JP2015120292A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置および液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のヘッドユニットが設置される部材を低コストで高度に平坦化する。【解決手段】液体噴射ヘッド１６は、第１面２２２と第１面２２２の反対側の第２面２２４とを含む固定板２２と、固定板２２の第１面２２２側にインクを噴射可能なように第２面２２４に固定された複数のヘッドユニット２４と、ヘッドユニット２４を包囲するように形成されて固定板２２に固定された壁部６０を含み、壁部６０のうち固定板２２に対向する部分に複数の突起部６２が形成されたケース部材２６とを具備する。【選択図】図５

Description

本発明は、インク等の液体を噴射する技術に関する。

複数のノズルからインク等の液体を噴射する複数のヘッドユニットを配列した構成の液体噴射ヘッドが従来から提案されている。例えば特許文献１には、平板状の支持体に形成された複数の凹部の各々の内側に可撓性回路を介して印刷ヘッドを固定した構成が開示されている。特許文献２には、平板状のモジュールベースに複数の記録ヘッドをネジで固定した構成が開示されている。また、特許文献３には、複数の開口部が形成された平板状のフレームモジュールの表面にノズルシートを接合し、フレームモジュールの各開口部を介してノズルシートにヘッドチップを固定した構成が開示されている。

特開平７−２５１５０５号公報 特開２００５−２９７５５４号公報 特開２００５−１３１９４７号公報

特許文献１から特許文献３の技術のもとで、複数のヘッドユニットが設置される平板材の平坦性が低い場合には、ヘッドユニットの各ノズルと印刷用紙等の印刷媒体との距離（以下「噴射距離」という）がヘッドユニット毎に相違し、結果的に印刷品位が低下するという問題がある。特許文献１の技術では、支持体の凹部の内側に可撓性回路を介して印刷ヘッドが固定されるから、印刷ヘッド毎の噴射距離の相違が顕在化し得る。特許文献２の技術では、各記録ヘッドをモジュールベースに固定するネジに起因した応力でモジュールベースが変形し易い（平坦性が低下する）という問題がある。また、特許文献３の技術では、フレームモジュールがノズルシートを引張るように両者が熱圧着されるから、複数のヘッドチップが設置されるノズルシートが変形し易いという問題がある。更に、フレームモジュールがアルミナセラミックスで形成されるため、製造コストが高いという問題もある。

平坦性および剛性が高い材料で形成された平板材に複数のヘッドユニットを設置すれば、ヘッドユニット毎の噴射距離の相違を低減する余地もあるが、平坦性や剛性が高い材料の平板材は製造コストが高いという傾向がある。以上の事情を考慮して、本発明は、複数のヘッドユニットが設置される部材を低コストで高度に平坦化することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る液体噴射ヘッドは、第１面と第１面の反対側の第２面とを含む固定板と、固定板の第１面側に液体を噴射可能なように第２面に固定された複数のヘッドユニットと、ヘッドユニットを包囲するように形成されて固定板に固定された壁部を含み、壁部のうち固定板に対向する部分に複数の突起部が形成されたケース部材とを具備する。以上の構成では、固定板の第２面に複数のヘッドユニットが固定され、ケース部材の壁部のうち固定板に対向する部分に複数の突起部が形成される。複数の突起部の高さを均一化することは壁部の全体の高さの均一化と比較して容易であるから、複数の突起部が形成された壁部を固定することで固定板が平坦化される。したがって、製造コストを抑制しながら固定板を高度に平坦化できるという利点がある。

本発明の好適な態様において、複数のヘッドユニットとケース部材の壁部は、接着剤により固定板に固定される。以上の態様では、複数のヘッドユニットとケース部材が接着剤により固定板に固定されるから、例えばネジ等の手段で各ヘッドユニットとケース部材を固定板に固定する構成と比較して、固定板が平坦化されるという効果は格別に顕著である。

本発明の好適な態様において、ケース部材は、複数のヘッドユニットを挟んで固定板とは反対側に位置する対向部を含み、固定板と対向部との間隔は、第２面からみたヘッドユニットの高さを上回る。以上の態様では、固定板と対向部との間隔がヘッドユニットの高さを上回るから、ヘッドユニットの高さに誤差が発生した場合でも、固定板にケース部材を容易に固定できるという利点がある。

本発明の好適な態様において、ケース部材は、樹脂材料で一体成形される。以上の態様では、ケース部材が樹脂材料で一体成形されるから、ケース部材の各部位を別体で形成する構成と比較して、複数の突起部の高さが高度に均一化されたケース部材を低い製造コストで形成できるという利点がある。

本発明の好適な態様において、固定板はステンレス鋼で形成される。以上の態様では、固定板がステンレス鋼で形成されるから、平坦性が高い固定板を低い製造コストで形成できるという利点がある。シリコンで形成された基板をヘッドユニットが包含する構成では、ステンレス鋼のうちＳＵＳ４３０が固定板の材料として好適である。ステンレス鋼のうちＳＵＳ４３０は線膨張係数が低い（シリコンに近い）から、ヘッドユニットのうちシリコンの基板と固定板との線膨張係数の相違に起因した熱応力が低減されるという利点がある。

本発明の好適な態様において、固定板は、平板状または折曲げ角度が鈍角の板状部材である。以上の態様では、例えば折り曲げ角度が鋭角となるように固定板の一部を折曲げた構成と比較して固定板の変形が抑制される。したがって、固定板が高度に平坦化されるという前述の効果は格別に顕著である。

本発明の好適な態様において、固定板には、ヘッドユニットから噴射された液体が通過する開口部が形成され、開口部は、平板材の打抜きまたはエッチングで形成される。以上の態様では、固定板の開口部が平板材の打抜きまたはエッチングで形成されるから、例えば平板材の切削で開口部を形成する場合と比較して平板材の変形（平坦性の低下）を抑制しながら固定板を形成できるという利点がある。

