JP2006256051A - 液滴吐出ヘッドバー、液滴吐出装置、及び、液滴吐出ヘッドバー製造方法 - Google Patents
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【課題】 低コストで複数の液滴吐出ヘッドユニット間のノズルの位置合わせ行なうことの可能な液滴吐出ヘッドバー、この液滴吐出ヘッドバーの製造方法、及び、前記液滴吐出ヘッドバーを備えた液滴吐出装置を得る。
【解決手段】 記録ヘッドユニット32と長尺基板40との間には、接着剤Uが介在されている。そして、両者の間には、接着剤Uの厚み分のギャップGが構成されている。ギャップGは、各記録ヘッドユニット32毎に調整されて、複数の記録ヘッドユニット32のノズル面52Aが、高さZ方向でそろえられ、ノズル面32Aが同一面上に配置されている。記録ヘッドユニット32の長尺基板40への接合固定は、接着剤Uで行なわれている。
【選択図】 図3
【解決手段】 記録ヘッドユニット32と長尺基板40との間には、接着剤Uが介在されている。そして、両者の間には、接着剤Uの厚み分のギャップGが構成されている。ギャップGは、各記録ヘッドユニット32毎に調整されて、複数の記録ヘッドユニット32のノズル面52Aが、高さZ方向でそろえられ、ノズル面32Aが同一面上に配置されている。記録ヘッドユニット32の長尺基板40への接合固定は、接着剤Uで行なわれている。
【選択図】 図3
Description
本発明は、液滴の吐出される複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドユニットが複数配列された液滴吐出ヘッドバー、この液滴吐出ヘッドバーを備えた液滴吐出装置、及び、前記液滴吐出ヘッドバーの製造方法に関する。
液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置において、より高速での画像記録を行うために、ノズルの形成された複数のインクジェット記録ヘッドユニット(以下「ヘッドユニット」という)を紙幅方向に複数並べて固定し、長尺のインク吐出ヘッドを構成するものがある。たとえば特許文献1や特許文献2には、べースプレート上にヘッドユニット(サブユニット)を1列に並べ、長尺のインク吐出ヘッドを構成する技術が開示されている(特許文献1、特許文献2参照)。
ところで、インクジェット記録装置では、高画質を実現するため、ノズルの位置合わせは重要である。したがって、上記のようにベースプレート上に複数のヘッドユニットを配列する場合、各ヘッドユニット間での位置合わせを高精度に行なう必要がある。しかしながら、各ヘッドユニットのサイズのばらつき、ベースプレートの厚みのばらつき、そり、うねり等は、製造工程において生じやすく、高精度に位置合わせするためには各部材を高精度に加工する必要があり、高いコストがかかっていた。
特開平2−2009号公報
特開平5−24192号公報
本発明は、このような問題点に鑑み、複数の液滴吐出ヘッドユニット間において、低コストでノズルの位置合わせ行なうことの可能な液滴吐出ヘッドバー、この液滴吐出ヘッドバーの製造方法、及び、前記液滴吐出ヘッドバーを備えた液滴吐出装置を得ることを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載の液滴吐出ヘッドバーは、ノズルから液滴を吐出する複数の液滴吐出ヘッドユニットと、前記複数の液滴吐出ヘッドユニットが配列される長尺基板と、前記液滴吐出ヘッドユニットと前記長尺基板との間に配置され、変形により前記液滴吐出ヘッドユニットと前記長尺基板との間の距離を各液滴吐出ヘッドユニット毎に調整可能な距離調整部材と、を備えている。
本発明の液滴吐出ヘッドバーは、複数の液滴吐出ヘッドユニットが長尺基板に配列されたものであり、距離調整部材が、液滴吐出ヘッドユニットと長尺基板との間に配置され、変形により液滴吐出ヘッドユニットと長尺基板との間の距離を各液滴吐出ヘッド毎に調整する。すなわち、距離調整部材によって、各液滴吐出ヘッドユニット間の厚みのバラツキや、長尺基板のそり、うねり、厚みのバラツキが吸収される。
上記構成によれば、液滴吐出ヘッドユニットの厚みを高精度にそろえたり、長尺基板のそり、うねりを高精度に抑制したりすることなく、距離調整部材により各液滴吐出ヘッドユニットのノズル面の高さを調整してあわせることができる。したがって、低コストで、ノズル面の高さをそろえることができる。
なお、本発明の液滴吐出ヘッドバーの前記距離調整部材としては、請求項2に記載のように、接着剤を用いることができる。
このように、接着剤を用いることにより、長尺基板と液滴吐出ヘッドとの間の距離を、両者の間を接着剤の厚みで調整することができる。
また、本発明の液滴吐出ヘッドバーの前記距離調整部材としては、請求項3に記載のように、弾性部材を用いることもできる。
