JP2010058359A - 液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の液体噴射ヘッドを組み付けてモジュール化する際の組み付け精度を向上させることが可能な液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】アライメントピン４０をピン挿通穴５１に挿通し、ピン保持プレート４３と仲介プレート４４を接合する第１の接合工程と、基準マーク５２と第２アライメントマーク４９とに基づいて仲介プレートに対しアライメントプレート４２を位置決めした状態で接合してアライメント治具３８とする第２の接合工程と、フランジ部３２に位置決めプレート３３を配置した状態で位置決め穴３５にアライメントピンを挿通して位置決め部材とアライメント治具との位置決めを行う第１の位置決め工程と、基準ノズル開口と第１のアライメントマーク４７との平面位置を合わせて単位ヘッドとアライメント治具との位置決めを行う第２の位置決め工程と、フランジ部に位置決めプレートを固定する位置決め部材固定工程とを経る。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、モジュール化する際の組み付け精度を向上させることが可能な液体噴射ヘッドの製造方法に関する。

例えば、液体噴射装置は、液体を噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズル開口から液体状のインクを記録紙等の記録媒体（噴射対象物）に対して噴射・着弾させてドットを形成することで画像等の記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体噴射装置が応用されている。

近年、液体噴射装置の一種であるインクジェット式記録装置（以下、プリンタ）には、ノズル開口を複数列設してなるノズル群を有する記録ヘッド（単位ヘッド）と記録媒体とが相対的に移動する第１の方向と直交する第２の方向に記録ヘッドを複数配列したヘッド群を有し、このヘッド群によって形成されるノズル群の全長が記録媒体の最大記録幅に対応したヘッドモジュールを、記録媒体に対して移動させることなくインクを噴射するように構成したものが提案されている。この構成によれば、記録ヘッドの主走査方向の移動が不要となり、例えば、記録媒体の副走査方向の搬送のみで画像等の記録を行うことができるので、シリアルヘッドを用いる構成と比較して記録時間を短縮化することができる。

このように、記録ヘッドをヘッドホルダなどの保持部材に複数並べてヘッドモジュールとする構成では、これらの記録ヘッドを高精度に位置決めした状態で保持部材に配置することが肝要となる。特に、各記録ヘッドのノズル開口の平面上の位置を高精度にアライメントした状態、即ち、ノズル開口が規定位置（設計上、望ましい位置）に配置された状態で各記録ヘッドを取り付ける必要があった。このため、従来においては、保持部材に対して様々なアライメント方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

上記特許文献１に提案されているアライメント方法は、ヘッド保持部材としてのキャリッジに位置決めの基準となる部分（基準面）を形成し、複数のインクジェットヘッドに共通なカバー部材をこの基準面に当接させることで、各インクジェットヘッドの位置決めを行うものである。

また、上記特許文献２に提案されているアライメント方法は、ヘッドユニット内における各インクジェットヘッドの基準位置に対する位置合わせを、インクジェットヘッドのノズル列方向についてのみ行い、他の方向は機械加工により精度出しを行うものである。即ち、ノズルの位置が所定の位置となるように基準面を加工（研削）することにより、ヘッド保持部材としての取り付け部材に対する配置位置を調整する。

特開平５−１６３３９号公報 特開２００３−５７４３０号公報

しかしながら、通常、液体噴射ヘッドは多数の部品を組み付けて構成されているため、各部品の公差が累積することにより、全体的な部品公差が大きくなる傾向にある。このため、特許文献１に開示されている構成のように、カバー部材に何らの対策を施さないで各インクジェットヘッドを取り付け、これをキャリッジに対して位置決めしても、各インクジェットヘッド間でノズルの相対位置がずれてしまう虞がある。

また、上記特許文献２のように機械加工によって位置精度を出すためには、削り込み精度を追い込むために、加工した後、規定位置に配置されたか否かの測定をし、規定位置に配置されていなければ再度加工を施す、といった手順を踏む必要があり、また、削りカスを除去するために洗浄を行わなければならず、時間や手間が掛るという問題があった。

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、複数の液体噴射ヘッドを組み付けてモジュール化する際の組み付け精度を向上させることが可能な液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、先端面に液体を噴射するノズル開口が形成されたヘッド本体部と、該ヘッド本体部よりも基端面側に形成された保持部とを有する液体噴射ヘッドの前記保持部に、ヘッドホルダに対する配置位置を規定する位置決め穴が形成された位置決め部材を取り付ける液体噴射ヘッドの製造方法であって、
アライメントピンをプレート両面に対して垂直な状態で保持するピン保持穴を有する第１プレートと、
前記第１プレートに保持されたアライメントピンが挿通されるピン挿通穴、及び、当該ピン挿通穴を基準として位置が定められた基準マークを有する第２プレートと、
前記液体噴射ヘッドとの相対位置を規定するための第１アライメントマーク、及び、前記第２プレートとの相対位置を規定する第２アライメントマークを有する第３プレートと、を用い、
前記第１プレートに保持されたアライメントピンをピン挿通穴に挿通し、前記第１プレートと前記第２プレートとを積層状態で接合する第１の接合工程と、
前記基準マークと前記第２アライメントマークとに基づいて前記第２プレートに対し前記第３プレートを位置決めした状態で接合してアライメント治具とする第２の接合工程と、
前記保持部に前記位置決め部材を配置した状態で、前記位置決め穴に前記アライメント治具のアライメントピンを挿通して位置決め部材とアライメント治具との位置決めを行う第１の位置決め工程と、
位置決め部材とアライメント治具とが位置決めされた状態で、前記ノズル形成面に設けられたノズル基準部と前記第１のアライメントマークとの平面位置を合わせることにより、前液体噴射ヘッドと前記アライメント治具との位置決めを行う第２の位置決め工程と、
前記保持部に前記位置決め部材を固定する位置決め部材固定工程と、
位置決め部材が固定された液体噴射ヘッドから前記アライメント治具を取り外す取り外し工程と、
を経て製造することを特徴とする。

