JP2016002751A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化を図りつつ、構成部品のより高い位置決め精度を確保することが可能なインクジェットプリンタを提供する。
【解決手段】ノズルを複数列設してなるノズル列６４を有する記録ヘッド３と、記録ヘッドが取り付けられるキャリッジと、を備え、キャリッジは、一対のキャリッジ基準穴を有し、記録ヘッドは、各キャリッジ基準穴に対応して一対のヘッド基準穴９０ａ，９０ｂを有し、キャリッジ基準穴同士およびヘッド基準穴同士は、位置決め状態で取り付けられたノズル列と交差する方向に沿って並設され、各キャリッジ基準穴同士の中心間距離および各ヘッド基準穴同士の中心間距離Ｌ２は、ノズル列の全長Ｌ１の０．４倍以上、３倍以下に設定した。
【選択図】図７

Description

本発明は、インクジェットプリンタに関し、特に、より小型化を図ることが可能なインクジェットプリンタに関するものである。

液体噴射装置の一種であるインクジェットプリンタはパーマネントヘッドを備え、このパーマネントヘッドから各種の液体を噴射（吐出）する装置である。インクジェットプリンタ（ｉｎｋ ｊｅｔ ｐｒｉｎｔｅｒ）とは、非衝撃式印字装置であって、文字が用紙上にインクの粒子又は小滴の噴射によって形成されるもの、である（ＪＩＳ Ｘ００１２−１９９０）。複数の点で表現される文字や画像を印字するプリンタ、である（ＪＩＳ Ｘ００１２−１９９０）ドットプリンタの一形態であり、インクの粒子又は小滴の噴射によって形成される複数の点で表現される文字や画像を印字する。また、パーマネントヘッド（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｈｅａｄ）とは、インクの液滴を連続的又は断続的に生成する、プリンタ本体の機械部又は電気部、である（以下、「インクジェットヘッド」（Ｉｎｋｊｅｔ‐ｈｅａｄ）という）（ＪＩＳ Ｚ８１２３−１：２０１３）。このインクジェットプリンタは、画像記録装置として使用されるほか、ごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を活かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

インクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッド（液体噴射ヘッドの一種である。）には種々の形式があるが、例えば、複数のノズルが開設されたノズル基板、共通液室から圧力室を通ってノズルに至る一連の流路を区画する流路基板、アクチュエーター（例えば、圧電素子）の作動に応じて流路の一部に対応する部分が弾性変形する振動板を積層してなる流路ユニットを備え、これをアクチュエーターと共にヘッドケースに固定したものがある。そして、上記インクジェットプリンタにおいて、液体の着弾対象に対して位置精度よく液体を着弾させるためには、インクジェットヘッドを構成している複数の構成部品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、この種のインクジェットヘッドでは、流路ユニットの構成部材やヘッドケースに位置決めの基準となる貫通穴（位置決め穴）を流路ユニット構成部材の長尺方向に沿って並べて２箇所設け、この貫通穴に治具等の位置決めピンを通すことで各部材の相対位置を規定した状態で、各構成部材を積層して組み付けている（例えば、特許文献１参照）。また、インクジェットヘッドをインクジェットプリンタに組み込む際にもより高い精度で位置決めすることが求められる。

特開２００７−００１１０９号公報

近年では、より小型で持ち運びが容易なインクジェットプリンタも開発されている。装置全体の小型化を図る上では、位置決めの基準を設ける位置に制約があり、この制約の中でできるだけ高い位置決め精度を確保する要請があった。

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、装置の小型化を図りつつ、構成部品のより高い位置決め精度を確保することが可能なインクジェットプリンタを提供することにある。

本発明のインクジェットプリンタは、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を噴射するノズルを複数列設してなるノズル列を有するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドが取り付けられるキャリッジと、を備え、
前記キャリッジは、一対のキャリッジ基準穴を有し、
前記インクジェットヘッドは、各キャリッジ基準穴に対応して一対のヘッド基準穴を有し、
前記キャリッジ基準穴同士および前記ヘッド基準穴同士は、位置決め状態で取り付けられた前記インクジェットヘッドの前記ノズル列と交差する方向に沿って並設され、
各キャリッジ基準穴同士の中心間距離および各ヘッド基準穴同士の中心間距離は、前記ノズル列の全長の０．４倍以上、３倍以下に設定されたことを特徴とすることを特徴とする。

本発明によれば、各キャリッジ基準穴同士の中心間距離および各ヘッド基準穴同士の中心間距離が、ノズル列の全長の０．４倍以上、３倍以下に設定されることで、キャリッジおよびインクジェットヘッドの大型化を招くことなく、より高い位置精度でキャリッジおよびインクジェットヘッドの位置決めが可能となる。これにより、インクジェットプリンタ全体の小型化に寄与しつつ、ノズルの位置精度を確保することが可能となる。

上記構成において、インクジェットヘッドは、前記ノズル列が形成されたノズル基板を含む複数の構成部材を積層してなる流路ユニットと、この流路ユニットが固定されるケースと、を有し、
前記ケースは、前記流路ユニットが固定される側の面に、前記各ヘッド位置決め穴を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、インクジェットヘッド側のヘッド基準穴が、ケースにおける流路ユニットが固定される側の面に設けられているので、キャリッジとインクジェットヘッドの位置決めを、ノズルから可及的に近い位置で行うことができるので、すなわち、ノズル基板からヘッド基準穴までの間における構成部材の位置決め誤差の累積を低減することができるので、ノズルの位置精度が向上する。

