JP2008238595A - 液体噴射ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】複数のヘッドユニットを高精度に位置決めして組み立てることが可能な液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】振動子ユニット１６を収容するケースユニット２４と、一連のインク流路を形成する流路ユニット１８との間に、これらケースユニット２４と流路ユニット１８を複数連結する共通ベース基板６０を固定する。この共通ベース基板６０に基準位置決め穴６１を形成し、これを基準に複数のヘッドユニット１３を位置決めして組み立てる。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに係り、特に、共通液体室から圧力室を通ってノズル開口に至る一連の液体流路を形成する流路ユニットを複数備え、各流路ユニットのノズル開口から液体を液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドに関する。

圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液滴として吐出させ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インクジェット式記録ヘッド、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（Electro Luminescence）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噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等がある。

このような液体噴射ヘッドには種々の形式があるが、例えば、インクジェット式記録装置（以下、単にプリンタという）におけるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）は、複数のノズル開口が開設されたノズル基板、共通インク室から圧力室を通ってノズル開口に至る一連のインク流路を区画する圧力室空部や溝部などの流路部が形成された流路基板、圧力発生手段（例えば、圧電振動子）の作動に応じて圧力室に対応するダイヤフラム部が弾性変形する弾性板（流路基板の開口を封止する封止板とも言える）を積層してなる流路ユニットを備え、これをケースユニットに固定している。この記録ヘッドは、記録画像の高密度化や記録動作の高速化に対応すべく、高い加工密度や加工精度が要求される。そのため、例えば、流路基板はシリコン単結晶性基材（シリコンウェハー）などの結晶性基材を異方性エッチング等によって微細な形状を寸法精度良く形成される。

このような記録ヘッドには、流路ユニットとケースユニットを1つのヘッドユニットとして、このヘッドユニットを複数並べて組み付けて構成されるものがある。この記録ヘッドでは、各ヘッドユニットを構成する流路ユニットとケースユニットの構成部材を正確に位置決めして組み付けることが重要であることは勿論のこと、各ヘッドユニット同士を正確に位置決めして組み付けることが重要となる。そのため、複数のヘッドユニットを搭載する部材に位置決め基準となる部分を設けておき、記録ヘッド全体を保護するカバー部材に設けたバネで各ヘッドユニットを付勢することで、各ヘッドユニットの位置決めと記録ヘッド全体の保護を行うようにしたものがある(例えば、特許文献１参照)。

特開平５−１６３３９号公報

ところが、上記記録ヘッドでは、各ヘッドユニットの外側部分を合成樹脂製の部品の位置決め基準となる部分に付勢し、押し付けて位置決めすることから、ノズル位置に対して、各ヘッドユニットの外側部分までには多くの構成部品が存在し、これらの組立精度の影響が外側部分に及んでしまい、位置決め精度を確保することが難しい。また、合成樹脂製では、構成部品が多数存在する場合には十分な位置決め精度を期待することができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のヘッドユニットを高精度に位置決めして組み立てることが可能な液体噴射ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、少なくともノズル開口に通じる圧力室を含む液体流路、及び、前記圧力室の容積を変動させるためのダイヤフラム部を有する流路ユニットと、前記ダイヤフラム部を変位させるための圧電振動子を有する振動子ユニットと、前記振動子ユニットを収容するケースユニットと、を備える液体噴射ヘッドであって、前記ケースユニットと前記流路ユニットを複数連結する共通ベース基板が、前記ケースユニットと前記流路ユニットの間に固定されたことを特徴とする。

上記構成によれば、液体噴射ヘッドを構成するケースユニットと流路ユニットの間に、これらケースユニットと流路ユニットを複数連結する共通ベース基板を固定することにより、この共通ベース基板を基準に複数のユニットを位置決めして組み立てることが可能となり、ケースユニットの外側部分で位置決めする場合に比べ、ノズル開口に近い構成部品で位置決めでき、高精度に位置決めして組み立てることが可能となる。また、個々のユニットを構成するケースユニットと流路ユニットも共通ベース基板を基準に両側に組み立てることで、高精度に位置決めすることが可能となる。

また、本発明は、前記共通ベース基板において、前記ケースユニットと前記流路ユニットを対応して位置決めするための基準位置決め穴を少なくとも２つ以上有し、前記ケースユニット及び前記流路ユニットの各ユニットは、各基準位置決め穴に対応する位置で固定されている構成を採用する場合に好適である。