上記構成によれば、ピン保持穴及び第１の挿通窓を有する第１プレートと、ピン挿通穴、基準マーク、及び第２の挿通窓が形成された第２プレートと、第１アライメントマーク、及び第２アライメントマークが形成された第３プレートとでアライメント治具を構成し、当該アライメント治具を利用して液体噴射ヘッドの保持部に位置決め部材を取り付けるので、位置決め穴を液体噴射ヘッドに対して高い精度で配置することができる。そして、この位置決め穴を利用してヘッドホルダに対して液体噴射ヘッドを位置決めすることにより、ヘッドホルダにおいて各液体噴射ヘッドのノズル開口が本来望ましい位置に配置される。その結果、噴射対象物に対する液体の着弾位置ずれを抑制することが可能となる。
また、アライメント治具は、再利用することができるため、汎用性が高く、位置決め作業効率を向上させることが可能となる。

上記構成において、前記位置決め部材と前記保持部との間に接着剤を塗布して仮留めし、
前記第２の位置決め工程において、前記液体噴射ヘッドを前記アライメント治具側に付勢した状態で位置決めを行い、前記位置決め部材を前記保持部に本固定した後に前記付勢を解放する構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、位置決め部材と保持部との間に接着剤を塗布して仮留めし、第２の位置決め工程において、液体噴射ヘッドをアライメント治具側に付勢した状態で位置決めを行い、位置決め部材を保持部に本固定した後に付勢を解放するので、位置決め後の位置決め部材の位置ずれを抑制することができる。

上記構成において、前記第１プレートとして、前記ピン保持穴のプレート両面に対する垂直度、プレート両面の平行度及び平面度が所定の精度に確保し易いセラミックス板を用いる構成を採用することが望ましい。
また、前記第１プレートとして単結晶基板を用い、前記ピン挿通穴、前記基準マーク、及び、前記第２の挿通窓を、エッチング加工によって形成する構成を採用することが望ましい。
さらに、前記第３プレートとして透視性を有する板材を用い、前記第１アライメントマーク、及び、前記第２アライメントマークを、フォトリソグラフィを利用して形成する構成を採用することが望ましい。
また、前記第３プレートは、透視性を有する板材を用い、前記第１アライメントマーク、及び、前記第２アライメントマークが、フォトマスクの開口である構成を採用することもできる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、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。なお、本実施形態では、液体噴射装置の一形態である画像記録装置、詳しくは、ノズル開口群を等間隔で噴射対象物（又は記録媒体）となる記録紙の最大記録幅に相当する長さに配置した長尺な液体噴射ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を搭載したインクジェット式プリンタ（以下、プリンタという）を例に挙げて説明する。

図１は本発明に係るプリンタ１の概略構成を説明する断面図、図２はプリンタ１におけるヘッドモジュール３の周囲の平面図である。本実施形態のプリンタ１は、搬送ユニット７による記録紙４の搬送方向（相対送り方向。以下、第２方向Ｙ）に直交する方向（以下、第１方向Ｘ）に複数の単位ヘッド１１（本発明の液体噴射ヘッドの一種）を配列して構成されるヘッドモジュール３（本発明の液体噴射ヘッドモジュールの一種）と、記録紙４（噴射対象物の一種）を積層状態で収納する給紙トレイ５ａ及び装置下部に設けられた下段給紙カセット５ｂからなる給紙部５と、これらの給紙部５ａ，５ｂから給紙された記録紙４をヘッドモジュール３の下方を通過させて排紙トレイ１０側に搬送する搬送ユニット７と、ヘッドモジュール３によって記録が行われ、搬送ユニット７側から排出された記録紙４を保持する排紙トレイ１０とを備え、ヘッドモジュール３を第１方向Ｘに走査することなく記録紙４の記録領域の全幅にテキストや画像等を記録できるように構成されている。

また、図示しないが、筐体２の内部にはインクを貯留したインクカートリッジ（液体供給源の一種）が配置される。そして、エアポンプ等によるインクカートリッジ内の加圧によって、カートリッジ内に貯留されているインクがインク供給チューブを通じてヘッドモジュール３の各単位ヘッド１１に供給（圧送）されるように構成されている。なお、記録紙４に対してヘッドモジュール３を第１方向Ｘに走査しながら記録を行う構成を採用することもできる。

上記給紙トレイ５ａは、上下方向に移動可能に構成されており、記録紙束の上面（最上部の記録紙４の上面）が常にピックアップローラ６と一定圧で当接するように筐体２に対する上下方向の位置が制御されている。そして、ヘッドモジュール３による記録動作の実行タイミングに応じて、記録紙束の最上部から記録紙４がピックアップローラ６により引き出され、分離ローラ１２と分離パッド１３とにより一枚毎に分離されて下流側へ給送されるようになっている。記録紙４は、図示しない紙センサ間を通った後、上下一対のレジストローラ１４ａ，１４ｂのニップ部に突き当たる。なお、下段給紙カセット５ｂからの記録紙４は、複数の中間ローラ１５を経由してからレジストローラ１４ａ，１４ｂのニップ部に到達する。これにより、記録紙４の先端姿勢が揃い、記録紙４のスキューが補正される。その後、レジストローラ１４ａ，１４ｂは、規定のタイミングで記録紙４を互いにニップした状態で１枚ずつ搬送ユニット７側へと給送し、記録紙４が搬送ユニット７の搬送ベルト１７に到達してから所定のタイミングでニップ状態を解放する。

