すように、固定板２５０に対してインクジェット式記録ヘッド２２０とは反対側に、各インクジェット式記録ヘッド２２０を覆うように箱形状を有するカバーヘッド２４０が設けられている。このカバーヘッド２４０は、固定板２５０の露出開口部２５１に対応して開口部２４１が設けられた固定部２４２と、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面の側面側に、固定板２５０の外周に亘って屈曲するように設けられた側壁部２４５とを具備する。
【００５０】
固定部２４２は、固定板２５０の固定用枠部２５３に対応して設けられた枠部２４３と、固定板２５０の固定用梁部２５４に対応して設けられて開口部２４１を分割する梁部２４４とで構成されている。また、枠部２４３及び梁部２４４からなる固定部２４２は、固定板２５０の接合部２５２に接合されている。
【００５１】
このように、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面とカバーヘッド２４０との間が隙間なく接合されているため、隙間に被記録媒体が入り込むのを防止してカバーヘッド２４０の変形及び紙ジャムを防止することができる。また、カバーヘッド２４０の側壁部２４５が、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０の外周縁部を覆うことで、インクジェット式記録ヘッド２２０の側面へのインクの回り込みを確実に防止することができる。
【００５２】
このようなカバーヘッド２４０の材料としては、例えばステンレス鋼などの金属材料が挙げられる。かかる、金属板をプレス加工により形成してもよく、成形により形成するようにしてもよい。また、カバーヘッド２４０を導電性の金属材料とすることで、接地することができる。
【００５３】
さらに、カバーヘッド２４０は、インクジェット式記録ヘッド２２０をワイピングやキャッピングなどの衝撃から保護するために、ある程度の強度が必要である。このため、カバーヘッド２４０は比較的厚くする必要がある。本例では、カバーヘッド２４０の厚さを０．２ｍｍとした。
【００５４】
なお、カバーヘッド２４０と固定板２５０との接合方法は、特に限定されず、例えば熱硬化性のエポキシ系接着剤による接着が挙げられる。
【００５５】
また、固定部２４２には、カバーヘッド２４０を他部材に位置決め固定するための固定孔２４７が設けられたフランジ部２４６が設けられている。このフランジ部２４６は、側壁部２４５から液滴吐出面の面方向と同一方向に突出するように屈曲して設けられている。本例におけるカバーヘッド２４０は、図２及び図３に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０を保持した保持部材であるカートリッジケース２１０に固定されている。
【００５６】
さらに詳言すると、図２及び図３に示すように、カートリッジケース２１０には、インク滴吐出面側に突出して、カバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入される突起部２１５が設けられており、この突起部２１５をカバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入するとともに突起部２１５の先端部を加熱してかしめることで、カートリッジケース２１０にカバーヘッド２４０が固定されている。このようなカートリッジケース２１０に設けられた突起部２１５を、フランジ部２４６の固定孔２４７よりも小径の外径とすることで、カバーヘッド２４０をインク滴吐出面の面方向に位置決めしてカートリッジケース２１０に固定することができる。
【００５７】
また、このようなカバーヘッド２４０と、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０が接合された固定板２５０とは、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と複数のノズル列２１Ａとの位置決めにより固定されている。ここで、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と複数のノズル列２１Ａとの位置決めは、後述するアライメント装置を用いて行うこともできるが、固定板２５０と複数のインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置決め固定する際に、同時にカバーヘッド２４０も位置決め固定するようにしてもよい。
【００５８】
＜第１の実施の形態＞
本発明の実施の形態に係るアライメント装置を図面に基づき詳細に説明する。なお、図１乃至図５と同一部分には同一番号を付している。
【００５９】
図６は本形態に係るアライメント装置を示す断面図、図７はそのＡ−Ａ線断面図である。両図に示すように、本形態に係るアライメント装置は、アライメントの対象であるインクジェット式記録ヘッド２２０を載置するアライメント治具４００、アライメント治具４００と一体となってインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧手段４５０、アライメント治具４００の下方からアライメント治具４００を介してインクジェット式記録ヘッド２２０を観察するための光学系を有する二焦点顕微鏡５００、マスク４１０を固定し二焦点顕微鏡５００の光軸Ｌと直角な水平方向に適宜移動できる移動ステージ５５０及びインクジェット式記録ヘッド２２０を支持するチャック６１０ａ、６１０ｂを介してインクジェット式記録ヘッド２２０の所定のアライメントを行なうアライメント機構６００とを有する。
【００６０】
