JP2005096419A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】 紙ジャム及びカバーヘッドの変形を防止すると共に液滴吐出面への液体の残留を防止して、ノズル列の位置決め精度を向上し印刷品質を向上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】 液滴を吐出する並設されたノズル開口からなるノズル列を有する液体噴射ヘッド２２０と、該液体噴射ヘッド２２０の液体供給口側に固定されるヘッドケース２３０と、前記液体噴射ヘッドの液滴吐出面側に設けられたカバーヘッド２４０とを具備すると共に、前記液体噴射ヘッド２２０と前記カバーヘッド２４０との間に、前記ノズル開口を露出する露出開口部２５１を画成すると共に液滴吐出面の少なくとも前記ノズル列の両端部側に接合される接合部２５２を有する固定板２５０を具備し、前記液体噴射ヘッド２２０の液滴吐出面と前記固定板２５０とを接合することにより複数の液体噴射ヘッド２２０を共通の固定板に位置決め固定する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被噴射液を吐出する液体噴射ヘッドを具備す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し、特にインク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録ヘッドユニット及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置に関する。

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等のインク貯留部に貯留されたインクを、インク滴として吐出可能なインクジェット式記録ヘッドを具備する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）を有する。

ヘッドユニットは、並設されたノズル開口からなるノズル列を有するインクジェット式記録ヘッドと、インクジェット式記録ヘッドのインク供給口側に固定されるヘッドケースと、インクジェット式記録ヘッドのインク滴吐出面側を保護するカバーヘッドとを具備する。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）。

また、カバーヘッドをインクジェット式記録ヘッドのノズルとは異なる部材の一面に固定することにより、カバーヘッドによってインクジェット式記録ヘッドを固定したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、ノズル開口の並設されたノズル列を多列化したインクジェット式記録ヘッドは、１つのインクジェット式記録ヘッドに多列化したノズル開口を設けると、歩留まりが低下してしまうという問題がある。

また、インク滴吐出面とカバーヘッドとの間に隙間があると、インク滴吐出面とカバーヘッドとの段差が大きくなってしまうため、インク滴吐出面をワイピングしても、この段差によってインク滴吐出面にインクが残留してしまうと共に、隙間にインクが入り込んでしまうという問題がある。さらに、インク滴吐出面とカバーヘッドとの間に隙間があると、隙間に紙などの被記録媒体が入り込み、紙ジャムの発生やカバーヘッドが変形してしまうという問題がある。

また、ヘッドユニットに複数のインクジェット式記録ヘッドを用いることでノズル列を多列化した場合、複数のインクジェット式記録ヘッドをインクカートリッジが装着されるカートリッジケース等の保持部材に固定する際に、隣接するノズル列の相対的な位置決めを高精度に行えないという問題がある。また、ヘッドユニットを保持した保持部材を被記録媒体の走査方向に移動するキャリッジに搭載した際に、キャリッジとノズル列との相対的な位置決めを行うために保持部材とキャリッジとの位置決めを行う必要があると共に、キャリッジに対してノズル列の位置決めを高精度に行えないという問題がある。

さらに、カバーヘッドをノズルとは異なる部材の一面に接合するようにすると、カバーヘッドとノズル列との位置決めを行って両者を接合する作業が困難であると共に、高精度な位置決めを行うことができないという問題がある。

なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録ヘッドユニットだけではなく、勿論、インク以外を吐出する他の液体噴射ヘッドを具備する液体噴射ヘッドユニットにおいても、同様に存在する。