搬送ユニット７は、図示しない駆動モータの駆動力によって回転される駆動ローラ１８と、駆動ローラ１８よりも上流側に配設された従動ローラ１９と、駆動ローラ１８及び従動ローラ１９の間に張設される無端状の搬送ベルト１７と、搬送ベルト１７に張力を付与するテンションローラ２０と、押えローラ２１とにより構成されている。テンションローラ２０は、駆動ローラ１８と、従動ローラ１９との間に配設されて搬送ベルト１７に内側から当接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト１７に張力を付与している。また、押えローラ２１は、搬送ベルト１７を挟んで従動ローラ１９の直上に配設され、搬送ベルト上の記録紙４を搬送ベルト１７側に押し付けて、記録紙４の搬送ベルト１７に対する密着性を高める。

駆動ローラ１８は、ヘッドモジュール３の記録動作に同期して駆動されることで搬送ベルト１７を回転させ、記録紙４をヘッドモジュール３の下方を通過させて下流側へと搬送するように構成されている。また、搬送ベルト１７の回転量は、エンコーダによって検出されるようになっている。そして、このエンコーダの検出信号は、エンコーダパルスとしてプリンタコントローラ９に出力される。

記録紙４に対し一方の面のみに記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。一方、記録紙４の両面に記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７の下流に配設されたフラッパ２２により、用紙反転経路Ｒ２へ搬送される。記録紙４が用紙反転経路のＵターン部Ｔまで到達した後、搬送方向を転換させ、記録紙４は再度レジストローラ１４ａ，１４ｂ、搬送ベルト１７へと順次送られて他方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。

図２は、ヘッドモジュール３を単位ヘッド１１のノズル形成面２６側から観た平面図である。本実施形態におけるヘッドモジュール３は、第１方向Ｘに長尺な矩形のヘッドホルダ２４（ヘッド保持部材）に複数の単位ヘッド１１を配設して構成されている。なお、このヘッドホルダ２４の各ヘッド配置領域には、単位ヘッド１１に取り付けられた位置決めプレート３３の位置決め穴３５（後述）に対応して、図示しないヘッド受け部が設けられている。このヘッド受け部は、単位ヘッド１１の位置決めプレート３３と連結するための位置決めピン（図示せず）が挿通されるピン受け穴から構成されている。即ち、位置決めピンを位置決め穴３５とピン受け穴に挿通することによってヘッドホルダ２４に対して単位ヘッド１１の配置位置が規定されるようになっている。

図３は、単位ヘッド１１の構成を説明する図であり、（ａ）は単位ヘッド１１をノズル形成面２６側（ケース先端面側）から観た平面図、（ｂ）は内部構造を省略した単位ヘッド１１の断面図である。単位ヘッド１１は、ノズル開口３０に連通する圧力発生室を含むインク流路を形成する流路ユニット３９や、圧力発生室内のインクに圧力変動を生じさせる圧電振動子或いは発熱素子などの圧力発生手段（図示せず）をヘッドケース３１に備えており、プリンタコントローラ９側からの駆動信号を圧力発生手段に印加して圧力発生手段を駆動することにより、ノズル開口３０からインク（本発明における液体の一種）を噴射して記録紙４に着弾させる記録動作を行うように構成されている。

ヘッドケース３１は、中空箱体状部材であり、その先端面にはノズル形成面２６が設けられ、ケース内部に形成された収容空部内には圧力発生手段などが収容されている。また、ケース３１の基端側には、側方に向けて延びるフランジ部３２（３２ａ，３２ｂ：本発明における保持部の一種）がノズル列方向、即ち、第１方向Ｘの両側にそれぞれ形成されている。このフランジ部３２には、ヘッドホルダ２４に対する単位ヘッド１１の配置位置を規定するために用いられる位置決めプレート３３（位置決め部材の一種）が、その中央部に開設された挿通開口部３４にヘッドケース３１の本体３１′（フランジ部３２よりも先端面側の部分）を挿通した状態で配設されている。

上記位置決めプレート３３は、例えば、表面が結晶方位面（１１０）面に設定されたシリコン単結晶基板である。そして、この位置決めプレート３３は、（１１０）面に直交する第１（１１１）面（第１結晶方位面）が第１方向Ｘに平行となる状態でフランジ部３２に取り付けられている。本実施形態における位置決めプレート３３の大きさに関し、第１方向Ｘの寸法は、ケース本体３１′の第１方向Ｘの寸法よりも長く且つフランジ部３２の第１方向Ｘの全長よりも短く設定され、第２方向Ｙの寸法は、ケース本体３１′の第２方向Ｙの寸法より少し長く設定されている。上記の挿通開口部３４の寸法に関し、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの両方でケース本体３１′の平面形状よりも少し大きく設定され、ケース本体との間に僅かに隙間が形成されるようになっている。

また、位置決めプレート３３には、挿通開口部３４を挟んで第１方向Ｘの両側に位置決め穴３５ａ，３５ｂが開設されている。これらの位置決め穴３５ａ，３５ｂは、ヘッドホルダ２４に対する位置決めをするための位置決めピンが挿通される穴である。一方（図３の左側）の位置決め穴３５ａは、第１（１１１）面と、この第１（１１１）面に７０．５３°で交差すると共に（１１０）面に直交する第２（１１１）面（第２結晶方位面）とにより、４辺の長さが等しい菱形状に構成されている。位置決め穴３５ａの寸法に関し、向かい合う辺同士の距離が位置決めピンの直径と同程度となるように定められている。即ち、この位置決め穴３５ａは、位置決めピンがガタツキなく挿入されるように構成されている。