上記構成によれば、共通ベース基板の少なくとも２つの基準位置決め穴を用いてケースユニット及び流路ユニットの各ユニットを位置決めすることにより、各ユニットの共通ベース基板の平面上での位置決めが可能となり、ノズル開口に近い構成部品で位置決めして、高精度に組み立てることが可能となる。
なお、本発明は、前記ケースユニットと前記流路ユニットの位置決め穴が重合している構成を採用することが望ましく、互いの位置決め穴を重ね合わせることで簡単に位置決めが可能となる。

また、上記構成において、前記共通ベース基板は、シリコン基板からなる構成とすることが望ましい。これにより、シリコン基板のエッチング処理で高精度に共通ベース基板を作製可能であり、各基準位置決め穴も高精度に作製可能となる。

また、上記構成において、前記共通ベース基板の厚さは、前記圧電振動子の自由端部の長さよりも薄く設定された構成とすることが望ましい。

この構成によれば、ケースユニットと流路ユニットの間に固定される共通ベース基板の厚さが圧電振動子の自由端部の長さよりも薄くしてあるので、流路ユニットでの圧電振動子とノズル開口までの流路長さを変えることなく配置することが可能となる。これにより、吐出特性を変えることなく、精度良く位置決めした状態で各ユニットを組み立てることが可能となる。

また、上記構成において、前記共通ベース基板は、前記流路ユニットのダイヤフラム部に対応する位置に、前記圧電振動子の自由端部が挿通可能な挿通開口部を有する構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、共通ベース基板に形成した挿通開口部に流路ユニットのダイヤフラム部に対応する位置の圧電振動子の自由端部を挿通することで、圧電振動子と干渉することなく、共通ベース基板を配置することが可能となるとともに、ダイヤフラム部の周囲を補強して剛性を高めることが可能となる。これにより、位置決め精度の向上と同時に、高応答周波数での吐出や均一な吐出特性を得ることが可能となる。

また、上記構成において、前記流路ユニットは、複数の圧力室にそれぞれ対応させて複数のダイヤフラム部を列設し、前記共通ベース基板は、流路ユニットのダイヤフラム部の列毎に対応して、同一列内の全てのダイヤフラム部に共通の挿通開口部を有する構成を採用することが望ましい。さらに、前記共通ベース基板は、流路ユニットの各ダイヤフラム部に１対１に対応させて前記挿通開口部を複数有する構成を採用することが望ましい。また、前記共通ベース基板は、流路ユニットにおける隣り合う複数のダイヤフラム部に対応して、当該隣り合う複数のダイヤフラム部に共通の挿通開口部を複数有する構成を採用することが望ましい。

上記構成によれば、共通ベース基板の挿通開口部を、流路ユニットの各ダイヤフラム部の構成であるダイヤフラム部の列毎に対応して、同一列内の全てのダイヤフラム部に共通の挿通開口部を形成することや各ダイヤフラム部に１対１に対応させて挿通開口部を形成すること、あるいは、隣り合う複数のダイヤフラム部に共通の挿通開口部を形成することにより、圧電振動子と干渉することなく、共通ベース基板を配置することが可能となるとともに、ダイヤフラム部の周囲をそれぞれの大きさの挿通開口部で補強して剛性を高めることが可能となり、挿通開口部を１つの圧電振動子に対応する大きさまで小さくすれば、一層剛性を高めることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射ヘッドが適用される装置として、図１に示すインクジェット式プリンタ（以下、プリンタと略記する）を例示する。

プリンタ１は、本発明の液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、インクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、記録ヘッド２が搭載されたキャリッジ４を記録紙６（吐出対象物の一種）の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構７と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８等を備えて概略構成されている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向（ヘッド走査方向）であり、紙送り方向とは、副走査方向（即ち、ヘッド走査方向に直交する方向）である。なお、インクカートリッジ３としては、キャリッジ４に装着するタイプを採用しても良いし、プリンタ１の筐体側に装着してインク供給チューブを介して記録ヘッド２に供給するタイプを採用することも可能である。

キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダ１０によって検出され、検出信号が位置情報として制御部（図示せず）に送信される。これにより、制御部はこのリニアエンコーダ１０からの位置情報に基づいてキャリッジ４（記録ヘッド２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作（吐出・噴射動作）等を制御することができる。

