(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドのノズルプレート、流路プレートおよびヘッド本体を高精度にアライメントして接合する。【解決手段】ノズル１５と同一工程でノズルプレート１６にアライメント孔１６ａを形成し、圧力室２０と同一工程でヘッド本体２２にアライメント孔２２ａを形成し、アライメント孔１６ａに対応するアライメント孔１９ａおよびアライメント孔２２ａに対応するアライメント孔１９ｂをインク流路１８と同一工程で流路プレート１９に形成し、アライメント孔２２ａとアライメント孔１９ｂとでヘッド本体２２と流路プレート１９とを光学的にアライメントして接合し、アライメント孔１６ａとアライメント孔１９ａとでノズルプレート１６と流路プレート１９とを光学的にアライメントして接合する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが吐出される複数のノズルを備えたノズルプレートに、前記ノズルと同一工程でノズルプレート側アライメント孔を形成し、
インクを貯留する圧力室および当該圧力室内のインクに圧力を付与して前記ノズルからインクを吐出させるアクチュエータが設けられたヘッド本体に、前記圧力室と同一工程でヘッド本体側アライメント孔を形成し、
前記圧力室と前記ノズルとを連通するインク流路が形成された流路プレートに、前記ノズルプレート側アライメント孔に対応する第１の流路プレート側アライメント孔および前記ヘッド本体側アライメント孔に対応する第２の流路プレート側アライメント孔を前記インク流路と同一工程で形成し、
前記ヘッド本体側アライメント孔と前記第２の流路プレート側アライメント孔とを用いて前記ヘッド本体と前記流路プレートとを光学的にアライメントして相互に接合し、
前記ノズルプレート側アライメント孔と前記第１の流路プレート側アライメント孔とを用いて前記ノズルプレートと前記流路プレートとを光学的にアライメントして相互に接合することを特徴とするインクジェットヘッドのアライメント方法。
【請求項２】
前記ノズルプレート側アライメント孔および前記第１の流路プレート側アライメント孔は、それぞれ複数形成されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドのアライメント方法。
【請求項３】
前記ヘッド本体側アライメント孔および前記第２の流路プレート側アライメント孔はそれぞれ複数形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッドのアライメント方法。
【請求項４】
前記ノズルプレートに形成された前記ノズルと前記ノズルプレート側アライメント孔とは同一形状であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のインクジェットヘッドのアライメント方法。
【請求項５】
前記流路プレートに形成された前記インク流路と前記第１の流路プレート側アライメント孔および第２の流路プレート側アライメント孔とは同一形状であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のインクジェットヘッドのアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットヘッドのアライメント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェットヘッドとして、複数のノズルが形成されたノズルプレート、インク流路が形成された流路プレート、およびヘッド本体を順次接合したものが知られている。この種のインクジェットヘッドでは、ヘッド本体には、インクを貯留する複数の圧力室と、圧力室内のインクに圧力を付与してインク流路を介してノズルからインクを吐出させるアクチュエータとが設けられている。
【０００３】
ノズルプレートは、各ノズルが各インク流路とつながるように、流路プレートに接合されている。そして、アクチュエータが圧力室内のインクに圧力を加えることにより、圧力室内のインクの一部がインク流路を流れ、ノズルからインク滴となって吐出される。
【０００４】
ところで、ノズルプレート、流路プレートおよびヘッド本体との接合に際しては、前述したノズル、インク流路および圧力室を位置合わせ、つまりアライメントすることが行われている。
【０００５】
ここで、従来のインクジェットヘッドのアライメント方法について説明する。
【０００６】
図７は従来のインクジェットヘッドのアライメント方法を示す断面図、図８は図７の平面図である。
【０００７】