本発明の好適な態様において、ヘッドユニットは、第２面から第１面側に突出する部分を含み、第１面側に突出する部分の第２面に対する高さは、固定板の板厚を下回る。以上の態様では、ヘッドユニットのうち第２面から第１面側に突出する部分の高さが固定板の板厚を下回るから、定盤等の平坦面に固定板を載置した状態を維持したまま、複数のヘッドユニットを固定板に固定することが可能である。したがって、固定板が平坦化されるという前述の効果は格別に顕著である。

本発明の好適な態様において、ケース部材は、ヘッドユニットに固定され、ヘッドユニットのうちケース部材に接合される部分とケース部材とは、線膨脹係数が実質的に一致する。以上の態様では、ヘッドユニットとケース部材とで線膨張係数が実質的に一致するから、ヘッドユニットとケース部材との線膨張係数の相違に起因した熱応力が低減されるという利点がある。

本発明の好適な態様において、固定板の第１面に接触する単一のキャップで複数のヘッドユニットが封止される。以上の態様では、固定板の第１面に接触する単一のキャップで複数のヘッドユニットが封止されるから、ヘッドユニット毎に別個のキャップを装着する構成と比較して構成が簡素化される。また、本発明によれば、前述の通り固定板が高度に平坦化されるから、複数のヘッドユニットに対して単一のキャップを装着する構成にも関わらず、複数のヘッドユニットを有効に封止できるという利点がある。

本発明の好適な態様に係る液体噴射装置は、以上の各態様に係る液体噴射ヘッドを具備する。液体噴射ヘッドの好例は、インクを噴射する印刷装置であるが、本発明に係る液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。

本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、第１面と第１面の反対側の第２面とを含む平板状の固定板と、液体を噴射する複数のヘッドユニットと、複数の突起部が形成された壁部を含むケース部材とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、定盤上に固定板を載置した状態で、固定板の第１面側に液体を噴射可能なように複数のヘッドユニットを第２面に固定する第１工程と、定盤上に固定板を載置した状態のまま、壁部がヘッドユニットを包囲するとともに複数の突起部が固定板の第２面に接触するように、ケース部材を固定板に固定する第２工程とを含む。以上の態様では、固定板の第２面に複数のヘッドユニットを固定する第１工程と、ケース部材を固定板に固定する第２工程とが、固定板を定盤に載置した状態で実行されるから、固定板を高度に平坦化できるという利点がある。

本発明の第１実施形態に係る印刷装置の構成図である。 液体噴射ヘッドの分解斜視図である。 ヘッドユニットの分解斜視図である。 ヘッドユニットの断面図（図３のVI-VI線の断面図）である。 液体噴射ヘッドの断面図（図２のＶ-Ｖ線の断面図）である。 ケース部材の平面図である。 図６における領域VIIを拡大した斜視図である。 液体噴射ヘッドの製造方法のフローチャートである。 固定板の製造（打抜き加工）の説明図である。 平面度の定義の説明図である。 ケース部材の形成に利用される金型の説明図である。 固定板に複数のヘッドユニットを固定する工程の説明図である。 固定板にケース部材を固定する工程の説明図である。 キャップを利用した吸引動作の説明図である。 第２実施形態に係る印刷装置の構成図である。 第２実施形態の液体噴射ヘッドの分解斜視図である。 変形例における壁部および固定板の断面図である。 変形例における壁部および固定板の断面図である。 変形例における液体噴射ヘッドの断面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るインクジェット方式の印刷装置１００の部分的な構成図である。第１実施形態の印刷装置１００は、液体の例示であるインクを印刷用紙等の印刷媒体２００に噴射する液体噴射装置であり、制御装置１２と搬送機構１４と液体噴射ヘッド１６とを具備する。制御装置１２は、印刷装置１００の各要素を統括的に制御する。搬送機構１４は、制御装置１２による制御のもとで印刷媒体２００を所定の方向Ａに搬送する。印刷装置１００には、インクが充填されたインクカートリッジ３００が装着される。図１の液体噴射ヘッド１６は、インクカートリッジ３００から供給されるインクを制御装置１２による制御のもとで複数のノズルＮの各々から印刷媒体２００に噴射するラインヘッドである。

図２は、液体噴射ヘッド１６の分解斜視図である。図２に例示される通り、第１実施形態の液体噴射ヘッド１６は、固定板２２と複数のヘッドユニット２４とケース部材２６とを具備する。概略的には、固定板２２とケース部材２６とで形成される空間に複数のヘッドユニット２４が収容および支持される。

固定板２２は、第１面２２２と第１面２２２の反対側の第２面２２４とを含む平板状の部材である。固定板２２の材料は任意であるが、高剛性の金属で形成された平板材が固定板２２として好適である。具体的には、第１実施形態の固定板２２はステンレス鋼で形成される。例えばＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０４等のステンレス鋼が固定板２２の材料として好適であるが、固定板２２の熱変形を抑制するという観点からは線膨張係数が比較的に小さいＳＵＳ４３０が固定板２２の材料として格別に好適である。固定板２２の板厚は、例えば５０μｍ以上かつ１０００μｍ以下の範囲内の好適な寸法（例えば８０μｍ）に選定される。以上のように第１実施形態では固定板２２がステンレス鋼で形成されるから、例えばアルミナセラミックス等の材料で固定板２２を形成する場合と比較して製造コストを削減することが可能である。

以下の説明では、固定板２２の第１面２２２（または第２面２２４）に平行なＸ-Ｙ平面を想定し、第１面２２２に垂直な方向をＺ方向と表記する。第１面２２２は固定板２２のうちＺ方向の正側に位置し、第２面２２４はＺ方向の負側に位置する。液体噴射ヘッド１６は、固定板２２の第１面２２２が印刷媒体２００に対向する姿勢（Ｚ方向が鉛直方向の下側を向く姿勢）で設置される。したがって、Ｘ-Ｙ平面は、印刷媒体２００に略平行な平面（水平面）に相当する。図２から理解される通り、第１実施形態の固定板２２は、平面視で（すなわちＺ方向からみて）Ｘ方向に長尺な矩形状に成形される。Ｙ方向は、Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向（固定板２２の短手方向）である。