上記構成において、前記流路ユニットの各構成部材および前記ケースには、位置決め穴が一対ずつ設けられ、
対をなす位置決め穴は、ノズル列方向に沿って並設され、
対をなす位置決め穴同士の中心間距離は、前記ノズル列の全長よりも長い構成を採用することが望ましい。

上記構成によれば、各流路ユニット構成部材の対をなす位置決め穴同士の中心間距離がノズル列の全長よりも長く設定されることで、流路ユニット構成部材の組み付けの際、および流路ユニットをケースに組み付ける際に、ノズルの位置がずれることを低減することが可能となる。

プリンタの外観の構成を説明する斜視図である。 プリンタの内部構成を説明する平面図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。 記録ヘッドの構成を説明する分解斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する上面図である。 記録ヘッドの構成を説明する下面図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 流路ユニットの構成を説明する分解斜視図である。 キャリッジの構成を説明する平面図である。 罫線ずれについて説明する模式図である。 ノズル列の全長に対する位置決め基準距離を変えたときの罫線ずれ等の合否判定を説明する表である。 ノズル列の全長に対する位置決め基準距離の比と罫線ずれとの関係を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態を、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、本発明のインクジェットプリンタとして、インクジェット式画像記録装置（以下、単にプリンタと略記する。）を例に挙げて説明する。

図１は、プリンタ１の外観構成を説明する斜視図であり、図２は、プリンタ１の内部構成を示す平面図である。また、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図であり、図４は、図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。本実施形態におけるプリンタ１は、プリンタ本体の筐体２の内部にインクジェットヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド３）をキャリッジ１０に搭載して備え、当該記録ヘッド３のノズル６３からインク（液体の一種。）を記録用紙やはがき等（記録媒体あるいは液体着弾対象の一種）に対して噴射することにより、当該記録用紙等に写真画像やテキスト等の印刷を行うように構成されている。筐体２の上面側には本体カバー４が、筐体２の前面側には前面カバー５が、それぞれ設けられている。これらの本体カバー４および前面カバー５は互いに連結されており、前面側の縁部を持ち上げることで筐体２の背面側の縁部を軸として背面側まで回動して、筐体２の上面を開放することができるように構成されている。この本体カバー４および前面カバー５を開いた状態では、これらのカバー４，５は、記録用紙等がセットされる給紙トレイとして機能する。また、カバーを開いた状態ではインクカートリッジ１７の交換作業等が行える。

筐体２の内部は、記録用紙等をプラテン９側に給紙する図示しない給紙機構等が設けられた区画である給紙部８ａと、プラテン９上に給紙された記録用紙等に対して記録ヘッド３により印刷（記録動作）が行われる区画である印刷部８ｂとに、金属製の本体フレーム７によって区画されている。本体フレーム７の印刷部８ｂの背面側と前面側には、それぞれガイドフレーム１１ａ，１１ｂが筐体２の長手方向に沿って互いに平行に設けられている。キャリッジ１０は、その前後をガイドフレーム１１ａ，１１ｂによって支持されている。このキャリッジ１０は、図示しない駆動モーターによる駆動力によってこれらのガイドフレーム１１ａ，１１ｂに沿って案内されて往復移動可能に構成されている。

キャリッジ１０の移動範囲の一端側（図２中右側）には、記録ヘッド３の待機位置であり、走査の基点であ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、一端側（本体フレーム７の一端側側壁７′に近い方）から順にキャッピング機構１３（キャッピング手段）および、ワイピング機構１４（ワイピング手段）が設けられている。キャッピング機構１３は、例えば、エラストマー等の弾性部材からなるキャップ１５を有しており、当該キャップ１５を、記録ヘッド３のノズル面の周囲を囲むように設けられたヘッドカバー２６（図７および図８参照）に対して当接させて封止した状態（キャッピング状態）あるいは当該ヘッドカバー２６から離隔した待避状態に変換可能に構成されている。キャッピング機構１３は、上記キャッピング状態では、図示しないポンプによりキャップ１５の内部を負圧化することができ、これにより、記録ヘッド３のノズル６３からインクや気泡を排出するクリーニング動作を行うことができるように構成されている。キャリッジ１０の移動範囲のホームポジション側とは反対側となる他端側（図２中左側）には、プラテン９上の記録用紙等の搬送に係る駆動部品１２が、プラテン９に隣接させて設けられている。この駆動部品１２は、具体的には、記録用紙搬送用のモーターの駆動力を搬送ローラー等に伝達する駆動ギア等からなる。

ワイピング機構１４は、ワイパー１６によって記録ヘッド３のノズル面を払拭するものであり、ワイパー１６をノズル面に対して当接した状態あるいは当該ノズル面から離隔した待避状態に変換可能に構成されている。ワイパー１６は、種々の構成のものを採用することができるが、例えば、樹脂等からなるブレード本体の表面に撥水膜を形成したものや、ノズル面との接触部が布からなる布ワイパー等を採用することができる。本実施形態においては、ワイパー１６が記録ヘッド３のノズル面に当接した状態で、キャリッジ１０が主走査方向に移動することで、ワイパー１６がノズル面を摺動して払拭する。なお、記録ヘッド３が移動を停止した状態でワイパー１６が自走することでノズル面を払拭する構成を採用することもできる。要するに、記録ヘッド３とワイパー１６が相対的に移動してノズル面が払拭される構成であればよい。なお、上記キャッピング機構１３およびワイピング機構１４を、適宜、メンテナンス機構と総称する。