特開２００２−１６０３７６号公報（第４頁、第３図） 特開２００３−１４５７９１号公報（第６頁、第６〜７図）

本発明はこのような事情に鑑み、紙ジャム及びカバーヘッドの変形を防止すると共に液滴吐出面への液体の残留を防止して、ノズル列の位置決め精度を向上し印刷品質を向上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課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液滴を吐出する並設されたノズル開口からなるノズル列を有する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドの液体供給口側に固定されるヘッドケースと、前記液体噴射ヘッドの液滴吐出面側に設けられたカバーヘッドとを具備すると共に、前記液体噴射ヘッドと前記カバーヘッドとの間に、前記ノズル開口を露出する露出開口部を画成すると共に液滴吐出面の少なくとも前記ノズル列の両端部側に接合される接合部を有する固定板を具備し、前記液体噴射ヘッドの液滴吐出面と前記固定板とを接合することにより複数の液体噴射ヘッドが共通の固定板に位置決め固定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。
かかる第１の態様では、固定板によって、複数のノズル列の相対的な位置決めを容易に且つ高精度に行い、固定板と複数の液体噴射ヘッドとを位置決め接合することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記接合部が、前記液滴吐出面の外周に沿って設けられた固定用枠部を有することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第２の態様では、固定板の枠部によって液滴吐出面の外周側が塞がれるため、液体が液体噴射ヘッドに回り込むのを防止することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記接合部が、隣接する前記液体噴射ヘッドの間に延設されて前記露出開口部を分割する固定用梁部を有することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第３の態様では、固定板の固定用梁部によって隣接する液体噴射ヘッドの間からの液体の回り込みを防止することができ、液体噴射ヘッドの液体による劣化及び破壊を防止できる。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記液体噴射ヘッドには、当該液体噴射ヘッドを構成する各部材を組み立てる際に位置決めするピンが挿入されるピン挿入孔が設けられ、前記固定板が前記ピン挿入孔を塞いでいることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第４の態様では、ピン挿入孔内に液体が侵入するのを防止して、液体噴射ヘッドの液体による劣化及び破壊を確実に防止することができる。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記固定板が、金属材料からなることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第５の態様では、固定板を金属材料とすることで、固定板を接地できる。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記カバーヘッドが、前記固定板の前記液体噴射ヘッドとは反対側の面に接合されずに設けら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。
かかる第６の態様では、カバーヘッドが固定板に接合されていなくても、固定板によって液体噴射ヘッドへの液体の回り込みを防止することができる。

本発明の第７の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記カバーヘッドが、前記固定板の前記液体噴射ヘッドとは反対側の面の少なくとも前記ノズル列の両端部側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。
かかる第７の態様では、カバーヘッドと固定板との段差を減少させて、液滴吐出面のワイピングや吸引動作などを行っても、液滴吐出面に液体が残留するのを確実に防止できる。

本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記カバーヘッドは、前記液滴吐出面の周縁部に延設された側壁部を有することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第８の態様では、側壁部によって液体噴射ヘッドの外周側からの液体の回り込みを防止することができ、液体噴射ヘッドの液体による劣化及び破壊を防止できる。

本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記側壁部が、前記液滴吐出面の周縁部に亘って設けら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。
かかる第９の態様では、液体が液体噴射ヘッドの外周側に回り込むのを確実に防止できる。

本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様において、前記カバーヘッドには、他部材に位置決め固定される固定孔が設けられていると共に、前記固定孔と複数の前記ノズル列との位置決めにより前記カバーヘッドと前記液体噴射ヘッドとが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。
かかる第１０の態様では、固定孔と複数のノズル列とを位置決め固定することで、カバーヘッドを固定する他部材と複数のノズル列との位置決めを容易に且つ高精度に行うことができる。

本発明の第１１の態様は、第１０の態様において、前記ヘッドケースを保持する保持部材を具備し、前記カバーヘッドの前記固定孔が前記保持部材に位置決め固定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。
かかる第１１の態様では、保持部材と複数のノズル列との位置決めを高精度に行うことができる。

本発明の第１２の態様は、第１０の態様において、前記ヘッドケースを保持すると共に走査方向に移動するキャリッジに固定される保持部材を具備し、前記カバーヘッドの前記固定孔が前記キャリッジに位置決め固定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。
かかる第１２の態様では、キャリッジと複数のノズル列との位置決めを高精度に行うことができ、印刷品質を向上することができる。

本発明の第１３の態様は、第１〜１２の何れかの態様において、前記液体噴射ヘッドの前記液滴吐出面には、撥水膜が設けら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。
かかる第１３の態様では、液滴吐出面に撥水膜を設けることにより、液滴の撥水性を向上して液滴吐出面の汚れを防止することができる。

本発明の第１４の態様は、第１３の態様において、前記撥水膜が、前記液滴吐出面の前記露出開口部により露出した領域のみに形成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。
かかる第１４の態様では、撥水膜によって、カバーヘッドと液滴吐出面との接合性を劣化させずに両者を接合することができる。