これらのうち、アライメント治具４００は、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂが設けられたマスク４１０と、移動ステージ５５０に固定する為のベース治具４２０と、ベース治具４２０上に配設された固定部材である固定板２５０を保持するスペーサ治具４３０とを具備している。かくして、移動ステージ５５０にベース治具４２０を固定し、スペーサ治具４３０上に固定板２５０を保持させて、移動ステージ５５０に固定されたマスク４１０の第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂ及びノズルプレート２０の第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂの相対的な位置関係を二焦点顕微鏡５００で確認しつつ、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂ及び第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂの位置合わせを行なうとともに、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０とを接着剤を介して接着する。
【００６１】
なお、ベース治具４２０はマスク４１０に覆い被さるように配設されているが、ベース治具４２０とマスク４１０とはわずかな隙間を有している。これは、ベース治具４２０とマスク４１０とが互いに固定された関係ではないため、ベース治具４２０とマスク４１０が擦れ合うことなどで発生するマスク４１０の割れや傷の発生を防止するためである。
【００６２】
さらに詳言すると、ベース治具４２０は、底面側が開口する箱型形状を有するステンレス鋼等からなり、マスク４１０の第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂが設けられた領域に相対向する領域に厚さ方向に貫通した単孔の貫通孔４２１が設けられている。この貫通孔４２１が、後述するスペーサ治具４３０の連通孔４３２と位置的に対応している。
【００６３】
マスク４１０は、透過性を有する材料、例えば石英等のガラスからなリ、本形態ではベース治具４２０の貫通孔４２１内に当該貫通孔４２１に接しない状態で突出するとともに先端部に第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂが形成された凸部４１１を有している。凸部４１１は、各第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂに対してそれぞれ設けられた円柱形状の部分である。本形態では、各インクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０に第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂを設けたため、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂも各インクジェット式記録ヘッド２２０に対して２つ、合計８つ設けている。
【００６４】
ここで、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂはノズルプレート２０の第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂの近傍となる高さで形成するのが好ましい。これは、第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂと第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂとの距離を小さくして位置決め精度を向上させるためである。すなわち、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの距離が離れればその分位置決め精度の確保が難しくなる。また、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの距離が離れた場合には、光学系により位置を確認する際に用いられるメタルハライドランプ等の熱によって、光学系光軸が大きくずれてしまい、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの実際の位置に大きな誤差が生じてしまう。
【００６５】
ちなみに、マスクに凸部４１１を設けない場合、第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂと第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂとの距離が、例えば約５．１ｍｍのときは、光軸ずれが最大約２．５μｍとなってしまう。本形態では、マスク４１０に凸部４１１を設けることによって、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの距離を１１０μｍ以下とすることで、上述のような熱による光学系４４０の光軸ずれを０．０５μｍ以下とすることができ、高精度な位置決めを行うことができる。
【００６６】
一方、凸部４１１がノズルプレート２０に近すぎると、ノズルプレート２０と固定板２５０とを接着する接着剤が凸部４１１の先端面に付着して、光学系により第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂ及び第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂが確認できなくなる可能性があるため、凸部４１１の先端面は、ノズルプレート２０から所定間隔離した距離となるように設けるのが好ましい。
【００６７】
このように、マスク４１０に凸部４１１を設けることによって、第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂと第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂとの距離を短くしたため、ベース治具４２０の厚さを薄くすることで第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの距離を短くするということは必要がない。ちなみに、第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂと第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂとの距離を短くするため、ベース治具４２０の厚さを薄くすると、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に押し付けた際に、ベース治具４２０が変形や破壊されることによって第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの位置合わせに誤差が生じてしまうが、本形態ではマスク４１０に凸部４１１を設けたため、ベース治具４２０を薄く形成する必要がなく、ベース治具４２０の剛性を保って変形や破壊を防止することができ、この点でも高精度な位置決めに資することができる。