図５は、上記記録ヘッド３の構成を示す分解斜視図である。また、図６は、記録ヘッド３の構成を示す上面図（平面図）であり、図７は、記録ヘッド３の構成を示す下面図である。さらに、図８は、記録ヘッド３（特にヘッドユニット２２）の内部構成を説明する要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド３は、ヘッド構成部品として、ホルダー１９、流路プレート２０、回路基板２１、および、ヘッドユニット２２を備えている。また、ヘッドユニット２２は、ヘッドユニット構成部品として、振動子ユニット２３、ヘッドケース２４、流路ユニット２５、およびヘッドカバー２６を備えている。

本実施形態におけるホルダー１９は、合成樹脂により作製された部材であり、ベースプレート３０、および、このベースプレート３０の左右方向（キャリッジ１０の走査方向）における両側および前後方向（記録用紙等の搬送方向）における後方の縁から上方に向けて立設された外壁２８を備えている。また、ベースプレート３０の上面は、外壁２８の内側に設けられた仕切壁２９により、ブラックインクカートリッジ１７ａ用の配置領域（図６中、仕切壁２９より左側の領域）、およびカラーインクカートリッジ１７ｂ用の配置領域（図６、仕切壁２９より右側の領域）に区画されている。これらのカートリッジ配置領域にそれぞれインク導入部３１が設けられている。このインク導入部３１は、インクカートリッジ１７のインク導出部３２と接続される部分であり、インクの色毎に設けられている。本実施形態においては、ブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、およびイエローインクの合計４色のインクに対応して、インク導入部３１が合計４か所設けられている。このインク導入部３１は、円筒部分の開口内に図示しないフィルターおよび多孔質部材（吸液材）を備えている。また、インクカートリッジ１７のインク導出部３２内にも多孔質部材が設けられており、インク導出部３２とインク導入部３１とが接続されると、これらの多孔質部材同士が接触してインクの授受が行われる。インク導入部３１からインクが導入されると、フィルターにより濾過された後、後述する流路プレート２０の中間流路３９を通じてヘッドユニット２２側に供給される。

ホルダー１９におけるベースプレート３０の前面側の縁部には、平面視略半円状の切欠３３が形成されている。この切欠３３は、コイルバネからなる付勢部材３４が配置される空部である。切欠３３の下面は、流路プレート２０によって塞がれ、この部分に付勢部材３４が取り付けられる。この付勢部材３４は、インクカートリッジ１７がホルダー１９に装着されて、インクカートリッジ１７側の係止爪３６がキャリッジ１０側の被係止開口部３７に係止した状態（図４参照）で、当該インクカートリッジ１７を上方に付勢して上記係止状態を維持する部材である。インクカートリッジ１７をホルダー１９から取り外す際に被係止開口部３７に対する係止爪３６の係止状態を解除すると、付勢部材３４による付勢力によりインクカートリッジ１７が上方に持ち上げられ、インクカートリッジ１７を取り外し易くするように構成されている。本実施形態においては、インクカートリッジ１７ａおよびインクカートリッジ１７ｂにそれぞれ対応して切欠３３がベースプレート３０に２箇所設けられている。

ホルダー１９の下面に接合される流路プレート２０の上面（ホルダー１９との接合面）は、図５に示すように、当該面方向に沿って延在する溝状の中間流路３９（接合面内流路）がインクの色毎に合計４本形成されている。この中間流路３９の周囲に沿って接着剤が塗布され、ホルダー１９と接合された際に当該ホルダー１９の下面により中間流路３９の開口部分が封止されて独立した流路を形成する。各中間流路３９の一端はホルダー１９のインク導入部３１と連通し、同じく他端は流路プレート２０の厚さ方向を貫通して当該流路プレート２０の下面（ヘッドユニット２２側の面）に開口し、ヘッドユニット２２におけるヘッドケース２４の流路接続部５３を介してケース内部に設けられたケース流路５１（図８参照）と連通する。

また、流路プレート２０の上面において、中間流路３９が形成されている領域から外れた部分には、大気開放用溝４０が、流路プレート２０の上面内で蛇行するように形成されている。この大気開放用溝４０は、インク用の流路よりも十分に細い溝状の通路であり、大気と連通される大気開放路の一部を構成する。そして、この大気開放用溝４０が形成された部分に薄手のフィルム４１が接合されることで、溝の上部開口が封止される。この大気開放用溝４０の一端は大気と連通されている。また、大気開放用溝４０の他端は、中間流路３９が形成された領域（後述する接合空間）と、流路プレート２０を貫通する貫通孔（図示せず）および大気開放連通路５２（後述）を介してヘッドユニット２２のコンプライアンス空間７３とに連通される。この大気開放用溝４０は、水分（水蒸気）の通過を阻害するように、換言すると、水分の通過に対して抵抗となるように、通路断面積および全長が定められている。これにより、記録ヘッド３の内部の水分が大気開放路を通過することが抑制しつつ大気開放することができる。そして、これらの中間流路３９および大気開放用溝４０が形成された領域を囲むように接着剤が塗布され、ホルダー１９と接合された際に当該ホルダー１９の下面により当該領域が封止されて中間流路３９および大気開放用溝４０を内包する接合空間が形成される。