また、記録ヘッド２の移動範囲内であってプラテン５よりも外側には、記録ヘッド２の走査起点（非記録時の待機位置）となるホームポジションが設定されている。このホームポジションには、キャッピング機構１１が設けられている。このキャッピング機構１１は、キャップ部材１１´によって記録ヘッド２のノズル形成面を封止し、ノズル開口１９（図２参照）からのインク溶媒の蒸発を防止する。また、このキャッピング機構１１は、封止状態のノズル面に負圧を与えてノズル開口１９からインクを強制的に吸引排出するクリーニング動作に用いられる。

また、ホームポジションには、記録ヘッド２のノズル形成面を払拭するためのワイピング機構１２が配設されている。このワイピング機構１２は、例えばエラストマーなどの弾性を有する素材からなるワイパーブレード１２′を備え、記録ヘッド２がワイピング機構１２の上方を通過する際にワイパーブレード１２′の上端部が記録ヘッド２のノズル形成面に接触可能な位置（ワイピング位置）に移動するように構成されている。そして、ワイパーブレード１２′の上端部が記録ヘッド２のノズル形成面に接触した状態で記録ヘッド２が移動すると、ワイパーブレード１２′によって記録ヘッド２のノズル形成面が払拭（ワイピング）される。これにより、例えばクリーニング処理後にノズル形成面に付着した余分なインク滴を取り除くことができる。

図２は、記録ヘッド２の構成を説明する要部横断面図、図３は、記録ヘッド２の構成を説明する要部縦断面図、図４は、２つのヘッドユニット１３を備える記録ヘッド２の分解斜視図、図５は共通ベース基板の平面図である。本実施形態における記録ヘッド２は、複数の圧電振動子１５を備えた振動子ユニット１６、共通インク室２０（共通液体室）からインク供給口２１及び圧力室２２を通ってノズル開口１９に至る一連のインク流路（液体流路の一種）を形成する流路ユニット１８、及び、ケースユニット２４などを備えたヘッドユニット１３を２つ備えて概略構成されている。

ケースユニット２４は中空箱体状のケーシングであり、その内部には、インクカートリッジ３からのインクを共通インク室２０側に導入するための流路であるケース流路３１と、各振動子ユニット１６を個別に収容する収容室３２とが形成されている。このケースユニット２４は、熱硬化性樹脂の一種であるエポキシ樹脂によって成型されており、流路取付面に流路ユニット１８が固定される。また、ケースユニット２４の内部には、図４に示すように、ピン保持部３４（位置決め穴としても機能する）がケースの高さ方向を貫通して長辺に沿って２箇所形成されている（図４においては、１つのケースユニット２４に２つのうちの１つのみが示されている）。これらのピン保持部３４は、それぞれ図示しないケースピンを保持するための空部であり、ケースピンの直径より極く僅かに大きい内径に設定された円筒形状に形成されている。本実施形態においては、２箇所のピン保持部３４は流路基板４０に開設された基準穴５２（図４参照）に対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、ケースピンは、先端部を流路取付面から突出させた状態でピン保持部３４に植設されて保持される。各ケースピンの直径を基準穴５２の内接円の直径に揃えることで、位置決めできるようにしてある。なお、流路ユニット１８とケースユニット２４との位置決めについては後述する。

上記の振動子ユニット１６は、圧力発生手段としての圧電振動子１５と、この圧電振動子１５が接合される固定板３７と、圧電振動子１５に配線基板からの駆動信号を供給するためのフレキシブルケーブル３８等から構成される。各圧電振動子１５は、自由端部が固定板３７の先端面よりも外側に突出した所謂片持ち梁の状態で、ステンレス鋼などの金属製板材からなる固定板３７上に取り付けられている。なお、圧力発生手段としては、上記圧電振動子以外にも、静電アクチュエータ、磁歪素子、発熱素子等を用いることができる。

流路ユニット１８は、振動板３９、流路基板４０、及びノズル基板４１からなる流路ユニット構成部材を積層した状態で接合して一体化することにより作製されている。この流路ユニット１８における圧力室２２は、ノズル開口１９の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、共通インク室２０は、インク導入針側からのインクが導入される室である。そして、この共通インク室２０に導入されたインクは、インク供給口２１を通じて各圧力室２２に分配供給されるようになっている。

流路ユニット１８の底部に配置されるノズル基板４１は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口１９を、副走査方向に列状に開設した金属製の薄い板材である。本実施形態のノズル基板４１は、ステンレス鋼の板材によって作製され、ノズル開口１９の列（ノズル列）が、記録ヘッド１の走査方向（主走査方向）に複数並べて設けられている。そして、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル開口１９によって構成される。