このように、弾性部材を用いることにより、弾性部材を弾性変形させることによりその厚みを調整することができ、長尺基板と液滴吐出ヘッドとの間の距離を調整することができる。
請求項4に記載の液滴吐出ヘッドバーは、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドバーにおいて、前記液滴吐出ヘッドユニットと前記長尺基板とを締結する締結ねじをさらに備えたものである。
このように、締結ねじで液滴吐出ヘッドユニットと前記長尺基板とを締結することにより、長尺基板と液滴吐出ヘッドユニットとの位置関係を、固定することができる。
請求項5に記載の液滴吐出装置は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドバーを備えたものである。
本発明の液滴吐出装置は、低コストで高精度にノズルの位置決めが可能な液滴吐出ヘッドバーを備えているので、液滴吐出装置自体も低コストで高画質の画像を記録することができる。
請求項6に記載の液滴吐出ヘッドバー製造方法は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドバーを製造する液滴吐出ヘッドバー製造方法であって、ノズルから液滴を吐出する複数の液滴吐出ヘッドユニットの前記ノズルが形成されたノズル面と逆側の面に、所定の調整厚み以上の距離調整部材を配置し、液滴吐出ヘッドユニットとこの液滴吐出ヘッドユニットが配列される長尺基板の接合面とを、前記距離調整部材を前記長尺基板に押し当てて変形させながら前記ノズル面が所定のノズル面位置となる位置まで接近させ、前記長尺基板に前記液滴吐出ヘッドユニットを接合するものである。
本発明の液滴吐出ヘッドバー製造方法では、まず、複数の液滴吐出ヘッドユニットの前記ノズルが形成されたノズル面と逆側の面に、所定の調整厚み以上の距離調整部材を配置する。なお、所定の調整厚みとしては、各液滴吐出ヘッドユニットの厚みの差、長尺基板の厚みの差、そり、うねり量を考慮して、これらすべてを吸収できる最大の厚みを設定する。
次に、液滴吐出ヘッドユニットと長尺基板の接合面とを、距離調整部材を長尺基板に押し当てて変形させながら前記ノズル面が所定のノズル面位置となる位置まで接近させる。このようにして、各液滴吐出ヘッドユニットの厚み、長尺基板の厚み、そり、うねり、等に関係なく、ノズル面を所定のノズル面位置に配置することができる。
この状態で、長尺基板に液滴吐出ヘッドユニットを接合する。これにより、各液滴吐出ヘッドユニットを、ノズル面の高さを一定にして配列することができる。
以上、本発明によれば、低コストで、各液滴吐出ヘッドユニットのノズル面の高さをそろえることができる。
[第1実施形態]
本実施形態のインクジェット記録装置10は、図1に示すように、用紙を送り出す用紙供給部12と、用紙の姿勢を制御するレジ調整部14と、インク滴を吐出して用紙に画像形成する記録ヘッド部16と、記録ヘッド部16のメンテナンスを行なうメンテナンス部18とを備える記録部20と、記録部20で画像形成された用紙を排出する排出部22とから基本的に構成される。
本実施形態のインクジェット記録装置10は、図1に示すように、用紙を送り出す用紙供給部12と、用紙の姿勢を制御するレジ調整部14と、インク滴を吐出して用紙に画像形成する記録ヘッド部16と、記録ヘッド部16のメンテナンスを行なうメンテナンス部18とを備える記録部20と、記録部20で画像形成された用紙を排出する排出部22とから基本的に構成される。
用紙供給部12は、用紙が積層されてストックされているストッカ24と、ストッカ24から1枚ずつ枚葉してレジ調整部14に搬送する搬送装置26とから構成されている。
レジ調整部14は、ループ形成部28と用紙の姿勢を制御するガイド部材29が備えられており、この部分を通過することによって用紙のコシを利用してスキューが矯正されると共に搬送タイミングが制御されて記録部20に進入する。
排出部22は、記録部20で画像が形成された用紙を排紙ベルト23を介してトレイ25に収納するものである。
記録ヘッド部16とメンテナンス部18の間には、記録紙Pが搬送される用紙搬送路が構成されている。スターホイール17と搬送ロール19とで記録紙Pを挟持しつつ連続的に(停止することなく)搬送する。そして、この用紙に対して、記録ヘッド部16からインク滴が吐出され当該記録紙Pに画像が形成される。
メンテナンス部18は、記録ヘッドユニット32に対して対向配置されるメンテナンス装置21で構成されている。メンテナンス装置21は、記録ヘッドユニット32に対するキャッピングを行なうキャップCPを備え、その他、ワイピング、さらにダミージェットやバキューム等の処理を行うことができる。
