JP2008279651A

JP2008279651A - 液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置

Info

Publication number: JP2008279651A
Application number: JP2007125460A
Authority: JP
Inventors: Hironari Owaki; 寛成大脇; Yuichi Watanabe; 裕一渡辺; Kazutoshi Goto; 和敏後藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2027-05-10
Also published as: US20080278541A1; JP4363458B2

Abstract

【課題】ノズル開口の目詰まりを防止して、良好な液体噴射特性を得ることができる液体噴射ヘッドユニットを提供する。
【解決手段】液体を噴射するノズル開口２１に連通する圧力発生室と、該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とを具備する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドの前記ノズル開口２１が開口する液体噴射面Ａに接合されると共に、前記ノズル開口２１を露出する露出開口部２５１が設けられた固定部材２５０とを具備する液体噴射ヘッドユニット１であって、前記液体噴射面Ａの前記固定部材２５０が接合される領域に、凹凸によりヘッド情報が記録された記録部２２を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドと液体噴射面を固定する固定部材とを具備する液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置に関する。

一般的に、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等に用いられる液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、インク滴を吐出させるためのメカニズムに応じて各種方式のものが知られている。例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子の変位により変形させて圧力発生室内の容積を膨張又は収縮させることでノズル開口からインク滴を吐出させるものや、静電気力を利用して振動板を変形させて圧力発生室の容積を変化させることで、ノズル開口からインク滴を吐出させるようにしたものもある。

このようなインクジェット式記録ヘッドを複数組み合わせてインクジェット式記録ヘッドユニットを形成する場合、個々のインクジェット式記録ヘッドのインク吐出特性（液体噴射特性）を揃える必要がある。このため、インクジェット式記録ヘッドのノズル開口が開口する液体噴射面に凹凸のヘッド情報を記録する方法が提案されている。

しかしながら、インクジェット式記録ヘッドのノズル開口が開口する液体噴射面にヘッド情報などを記録した凹凸の記録部を設けると、液体噴射面をワイパーブレードなどのワイピング手段で拭き取ってクリーニングを行った際に、この記録部にインクが残留して記録部を読み取ることができないという問題がある。また、記録部に残留したインクが増粘して、ワイピング時に増粘したインクがノズル開口に付着し、目詰まりや吐出特性の劣化を生じさせるという問題がある。さらに、ワイパーブレードでワイピングする液体噴射面に凹凸の記録部が存在すると、ワイパーブレードが記録部によって削れてしまい、ワイパーブレードによる拭き取り性能が劣化してしまという問題がある。

このため、流路形成基板のノズルプレート側に接合されるスペーサにレーザ加工によりＱＲコードやバーコード等の２次元コードの情報記録部を形成し、スペーサ上に透明なノズルプレートを接合することで、情報記録部のインクによる汚れを防止して、情報記録部を外部から読み取り可能としたインクジェット記録ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３１９６４５号公報（第８頁、第２図及び第６図）

しかしながら、特許文献１のように実質的にノズルプレートを２枚とした構成では、構成部材が増えるために高コストになってしまうという問題がある。

また、特許文献１の構成では、圧力発生室からノズル開口の液体吐出面側の開口までの距離が長くなってしまい良好な液体噴射特性を得ることができないという問題や、良好な液体噴射特性を得るためにノズルプレートの厚さを薄くすると、ノズルプレートに記録部を形成するのが困難であると共にノズルプレートを構成する構成部材の剛性が低下してしまい取り扱いが困難になるという問題がある。

さらに、特許文献１の構成では、インクジェット式記録ヘッドの製造途中で情報記録部にヘッド情報を記録しなければならず、インクジェット式記録ヘッドの完成後の特性などを情報記録部に記録することはできない。

