JP4701795B2

JP4701795B2 - 液体噴射ヘッドユニットの製造方法

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Publication number: JP4701795B2
Application number: JP2005104574A
Authority: JP
Inventors: 功柳澤; 靖雄稲岡; 寛成大脇; 義弘五十嵐
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006281604A

Description

本発明は、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の製造方法に関し、特にインク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子の変位によりインク滴を吐出させる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の製造方法に関する。

インクジェット式プリンタやプロッタ等のインクジェット式記録装置は、インクカートリッジやインクタンクなどの液体収容部に収容されたインクをインク滴として吐出可能な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（以下、ヘッドユニットと言う）を具備する。

ヘッドユニットは、並設されたノズル開口からなるノズル列を有するインクジェット式記録ヘッドと、インクジェット式記録ヘッドのインク供給口側に固定されるヘッドケースと、インクジェット式記録ヘッドのインク滴吐出面側を保護するカバーヘッドとを具備する。カバーヘッドは、インクジェット式記録ヘッドのインク滴吐出面側に設けられてノズル開口を露出する開口窓部を有する窓枠部と、窓枠部からインクジェット式記録ヘッドの側面側に折り曲げ成形された側壁部とを有し、側壁部をインクジェット式記録ヘッドの側面に接合することで固定されている（例えば、特許文献１参照）。

このような、ヘッドユニットでは、ノズル開口の並設されたノズル列を多列化したインクジェット式記録ヘッドは、１つのインクジェット式記録ヘッドに多列化したノズル開口を設けると、歩留まりが低下してしまうという問題がある。

また、インク滴吐出面とカバーヘッドとの間に隙間があると、インク滴吐出面とカバーヘッドとの段差が大きくなってしまうため、インク滴吐出面をワイピングしても、この段差によってインク滴吐出面にインクが残留してしまうと共に、隙間にインクが入り込んでしまうという問題がある。さらに、インク滴吐出面とカバーヘッドとの間に隙間があると、隙間に紙などの被記録媒体が入り込み、紙ジャムの発生やカバーヘッドが変形してしまうという問題がある。

また、ヘッドユニットに複数のインクジェット式記録ヘッドを用いることでノズル列を多列化した場合、複数のインクジェット式記録ヘッドをインクカートリッジが装着されるカートリッジケース等の保持部材に固定する際に、隣接するノズル列の相対的な位置決めを高精度に行えないという問題がある。また、ヘッドユニットを保持した保持部材を被記録媒体の走査方向に移動するキャリッジに搭載した際に、キャリッジとノズル列との相対的な位置決めを行うために保持部材とキャリッジとの位置決めを行う必要があると共に、キャリッジに対してノズル列の位置決めを高精度に行えないという問題がある。

また、複数のインクジェット式記録ヘッドを枠体に固定し、枠体に複数のインクジェット式記録ヘッドに亘って１枚のノズルプレートを固定した構成のヘッドユニットが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

何れの構成のヘッドユニットであっても、カバーヘッドや枠体などの固定部材にインクジェット式記録ヘッドを位置決め固定する際には、例えば、図９に示すように、基準マーク４０１が設けられたマスク４００と、固定部材である固定板２５０を保持するセット治具５００とを用いて行われる。詳しくは、セット治具５００上に固定板２５０を真空ポンプ等により吸着保持し、マスク４００の固定板２５０とは反対側から当該マスク４００に設けられた基準マーク４０１と、インクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０に設けられたアライメントマーク２２との位置を顕微鏡又はＣＣＤカメラ等の光学系４０３によって確認し、インクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とを接着剤を介して接合する。

しかしながら、このような製造方法では、マスクの基準マークとノズルプレートのマークとの距離が例えば、約５．１ｍｍと遠い場合には、ＣＣＤカメラや顕微鏡により確認する際のメタルハライドランプの熱によって生じる光学系の光軸ずれが大きくなってしまい、固定部材とノズルプレートとの位置合わせの誤差が大きくなってしまうという問題がある。

また、セット治具に固定部材を吸着保持させると、１つ目のインクジェット式記録ヘッドを固定部材に位置決め固定した後、次のインクジェット式記録ヘッドを固定部材に位置決めする際に、固定部材とセット治具との位置がずれることがあり、各インクジェット式記録ヘッドを固定部材に位置決め固定する都度、マスクと固定部材との位置決めを行わなくてはならず、位置決めに時間がかかってしまうと共に煩雑であるという問題がある。