本発明の第１５の態様は、第１〜１４の何れかの態様において、前記固定板が平板からなることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第１５の態様では、平板からなる固定板に液体噴射ヘッドを位置決め固定することで、液体噴射ヘッドのハンドリングが邪魔されることなく、容易に且つ高精度にノズル列の位置決めを行うことができる。また、液体噴射ヘッドを平板からなる固定板に当接させて固定することで、複数の液滴吐出ヘッドの液滴吐出方向の位置決めが行われるため、複数の液滴吐出ヘッドのインク滴吐出方向の相対的な位置決めを行う必要がなく、液滴の着弾位置不良を確実に防止することができる。

本発明の第１６の態様は、第１〜１５の何れかの態様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。
かかる第１６の態様では、印刷品質及び信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。

本発明の第１７の態様は、液滴を吐出する並設されたノズル開口からなるノズル列を有すると共に、液体供給口側がヘッドケースに固定される液体噴射ヘッドを、前記ノズル開口を露出する露出開口部を画成すると共に前記液体噴射ヘッドの液滴吐出面の少なくとも前記ノズル列の両端部側に接合される接合部を有する固定板に位置決めして、前記接合部と液滴吐出面とを接合することで、複数の前記液体噴射ヘッドを共通の前記固定板に位置決め固定した後、前記液滴吐出面側にカバーヘッドを設け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。
かかる第１７の態様では、固定板と複数のノズル列とを高精度に位置決めして両者を接合することができる。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドユニットを示す分解斜視図であり、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であり、図３は、その要部断面図である。図１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）を構成する保持部材であるカートリッジケース２１０は、インク供給手段である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。例えば、本実施形態では、インクカートリッジは、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、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。また、カートリッジケース２１０の底面には、図３に示すように、一端が各カートリッジ装着部２１１に開口し、他端が後述するヘッドケース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、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）を介して固定されている。

また、このようなカートリッジケース２１０の底面側には、複数の圧電素子３００を有すると共に、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インクジェット式記録ヘッド２２０が固定されるヘッドケース２３０を有する。本実施形態では、インクカートリッジの各色のインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド２２０がインク色毎に対応して複数設けられ、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設けられている。

ここで、カートリッジケース２１０に搭載される本実施形態のインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０について説明する。図４は、インクジェット式記録ヘッド及びヘッドケースの分解斜視図であり、図５は、インクジェット式記録ヘッド及びヘッドケースの断面図である。図４及び図５に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０を構成する流路形成基板１０は、本実施形態では、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、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２が、幅方向に並設された列が２列形成されている。また、各列の圧力発生室１２の長手方向外側には、後述するリザーバ形成基板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。また、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。

また、流路形成基板１０の開口面側には、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が穿設されたノズルプレート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。すなわち、本実施形態では、１つのインクジェット式記録ヘッドにノズル開口２１の並設されたノズル列２１Ａが２列設けられている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［１０^-6／℃］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などからなる。

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、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子３００が形成されている。このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、リザーバ形成基板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、リザーバ形成基板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。このようなリザーバ形成基板３０としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等を挙げることができるが、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、本実施形態では、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た。

さらに、リザーバ形成基板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。

また、このようなリザーバ形成基板３０上には、コンプライアンス基板４０が接合されている。コンプライアンス基板４０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が厚さ方向に貫通することで形成されている。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。

このように、本実施形態の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、リザーバ形成基板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。そして、このようなインクジェット式記録ヘッド２２０のコンプライアンス基板４０上には、インク導入口４４に連通すると共にカートリッジケース２１０のインク連通路２１２に連通して、カートリッジケース２１０からのインクをインク導入口４４に供給するインク供給連通路２３１が設けられたヘッドケース２３０が設けられている。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。また、ヘッドケース２３０には、リザーバ形成基板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。

このような本実施形態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満たした後、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内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。

このような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が一体的に形成される。

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インクジェット式記録ヘッド２２０となる。

このようなインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０は、上述した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、本実施形態のヘッドユニット２００には、ノズル列２１Ａが８列設けられていることになる。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。

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。

接合部２５２は、本実施形態では、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。

このような固定板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などが挙げられる。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。

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好適である。これは、例えば、固定板２５０を厚くすると、インクジェット式記録ヘッド２２０のノズル開口２１と位置決め治具４００のアライメントマーク４０１との距離が遠くなり、位置決め精度を高めることが困難になると共に、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、インクジェット式記録ヘッド２２０のノズル開口２１と位置決め治具４００のアライメントマーク４０１との距離を短くして、位置合わせを容易に且つ高精度に行うことができると共に、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。なお、本実施形態では、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などによる接着が挙げられる。