【００６８】
なお、ベース治具４２０は移動ステージ５５０に着脱自在に保持されており、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを硬化接着させる際などに他のアライメント治具で用いることができるようになっている。これにより、アライメント治具４００のコストを低減することができる。
【００６９】
スペーサ治具４３０は固定板２５０を保持するものである。さらに詳言すると、スペーサ治具４３０には、ステンレス鋼等の板状部材からなり、内部に真空ポンプ（図示せず）等の吸引手段が接続された吸引チャンバ４３１が複数設けられている。吸引チャンバ４３１は、スペーサ治具４３０の表面に開口して、固定板２５０の表面を吸引保持するようになっている。また、スペーサ治具４３０には、空間となる連通孔４３２が設けられており、固定板２５０に吸引保持されたインクジェット式記録ヘッド２２０の第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂを連通孔４３２により移動ステージ５５０に固定されたマスク４１０の底面側から確認できるようになっている。すなわち、スペーサ治具４３０は第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとを空間を介して相対向するよう固定板２５０とマスク４１０との間に、一方の面が固定板２５０に接するとともに他方の面がマスク４１０の第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂが形成されている凸部４１１とわずかな隙間を有して配設されている。これは、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂが形成されている面が他の部材と接することで、当該面が傷が付くことを防止するためである。
【００７０】
上述の如きアライメント治具４００には、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧手段４５０が配設されている。すなわち、押圧手段４５０は、スペーサ治具４３０上に両端が載置されてインクジェット式記録ヘッド２２０上に配置されるコ字状のアーム部４５１と、アーム部４５１に設けられて各インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧部４５３とを具備する。
【００７１】
押圧部４５３は、アーム部４５１の各インクジェット式記録ヘッド２２０に相対向する領域にそれぞれ設けられている。本形態では、１つの固定板２５０にインクジェット式記録ヘッド２２０が４つ固定されるため、押圧部４５３は各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応させてこれと同数の４個設けられている。
【００７２】
各押圧部４５３は、アーム部４５１に挿通されて軸方向に移動自在に設けられた円柱形状を有する押圧ピン４５４と、押圧ピン４５４の基端部側に設けられて押圧ピン４５４をインクジェット式記録ヘッド２２０側に付勢する付勢手段４５５と、押圧ピン４５４とインクジェット式記録ヘッド２２０との間に配置される押圧コマ４５９とで構成されている。
【００７３】
押圧ピン４５４は、先端が半球状に形成され、押圧コマ４５９上に点接触してこの押圧コマ４５９を押圧するようになっている。
【００７４】
付勢手段４５５は、アーム部４５１に設けられて押圧ピン４５４をインクジェット式記録ヘッド２２０側に付勢するものであり、本形態では押圧ピン４５４の基端部側を囲むように設けられたねじ保持部４５６と、ねじ保持部４５６に螺合するねじ部４５７と、ねじ部４５７の先端面と押圧ピン４５４の基端部との間に設けられた付勢ばね４５８とを具備する。
【００７５】
かくして、付勢手段４５５は、ねじ部４５７のねじ保持部４５６に対する締め付け量により、付勢ばね４５８が押圧ピン４５４を押圧する圧力を調整することができる。これにより押圧ピン４５４が押圧コマ４５９を押圧する圧力をそれぞれ調整可能となっている。
【００７６】
押圧コマ４５９は、押圧ピン４５４とインクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０との間に配置され、押圧ピン４５４が押圧コマ４５９の上面に点接触し、その押圧ピン４５４の押圧力をインクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０上のほぼ全面に均等に伝播させた状態でインクジェット式記録ヘッド２２０を押圧することができる。押圧ピン４５４の先端をインクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０上に直接接触させるよりも押圧コマ４５９によってインクジェット式記録ヘッド２２０全体を押圧することになり、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に確実に固定することができる。なお、この押圧コマ４５９は、インクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０の外周形状と同一の大きさか、又は若干小さな外周形状をなしている。
【００７７】
