JP2016107527A - Manufacturing method for liquid discharge head, liquid discharge head, and liquid discharge device - Google Patents
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Description
本発明は、ノズルから液体を吐出するヘッドユニットを複数備えたインクジェット式記録ヘッドなどの液体吐出ヘッドの製造方法、この製造方法により製造された液体吐出ヘッド、および、これを備える液体吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid discharge head such as an ink jet recording head including a plurality of head units that discharge liquid from nozzles, a liquid discharge head manufactured by this manufacturing method, and a liquid discharge apparatus including the same. It is.
この液体吐出ヘッドとしては、例えば、インクジェット式記録装置など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があるが、最近では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生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吐出し、ディスプレイ製造装置用の色材吐出ヘッドではR(Red)・G(Green)・B(Blue)の各色材の溶液を吐出する。また、電極形成装置用の電極材吐出ヘッドでは液状の電極材料を吐出し、チップ製造装置用の生体有機物吐出ヘッドでは生体有機物の溶液を吐出する。 As this liquid discharge head, for example, there is an ink jet recording head used in an image recording apparatus such as an ink jet recording apparatus, but recently, taking advantage of the feature that a very small amount of liquid can be accurately landed at a predetermined position. It is also applied to various manufacturing equipment. For example, a display manufacturing apparatus for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode forming apparatus for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display or FED (surface emitting display), a chip for manufacturing a biochip (biochemical element) Applied to manufacturing equipment. The recording head for the image recording apparatus ejects liquid ink, and the color material ejection head for the display manufacturing apparatus ejects a solution of each color material of R (Red), G (Green), and B (Blue). The electrode material discharge head for the electrode forming apparatus discharges a liquid electrode material, and the bioorganic discharge head for the chip manufacturing apparatus discharges a bioorganic solution.
上記の液体吐出ヘッドとしては、ヘッドユニットを支持部材(ホルダー)に複数配列した構成のものも提案されている。例えば、特許文献1には、支持部材としての長尺基板に複数のヘッドユニットを接着剤で固定した構成が開示されている。このような構成では、各部材の寸法誤差、あるいは、反り、うねり等の変形に起因して各ヘッドユニットの固定位置、特に、ノズルが形成されたノズル面の高さ(ノズル面に垂直な方向の位置)がばらついてしまうと、ノズルから印刷用紙等の記録媒体までの距離がヘッドユニット毎に相違し、これにより、記録媒体に対するインクの着弾位置ずれが生じる虞がある。その結果、印刷品質が低下するという問題がある。これを防止するため、特許文献1に開示されている構成では、各ヘッドユニットのノズル面の高さ方向が揃えられ、各ヘッドユニットと支持部材との間は接着剤の厚みで、寸法誤差等によるばらつきを調整(吸収)している。
As the liquid ejection head, a configuration in which a plurality of head units are arranged on a support member (holder) has been proposed. For example,
上記の構成では、ヘッドユニットと支持部材との間の接着剤が硬化するまでの間(硬化処理の間)、支持部材を取り付ける支持アームと、ヘッドユニットのノズル面を支持する位置決めステージを備えた組み立て装置、すなわち、治具により支持部材とヘッドユニットとを保持しておく必要があった。しかしながら、このような治具を利用する場合、接着剤が硬化するまで比較的長時間要するので、単位時間あたりにより多くのワークを処理するためにはより多くの治具が必要となり、その分、設備投資が嵩むという問題があった。 In the above configuration, until the adhesive between the head unit and the support member is cured (during the curing process), the support arm to which the support member is attached and the positioning stage that supports the nozzle surface of the head unit are provided. It was necessary to hold the support member and the head unit by an assembling apparatus, that is, a jig. However, when such a jig is used, it takes a relatively long time until the adhesive is cured. Therefore, more jigs are required to process more workpieces per unit time. There was a problem that capital investment increased.
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、より効率よく安価に、かつノズルの位置精度よく組み立てが可能な液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド、および、液体吐出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is a method for manufacturing a liquid discharge head, a liquid discharge head capable of being assembled more efficiently and inexpensively and with a high positional accuracy of nozzles, and The object is to provide a liquid ejection device.