特開２００２−１６０３７６号公報（第４頁、第３図）特許第３２１５７８９号（第４頁、第１図）

本発明はこのような事情に鑑み、位置決め精度を向上して印刷品質を向上した液体噴射ヘッドユニットの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液体噴射ヘッドの液体を噴射するノズル開口が並設されたノズルプレートを固定部材に位置決めして接合する際に、透過性を有するマスクの一方面にワックスを介して前記固定部材を接合してから、前記マスクの他方面側から当該マスクに設けられた基準マークと前記ノズルプレートに設けられたアライメントマークとの相対位置を確認して前記液体噴射ヘッドを前記固定部材に接合した後、前記ワックスを軟化させて前記固定部材と前記マスクとを剥離することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法にある。
かかる第１の態様では、マスクに固定板がワックスを介して直接接合されているため、マスクの基準マークとノズルプレートのアライメントマークとの距離を短くすることができ、高精度な位置決めを容易に且つ短時間で行うことができる。これにより、印刷品質を向上することができる。また、マスクに固定板がワックスを介して直接接合されているため、複数の液体噴射ヘッドを固定部材に位置決め接合する際に、その都度、マスクと固定部材との位置決めを行う必要がなく、位置決め作業を簡略化して時間を短縮することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記マスクの前記基準マークと前記ノズルプレートの前記アライメントマークとの距離を１１０ｍｍ以下とすることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法にある。
かかる第２の態様では、基準マークとアライメントマークとの距離を規定することで、基準マークとアライメントマークとの誤差を小さく抑えることができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記固定部材と前記マスクとを剥離した後、前記固定部材の一方面を遥動洗浄することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法にある。
かかる第３の態様では、固定部材の一方面に残渣したワックスを容易に且つ確実に除去することができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記マスクの前記基準マークと、前記ノズルプレートの前記アライメントマークとの相対位置を前記マスクの他方面側から光学系を用いて確認することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法にある。
かかる第４の態様では、基準マークとアライメントマークとの位置を顕微鏡又はＣＣＤカメラ等の光学系を用いて確認することができると共に、基準マークとアライメントマークとの距離を短くすることで、メタルハライドランプ等により光学系の光軸がずれたとしても、基準マークとアライメントマークとの相対位置の誤差を抑えることができる。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記ワックスが、光硬化／熱軟化するものであり、且つ前記固定部材と前記マスクとの固定が前記ワックスに光を照射することで行うと共に、前記固定部材と前記マスクとの剥離が、前記ワックスを温水に浸漬することで行うことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法にある。
かかる第５の態様では、光を照射することによってワックスを硬化させてマスクと固定部材とを容易に且つ確実に接合することができると共に、温水に浸漬することによってワックスを軟化させてマスクと固定部材とを容易に且つ確実に剥離することができ、作業効率を向上することができる。

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２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３は、その要部断面図である。図１に示すように、インクジェット式記録ヘッドユニット２００（以下、ヘッドユニット２００と言う）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（図示なし）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は、ブラック及び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、各色のインクカートリッジ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３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、複数の圧電素子３００を有すると共に、カートリッジケース２１０とは反対側の端面に圧電素子３００の駆動によってノズル開口２１からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド２２０が固定されるヘッドケース２３０を有する。本実施形態では、インクカートリッジの各色のインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド２２０がインク色毎に対応して複数設けられ、ヘッドケース２３０も各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応してそれぞれ独立して複数設けられている。

ここで、カートリッジケース２１０に搭載される本実施形態のインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０について説明する。図４は、インクジェット式記録ヘッド及びヘッドケースの分解斜視図であり、図５は、インクジェット式記録ヘッド及びヘッドケースの断面図である。図４及び図５に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０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、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜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、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２が、幅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の長手方向外側には、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。また、連通部１３は、インク供給路１４を介して各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。

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とは反対側で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を介して固着されている。すなわち、本実施形態では、１つのインクジェット式記録ヘッドにノズル開口２１の並設されたノズル列２１Ａが２列設けられている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［１０^−６／℃］あるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。また、ノズルプレート２０には、詳しくは後述する固定板２５０との位置合わせを行う際に使用されるアライメントマーク２２が設けられている。本実施形態では、アライメントマーク２２がノズル開口２１の並設方向の外側に２つ設けられている。