上述の如く押圧手段４５０と一体となったアライメント治具４００は、移動ステージ５５０上に配設されており、二焦点顕微鏡５００の光軸Ｌと直角な水平方向に適宜移動させるように構成してある。この結果、光軸Ｌを固定した状態で、移動ステージ５５０を移動させることにより各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応する各第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂを各第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂとともに光軸Ｌ上に臨ませることができる。なお、移動ステージ５５０において光軸Ｌがマスク４１０に向かって通過する領域には、貫通孔５５１が設けてあり、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂを経て第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂに至る光路を確保してある。
【００７８】
二焦点顕微鏡５００は光軸Ｌを共有する一つの光学系５０１と、他の光学系５０２とを有する。光軸Ｌはマスク４１０のスペーサ治具側とは反対側から第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂ及び空間である連通孔４３２を介して第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂの方向（図では垂直方向）に向けられている。ここで、光学系５０１は第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂに焦点を合わせることができ、光学系５０２は第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂに焦点を合わせることができるように構成されている。
【００７９】
さらに詳言すると、対物レンズ５０３は第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂ及び第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂの方向に光軸Ｌが向けられた状態で鏡筒５０４に収納してあり、この鏡筒５０４が筐体５０５に固定されている。筐体５０５内には２個のビームスプリッタ５０６，５０７、２個のミラー５０８，５０９及び２個の焦点レンズ５１０，５１１が収納してある。
【００８０】
光学系５０１はビームスプリッタ５０６、ミラー５０８、焦点レンズ５１０及びビームスプリッタ５０７で形成され、ビームスプリッタ５０６を透過した光がミラー５０８で反射され、焦点レンズ５１０を通った後、ビームスプリッタ５０７を介して外部に至る光路（図中に一点鎖線で示す）を有する。
【００８１】
光学系５０２はビームスプリッタ５０６、焦点レンズ５１１、ミラー５０９及びビームスプリッタ５０７で形成され、ビームスプリッタ５０６で反射された光が焦点レンズ５１１を通った後、ミラー５０９及びビームスプリッタ５０７で反射されて外部に至る光路（図中に一点鎖線で示す）を有する。
【００８２】
撮像手段であるＣＣＤ５２０は、光学系５０１，５０２を介して第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの画像を同時に取り込んで再生処理する。ここで、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂは焦点レンズ５１０の焦点位置を調整することにより、また第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂは焦点レンズ５１１の焦点位置を調整することによりＣＣＤ５２０上にそれぞれ合焦画像を結像させる。かくして、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂ及び第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂに個別に焦点が合った鮮明な画像をＣＣＤ５２０上に得ることができ、この画像が重なるようインクジェット式記録ヘッド２２０の位置を調整することによって所定のアライメントを行なう。
【００８３】
アライメント機構６００は、インクジェット式記録ヘッド２２０の長辺方向の両端面に当接してこのインクジェット式記録ヘッド２２０を支持するチャック６１０ａ，６１０ｂを介してＸＹ平面内でインクジェット式記録ヘッド２２０を移動するとともに前記ＸＹ平面に直交する軸回りにインクジェット式記録ヘッド２２０を回動するものである。ここで、前記ＸＹ平面とは、ノズルプレート２０乃至マスク４１０に平行な面であり、本形態では水平面である。また、チャック６１０ａ，６１０ｂは、インクジェット式記録ヘッド２２０を支持したときの姿勢を安定化するため、インクジェット式記録ヘッド２２０の両端面を３点で支持するように形成してある（具体的な形状等は後に詳述する）。
【００８４】
当該アライメント機構６００は、複数の垂直な支柱６０１ａと各支柱６０１ａ間に水平に渡された梁６０１ｂとで構成した櫓６０１に配設してある。そして、梁６０１ｂ側から順にθステージ６１１、Ｙステージ６１２及びＸステージ６１３が設けてあり、最下方のＸステージ６１３から下方に垂下させた２本のロッド６１４ａ，６１４ｂの先端部に配設された２個の駆動シリンダ６１５ａ，６１５ｂを有している。チャック６１０ａ，６１０ｂは駆動シリンダ６１５ａ，６１５ｂのピストンロッドの先端に固着してある。すなわち、駆動シリンダ６１５ａ，６１５ｂの駆動によりチャック６１０ａ，６１０ｂはＸＹ平面内でＹ方向に直線移動することによりインクジェット式記録ヘッド２２０に対して接離することができるように構成してある。駆動シリンダ６１５ａ，６１５ｂのピストンを伸長することによりチャック６１０ａ，６１０ｂをインクジェット式記録ヘッド２２０の長辺方向の両端面にそれぞれ当接させることができ、この状態でインクジェット式記録ヘッド２２０を支持する。
【００８５】