〔手段1〕
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、ノズル面に形成されたノズルから液体を吐出するヘッドユニットと前記ヘッドユニットを保持するホルダーとの相対的な位置を固定する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ヘッドユニットのノズル面とは反対側の面には前記ホルダーとの相対的な位置を規定する位置決めピンが、前記ホルダーには前記位置決めピンに対応する位置に前記位置決めピンが挿通される挿通口が、それぞれ設けられ、
前記ヘッドユニット側と前記ホルダー側のうちの少なくとも一方の接合部分に接着剤を塗布する塗布工程と、
前記位置決めピンを対応する前記挿通口に挿通することで前記ヘッドユニットと前記ホルダーとの相対的な位置決めをした状態で組み付ける組付工程は、前記挿通口に挿通された前記位置決めピンの突出部分を加締めることにより前記ヘッドユニットを前記ホルダーに固定する固定工程を含むことを特徴とする。
[Means 1]
The present invention has been proposed to achieve the above object, and a liquid that fixes the relative positions of a head unit that discharges liquid from a nozzle formed on a nozzle surface and a holder that holds the head unit. A method for manufacturing a discharge head, comprising:
A positioning pin that defines a relative position with the holder is provided on a surface opposite to the nozzle surface of the head unit, and an insertion port through which the positioning pin is inserted into a position corresponding to the positioning pin. Are provided,
An application step of applying an adhesive to at least one joining portion of the head unit side and the holder side;
The assembling step of assembling the head unit and the holder in a state of relative positioning by inserting the positioning pin through the corresponding insertion port includes the protruding portion of the positioning pin inserted through the insertion port. The method includes a fixing step of fixing the head unit to the holder by caulking.
本発明によれば、位置決めピンを加締めることによりヘッドユニットをホルダーに固定するので、ホルダーとヘッドユニットの間の接着剤が硬化するまでの間に両者を保持する治具が不要となる。このため、その分の設備投資を抑えることが可能となる。また、治具が不要であることから、接着剤の硬化時間に左右されることなく液体吐出ヘッドの製造が可能となり、製造効率が向上する。 According to the present invention, since the head unit is fixed to the holder by caulking the positioning pin, a jig for holding both the holder and the head unit until the adhesive is cured becomes unnecessary. For this reason, it becomes possible to suppress the capital investment for that amount. Further, since no jig is required, the liquid discharge head can be manufactured regardless of the curing time of the adhesive, and the manufacturing efficiency is improved.
〔手段2〕
上記手段1の方法において、前記ヘッドユニットのノズルを露出させる開口部を有する固定板に、前記ヘッドユニットを接合する工程を含み、
前記組付工程において、前記固定板と前記ホルダーとが接着剤により組み付けられるようにすることが望ましい。
[Means 2]
In the method of the
In the assembling step, it is desirable that the fixing plate and the holder are assembled with an adhesive.
この方法によれば、ヘッドユニットを固定板に接合し、この固定板をホルダーに固定することで、ホルダーに対するヘッドユニットのノズル面に垂直な方向の相対位置が固定板により一定に規定される。一方、ホルダーに対するヘッドユニットのノズル面に平行な方向の相対位置は、位置決めピンを挿通口に挿通させることで規定される。したがって、簡単かつ高精度にヘッドユニットの位置決めを行うことが可能となる。 According to this method, the head unit is joined to the fixed plate, and the fixed plate is fixed to the holder, whereby the relative position in the direction perpendicular to the nozzle surface of the head unit with respect to the holder is fixedly defined by the fixed plate. On the other hand, the relative position in the direction parallel to the nozzle surface of the head unit with respect to the holder is defined by inserting the positioning pin through the insertion port. Therefore, the head unit can be positioned easily and with high accuracy.
〔手段3〕
上記手段1又は2の方法において、前記ホルダーが、前記ヘッドユニットを収容可能な空間を画成する壁を有し、前記組付工程において、前記空間内に前記ヘッドユニットを収容した状態で、前記壁の端面と前記固定板とが接合されるようにすることができる。
[Means 3]
In the method of the above means 1 or 2, the holder has a wall defining a space in which the head unit can be accommodated, and in the assembly step, the head unit is accommodated in the space, The end face of the wall and the fixing plate can be joined.
この方法によれば、ホルダーの壁の端面と固定板とを当接させることでヘッドユニットのノズル面に垂直な方向の位置決めが完了するので、簡便で効率的である。 According to this method, the positioning in the direction perpendicular to the nozzle surface of the head unit is completed by bringing the end face of the wall of the holder into contact with the fixing plate, which is simple and efficient.
また、本発明の液体吐出ヘッドは、上記〔手段1〕乃至〔手段3〕に示す方法により製造されたことを特徴とする。
さらに、本発明の液体吐出装置は、上記液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
The liquid discharge head of the present invention is manufactured by the method described in [Means 1] to [Means 3].
Furthermore, a liquid discharge apparatus according to the present invention includes the liquid discharge head.
これらの発明によれば、ヘッドユニットをホルダーに固定した構成において、ヘッドユニットがホルダーに位置精度よく固定されているので、ヘッドユニットのノズルから吐出される液体の記録媒体に対する着弾位置ずれを抑制することが可能となる。 According to these inventions, in the configuration in which the head unit is fixed to the holder, since the head unit is fixed to the holder with high positional accuracy, the landing position deviation of the liquid ejected from the nozzle of the head unit with respect to the recording medium is suppressed. It becomes possible.
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、本発明の液体吐出装置として、液体吐出ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッド3と称する。)を搭載したインクジェット式プリンター(以下、単にプリンター1と称する。)を例に挙げて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the following, an ink jet printer (hereinafter simply referred to as printer 1) equipped with an ink jet recording head (hereinafter simply referred to as recording head 3), which is a kind of liquid ejection head, as the liquid ejection apparatus of the present invention. )) As an example.