これらの図面において、従来の方法では、基準ピン５１ａの設けられた第１の治具５１を用いてノズルプレート５２と流路プレート５３との接合を行う。すなわち、エッチング等によりノズル５２ａとアライメント孔５２ｂとを加工したノズルプレート５２と、同じくエッチング等によりインク流路５３ａとアライメント孔５３ｂとを加工した流路プレート５３とを、順次第１の治具５１の基準ピン５１ａに挿入して位置合わせを行い、接合する。なお、流路プレート５３には、アライメント孔５２ｂに加えて、ヘッド本体５５との位置合わせ用のアライメント孔５３ｃも加工されている。
【０００８】
次に、基準ピン５４ａの設けられた第２の治具５４を用いて流路プレート５３とヘッド本体５５との接合を行う。すなわち、前述のようにしてノズルプレート５２と流路プレート５３とを接合したならば、エッチング等により圧力室５５ａとアライメント孔５５ｂとを加工したヘッド本体５５と、アライメント孔５３ｃを有する流路プレート５３とを、順次第２の治具５４の基準ピン５４ａに挿入して位置合わせを行い、接合する。
【０００９】
なお、このようにしてノズルプレート５２、流路プレート５３およびヘッド本体５５を接合したならば、流路プレート５３にヘッドブロックを接合する。（例えば特許文献１を参照）
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２８０４７３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の方法では、エッチングでアライメント孔を形成することによる孔径精度や位置精度（距離）のバラツキに加え、加工時のセッティング精度のバラツキ（つまり、図７に詳しく示すように、アライメント孔と基準ピンとの隙間）が累積された状態で接合されるようになる。
【００１２】
そして、高品質印字を実現するために、インクジェットヘッドのノズルを例えば１５００ｄｐｉの高密度に形成した場合、このようなバラツキがあると所期のインク吐出特性を得ることができなくなる。
【００１３】
そこで、本発明は、ノズルプレート、流路プレートおよびヘッド本体を高精度に接合することのできるインクジェットヘッドのアライメント方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明のインクジェットヘッドのアライメント方法は、インクが吐出される複数のノズルを備えたノズルプレートに、ノズルと同一工程でノズルプレート側アライメント孔を形成し、インクを貯留する圧力室および当該圧力室内のインクに圧力を付与してノズルからインクを吐出させるアクチュエータが設けられたヘッド本体に、圧力室と同一工程でヘッド本体側アライメント孔を形成し、圧力室とノズルとを連通するインク流路が形成された流路プレートに、ノズルプレート側アライメント孔に対応する第１の流路プレート側アライメント孔およびヘッド本体側アライメント孔に対応する第２の流路プレート側アライメント孔をインク流路と同一工程で形成し、ヘッド本体側アライメント孔と第２の流路プレート側アライメント孔とを用いてヘッド本体と流路プレートとを光学的にアライメントして相互に接合し、ノズルプレート側アライメント孔と第１の流路プレート側アライメント孔とを用いてノズルプレートと流路プレートとを光学的にアライメントして相互に接合するものである。
【００１５】
ノズルと同一工程でノズルプレートにノズルプレート側アライメント孔を形成し、圧力室と同一工程でヘッド本体にヘッド本体側アライメント孔を形成し、第１の流路プレート側アライメント孔および第２の流路プレート側アライメント孔をインク流路と同一工程で流路プレートに形成しているので、加工累積誤差が低減される。また、このようにして形成されたヘッド本体側アライメント孔と第２の流路プレート側アライメント孔とを用いてヘッド本体と流路プレートとを光学的にアライメントして接合し、ノズルプレート側アライメント孔と第１の流路プレート側アライメント孔とを用いてノズルプレートと流路プレートとを光学的にアライメントして相互に接合しているので、アライメント精度が向上する。