流路プレート２０とヘッドユニット２２のヘッドケース２４との間には、回路基板２１が配設される。この回路基板２１は、プリンタ本体側から圧電素子４８へ送られる駆動信号やその他の制御信号等を中継する基板である。この回路基板２１は、後述するフレキシブルケーブル５０の端子部と電気的に接続される端子部（図示せず）が形成されると共に、プリンタ本体側との接続のためのコネクター４３やその他の電子部品等を実装している。コネクター４３にはＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）４４が接続され（図２参照）、回路基板２１は、このＦＦＣ４４を介してプリンタ本体側から駆動信号等を受けるようになっている。回路基板２１が記録ヘッド３に組み付けられ、当該記録ヘッド３がキャリッジ１０に固定された状態では、コネクター４３は、キャリッジ１０内において、本体フレーム７の一端側側壁７′とはキャリッジ走査方向における反対側の空間Ｓ内に配置される（図３参照）。

また、図５に示すように、回路基板２１には、板厚方向を貫通した基板開口４５が形成されている。この基板開口４５は、一端が圧電素子４８と接続されヘッドケース２４の収納空部４７側から引き出されたフレキシブルケーブル５０（図８参照）の他端側が挿通されるとともに、ヘッドケース２４のケース流路５１の上流端である流路接続部５３が挿通される逃げ穴である。回路基板２１を間に介在させた状態でヘッドケース２４と流路プレート２０とを接合する際、ヘッドケース２４の流路接続部５３が、回路基板２１の基板開口４５を挿通して流路プレート２０の中間流路３９と接続される。また、流路プレート２０の大気開放用溝４０も、基板開口４５を介して後述する大気開放連通路５２と接続される。

ヘッドケース２４は、主としてエポキシ系樹脂等の合成樹脂により作製された部材である。本実施形態におけるヘッドケース２４は、流路ユニット２５が接合される下側のケース本体部２４ａと、このケース本体部２４ａよりも上側のフランジ部２４ｂとを有している。ケース本体部２４ａにおいて流路ユニット２５が接合される部分は、例えばステンレス鋼等の金属により作製されている。また、ノズル列方向に直交する方向（キャリッジ走査方向）におけるフランジ部２４ｂの寸法は、ケース本体部２４ａの同方向の寸法よりも大きく設定されている。このヘッドケース２４の内部には振動子ユニット２３を収納するための収納空部４７が高さ方向を貫通する状態で形成されている。

また、ヘッドケース２４において、収納空部４７に対してキャリッジ走査方向の外側に外れた位置には、ケース流路５１が、高さ方向を貫通する状態で形成されている。このケース流路５１の上流端は、ヘッドケース２４の上面（フランジ部２４ｂの上面）に形成された流路接続部５３に開口し、流路プレート２０の中間流路３９と連通する。また、ケース流路５１の下流端は、ヘッドケース２４の下面（ケース本体部２４ａの下面）に開口し、流路ユニット２５における共通液室５９と連通する。さらに、ヘッドケース２４において、ケース流路５１に対してノズル列方向に外れた位置には、大気開放連通路５２が形成されている。この大気開放連通路５２は、大気開放路の一部を構成する通路であり、その一端は、ヘッドケース２４の上面に開口して、流路プレート２０の大気開放用溝４０と上記貫通孔を介して連通する。また、大気開放連通路５２の下流端は、ヘッドケース２４の下面に開口し、コンプライアンス空間７３と連通する。

また、図７に示すように、ヘッドケース２４におけるフランジ部２４ｂの下面には、キャリッジ１０との相対的な位置を規定する一対の位置決め穴９０ａ，９０ｂ（本発明におけるヘッド基準穴に相当）が設けられている。この位置決め穴９０ａ，９０ｂについての詳細は後述する。

振動子ユニット２３は、アクチュエーターの一種として機能する圧電素子４８と、この圧電素子４８が接合される固定板４９と、圧電素子４８に駆動信号等を供給するためのフレキシブルケーブル５０と、を備えている。圧電素子４８は、圧電体層と電極層とを交互に積層した圧電板を櫛歯状に切り分けることで作製された積層型であって、積層方向（電界方向）に直交する方向に伸縮可能（電界横効果型）な縦振動モードの圧電素子である。

図９は、流路ユニット２５の構成を説明する分解斜視図である。流路ユニット２５は、流路基板５５の一方の面にノズル基板５６を、流路基板５５の他方の面に振動板５７をそれぞれ接合して構成されている。すなわち、流路基板５５、ノズル基板５６、および、振動板５７は、流路ユニット構成部材（構成部品）である。この流路ユニット２５には、共通液室５９（リザーバー）と、インク供給口６０と、圧力室６１と、ノズル連通口６２と、ノズル６３とを設けている。そして、インク供給口６０から圧力室６１及びノズル連通口６２を経てノズル６３に至る一連のインク流路が、各ノズル６３に対応して形成されている。また、流路ユニット構成部材は、いずれもノズル列方向に長尺な板材から構成されている。