まず、本実施形態におけるプリンター1の構成について、図1を参照して説明する。プリンター1は、記録用紙や合成樹脂製のフィルム等の記録媒体2の表面に対し、液体状のインクを吐出して画像等の記録を行う装置である。このプリンター1は、記録ヘッド3、制御装置4、および搬送機構5等を備えている。制御装置4は、プリンター1を構成する各部を統括的に制御する。搬送機構5は、制御装置4による制御の下で、記録媒体2を給紙側から排紙側(図1における上側から下側)に向けて搬送する。また、プリンター1には、インクが充填されたインクカートリッジ6が装着される。記録ヘッド3は、インクカートリッジ6側から供給されるインクを制御装置4による制御の下で複数のノズル7から記録媒体2に対してインクを吐出する所謂ライン型記録ヘッドである。この記録ヘッド3は、後述するように複数のヘッドユニット11を固定板10に固定し、この固定板をホルダー12に接合して構成されている。
First, the configuration of the
図2は、記録ヘッド3の分解斜視図である。また、図3は、記録ヘッド3の要部断面図であり、図2におけるY−Y線断面図に相当する。なお、図2においては、主にホルダー12、ヘッドユニット11、および固定板10を図示している。本実施形態における記録ヘッド3は、インク導入基板9、流路プレート14、フィルター基板16、シール部材17、固定板、複数のヘッドユニット11、およびホルダー(支持部材)12等を積層した状態で備えている。なお、以下においては、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
インク導入基板9は、インクが導入される部材であり、その上面にはインク導入針9aが複数立設されている。このインク導入針9aは、インクの色毎に設けられている。インク導入基板9およびインク導入針9aは、いずれも合成樹脂により作製されている。そして、本実施形態においては、インク導入基板9の上面に、インクカートリッジ6からのインクを貯留する図示しないサブタンクが装着され、このサブタンク内にインク導入針9aが挿入されるように構成されている。そしてサブタンク内のインクはインク導入針9aの先端部に設けられた開口Opから内部流路に導入される。インク導入針9aからインクが導入されると、インク導入基板9の下方に配置されている流路プレート14に供給される。なお、インク導入針9aをサブタンク等のインク貯留部材に挿入させる構成に限られず、例えば、インク導入基板9のインク導入部分に不織布やスポンジ等の多孔質材を配設し、インクカートリッジやサブタンクのインク導出部分にも同様な多孔質材を設け、両者の多孔質部材同士を接触させてインクの授受を行う所謂フォーム形式の構成を採用することもできる。
The ink introduction substrate 9 is a member into which ink is introduced, and a plurality of ink introduction needles 9a are erected on the upper surface thereof. The ink introduction needle 9a is provided for each ink color. Both the ink introduction substrate 9 and the ink introduction needle 9a are made of synthetic resin. In the present embodiment, a sub tank (not shown) that stores ink from the
流路プレート14は、インク導入針9aから導入されたインクをヘッドユニット11側に案内する図示しない中間流路が形成された基板である。この中間流路は、流路プレート14の下面に開口して、流路プレート14の下方に設けられたフィルター基板16のフィルター室15aと連通する。フィルター基板16は、フィルター15およびフィルター室15aを備えた板材である。フィルター室15aは、下流側(ヘッドユニット11側)から上流側(流路プレート14側)に向けて拡径した空間である。そして、このフィルター室15aの上流側開口を塞ぐ形でフィルター15が固定されている。フィルター15は、流路を流下するインクを濾過する部材であり、例えば、金属をメッシュ状に細かく編み込んだものや、薄手の金属製板材に塑性加工により多数の貫通孔を形成したものが用いられる。インクに気泡や異物が混入されている場合に、当該気泡や異物が、フィルター15によってフィルター室15a内に捕捉され、ヘッドユニット11側に流れ込むことが防止される。また、フィルター室15aの底部には、導出路16aが開口している。この導出路16aの下端は、後述するシール部材17の連通穴17aを介してホルダー12のインク供給口52と連通する。したがって、流路プレート14側からフィルター室15aに流入したインクは、フィルター15により濾過された後、導出路16aを通じてインク供給口52に流入する。
The
フィルター基板16とホルダー12との間には、シール部材17が配置される。シール部材17は、例えば、エラストマーやゴムなどの弾性材によって作製された薄手の板状の部材であり、フィルター基板16の導出路16aに対応する位置には連通穴17aが開設されている。連通穴17aは、フィルター基板16における導出路16aの下端開口とホルダー12のインク供給口52の上端開口との間に配置される。そして、両開口の周縁部に対し連通穴17aの開口周縁部が、シール部材17の弾性により密着することで、導出路16aとインク供給口52とを液密状態で連通させる。
A