なお、このような問題は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、インク以外の他の液体を噴射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においても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、ノズル開口の目詰まりを防止して、良好な液体噴射特性を得ることができる液体噴射ヘッドユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とを具備する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドの前記ノズル開口が開口する液体噴射面に接合されると共に、前記ノズル開口を露出する露出開口部が設けられた固定部材とを具備する液体噴射ヘッドユニットであって、前記液体噴射面の前記固定部材が接合される領域には、凹凸によりヘッド情報が記録された記録部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。
かかる態様では、液体噴射面の記録部が固定部材により覆われるため、液体噴射面をワイパーブレードなどのワイピング手段で拭き取ってクリーニングを行った際に、この記録部に液体が残留するのを防止することができる。したがって、記録部に残留した液体が増粘して、ワイピング時に増粘した液体がノズル開口に付着し、目詰まりや吐出特性の劣化が生じるのを防止することができる。さらに、ワイパーブレードが記録部によって削れて、ワイパーブレードによる拭き取り性能が劣化するのを防止することができる。また、液体噴射面の記録部を固定部材によって覆うことにより、液体噴射ヘッドユニットの構成部材を増やすことがなく、コストを低減することができると共に、圧力発生室からノズル開口の液体噴射面側の開口までの距離が長くなるのを防止して良好な液体噴射特性を得ることができる。また、液体噴射面に記録部を形成することで、液体噴射ヘッドの完成後の特性などを記録部に記録することができる。

ここで、前記液体噴射面には、撥液膜が設けられていると共に、当該液体噴射面の前記固定部材が接合される領域が、当該撥液膜が設けられていない非撥液領域となっていることが好ましい。これによれば、固定部材と液体噴射面との接合強度を向上することができる。

また、前記液体噴射ヘッドが、前記圧力発生室が形成された流路形成基板と、前記ノズル開口が形成されたノズルプレートとを具備すると共に、前記流路形成基板の前記記録部の相対向する領域には凹部が設けられていることが好ましい。これによれば、記録部をレーザ加工などにより形成する際にノズルプレートが変形したとしても、凹部によってノズルプレートと流路形成基板との間に隙間が生じるのを防止することができると共に、流路形成基板が破壊されるのを防止することができる。

また、前記固定部材に、複数の液体噴射ヘッドが固定されていることが好ましい。これによれば、液体噴射ヘッドを記録部からヘッド情報を取得して、液体噴射特性の同一となる複数の液体噴射ヘッドで液体噴射ヘッドユニットを構成することができるため、印刷特性を向上することができる。また、複数の液体噴射ヘッドの液体噴射面を固定部材に固定することで、複数の液体噴射ヘッドの液体噴射面の位置を平面内に揃えることができ、液体噴射特性を均一化することができる。

また、前記固定部材の前記液体噴射ヘッドとは反対側には、当該液体噴射ヘッドの前記液体噴射面側を覆うカバーヘッドが設けられていることが好ましい。これによれば、カバーヘッドによって液体噴射面を保護することができると共に、液体噴射ヘッドの側面側への液体の回り込みを防止することができる。

また、前記カバーヘッドが、前記固定部材の前記液体噴射面に接合される面とは反対側の面に接合されていることが好ましい。これによれば、カバーヘッドと固定部材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。

また、前記記録部が２次元コードであることが好ましい。これによれば、記録部をスキャナ等で読み取るだけで、ヘッド情報を容易に取得できる。

本発明の他の態様は、上記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。
かかる態様では、印刷品質を向上した液体噴射装置を実現できる。

ここで、前記液体噴射面を拭き取るワイピング手段を具備することが好ましい。これによれば、液体噴射面に液体が残留するのを防止して、液体噴射特性を維持することができる。

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に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置を示す概略図である。図１に示すように、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置Ｉは、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニット１とも言う）は、インク供給手段を構成するインクカートリッジ１Ａ及び１Ｂがそれぞれ着脱可能に設けられている。そして、インクカートリッジ１Ａ及び１Ｂが搭載されたインクジェット式記録ヘッドユニット１は、キャリッジ３に搭載されている。

インクジェット式記録ヘッドユニット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に軸方向移動自在に設けられている。なお、ヘッドユニット１は、例えば、インクカートリッジ１Ａ及び１Ｂにそれぞれ貯留された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。

なお、インクジェット式記録装置Ｉには、プラテン８に並設されてヘッドユニット１の液体噴射面をワイピングするゴム等の弾性部材等のブレードからなるワイピング手段９が設けられている。このワイピング手段９によってヘッドユニット１のインク（液体）が噴射される液体噴射面をワイピングすることで、液体噴射面に付着したインク（液体）を拭き取ることができる。

ここで、本実施形態の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について詳細に説明する。なお、図２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３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４は、その要部断面図である。

図示するように、ヘッドユニット１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１Ａ又は１Ｂ（図１参照）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１Ａ，１Ｂは、ブラック又は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、インクカートリッジ１Ａ，１Ｂ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４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、複数のインクジェット式記録ヘッド２がヘッドケース２３０を介して固定されている。