本実施形態における流路基板４０は、インク流路となる流路部、具体的には、共通インク室２０となる開口部、インク供給口２１となる溝部、及び、圧力室２２となる圧力室空部が区画形成された板状の部材である。この流路基板４０は、結晶性基材の一種であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。

上記の振動板３９は、図２に示すように、ステンレス鋼等の金属製の支持板３９ａ上にＰＰＳ樹脂等の弾性フィルム３９ｂをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板３９において圧力室２２に対応する部分には、圧電振動子１５の自由端部の先端を接合するための島部４８が形成されており、この部分がダイヤフラム部として機能する。即ち、この振動板３９は、圧電振動子１５の作動に応じて島部４８の周囲の弾性フィルムが弾性変形するように構成されている。また、振動板３９は、流路基板４０の共通インク室２０の開口部分を封止してコンプライアンス部４９としても機能する。このコンプライアンス部４９に相当する部分については支持板３９ａを除去して弾性フィルム３９ｂだけにしている。なお、この振動板３９は、流路基板４０に形成された流路部４３の開口面を封止する封止板と言うこともできる。

ここで、上記の流路基板４０において、流路部４３の形成領域（流路部形成領域）よりも外側の領域であるフレーム領域には、図４に示すように、振動板３９及びノズル基板４２やケースユニット２４との相対位置を規定するための基準穴５２が合計４箇所開設されている（図４においては４つの基準穴５２のうちの一部が示されている）。そして、間隔の離れた一方の長辺側（左側）の２つの基準穴５２が流路ユニット１８とケースユニット２４の位置決めをする際に用いられる基準穴であり、また、他方の長辺側（右側）の２つの基準穴５２が、流路ユニット１８の各構成部材間の位置決めに用いられる基準穴である。これにより、位置決めする際に基準となる穴同士の穴間距離が長いいずれかの長辺側の２つを用いることで、位置決め精度の向上を図るようにしている。

一方、図４に示すように、振動板３９及びノズル基板４１において流路基板４０の各基準穴５２に対応する位置には、それぞれ貫通穴５３，５４がそれぞれ４箇所ずつ開設されている（図４においては４つのうちの一部が示されている）。そして、これらの流路ユニット構成部材を接合する際には、治具上に各構成部材を順次積層するようになっている。

本実施形態においては、まず、治具に設けられた位置決めピンを他方の長辺側の各貫通穴５４にそれぞれ挿通した状態で、治具の流路ユニット載置面上にノズル基板４１を積層する。次に、位置決めピンを他方の長辺側の各基準穴５２にそれぞれ挿通し、接着剤を間に介在させた状態でノズル基板４１の上に流路基板４０を載置する。そして、位置決めピンを他方側の各貫通穴５３にそれぞれ挿通し、接着剤を間に介在させた状態で流路基板４０上に振動板３９を載置する。

このようにして、ノズル基板４１、流路基板４０、及び振動板３９の相対位置が規定された状態で相互を接合して流路ユニット１８がアッセンブリ化される。

この記録ヘッド２には、２つのヘッドユニット１３を構成するケースユニット２４と流路ユニット１８の間に一枚の板状の部材である共通ベース基板６０を介在させてある。この共通ベース基板６０には、２つのヘッドユニット１３のそれぞれのピン保持部３４に対応した４つの基準位置決め穴６１が形成されている。また、この共通ベース基板６０には、複数の圧力室２２にそれぞれ対応させて列設したダイヤフラム部として機能する同一列内の全ての島部４８に共通する挿通開口部６２が開設されている。すなわち、１つのヘッドユニット１３に２列の振動子ユニット１６が収納されるのに対応して４列の挿通開口部６２が形成され、各圧電振動子１５の自由端部が挿通可能となっている。また、この共通ベース基板６０の厚さは、圧電振動子１５の自由端部の長さよりも薄く設定してある。これにより、ケースユニット２４と流路ユニット１８との間に介在させた状態で圧電振動子１５の自由端部を挿通開口部６２を挿通させて、圧電振動子１５の先端と振動板３９の島部４８を密着させて接合することができる。また、共通ベース基板６０には、ケース流路３１に対応させて連通流路６５が開設されている。