これに対し、他方の位置決め穴３５ｂは、第１（１１１）面を長辺とすると共に第２（１１１）面を短辺とする平行四辺形状の長穴に構成されている。この位置決め穴３５ｂの短辺の寸法は、位置決め穴３５ａの各辺の寸法に揃えられている。一方、向かい合う短辺同士の距離は、短辺の寸法よりも十分に長くなっている。即ち、位置決め穴３５ｂは、第１（１１１）面方向（第１方向Ｘ、又は、位置決め穴３５ａとの並び方向）に長尺な長穴となっている。したがって、この位置決め穴３５ｂに位置決めピンを挿通した状態では、この位置決めピンと位置決め穴３５ｂの内周面との間に、位置決め穴３５ｂの長尺方向の内寸に応じた間隙が形成される。このため、この間隙の範囲内で位置決めピンの第１（１１１）面方向における配置位置の自由度が確保される。これにより、単位ヘッド１１の位置決め穴３５ａ，３５ｂの間隔とヘッドホルダ２４のピン受け穴の間隔との間の寸法誤差に対応することができるようになっている。

このように、位置決めプレート３３としてシリコン等の単結晶プレートを用い、この単結晶プレートに対し異方性エッチング等によって各位置決め穴３５ａ，３５ｂを形成することで、各穴の寸法精度、位置精度をより高く確保することができる。このため、ヘッドホルダ２４に対する単位ヘッド１１の配置位置精度の向上に寄与することが可能となる。

ヘッドケース３１における位置決め穴３５ａ，３５ｂにそれぞれ対応する位置には、位置決めピンが挿通される貫通穴３６ａ，３６ｂがフランジ部３２の厚さ方向を貫通した状態で形成されている。この貫通穴３６ａ，３６ｂの内径は、位置決めピンの直径よりも十分に大きく設定されている。そして、貫通穴３６ａ，３６ｂにそれぞれ挿入された位置決めピンの一端部を、位置決めプレート３３の対応する位置決め穴３５ａ，３５ｂに嵌合し、当該位置決めピンの他端部をヘッドホルダ２４のヘッド受け部のピン受け穴に嵌合することで、位置決め穴３５とピン受け穴の平面上の位置が合わせられる。これにより、ヘッドホルダ２４に対する単位ヘッド１１の配置位置が規定される。したがって、位置決めプレート３３は、ヘッドホルダ２４における各単位ヘッド１１の配置位置精度、ひいては各単位ヘッド１１のノズル開口３０の位置精度に拘る重要な部品である。このため、単位ヘッド１１のノズル開口３０を基準として位置決め穴３５を高い精度でアライメントした状態で位置決めプレート３３を単位ヘッド１１に取り付けることが肝要となる。この位置決めプレート３３のアライメントの詳細については後述する。

各単位ヘッド１１のノズル形成面２６には、インクを噴射するノズル開口３０を第１方向Ｘに沿って複数列設してノズル列２７（ノズル群の一種）を構成し、このノズル列２７を第２方向Ｙに複数並設している。１つのノズル列２７は、例えば３６０ｄｐｉのピッチで開設された３６０個のノズル開口から成る。そして、各単位ヘッド１１には合計２列のノズル列２７が第２方向Ｙに並べて形成されている。上述のように本実施形態における単位ヘッド１１のノズル形成面２６は、平面視において第１方向Ｘに長尺な形状となっている。そして、ヘッドホルダ２４に取り付けられた状態において、平面視におけるノズル形成面２６の長辺（若しくはノズル列）が第１方向Ｘに平行となるように構成されている。

図２に示すように、本実施形態においては、１つのヘッドホルダ２４に対して合計６つの単位ヘッド１１を２段の千鳥状に取り付けて１つのヘッドモジュール３が構成されている。このヘッドモジュール３は、第１方向Ｘで見て全体としてノズル開口が３６０ｄｐｉで並ぶような配置間隔で単位ヘッド１１が互い違いに千鳥状に並ぶような配置レイアウトとなっている。なお、１つのヘッドモジュール３における単位ヘッド１１の個数は、プリンタ１が対応可能な記録紙４の最大サイズに応じて決定される。

図４は、アライメント治具３８を用いて単位ヘッド１１に位置決め穴３５（位置決めプレート３３）をアライメントするための装置構成を説明する図であり、（ａ）は装置の平面図、（ｂ）は装置の断面図である。アライメント工程では、定盤等の基台３９と、この基台３９の上に積層された載置台３７との間に、ノズル形成面２６を上方に向けた姿勢で単位ヘッド１１をセットし、載置台３７上にはアライメント治具３８をセットした状態で行われる。載置台３７は、アライメント治具３８が載置される天板３７ａと、この天板３７ａの周縁部から下方（載置台３７側）に延出する脚部３７ｂとから構成された部材である。また、載置台３７の脚部３７ｂには開口部４５が開設されており、この開口部４５を通じてヘッドクランプ５０が載置台３７の内部に挿入されて、単位ヘッド１１を保持する。載置台３７の天板３７ａには、ヘッドケース３１の本体３１′が挿通される貫通口４１と、アライメント治具３８に保持されたアライメントピン４０ａ，４０ｂが挿通されるピン挿通口４６ａ，４６ｂが開設されている。