図2及び図3に示すように、インクジェット記録ヘッドバー30は、紙送り方向Xと直交する方向(紙幅方向Y)に配置された、複数の記録ヘッドユニット32を備えている。図3(B)に示すように、記録ヘッドユニット32には、紙幅方向Yにライン状に複数のノズル54が形成されている。用紙搬送路を連続的に搬送される記録紙Pに対し、ノズル54からインク滴を吐出することで、記録紙P上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ヘッドバー30は、たとえば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、YMCKの各色に対応して、少なくとも4つ配置されている。インクジェット記録ヘッドバー30の詳細については、後述する。
図4に示すように、それぞれのインクジェット記録ヘッドバー30のノズル54による印字領域幅は、このインクジェット記録装置10での画像記録が想定される記録紙Pの用紙最大幅PWよりも長くされており、インクジェット記録ヘッドバー30を紙幅方向Yに移動させることなく記録紙Pの全幅にわたる画像記録が可能とされている(いわゆるFull Width Array(FWA))。ここで、印字領域とは、用紙の両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅PWよりも大きくとっている。これは、用紙が搬送方向に対して所定角度傾斜して(スキューして)搬送されるおそれがあること、また縁無し印字の要請が高いためである。
次に、インクジェット記録ヘッドバー30の詳細について説明する。
図2及び図3に示すように、インクジェット記録ヘッドバー30は、長尺基板40、及び、複数の記録ヘッドユニット32を含んで構成されている。長尺基板40は、紙幅方向Yに長尺とされ、複数の開口部40Aが形成されている。また、長尺基板40の長手方向の両端部には、インクジェット記録装置10への取り付け部材としての取り付け板42が設けられている。長尺基板40は、2つの取り付け板42の紙幅方向Yの内側部分の下面に架け渡されるように配置されている。長尺基板40の紙送り方向Xの幅は、記録ヘッドユニット32のこの方向の幅よりも狭幅とされている。これにより、インクジェット記録ヘッドバー30を小型化することができる。
長尺基板40の下面には、記録ヘッドユニット32が配置されている。記録ヘッドユニット32は、図5(A)に示すように、液体中継部材50及びヘッド基板52で構成されている。ヘッド基板52は、インクの吐出側に配置され、ノズル面52A側にはインクを吐出させるノズル54が紙幅方向に1列に形成されている。ヘッド基板52には、インクを吐出させるための圧電素子、振動板、圧力室などが備えられている。
液体中継部材50は、長尺基板40側に配置され、図6に示すように、開口部40Aを介してインク供給ユニット44と連接されている。インク供給ユニット44は、図示しないインクタンクからインクを記録ヘッドユニット32へ供給する。液体中継部材50には、インク供給ユニット44と連通されて各ノズル54へインクを供給する個別供給路50Aが形成されている。
図5に示すように、記録ヘッドユニット32と長尺基板40との間には、接着剤Uが介在されている。そして、両者の間には、接着剤Uの厚み分のギャップGが構成されている。ギャップGは、各記録ヘッドユニット32毎に調整されて、複数の記録ヘッドユニット32のノズル面52Aが、高さZ方向でそろえられ、ノズル面52Aが同一面上に配置されている。記録ヘッドユニット32の長尺基板40への接合固定は、接着剤Uで行なわれている。
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッドバー30の製造方法を、図7(A)〜図7(D)を参照して説明する。
ここでは、図7に示す組立装置46が用いられる。組立装置46は、長尺基板40を取り付ける支持アームSAと、ノズル面ステージSTを備えている。支持アームSAの支持面とノズル面ステージSTの載置面とは平行とされ、支持アームSAはこの平行を維持したまま、上下方向(支持面とノズル面ステージSTとが近づく方向)に移動可能とされている。
まず、図7(A)に示すように、長尺基板40を支持アームSAに保持させる。このとき、長尺基板40の記録ヘッドユニット32が配置される側の面がノズル面ステージSTと平行になるように保持させる。また、記録ヘッドユニット32のノズル面52Aと逆側の面に接着剤Uを塗布する。接着剤Uの厚みは、各液滴吐出ヘッドユニット32の厚みの差、長尺基板40の厚みの差、そり、うねり等を考慮し、これらを合算した後の、各記録ヘッドユニット32間での最大の差よりも大きい厚みとされている。これは、各液滴吐出ヘッドユニット32毎の高さZ方向の差を、接着剤Uの厚みにより吸収するためである。そして、接着剤Uの塗布された記録ヘッドユニット32をノズル面ステージSTに位置決めして並べる。