複数のヘッドユニット２４は、複数のノズルＮからインクを噴射するヘッドチップであり、固定板２２のうちＺ方向の負側に位置する第２面２２４に固定される。第１実施形態の複数のヘッドユニット２４は、Ｙ方向の位置が相違する第１列と第２列とに配列され、各ヘッドユニット２４のＸ方向の位置が第１列と第２列とで相違する。すなわち、第１実施形態では複数のヘッドユニット２４が千鳥配置（スタガ配置）される。

図３は、液体噴射ヘッド１６の任意の１個のヘッドユニット２４の分解斜視図であり、図４は、図３におけるIV−IV線の断面図（Ｙ-Ｚ平面に平行な断面）である。図３に例示される通り、第１実施形態のヘッドユニット２４は、流路形成板３２のうちＺ方向の負側の面上に圧力室形成板３４と振動板３６と保護板３８と筐体４０とを以上の順番で積層するとともに、流路形成板３２のうちＺ方向の正側の面上にノズルプレート４２とコンプライアンス基板４４とを設置した構造体である。ヘッドユニット２４の各要素は、概略的にはＸ方向に長尺な略平板状の部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接続される。

ノズルプレート４２は、Ｘ方向に配列する複数のノズル（噴射口）Ｎが形成された平板状の部材である。図３および図４に例示される通り、各ノズルＮは、インクが通過する貫通孔である。ノズルプレート４２の材料や製法は任意であるが、例えばシリコン（Ｓi）の単結晶基板をフォトリソグラフィやエッチング等の半導体製造技術により選択的に除去することで、所期の形状のノズルプレート４２を簡便かつ高精度に形成することが可能である。

複数のノズルＮは、ノズル列ＧAとノズル列ＧBとに区分される。ノズル列ＧAおよびノズル列ＧBの各々は、Ｘ方向に沿って配列された複数のノズルＮの集合である。図１から理解される通り、印刷媒体２００の横幅（方向Ａに直交する方向の寸法）を上回る範囲にわたり複数のヘッドユニット２４のノズルＮが分布する。搬送機構１４による印刷媒体２００の搬送に並行してヘッドユニット２４の各ノズルＮから印刷媒体２００にインクを噴射することで印刷媒体２００には任意の画像が印刷される。なお、図４から理解される通り、ヘッドユニット２４には、ノズル列ＧAに対応する構造とノズル列ＧBに対応する構造とが略線対称に形成され、両構造は実質的に共通するから、以下の説明ではノズル列ＧAに対応する要素に着目し、ノズル列ＧBに対応する要素の説明を便宜的に省略する。

流路形成板３２は、インクの流路を形成するための平板状の部材である。第１実施形態の流路形成板３２には、開口部３２２と複数の供給流路３２４と複数の連通流路３２６とが形成される。供給流路３２４と連通流路３２６とはノズルＮ毎に形成された貫通孔であり、開口部３２２は複数のノズルＮにわたり共通する貫通孔（開口）である。各供給流路３２４は開口部３２２に連通する。流路形成板３２の材料や製法は任意であるが、例えばシリコンの単結晶基板を半導体製造技術により選択的に除去することで、以上に例示した形状の流路形成板３２を簡便かつ高精度に形成することが可能である。

図４に例示される通り、コンプライアンス基板４４は、封止板４４２と支持体４４４とを含んで構成される。封止板４４２は、可撓性を有するシート状（膜状）の部材である。支持体４４４は、流路形成板３２の開口部３２２および各供給流路３２４が閉塞されるように封止板４４２を流路形成板３２に固定する。支持体４４４は、固定板２２と同様にステンレス鋼（例えばＳＵＳ４３０）で形成される。コンプライアンス基板４４（封止板４４２）にはＸ方向に長尺な開口部４４６が形成され、ノズルプレート４２は開口部４４６の内側で流路形成板３２の表面に固定される。図４から理解される通り、ノズルプレート４２の板厚ＴNは、コンプライアンス基板４４の板厚ＴC（封止板４４２の板厚と支持体４４４の板厚との合計）を上回る（ＴN＞ＴC）。したがって、ノズルプレート４２の表面はコンプライアンス基板４４の表面と比較してＺ方向の正側に突出する。

図４に例示される通り、流路形成板３２には筐体４０が固定される。筐体４０の材料や製法は任意であるが、例えば樹脂材料（プラスチック）の射出成形で一体に成形される。第１実施形態の筐体４０には凹部４０２とスリット４０４と液体流路４０６とが形成される。凹部４０２は、平面視で流路形成板３２の開口部３２２に対応する外形の窪みであり、液体流路４０６は、凹部４０２に連通する流路である。図４から理解される通り、流路形成板３２の開口部３２２と筐体４０の凹部４０２とを相互に連通させた空間が液体貯留室Ｒ（リザーバー）として機能する。液体流路４０６を介して供給されるインクが液体貯留室Ｒに貯留される。以上の説明から理解される通り、コンプライアンス基板４４（封止板４４２）は、液体貯留室Ｒの壁面（底面）を構成し、液体貯留室Ｒ内のインクの圧力変動を吸収する。

流路形成板３２のうちＺ方向の負側の面上には圧力室形成板３４が設置される。図３および図４に例示される通り、圧力室形成板３４には、相異なるノズルＮに対応する複数の開口部３４２が形成される。圧力室形成板３４の材料や製法は任意であるが、例えば前述の流路形成板３２と同様に、シリコンの単結晶基板を半導体製造技術により選択的に除去することで圧力室形成板３４を形成することが可能である。