インクジェット式記録ヘッド２は、インクカートリッジ１Ａ，１Ｂ（図１参照）のインク色毎に対応して複数設けられている。本実施形態では、１つのヘッドユニット１に４つのインクジェット式記録ヘッド２が設けられている。

ここで、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド２について詳細に説明する。図５は、インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図６は、インクジェット式記録ヘッドの液体噴射面側からの平面図であり、図７は、図６のＡ−Ａ′断面図及びＢ−Ｂ′断面図である。

図示するように、インクジェット式記録ヘッド２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、その一方面には二酸化シリコンからなる厚さが０．５〜２μｍの弾性膜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１１によって区画された圧力発生室１２が、幅方向（短手方向）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の長手方向一端部側には、インク供給路１４と連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。

また、連通路１５の一端には、後述する保護基板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。

インク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、このように、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路１５を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。

すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。

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とは反対側の端部近傍に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によって固着されている。本実施形態では、このノズルプレート２０のノズル開口２１が開口する面が、液体噴射面Ａとなっている。なお、ノズルプレート２０としては、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼などの金属板等が挙げられる。

また、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａには、ヘッド情報が記録された記録部２２が形成されている。記録部２２は、例えば、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａ側の表面をレーザ加工、エッチング又は研削等により削ることで形成することができる。なお、液体噴射面Ａの表面を削る際には、ノズルプレート２０を厚さ方向に貫通することなく行われる。これにより、凹凸の記録部２２が形成される。また、例えば、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａに撥水膜等の撥液膜が設けられている場合であっても、レーザ加工により記録部２２を形成することができる。

なお、記録部２２としては、例えば、ＱＲコードやバーコードなどの２次元コードが挙げられる。また、記録部２２として、文字や記号等を設けるようにしてもよい。すなわち、記録部２２として、２次元コードと文字や記号等とを並設することで、ゴミや擦り傷などにより２次元コードが読み取り不可能となったとしても、文字や記号からヘッド情報を読み取ることができるため、インクジェット式記録ヘッド２のヘッド情報を読み取ることができずに破棄するという歩留まりの低下を防止することができる。

また、記録部２２に記録されるヘッド情報は、例えば、製造時の流路形成基板１０が切り出されたウェハ番号やウェハ内の位置（番地）などの少なくとも１つを含むものである。さらに、ヘッド情報として、インク吐出特性（液体噴射特性）、故障履歴及び修理履歴などを含めるようにしてもよい。

このような液体噴射面Ａに形成された記録部２２は、インクジェット式記録ヘッド２の外側から、図示しないスキャナ（バーコードスキャナやＱＲコードスキャナ等の一般的なハンディスキャナ等）によって読み取り可能となっている。

また、記録部２２は、インクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａの詳しくは後述する固定部材である固定板２５０に覆われる領域に設けられている。本実施形態では、記録部２２をノズルプレート２０のノズル開口２１の並設方向の一端部側の固定板２５０が接合される領域に設けるようにした。

このように、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａに記録部２２を設けることによって、ヘッド情報を記録部２２から容易に読み取ることができる。また、記録部２２がインクジェット式記録ヘッド２の外周領域（ノズル形成領域以外の領域）にあるため、記録部２２の形成領域に制限がかかり難い。すなわち、記録部２２にインクジェット式記録ヘッド２の製造時の流路形成基板１０が切り出されたウェハ番号やウェハ内の位置（番地）、インク吐出特性の測定結果、故障履歴及び修理履歴などの多くのヘッド情報を記録することができる。また、記録部２２がインクジェット式記録ヘッド２の外周領域にあるため、記録部２２を追加することもできる。

さらに、ノズルプレート２０にヘッド情報を記録部２２として直接記録することができるため、例えば、インクジェット式記録ヘッド２の識別番号のみを記録部２２に記録する場合と異なり、識別番号に関連付けたデータベース等が不要となる。これにより、データベースの一元管理や工場やその他の場所などで、同一のデータベースが用いることができない状況であっても、記録部２２をスキャナで読み取るだけでヘッド情報の参照を容易に行うことができる。

なお、図７に示すように、流路形成基板１０のノズルプレート２０が接合される面には、記録部２２に相対向する領域に圧力発生室１２を有する液体流路とは不連続で且つ独立した凹部１６が設けられている。