次に、図7(B)に示すように、支持アームSAを位置決めステージSTに近づけていき、図7(C)に示すように、ノズル面ステージSTが所定の位置に配置されたところ、すなわち、記録ヘッドユニット32のノズル面52Aが所定の位置に配置されたところで止める。このとき、記録ヘッドユニット32に塗布されていた接着剤Uは、長尺基板40に押し当てられ、所定の厚み以上の厚さ部分は押しつぶされる。
次に、支持アームSAと位置決めステージSTとの距離を上記の状態で維持したまま接着剤Uの硬化処理を行ない、図7(D)に示すように、組立装置46から取り外して、インクジェット記録ヘッドバー30が完成する。
上記製造方法では、記録ヘッドユニット32と長尺基板40とを、接着剤Uを長尺基板に押し当てて変形させながらノズル面52Aが所定のノズル面位置となる位置まで接近させるので、記録ヘッドユニット32の厚み、長尺基板40の厚み、そり、うねり、等に関係なく、各記録ヘッドユニット32のノズル面52Aの高さをそろえることができる。
なお、上記製造方法では、位置決めステージST上に、長尺基板40を構成するために必要なすべての記録ヘッドユニット32を並べて一度に接合を行なったが、記録ヘッドユニット32の接合は、必ずしも1度で行なう必要はない。例えば、図8に示すように、1個、2個など、一部の記録ヘッドユニット32のみを並べて接合を行ない(図8では2個ずつ)、同様の処理を複数回繰り返すことにより、インクジェット記録ヘッドバー30を完成させてもよい。
次に本実施形態のインクジェット記録装置10の作用について説明する。
インクジェット記録装置10に印刷を指令する電気信号が送られると、ストッカ24から記録紙Pが1枚ピックアップされ、搬送装置26により、記録部20へ搬送される。
一方、インクジェット記録ヘッドバー30には、すでにインクタンクから記録ヘッドユニット32の個別流路にインクが注入(充填)されている。このとき、ノズル54の先端(吐出口)では、インクの表面が僅かに凹んだメニスカスが形成されている。
記録紙Pを所定の搬送速度で搬送しつつ、記録ヘッドユニット32の複数のノズル54から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Pに、画像データに基づく画像を記録する。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
本実施形態のインクジェット記録装置の全体構成は、第1実施形態と同様であり、インクジェット記録ヘッドバーの構成もほぼ同様である。
本実施形態のインクジェット記録ヘッドバー60は、図9に示すように、接着剤Uに代えて、長尺基板40と記録ヘッドユニット32との間に、各記録ヘッドユニット32毎に弾性部材62が配置されている。弾性部材62は、弾性変形可能とされ、樹脂材などにより構成されている。弾性部材62の厚みは、各液滴吐出ヘッドユニット32の厚みの差、長尺基板40の厚みの差、そり、うねり等を考慮し、これらを合算した後の、各記録ヘッドユニット32間での最大の差よりも大きい厚みとされている。長尺基板40と記録ヘッドユニット32との間には、弾性部材62の厚み分のギャップGが構成され、このギャップGが、各記録ヘッドユニット32毎に調整されて、複数の記録ヘッドユニット32のノズル面52Aが、高さZ方向でそろえられ、ノズル面52Aが同一面上に配置されている。
長尺基板40と記録ヘッドユニット32とは、2箇所でねじ64によりねじ止めされている。ねじ64は長尺基板40側から挿通され、弾性部材62を貫通して記録ヘッドユニット32に至っている。
なお、弾性部材62は、図10に示すように、2個のねじ64の間に配置され、ねじ64に貫通されないものであってもよい。また、弾性部材62は、図11に示すように、長尺基板40に取り付けられる記録ヘッドユニット32のすべてに共通な1枚ものとされていてもよい。
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッドバー30の製造方法を、図12(A)〜図12(D)を参照して説明する。本実施形態でも第1実施形態と同様の組立装置46が用いられる。
まず、図12(A)に示すように、第1実施形態と同様にして長尺基板40を支持アームSAに保持させる。また、記録ヘッドユニット32のノズル面52Aと逆側の面に弾性部材62を載置する。そして、弾性部材62の載置された記録ヘッドユニット32をノズル面ステージSTに位置決めして並べる。
次に、図12(B)に示すように、支持アームSAを位置決めステージSTに近づけていき、ノズル面ステージSTが所定の位置に配置されたところ、すなわち、記録ヘッドユニット32のノズル面52Aが所定の位置に配置されたところで止める。このとき、記録ヘッドユニット32に載置されていた弾性部材62は、長尺基板40に押し当てられ、所定の厚み以上の厚さ部分は押しつぶされる。
