(57)【要約】【課題】比較的容易且つ安価に、記録ヘッドを相互に高精度に位置決めすることができる液体噴射ヘッドユニット及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供する。【解決手段】ノズル２０６から液滴を噴射する複数の液体噴射ヘッド２００と、ノズルが露出される露出孔３０１を有し液体噴射ヘッド２００が相互に位置決めされた状態で固定される固定板３００と、を具備する液体噴射ヘッドユニット１において、固定板３００が、露出孔３０１の縁部にバネ部３０２を備え、液体噴射ヘッド２００が、バネ部３０２によって露出孔３０１の内側に向かって押圧された状態で固定板３００に接合されている構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから液滴を噴射する複数の液体噴射ヘッドと、前記ノズルが露出される露出孔を有し前記液体噴射ヘッドが相互に位置決めされた状態で固定される固定板と、を具備する液体噴射ヘッドユニットであって、
前記固定板が、前記露出孔の縁部にバネ部を備え、
前記液体噴射ヘッドが、前記バネ部によって前記露出孔の内側に向かって押圧された状態で前記固定板に接合さ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】
前記バネ部が、前記露出孔の交差する二辺にそれぞれ設けら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】
前記バネ部が、前記露出孔の隅部に設けら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】
前記バネ部が、前記露出孔の縁部から前記露出孔の内側で且つ前記液体噴射ヘッド側に突出して設けら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】
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の製造方法であって、
前記固定板の表面に配置した前記液体噴射ヘッドの側面を、前記バネ部の押圧力によって所定の位置決め治具の基準面に当接させて各液体噴射ヘッドを相互に位置決めし、
前記液体噴射ヘッドが前記基準面に当接されている状態で、当該液体噴射ヘッドを前記固定板に接合することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【請求項６】
前記位置決め治具は、前記基準面がフォトリソグラフィー法によって形成されたものであることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【請求項７】
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を複数備え、これら複数の液体噴射ヘッドが固定板に位置決め固定されてなる液体噴射ヘッドユニット、及びその製造方法並びに液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、圧電素子や、発熱素子等の圧力発生手段によって液体に圧力を付与することで、ノズルから液滴を噴射する液体噴射ヘッドが知られており、その代表例としては、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」とも言う）が挙げられる。また一般的には、このような記録ヘッドは、複数並設された状態で固定されてインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、単に「ヘッドユニット」とも言う）が構成され、このヘッドユニットがインクジェット式記録装置（以下、単に「記録装置」とも言う）に搭載されている。
【０００３】
ヘッドユニットとしては、例えば、インク滴を噴射するノズルが穿設されたノズルプレートと、ノズルに連通する圧力発生室や複数の圧力発生室が連通するリザーバー等の流路が形成された流路形成基板とを有する複数の記録ヘッドが、相互に位置決めされた状態で固定板に固定されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、このようなヘッドユニットを製造する際には、所定のアライメント装置によりガラスマスク等を用いて各記録ヘッドを位置決めし、この状態で各記録ヘッドを固定板に固定していた。これにより各記録ヘッドを高精度に位置決めした状態で固定板に固定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０９６４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような方法で記録ヘッドの位置決めを行うと、製造コストが高くなってしまうという問題がある。例えば、アライメント装置は比較的高価であり高額な初期投資が必要となる。またアライメント装置によっては位置決め作業に比較的長い時間を要し、製造効率が低下する。
【０００７】
なお、このような問題は、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、勿論、インク以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、比較的容易且つ安価に、記録ヘッドを相互に高精度に位置決めすることができる液体噴射ヘッドユニット及びその製造方法並びに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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、ノズルから液滴を噴射する複数の液体噴射ヘッドと、前記ノズルが露出される露出孔を有し前記液体噴射ヘッドが相互に位置決めされた状態で固定される固定板と、を具備する液体噴射ヘッドユニットであって、前記固定板が、前記露出孔の縁部にバネ部を備え、前記液体噴射ヘッドが、前記バネ部によって前記露出孔の内側に向かって押圧された状態で前記固定板に接合さ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、固定板に設けたバネ部によって各記録ヘッドを押圧し、所定の位置決め治具に対して各記録ヘッドを当接させることで、各記録ヘッドを比較的容易且つ安価に位置決めすることができる。したがって、ノズルから噴射する液滴の着弾位置精度が大幅に向上する。