圧力室形成板３４のうち流路形成板３２とは反対側の表面には振動板３６が設置される。振動板３６は、弾性的に振動可能な平板状の部材である。図４から理解される通り、振動板３６と流路形成板３２とは、圧力室形成板３４に形成された各開口部３４２の内側で相互に間隔をあけて対向する。圧力室形成板３４の開口部３４２の内側で流路形成板３２と振動板３６とに挟まれた空間は、インクに圧力を付与する圧力室Ｃ（キャビティ）として機能する。流路形成板３２の各供給流路３２４は液体貯留室Ｒと圧力室Ｃとを連通し、流路形成板３２の各連通流路３２６は圧力室ＣとノズルＮとを連通する。以上の説明から理解される通り、液体貯留室Ｒに貯留されたインクが複数の供給流路３２４に分岐して各圧力室Ｃに並列に供給され、各圧力室Ｃから連通流路３２６とノズルＮとを通過して外部に噴射される。

振動板３６のうち圧力室形成板３４とは反対側の表面には、相異なるノズルＮ（圧力室Ｃ）に対応する複数の圧電素子３６２が形成される。各圧電素子３６２は、相互に対向する電極間に圧電体を介在させた積層体である。各圧電素子３６２は、駆動信号の供給により個別に振動する。保護板３８は、各圧電素子３６２を保護する要素であり、圧力室形成板３４（振動板３６）の表面に例えば接着剤で固定される。保護板３８のうち振動板３６側の表面に形成された凹部３８２に各圧電素子３６２が収容される。

各ヘッドユニット２４には配線基板２８が実装される。具体的には、図４に例示される通り、振動板３６のうち圧力室形成板３４とは反対側の表面に配線基板２８の端部が固定される。配線基板２８は、保護板３８に形成されたスリット３８４と筐体４０に形成されたスリット４０４とを通過して外部に到達する。配線基板２８を介して制御装置１２から供給される駆動信号に応じて各圧電素子３６２は振動する。圧電素子３６２に連動して振動板３６が振動することで圧力室Ｃ内のインクの圧力が変動してノズルＮからインクが噴射される。以上の説明から理解される通り、圧電素子３６２は、圧力室Ｃ内の圧力を変動させて圧力室Ｃ内のインクをノズルＮから噴射させる圧力発生素子として機能する。以上が第１実施形態のヘッドユニット２４の構成である。

図５は、液体噴射ヘッド１６の断面図であり、図２におけるＶ-Ｖ線の断面図に相当する。図２および図５に例示される通り、以上に説明した構造の複数のヘッドユニット２４は固定板２２の第２面２２４に固定される。固定板２２には、各ヘッドユニット２４のノズルプレート４２に対応する形状（Ｘ方向に長尺な矩形状）の開口部２２６がヘッドユニット２４毎に形成される。図２および図５に例示される通り、開口部２２６の内側にノズルプレート４２が位置する状態で各ヘッドユニット２４は固定板２２の第２面２２４に固定される。各ヘッドユニット２４は、例えば接着剤を利用して固定板２２の第２面２２４に固定される。具体的には、コンプライアンス基板４４の支持体４４４の表面が接着剤で第２面２２４に接合される。以上の説明から理解される通り、ヘッドユニット２４の各ノズルＮから噴射したインクは固定板２２の開口部２２６を通過してＺ方向の正側に進行する。

図５から理解される通り、固定板２２の第２面２２４にヘッドユニット２４が固定された状態では、ノズルプレート４２が第２面２２４に対して第１面２２２側に突出する。ノズルプレート４２のうち第２面２２４から第１面２２２側に突出する部分の高さｈは、固定板２２の板厚ＴBを下回る（ｈ＜ＴB）。コンプライアンス基板４４の板厚ＴCと固定板２２の板厚ＴBとの合計がノズルプレート４２の板厚ＴNを上回る（ＴC＋ＴB＞ＴN）とも換言され得る。したがって、第１実施形態のノズルプレート４２の表面は、固定板２２の第１面２２２に対して第２面２２４側に位置する。すなわち、ノズルプレート４２の表面は第１面２２２に対して窪んだ状態にある。

図２のケース部材２６は、複数のヘッドユニット２４を収容および支持する中空の構造体である。図６は、固定板２２側（Ｚ方向の正側）からみたケース部材２６の平面図である。図２および図６に例示される通り、第１実施形態のケース部材２６は、対向部２６２と枠状部２６４と複数の区画部２６６とを含んで構成される。例えば樹脂材料（プラスチック）の射出成形で、対向部２６２と枠状部２６４と複数の区画部２６６とが一体に成形される。ただし、ケース部材２６の材料や製法は以上の例示に限定されない。

対向部２６２は、Ｘ方向に長尺な平板状の部分であり、図５に例示される通り、固定板２２の第２面２２４に所定の間隔Ｄをあけて対向する。すなわち、対向部２６２は、複数のヘッドユニット２４を挟んで固定板２２とは反対側に位置する。枠状部２６４は、図２および図６に例示される通り、対向部２６２の周縁からＺ方向の正側に突起する部分であり、平面視で固定板２２の外形に対応するようにＸ方向に長尺な矩形枠状に形成される。複数の区画部２６６の各々は、枠状部２６４の内周面に形成され、Ｘ方向に相互に隣合う各ヘッドユニット２４の間に位置する。各区画部２６６は相互に離間して形成される。

図５および図６に例示される通り、各ヘッドユニット２４は、枠状部２６４と各区画部２６６とで区画された空間（以下「収容空間」という）Ｓに収容される。すなわち、枠状部２６４と各区画部２６６とは、平面視でヘッドユニット２４を包囲するように形成された壁部６０として機能する。壁部６０（枠状部２６４，各区画部２６６）は、各ヘッドユニット２４の側面に対向する部分とも換言され得る。なお、図５では、壁部６０がヘッドユニット２４の側面に間隔をあけて対向する状態を例示したが、壁部６０をヘッドユニット２４の側面に接触させることも可能である。

図５に例示される通り、枠状部２６４と各区画部２６６とを含む壁部６０のうち固定板２２側の端面（対向部２６２とは反対側の端面）が固定板２２の第２面２２４に固定される。具体的には、矩形枠状の枠状部２６４の端面が固定板２２の全周にわたり第２面２２４に固定され、かつ、各区画部２６６の端面が枠状部２６４の内側で固定板２２の第２面２２４に固定される。固定板２２とケース部材２６との接合には例えば接着剤７４が好適に利用される。具体的には、ケース部材２６の壁部６０の端面に塗布された接着剤７４を介して固定板２２とケース部材２６とが相互に接合される。