流路ユニット構成部材のうち最下層に配置されるノズル基板５６は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル６３が穿設された板材である。ノズル基板５６の材料としては、ステンレス鋼等の金属板、或は、後述する流路基板５５と同様にシリコン単結晶基板等を採用することができる。このノズル基板５６には、複数のノズル６３を列設してなるノズル列６４（ノズル群）が２列設けられており、１つのノズル列６４は、例えば１８０個のノズル６３によって構成される。このノズル基板５６の下面（ノズル６３からインクが噴射される側の面）がノズル面である。なお、ノズル基板５６に形成されるノズル列６４の本数や、ノズル列６４を構成するノズル６３の数およびピッチについては、本実施形態で例示したものには限られず、種々の構成のものを採用することができる。

流路ユニット構成部材のうちの最上層である振動板５７は、支持板５４の表面に弾性膜５５を積層した二重構造である。本実施形態では、ステンレス鋼等の金属板を支持板５４とし、この支持板５４の表面に樹脂フィルムが弾性膜５５としてラミネートされた複合板材により振動板５７が構成されている。この振動板５７には、圧力室６１の容積を変化させるダイヤフラム６８が設けられている。上記のダイヤフラム６８は、エッチング加工等によって支持板５４を部分的に除去することで作製される。即ち、このダイヤフラム６８は、圧電素子４８の自由端部の先端面が接合される島部６９と、この島部６９の周囲に設けられた可撓部７０とからなる。島部６９には圧電素子４８の先端面が接合される。そして、この圧電素子４８の自由端部を伸縮させることでダイヤフラム６８を変位させて圧力室６１の容積を変動させることができる。

また、この振動板５７において、流路基板５５の共通液室５９に対応する部分には、当該共通液室５９を封止するコンプライアンス部７２が設けられている。このコンプライアンス部７２は、共通液室５９の開口面に相対する領域の支持板３１を、エッチング加工等によって除去して当該部分を弾性膜５５のみとすることにより作製される。そして、コンプライアンス部７２は、共通液室５９に貯留された液体の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。このコンプライアンス部７２の上部開口（ヘッドケース２４側の開口）は、流路ユニット２５がヘッドケース２４の下面に接合されると当該ヘッドケース２４の下面によって封止されてコンプライアンス空間７３が画成される。このコンプライアンス空間７３には、ヘッドケース２４の上記大気開放連通路５１の下端が連通される。すなわち、このコンプライアンス空間７３は、大気開放連通路５１および大気開放用溝４０を介して大気と連通されている。なお、この振動板５７において支持板５４が流路基板５５に接合され、弾性膜５５がヘッドケース２４と接合される。

本実施形態における流路基板５５は、インク流路を区画する空部、具体的には、共通液室５９となる空部、インク供給口６０となる空部、及び、圧力室６１となる空部が区画形成された板状の部材である（以下、これらの空部をそれぞれ単に共通液室５９、インク供給口６０、および圧力室６１と称する）。この流路基板５５は、例えば、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。流路基板５５において、圧力室６１等の流路の形成領域（流路部形成領域）よりも圧力室並設方向（すなわち、ノズル列方向）における外側に外れた領域には、振動板５７、ノズル基板５６、およびヘッドケース２４との相対位置を規定するための基準穴７５（本発明における位置決め穴に相当）が２箇所開設されている。具体的には、圧力室並設方向（すなわち、ノズル列方向）における両側にそれぞれ基準穴７５が１つずつ開設されている。本実施形態における基準穴７５は、圧力室６１等と同様に異方性エッチング処理により形成されている。この対をなす基準穴７５同士の中心間距離は、ノズル基板５６に形成されたノズル列６４の全長Ｌ１（図７参照）よりも長く設定されている。すなわち、位置決めの基準となる基準穴７５は、プリンタ１における記録ヘッド３のノズル６３の位置精度に係るものであり、基準穴同士の穴間距離が長いほど位置決め精度が向上する。本実施形態における基準穴７５は、シリコンウェハーの結晶方位面により平面視で平行四辺形状に構成されている。これらの基準穴７５に内接する仮想的な内接円の直径が、流路ユニット２５の構成部材同士の位置決めの際に挿通される治具７９の位置決めピン７８の直径に揃えられている。

同様に、図９に示すように、振動板５７及びノズル基板５６において流路基板５５の各基準穴７５に対応する位置には、それぞれ基準穴７６，７７が２箇所ずつ開設されている。振動板５７において対をなす基準穴７６の一方は、上記位置決めピン７８の直径に揃えられた平面視で真円の貫通孔となっている。これに対し、他方の基準穴７６は、ノズル列方向に直交する方向の内法が上記位置決めピン７８の直径に揃えられている一方でノズル列方向（基準穴同士の並び方向）の内法が位置決めピン７８の直径よりも長く設定された長穴となっている。ノズル基板５６において対をなす基準穴７７も、基準穴７６と同様な構成であり、一方が真円で他方が長穴となっている。さらに、ヘッドケース２４の下面（金属部分）においても、流路基板５５の各基準穴７５に対応する位置には、同様に図示しないケース基準穴が形成されている。