上記アライメント治具３８は、ノズル開口３０の位置を規定するためのアライメントプレート４２（本発明における第３プレートの一種）と、アライメントピン４０（４０ａ，４０ｂ）を保持するピン保持プレート４３（本発明における第１プレートの一種）と、ピン保持プレート４３に保持されたアライメントピン４０をアライメントプレート４２に対し高い精度で位置づける仲介プレート４４（本発明における第２プレートの一種）とを積層して構成された複合部材である。このアライメント治具３８の役割は、ノズル開口３０を基準として単位ヘッド１１に対して位置決めプレート３３（位置決め穴３５）を可及的に高い精度で位置づけることにある。

図５は、アライメントプレート４２の構成を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示している。このアライメントプレート４２は、線膨張係数が可及的に小さいガラスなどの板材から構成されており、単位ヘッド１１のノズル開口３０（詳しくは、後述する基準ノズル開口３０ａ，３０ｂ）を基準としてアライメント治具３８を単位ヘッド１１に対して高い精度で位置付ける機能を果たす。このアライメントプレート４２には、単位ヘッド１１との相対位置を規定するための第１アライメントマーク４７（ヘッド用基準部）と、アライメントピン４０が挿通されるピン逃げ穴４８と、仲介プレート４４との相対的な位置を規定する第２アライメントマーク４９（プレート用基準部）とが設けられている。これらのマーク４７，４９は、フォトリソグラフィを利用して形成されている。即ち、アライメントプレート４２の表面に形成されたレジスト層を露光してマーク等のパターンを形成し、これを現像することによってマーク４７，４９が高い位置精度で形成されている。なお、現像の後、レジスト層を除去せずにそのままフォトマスクとして用いても良いし、スパッタリング又はエッチング等によってアライメントプレート４２にアライメントマーク４７，４９の開口形状を形成した後、レジスト層を除去してから用いても良い。

本実施形態における第１アライメントマーク４７は、ノズル開口３０の直径よりも少し大きい円形の開口部である。本実施形態における第１アライメントマーク４７は、単位ヘッド１１に設けられている複数のノズル列２７のうちの何れかのノズル列２７の両端に位置するノズル開口３０ａ，３０ｂ（本発明におけるノズル基準部の一種）に対応してアライメントプレート４２に合計２つ設けられている。即ち、ノズル列２７の一方の端部に位置するノズル開口３０ａに対応する第１アライメントマーク４７ａと、ノズル列２７の他方の端部に位置するノズル開口３０ｂに対応する第１アライメントマーク４７ｂとがアライメントプレート４２に形成されている。以下、アライメントで基準となるノズル開口３０ａ，３０ｂを基準ノズル開口という。この基準ノズル開口としては、ノズル列２７の両端部に位置するノズル開口３０ａ，３０ｂに限らず、任意の複数のノズル開口３０を選ぶことができる。
なお、ノズル形成面２６においてノズル開口３０とは異なる位置にノズル基準マーク（ノズル基準部の一種）を別途形成し、アライメントプレート４２には、このノズル基準マークに対応する位置に第１アライメントマーク４７を形成する構成を採用することもできる。要は、単位ヘッド１１に対してアライメント治具３８を高精度で位置決めできるような構成であればよい。

ピン逃げ穴４８は、アライメントピン４０の直径よりも十分に大きい直径に設定された円形の貫通穴であり、ピン保持プレート４３に保持される２つのアライメントピン４０ａ，４０ｂにそれぞれ対応してアライメントプレート４２に合計２つ（４８ａ，４８ｂ）設けられている。このピン逃げ穴４８には、各プレート４２〜４４を積層した際に、ピン保持プレート４３に保持されたアライメントピン４０が挿通される。

第２アライメントマーク４９は、仲介プレート４４の基準マーク５２に対応する位置に設けられた円形の開口であり、アライメントプレート４２に合計２つ形成されている。即ち、仲介プレート４４の一側基準マーク５２ａに対応する一側第２アライメントマーク４９ａと、仲介プレート４４の他側基準マーク５２ｂに対応する他側第２アライメントマーク４９ｂがアライメントプレート４２上に設けられている。そして、各プレート４２〜４４を積層する際に、第２アライメントマーク４９ａ，４９ｂをそれぞれ仲介プレート４４の基準マーク５２ａ，５２ｂに平面上で合わせることで、アライメントプレート４２が仲介プレート４４及びピン保持プレート４３に対して設計上の配置位置に精度良く位置付けられるように構成されている。この位置決め状態における第１アライメントマーク４７ａ，４７ｂとアライメントピン４０ａ，４０ｂとの相対位置関係は、単位ヘッド１１における基準ノズル開口３０ａ，３０ｂと位置決めプレート３３の位置決め穴３５ａ，３５ｂとの相対位置関係に対応している。
なお、マスク開口４８，４９の寸法や形状は例示したものには限られず、アライメントに支障がなければ任意の寸法・形状（例えば、十文字状など）を採用することができる。

図６は、仲介プレート４４の構成を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示している。この仲介プレート４４は、例えば、上記仲介プレート４４と同様に、表面が結晶方位面（１１０）面に設定されたシリコン単結晶基板である。この仲介プレート４４には、ピン挿通穴５１ａ，５１ｂ、基準マーク５２ａ，５２ｂ、及び、第２挿通窓５３が、本実施形態においては異方性エッチング加工によって形成されている。第２挿通窓５３は、ヘッドケース３１の本体３１′（ヘッド本体部）が挿通される貫通穴であり、第１（１１１）面を長辺とすると共に第２（１１１）面を短辺とする平行四辺形状の長穴に構成されている。この第２挿通窓５３の寸法に関し、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの両方でケース本体３１′の平面形状よりも少し大きく設定され、ケース本体３１′との間に隙間が形成されるようになっている。