この共通ベース基板６０の基準位置決め穴６１は、図４及び図５に示すように、各ヘッドユニット１３の流路ユニット１８の流路基板４０の基準穴５２及びケースユニット２４のピン保持部３４に対応して、重ね合わせることができる位置に形成してある。すなわち、４つの基準位置決め穴６１は、各ヘッドユニット１３の長辺と平行に２つずつ形成してある。本実施の形態における基準ベース基板６０は、結晶性基材の一種であるシリコン基板（シリコンウェハー）を異方性エッチング処理することにより基準位置決め穴６１及び圧電振動子１５の自由端部が挿通される挿通開口部６２が作製される。これにより、加工精度を高め、位置決め精度を向上できるようにしている。

各ヘッドユニット１３に対応する少なくとも２つのうち１つの基準位置決め穴６１は、図６（ａ）に示すように、共通ベース基板６０のシリコンウェハーの表面(１１０)面上で、この(１１０)面と直交する第１（１１１）面と、この第１（１１１）面に７０．５３°で斜めに交差すると共にシリコンウェハー表面に直交する第２（１１１）面とにより、辺の長さが等しい多角形、本実施形態においては４辺の長さが等しい菱形状に構成されている。この基準位置決め穴６１の寸法に関し、向かい合う辺同士の垂直距離がｄ１となるように定められている。換言すると、基準位置決め穴６１に内接する仮想的な内接円Ｃｖの直径がｄ１となるように穴の寸法が定めてある。この内接円Ｃｖの直径ｄ１は、組み立て用治具の位置決めピンの直径、及び、ケースユニット２４のケースピンの直径に揃えられている。即ち、この基準位置決め穴６１は、位置決めピンやケースピンに対してガタツキが生じない程度の寸法に設定されている。

また、各ヘッドユニット１３に対応する少なくとも２つのうちもう１つの基準位置決め穴６１は、図６（ｂ）に示すように、上記基準位置決め穴６１とは形状が異なったものであっても良く、辺の長さが異なる多角形、本実施形態においては、第１（１１１）面を短辺とし、第２（１１１）面を長辺とする平行四辺形状の長穴に構成されている。この基準位置決め穴６１の短辺の寸法は、上記基準位置決め穴６１の各辺の寸法に揃えられている。詳しくは、向かい合う長辺同士の垂直距離がｄ１に設定され、一方、向かい合う短辺同士の垂直距離は、ｄ１よりも長いｄ２に設定されている。
このように、共通ベース基板６０の少なくとも２つの基準位置決め穴６１のうち１つが４辺の長さが等しい菱形状に構成されていれば、残りの一つは、辺の長さが異なる多角形、例えば菱形状と同一長さの短辺と長さの異なる長辺とする平行四辺形状の長穴に構成されていても良く、２つが菱形状であっても良い。

この共通ベース基板６０と１つのヘッドユニット１３のケースユニット２４、および流路ユニット１８との位置決めでは、共通ベース基板６０のヘッドユニット１３の長辺と平行な２つの基準位置決め穴６１を用いて、アッセンブリ化された流路ユニット１８を共通ベース基板６０に精度良く位置決めした状態で接合した後、共通ベース基板６０にケースユニット２４を接合することで精度良く位置決めした状態で１つのヘッドユニット１３を組み立てることができる。同様にして、共通ベース基板６０の残りの２つの基準位置決め穴６１を用いてもう１つのヘッドユニット１３を組み立てることで、共通ベース基板６０を基準に２つのヘッドユニット１３、１３を精度良く位置決めした状態とすることができる。

この共通ベース基板６０を用いるヘッドユニット１３の組み立ては、例えば、予め治具上で流路ユニット１８の各構成部材を積層し、部材間の接着剤を硬化させたならば、流路ユニット１８を共通ベース基板６０の基準位置決め穴６１を用いて位置決めして接合した後、これら流路ユニット１８及び共通ベース基板６０を治具から取り外し、振動板側をケースユニット２４に向けた姿勢で、共通ベース基板６０をケースユニット２４の流路取付面に接合する。この際、共通ベース基板６０の基準位置決め穴６１にケースピンをそれぞれ挿通することにより、共通ベース基板６０とケースユニット２４の相対位置を規定した状態で固定する。なお、共通ベース基板６０を用いるヘッドユニット１３の組み立ては、上記の方法に限らず、適宜変更するようにしても良く、共通ベース基板６０の基準位置決め穴６１を基準に位置決めして組み立てるようにすれば良い。また、基準位置決め穴６１は少なくとも２つあれば良く、さらに増やしても良い。