これにより、ノズルプレート、流路プレートおよびヘッド本体を高精度に接合することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、インクが吐出される複数のノズルを備えたノズルプレートに、ノズルと同一工程でノズルプレート側アライメント孔を形成し、インクを貯留する圧力室および当該圧力室内のインクに圧力を付与してノズルからインクを吐出させるアクチュエータが設けられたヘッド本体に、圧力室と同一工程でヘッド本体側アライメント孔を形成し、圧力室とノズルとを連通するインク流路が形成された流路プレートに、ノズルプレート側アライメント孔に対応する第１の流路プレート側アライメント孔およびヘッド本体側アライメント孔に対応する第２の流路プレート側アライメント孔をインク流路と同一工程で形成し、ヘッド本体側アライメント孔と第２の流路プレート側アライメント孔とを用いてヘッド本体と流路プレートとを光学的にアライメントして相互に接合し、ノズルプレート側アライメント孔と第１の流路プレート側アライメント孔とを用いてノズルプレートと流路プレートとを光学的にアライメントして相互に接合するインクジェットヘッドのアライメント方法であり、ノズルプレート、流路プレートおよびヘッド本体を高精度に接合することが可能になるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、ノズルプレート側アライメント孔および第１の流路プレート側アライメント孔は、それぞれ複数形成されているインクジェットヘッドのアライメント方法であり、Ｘ方向、Ｙ方向および回転方向のアライメントを、より高精度に行うことが可能になるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、ヘッド本体側アライメント孔および第２の流路プレート側アライメント孔はそれぞれ複数形成されているインクジェットヘッドのアライメント方法であり、Ｘ方向、Ｙ方向および回転方向のアライメントを、より高精度に行うことが可能になるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、ノズルプレートに形成されたノズルとノズルプレート側アライメント孔とは同一形状であるインクジェットヘッドのアライメント方法であり、ノズルプレート、流路プレートおよびヘッド本体を高精度に接合することが可能になるという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、流路プレートに形成されたインク流路と第１の流路プレート側アライメント孔および第２の流路プレート側アライメント孔とは同一形状であるインクジェットヘッドのアライメント方法であり、ノズルプレート、流路プレートおよびヘッド本体を高精度に接合することが可能になるという作用を有する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００２２】
図１は本発明のアライメント方法により組み立てられたインクジェットヘッドが用いられたインクジェット式記録装置を示す概略図、図２は本発明のインクジェットヘッドのアライメント方法により組み立てられたインクジェットヘッドを示す断面図、図３は図２の平面図、図４は図２のインクジェットヘッドの洋舞を抽出して示す分解斜視図、図５は図２のインクジェットヘッドにおけるアライメント工程の一部を示す説明図、図６は図２のインクジェットヘッドにおけるアライメント方法の他の一部を示す説明図である。
【００２３】
図１において、本実施の形態のインクジェットヘッド４１は、アクチュエータ２１を構成する強誘電体素子の圧電効果を利用して記録を行うもので、図１に示すインクジェット式記録装置４０に用いられる。すなわち、インクジェット式記録装置４０は、インクタンク（図示せず）から供給されてインクジェットヘッド４１から吐出したインク滴を紙等の記録媒体４２に着弾させて、記録媒体４２に記録を行うものである。インクジェットヘッド４１は、主走査方向Ｘに配置したキャリッジ軸４３に設けられたキャリッジ４４に搭載されていて、キャリッジ４４がキャリッジ軸４３に沿って往復動するのに応じて、主走査方向Ｘに往復動する。さらに、インクジェット式記録装置４０は、記録媒体４２をインクジェットヘッド４１の幅方向（すなわち、主走査方向Ｘ）と略垂直方向の副走査方向Ｙに移動させる複数個のローラ（移動手段）４５を備える。
【００２４】
図２に示すように、インクジェットヘッド４１は、インクが吐出される複数のノズル１５が形成されたノズルプレート１６と、共通インク室１７およびインク流路１８が形成された流路プレート１９と、共通インク室１７から供給されたインクを貯留する圧力室２０およびアクチュエータ２１を有するヘッド本体２２が順次接合されたものからなる。
【００２５】
圧力室２０はインク流路１８を介してノズル１５と連通されている。この圧力室２０は、主走査方向Ｘに延びるように長溝状に形成され、副走査方向Ｙに互いに所定間隔をあけて配設されている。
【００２６】