一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、弾性膜５０上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５と、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子３００が形成されている。このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する保護基板３０が接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述の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の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。

また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、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。このような保護基板３０としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等を挙げることができるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料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と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

さらに、保護基板３０上には、各圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ１１０が設けられている。この駆動ＩＣ１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子３００の個別電極から引き出された引き出し配線と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１０の各端子には、図１に示すような、フレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）等の外部配線１１１を介して外部と接続され、外部から外部配線１１１を介して印刷信号等の各種信号を受け取るようになっている。

また、このような保護基板３０上には、コンプライアンス基板４０が接合されている。コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が厚さ方向に貫通することで形成されている。また、コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域のインク導入口４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部４３となっており、リザーバ１００は、可撓部４３により封止されている。この可撓部４３により、リザーバ１００内にコンプライアンスを与えている。

このように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド２２０は、ノズルプレート２０、流路形成基板１０、保護基板３０及びコンプライアンス基板４０の４つの基板で構成されている。そして、このようなインクジェット式記録ヘッド２２０のコンプライアンス基板４０上には、インク導入口４４に連通すると共にカートリッジケース２１０のインク連通路２１２に連通して、カートリッジケース２１０からのインクをインク導入口４４に供給するインク供給連通路２３１が設けられたヘッドケース２３０が設けられている。このヘッドケース２３０には、可撓部４３に対向する領域に凹部２３２が形成され、可撓部４３の撓み変形が適宜行われるようになっている。また、ヘッドケース２３０には、保護基板３０上に設けられた駆動ＩＣ１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動ＩＣ保持部２３３を挿通して駆動ＩＣ１１０と接続されている。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド２２０は、インクカートリッジからのインクをインク連通路２１２及びインク供給連通路２３１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ＩＣ１１０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５０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。

このようなインクジェット式記録ヘッド２２０を構成する各部材及びヘッドケース２３０には、組立時に各部材を位置決めするためのピンが挿入されるピン挿入孔２３４が角部の２箇所に設けられている。そして、ピン挿入孔２３４にピンを挿入して各部材の相対的な位置決めを行いながら部材同士を接合することで、インクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０が一体的に形成される。

なお、上述したインクジェット式記録ヘッド２２０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４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２２０となる。

このようなインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０は、上述したカートリッジケース２１０にノズル列２１Ａの並び方向に所定の間隔で４つ固定されている。すなわち、本実施形態のヘッドユニット２００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２２０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２２０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２２０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２２０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２２０は、図１及び図３に示すように、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に接合された共通の固定部材である固定板２５０によって位置決めされて保持されている。固定板２５０は、平板からなり、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２２０のインク滴吐出面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２２０に亘ってインク滴吐出面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２２０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２２０のインク滴吐出面に同時に接合されている。また、接合部２５２の固定用枠部２５３は、インクジェット式記録ヘッド２２０の製造時に各部材を位置決めするピン挿入孔２３４を塞ぐように形成されている。

このような固定板２５０の材料としては、例えば、ステンレス鋼などの金属、ガラスセラミックス又はシリコン単結晶板などが挙げられる。なお、固定板２５０は、ノズルプレート２０との熱膨張の違いによる変形を防止するために、ノズルプレート２０と熱膨張係数が同じ材料を用いるのが好ましい。例えば、ノズルプレート２０がシリコン単結晶板で形成されているときは、固定板２５０をシリコン単結晶板で形成するのが好適である。

また、固定板２５０は、薄く形成するのが好ましく、後述するカバーヘッド２４０よりも薄くするのが好適である。これは、例えば、固定板２５０を厚くすると、インクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０に設けられたアライメントマーク２２と、固定板２５０との位置決めを行う際に使用されるマスク４００の基準マーク４０１との距離が遠くなり、位置決め精度を高めることが困難になると共に、ノズルプレート２０のインク滴吐出面をワイピングした際に固定用梁部２５４の間などにインクが残留し易いからである。すなわち、固定板２５０を薄く形成することで、インクジェット式記録ヘッド２２０のアライメントマーク２２とマスク４００の基準マーク４０１との距離を短くして、位置合わせを容易に且つ高精度に行うことができると共に、ワイピングの際にインクがノズルプレート２０のインク滴吐出面に残留するのを防止することができる。なお、本実施形態では、固定板２５０の厚さを０．１ｍｍとした。また、固定板２５０とノズルプレート２０との接合は、特に限定されず、例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤や、紫外線硬化型の接着剤などによる接着が挙げられる。