図2に示すように、ホルダー12の内部には、ヘッドユニット11を収容可能な空間である収容空部13が複数区画されている。この収容空部13は、下面側(プリンター1において印刷動作中に記録媒体2と相対する側)が開口しており、この開口から固定板10に接合されたヘッドユニット11が収容される。固定板10は、例えば、ステンレス鋼等の金属製の板材から構成されている。固定板10の材料としては、比較的高剛性の金属が好適であるが、熱変形を抑制するという観点から、線膨張係数が比較的小さいSUS430やSUS304等のステンレス鋼がより好適である。固定板10の厚さは、例えば、50〔μm〕以上かつ1000〔μm〕以下の範囲内の寸法、例えば、80〔μm〕に設定されている。また、固定板10の長尺方向の寸法は、プリンター1において印刷可能な最大サイズの記録媒体2の幅よりも長く設定されている。以下、固定板10の一方の面を第1面10a、ヘッドユニット11が接合される側の面を第2面10bとする。記録ヘッド3は、固定板10の第1面10aを、印刷対象の記録媒体2を裏面側から支持する図示しない支持部材(プラテンとも呼ばれる)に対向させた姿勢でプリンター1内に配置される。
As shown in FIG. 2, inside the
ヘッドユニット11は、複数のノズル7を列設してなるノズル列8(8a,8b)が形成されたノズルプレート23やノズル7からインクを吐出させるための駆動源として機能する圧電素子40等がユニット化されたヘッドチップである。図1に示すように、各ヘッドユニット11は、ノズル列8が記録媒体2の搬送方向に対して交差する方向(記録媒体2の幅方向)に沿う姿勢で固定板10の第2面10bに固定される。本実施形態において、各ヘッドユニット11は、固定板10における記録媒体搬送方向の配置位置が互いに異なる第1の組と第2の組とに組分されている。そして、これらの組はさらに、ノズル列方向における配置位置も異なっている。すなわち、各ヘッドユニット11は、互い違いに配列(スタガ配列)されている。
The
図4は、ヘッドユニット11の構成を説明する分解斜視図であり、図5は、図4におけるA−A線断面図である。なお、複数のヘッドユニット11の何れも同様の構成であるため、1つのヘッドユニット11を代表して説明する。このヘッドユニット11は、流路基板18の上面側(ホルダー12側)に圧力室基板19、アクチュエーター基板20、保護基板21、およびケース22をこの順で積層するとともに、流路基板18の下面側にノズルプレート23およびコンプライアンス基板24が接合されて構成されている。これらの構成部材は、接着剤により相互に接合される。
FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating the configuration of the
ノズルプレート23は、複数のノズル7が記録媒体2の幅方向に対応する方向に沿って開設された板材である。このノズルプレート23の材料としては、例えば、シリコン単結晶基板、あるいは、ステンレス鋼等の金属板が好適に用いられる。本実施形態におけるノズルプレート23には、合計2条のノズル列8aおよび8bが形成されている。各ヘッドユニット11のノズル列8aの記録媒体幅方向における全長(総延長)は、印刷可能な最大サイズの記録媒体2の幅を上回る。同様に、各ヘッドユニット11のノズル列8bの記録媒体幅方向における全長についても記録媒体2の最大幅を上回る。つまり、最大サイズの記録媒体2に対する印刷が可能なように各ヘッドユニット11のノズル7が分布している。そして、搬送機構5による記録媒体2の搬送と同期してヘッドユニット11の各ノズル7からインクを吐出させることで、当該記録媒体2に対して画像やテキスト等が記録(印刷)される。なお、ノズルプレート23の下面(印刷動作時における記録媒体2側の面)が本発明におけるノズル面に相当する。また、各ヘッドユニット11にはノズル列8aおよびノズル列8bにそれぞれ対応する構成(構造)を有しており、両構成は実質的に共通するので、以下の説明においては一方のノズル列8aに対応する構成に着目し、他方のノズル列8bに対応する構成の説明については便宜的に省略する。
The
流路基板18は、インクが流通する流路を形成する平板状の部材である。本実施形態における流路基板18は、ノズル列方向に沿って長尺なシリコン単結晶基板等からなり、基板長手方向に沿って延在する共通連通路25と、複数の個別供給路26と、複数のノズル連通路27とが形成されている。個別供給路26とノズル連通路27とはノズル7毎および圧力室37毎に形成された貫通孔である。一方、共通連通路25は、複数のノズル7および圧力室37に共通な開口であり、本実施形態においてはノズル列毎に設けられている。この流路基板18は、シリコン単結晶基板に対し、フォトリソグラフィ技術によって各貫通孔や開口を形成して構成されている。
The
コンプライアンス基板24は、可撓膜28と支持体29とが積層されて2重構造となっている。可撓膜28は、可撓性を有するシート状(膜状)の部材である。支持体29は、例えば、ステンレス鋼等の比較的剛性の高い金属製板等により作製されている。この支持体29において、流路基板18の共通連通路25および各個別供給路26の下面側開口に対応する部分には、可撓膜28の変位を許容するコンプライアンス用開口部31が開設されている。本実施形態においては、また、このコンプライアンス基板24の中央部分には、ノズルプレート23を露出させるための開口部31が開設されている。そして、コンプライアンス基板24は、可撓膜28によって共通連通路25および各個別供給路26の下面側開口を封止する状態で流路基板18の下面に接合される。また、ノズルプレート23は、コンプライアンス基板24の開口部31内において、各ノズル7がそれぞれ対応するノズル連通路27と連通する状態で、流路基板18に接合される。
The