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。

また、このような固定板２５０には、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０が位置決め固定されており、このような位置決めは、例えば、ガラス等の透過性を有する板状部材からなる位置決め治具を用いて行うことができる。ここで、位置決め治具を用いた固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０との製造方法について説明する。なお、図６は、固定板とインクジェット式記録ヘッドとの製造工程を示す平面図である。

図６（ａ）に示すように、位置決め治具４００は、ガラス等の透過性を有する板状部材からなり、各ノズル列２１Ａの所定のノズル開口２１と位置決めするアライメントマーク４０１が所定位置に設けられている。まず、図６（ｂ）に示すように、位置決め治具４００の外周と固定板２５０との外周とを合わせることで、位置決め治具４００に固定板２５０を位置決めする。このとき、位置決め治具４００の外周は、固定板２５０の外周と同じ大きさで設けられ、アライメントマーク４０１は外周に対して所定位置に設けられている。

次に、図６（ｃ）に示すように、位置決め治具４００を固定板２５０とは反対側から透視して、アライメントマーク４０１に１つ目のインクジェット式記録ヘッド２２０のノズル列２１Ａのノズル開口２１を位置決めする。このとき、図示しないが、予め固定板２５０のインクジェット式記録ヘッド２２０と接合される接合面に接着剤を塗布し、ノズル列２１Ａを位置決めすると共に１つ目のインクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とを接合する。

なお、例えば、カバーヘッド２４０に直接インクジェット式記録ヘッド２２０を固定すると、カバーヘッド２４０は、インクジェット式記録ヘッド２２０をキャッピングやワイピングなどの衝撃から保護するために、薄い材料で形成することができず、インクジェット式記録ヘッド２２０のノズル開口２１とアライメントマーク４０１との距離が遠くなってしまう。このようにノズル開口２１とアライメントマーク４０１との距離が遠いと、位置決めし難く、位置決め精度を高めることができない。しかしながら、本実施形態では、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に位置決め固定するため、固定板２５０を薄く形成することができる。これにより、ノズル開口２１とアライメントマーク４０１との距離を短くすることができ、ノズル開口２１とアライメントマーク４０１との位置決めを容易に且つ高精度に行うことができる。

また、カバーヘッド２４０は、インクジェット式記録ヘッド２２０を衝撃などから保護するためにインクジェット式記録ヘッド２２０を覆うような箱形状に形成されている。このため、例えば、インクジェット式記録ヘッド２２０を直接カバーヘッド２４０に位置決め固定すると、カバーヘッド２４０内でインクジェット式記録ヘッド２２０のハンドリングが悪く、インクジェット式記録ヘッド２２０の位置決めを高精度に行うのは困難である。また、例え、カバーヘッド２４０内でのインクジェット式記録ヘッド２２０のハンドリングを良くするために、インクジェット式記録ヘッド２２０をカバーヘッド２４０の側壁部２４５から突出するような大きさで形成したとしても、インクジェット式記録ヘッド２２０がカバーヘッド２４０で覆われず、カバーヘッド２４０がインクジェット式記録ヘッド２２０を保護することができないと共に、インクジェット式記録ヘッド２２０が大型化してしまう。これに対して、本実施形態では、インクジェット式記録ヘッド２２０を平板の固定板２５０に固定するため、位置決めの際にインクジェット式記録ヘッド２２０のハンドリングを邪魔することがなく、インクジェット式記録ヘッド２２０の位置決めを高精度に行うことができる。

なお、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は、上述のように熱硬化性の接着剤や、紫外線硬化型の接着剤を用いることができる。ここで、熱硬化性の接着剤を用いる場合、固定板２５０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とを互いに当接させて、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。一方、紫外線硬化型の接着剤を用いる場合、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。このとき、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。また、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。

その後、図６（ｃ）に示す工程を繰り返し行うことで、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に順次位置決め固定する。このように、固定板２５０と複数のノズル列２１Ａとを位置決めして両者を接合することで、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に当接させて固定するため、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に固定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。

一方、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のインクジェット式記録ヘッド２２０とは反対側に、複数の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。

固定部２４２は、本実施形態では、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、このような枠部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。

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。

このようなカバーヘッド２４０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、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、接地するこができる。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。なお、本実施形態では、カバーヘッド２４０の厚さを０．２ｍｍとした。

なお、カバーヘッド２４０と固定板２５０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による接着が挙げられる。

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。本実施形態では、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。

詳しくは、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に挿入すると共に、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。