図５に例示される通り、対向部２６２には複数（２個）の液体流路２６７とスリット２６８とが収容空間Ｓ毎（ヘッドユニット２４毎）に形成される。液体流路２６７は、インクカートリッジ３００から供給されるインクが流通する流路であり、スリット２６８はＸ方向に長尺な貫通孔である。図５に例示される通り、各ヘッドユニット２４の筐体４０の液体流路４０６と対向部２６２の液体流路２６７とが連通するようにヘッドユニット２４とケース部材２６とは相互に固定される。ヘッドユニット２４とケース部材２６との接合には例えば接着剤７２が利用される。具体的には、筐体４０の表面のうち液体流路４０６の周縁近傍の領域に塗布された接着剤７２を介してヘッドユニット２４とケース部材２６とが相互に接合される。

第１実施形態におけるヘッドユニット２４の筐体４０とケース部材２６とは、線膨張係数が実質的に一致する材料（例えば同種の樹脂材料）で形成される。すなわち、筐体４０とケース部材２６とで熱変形の度合が略一致する。したがって、第１実施形態では、筐体４０とケース部材２６との線膨張係数の相違に起因した熱応力が低減されるという利点がある。

図７は、図６の領域VIIを拡大して図示した斜視図である。図５および図７に例示される通り、ケース部材２６の壁部６０（枠状部２６４および各区画部２６６）のうち固定板２２に対向する端面には複数の突起部６２が形成される。各突起部６２は、壁部６０の端面から固定板２２側（Ｚ方向の正側）に突起した部分であり、相互に離間した位置に形成される。具体的には、壁部６０のうちＸ方向に延在する部分とＹ方向に延在する部分との交差点の位置や各交差点間を等分する各位置に突起部６２が形成される。複数の突起部６２は、平面視で略均等に分布するようにＸ-Ｙ平面内に分散して形成される。なお、図７では円柱状の突起部６２を例示したが、突起部６２の形状は任意である。図５から理解される通り、各突起部６２が固定板２２の第２面２２４に接触した状態でケース部材２６の壁部６０の端面が固定板２２の第２面２２４に接合される。

以上に説明した通り、接着剤７４で固定板２２に固定されたケース部材２６の収容空間Ｓに、固定板２２とケース部材２６とに接着剤で固定された複数のヘッドユニット２４が収容される。図５から理解される通り、固定板２２とケース部材２６と各ヘッドユニット２４とが相互に固定された状態では、固定板２２の第２面２２４とケース部材２６の対向部２６２（収容空間Ｓの底面）との間隔Ｄは、第２面２２４に対するヘッドユニット２４の高さ（第２面２２４と筐体４０の表面との距離）Ｈを上回る。したがって、ヘッドユニット２４の筐体４０の表面とケース部材２６の対向部２６２との間には略一定の間隔が形成される。以上の構成によれば、ヘッドユニット２４の高さＨに誤差が発生した場合でも、固定板２２の第２面２２４にケース部材２６を確実に固定できるという利点がある。

＜液体噴射ヘッド１６の製造方法＞
以上に説明した液体噴射ヘッド１６の製造方法を説明する。図８は、液体噴射ヘッド１６の製造方法のフローチャートである。

図８に例示される通り、まず、工程Ｐ1にて固定板２２が用意される。固定板２２の製造には例えば打抜き加工が好適に利用される。すなわち、図９に例示される通り、例えばステンレス鋼の平板材８１のうち固定板２２の各開口部２２６に対応する領域を抜型８２で打抜くことで、複数の開口部２２６が形成された固定板２２が製造される。打抜き加工によれば、例えば平板材８１の切削等により開口部２２６を形成する場合と比較して、固定板２２の平坦性を維持しながら開口部２２６を形成できるという利点がある。

以上のように抜型８２で開口部２２６を形成した場合、図９に拡大して図示した通り、固定板２２のうち抜型８２の進行方向の上流側に位置する表面における開口部２２６の内周縁の近傍は連続的な曲面となるが、抜型８２の進行方向の下流側に位置する表面における開口部２２６の内周縁には角部αが形成され得る。第１実施形態では、固定板２２のうち抜型８２の進行方向の上流側に位置する表面（すなわち開口部２２６の内周縁の近傍が曲面である表面）が第１面２２２に選定される。

工程Ｐ1で製造された固定板２２の平面度（平坦度）ρは例えば１５０μｍ程度である。平面度ρは、板状部材の平坦の度合（平面からの乖離の度合）の指標である。図１０は、平面形状が矩形状である板状部材Ｂ（例えば固定板２２）の平面度ρの説明図である。図１０から理解される通り、交点ＣAと交点ＣBとに着目する。交点ＣAは、板状部材Ｂの縁辺のうち１組の対辺（ＥA1，ＥA3）の各中点を板状部材Ｂの表面（曲面）に沿って相互に連結する線ＬA1と、他の１組の対辺（ＥA2，ＥA4）の各中点を板状部材Ｂの表面に沿って相互に連結する線ＬA2とが交差する地点である。他方、交点ＣBは、板状部材Ｂの４個の頂点を包含する仮想的な四角形ｂ上の地点である。具体的には、交点ＣBは、四角形ｂの縁辺のうち１組の対辺（ＥB1，ＥB3）の各中点を四角形ｂと同一面内にて相互に連結する線ＬB1と、他の１組の対辺（ＥB2，ＥB4）の各中点を四角形ｂと同一面内にて相互に連結する線ＬB2とが交差する地点である。平面度ρは、以上のように規定される交点ＣAと交点ＣBとの距離として定義される。したがって、板状部材Ｂの平面度ρが小さいほど板状部材Ｂは理想的な平面（仮想的な四角形ｂ）に近いと評価できる。

