JP5311024B2 - 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及びそれらの製造方法並びに液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及びそれらの製造方法並びに液体噴射装置に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド、インクジェット式記録ヘッドユニット及びそれらの製造方法並びにインクジェット式記録装置に関する。

インクジェット式プリンターやプロッター等のインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置は、カートリッジやタンク等に貯留されたインクなどの液体を液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドが複数設けられた液体噴射ヘッドユニット（以下、ヘッドユニットとも言う）を具備する。

複数の液体噴射ヘッドは、共通の保持部材であるベースプレートに載置されており、複数の液体噴射ヘッドの配置は、各液体噴射ヘッドのノズル開口が並設されたノズル列が並設方向に連続するように行われる。

各液体噴射ヘッドは、液体の着弾位置の精度を向上させるため、これらのノズル開口の位置が高精度に位置決めされた上でベースプレートに取り付けられる必要がある。液体噴射ヘッドを位置決めする方法としては、例えば、アクチュエーター装置を駆動して平行板バネ等を移動させ、液体噴射ヘッドを所定の基準位置に合わせる技術（例えば、特許文献１参照）や、ガラスマスク等に予め設けられたアライメントマークを基準とし、カメラ等を備える画像認識装置などを用いて液体噴射ヘッドをアライメントマークに合わせてベースプレート等に固定する技術がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−５７４３０号公報（請求項４、段落２５等） 特開２００８−３６５１２号公報（段落８６〜１１１等）

しかしながら、特許文献１の技術では、アクチュエーター装置や平行板バネ等の調整機構で位置決めを行うため高精度に位置決めを行うことができないという問題がある。また、特許文献２の技術では、アライメントマークに複数の液体噴射ヘッドを位置決めするための位置調整に手間と時間を要してしまう。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドユニットだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドユニットにおいても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、液体噴射ヘッドを簡易に且つ高精度に位置決めできる液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及びそれらの製造方法並びに液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、複数のノズル開口が並設されたノズル列を有する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを搭載したベースプレートとを備える液体噴射ヘッドユニットの製造方法であって、前記ベースプレートに設けられた第１の基準に位置決めされる第２の基準及び位置決め調整穴を位置決めプレートにフォトリソグラフィー法により形成する第１の工程と、前記位置決め調整穴と前記ノズル開口とが所定の配置となるように前記位置決めプレートを前記液体噴射ヘッドに取り付ける第２の工程と、前記第１の基準と前記第２の基準とを位置決めした状態で前記液体噴射ヘッドを前記ベースプレートに固定する第３の工程とを備え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。
かかる態様では、ノズル開口は、フォトリソグラフィー法により形成された位置決めプレートの位置決め調整穴を介して、第２の基準との相対的な位置が高精度に規定される。また、第２の基準は第１の基準に位置決めされる。したがってノズル開口は、液体噴射ヘッドユニットのノズル開口側の平面視において、第１の基準から所定距離だけ離れた位置に高精度に配列される。このようにノズル開口をベースプレートの所定の位置に高精度に配列することができるので、液滴の吐出特性に優れた液体噴射ヘッドユニットが提供される。また、第２の基準を第１の基準に位置決めするだけで、液体噴射ヘッドのノズル開口がベースプレートの所定位置に高精度に配列されるため、液体噴射ヘッドの高精度な配置を容易に行うことができる。

ここで、前記第２の工程では、複数の前記位置決めプレートを複数の前記液体噴射ヘッドにそれぞれ取り付け、前記第３の工程では、前記ベースプレートに設けられた複数の前記第１の基準に前記第２の基準をそれぞれ位置決めした状態で前記液体噴射ヘッドを前記ベースプレートに固定することが好ましい。これによれば、複数の液体噴射ヘッド間の相対的な位置を保って各液体噴射ヘッドのノズル開口を高精度に配列することができる。

また、前記第１の工程では、前記位置決めプレートの中央部を挟んで対向するように前記位置決めプレートの周縁部に２つの前記位置決め調整穴をフォトリソグラフィー法により形成することが好ましい。これによれば、位置決め調整穴を結んだ直線の傾きを認識しやすくなる。これにより、位置決め調整穴とノズル開口との位置合わせに際して、位置決めプレートの傾きを修正しやすくなる。

また、前記第１の基準は、前記ベースプレートの表面に設けられた位置決めピンであり、前記第１の工程では、前記第２の基準として前記位置決めピンの外周が内接する貫通孔を前記位置決めプレートに形成し、前記位置決め調整穴を当該貫通孔よりも狭い径で形成することが好ましい。これによれば、位置決めプレートの位置決め調整穴とノズル開口とをＣＣＤカメラを用いて高精度に位置決めすることができる。