ピン挿通穴５１ａ，５１ｂは、第２挿通窓５３を挟んで第１（１１１）面方向の両側に開設されている。これらのピン挿通穴５１ａ，５１ｂは、ピン保持プレート４３に保持される２つのアライメントピン４０ａ，４０ｂにそれぞれ対応して設けられている。このピン挿通穴５１には、各プレート４２〜４４を積層した際に、ピン保持プレート４３に保持されたアライメントピン４０が挿通される。これらのピン挿通穴５１のうち、一方（図６の左側）のピン挿通穴５１ａは、第１（１１１）面と第２（１１１）面とにより、４辺の長さが等しい平行四辺形（即ち、菱形）状に構成されている。ピン挿通穴５１ａの寸法は、位置決めプレート３３の位置決め穴３５ａの寸法に揃えられている。即ち、向かい合う辺同士の距離が位置決めピン若しくはアライメントピン４０の直径と同程度となるように定められている。これにより、ピン挿通穴５１ａは、アライメントピン４０がガタツキなく挿入されるように構成されている。

また、他方のピン挿通穴５１ｂは、第１（１１１）面を長辺とすると共に第２（１１１）面を短辺とする平行四辺形状の長穴に構成されている。このピン挿通穴５１ｂの寸法は、位置決めプレート３３の位置決め穴３５ａの寸法に揃えられている。即ち、ピン挿通穴５１ｂは、第１（１１１）面方向（ピン挿通穴５１ａとの並び方向）に長尺な長穴となっている。したがって、このピン挿通穴５１ｂにアライメントピン４０を挿通した状態では、このアライメントピン４０とピン挿通穴５１ｂの内周面との間に、ピン挿通穴５１ｂの長尺方向の内寸に応じた間隙が形成される。これにより、ピン挿通穴５１ａ，５１ｂの間隔とピン保持プレート４３に保持される２つのアライメントピン４０ａ，４０ｂの間隔との間の寸法誤差に対応することができる。

基準マーク５２ａ，５２ｂは、アライメントプレート４２の第２アライメントマーク４９ａ，４９ｂに対応する位置に開設されている。これらの基準マーク５２ａ，５２ｂは、第１（１１１）面と第２（１１１）面とにより、４辺の長さが等しい菱形状に構成されており、その寸法は、ピン挿通穴５１ａ，５１ｂの寸法よりも小さく設定されている。
本実施形態においては、図１０（ｃ）に示すように、各基準マーク５２ａ，５２ｂの４つの頂点のうちの１つの頂点Ｖ（図において右下の頂点）の位置を、それぞれアライメントプレート４２の第２アライメントマーク４９ａ，４９ｂの中心Ｃに平面上で合わせることにより、アライメントプレート４２に対して仲介プレート４４を精度良く位置決めすることができるようになっている。

このように、仲介プレート４４としてシリコン等の単結晶プレートを用い、この単結晶プレートに対しエッチング処理によってピン挿通穴５１ａ，５１ｂ、基準マーク５２ａ，５２ｂを形成することで、各穴の寸法精度、位置精度をより高く確保することができる。このため、ヘッドホルダ２４に対する単位ヘッド１１の位置精度の向上に寄与することが可能となる。

図７は、ピン保持プレート４３の構成を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示している。このピン保持プレート４３は、セラミックスにより作製された板材であり、その厚さは仲介プレート４４やアライメントプレート４２の板厚よりも十分に厚くなっている。より詳しくは、２つのアライメントピン４０ａ，４０ｂをそれぞれプレートの表面及び裏面の両面に対する垂直度を高精度に維持した状態で保持するのに十分な厚さが確保されている。アライメントピン４０は、上記位置決めピンと同じ太さのピンであり、その全長は、ピン保持プレート４３と仲介プレート４４とを積層した厚さよりも十分に長く設定されている。このピン保持プレート４３の両面には研磨処理が施され、表裏面の平行度及び平面度が高い精度に確保されている。このピン保持プレート４３には、２つのアライメントピン４０ａ，４０ｂを保持するピン保持穴５５ａ，５５ｂと、第１層通窓５６とが開設されている。第１挿通窓５６は、ヘッドケース３１の本体３１′が挿通される矩形状の貫通穴であり、その寸法は、縦横の両方でケース本体３１′の平面形状よりも少し大きく設定され、ケース本体との間に隙間が形成されるようになっている。また、ピン保持穴５５ａ，５５ｂは、アライメントピン４０の直径と同程度に設定された貫通穴である。このピン保持穴５５ａ，５５ｂに関し、直径等の寸法や、プレート表裏面に対する垂直度が可及的に高い精度に加工することが望ましい。また、ピン保持プレート４３としては、ピン保持穴５５ａ，５５ｂの寸法、垂直度や、プレート両面の平行度及び平面度が高い精度に確保できるものであれば、他の素材を用いることも出来る。

次に、上記構成のアライメント治具３８の組み立て工程について説明する。
まず、ピン保持プレート４３のピン保持穴５５ａ，５５ｂに、それぞれアライメントピン４０ａ，４０ｂを嵌入し、プレート両面に対して垂直に貫く状態で保持させる。この保持状態では、アライメントピン４０の両端部をピン保持プレート４３の両面からそれぞれ突出させる。続いて、図８に示すように、ピン保持プレート４３に保持された各アライメントピン４０ａ，４０ｂを、それぞれ仲介プレート４４のピン挿通穴５１ａ，５１ｂに挿通し、ピン保持プレート４３と仲介プレート４４を積層状態で接着剤等によって接合する（第１の接合工程）。これにより、両プレートが高い精度で位置決めされた状態で一体化される。この位置決め状態では、ピン保持プレート４３の第１挿通窓５６と仲介プレート４４の第２挿通窓５３とが一連に連通する。