図８の工程Ｐ2ではケース部材２６が用意される。ケース部材２６の製造には、金型を利用した射出成形が好適に利用される。図１１は、工程Ｐ2で使用される金型のうち各突起部６２の形成に利用される部分の断面図である。図１１に例示される通り、突起部６２に対応する貫通孔８３０が金型８３に形成され、先端部が平坦面に成形されたネジ８４が貫通孔８３０に挿入される。ネジ８４を回転させて先端部の位置を調整することで突起部６２の高さを個別に調整することが可能である。工程Ｐ2では、複数の突起部６２の先端面（頂面）が同一面内に位置するように各ネジ８４の位置が調整された金型８３を利用して、対向部２６２と枠状部２６４と複数の区画部２６６と複数の突起部６２とを含むケース部材２６が一体成形される。したがって、第１実施形態では、ケース部材２６の各要素を別体で形成する場合と比較して、複数の突起部６２の高さが均一化されたケース部材２６を低い製造コストで形成できるという利点がある。

射出成形では加工時の樹脂材料の伸縮等に起因した誤差が発生するから、ケース部材２６の壁部６０の端面を全体にわたり高精度に高さを均一化することは現実には困難である。他方、第１実施形態のように壁部６０の端面に形成された複数の突起部６２について高さを均一化することは、壁部６０の全体にわたる高さの均一化と比較して容易に実現される。具体的には、第１実施形態の複数の突起部６２の平面度ρは、例えば３０μｍ以上かつ６０μｍ以下の範囲内に抑制される。すなわち、複数の突起部６２の平面度ρは、固定板２２の単体（すなわちケース部材２６に固定されない状態）での平面度ρ（１５０μｍ）を下回る。なお、複数の突起部６２の平面度ρは、各突起部６２を通過する面を仮想的な板状部材Ｂと見立てたうえで、図１０を参照して説明した方法と同様に算定される。

図８の工程Ｐ3では複数のヘッドユニット２４が用意される。ヘッドユニット２４の製造には公知の技術が任意に採用される。なお、以上に例示した工程Ｐ1から工程Ｐ3の順序は任意に変更され得る。

固定板２２と複数のヘッドユニット２４とケース部材２６とが以上の工程で用意されると、複数のヘッドユニット２４が固定板２２に固定される（工程Ｐ4）。具体的には、図１２に例示される通り、第２面２２４が上方を向く姿勢（第１面２２２が定盤８６側に位置する姿勢）で固定板２２が定盤８６上に載置される。そして、固定板２２の各開口部２２６の内側に各ヘッドユニット２４のノズルプレート４２が位置するように、定盤８６上の固定板２２の第２面２２４に複数のヘッドユニット２４が例えば接着剤で固定される。前述の通り、ヘッドユニット２４のノズルプレート４２のうち第２面２２４から第１面２２２側に突出する部分の高さｈは固定板２２の板厚ＴBを下回るから、固定板２２にヘッドユニット２４を固定した状態では、ノズルプレート４２の表面は定盤８６の表面に接触しない。したがって、固定板２２が定盤８６から浮くことはない。

工程Ｐ4に続く工程Ｐ5では、図１３に例示される通り、定盤８６上に固定板２２が載置された状態を工程Ｐ4から維持したまま、固定板２２の第２面２２４に例えば接着剤７４でケース部材２６が固定される。具体的には、ケース部材２６の壁部６０が固定板２２上の各ヘッドユニット２４を包囲する（すなわち各ヘッドユニット２４が収容空間Ｓに収容される）とともに壁部６０の複数の突起部６２が固定板２２の第２面２２４に接触するように、定盤８６上の固定板２２にケース部材２６が固定される。工程Ｐ5では、各ヘッドユニット２４の筐体４０の表面に、液体流路４０６を包囲するように接着剤７２が塗布される。したがって、固定板２２に対するケース部材２６の固定とともに各ヘッドユニット２４とケース部材２６（対向部２６２）とが相互に接合される。以上の工程により液体噴射ヘッド１６が製造される。図８の工程Ｐ4は第１工程の例示であり、工程Ｐ5は第２工程の例示である。

前述の通り、複数の突起部６２の平面度ρは充分に小さい数値に低減される（複数の突起部６２の高さが高精度に均一化される）から、複数の突起部６２に接触した状態でケース部材２６に固定された固定板２２は、固定板２２の単体の状態と比較して平坦化される。具体的には、固定板２２の単体での平面度ρが前述の通り１５０μｍ程度であるのに対し、ケース部材２６に固定された状態の固定板２２の平面度ρは４０μｍ以上かつ７０μｍ以下の範囲内に抑制される。以上の説明から理解される通り、ケース部材２６の複数の突起部６２は、固定板２２を平坦化するように作用する。

以上に説明した通り、第１実施形態では、固定板２２の第２面２２４に複数のヘッドユニット２４が固定され、ケース部材２６の壁部６０のうち固定板２２に対向する部分（頂面）に複数の突起部６２が形成される。前述の通り、複数の突起部６２の高さを高精度に均一化することは比較的に容易であるから、第１実施形態によれば、壁部６０に突起部６２を形成しない構成（壁部６０のうち固定板２２との対向面の全体を固定板２２の第２面２２４に接触させる構成）と比較して固定板２２が平坦化される。すなわち、単体で充分な平坦性を実現し得る高価な材料を利用しなくても固定板２２を高度に平坦化することが可能である。したがって、製造コストを削減しながら、各ヘッドユニット２４のノズルプレート４２の表面（噴射面）と印刷媒体２００との距離（噴射距離）の相違を低減できるという利点がある。

また、第１実施形態では、複数のヘッドユニット２４やケース部材２６が接着剤で固定板２２に固定されるから、ヘッドユニット２４やケース部材２６をネジ等で固定板２２に固定する構成と比較して固定板２２の変形が抑制される。したがって、固定板２２を高度に平坦化できるという前述の効果は格別に顕著である。また、ネジ等を利用する構成と比較して液体噴射ヘッド１６の組立てが容易であるという利点もある。