流路基板18の上面、すなわち、ノズルプレート23およびコンプライアンス基板24側とは反対側の面には、圧力室基板19、アクチュエーター基板20、および保護基板21がこの順位に積層され、さらに、これらの基板19乃至21(以下、これらの基板をまとめて、適宜、圧力発生ユニットと表記する。)を内包する状態で、ケース22が接合される。ケース22は、例えば、合成樹脂の射出成型によって形成されている。本実施形態におけるケース22において、圧力発生ユニットの収容部の側方にはノズル列方向に沿って延在する液室空部32が形成され、この液室空部32に連通してケース22の上面に開口する導入開口33が形成されている。また、ケース22の中央部分には、圧力発生ユニットの収容部に連通する配線用開口34が形成されている。液室空部32は、流路基板18の共通連通路25に対応した開口形状を有する凹部である。流路基板18とケース22とが位置決めされた状態で接合されると、液室空部32と共通連通路25とは相互に連通し、両者は所謂リザーバー(共通液室)として機能する。また、配線用開口34は、後述する保護基板21に開設された配線用空間45と連通する、ノズル列方向に長尺な矩形の開口である。さらに、図4に示されるように、ケース22の上面、すなわち、流路基板18との接合面とは反対側の面において、配線用開口34のノズル列方向両側には、ホルダー12との相対位置を規定する一対の位置決めピン35がそれぞれ立設されている。この位置決めピン35を利用したホルダー12に対するヘッドユニット11の取り付け工程の詳細については後述する。
On the upper surface of the
流路基板18の上面において共通連通路25の上部開口よりも内側の領域には、圧力室基板19が接合される。この圧力室基板19には、各ノズル7に対応して複数の圧力室37となる空部が形成されている。以下、この空部も含めて圧力室37と表記する。この圧力室基板15も流路基板18と同様にシリコン単結晶基板によりなる。圧力室37は、ノズル列方向に直交する方向に長尺な空部であり、流路基板18と圧力室基板19とが位置決めされて接合された状態では、個別供給路26およびノズル連通路27とそれぞれ連通する。したがって、リザーバー(共通連通路25)から個別供給路26、圧力室37、ノズル連通路27、およびノズル7に至るまでが一連に連通する。
A
圧力室基板19の流路基板18側とは反対側の上面には、アクチュエーター基板20が積層される。このアクチュエーター基板20は、振動板(弾性膜)39と圧電素子40とを備えている。振動板39は、圧力室37の上部開口を封止する状態で圧力室基板19に接合された、可撓性を有する部材である。この振動板39において圧力室37の上部開口に対応する部分が可撓面として機能する。この振動板39の可撓面に対応する位置には、例えば下電極、圧電体及び上電極が順次積層されてなる圧電素子40が形成されている。すなわち、圧電素子40は、各圧力室37に対応して複数形成されている。この圧電素子40は、後述する配線基板43を通じて駆動信号が印加されることにより変形する(撓む)。この圧電素子40の変形に応じて振動板39の可撓面が変位することで、圧力室37の容積が変化する。この圧力室37の容積変化を制御することで、圧力室37内のインクに圧力変動を生じさせることができ、この圧力変動を利用してノズル7からインクを吐出させることができる。
An
また、振動板39上には、圧電素子40に対向する領域にその変位を阻害しない程度の大きさの空間となる凹部42を有する保護基板21が接合されている。この保護基板21の中央部分には、配線基板18が挿通される配線用空間45が形成されている。この配線用空間45は、ケース22の配線用貫通口34と一連に連通する。配線基板43は、保護基板21の配線用空間45内に露出された圧電素子40の端子部と電気的に接続され、配線用貫通口34を通ってヘッドユニット11の外部へと引き出される。
Further, on the
図6および図7は、ヘッドユニット11をホルダー12に組み付けた状態における断面図であり、図6は図4のA−A線に対応する断面図、図7は図4のB−B線に対応する断面図である。また、図8は、ホルダー12の下面側の平面図である。なお、図7においてはヘッドユニット11を便宜的に白抜きで示している。また、図6および図7では、ヘッドユニット一つ分に対応する構成を示している。図6および図7に示すように、各ヘッドユニット11は、固定板10の第2面10bに固定される。固定板10には、ノズルプレート23の外形に倣った開口形状を呈するノズル露出用開口部46(本発明における開口部に相当)がヘッドユニット11毎に対応して複数形成されている。そして、このノズル露出用開口部46内にノズルプレート23が位置する状態で、各ヘッドユニット11が固定板10の第2面10bに接着剤により接合される。
6 and 7 are cross-sectional views in a state where the
本実施形態におけるホルダー12は、当該ホルダー12の上面を成すベース面47と、このベース面47の四方の辺縁より下方に向けてそれぞれ延出された側壁48と、これらの側壁48と共にヘッドユニット11の収容空部13を区画する区画壁49とを有しており、例えば、合成樹脂の射出成型により一体的に成型される。これらの壁48,49は、本発明における壁に相当する。各側壁48は、平面視において固定板10の外形に倣って矩形の枠状となるように形成されている。また、区画壁49は、側壁48よりも内側に形成されている。そして、固定板10に固定された各ヘッドユニット11は、それぞれホルダー12の内部の収容空部13に収容され、区画壁49と側壁48の端面(ベース面47とは反対側の端面)に、固定板10の第2面10bが接着剤50により固定される。この接着剤50としては、例えばエポキシ系の接着剤が用いられる。
The