この共通ベース基板６０と各ヘッドユニット１３の流路ユニット１８との位置決め、及びケースユニット２４との位置決めの際、２つの基準位置決め穴６１のうち、一方を平行四辺形状の穴とした場合には、長辺による長穴によってケースユニット２４のケースピンとの間に間隙が形成されることになり、わずかな誤差がある場合においても、この間隙によって誤差を吸収することができる。これにより、共通ベース基板６０や流路基板４０にひびや割れを生じさせることなく、精度良く位置決めした状態で組み立てることが可能となる。

ここで、２つの基準位置決め穴６１のうち、一方の基準位置決め穴６１を長穴とした場合には、斜め（第２（１１１）面方向）に長尺となっているため、この基準位置決め穴６１の中心と位置決め状態におけるケースピンの中心軸がずれた場合、共通ベース基板６０及び流路ユニット１８がケースユニット２４に対してケースピンを中心とした回転方向に位置ずれする可能性がある。しかしながら、流路ユニット１８とケースユニット２４との間で求められる位置精度は、流路ユニット構成部材間で求められる位置精度ほど高くないため上記の位置ずれは許容される。また、２つの基準位置決め穴の穴間距離をヘッドユニット１３の長辺側に配置して長くするようにレイアウトしているため、位置ずれによる悪影響を最小限に抑えることができる。

また、この記録ヘッド２では、共通ベース基板６０の挿通開口部６２で振動子ユニット１６の一列の圧電振動子１５をそれぞれ囲むようにしてケースユニット２４の流路取付面に共通ベース基板６０が取り付けてあるので、ケースユニット２４の剛性を高めて補強することになり、ケースユニット２４の収容室３２内に収容固定された振動子ユニット１６の圧電振動子１５の作動によるケースユニット２４の圧縮変形や流路ユニット１８の変形を抑えることができる。これにより、高応答周波数での吐出や均一な吐出特性を得ることが可能となる。

次に、この発明の他の実施の形態について図７〜図９を参照しつつ説明する。記録ヘッド２において、共通ベース基板６０をケースユニット２４と流路ユニット１８との間に介在させて剛性を高めることによる補強は、挿通開口部６２の大きさを小さくすればするほどケースユニット２４の圧縮変形や流路ユニット１８の変形を抑えることができる。そこで、この記録ヘッド２′では、共通ベース基板６０の挿通開口部６２′を複数の圧電振動子１５毎に対応した大きさ、例えば図７〜図９に示すように、３つずつの圧電振動子１５を挿通する大きさとして桟６３で仕切ることで、ケースユニット２４の流路取付面の剛性を高めるようにしている。なお、他の構成はすでに説明した記録ヘッド２と同一であるので、重複する説明は省略する。

この記録ヘッド２′によれば、共通ベース基板６０の基準位置決め穴６１を基準に２つのヘッドユニット１３、１３を位置決めすることで、２つのヘッドユニット１３，１３を精度良く位置決めして組み立てることができるとともに、共通ベース基板６０をケースユニット２４と流路ユニット１８の間に介在させることで、共通ベース基板６０の３つの圧電振動子１５毎に桟６３で仕切って形成した挿通開口部６２′で２つのヘッドユニット１３の流路取付面を補強して剛性を高めることができ、ケースユニット２４の収容室３２内に収容固定された振動子ユニット１６の圧電振動子１５の作動によるケースユニット２４の圧縮変形や流路ユニット１８の変形を一列ごとの挿通開口部の場合に比べて一層抑えることができる。

また、記録ヘッド２″では、図１０及び図１１に示すように、共通ベース基板６０の挿通開口部６２″が１つずつの圧電振動子１５に対応した大きさとされて桟６３で仕切ってある。これにより、各圧電振動子１５を挿通開口部６２″に挿通した状態では、各圧電振動子１５の周囲が均一に囲まれてケースユニット２４の流路取付面の剛性を高めることができる。なお、他の構成はすでに説明した記録ヘッド２と同一であるので、重複する説明は省略する。