そして、流路ユニット構成部材を接合する際には、治具７９（図９参照）上に各構成部材が順次積層される。この治具７９には一対の位置決めピン７８が立設されている。そして、治具７９の位置決めピン７８を流路ユニット構成部材の基準穴７５乃至７６にそれぞれ挿通させてノズル基板５６、流路基板５５、及び振動板５７を順次積層していくことで、これらの構成部材同士の相対位置が規定される。これらの構成部材同士は接着剤等で接合されて流路ユニット２５がアセンブリ化される。さらに同様にして、ヘッドケース２４と流路ユニット２５とが、それぞれの基準穴に位置決めピン７８が挿通されることで位置決めされた状態で接合され、ヘッドケース２４内の収納空部４７に振動子ユニット２３が収容・固定されてヘッドユニット２２とされる。そして、このヘッドユニット２２に、上記の回路基板２１、流路プレート２０、およびホルダー１９が順次積層されて固定されることで、記録ヘッド３とされる。本実施形態においては、各流路ユニット構成部材の対をなす基準穴同士の中心間距離は、ノズル列６４の全長Ｌ１よりも長く設定されているので、流路ユニット２２の組み付けの際、および流路ユニット２２をヘッドケース２４に組み付ける際に、ノズル６３の位置がずれることを低減することが可能となる。

なお、記録ヘッド３の構成部材のノズル列に直交する方向（キャリッジ走査方向）の寸法に関し、図７に示すように、ヘッドユニット２２のキャリッジ走査方向の寸法よりも流路プレート２０およびホルダー１９のキャリッジ走査方向の寸法の方が大きく設定されている。また、流路プレート２０およびホルダー１９のキャリッジ走査方向の中心線Ｃ′に対し、ヘッドユニット２２の同方向における中心線Ｃｈが、キャリッジ走査方向の一側（キャリッジ１０に搭載された状態で、本体フレーム７の一端側側壁７′側）に偏っている。ヘッドユニット２２の中心線Ｃｈは、ノズル基板５６のキャリッジ走査方向の中心を通る仮想線である。ここで、記録ヘッド３におけるキャリッジ走査方向の中心とは、この中心線Ｃｈに対応する位置を意味するものとする。

次に、記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ１０について説明する。
図１０は、キャリッジ１０の構成を説明する平面図である。本実施形態におけるキャリッジ１０は、前部側壁８２ａ、後部側壁８２ｂ、両側壁８２ｃ，８２ｄ、及び、底板８３を備えている。即ち、このキャリッジ１０は、底板８３の周縁から前部側壁８２ａ、後部側壁８２ｂ、両側壁８２ｃ及び８２ｄを立設した上面開放の箱状部材である。これらの中で、底板８３は、記録ヘッド３および紙幅センサー８５等が設置される。紙幅センサー８５は、図３に示すように、図示しない発光素子および受光素子からなる素子部８５ａと、素子部８５ａの駆動に係る基板部８５ｂとから構成されている。そして、底板８３に開設された貫通口に素子部８５ａが挿通されてキャリッジ１０の下面（底板８３の下面）に露出された状態で、基板部８５ｂが底板８３の上面に配設されている。この紙幅センサー８５は、発光素子からプラテン９に向けて光を照射し、プラテン９側からの反射光を受光素子で受光することで、プラテン９上に記録用紙等の幅を検出する。図３に示すように、この紙幅センサー８５は、キャリッジ１０に配置された記録ヘッド３の側方であって、本体フレーム７の一端側側壁７′とはキャリッジ走査方向における反対側の空間Ｓの範囲内に配置される。

キャリッジ１０の底板８３には、例えば略矩形状の挿通口８６が形成されている。この挿通口８６の開口形状は、ヘッドユニット２２の平面視における外形に倣った形状とされている。そして、キャリッジ１０に記録ヘッド３を配置する際、ヘッドユニット２２が底板８３の上方から挿通口８６内に挿通され、底板８３の下方に露出するように構成されている。即ち、この挿通口８６の外形は、ヘッドユニット２２の平面視における外形よりも少し大きく、かつ、ヘッドケース２４のフランジ部２４ｂの平面視における外形よりも小さく設定される。これにより、キャリッジ１０の内側空間に記録ヘッド３を配置した際に、ヘッドユニット２２は挿通口８６を通ってキャリッジ１０の外側（下面側）に露出する一方、ヘッドケース２４のフランジ部２４ｂは挿通口８６を通過できないためフランジ部２４ｂの上面に着座する。

キャリッジ１０の底板８３の上面、つまり、記録ヘッド３におけるフランジ部２４ｂが載置される側の面には、一対の位置決め基準穴９１ａ，９１ｂ（本発明におけるキャリッジ基準穴に相当）が設けられている。図１０に示すように、これらの位置決め基準穴９１ａ，９１ｂは、底板８３のキャリッジ背面側の縁に沿って、すなわち、キャリッジ走査方向に沿って互いに間隔を空けて形成されており、これらの基準穴９１ａ，９１ｂの位置は、記録ヘッド３におけるフランジ部２４ｂの下面に設けられた位置決め穴９０ａ，９０ｂに対応している。すなわち、基準穴９１ａ，９１ｂは、キャリッジ１０と記録ヘッド３との相対的な位置の基準となる穴である。これらの基準穴９１ａ，９１ｂのうちの一方は、キャリッジ１０と記録ヘッド３の位置決めの際に挿通される位置決めピン（図示せず）の直径に揃えられた平面視で真円の貫通孔となっている。これに対し、他方の基準穴９１ｂは、基準穴同士の並設方向に直交する方向の内法が上記位置決めピンの直径に揃えられている一方で、基準穴同士の並設方向の内法が位置決めピンの直径よりも長く設定された長穴となっている。同様に、記録ヘッド３のフランジ部２４ｂの位置決め穴９０ａ，９０ｂも同様に、一方の位置決め穴９０ａが、位置決めピン（図示せず）の直径に揃えられた平面視で真円であり、他方の位置決め穴９０ａが、位置決め穴同士の並設方向の内法が位置決めピンの直径よりも長く設定された長穴となっている。