ここで、θステージ６１１は、その回転軸の軸心が第１の基準マーク４０１ａの中心に一致するように予め調整してある。また、Ｙステージ６１２はθステージ６１１に対しＸＹ平面内をＹ方向に移動する。Ｘステージ６１３はＹステージ６１２に対しＸＹ平面内をＸ方向に移動する。かくして、Ｘステージ６１３及びＹステージ６１２はθステージ６１１の回転軸回り、換言すれば第１の基準マーク４０１ａ回りに回動可能に構成されている。また、θステージ６１１、Ｙステージ６１２及びＸステージ６１３は移動ステージ５５０に対する固定部となっており、移動ステージ５５０の移動に伴いインクジェット式記録ヘッド２２０が図中のＸ方向に移動することにより、各列（本例では４列）のインクジェット式記録ヘッド２２０の上方に占位し得るようになっている。
【００８６】
次に、上述の如きアライメント装置を用いるインクジェット式記録ヘッド２２０の所定位置へのアライメント方法を図８に基づき説明しておく。
１）  アライメント治具４００の底面側から二焦点顕微鏡５００によって第１の基準マーク４０１ａを確認する。
２）  アライメント治具４００に固定板２５０を保持させる。これはスペーサ治具４３０の上面に固定板２５０を載置・固定することにより行なう。このとき、スペーサ治具４３０は、吸引チャンバ４３１を介して固定板２５０を吸引することにより固定する。
３）  二焦点顕微鏡５００の光学系５０１で第１の基準マーク４０１ａの画像を焦点レンズ５１０の調整により合焦させてＣＣＤ５２０に取り込むとともに、他の光学系５０２で第１のアライメントマーク２２ａの画像を焦点レンズ５１１の調整により合焦させてＣＣＤ５２０に取り込む。この結果、ＣＣＤ５２０には第１の基準マーク４０１ａ及び第１のアライメントマーク２２ａにそれぞれ焦点が合った鮮明な画像が取り込まれる。すなわち、光学系５０１，５０２は、光軸Ｌは共有するがそれぞれ位置が異なる対象（第１の基準マーク４０１ａ及び第１のアライメントマーク２２ａ）に個別に焦点を合わせることができるので、それぞれの被写界深度を小さくして十分な倍率で鮮明な第１の基準マーク４０１ａ及び第１のアライメントマーク２２ａの画像を得る。
【００８７】
かかる状態で、図８（ａ）に示すように、チャック６１０ａ，６１０ｂによりインクジェット式記録ヘッド２２０の長辺方向の両端面を支持する。ここで、チャック６１０ｂは先端部が二股に分かれている。また、チャック６１０ａは前記二股の中心を通る線上でインクジェット式記録ヘッド２２０の反対側の端面に当接している。すなわち、チャック６１０ａ，６１０ｂはインクジェット式記録ヘッド２２０を３点で支持している。
４）  図８（ａ）に示す状態から、Ｘステージ６１３及びＹステージ６１２を介してチャック６１０ａ，６１０ｂに支持されたインクジェット式記録ヘッド２２０をＸＹ平面内で移動させることにより、図８（ｂ）に示すように、第１のアライメントマーク２２ａを第１の基準マーク４０１ａの中心に占位させて両者の位置を一致させる。
５）  前記１）乃至３）の焦点合わせ作業を第２のアライメントマーク２２ｂ及び第２の基準マーク４０１ｂに関し同様に行なう。
６）  次に、θステージ６１１を介してＸステージ６１３及びＹステージ６１２を一体的に回動する。このときの回動中心は第１の基準マーク４０１ａの中心に一致するように調整してあるので、インクジェット式記録ヘッド２２０は第１の基準マーク４０１ａの中心
を回動中心として回動する。この結果、図８（ｃ）に示すように、第２のアライメントマーク２２ｂを第２の基準マーク４０１ｂの中心に持っていくことができ、この状態になった時点で位置決め作業を終了する。
７）  インクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とを接着剤を介して当接させる。ここで、固定板２５０はアライメント治具４００に位置決めされて保持されているため、マスク４１０とインクジェット式記録ヘッド２２０との位置決めを行うことで、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０との位置決めも行うことができる。
８）  図８（ａ）乃至図８（ｃ）の工程を繰り返すことで、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に順次位置決めする。すなわち、光軸Ｌ並びにθステージ６１１、Ｙステージ６１２及びＸステージ６１３は固定したままで、移動ステージ５５０を図６中のＸ方向に移動して位置決めが完了したインクジェット式記録ヘッド２２０の隣のインクジェット式記録ヘッド２２０に対し同態様の位置決め及び固定を繰り返す。
９）  押圧手段４５０により、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に所定の圧力で加圧しながら接着剤を硬化させることで両者を接合する。
【００８８】
このように、固定板２５０と複数のインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置決めして接合することで、固定板２５０とノズル列２１Ａとの位置決めを高精度に行うことができる。また、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の各ノズル列２１Ａ同士の相対的な位置決めを高精度に行うことができる。さらに、インクジェット式記録ヘッド２２０を平板からなる固定板２５０に当接させて接合するため、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に接合するだけで複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出方向の相対的な位置決めが行われる。このため、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出方向の位置合わせを行う必要がなく、インク滴の着弾位置不良を確実に防止することができる。
【００８９】