このように、固定板２５０が、固定用梁部２５４によって隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間を塞いでいるため、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間にインクが侵入することがなく、圧電素子３００や駆動ＩＣ１１０などのインクジェット式記録ヘッド２２０のインクによる劣化及び破壊を防止することができる。また、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面と固定板２５０との間は、接着剤によって隙間なく接着されているため、隙間に被記録媒体が入り込むのを防止して固定板２５０の変形及び紙ジャムを防止することができる。

また、このような固定板２５０には、４つのインクジェット式記録ヘッド２２０が位置決め固定されており、このような位置決めは、例えば、ガラス等の透過性を有するマスク４００を用いて行うことができる。ここで、マスク４００を用いた固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置決めして接合するヘッドユニットの製造方法について説明する。なお、図６は、ヘッドユニットの製造方法を示すマスクの底面側からの平面図であり、図７は、ヘッドユニットの製造工程を示す断面図である。

図６（ａ）に示すように、マスク４００は、透過性を有する材料、本実施形態では、例えば、石英等の透過性を有するガラスからなり、その一方面には、基準マーク４０１が設けられている。この基準マーク４０１は、各インクジェット式記録ヘッド２２０に対して２個設けられている。本実施形態では、固定板２５０にインクジェット式記録ヘッド２２０が４個固定されるため、マスク４００の一方面には基準マーク４０１が８個形成されている。

このマスク４００の基準マーク４０１が設けられた一方面に、図６（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、固定板２５０をワックス４０２を介して直接接合する。

詳しくは、固定板２５０の一方面にワックス４０２を塗布し、固定板２５０をマスク４００の一方面に所定の圧力で当接させた状態で、ワックス４０２を硬化させることで両者を接合する。

本実施形態のワックス４０２は、光硬化／熱軟化するものであり、例えば、脂肪酸とアルコールとが脱水反応により結合したエステルなどを用いることができる。このようなワックス４０２は、硬化前の粘度が低く、所望の厚さで固定板２５０とマスク４００とを接合することができる。また、固定板２５０とマスク４００とを、紫外線硬化型樹脂を用いて接合するようにしてもよいが、紫外線硬化型樹脂はワックス４０２に比べて粘度が高く、厚く形成されてしまうと共に接着面からはみ出し易いため、固定板２５０をマスク４００よりも大きく形成しなくてはならず、また固定板２５０とマスク４００とを剥離する際に剥離作業が困難なため、固定板２５０とマスク４００との接合にはワックス４０２を用いるのが好適である。

このようなワックス４０２の固定板２５０への塗布方法は、特に限定されないが、本実施形態では、例えば、ポリエチレンシート（ＰＰＳ）に転写したワックスを固定板に再度転写するようにした。

また、本実施形態のワックス４０２は、光硬化するものであるため、固定板２５０にワックス４０２を塗布してマスク４００に当接し、ワックス４０２に蛍光灯などによって光を照射することで硬化させて、両者を接合することができる。このようにマスク４００と固定板２５０とを光硬化型のワックス４０２を介して接合することで、容易に且つ確実に両者を接合することができる。

さらに、マスク４００と固定板２５０とは、固定板２５０とマスク４００とにそれぞれ設けられた固定孔（図示なし）にピンを挿入することで、相対的な位置決めを行い両者を接合することができる。このようにマスク４００と固定板２５０とを位置決めして接合することで、後の工程でマスク４００とインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置決めする際にマスク４００と固定板２５０との位置がずれることがなく、高精度な位置決めを行うことができる。

次いで、図６（ｃ）及び図７（ｂ）に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とを接着剤を用いて接合する。詳しくは、マスク４００の固定板２５０が接合された面とは反対側の面から顕微鏡又はＣＣＤカメラ等の光学系４０３を用いてマスク４００の基準マーク４０１とインクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０に設けられたマークとの位置を確認して位置決めを行いながらインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に接着剤を介して接合する。すなわち、固定板２５０はマスク４００に位置決めされて接合されているため、マスク４００とインクジェット式記録ヘッド２２０との位置決めを行うことで、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０との位置決めを行うことができる。