【００１０】
ここで、前記バネ部は、例えば、前記露出孔の交差する二辺にそれぞれ設けられている。また前記バネ部は、例えば、前記露出孔の隅部に設けられている。このようなバネ部によって各記録ヘッドの二面を位置決め治具に対して当接させることで、各記録ヘッドをより高精度に位置決めすることができる。
【００１１】
また前記バネ部が、前記露出孔の縁部から前記露出孔の内側で且つ前記液体噴射ヘッド側に突出して設けられていることが好ましい。つまりバネ部はノズル側に突出していないことが好ましい。これにより液滴を噴射する際にバネ部が邪魔になることがなく、また記録ヘッドの構造に拘わらず、各記録ヘッドをバネ部によって確実に押圧することができる。
【００１２】
また本発明は、このような構成の液体噴射ヘッドユニットの製造方法であって、前記固定板の表面に配置した前記液体噴射ヘッドの側面を、前記バネ部の押圧力によって所定の位置決め治具の基準面に当接させて各液体噴射ヘッドを相互に位置決めし、前記液体噴射ヘッドが前記基準面に当接されている状態で、当該液体噴射ヘッドを前記固定板に接合することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法にある。
かかる本発明の製造方法では、比較的容易且つ安価に、各記録ヘッドを高精度に位置決めして固定板に固定することができる。
【００１３】
また前記位置決め治具は、前記基準面がフォトリソグラフィー法によって形成されたものであることが好ましい。これにより基準面を極めて高精度に形成することができる。したがって、この基準面を利用して各記録ヘッドも高精度に位置決めすることができる。
【００１４】
また本発明は、上述した構成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にある。かかる本発明では、信頼性を向上した液体噴射装置を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドユニットの分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るヘッドユニットの要部断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る固定板の平面図及び断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る固定板の変形例を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る位置決め治具を示す平面図及び断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るヘッドユニットの製造方法を示す概略図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る固定板の変形例を示す平面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るヘッドユニットの変形例を示す概略図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、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は、カートリッジケース１００と、インクジェット式記録ヘッド２００と、複数の記録ヘッド２００が位置決め固定される固定板３００とを備えている。
【００１７】
カートリッジケース１００は、例えば、樹脂材料で形成され、各色のインクが貯留された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１０１を有する。カートリッジケース１００の底面側には、一端が各カートリッジ装着部１０１に開口し、他端が記録ヘッド２００側に開口する複数のインク連通路１０２が設けられている。カートリッジ装着部１０１のインク連通路１０２の開口部分には、インクカートリッジに挿入されるインク供給針１０３が固定されている。
【００１８】
カートリッジケース１００の底面には、所定間隔で位置決めされた複数（例えば、４個）の記録ヘッド２００が固定されている。各記録ヘッド２００は、例えば、各色のインクに対応してそれぞれ設けられており、固定板３００に位置決めされた状態で接合されると共に、カートリッジケース１００の底面に固定されている。
【００１９】
ここで記録ヘッド２００の構成について説明する。なお記録ヘッド２００としては公知のものを用いればよく、ここではその一例について説明する。図３に示すように、記録ヘッド２００を構成する流路形成基板２０１には、複数の圧力発生室２０２、これら複数の圧力発生室２０２に連通する連通部２０３、及び各圧力発生室２０２と連通部２０３とを繋ぐインク供給路２０４、が形成されている。流路形成基板２０１の一方面側には、各圧力発生室２０２に連通する複数のノズル２０６が穿設されたノズルプレート２０７が接合されている。流路形成基板２０１の他方面側には弾性膜２０８を介して、圧力発生室２０２内にノズル２０６からインク滴を噴射するための圧力を付与する圧力発生手段としての圧電素子２０９が設けられている。