本実施形態では、凹部１６として、矩形状に開口すると共に、側面を流路形成基板１０
に開口する面に対して垂直な面で形成した。このような凹部１６は、例えば、流路形成基板１０を異方性エッチングすることで所望の深さで高精度に形成することができる。なお、凹部１６を形成する際の異方性エッチングは、例えば、圧力発生室１２等の液体流路を異方性エッチングにより形成する際に同時に形成することができる。

また、凹部１６の深さは、流路形成基板１０の厚さが７０μｍ程度の場合には、１０〜２０μｍとするのが好ましい。このように凹部１６を１０μｍ以上の深さとすることで、ノズルプレート２０にレーザ加工によってヘッド情報が記録された記録部２２を形成した際に、流路形成基板１０及びノズルプレート２０が加熱され、ノズルプレート２０と流路形成基板１０との線膨張係数の違いにより変形し、この変形によって流路形成基板１０が破壊されるのを確実に防止することができる。また、ノズルプレート２０が変形すると、流路形成基板１０とノズルプレート２０との間に隙間が生じ、この隙間からインクが流出するなどの問題が生じるのを防止することができる。また、凹部１６を２０μｍ以下の深さとすることで、ノズルプレート２０にレーザ加工によってヘッド情報が記録された記録部２２を形成した際のノズルプレート２０の熱による変形によって凹部１６の底面側の流路形成基板１０の剛性が低い領域に亀裂等の破壊が生じるのを防止することができる。

さらに、凹部１６の開口面積は、記録部２２の形成された面積よりも広いことが好ましい。すなわち、記録部２２は、凹部１６の開口面積よりも狭い領域に形成するのが好ましい。

このように、流路形成基板１０に液体流路とは不連続で独立した凹部１６を設け、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａの凹部１６に相対向する領域の当該凹部１６の開口面積よりも狭い領域に記録部２２を設けることによって、記録部２２を形成するレーザ加工により加熱された際に、流路形成基板１０とノズルプレート２０との線膨張係数の違いによる変形時に、流路形成基板１０が破壊されるのを防止すると共に、流路形成基板１０とノズルプレート２０との間に隙間が生じるのを防止することができる。また、凹部１６は、圧力発生室１２などの流路とは連通していないため、万が一、流路形成基板１０とノズルプレート２０との線膨張係数の違いによる変形時に凹部１６内に異物片が発生しても、その異物片が液体流路に流れ出すのを確実に防止して、ノズル開口２１の目詰まり等の不具合が生じるのを確実に防止できる。

一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成されており、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）等からなり厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が積層形成されている。また、この絶縁体膜５５上には、厚さが約０．１〜０．５μｍの下電極膜６０と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料からなり厚さが例えば、約１．１μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とが、成膜及びリソグラフィ法により積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエータ装置と称する。なお、上述した例では、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。

また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出された引き出し配線として、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられている。そして、このリード電極９０は、詳しくは後述する貫通孔３３で駆動回路１２０と接続配線１２１を介して電気的に接続されている。

さらに、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、連通部１３に対向する領域にリザーバ部３１が設けられた保護基板３０が接合されている。このリザーバ部３１は、上述したように、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の共通の液体室となるリザーバ１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバ部３１のみをリザーバとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。

また、保護基板３０には、圧電素子３００に対向する領域に、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。なお、圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。

さらに、保護基板３０の圧電素子保持部３２とリザーバ部３１との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に下電極膜６０の一部及びリード電極９０の先端部が露出されている。

また、保護基板３０上には、圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が実装されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とはボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。

保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の熱膨張率を有する材料、例えば、ガラス、セラミック材料等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と同一材料の面方位（１１０）のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。

なお、図４に示すように、各インクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａとは反対側の面には、ヘッドケース２３０が設けられており、インクカートリッジ１Ａ，１Ｂからのインクは、カートリッジケース２１０のインク連通路２１２と、ヘッドケース２３０に設けられた図示しないインク供給連通孔を介してインク導入口４４に供給される。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド２は、インクカートリッジ１Ａ，１Ｂからのインクをインク連通路２１２及びインク供給連通路（図示なし）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、駆動回路１２０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。

なお、上述したインクジェット式記録ヘッド２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５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２となる。そして、図５に示すようなインクジェット式記録ヘッド２を製造した後に、インクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａをレーザ加工することによって凹凸のヘッド情報が記録された記録部２２を形成することができる。勿論、図５に示すようなインクジェット式記録ヘッド２を製造した後に、インクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａをレーザ加工することによって、凹凸のヘッド情報が記録された記録部２２を形成するのではなく、インクジェット式記録ヘッド２が製造される前の工程の何れかで記録部２２を形成してもよい。