なお、インクジェット式記録ヘッド２２０の固定板２５０に対する位置決めは、例えば、図示しないマイクロメータ等により微小な調整を行うことができる。もちろん、光学系４０３としてＣＣＤカメラを用いて、光学系４０３により撮影された画像を画像処理することにより、マイクロメータを駆動モータ等により駆動させて基準マーク４０１とアライメントマーク２２とを自動的に位置決めするようにしてもよい。

このようなマスク４００とインクジェット式記録ヘッド２２０との位置決めでは、マスク４００に固定板２５０がワックス４０２を介して接合されているため、マスク４００と固定板２５０との間にセット治具等の他部材が介在することがなく、マスク４００の基準マーク４０１とノズルプレート２０のアライメントマーク２２との距離を短くすることができる。これにより高精度な位置決めを容易に且つ短時間で行うことができる。すなわち、マスク４００とノズルプレート２０との間に固定板２５０を保持するセット治具を設けると、このセット治具によってマスク４００の基準マーク４０１とノズルプレート２０のアライメントマーク２２との距離が遠くなってしまう。このように基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離が遠いと、位置決めし難く、位置決め精度を高めることができない。

また、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離が遠い場合には、ＣＣＤカメラや顕微鏡等の光学系４０３により位置を確認する際に用いられるメタルハライドランプ等の熱によって、光学系４０３の光軸が大きくずれてしまい、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との実際の位置に大きな誤差が生じてしまう。例えば、セット治具を用いた場合、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離が例えば、約５．１ｍｍとなった場合には光軸ずれが最大約２．５μｍとなってしまう。本実施形態では、マスク４００と固定板２５０とをワックス４０２を介して直接接合することで、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離を短くして、高精度な位置決めを容易に且つ短時間で行うことができる。また、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離を１１０μｍ以下とすることで、上述のような熱による光学系４０３の光軸ずれを０．０５μｍ以下とすることができ、高精度な位置決めを行うことができる。

さらに、例えば、カバーヘッド２４０に直接インクジェット式記録ヘッド２２０を固定すると、カバーヘッド２４０は、インクジェット式記録ヘッド２２０をキャッピングやワイピングなどの衝撃から保護するために、薄い材料で形成することができず、マスクの基準マークとインクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０のマークとの距離が遠くなってしまう。本実施形態では、カバーヘッド２４０に直接インクジェット式記録ヘッド２２０を接合せずに、固定板２５０にインクジェット式記録ヘッド２２０を接合しているため、固定板２５０を薄く形成することができ、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離を短くすることができ、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０との位置決めを容易に且つ高精度に行うことができる。

また、カバーヘッド２４０は、インクジェット式記録ヘッド２２０を衝撃などから保護するためにインクジェット式記録ヘッド２２０を覆うような箱形状に形成されている。このため、例えば、インクジェット式記録ヘッド２２０を直接カバーヘッド２４０に位置決め固定すると、カバーヘッド２４０内でインクジェット式記録ヘッド２２０のハンドリングが悪く、インクジェット式記録ヘッド２２０の位置決めを高精度に行うのは困難である。また、例え、カバーヘッド２４０内でのインクジェット式記録ヘッド２２０のハンドリングを良くするために、インクジェット式記録ヘッド２２０をカバーヘッド２４０の側壁部２４５から突出するような大きさで形成したとしても、インクジェット式記録ヘッド２２０がカバーヘッド２４０で覆われず、カバーヘッド２４０がインクジェット式記録ヘッド２２０を保護することができないと共に、インクジェット式記録ヘッド２２０が大型化してしまう。これに対して、本実施形態では、インクジェット式記録ヘッド２２０を平板の固定板２５０に固定するため、位置決めの際にインクジェット式記録ヘッド２２０のハンドリングを邪魔することがなく、インクジェット式記録ヘッド２２０の位置決めを高精度に行うことができる。