【００２０】
流路形成基板２０１上には、圧電素子２０９を保護するための圧電素子保持部２１０を有する保護基板２１１が接合されている。また保護基板２１１には、流路形成基板２０１の連通部２０３と連通されて各圧力発生室２０２の共通のインク室となるマニホールド２０５を構成するマニホールド部２１２が形成されている。
【００２１】
保護基板２１１上には、各圧電素子２０９を駆動するための駆動ＩＣ２１３が実装されている。この駆動ＩＣ２１３の各出力端子は、図示しないが、ボンディングワイヤー等を介して各圧電素子２０９の個別電極から引き出されたリード電極と接続されている。また駆動ＩＣ２１３の各入力端子には、図示しないが、フレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）等の外部配線が接続され、この外部配線を介して印刷信号等の各種信号が供給されるようになっている。
【００２２】
また保護基板２１１上にはコンプライアンス基板２１５が接合されている。このコンプライアンス基板２１５には、他の領域よりも厚さが薄い可撓部２１６がマニホールド２０５に対向して設けられている。またコンプライアンス基板２１５には、マニホールド２０５に連通するインク導入口２１７が形成されている。
【００２３】
コンプライアンス基板２１５上には、このインク導入口２１７に連通すると共にカートリッジケース１００のインク連通路１０２に連通するインク供給連通路２１８が設けられたヘッドケース２１９が接合されている。そして、これらインク連通路１０２、インク供給連通路２１８及びインク導入口２１７を介してインクがマニホールド２０５内に供給されるようになっている。またこのヘッドケース２１９には、駆動ＩＣ２１３に対向する領域に、厚さ方向に貫通する駆動ＩＣ保持部２２０が設けられており、図示しないが、この駆動ＩＣ保持部２２０内には各駆動ＩＣ２１３を覆うようにポッティング剤が充填される。
【００２４】
このような構成の記録ヘッド２００では、マニホールド２０５からノズル２０６に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ２１３からの記録信号に従い、圧力発生室２０２に対応するそれぞれの圧電素子２０９に電圧を印加し、弾性膜２０８及び圧電素子２０９をたわみ変形させて各圧力発生室２０２内のインクに圧力を付与することにより、ノズル２０６からインク滴が噴射される。
【００２５】
そしてヘッドユニット１は、このような各記録ヘッド２００が相互に位置決めされた状態で固定板３００に固定されてなる（図１参照）。固定板３００には、各記録ヘッド２００のノズル２０６を露出する露出孔３０１が、各記録ヘッド２００に対応して設けられている。すなわち固定板３００には、各記録ヘッド２００に対応する複数（本実施形態では４つ）の露出孔３０１が並設されている。そしてこの露出孔３０１からノズル２０６を露出させた状態で、記録ヘッド２００のノズルプレート２０７側の面が接着剤３５０によって固定板３００に接合されている。
【００２６】
ここで、固定板３００は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属板で形成されており、図４に示すように、各露出孔３０１の縁部にバネ部３０２が一体的に設けられている。すなわち固定板３００は、露出孔３０１の縁部に、露出孔３０１の内側に向かって突出する突出部３０３を有し、この突出部３０３を記録ヘッド２００側に変形させることによってバネ部３０２が形成されている。また本実施形態では、このようなバネ部３０２が露出孔３０１の縁部の交差する二辺にそれぞれ設けられている。
【００２７】
なお本実施形態では、図４（ａ）に示すように、突出部３０３を略半円形状に形成しているが、突出部３０３の形状は、特に限定されるものではない。例えば、図５に示すように、突出部３０３は、略Ｔ字状に突出するように形成されていてもよい。このような形状とすることで、突出部３０３を変形させてバネ部３０２を形成し易くなる。
【００２８】
そして各記録ヘッド２００は、以下に説明するように、このバネ部３０２によって露出孔３０１の内側に向かって押圧された状態で固定板３００に接合されている。これにより各記録ヘッド２００は相互に高精度に位置決めされた状態で固定板３００に固定されている。
【００２９】
以下、上述した構成のヘッドユニット１の製造方法の一例、特に、各記録ヘッド２００の固定板３００への固定方法の一例について説明する。
【００３０】
本実施形態では、例えば、図６に示す位置決め治具４００を用いて各記録ヘッド２００を相互に位置決めした状態で固定板３００に固定している。この位置決め治具４００は、図６に示すように、各記録ヘッド２００が収容される複数の位置決め凹部４０１を有する。この位置決め凹部４０１は、記録ヘッド２００よりも大きい開口面積で形成されている。また位置決め凹部４０１の交差する二面は、各記録ヘッド２００を位置決めするための基準面４０２となっている。つまり位置決め治具４００に形成されている各位置決め凹部４０１の基準面４０２の相対位置は、高精度に規定されている。この基準面４０２は、フォトリソグラフィー法を用いて形成されていることが好ましい。基準面４０２を極めて高精度に形成することができるからである。例えば、本実施形態では、位置決め治具４００がシリコン基板で形成され、基準面４０２を含む位置決め凹部４０１がこのシリコン基板をエッチングすることによって高精度に形成されている。
【００３１】