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、上述した位置決め治具４００を用いて行うことができるが、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を位置決め固定するようにしてもよい。

このようなヘッドユニット２００は、インクジェット式記録装置に搭載される。図７は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図７に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニット２００は、インク供給手段を構成するカートリッジ１Ａ及び１Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット２００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。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂ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。

そして、駆動モータ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２００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。

（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドユニットの組立斜視図であり、図９は、インクジェット式記録ヘッドユニットの要部断面図である。図８及び図９に示すように、本実施形態のヘッドユニット２００Ａは、キャリッジ３にカバーヘッド２４０Ａとカートリッジケース２１０Ａとが固定されている。

詳しくは、キャリッジ３には、カートリッジケース２１０Ａがねじ部材２１６を介して固定されるカートリッジケース支持部３ａと、カバーヘッド２４０Ａが固定されるカバーヘッド支持部３ｂとを具備し、カバーヘッド支持部３ｂには、カバーヘッド２４０Ａのフランジ部２４６Ａの固定孔２４７Ａに挿通される突起部３ｃが設けられている。また、突起部３ｃをフランジ部２４６Ａの固定孔２４７Ａに挿通すると共に突起部３ｃの先端部を加熱してかしめることで、カバーヘッド２４０Ａはキャリッジ３に固定されている。

このように、固定孔２４７Ａとノズル列２１Ａとが高精度に位置決めされたカバーヘッド２４０Ａを、固定孔２４７Ａを介して直接キャリッジ３に固定することで、キャリッジ３とノズル列２１Ａとの位置決めを容易に且つ高精度に行うことができる。また、キャリッジ３とノズル列２１Ａとの位置決めを別途行う必要がなく、製造工程を簡略化すると共に製造時間を短縮することができる。

もちろん、上述した実施形態１と同様に、カバーヘッド２４０Ａを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することで、インク滴吐出面にインクが残留するのを防止することができると共に、インクがインクジェット式記録ヘッド２２０に回り込むことがなく、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できる。また、インク滴吐出面とカバーヘッド２４０Ａとの間には隙間がないため、カバーヘッドの変形及び紙ジャムを防止することができる。

（他の実施形態）
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、上述した実施形態１及び２のノズルプレート２０のインク滴吐出面には、実際には撥水性を向上する撥水膜が形成されている。この撥水膜としては、特に限定されないが、例えば、金属膜を挙げることができる。このような金属膜は、固定板２５０をインク滴吐出面に接合する際に、接着剤の接着力が低下してしまうため、固定板２５０の露出開口部２５１により露出した領域のみに設けるのが好ましい。また、このような金属膜は、例えば、共析メッキにより所定の厚さで高精度に形成することができる。

また、上述した実施形態１及び２では、固定板２５０の接合部２５２に固定用枠部２５３と固定用梁部２５４とを設けるようにしたが、これに限定されず、固定板２５０の接合部２５２は、少なくともノズル列２１Ａの両端側にあればよく、例えば、接合部２５２をノズル列２１Ａの両端側のみに設けた場合には、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間を、カバーヘッド２４０で覆うようにすれば、インクが隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間に入り込むことがなく、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できる。

さらに、上述した実施形態１及び２では、カバーヘッド２４０、２４０Ａを固定板２５０のインクジェット式記録ヘッド２２０とは反対側の面に接合するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、カバーヘッド２４０を固定板２５０に接合せずに、所定の間隔となるように設けるようにしてもよく、当接するように設けるようにしてもよい。何れにしても固定板２５０に複数のインクジェット式記録ヘッド２２０が位置決め固定されるため、複数のノズル列２１Ａの相対的な位置決めを高精度に行うことができる。

また、上述した実施形態１及び２では、カバーヘッド２４０、２４０Ａに側壁部２４５及び固定孔２４７、２４７Ａを有するフランジ部２４６、２４６Ａを設けるようにしたが、側壁部２４５及び固定孔２４７、２４７Ａを有するフランジ部２４６、２４６Ａは必ずしも必要なものではなく、側壁部２４５及び固定孔２４７、２４７Ａを有するフランジ部２４６、２４６Ａがなくても、インク滴吐出面のインク残留を防止することができると共に、カバーヘッドにノズル列２１Ａの相対的な位置決めを高精度に行った状態で複数のインクジェット式記録ヘッドを容易に接合することができる。