なお、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを接合する接着剤としては、上述のように熱硬化性の接着剤や、紫外線硬化型の接着剤を用いることができる。ここで、熱硬化性の接着剤を用いる場合、固定板２５０に接着剤を塗布した後、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを互いに当接させて、所定の圧力で加圧しながら接着剤を硬化させることで両者を接合する。一方、紫外線硬化型の接着剤を用いる場合、固定板２５０の接合面に接着剤を塗布した後、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを当接させた状態で紫外線を照射して接着剤を硬化させることで両者を接合する。このとき、紫外線硬化型接着剤は、熱硬化性接着剤のように固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを所定の圧力で加圧しながら硬化させる必要がなく、加圧することによってインクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０との位置ズレを防止して両者を高精度に接合することができる。また、紫外線硬化型の接着剤を用いた接合では、接合強度が比較的弱いため、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを紫外線硬化型接着剤で接合した後、インクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とで画成される角部等の周囲を熱硬化性接着剤で固定するようにすればよい。これにより、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを高精度に且つ強固に接合して、信頼性を高めることができる。

その後は、図６（ｃ）及び図７（ｂ）に示す工程を繰り返し行うことで、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に順次位置決め接合する。このように、固定板２５０と複数のインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置決めして接合することで、固定板２５０とノズル列２１Ａとの位置決めを高精度に行うことができる。また、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の各ノズル列２１Ａ同士の相対的な位置決めを高精度に行うことができる。さらに、インクジェット式記録ヘッド２２０を平板からなる固定板２５０に当接させて接合するため、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に接合するだけで複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出方向の相対的な位置決めが行われる。このため、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出方向の位置合わせを行う必要がなく、インク滴の着弾位置不良を確実に防止することができる。

さらに、固定板２５０は、マスク４００にワックス４０２を介して接合されているため、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に位置決め固定する際に、マスク４００と固定板２５０との相対位置がずれることがない。これにより、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に位置決め接合する際に、その都度マスク４００と固定板２５０との位置決めを行う必要がなく、位置決め作業を容易にして時間を短縮することができる。

また、その後は、図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように、マスク４００と固定板２５０とを剥離する。詳しくは、図７（ｃ）に示すように、マスク４００、固定板２５０及びインクジェット式記録ヘッド２２０を温水層４１０に浸漬し、マスク４００と固定板２５０とを接合するワックス４０２を加熱することで軟化させて、図７（ｄ）に示すようにマスク４００と固定板２５０とを剥離する。

さらに、このようにマスク４００と固定板２５０とを剥離した後は、固定板２５０のマスク４００が接合されていた面を揺動洗浄することで、固定板２５０に残渣したワックス４０２を除去することができる。

このように、マスク４００と固定板２５０とをワックス４０２を介して接合することで、マスク４００と固定板２５０とを剥離し易く、且つワックス４０２の残渣を除去し易くすることができる。

一方、ヘッドユニット２００には、図１及び図２に示すように、固定板２５０のインクジェット式記録ヘッド２２０とは反対側に、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を覆うように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２２０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２２０のインク滴吐出面とカバーヘッド２４０との間が隙間なく接合されているため、隙間に被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２２０の外周縁部を覆うことで、インクジェット式記録ヘッド２２０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。

このようなカバーヘッド２４０としては、例えば、ステンレス鋼などの金属材料が挙げられ、金属板をプレス加工により形成してもよく、成形により形成するようにしてもよい。また、カバーヘッド２４０を導電性の金属材料とすることで、接地するこができる。さらに、カバーヘッド２４０は、インクジェット式記録ヘッド２２０をワイピングやキャッピングなどの衝撃から保護するために、ある程度の強度が必要である。このため、カバーヘッド２４０は比較的厚くする必要がある。なお、本実施形態では、カバーヘッド２４０の厚さを０．２ｍｍとした。

なお、カバーヘッド２４０と固定板２５０との接合は、特に限定されず、例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤による接着が挙げられる。

また、固定部２４２には、カバーヘッド２４０を他部材に位置決め固定するための固定孔２４７が設けられたフランジ部２４６が設けられている。このフランジ部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。本実施形態では、カバーヘッド２４０は、図２及び図３に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０を保持した保持部材であるカートリッジケース２１０に固定されている。

詳しくは、図２及び図３に示すように、カートリッジケース２１０には、インク滴吐出面側に突出して、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。このようなカートリッジケース２１０に設けられた突起部２１５を、フランジ部２４６の固定孔２４７よりも小径の外径とすることで、カバーヘッド２４０をインク滴吐出面の面方向に位置決めしてカートリッジケース２１０に固定することができる。