図6乃至図8に示すように、ホルダー12の側壁48および区画壁49の端面には、複数の突起部44が形成されている。これらの突起部44は、これらの壁48,49の端面から固定板10側に向けて突出した部分であり、概ね一定の間隔で相互に離間した位置に設けられている。この突起部44の形状としては、高さが一定に揃えられていれば、円柱状、四角柱状、半球状等、種々の形態を採用することができる。ホルダー12に固定板10が接合される際、固定板10の第2面10bがこれらの突起部44に当接することで、ホルダー12に対する固定板10およびこれに固定されている各ヘッドユニット11の高さ方向(固定板10に垂直な方向)の位置が規定され、また、固定板の第2面10bとホルダーの壁48,49の端面との間に接着剤50が保持される間隙が確保される。このように、複数のヘッドユニット11を固定板10に接合することにより、各ヘッドユニット11間のノズル面に垂直な方向の位置が一定に揃えられる。
As shown in FIGS. 6 to 8, a plurality of
ホルダー12のベース面47には、各ヘッドユニット11の配線用貫通口34に対応して配線用スリット51が複数開設されている。ヘッドユニット11が収容空部13に収容された状態では、この配線用スリット51は、ヘッドユニット11の配線用貫通口34および配線用空間45と連通する。そして、一端が圧電素子40の端子部に接続された配線基板43の他端側が、配線用スリット51を通じて記録ヘッド3の外部に引き出される。なお、ホルダー12の上面側には、図示しない中継基板が配置され、この中継基板の端子と配線基板43の他端側の端子部とが電気的に接続される。
In the
ホルダー12のベース面47において、収容空部13内に収容されたヘッドユニット11の導入開口33に対応する位置には、インク供給口52がそれぞれ開設されている。このインク供給口52と導入開口33とは、導入開口33の開口周縁に沿って塗布された接着剤54を介在させて連通される。すなわち、導入開口33の開口周縁部およびインク供給口52の下流側の開口周縁部は、それぞれヘッドユニット11とホルダー12との接合部分であり、これらの間の接着剤54を介してヘッドユニット11とホルダー12とが接合される。インクカートリッジ6から送られてくるインクは、流路プレート14およびフィルター室15aを通過し、インク供給口52および導入開口33を通じてヘッドユニット11内の流路に導入される。なお、接着剤54としては、例えばシリコン系の接着剤が用いられる。
On the
さらに、図7に示すように、ホルダー12のベース面47において、ヘッドユニット11のケース22の上面に立設された位置決めピン35に対応する位置には、一対の位置決め穴53a,53b(本発明における挿通口に相当)が開設されている。本実施形態においては、対をなす位置決め穴53a,53bのうちの一方の位置決め穴53aは、位置決めピン35の外径に揃えられた平面視で真円に形成されており、他方の位置決め穴53bは、位置決め穴同士の並設方向の内法が位置決めピン53の直径よりも長く設定された長穴に形成されている。すなわち、他方の位置決め穴53を長穴とすることにより、ヘッドユニット11の位置決めピン53間の距離についての誤差に対応することができるようになっている。そして、ヘッドユニット11をホルダー12の収容空部13に収容する際、位置決めピン35をそれぞれ対応する位置決め穴53に挿通することで、ホルダー12に対するヘッドユニット11の相対位置、具体的には、ノズル列方向および記録媒体2の搬送方向に対応する方向の位置が規定される。また、ホルダー12に対する各ヘッドユニット11の高さ方向(ノズルプレート23に垂直な方向)の位置は、固定板10の第2面10bがホルダー12の下面(各側壁48および区画壁49の端面にそれぞれ設けられた突起部44)に当接させることで規定される。このようにヘッドユニット11とホルダー12との相対位置が規定された状態で固定板10とホルダー12との間の接着剤50およびヘッドユニット11とホルダー12との間の接着剤54を硬化させることで、位置精度よくヘッドユニット11をホルダー12に固定することができる。
Further, as shown in FIG. 7, a pair of
次に、記録ヘッド3の組み立て工程について説明する。
図9は、固定板10、ヘッドユニット11、およびホルダー12を組み付ける工程を説明する工程図である。図9(a)に示すように、まず固定板10に対して複数のヘッドユニット11が固定される。この工程では、第1面10aが定盤56側、第2面10bが定盤56とは反対側を向く姿勢で固定板10が定盤56に載置される。この状態で、図9(b)に示すように、ノズル露出用開口部46内にノズルプレート23が位置する状態で、各ヘッドユニット11が固定板10の第2面10bに接着剤により接合される。次に、各ヘッドユニット11の導入開口33の周縁部に接着剤54(図6参照)が塗布される(本発明における接着剤塗布工程に相当)。なお、ヘッドユニット11とホルダー12とを接合する接着剤54は、ヘッドユニット11側またはホルダー12側の少なくとも一方に塗布されていればよく、例えばインク供給口52の下流側の開口周縁部に塗布される構成とすることもできる。また、固定板10の第2面10bにおいて、ホルダー12の側壁48および区画壁49の端面が当接される箇所にも接着剤50(図6参照)が塗布される。
Next, the assembly process of the
FIG. 9 is a process diagram illustrating a process of assembling the fixing
続いて、各ヘッドユニット11がそれぞれ対応する収容空部13に収容される状態で、ホルダー12の側壁48および区画壁49の端面に設けられた突起部44が固定板10の第2面10bに当接するように固定板10にホルダー12が組み付けられる(組付工程)。この際、上述したようにヘッドユニット11の位置決めピン35をホルダー12の位置決め穴53に挿通することで、ホルダー12に対するヘッドユニット11の相対位置、具体的には、ノズル列方向および記録媒体2の搬送方向に対応する方向の位置(すなわち、ノズル面に平行な方向の位置)が規定される。このように、ホルダー12の壁48,49の端面(突起部44)と固定板10とを当接させることでヘッドユニット11のノズル面に垂直な方向の位置決めが完了するので、簡便で効率的である。一方、ホルダー12に対するヘッドユニット11のノズル面に平行な方向の相対位置は、位置決めピン35を位置決め穴53に挿通させることで規定される。したがって、簡単かつ高精度にヘッドユニット11の位置決めを行うことが可能となる。