この記録ヘッド２″によれば、共通ベース基板６０の基準位置決め穴６１を基準に２つのヘッドユニット１３、１３を位置決めすることで、２つのヘッドユニットを精度良く位置決めして組み立てることができるとともに、共通ベース基板６０をケースユニット２４と流路ユニット１８の間に介在させることで、共通ベース基板６０の各圧電振動子１５を桟６３で仕切って形成した挿通開口部６２″でケースユニット２４の流路取付面を補強して剛性を高めることができ、ケースユニット２４の収容室３２内に収容固定された振動子ユニット１６の圧電振動子１５の作動によるケースユニット２４の圧縮変形や流路ユニット１８の変形を抑えることができる。特に、各圧電振動子１５毎の挿通開口部６２″とすることで、各圧電振動子１５毎の剛性が均一となり、複数個毎に仕切る挿通開口部６２′の場合に比べ、吐出特性のばらつきを抑えて均一な吐出特性とすることが可能となる。

このような共通ベース基板６０、６０′、６０″では、ケースユニット２４の流路ユニット１８の流路取付面を補強するため、プラスチック製のケースユニット２４のヤング率よりも高いヤング率を有する材料で作製することが好ましく、結晶性基材の一種であるシリコン基板（シリコンウェハー）を異方性エッチング処理することにより作製されるほか、例えばステンレス鋼(ＳＵＳ)など他の材料を用いて作製するようにしても良い。

この記録ヘッドによれば、ケースユニット２４と流路ユニット１８の間に、これらケースユニット２４と流路ユニット１８を複数連結する共通ベース基板６０を介在させることにより、この共通ベース基板６０を基準に複数のユニット１３を位置決めして組み立てることが可能となり、ケースユニット１３の外側部分で位置決めする場合に比べ、ノズル開口１９に近い構成部品で位置決めでき、高精度に位置決めして組み立てることが可能となる。また、個々のユニット１３を構成するケースユニット２４と流路ユニット１８も共通ベース基板６０を基準に両側に組み立てることで、高精度に位置決めすることが可能となる。

また、共通ベース基板６０に、ケースユニット２４と流路ユニット１８を対応して位置決めするための基準位置決め穴６１を少なくとも２つ以上形成し、各基準位置決め穴６１に対応する位置でケースユニット２４及び流路ユニット１８を固定することで、高精度に位置決めすることができる。また、共通ベース基板６０の少なくとも２つの基準位置決め穴６１を、ケースユニット２４と流路ユニット１８の位置決め穴３４、５２と重合するように配置することで、互いの位置決め穴を重ね合わせることで簡単且つ精度良く位置決めすることが可能となる。

また、共通ベース基板６０をシリコン基板で構成することで、シリコン基板のエッチング処理で高精度に共通ベース基板を作製可能であり、各基準位置決め穴６１も高精度に作製可能となる。

また、共通ベース基板６０の厚さを圧電振動子１５の自由端部の長さよりも薄くしてあるので、流路ユニット１８での圧電振動子１５とノズル開口１９までの流路長さを変えることなく配置することが可能となる。これにより、吐出特性を変えることなく、精度良く位置決めした状態で各ユニットを組み立てることが可能となる。

また、共通ベース基板６０に挿通開口部６２を形成し、流路ユニット１８のダイヤフラム部４８に対応する位置の圧電振動子１５の自由端部を挿通することで、圧電振動子１５と干渉することなく、共通ベース基板６０を配置することが可能となるとともに、ダイヤフラム部の周囲を補強して剛性を高めることが可能となる。これにより、位置決め精度の向上と同時に、高応答周波数での吐出や均一な吐出特性を得ることが可能となる。

共通ベース基板６０に、流路ユニット１８の各ダイヤフラム部４８の列毎に対応して全てのダイヤフラム部に共通の挿通開口部６２を形成することや各ダイヤフラム部４８に１対１に対応させて挿通開口部６２″を形成すること、あるいは、隣り合う複数のダイヤフラム部４８に共通の挿通開口部６２′を形成することにより、圧電振動子１５と干渉することなく、共通ベース基板６０を配置することが可能となるとともに、ダイヤフラム部４８の周囲をそれぞれの大きさの挿通開口部６２、６２′、６２″で補強して剛性を高めることが可能となり、挿通開口部を１つの圧電振動子１５に対応する大きさの挿通開口部６２″まで小さくすれば、一層剛性を高め、均一に補強することが可能となる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
上記実施形態では、２つのヘッドユニット１３を備える記録ヘッド２、２′、２″の場合を例に説明したが、図１２に示すように、複数のヘッドユニット１３を並べて複数列のノズル開口から吐出させるマルチヘッドとして構成し、例えば４つのヘッドユニット１３をノズル列に直交する方向に並設して８列ヘッドとしたり、複数のヘッドユニット１３をノズル列方向に千鳥状に並べてラインヘッドとして構成するようにしても良く、いずれの場合にも一枚の共通ベース基板に形成した基準位置決め穴を基準に組み立てることで、高精度に位置決めして組み立てることができる。