次に、図12(C)に示すように、支持アームSAと位置決めステージSTとの距離を上記の状態で維持したまま長尺基板40側から、ねじ64で記録ヘッドユニット32を固定する。そして、図12(D)に示すように、組立装置46から取り外して、インクジェット記録ヘッドバー60が完成する。
上記製造方法でも、記録ヘッドユニット32と長尺基板40とを、弾性部材62を長尺基板に押し当てて変形させながらノズル面52Aが所定のノズル面位置となる位置まで接近させるので、記録ヘッドユニット32の厚み、長尺基板40の厚み、そり、うねり、等に関係なく、各記録ヘッドユニット32のノズル面52Aの高さをそろえることができる。
以上、第1、第2実施形態においては、紙幅対応のFWAの例について説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッドは、これに限定されず、主走査機構と副走査機構を有するPartial Width Array(PWA)の装置にも適用することができる。特に、本発明は、高密度ノズル配列を実現するのに有効なものであるため、1パス印字を必要とするFWAには好適である。
その他、上記実施例のインクジェット記録装置10では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ヘッドバーがそれぞれキャリッジ12に搭載され、それら各色の記録ヘッドユニット32から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録紙Pに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録紙P上への文字や画像の記録に限定されるものではない。
すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴吐出(噴射)装置全般に対して、本発明に係る液滴吐出ヘッドバーを適用することができる。
本実施形態でも、紙幅対応のFWAの例について説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッドバーは、これに限定されず、PWAの装置にも適用することができる。
また、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴吐出(噴射)装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッドを適用することができる。
10 インクジェット記録装置
30 インクジェット記録ヘッドバー
32 記録ヘッドユニット
40 長尺基板
52A ノズル面
60 インクジェット記録ヘッドバー
62 弾性部材
G ギャップ
U 接着剤
30 インクジェット記録ヘッドバー
32 記録ヘッドユニット
40 長尺基板
52A ノズル面
60 インクジェット記録ヘッドバー
62 弾性部材
G ギャップ
U 接着剤
Claims (6)
- ノズルから液滴を吐出する複数の液滴吐出ヘッドユニットと、
前記複数の液滴吐出ヘッドユニットが配列される長尺基板と、
前記液滴吐出ヘッドユニットと前記長尺基板との間に配置され、変形により前記液滴吐出ヘッドユニットと前記長尺基板との間の距離を各液滴吐出ヘッドユニット毎に調整可能な距離調整部材と、
を備えた液滴吐出ヘッドバー。 - 前記距離調整部材が接着剤であること、を特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッドバー。
- 前記距離調整部材が弾性変形可能な弾性部材であること、を特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッドバー。
- 前記液滴吐出ヘッドユニットと前記長尺基板とを締結する締結ねじをさらに備えた請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドバー。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドバーを備えた液滴吐出装置。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドバーを製造する液滴吐出ヘッドバー製造方法であって、
ノズルから液滴を吐出する複数の液滴吐出ヘッドユニットの前記ノズルが形成されたノズル面と逆側の面に、所定の調整厚み以上の距離調整部材を配置し、
液滴吐出ヘッドユニットとこの液滴吐出ヘッドユニットが配列される長尺基板の接合面とを、前記距離調整部材を前記長尺基板に押し当てて変形させながら前記ノズル面が所定のノズル面位置となる位置まで接近させ、
前記長尺基板に前記液滴吐出ヘッドユニットを接合する、
液滴吐出ヘッドバー製造方法。
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