特に、本形態においては第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂが設けられたマスク４１０と第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂが設けられたノズルプレート２０との間にスペーサ治具４３０による空間を有するためそれぞれの高さ位置が異なるが、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂ乃至第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂは２系統の光学系５０１，５０２でそれぞれ焦点調整し得るようになっているので、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂ及び第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂの画像が鮮明な分、高精度の位置決めを行なうことができる。
【００９０】
＜他の実施の形態＞
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。チャック６１０ａ，６１０ｂでインクジェット式記録ヘッド２２０を支持する構成となっており、しかもインクジェット式記録ヘッド２２０のＸＹ平面内における直線移動とＸＹ平面に直交する軸回りの回動とを組み合わせて第１及び第２のアライメントマーク２２ａ，２２ｂと第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂとの位置合わせを行い得る構成となっていれば特別な制限はない。ただ、上記実施の形態によれば、θ回転軸の軸心が第１の基準マーク４０１ａの中心に一致するよう調整するだけで、第１工程の直線移動及び第２工程の回動の２工程で最も容易且つ迅速に所定のアライメント作業を行うことができるという効果はある。
【００９１】
なお、図８に示すように、何れかの基準マーク（図８の場合は第２の基準マーク４０１ｂ）を楕円形状とすることで、回動による位置調整の後、一方向（図８の場合はＹ方向）にインクジェット式記録ヘッド２２０を直線移動させて最終的な位置調整を行う際に便利である。
【００９２】
また、一つのインクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０の長手方向に関する両端部にそれぞれ形成された第１及び第２のアライメントマーク２２ａ，２２ｂを同時に観察することができるように２台の二焦点顕微鏡５００をＹ軸方向に並べて配設しても良い。この場合、２台の二焦点顕微鏡５００それぞれの光軸Ｌ間の距離は第１及び第２のアライメントマーク２２ａ，２２ｂ間の距離に合わせて配設する。
【００９３】
本形態によれば一個のインクジェット式記録ヘッド２２０に関しては、光軸Ｌの相対的な移動を伴うことなく所定の位置決めを行うことができ、その分作業性も向上する。
【００９４】
また、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０の各列に対応させてインクジェット式記録ヘッド２２０の数だけ二焦点顕微鏡５００を設けたものであっても良い。二焦点顕微鏡５００の数が増えればその分位置合わせ作業は迅速に行うことができる。
【００９５】
さらに、上記各実施の形態では、アライメント治具４００に押圧手段４５０を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを接合する接着剤として紫外線硬化型の接着剤を用いた場合には、固定板２５０の接合面に接着剤を塗布した後、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを当接させた状態で紫外線を照射して接着剤を硬化させることで両者を接合することができるため、押圧手段４５０を省略してもよい。なお、紫外線硬化型接着剤は、熱硬化性接着剤のように固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを所定の圧力で加圧しながら硬化させる必要がなく、加圧することによってインクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０との位置ズレを防止して両者を高精度に接合することができる。
【００９６】
紫外線硬化型の接着剤を用いた接合では、接合強度が比較的弱いため、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを紫外線硬化型接着剤で接合した後、インクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とで画成される角部等の周囲を熱硬化性接着剤で固定するようにすればよい。これにより、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを高精度に且つ強固に接合して、信頼性を高めることができる。
【００９７】
また、上記実施の形態では、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を接合する固定部材として平板からなる固定板２５０を例示したが固定部材は固定板２５０に限定されず、例えばカバーヘッド２４０に直接複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を位置決めして接合するようにしてもよい。このような場合でも、上述したアライメント治具４００を用いて高精度に位置決めして接着することができる。
【００９８】
上記実施の形態では、撓み振動型のインクジェット式記録ヘッド２２０を例示したが、これに限定されず、例えば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インクジェット式記録ヘッドや発熱素子等の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。
【００９９】
なお、上記実施の形態では、アライメントの対象となる液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットを一例として説明したが、これに限るものではなく、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射ヘッドユニットの製造の際に一般的に適用し得る。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、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、有機ＥＬディスプレー、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、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】実施の形態により所定のアライメントを行なうヘッドユニットの分解斜視図。