ここで、ヘッドユニット11とホルダー12との間の接着剤54および固定板10とホルダー12との間の接着剤50が硬化するまでの間、位置決めされた状態を維持する必要がある。従来においては、治具を用いてこれらの部材の部材を保持していたところ、本実施形態においては、ヘッドユニット11の位置決めピン35を利用して固定(仮固定)する点に特徴を有している。
Subsequently, in a state where each
Here, it is necessary to maintain the positioned state until the adhesive 54 between the
図10は、ホルダー12に対するヘッドユニット11の仮固定工程(本発明における固定工程に相当)について説明する模式図である。図10(a)に示すように、位置決めピン35が位置決め穴53に挿通されて各ヘッドユニット11が位置決めされた状態で収容空部13に収容されると、位置決めピン35の先端部分は、位置決め穴53からホルダー12の外部(上方)に突出する。この状態で、超音波振動を付与する加締め用ホーン57により位置決めピン35の先端部(位置決め穴53からの突出部分)が下方、すなわち固定板10側に向けて加圧される。そして、加締め用ホーン57によって超音波振動が付与されることで位置決めピン35の先端部が加熱されて溶融し、この溶融した部分が、加締め用ホーン57の先端面形状に倣って変形する。加締め用ホーン57による加圧から解放されると、図10(b)に示すように、この変形した部分が位置決め穴53の上部開口を塞いだ状態で速やかに(例えば数秒程度で)固まる。この変形部分の直径は、位置決め穴53の内径よりも大きくなる。これにより、位置決めピン35の変形部分が位置決め穴53からの抜け止めとなる。すなわち、位置決めピン35の突出部分を加締めることにより、ヘッドユニット11がホルダー12に仮留される。したがって、ヘッドユニット11とホルダー12との間の接着剤54および固定板10とホルダー12との間の接着剤50が硬化するまでの間、位置決めされた状態が維持されるので、従来の仮固定用の治具が不要となる。このような熱加締めによる固定は比較的容易で、これに必要な装置(加締め用ホーン57等)も比較的安価である。その結果、従来の構成と比較して設備投資を抑えることができる。また、治具が不要であることから、接着剤の硬化時間に左右されることなく記録ヘッド3の製造が可能となり、製造効率が向上する。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a temporary fixing process of the
上記のように位置決めピン35の加締めによりヘッドユニット11がホルダー12に仮留された状態で常温下において放置することで、ヘッドユニット11とホルダー12との間の接着剤54および固定板10とホルダー12との間の接着剤50を硬化させる。これにより、ホルダー12に対して固定板10およびこれに取り付けられた各ヘッドユニット11が位置精度よく固定される(本固定工程)。その後、次の工程に進み、シール部材17、フィルター基板16、流路プレート14、およびインク導入基板9等が取り付けられる。以上のようにして記録ヘッド3が組み立てられる。
By leaving the
そして、上記記録ヘッド3およびこれを備えるプリンター1のようにヘッドユニット11をホルダー12に固定した構成において、ヘッドユニット11がホルダー12に位置精度よく固定されているので、ヘッドユニット11のノズル7から吐出されるインクの記録媒体2に対する着弾位置ずれを抑制することが可能となる。その結果、記録された画像等の画質の低下を低減することができる。
And in the structure which fixed the
なお、以上の実施形態においては、合計6つのヘッドユニット11を固定板10に固定した状態でホルダー12に取り付ける構成を例示したが、ヘッドユニット11の数はこれには限られない。例えば、ヘッドユニット11を1つだけホルダー12に取り付ける構成においても本発明を適用することが可能である。この場合、必ずしも固定板10を用いなくてもよく、ホルダー12に対してヘッドユニット11を直接固定する構成とすることもできる。
In the above embodiment, a configuration in which a total of six
また、上記実施形態における記録ヘッド3として、記録媒体2に対して幅方向の走査を伴うことなくインクを吐出する所謂ライン型記録ヘッドを例示したが、これには限られず、記録媒体2の幅方向に往復走査させながらインクを吐出させる所謂シリアル型記録ヘッドにも同様に本発明を適用することができる。
Further, as the
そして、以上では、液体吐出ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド3を例に挙げて説明したが、本発明は、ヘッドユニットをホルダーに固定する構成を採用する他の液体吐出ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材吐出ヘッド、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吐出ヘッド等にも本発明を適用することができる。
In the above description, the ink