また、アクチュエータ２１は、圧力室２０を覆うようにしてこの圧力室２０の上側面に設けられている。アクチュエータ２１は圧電素子の圧電効果を利用するいわゆるピエゾ式のアクチュエータであって、特に、たわみ振動型のアクチュエータである。このアクチュエータ２１は、アクチュエータ２１のたわみ変形によって圧力室２０の容積を拡大および縮小させ、その拡大および縮小に伴う圧力室２０内の圧力変化によって、ノズル１５からインク滴を吐出し且つ共通インク室１７から圧力室２０にインクを充填する。
【００２７】
図示は省略するが、アクチュエータ２１は、圧力室２０を覆う振動板と、振動板を振動させる薄膜の圧電素子と、個別電極とが順に積層されて構成されている。振動板は、厚さ２μｍのクロム板からなっていて、個別電極と共に圧電素子に電圧を印加するための共通電極としての機能をも有している。なお、圧電素子は、厚さ０．５μｍ〜５μｍのＰＺＴ（ジルコル酸チタン酸鉛）等を好適に用いることができる。
【００２８】
ここで、本実施形態では、アクチュエータ２１の全体の厚さはたとえば約５μｍ、ヘッド本体１１の全体の厚みはたとえば４８０μｍとなっている。また、ノズルプレート１６は厚さ３０〜８０μｍのステンレス製の薄板によって形成されている。他の材料としては、厚さ２０〜６０μｍのポリイミド板も利用することができる。流路プレート１９は、５枚以上で、好ましくは１０枚程度のステンレス製の薄板によって形成されている。
【００２９】
図示するように、ノズルプレート１６にはノズルプレート側アライメント孔１６ａが、ヘッド本体２２にはヘッド本体側アライメント孔２２ａが、流路プレート１９にはノズルプレート側アライメント孔１６ａに対応する第１の流路プレート側アライメント孔１９ａおよびヘッド本体側アライメント孔２２ａに対応する第２の流路プレート側アライメント孔１９ｂが、設けられている。そして、ノズルプレート側アライメント孔１６ａはノズル１５と同一工程で、ヘッド本体側アライメント孔２２ａは圧力室２０と同一工程で、第１の流路プレート側アライメント孔１９ａおよび第２の流路プレート側アライメント孔１９ｂはインク流路１８と同一工程で、それぞれ形成されている。
【００３０】
なお、ノズルプレート側アライメント孔１６ａおよびノズル１５はエッチング，放電加工，レーザ加工や機械的な孔あけ加工であるパンチング等により、ヘッド本体側アライメント孔２２ａおよび圧力室２０はエッチングや電気鋳造法により、それぞれ形成することができる。また、第１の流路プレート側アライメント孔１９ａ、第２の流路プレート側アライメント孔１９ｂおよびインク流路１８はエッチングやパンチングにより形成することができる。
【００３１】
図４に詳しく示すように、ノズルプレート側アライメント孔１６ａおよびこれに対応した第１の流路プレート側アライメント孔１９ａは３つずつ、ヘッド本体側アライメント孔２２ａおよびこれに対応した第２の流路プレート側アライメント孔１９ｂは２つずつ、つまり何れの孔も複数形成されている。なお、これらの孔は２個以上であればよい。
【００３２】
また、図３に示すように、ノズル１５とノズルプレート側アライメント孔１６ａとは同一形状となっており、インク流路１８と第１の流路プレート側アライメント孔１９ａおよび第２の流路プレート側アライメント孔１９ｂとは同一形状となっている。
【００３３】
次に、このような構造を有するインクジェットヘッド４１の組立方法について説明する。
【００３４】
先ず、前述のようにしてノズルプレート側アライメント孔１６ａ、ヘッド本体側アライメント孔２２ａ、第１の流路プレート側アライメント孔１９ａおよび第２の流路プレート側アライメント孔１９ｂを形成する。
【００３５】
次に、図５に示すように、流路プレート１９を治具２４ａに、ヘッド本体２２を治具２４ｂにそれぞれ真空吸着し、ヘッド本体側アライメント孔２２ａと第２の流路プレート側アライメント孔１９ｂとを用いてヘッド本体２２と流路プレート１９とを光学的にアライメントし、接着剤２５により相互に接合する。
【００３６】
続いて、図６に示すように、ノズルプレート１６を治具２４ａに、流路プレート１９の接着されたヘッド本体２２を治具２４ｂにそれぞれ真空吸着し、ノズルプレート側アライメント孔１６ａと第１の流路プレート側アライメント孔１９ａとを用いてノズルプレート１６と流路プレート１９とを光学的にアライメントし、同じく接着剤２５により相互に接合する。
【００３７】
図５および図６に示す場合において、一方の治具を固定側、他方の治具を可動側として、可動側の治具をＸ方向、Ｙ方向、回転方向および上下方向に微動させることにより、精度の高いアライメントを行うことができる。
【００３８】
なお、ノズルプレート１６と流路プレート１９とを先に接合し、次にヘッド本体２２を接合するようにしてもよい。