また、このようなカバーヘッド２４０と、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０が接合された固定板２５０とは、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と複数のノズル列２１Ａとの位置決めにより固定されている。ここで、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と複数のノズル列２１Ａとの位置決めは、上述したマスク４００とワックス４０２とを用いて行うこともできるが、固定板２５０と複数のインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置決め固定する際に、同時にカバーヘッド２４０を位置決め固定するようにしてもよい。

このようなヘッドユニット２００は、インクジェット式記録装置に搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図８に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニット２００は、インク供給手段を構成するカートリッジ１Ａ及び１Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット２００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。このヘッドユニット２００の各インクジェット式記録ヘッドは、例えば、それぞれ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２００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。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明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のノズルプレート２０のインク滴吐出面には、実際には撥水性を向上する撥水膜が形成されている。この撥水膜としては、特に限定されないが、例えば、金属膜を挙げることができる。このような金属膜は、固定板２５０をインク滴吐出面に接合する際に、接着剤の接着力が低下してしまうため、固定板２５０の露出開口部２５１により露出した領域のみに設けるのが好ましい。また、このような金属膜は、例えば、共析メッキにより所定の厚さで高精度に形成することができる。

また、上述した実施形態１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２２０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。何れにしても固定板２５０に複数のインクジェット式記録ヘッド２２０が位置決め固定されるため、複数のノズル列２１Ａの相対的な位置決めを高精度に行うことができる。

さらに、上述した実施形態１では、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を接合する固定部材として平板からなる固定板２５０を例示したが、固定部材は固定板２５０に限定されず、例えば、カバーヘッド２４０に直接複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を位置決めして接合するようにしてもよい。

また、上述した実施形態１では、撓み振動型のインクジェット式記録ヘッド２２０を例示したが、これに限定されず、例えば、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インクジェット式記録ヘッドや発熱素子等の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。

なお、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を有するヘッドユニット及びインクジェット式記録装置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の製造方法全般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（面発光ディスプレー）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に係るヘッドユニットの要部の分解斜視図である。実施形態１に係るヘッドケース及び記録ヘッドの断面図である。実施形態１に係るヘッドユニットの製造工程を示す平面図である。実施形態１に係るヘッドユニットの製造工程を示す断面図である。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。背景技術に係るヘッドユニットの製造方法を示す断面図である。

符号の説明

３キャリッジ、１０流路形成基板、１２圧力発生室、２０ノズルプレート、２１ノズル開口、２２アライメントマーク、１００リザーバ、２００ヘッドユニット、２１０カートリッジケース、２２０インクジェット式記録ヘッド、２３０ヘッドケース、２４０カバーヘッド、２５０固定板、３００圧電素子、４００マスク、４０１基準マーク、４０２ワックス、４０３光学系

Claims

液体噴射ヘッドの液体を噴射するノズル開口が並設されたノズルプレートを固定板に位置決めして接合する際に、透過性を有するマスクの一方面にワックスを介して前記固定板を接合してから、前記マスクの他方面側から当該マスクに設けられた基準マークと前記ノズルプレートに設けられたアライメントマークとの相対位置を確認して前記液体噴射ヘッドを前記固定板に接合した後、前記ワックスを軟化させて前記固定板と前記マスクとを剥離することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
請求項１において、前記マスクの前記基準マークと前記ノズルプレートの前記アライメントマークとの距離を１１０μｍ以下とすることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
請求項１又は２において、前記固定板と前記マスクとを剥離した後、前記固定板の一方面を遥動洗浄することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記マスクの前記基準マークと、前記ノズルプレートの前記アライメントマークとの相対位置を前記マスクの他方面側から光学系を用いて確認することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
液体噴射ヘッドの液体を噴射するノズル開口が並設されたノズルプレートを固定部材に位置決めして接合する際に、光透過性を有するマスクの一方面に光硬化／熱軟化するワックスを介して前記固定部材を接合してから、前記マスクの他方面側から当該マスクに設けられた基準マークと前記ノズルプレートに設けられたアライメントマークとの距離が１１０μｍ以下となるように前記マスクの他方面側から光学系を用いて確認し、前記液体噴射ヘッドを前記固定部材に接合した後、前記ワックスを熱軟化させて前記固定部材と前記マスクとを剥離することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。