このようなインクジェット式記録ヘッド２は、カートリッジケース２１０の底面に接着剤を介して４つ固定されている。本実施形態では、４つのインクジェット式記録ヘッド２は、ノズル列２１Ａの並び方向に所定の間隔となるように配置されている。すなわち、本実施形態の１つのインクジェット式記録ヘッド２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２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２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２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２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２は、図２及び図４に示すように、複数のインクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａに接合された固定部材である共通の固定板２５０によって位置決めされて保持されている。固定板２５０は、複数のインクジェット式記録ヘッド２を共通の部材に固定する際の当該共通の部材としての機能を有し、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２の液体噴射面Ａ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２に亘って液体噴射面Ａ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２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２の液体噴射面Ａに同時に接合されている。このように固定板２５０に複数のインクジェット式記録ヘッド２を接合することで、インクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａを平面上に揃えることができる。これにより、インク（液体）の記録シートＳへの着弾位置を揃えて高精度な印刷を行わせることができる。

なお、ヘッドユニット１を構成する複数のインクジェット式記録ヘッド２は、各インクジェット式記録ヘッド２に設けられた記録部２２をスキャナで読み取り、各インクジェット式記録ヘッド２のインク吐出特性（液体噴射特性）が同一となるものを組み合わせることができる。すなわち、インクジェット式記録ヘッド２の製造時に流路形成基板１０が切り出されたウェハ番号やウェハ内の位置（番地）によってインク吐出特性にばらつきが生じたとしても、記録部２２を読み取ることで同一ウェハ又は同一番地などから切り出されたインクジェット式記録ヘッド２を組み合わせることができ、インク吐出特性を揃えることができる。

また、上述のように記録部２２は、液体噴射面Ａの固定板２５０が接合される領域、すなわち、接合部２５２が接合される領域に設けられている。これにより、ヘッドユニット１では、液体噴射面Ａに設けられた記録部２２は、固定板２５０により覆われている。このように、記録部２２を固定板２５０によって覆うことで、ワイピング手段９が記録部２２に摺接して、ワイピング手段９が記録部２２によって削れ、ワイピング手段９による拭き取り性能が劣化するのを防止することができる。また、記録部２２を固定板２５０により覆うことで、液体噴射面Ａをワイピング手段９により拭き取ってクリーニングを行った際に、記録部２２にインクが残留し、記録シートＳに残留したインクが滴下して付着するのを防止することができると共に、記録部２２に残留したインクが増粘して、ワイピング時に増粘したインクがノズル開口２１に付着して目詰まりや吐出特性の劣化を生じさせるのを確実に防止することができる。

さらに、ノズルプレート２０を１枚の板状部材で形成することができるため、ノズルプレート２０を複数枚の板状部材で構成するのに比べて、圧力発生室１２からノズル開口２１の液体噴射面Ａの開口までの距離を短くして良好な液体噴射特性を得ることができる。また、ノズルプレート２０を１枚の板状部材で形成することができるため、ノズルプレート２０を複数枚の板状部材で構成するのに比べて、ノズルプレート２０に記録部２２を形成するのが容易であると共に、ノズルプレート２０を構成する構成部材の剛性が低下するのを防止してノズルプレート２０を容易に取り扱うことができる。

一方、インクジェット式記録ヘッドユニット１には、図２及び図３に示すように、固定板２５０のインクジェット式記録ヘッド２とは反対側に、複数のインクジェット式記録ヘッド２を覆うような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２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２の液体噴射面Ａ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２の外周縁部を覆うことで、インクジェット式記録ヘッド２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。

また、固定部２４２には、図２及び図４に示すように、カバーヘッド２４０をカートリッジケース２１０に位置決め固定するための固定孔２４７が設けられた支持部２４６が設けられている。この支持部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。そして、本実施形態では、カバーヘッド２４０は、カートリッジケース２１０に固定されている。すなわち、カートリッジケース２１０には、液体噴射面Ａ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。

なお、上述した例では、カバーヘッド２４０を固定板２５０のインクジェット式記録ヘッド２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。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１を説明したが、本発明の基本的構成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では、インクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａに接合される固定部材として、固定板２５０を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、固定板２５０を設けずにインクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａにカバーヘッド２４０を接合するようにしてもよい。すなわち、固定部材としてカバーヘッド２４０を用いるようにしてもよい。