ところで、印刷装置１００では、各ノズルＮを密閉するキャップ内に負圧を発生させることで各ノズルＮから強制的にインクを排出する吸引動作が各ノズルＮのクリーニングのために実行される。第１実施形態では、図１４に例示される通り、固定板２２の第１面２２２の全域に接触する単一のキャップ８７で複数のヘッドユニット２４の各ノズルＮが一斉に封止される。したがって、ヘッドユニット２４毎に別個のキャップを装着する構成と比較して構成が簡素化される（例えば部品点数が削減される）という利点がある。また、第１実施形態では、前述の通り固定板２２が高度に平坦化されるから、複数のヘッドユニット２４に対して単一のキャップ８７を装着する構成にも関わらず、複数のヘッドユニット２４にわたり各ノズルＮを有効に封止できるという利点がある。

第１実施形態では、ヘッドユニット２４の流路形成板３２や圧力室形成板３４がシリコンで形成され、ステンレス鋼のうちシリコンに線膨張係数が近いＳＵＳ４３０で固定板２２が形成される。したがって、ヘッドユニット２４の要素と固定板２２とで線膨張係数が乖離する構成と比較すると、線膨張係数の相違に起因してヘッドユニット２４や固定板２２に発生し得る熱応力を低減できるという利点がある。

第１実施形態では、抜型８２を利用した打抜き加工で固定板２２の各開口部２２６を形成し、抜型８２の進行方向の上流側に位置する表面が第１面２２２に選定される。すなわち、抜型８２の進行方向の下流側に形成される角部αはヘッドユニット２４側に位置する。したがって、以下の例示の通り、固定板２２の角部αへの衝突に起因した外部要素（以下の例示ではワイパー）の損傷を防止できるという利点がある。

印刷装置１００では、ワイパーを利用したノズルプレート４２の清掃動作が実行される。具体的には、図５に鎖線で図示される通り、弾性材料で形成されたワイパー８８を固定板２２の第１面２２２とノズルプレート４２とにわたり相対的に移動させることでノズルプレート４２の表面が清掃される。平板材８１のうち打抜き加工に起因して角部αが形成された表面を固定板２２の第１面２２２とした構成では、第１面２２２に接触しながら移動するワイパー８８に角部αが衝突してワイパー８８が損傷する可能性がある。第１実施形態では、図９を参照して説明した通り、平板材８１のうち角部αが形成された表面が固定板２２の第２面２２４としてヘッドユニット２４側に位置するから、ワイパー８８は角部αに衝突しない。したがって、第１実施形態によれば、ワイパー８８の損傷を防止できるという利点がある。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を以下に説明する。以下に例示する各構成において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で利用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図１５は、第２実施形態に係る印刷装置１００の部分的な構成図である。第２実施形態の印刷装置１００の液体噴射ヘッド１６は、キャリッジ１８に搭載されたシリアルヘッドであり、図１６に例示される通り、固定板２２と複数（図１５の例示では２個）のヘッドユニット２４とケース部材２６とを含んで構成される。

第１実施形態と同様に、複数のヘッドユニット２４の各々は、固定板２２の第２面２２４に固定されるとともに、ケース部材２６の壁部６０（枠状部２６４）で画定される収容空間Ｓに収容される。図１６から理解される通り、第２実施形態の壁部６０は、平面視でヘッドユニット２４を全周にわたり包囲する。壁部６０のうち固定板２２に対向する端面には、固定板２２の第２面２２４に接触する複数の突起（図１６では図示略）が形成される。図１５に例示される通り、各ヘッドユニット２４の複数のノズルＮの配列の方向（Ｘ方向）が印刷媒体２００の搬送の方向Ａに向く姿勢で液体噴射ヘッド１６はキャリッジ１８に搭載される。キャリッジ１８は、印刷媒体２００の搬送の方向Ａに交差する方向に沿って往復する。キャリッジ１８の往復とともに各ヘッドユニット２４のノズルＮから印刷媒体２００にインクが噴射される。第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。

＜変形例＞
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

（１）ケース部材２６の壁部６０や各突起部６２の形態は以上の例示に限定されない。例えば、図１７に例示される通り、ケース部材２６の枠状部２６４（壁部６０）の端面のうち内周縁側に形成された凹部２６９に接着剤７４を塗布することも可能である。枠状部２６４の端面のうち凹部２６９以外の領域に複数の突起部６２が形成される。図１７の構成によれば、接着剤７４が凹部２６９内に塗布されるから、接着剤７４の余剰分が枠状部２６４の外側に流出する可能性を低減できるという利点がある。

（２）前述の各形態では、折曲げ部分を含まない平板状の固定板２２を例示したが、固定板２２が部分的に折曲げられた構成も採用され得る。例えば、図１８に例示される通り、固定板２２のうちケース部材２６の枠状部２６４から張出した部分２２８を所定の折曲げ角度θだけケース部材２６側に折曲げた構成が好適である。折曲げ角度θは、固定板２２のうち折曲げの境界線を挟んだ一方側と他方側とのなす角度である。図１８の構成によれば、ケース部材２６と固定板２２とを接合する接着剤７４の余剰分の流出を固定板２２の折曲げ部分２２８により阻止できるという利点がある。

なお、固定板２２の折曲げ角度θが過度に小さい場合（例えば折曲げ角度θが鋭角である場合）には、折曲げ加工の過程で固定板２２の平坦性が低下する（平面度ρの数値が増加する）可能性がある。したがって、固定板２２を高度に平坦化するという観点からは、折曲げ角度θを鈍角の範囲（９０°＜θ＜１８０°）内に制限した構成が好適である。前述の各形態で例示した平板状の固定板２２は、折曲げ角度θが１８０°である（すなわち折曲げを含まない）とも換言され得る。

（３）前述の各形態では、平板材８１の打抜き加工で固定板２２を形成したが、各開口部２２６を形成する方法は打抜き加工に限定されない。例えば、平板材８１のうち各開口部２２６に対応する領域をエッチングにより除去することで固定板２２を形成することも可能である。エッチングを採用した場合には、固定板２２を形成する工程Ｐ1にて平板材８１に外力を作用させる必要がないから、固定板２２を高度に平坦化するという効果は格別に顕著である。