ピン保持プレート４３と仲介プレート４４とを接合したならば、図９に示すように、仲介プレート４４の上にアライメントプレート４２を積層状態で接合してアライメント治具３８とする（第２の接合工程）。この第２の接合工程では、ピン保持プレート４３と仲介プレート４４の位置を固定し、仲介プレート４４とアライメントプレート４２との間に接着剤を塗布して積層して仮接着し、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、クランプ５８によってアライメントプレート４２の表面の４箇所でプレート積層方向に均等に押さえつけた状態で調整爪５９によってアライメントプレート４２を仲介プレート４４上で移動させることにより、仲介プレート４４及びピン保持プレート４３に対するアライメントプレート４２の相対位置を調整する。より具体的には、図１０（ｃ）に示すように、各基準マーク５２ａ，５２ｂの頂点Ｖの位置を、それぞれ第２アライメントマーク４９ａ，４９ｂの中心Ｃに平面上で合わせることにより、仲介プレート４４及びピン保持プレート４３に対してアライメントプレート４２を位置決めする。この位置決め状態で接着剤を硬化させる、即ち、本固定することにより、第１アライメントマーク４７ａ，４７ｂと、アライメントピン４０ａ，４０ｂとの相対位置が高い精度で規定されたアライメント治具３８を形成することができる。この第１アライメントマーク４７ａ，４７ｂと、アライメントピン４０ａ，４０ｂとの相対位置関係は、基準ノズル開口３０ａ，３０ｂと、位置決めプレート３３の位置決め穴３５ａ，３５ｂとの設計上の相対位置関係に対応している。なお、この第２の接合工程では、アライメントプレート４２の位置を固定した状態で、仲介プレート４４及びピン保持プレート４３をアライメントプレート４２に対して相対的に移動させる構成を採用してもよい。

このようにして作製されたアライメント治具３８を利用し、アライメント工程が行われる。このアライメント工程では、まず、ピン保持プレート４２を下側にアライメントプレート４２を上側にした姿勢で載置台３７の天板３７ａの上にアライメント治具３８をセットする。この際、アライメントピン４０ａ，４０ｂをそれぞれピン挿通口４６ａ，４６ｂに挿通することで、天板３７ａに対してアライメント治具３８が位置決めされた状態で配置される。単位ヘッド１１は、位置決めプレート３３をフランジ部３２に接着剤等で仮留した状態で載置台３７の天板３７ａと基台３９の載置面との間に配置される。そして、図４（ｂ）において矢印で示すように、単位ヘッド１１は、バネ等の付勢部材によって天板３７ａ側に付勢される。この際、アライメント治具３８に設けられたアライメントピン４０ａ，４０ｂを位置決め穴３５ａ，３５ｂに挿通することにより、アライメント治具３８に対して位置決めプレート３３が位置決めされる（第１の位置決め工程）。

続いて、アライメント治具３８に対して位置決めプレート３３が位置決めされ、位置決めプレート３３を天板３７ａに押し付けた状態で、アライメント治具３８に対する単位ヘッド１１のアライメント調整が行われる（第２の位置決め工程）。このアライメント調整では、ノズル形成面２６に対してアライメントプレート４２を挟んで対向配置されたカメラなどの撮像手段を通じて観察しながら、ヘッドクランプ５０によって単位ヘッド１１を基台３９の載置面上でＸ方向又はＹ方向に移動させつつ、第１アライメントマーク４７ａ，４７ｂの中心と、これに対応する基準ノズル開口３０ａ，３０ｂの中心の平面上の位置をそれぞれ合わせる。この際、位置決めプレート３３はフランジ部３２に仮接着された状態、即ち、接着剤が完全に硬化していない状態であるため、単位ヘッド１１の移動に伴って位置決めプレート３３に対してフランジ部３２が摺動する。

このように、アライメント治具３８に対して単位ヘッド１１をアライメント調整することにより、単位ヘッド１１に対する位置決めプレート３３の配置位置を高い精度で定めることができる。即ち、単位ヘッド１１の基準ノズル開口３０ａ，３０ｂに対して位置決め穴３５ａ，３５ｂの相対位置が高い精度で規定される。そして、この状態で、位置決めプレート３３をヘッドケース３１のフランジ部３２に本固定する（位置決め部材固定工程）。この固定方法としては、接着やネジ留め等、種々の固定方法を採用することができる。位置決めプレート３３をヘッドケース３１のフランジ部３２に固定したならば、単位ヘッド１１からアライメント治具３８を取り外す（取り外し工程）。即ち、載置台３７の天板３７ａからアライメント治具３８を取り外す。また、単位ヘッド１１は、天板３７ａ側への付勢が解放され、位置決めプレート３３をフランジ部３２に固定した状態で、載置台３７から取り外される。このように、本実施形態においては、位置決め部材３３とフランジ部３２との間に接着剤を塗布して仮留めし、単位ヘッド１１をアライメント治具３８に対して位置決めして、位置決めプレート３３をフランジ部３２に本固定した後に付勢を解放するので、位置決め後の位置決めプレート３３の位置ずれを抑制することができる。