また、上述した実施形態１では、インクジェット式記録ヘッドユニット１が、４つのインクジェット式記録ヘッド２を具備する構成を例示したが、インクジェット式記録ヘッド２の数及び配置は上述したものに限定されるものではない。すなわち、インクジェット式記録ヘッドユニット１は、インクジェット式記録ヘッド２を１つ以上具備すればよく、複数個のインクジェット式記録ヘッド２を具備する際には、ノズル列２１Ａの並設方向に並設されていても、ノズル開口２１の並設方向に並設されていてもよい。いずれにしても、記録部２２を固定板２５０（固定部材）によって覆われる領域に設ければよい。

また、上述した実施形態１では、流路形成基板１０に凹部１６を形成するようにしたが、流路形成基板１０に凹部１６を形成しなくてもよく、また、記録部２２をレーザ加工以外の方法、例えば、エッチングや研削、罫書き針等による罫書きなどにより形成するようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態１では、特に言及していないが、液体噴射面Ａに撥水膜等の撥液膜を設ける場合には、固定板２５０が接合される領域の撥液膜を除去して非撥液領域とするのが好ましい。すなわち、固定板２５０の露出開口部２５１により露出された領域のみに撥液膜が設けられた撥液領域とすればよい。これにより、液体噴射面Ａと固定板２５０との接合強度を向上することができる。なお、固定板２５０やカバーヘッド２４０などの固定部材を、ノズルプレート２０の非撥液領域と接着する際に、当該固定部材がノズルプレート２０の撥液領域にかかるように形成されていても良い。これは、例えば、固定部材とノズルプレート２０との接着ずれなどによって、ノズルプレート２０の非撥液領域２６が固定部材に形成された露出開口部から露出されるのを防ぐためである。ちなみに、記録部２２は、液体噴射面Ａの固定板２５０が接合される接合領域に設けられているため、記録部２２が形成される領域は非撥液領域となる。このため、記録部２２をレーザ加工により形成する際には、撥液膜が存在しても問題ないが、その他の方法により記録部２２を形成する際には、記録部２２を非撥液領域に容易に形成することができる。

また、上述した実施形態１では、記録部２２として、二次元コードと記号及び文字とを記録するようにしたが、勿論、記録部２２として何れか一方のみを設けるようにしてもよいことは言うまでもない。

また、例えば、上述した実施形態１では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電素子３００を有するアクチュエータ装置を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のアクチュエータ装置や、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アクチュエータ装置などを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させる所謂、静電式アクチュエータなどを使用することができる。

なお、上述した例では、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２を有するヘッドユニット１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（電界放出ディスプレー）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に係るインクジェット式記録装置の概略図である。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に係る記録ヘッドの分解斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。

符号の説明

Ａ液体噴射面、Ｉインクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１インクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニット）、２インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、３キャリッジ、９ワイピング手段、１０流路形成基板、１２圧力発生室、１６凹部、２２記録部、１００リザーバ、２１０カートリッジケース、２３０ヘッドケース、２４０カバーヘッド、２５０固定板（固定部材）、３００圧電素子

Claims

液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とを具備する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドの前記ノズル開口が開口する液体噴射面に接合されると共に、前記ノズル開口を露出する露出開口部が設けられた固定部材とを具備する液体噴射ヘッドユニットであって、
前記液体噴射面の前記固定部材が接合される領域には、凹凸によりヘッド情報が記録された記録部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。
前記液体噴射面には、撥液膜が設けられていると共に、当該液体噴射面の前記固定部材が接合される領域が、当該撥液膜が設けられていない非撥液領域となっていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドユニット。
前記液体噴射ヘッドが、前記圧力発生室が形成された流路形成基板と、前記ノズル開口が形成されたノズルプレートとを具備すると共に、前記流路形成基板の前記記録部の相対向する領域には凹部が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。
前記固定部材に、複数の液体噴射ヘッドが固定さ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。
前記固定部材の前記液体噴射ヘッドとは反対側には、当該液体噴射ヘッドの前記液体噴射面側を覆うカバーヘッドが設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドユニット。
前記カバーヘッドが、前記固定部材の前記液体噴射面に接合される面とは反対側の面に接合されていることを特徴とする請求項５記載の液体噴射ヘッドユニット。
前記記録部が２次元コードであることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドユニット。
請求項１〜７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。
前記液体噴射面を拭き取るワイピング手段を具備することを特徴とする請求項８記載の液体噴射装置。