また、上述した実施形態１及び２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。

なお、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及びインクジェット式記録装置を一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置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（面発光ディスプレー）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。

実施形態１に係るヘッドユニットの分解斜視図である。 実施形態１に係るヘッドユニットの組立斜視図である。 実施形態１に係るヘッドユニットの要部断面図である。 実施形態１に係るヘッドユニットの要部の分解斜視図である。 実施形態１に係るヘッドケース及び記録ヘッドの断面図である。 実施形態１に係るヘッドユニットの製造工程を示す平面図である。 実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略図である。 実施形態２に係るヘッドユニットの組立斜視図である。 実施形態２に係るヘッドユニットの要部断面図である。

符号の説明

３ キャリッジ、１０ 流路形成基板、１２ 圧力発生室、１００ リザーバ、２００，２００Ａ 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、２４１ 開口部、２４２ 固定部、２４５ 側壁部、２４６，２４６Ａ フランジ部、２４７，２４７Ａ 固定孔、２５０ 固定板、２５１ 露出開口部、２５２ 接合部、２５３ 固定用枠部、２５４ 固定用梁部、３００ 圧電素子、４００ 位置決め治具

Claims (17)

1. 液滴を吐出する並設されたノズル開口からなるノズル列を有する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドの液体供給口側に固定されるヘッドケースと、前記液体噴射ヘッドの液滴吐出面側に設けられたカバーヘッドとを具備すると共に、
   前記液体噴射ヘッドと前記カバーヘッドとの間に、前記ノズル開口を露出する露出開口部を画成すると共に液滴吐出面の少なくとも前記ノズル列の両端部側に接合される接合部を有する固定板を具備し、前記液体噴射ヘッドの液滴吐出面と前記固定板とを接合することにより複数の液体噴射ヘッドが共通の固定板に位置決め固定されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
2. 請求項１において、前記接合部が、前記液滴吐出面の外周に沿って設けられた固定用枠部を有することを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
3. 請求項１又は２において、前記接合部が、隣接する前記液体噴射ヘッドの間に延設されて前記露出開口部を分割する固定用梁部を有することを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記液体噴射ヘッドには、当該液体噴射ヘッドを構成する各部材を組み立てる際に位置決めするピンが挿入されるピン挿入孔が設けられ、前記固定板が前記ピン挿入孔を塞いでいることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記固定板が、金属材料からなることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記カバーヘッドが、前記固定板の前記液体噴射ヘッドとは反対側の面に接合されずに設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
7. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記カバーヘッドが、前記固定板の前記液体噴射ヘッドとは反対側の面の少なくとも前記ノズル列の両端部側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。
8. 請求項１〜７の何れかにおいて、前記カバーヘッドは、前記液滴吐出面の周縁部に延設された側壁部を有することを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
9. 請求項８において、前記側壁部が、前記液滴吐出面の周縁部に亘って設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
10. 請求項１〜９の何れかにおいて、前記カバーヘッドには、他部材に位置決め固定される固定孔が設けられていると共に、前記固定孔と複数の前記ノズル列との位置決めにより前記カバーヘッドと前記液体噴射ヘッドとが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。
11. 請求項１０において、前記ヘッドケースを保持する保持部材を具備し、前記カバーヘッドの前記固定孔が前記保持部材に位置決め固定されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
12. 請求項１０において、前記ヘッドケースを保持すると共に走査方向に移動するキャリッジに固定される保持部材を具備し、前記カバーヘッドの前記固定孔が前記キャリッジに位置決め固定されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
13. 請求項１〜１２の何れかにおいて、前記液体噴射ヘッドの前記液滴吐出面には、撥水膜が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
14. 請求項１３において、前記撥水膜が、前記液滴吐出面の前記露出開口部により露出した領域のみに形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
15. 請求項１〜１４の何れかにおいて、前記固定板が平板からなることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
16. 請求項１〜１５の何れか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。
17. 液滴を吐出する並設されたノズル開口からなるノズル列を有すると共に、液体供給口側がヘッドケースに固定される液体噴射ヘッドを、前記ノズル開口を露出する露出開口部を画成すると共に前記液体噴射ヘッドの液滴吐出面の少なくとも前記ノズル列の両端部側に接合される接合部を有する固定板に位置決めして、前記接合部と液滴吐出面とを接合することで、複数の前記液体噴射ヘッドを共通の前記固定板に位置決め固定した後、前記液滴吐出面側にカバーヘッドを設け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。
    

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