【図２】前記ヘッドユニットの組立斜視図。
【図３】前記ヘッドユニットの要部断面図。
【図４】前記ヘッドユニットの要部の分解斜視図。
【図５】前記ヘッドユニットの記録ヘッド及びヘッドケースを示す断面図。
【図６】本発明の実施の形態に係るアライメント装置を示す断面図。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図。
【図８】図６に示すアライメント装置を用いた位置決め方法を説明するための説明図。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ２２ａ，２２ｂ  第１及び第２のアライメントマーク、  １００  リザーバ、  ２００  ヘッドユニット、  ２１０  カートリッジケース、  ２２０  インクジェット式記録ヘッド、  ２３０  ヘッドケース、  ２４０  カバーヘッド、  ２５０  固定板、  ３００  圧電素子、  ４００  アライメント治具、  ４０１ａ，４０１ｂ  第１及び第２の基準マーク、  ４１０  マスク、  ４２０  ベース治具、  ４３０  スペーサ治具、  ５００  二焦点顕微鏡、  ６００  アライメント機構、６１０ａ，６１０ｂ  チャック
【図１】
2008100417.tif 000003
【図２】
2008100417.tif 000004
【図３】
2008100417.tif 000005
【図４】
2008100417.tif 000006
【図５】
2008100417.tif 000007
【図６】
2008100417.tif 000008
【図７】
2008100417.tif 000009
【図８】
2008100417.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月28日(2007.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体噴射ヘッドの液体を噴射するノズル開口とともに位置合わせ用の第１及び第２のアライメントマークが長辺方向の両端部にそれぞれ設けられたノズルプレートと、複数の前記液体噴射ヘッドの前記ノズルプレート側を保持する固定部材とを位置決め接合する際に用いられる液体噴射ヘッドのアライメント装置であって、
前記第１及び第２のアライメントマークがそれぞれ位置合わせされる第１及び第２の基準マークが設けられている透明部材であるマスクと、
前記液体噴射ヘッドの前記長辺方向の両端面にそれぞれ当接して前記液体噴射ヘッドを支持するチャックと、
前記ノズルプレートと平行な平面内において前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して直線移動し得るとともに、前記平面に直交する軸回りに前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して回動し得るように構成したアライメント機構とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記アライメント機構は、前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して前記平面内の一方向であるＸ方向に移動させるためのＸステージ、前記液体噴射ヘッドを前記チャックを介して前記Ｘ方向に直交する方向であるＹ方向に移動させるためのＹステージ及び前記軸回りに前記ＸステージとＹステージとを一体的に回動させるθステージを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【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のアライメント装置において、
前記チャックは、前記液体噴射ヘッドを少なくとも３点で支持するものであることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記マスクは前記光軸に沿いアライメントマークに向けて突出する凸部を有し、この凸部の上面に前記第１及び第２の基準マークを設けたものであることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記第１及び第２の基準マークと前記第１及び第２のアライメントマークとを空間を介して相対向させるよう前記固定部材と前記マスクとの間に、一方の面が前記固定部材に接するとともに他方の面が前記マスクに接するように配設されているスペーサ治具と、
光軸が前記マスクの前記スペーサ治具側とは反対側から前記第１及び第２の基準マーク及び前記空間を介して前記第１及び第２のアライメントマークの方向に向けられており、前記光軸を共有する一つの光学系は前記第１乃至第２のアライメントマークに焦点を合わせ得るとともに他の光学系は前記第１乃至第２の基準マークに焦点を合わせ得るように構成した二焦点顕微鏡とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項６】
請求項５に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記二焦点顕微鏡は、複数の液体噴射ヘッドの各ノズルプレートに形成された各アライメントマークを同時に観察することができるようにそれぞれの前記光軸間の距離を隣接するノズルプレートのアライメントマーク間の距離に合わせた複数台の二焦点顕微鏡で構成したことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記二焦点顕微鏡の光軸を固定する一方、アライメントの対象となる第１及び第２の基準マークと第１及び第２のアライメントマークとが前記光軸上又はその近傍に占位するように前記マスクと前記液体噴射ヘッドを支持するスペーサ治具とを一体的に移動させるように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項８】