ここで、記録ヘッド３のノズル列６４に対する位置決め基準穴９１ａ，９１ｂの位置関係に関し、理想では、位置決め基準穴９１ａ，９１ｂの中心同士を結ぶ仮想線が、ノズル列方向に沿っており、なおかつ、ノズル列６４の全長よりも長いことが望ましい。これに対し、本実施形態においては、これらの位置決め基準穴９１ａ，９１ｂ（位置決め穴９０ａ，９０ｂ）を形成する位置は、プリンタ１の全体的な小型化を図る上での記録ヘッド３およびキャリッジ１０の構造上（サイズ上）の制約の中で、キャリッジ１０や記録ヘッド３における他の構成要素に干渉しない位置に定められている。具体的には、位置決め基準穴９１ａ，９１ｂの中心同士を結ぶ仮想線が、記録ヘッド３のノズル列６４に対して交差（設計上の目標（理想）としては直交であるが、誤差の範囲で直交状態に対して多少の傾きが生じる場合があることを意味する。）しており、しかも、ノズル列方向の一方（本実施形態においては後部側壁８２ｂ側）に偏っている。このような構成を採用する場合、基準穴９１ａ，９１ｂ同士の中心間距離（すなわち、位置決め穴９０ａ，９０ｂ同士の中心間距離）Ｌ２を適切に定めることが肝要である。より具体的には、基準穴同士の中心間距離Ｌ２は、ノズル列６４の全長Ｌ１の０．４倍以上、３倍以下に設定されている（この点の詳細については後述する。）。また、キャリッジ走査方向における記録ヘッド３の中心線Ｃｈから各基準穴９１ａ，９１ｂ（位置決め穴９０ａ，９０ｂ）までは等距離となっている。こうすることで、万が一位置決め誤差が生じたとしても、各ノズル列６４の間における位置決め誤差を可及的に均等化することができる。

そして、記録ヘッド３がキャリッジ１０に取り付けられる際には、キャリッジ１０側の位置決め基準穴９１ａ，９１ｂにそれぞれ位置決めピンを挿通するとともに、記録ヘッド３側の位置決め穴９０ａ，９０ｂに当該位置決めピンを挿通することで、キャリッジ１０に対する記録ヘッド３の相対位置が高い精度で規定される。

ここで、図１１は、上記構成のプリンタ１において、記録用紙等に対してノズル列６４を構成する各ノズル６３から同時にインクを実際に噴射することで形成された罫線について説明する模式図である。この罫線のずれに基づいて記録ヘッド３のノズル６３の位置ずれの検査を行うことができる。同図において、左右方向がキャリッジ走査方向Ｘであり、上下方向がキャリッジ走査方向に直交する方向（記録用紙の搬送方向）に対応している。また、Ｅｒ１で示すドットが、ノズル列６４における一端（基準穴９１ａ，９１ｂに近い側の端）に位置するノズル６３から噴射されたインクが着弾して形成されたドットであり、Ｅｒ２で示すドットは、ノズル列６４における他端（基準穴９１ａ，９１ｂから遠い側の端）に位置するノズル６３から噴射されたインクが着弾して形成されたドットである。なお、罫線を構成するドットのうちの両端のドットの間にある各ドットについては破線で示して図示を省略している。そして、目標とする罫線、つまり、キャリッジ走査方向に直交する方向（換言すると記録用紙等の搬送方向）に平行な罫線の他端側のドットＥｒ２′を破線で示している。ここで、罫線のずれは、キャリッジ１０と記録ヘッド３の位置決め誤差により、ノズル列６４における一端側を中心として他端側がノズル面に平行な面方向において傾くことで現れる。このため、罫線のずれは、罫線の他端における基準ドットＥｒ２′に対する、実際に形成されるドットＥｒ２のキャリッジ走査方向のずれ量Δｘであるものとする。