そして図７（ａ）に示すように、固定板３００の表面に配置した記録ヘッド２００を、このような位置決め治具４００の各位置決め凹部４０１に収容する。そして、図７（ｂ）に示すように、固定板３００と位置決め治具４００とを相対的に移動させ、記録ヘッド２００の交差する二つの側面を固定板３００の各バネ部３０２の押圧力によって位置決め治具４００の二つの基準面４０２にそれぞれ当接させた状態に保持する。なお二つの基準面４０２で画成される隅部には、逃げ溝４０３が形成されているため（図６（ａ）参照）、記録ヘッド２００を基準面に当接させた際に、記録ヘッド２００の欠け等の問題が生じることはない。
【００３２】
次いで、図７（ｃ）に示すように、記録ヘッド２００の側面が位置決め治具４００の基準面４０２に当接されている状態、つまり各記録ヘッド２００がバネ部３０２によって押圧された状態で、各記録ヘッド２００の周縁部を接着剤３５０によって固定板３００に固定する。その後、接着剤３５０を硬化させ、位置決め治具４００を取り外すことによってヘッドユニット１が製造される。その結果、ヘッドユニット１を構成する各記録ヘッド２００は、バネ部３０２によって露出孔３０１の内側に向かって押圧された状態となっている。
【００３３】
以上説明したように、所定の位置決め治具４００を用いて各記録ヘッド２００を相互に位置決めして固定板３００に固定することで、極めて容易且つ安価に、各記録ヘッド２００を相互に高精度に位置決めした状態で固定板３００に固定することができる。したがって、ノズル２０６から噴射される液滴の着弾位置精度を大幅に向上したヘッドユニット１を安価に実現することができる。
【００３４】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、バネ部３０２を、固定板３００の露出孔３０１の縁部の交差する二辺にそれぞれ設けるようにしたが、バネ部３０２を設ける位置はこれに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、露出孔３０１の隅部にバネ部３０２を設けるようにしてもよい。ただし、この場合には、記録ヘッド２００の角部に、バネ部３０２が当接される当接面２００ａを形成しておくことが好ましい。
【００３５】
また、上述の実施形態では、ヘッドユニットの一例として、各記録ヘッド２００が固定板３００の表面に接合された構成を例示したが、ヘッドユニット１の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図９（ａ）に示すように、ヘッドユニット１は、各記録ヘッド２００が固定板３００の露出孔３０１に挿入された状態で固定されたものであってもよい。またこの場合、バネ部３０２は、図９（ｂ）に示すように、突出部３０３を記録ヘッド２００の挿入側ではなくノズル２０６側（図中下側）に変形させたものであってもよい。
【００３６】
またこのような構成のヘッドユニット１は、図１０に示すように、インク供給手段を構成するインクカートリッジ２を着脱可能に備え、インクジェット式記録装置Ｉのキャリッジ３に搭載される。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に軸方向移動可能に設けられている。このヘッドユニット１は、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００３７】
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、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。
【００３８】
なお上述の実施形態では、インクジェット式記録ヘッドがキャリッジに搭載されて主走査方向に移動するタイプのインクジェット式記録装置を例示したが、本発明は、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、固定された複数のインクジェット式記録ヘッドを有し、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００３９】
また上述した実施形態では、圧力発生室内の液体に圧力を付与する圧力発生手段として、撓み振動型の圧電素子を例示したが、圧力発生手段は、特に限定されず、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圧電素子であってもよいし、発熱素子等であってもよい。
【００４０】
さらに上述の実施形態では、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドを例示して本発明を説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる記録ヘッドの他、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）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。
【符号の説明】
【００４１】
１  インクジェット式記録ヘッドユニット（ヘッドユニット）、  １００  カートリッジケース、  ２００  インクジェット式記録ヘッド（記録ヘッド）、  ３００  固定板、  ３０１  露出孔、  ３０２  バネ部、  ３０３  突出部、  ３５０  接着剤、  ４００  位置決め治具、  ４０１  位置決め凹部、  ４０２  基準面、  ４０３  逃げ溝、  Ｉ  インクジェット式記録装置
【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】
2012218261.tif 000009
【図８】
2012218261.tif 000010
【図９】
2012218261.tif 000011
【図１０】
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