なお、上記各実施形態において、共通ベース基板６０の位置決め穴の精度（位置や形状の精度）が十分に確保されている場合には、図１３に示すように、共通ベース基板６０上において流路基板４０の他方の長辺側の２つの基準穴５２に対応した位置に位置決め穴６１′（６１ａ′，６１ｂ′）をそれぞれ設け、この位置決め穴６１ａ′，６１ｂ′を用いて流路ユニット１８と共通ベース基板６０とを一体化した後、基準位置決め穴６１を用いてヘッドケース２４と共通ベース基板６０とを接合する構成を採用しても良い。この場合、この基準位置決め穴６１の寸法については、流路基板４０の基準穴５２よりも大きく設定する。また、一方の位置決め穴６１ａ′を４辺の長さが等しい菱形状とし、他方の位置決め穴６１ｂ′を平行四辺形状の長穴に設定する。即ち、位置決め穴６１ａ′は、図６（ａ）に示した形状、位置決め穴６１ｂ′は、図６（ｂ）に示した形状となる。

また、本発明は、上記プリンタの記録ヘッドに限らず、他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタを製造するディスプレー製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレーやＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極を形成する電極製造装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置等にも適用することができる。

プリンタの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部横断面図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部縦断面図である。 流路ユニットと共通ベース基板とケースユニットの分解斜視図である。 共通ベース基板の平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ基準穴の構成を説明する図である。 流路ユニットと共通ベース基板とケースユニットの分解斜視図である。 共通ベース基板の平面図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部縦断面図である。 流路ユニットと共通ベース基板とケースユニットの分解斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部縦断面図である。 （ａ）、（ｂ）はヘッドユニットのレイアウトのバリエーションを説明する平面図である。 共通ベース基板の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１…プリンタ，２…記録ヘッド，１２…ワイピング機構，１３…ヘッドユニット，１５…圧電振動子，１６…アクチュエータユニット，１８…流路ユニット，１９…ノズル開口，２２…圧力室，２４…ヘッドケース，３９…振動板，４０…流路基板，４１…ノズル基板，４３…流路部，４８…島部，４９…コンプライアンス部，５２…基準穴，５３，５４…貫通穴，６０…共通ベース基板，６１…基準位置決め穴，６２…挿通開口部，６３…桟

Claims (9)

1. 少なくともノズル開口に通じる圧力室を含む液体流路、及び、前記圧力室の容積を変動させるためのダイヤフラム部を有する流路ユニットと、
   前記ダイヤフラム部を変位させるための圧電振動子を有する振動子ユニットと、
   前記振動子ユニットを収容するケースユニットと、
   を備える液体噴射ヘッドであって、
   前記ケースユニットと前記流路ユニットを複数連結する共通ベース基板が、前記ケースユニットと前記流路ユニットの間に固定されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記共通ベース基板は、前記ケースユニットと前記流路ユニットを対応して位置決めするための基準位置決め穴を少なくとも２つ以上有し、
   前記ケースユニット及び前記流路ユニットの各ユニットは、各基準位置決め穴に対応する位置で固定されている請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記ケースユニットと前記流路ユニットの位置決め穴が重合していることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記共通ベース基板は、シリコン基板からなることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記共通ベース基板の厚さは、前記圧電振動子の自由端部の長さよりも薄く設定されたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記共通ベース基板は、前記流路ユニットのダイヤフラム部に対応する位置に、前記圧電振動子の自由端部が挿通可能な挿通開口部を有することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記流路ユニットは、複数の圧力室にそれぞれ対応させて複数のダイヤフラム部を列設し、
   前記共通ベース基板は、流路ユニットのダイヤフラム部の列毎に対応して、同一列内の全てのダイヤフラム部に共通の挿通開口部を有することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記流路ユニットは、複数の圧力室にそれぞれ対応させて複数のダイヤフラム部を列設し、
   前記共通ベース基板は、流路ユニットの各ダイヤフラム部に１対１に対応させて前記挿通開口部を複数有することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記流路ユニットは、複数の圧力室にそれぞれ対応させて複数のダイヤフラム部を列設し、
   前記共通ベース基板は、流路ユニットにおける隣り合う複数のダイヤフラム部に対応して、当該隣り合う複数のダイヤフラム部に共通の挿通開口部を複数有することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。

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