（４）前述の各形態では、固定板２２とは別個のノズルプレート４２を各ヘッドユニット２４に設置したが、固定板２２をノズルプレート４２として利用することも可能である。例えば、図１９に例示される通り、流路形成板３２のうち圧力室形成板３４とは反対側の表面に固定板２２の第２面２２４を例えば接着剤で接合し、流路形成板３２の各連通流路３２６に連通するノズルＮを固定板２２に形成した構成が採用される。図１９の構成では、前述の各形態で例示したノズルプレート４２が省略されるから、ヘッドユニット２４の構成が簡素化される（例えば部品点数が削減される）という利点がある。図５や図１９の例示から理解される通り、複数のヘッドユニット２４は、固定板２２の第１面２２２側にインクを噴射可能なように固定板２２の第２面２２４に固定され、ノズルプレート４２の有無は不問である。

（５）圧力室Ｃ内の圧力を変化させる要素（圧力発生素子）は圧電素子３６２に限定されない。例えば、静電アクチュエータ等の振動体を圧力発生素子として利用することも可能である。また、圧力発生素子は、圧力室Ｃに機械的な振動を付与する要素に限定されない。例えば、加熱により圧力室Ｃの内部に気泡を発生させて圧力室Ｃ内の圧力を変化させる発熱素子（ヒーター）を圧力発生素子として利用することも可能である。すなわち、圧力発生素子は、圧力室Ｃの内部の圧力を変化させる要素として包括され、圧力を変化させる方式（ピエゾ方式／サーマル方式）や具体的な構成の如何は不問である。

（６）以上の各形態で例示した印刷装置１００は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。

１００……印刷装置（液体噴射装置）、２００……印刷媒体、３００……インクカートリッジ、１２……制御装置、１４……搬送機構、１６……液体噴射ヘッド、１８……キャリッジ、２２……固定板、２２２……第１面、２２４……第２面、２２６……開口部、２４……ヘッドユニット、２６……ケース部材、２６２……対向部、２６４……枠状部、２６６……区画部、２８……配線基板、３２……流路形成板、３２２……開口部、３２４……供給流路、３２６……連通流路、３４……圧力室形成板、３４２……開口部、３６……振動板、３６２……圧電素子、３８……保護板、３８２……凹部、３８４……スリット、４０……筐体、４０２……凹部、４０４……スリット、４０６……液体流路、４２……ノズルプレート、Ｎ……ノズル、４４……コンプライアンス基板、４４２……封止板、４４４……支持体、Ｃ……圧力室、Ｒ……液体貯留室。

Claims (14)

1. 第１面と前記第１面の反対側の第２面とを含む固定板と、
   前記固定板の前記第１面側に液体を噴射可能なように前記第２面に固定された複数のヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットを包囲するように形成されて前記固定板に固定された壁部を含み、前記壁部のうち前記固定板に対向する部分に複数の突起部が形成されたケース部材と
   を具備する液体噴射ヘッド。
2. 前記複数のヘッドユニットと前記ケース部材の前記壁部は、接着剤により前記固定板に固定される
   請求項１の液体噴射ヘッド。
3. 前記ケース部材は、前記複数のヘッドユニットを挟んで前記固定板とは反対側に位置する対向部を含み、
   前記固定板と前記対向部との間隔は、前記第２面からみた前記ヘッドユニットの高さを上回る
   請求項１または請求項２の液体噴射ヘッド。
4. 前記ケース部材は、樹脂材料で一体成形される
   請求項１から請求項３の何れかの液体噴射ヘッド。
5. 前記固定板は、ステンレス鋼で形成される
   請求項１から請求項４の何れかの液体噴射ヘッド。
6. 前記固定板は、平板状または折曲げ角度が鈍角の板状部材である
   請求項５の液体噴射ヘッド。
7. 前記ヘッドユニットは、シリコンで形成された基板を包含し、
   前記ステンレス鋼は、ＳＵＳ４３０である
   請求項５または請求項６の液体噴射ヘッド。
8. 前記固定板には、前記ヘッドユニットから噴射された液体が通過する開口部が形成され、
   前記開口部は、平板材の打抜きまたはエッチングで形成される
   請求項１から請求項７の何れかの液体噴射ヘッド。
9. 前記ヘッドユニットは、前記第２面から前記第１面側に突出する部分を含み、
   前記第１面側に突出する部分の前記第２面に対する高さは、前記固定板の板厚を下回る
   請求項１から請求項８の何れかの液体噴射ヘッド。
10. 前記ケース部材は、前記ヘッドユニットに固定され、
    前記ヘッドユニットのうち前記ケース部材に接合される部分と前記ケース部材とは、線膨脹係数が実質的に一致する
    請求項１から請求項９の何れかの液体噴射ヘッド。
11. 前記固定板の前記第１面に接触する単一のキャップで前記複数のヘッドユニットが封止される
    請求項１から請求項１０の何れかの液体噴射ヘッド。
12. 定盤上に固定板が載置された状態で、前記複数のヘッドユニットを前記固定板に固定し、当該状態を維持したまま、前記複数の突起部が前記固定板の前記第２面に接触するように前記ケース部材を前記固定板に固定することで製造された
    請求項１から請求項１１の何れかの液体噴射ヘッド。
13. 請求項１から請求項１２の何れかの液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置。
14. 第１面と前記第１面の反対側の第２面とを含む平板状の固定板と、液体を噴射する複数のヘッドユニットと、複数の突起部が形成された壁部を含むケース部材とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
    定盤上に前記固定板を載置した状態で、前記固定板の前記第１面側に液体を噴射可能なように前記複数のヘッドユニットを前記第２面に固定する第１工程と、
    前記定盤上に前記固定板を載置した状態のまま、前記壁部が前記ヘッドユニットを包囲するとともに前記複数の突起部が前記固定板の前記第２面に接触するように、前記ケース部材を前記固定板に固定する第２工程と
    を含む液体噴射ヘッドの製造方法。
    

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