【００３９】
このようにしてノズルプレート１６、流路プレート１９およびヘッド本体２２を接合したならば、ヘッドブロック２３に形成された基準ピン２３ａ（図２）を用い、高精度のアライメントが必要とされないヘッドブロック２３と流路プレート１９とを接合する。
【００４０】
なお、以上のようにしてノズルプレート１６、流路プレート１９、ヘッド本体２２およびヘッドブロック２３を接合した後は、これらを再度押圧して確実に接着させる。そして、炉入れを行い、所定時間かけて熱硬化させる。
【００４１】
以上説明したように、ノズル１５と同一工程でノズルプレート１６にノズルプレート側アライメント孔１６ａを形成し、圧力室２０と同一工程でヘッド本体２２にヘッド本体側アライメント孔２２ａを形成し、第１の流路プレート側アライメント孔１９ａおよび第２の流路プレート側アライメント孔１９ｂをインク流路１８と同一工程で流路プレート１９に形成しているので、加工累積誤差が低減される。また、ヘッド本体側アライメント孔２２ａと第２の流路プレート側アライメント孔１９ｂとを用いてヘッド本体２２と流路プレート１９とを光学的にアライメントして接合し、ノズルプレート側アライメント孔１６ａと第１の流路プレート側アライメント孔１９ａとを用いてノズルプレート１６と流路プレート１９とを光学的にアライメントして相互に接合しているので、アライメント精度が向上する。
【００４２】
これにより、ノズルプレート１６、流路プレート１９およびヘッド本体２２を高精度に接合することが可能になる。
【００４３】
そして、このようなインクジェットヘッド４１を備えたインクジェット式記録装置では、所期のインク吐出性能が得られて高画質の印字を行うことが可能になる。
【００４４】
なお、ノズルプレート側アライメント孔１６ａ、ヘッド本体側アライメント孔２２ａ、第１の流路プレート側アライメント孔１９ａおよび第２の流路プレート側アライメント孔１９ｂを複数形成してアライメントを行うようにすれば、Ｘ方向、Ｙ方向および回転方向のアライメントを、より高精度に行うことが可能になる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ノズルと同一工程でノズルプレートにノズルプレート側アライメント孔を形成し、圧力室と同一工程でヘッド本体にヘッド本体側アライメント孔を形成し、第１の流路プレート側アライメント孔および第２の流路プレート側アライメント孔をインク流路と同一工程で流路プレートに形成しているので、加工累積誤差が低減される。また、このようにして形成されたヘッド本体側アライメント孔と第２の流路プレート側アライメント孔とを用いてヘッド本体と流路プレートとを光学的にアライメントして接合し、ノズルプレート側アライメント孔と第１の流路プレート側アライメント孔とを用いてノズルプレートと流路プレートとを光学的にアライメントして相互に接合しているので、アライメント精度が向上する。これにより、ノズルプレート、流路プレートおよびヘッド本体を高精度に接合することが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライメント方法により組み立てられたインクジェットヘッドが用いられたインクジェット式記録装置を示す概略図
【図２】本発明のインクジェットヘッドのアライメント方法により組み立てられたインクジェットヘッドを示す断面図
【図３】図２の断面図
【図４】図２のインクジェットヘッドの洋舞を抽出して示す分解斜視図
【図５】図２のインクジェットヘッドにおけるアライメント工程の一部を示す説明図
【図６】図２のインクジェットヘッドにおけるアライメント方法の他の一部を示す説明図
【図７】従来のインクジェットヘッドのアライメント方法を示す断面図
【図８】図７の平面図
【符号の説明】
１５  ノズル
１６  ノズルプレート
１６ａ  ノズルプレート側アライメント孔
１８  インク流路
１９  流路プレート
１９ａ  第１の流路プレート側アライメント孔
１９ｂ  第２の流路プレート側アライメント孔
２０  圧力室
２１  アクチュエータ
２２  ヘッド本体
２２ａ  ヘッド本体側アライメント孔
４０  インクジェット式記録装置
４１  インクジェットヘッド
【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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【図８】
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