図１２は、記録ヘッド３のノズル６３の位置ずれの検査の結果を示す表であり、具体的には、ノズル列６４の全長Ｌ１に対し基準穴同士の中心間距離Ｌ２を変えたときの罫線のずれ量Δｘと、当該ずれ量Δｘが記録画像等の画質に及ぼす影響に基づく合否判定と、プリンタ１の全体を小型化する上での支障があるか無いかを示す表である。また、図１３は、Ｌ２／Ｌ１とΔｘとの関係を示すグラフである。図１３に示すように、Ｌ１に対するＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が大きいほど罫線のずれ量Δｘが小さくなり、当該比が小さくなるほど罫線のずれ量Δｘが大きくなる傾向にある。特に、Ｌ２／Ｌ１が０．４以上であれば、罫線のずれ量Δｘの変化は比較的穏やかであるのに対し、Ｌ２／Ｌ１が０．４よりも小さくなると、罫線のずれ量Δｘが急激に増加することが判る。具体的には、Ｌ２／Ｌ１が０．４未満であった場合、罫線のずれ量Δｘが４０〔μｍ〕よりも大きくなる。このように、罫線のずれ量Δｘが４０〔μｍ〕よりも大きくなると、目視で認識できる程度のずれとなるため、画質低下が顕著となり、不合格とされる。一方で、Ｌ２が小さいほど、記録ヘッド３およびキャリッジ１０の小型化には有利となる。また、Ｌ２／Ｌ１が０．４以上であれば、罫線のずれ量Δｘが４０〔μｍ〕以内に収まる。すなわち、基準穴同士の中心間距離Ｌ２は、ノズル列６４の全長Ｌ１よりも長いほど、罫線ずれ量Δｘがより小さくなり、画質への悪影響が小さくなるため合格とされる。しかしながら、Ｌ２／Ｌ１が３を超えると、キャリッジ１０および記録ヘッド３のサイズが大きくなり、プリンタ１の小型化に支障が生じる。したがって、基準穴同士の中心間距離Ｌ２は、ノズル列６４の全長Ｌ１の０．４倍以上、３倍以下に設定することで、キャリッジ１０および記録ヘッド３の大型化を招くことなく、より高い位置精度でキャリッジ１０および記録ヘッド３の位置決めが可能となる。これにより、プリンタ１の小型化に寄与しつつ、ノズル６３の位置精度を確保することが可能となる。また、ヘッドユニット２２の構成部品同士の位置決めや、キャリッジ１０および記録ヘッド３間の位置決めは、位置決めピンを基準穴に挿通することで上記の精度が確保されるので、構成部材の位置調整を別途行う必要がなく、組み立てが容易である。さらに、本実施形態においては、記録ヘッド３側の位置決め穴９０ａ，９０ｂが、ヘッドケース２４の下面（フランジ部２４ｂの下面）に設けられているので、キャリッジ１０と記録ヘッド３の位置決めを、ノズル６３から可及的に近い位置で行うことができるので、すなわち、ノズル基板５６から基準穴９０，９１までの間における構成部材の位置決め誤差の累積を低減することができるので、ノズル６３の位置精度が向上する。

なお、本実施形態では、本発明におけるアクチュエーターとして、所謂縦振動型の圧電素子を例示したが、これには限られず、静電気力によって圧力室の一部を変位させる所謂静電方式のアクチュエーターや、加熱により液体内に生じる気泡により圧力室内に圧力変動を生じさせる発熱素子等の他のアクチュエーターを採用することが可能である。

そして、以上では、インクジェットプリンタとして、インクジェットヘッドの一種である記録ヘッド３をキャリッジ１０に搭載したプリンタ１を例に挙げて説明したが、これには限られず、複数の構成部材を位置決めした状態で組み付けて構成されるインクジェットヘッドをキャリッジに相当する部材に搭載する他のインクジェットプリンタにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するに色材噴射ヘッドを搭載するディスプレイ製造用プリンタ，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極材噴射ヘッドを搭載する電極製造用プリンタ等にも適用することができる。

１…プリンタ，３…記録ヘッド，７…本体フレーム，１０…キャリッジ，１２…駆動部品，１３…キャッピング機構，１４…ワイピング機構，１５…キャップ，１６…ワイパー，１７…インクカートリッジ，１９…ホルダー，２０…流路プレート，２１…回路基板，２２…ヘッドユニット，２３…振動子ユニット，２４…ヘッドケース，２４ａ…ケース本体部，２４ｂ…フランジ部，２５…流路ユニット，４３…コネクター，４８…圧電素子，５４…位置決め穴，５５…流路基板，５６…ノズル基板，５７…振動板，６１…圧力室，６３…ノズル，６４…ノズル列，７５…基準穴，７６…基準穴，７７…基準穴，７８…位置決めピン，７９…治具，８３…底板，８５…紙幅センサー，８６…挿通口，９０…位置決め穴，９１…位置決め基準穴

Claims (3)

1. 液体を噴射するノズルを複数列設してなるノズル列を有するインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドが取り付けられるキャリッジと、を備え、
   前記キャリッジは、一対のキャリッジ基準穴を有し、
   前記インクジェットヘッドは、各キャリッジ基準穴に対応して一対のヘッド基準穴を有し、
   前記キャリッジ基準穴同士および前記ヘッド基準穴同士は、位置決め状態で取り付けられた前記インクジェットヘッドの前記ノズル列と交差する方向に沿って並設され、
   各キャリッジ基準穴同士の中心間距離および各ヘッド基準穴同士の中心間距離は、前記ノズル列の全長の０．４倍以上、３倍以下に設定されたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. インクジェットヘッドは、前記ノズル列が形成されたノズル基板を含む複数の構成部材を積層してなる流路ユニットと、この流路ユニットが固定されるケースと、を有し、
   前記ケースは、前記流路ユニットが固定される側の面に、前記各ヘッド位置決め穴を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記流路ユニットの各構成部材および前記ケースには、位置決め穴が一対ずつ設けられ、
   対をなす位置決め穴は、ノズル列方向に沿って並設され、
   対をなす位置決め穴同士の中心間距離は、前記ノズル列の全長よりも長いことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
   

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