液体噴射ヘッドの液体を噴射するノズル開口とともに位置合わせ用の第１及び第２のアライメントマークが長辺方向の両端部にそれぞれ設けられたノズルプレートと、複数の前記液体噴射ヘッドの前記ノズルプレート側を保持する固定部材とを位置決め接合する際における液体噴射ヘッドのアライメント方法であって、
前記ノズルプレートと平行な平面内における前記液体噴射ヘッドの直線移動及び前記平面に直交する軸回りの前記液体噴射ヘッドの回動を組み合わせて前記第１のアライメントマークをこの第１のアライメントマークが位置合わせされる第１の基準マークに一致させるとともに、前記第２のアライメントマークをこの第２のアライメントマークが位置合わせされる第２の基準マークに一致させるように調整することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント方法。
【請求項９】
請求項８に記載する液体噴射ヘッドのアライメント方法において、
前記直線移動により前記液体噴射ヘッドを移動して前記第１のアライメントマークを前記第１の基準マークに一致させる工程と、
前記第１の基準マークの中心を通り前記平面に直交する軸回りに前記液体噴射ヘッドを回動して前記第２のアライメントマークを前記第２の基準マークに一致させる工程とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
ここで、ノズルプレート２０は、厚さが例えば０．０１〜１ｍｍ、線膨張係数が３００℃以下（例えば２．５〜４．５［１０-6／℃］）であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼等で好適に形成することができる。また、ノズルプレート２０には、固定板２５０との位置合わせを行う際に使用される第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂ（図８参照）が設けられている。本例では、第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂは、ノズル開口２１の並設方向の端部に２個設けられている。この第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂは、ノズル開口２１をポンチで穿設する工程において、当該ポンチで加工することで容易に形成できるものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には弾性膜５０上に圧電素子３００が配設されている。この圧電素子３００は、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜、金属からなる下電極膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層及び金属からなる上電極膜を順次積層することで形成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
ここで、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂはノズルプレート２０の第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂの近傍となる高さで形成するのが好ましい。これは、第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂと第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂとの距離を小さくして位置決め精度を向上させるためである。すなわち、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの距離が離れればその分位置決め精度の確保が難しくなる。また、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの距離が離れた場合には、光学系５０１，５０２により位置を確認する際に用いられるメタルハライドランプ等の熱によって、光学系５０１，５０２の光軸が大きくずれてしまい、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの実際の位置に大きな誤差が生じてしまう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
ちなみに、マスクに凸部４１１を設けない場合、第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂと第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂとの距離が、例えば約５．１ｍｍのときは、光軸ずれが最大約２．５μｍとなってしまう。本形態では、マスク４１０に凸部４１１を設けることによって、第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂと第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂとの距離を１１０μｍ以下とすることで、上述のような熱による光学系５０１，５０２の光軸ずれを０．０５μｍ以下とすることができ、高精度な位置決めを行うことができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
一方、凸部４１１がノズルプレート２０に近すぎると、ノズルプレート２０と固定板２５０とを接着する接着剤が凸部４１１の先端面に付着して、光学系５０１，５０２により第１及び第２のアライメントマーク２２ａ、２２ｂ及び第１及び第２の基準マーク４０１ａ、４０１ｂが確認できなくなる可能性があるため、凸部４１１の先端面は、ノズルプレート２０から所定間隔離した距離となるように設けるのが好ましい。