以上のように、単位ヘッド１１に対し、ノズル開口３０（基準ノズル開口３０ａ，３０ｂ）を基準として位置決め穴３５ａ，３５ｂの相対位置が高精度で定められた位置決めプレート３３を配設し、位置決めピンの一端部を各位置決めプレート３３の位置決め穴３５ａ，３５ｂに嵌合し、各位置決めピンの他端部をヘッドホルダ２４のヘッド受け部のピン受け穴に嵌合することで、各位置決め穴３５ａ，３５ｂとこれに対応するピン受け穴との平面上の位置が合わせられる。これにより、ヘッドホルダ２４に対する単位ヘッド１１の配置位置が高い精度で規定される。これにより、ヘッドホルダ２４において各単位ヘッド１１のノズル開口３０が本来望ましい位置に配置される。その結果、記録紙４等の噴射対象物に対するインクの着弾位置ずれを抑制することができ、記録画像の画質の低下を防止することが可能となる。
また、アライメント治具３８は、位置決め作業に繰り返し利用することができるため、汎用性が高く、位置決め作業効率を向上させることが可能となる。

さらに、ヘッドモジュール３における一部の単位ヘッド１１に不具合が生じた場合に、当該単位ヘッド１１を交換する際、別途アライメント工程を行わなくても、位置決めプレート３３の位置決め穴３５ａ，３５ｂを利用して位置決めした状態で新しい単位ヘッド１１をヘッドホルダ２４に取り付けるだけで当該単位ヘッド１１がヘッドホルダ２４に対して高精度で位置決めされる。即ち、複数の単位ヘッド１１から構成されるヘッドモジュールにおいて単位ヘッド単体の交換に対応することができ、交換コストを削減することが可能となる。

本発明は、複数の液体噴射ヘッドから成るヘッドモジュールを備えたものであれば、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の他の液体噴射ヘッド、及び、これを備える液体噴射装置にも適用することができる。

プリンタの構成を説明する断面図である。 ヘッドモジュールの構成を示す図である。 単位ヘッドの構成を説明する図である。 アライメント装置の構成を説明する図である。 アライメントプレートの構成を説明する図である。 仲介プレートの構成を説明する図である。 ピン保持プレートの構成を説明する図である。 ピン保持プレートと仲介プレートを接合した状態の構成を説明する図である。 アライメント治具の構成を説明する図である。 ピン保持プレートと仲介プレートに対してアライメントプレートを位置決めする構成を説明する図である。

符号の説明

１…プリンタ，３…ヘッドモジュール，４…記録紙，１１…単位ヘッド，２４…ヘッドホルダ，２６…ノズル形成面，３０…ノズル開口，３１…ヘッドケース，３３…位置決めプレート，３５…位置決め穴，３８…アライメント治具，４０…アライメントピン，４２…アライメントプレート，４３…ピン保持プレート，４４…仲介プレート，４７…第１アライメントマーク，４９…第２アライメントマーク，５１…ピン挿通穴，５２…基準マーク，５３…第２挿通窓，５５…ピン保持穴，５６…第１挿通窓

Claims (6)

1. 先端面に液体を噴射するノズル開口が形成されたヘッド本体部と、該ヘッド本体部よりも基端面側に形成された保持部とを有する液体噴射ヘッドの前記保持部に、ヘッドホルダに対する配置位置を規定する位置決め穴が形成された位置決め部材を取り付ける液体噴射ヘッドの製造方法であって、
   アライメントピンをプレート両面に対して垂直な状態で保持するピン保持穴を有する第１プレートと、
   前記第１プレートに保持されたアライメントピンが挿通されるピン挿通穴、及び、当該ピン挿通穴を基準として位置が定められた基準マークを有する第２プレートと、
   前記液体噴射ヘッドとの相対位置を規定するための第１アライメントマーク、及び、前記第２プレートとの相対位置を規定する第２アライメントマークを有する第３プレートと、を用い、
   前記第１プレートに保持されたアライメントピンをピン挿通穴に挿通し、前記第１プレートと前記第２プレートとを積層状態で接合する第１の接合工程と、
   前記基準マークと前記第２アライメントマークとに基づいて前記第２プレートに対し前記第３プレートを位置決めした状態で接合してアライメント治具とする第２の接合工程と、
   前記保持部に前記位置決め部材を配置した状態で、前記位置決め穴に前記アライメント治具のアライメントピンを挿通して位置決め部材とアライメント治具との位置決めを行う第１の位置決め工程と、
   位置決め部材とアライメント治具とが位置決めされた状態で、前記ノズル形成面に設けられたノズル基準部と前記第１のアライメントマークとの平面位置を合わせることにより、前液体噴射ヘッドと前記アライメント治具との位置決めを行う第２の位置決め工程と、
   前記保持部に前記位置決め部材を固定する位置決め部材固定工程と、
   位置決め部材が固定された液体噴射ヘッドから前記アライメント治具を取り外す取り外し工程と、
   を経て製造することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
2. 前記位置決め部材と前記保持部との間に接着剤を塗布して仮留めし、
   前記第２の位置決め工程において、前記液体噴射ヘッドを前記アライメント治具側に付勢した状態で位置決めを行い、前記位置決め部材を前記保持部に本保持した後に前記付勢を解放することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
3. 前記第１プレートは、セラミックス板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
4. 前記第２プレートは単結晶基板から成り、前記ピン挿通穴及び前記基準マークがエッチング加工によって形成されたことを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
5. 前記第３プレートは、透視性を有する板材から成り、前記第１アライメントマーク、及び、前記第２アライメントマークが、フォトリソグラフィを利用して形成されたことを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
6. 前記第３プレートは、透視性を有する板材から成り、前記第１アライメントマーク、及び、前記第２アライメントマークが、フォトマスクであることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
   

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