1…プリンター,2…記録媒体,3…記録ヘッド,7…ノズル,8…ノズル列,10…固定板,11…ヘッドユニット,12…ホルダー,13…収容空部,18…流路基板,19…圧力室形成基板,20…アクチュエーター基板,21…保護基板,22…ケース,23…ノズルプレート,33…導入開口,34…配線用開口,35…位置決めピン,40…圧電素子,43…配線基板,44…突起部,46…ノズル露出用開口部,47…ベース面,48…側壁,49…区画壁,50…接着剤,51…配線用スリット,52…インク供給口,53…位置決め穴,54…接着剤,56…定盤,57…加締め用ホーン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ヘッドユニットのノズル面とは反対側の面には前記ホルダーとの相対的な位置を規定する位置決めピンが、前記ホルダーには前記位置決めピンに対応する位置に前記位置決めピンが挿通される挿通口が、それぞれ設けられ、
前記ヘッドユニット側と前記ホルダー側のうちの少なくとも一方の接合部分に接着剤を塗布する塗布工程と、
前記位置決めピンを対応する前記挿通口に挿通することで前記ヘッドユニットと前記ホルダーとの相対的な位置決めをした状態で組み付ける組付工程は、前記挿通口に挿通された前記位置決めピンの突出部分を加締めることにより前記ヘッドユニットを前記ホルダーに固定する固定工程を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A liquid discharge head manufacturing method for fixing a relative position between a head unit for discharging liquid from a nozzle formed on a nozzle surface and a holder for holding the head unit,
A positioning pin that defines a relative position with the holder is provided on a surface opposite to the nozzle surface of the head unit, and an insertion port through which the positioning pin is inserted into a position corresponding to the positioning pin. Are provided,
An application step of applying an adhesive to at least one joining portion of the head unit side and the holder side;
The assembling step of assembling the head unit and the holder in a state of relative positioning by inserting the positioning pin through the corresponding insertion port includes the protruding portion of the positioning pin inserted through the insertion port. A method of manufacturing a liquid discharge head, comprising a fixing step of fixing the head unit to the holder by caulking.
前記組付工程において、前記固定板と前記ホルダーとが接着剤により組み付けられることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 Joining the head unit to a fixed plate having an opening exposing the nozzle of the head unit;
The method of manufacturing a liquid ejection head according to claim 1, wherein in the assembling step, the fixing plate and the holder are assembled with an adhesive.
前記組付工程において、前記空間内に前記ヘッドユニットを収容した状態で、前記壁の端面と前記固定板とが接合されることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The holder has a wall defining a space capable of accommodating the head unit;
3. The method of manufacturing a liquid ejection head according to claim 2, wherein, in the assembly step, the end surface of the wall and the fixing plate are joined in a state where the head unit is accommodated in the space.
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JP2019010834A (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-24 | キヤノン株式会社 | Liquid discharge head, liquid discharge device, and method for manufacturing liquid discharge head |
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