また、前記第１の工程では、前記第２の基準として前記第１の基準に当接する面を前記位置決めプレートに形成することが好ましい。これによれば、第２の基準を第１の基準に当接させることで、第２の基準を第１の基準に位置合わせすることができ、より簡易に液体噴射ヘッドをベースプレートに位置決めすることができる。

また、本発明の他の態様は、複数のノズル開口が並設されたノズル列を有する液体噴射ヘッドであって、ベースプレートに設けられた第１の基準に位置決めされる第２の基準及び位置決め調整穴がフォトリソグラフィー法により形成された位置決めプレートを備え、前記位置決めプレートの前記位置決め調整穴と前記ノズル開口とが所定の位置に位置決めされていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、ノズル開口は、フォトリソグラフィー法により形成された位置決めプレートの位置決め調整穴を介して、第２の基準との相対的な位置が高精度に規定されている。また、第２の基準は、ベースプレートに設けられた第１の基準に位置決めされるものである。したがって、液体噴射ヘッドがベースプレートに取り付けられると、ノズル開口が、液体噴射ヘッドユニットのノズル開口側の平面視において、第１の基準から所定距離だけ離れた位置に高精度に位置するようになっている。このように本態様の液体噴射ヘッドは、そのノズル開口をベースプレートに対して高精度に配列することができる。また、第２の基準を第１の基準に位置決めするだけで、液体噴射ヘッドのノズル開口がベースプレートの所定位置に高精度に配列されるため、液体噴射ヘッドは、高精度な配置を容易に行えるものとなっている。

また、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを前記ベースプレート上に複数搭載したことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる態様では、ノズル開口は、フォトリソグラフィー法により形成された位置決めプレートの位置決め調整穴を介して、第２の基準との相対的な位置が高精度に規定されている。また、第２の基準は第１の基準に位置決めされている。したがってノズル開口は、液体噴射ヘッドユニットのノズル開口側の平面視において、第１の基準から所定距離だけ離れた位置に高精度に配列されている。このように本態様の液体噴射ヘッドユニットは、そのノズル開口がベースプレートに対して高精度に配列されるので、液滴の吐出特性に優れている。また、第２の基準を第１の基準に位置決めするだけで、液体噴射ヘッドのノズル開口がベースプレートの所定位置に高精度に配列されるため、液体噴射ヘッドユニットでは、液体噴射ヘッドのベースプレートに対する高精度な配置を容易に行うことができる。

また、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体噴射ヘッドを簡易に且つ高精度に位置決めできる液体噴射装置が提供される。

また、本発明の他の態様は、複数のノズル開口が並設されたノズル列を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記液体噴射ヘッドを搭載するベースプレートに設けられた第１の基準に位置決めされる第２の基準及び位置決め調整穴を位置決めプレートにフォトリソグラフィー法により形成する第１の工程と、前記位置決め調整穴と前記ノズル開口とが所定の配置となるように前記位置決めプレートを前記液体噴射ヘッドに取り付ける第２の工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、ベースプレートに対して高精度かつ容易に取り付けすることができる液体噴射ヘッドが提供される。

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の概略斜視図である。 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の平面図である。 実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略斜視図である。 図２のＡ−Ａ’断面図である。 実施形態１に係るヘッドユニットの製造方法を説明する概略図である。 実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドユニットの平面図である。 実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの概略斜視図である。 図６のＡ−Ａ’断面図である。 実施形態２に係るヘッドユニットの製造方法を説明する概略図である。

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に係る液体噴射ヘッドユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニットの概略斜視図であり、図２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の平面図であり、図３は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略斜視図であり、図４は、図２のＡ−Ａ’断面図である。

図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニットとも言う）は、複数のインクジェット式記録ヘッド１０（以下、ヘッドとも言う）が載置されたベースプレート２０とを具備する。

図１及び図２に示すように、ベースプレート２０には、その厚さ方向に貫通する貫通孔２１が一つのヘッド１０につき一つ設けられ、これらの貫通孔２１に、ヘッド１０が挿通された状態で各ヘッド１０がサブプレート３０を介して固定されている。

貫通孔２１は、ヘッド１０のヘッドケース１５の外周よりも若干大きく、且つサブプレート３０よりも小さな開口で設けられている。このため、貫通孔２１にヘッド１０を挿入すると、ヘッド１０のサブプレート３０がベースプレート２０に保持されるようになっている。また、ヘッド１０と貫通孔２１との間には空隙が生ずるので、ヘッド１０がベースプレート２０に対して第１の方向及び第２の方向に若干移動可能になっている。

また、ベースプレート２０には、第１の基準の一例である位置決めピン２２がベースプレート２０の所定の位置に設けられている。すなわち、詳細は後述するが、ヘッド１０に設けられた第２の基準の一例である位置決めピン挿通孔４２に位置決めピン２２が嵌合したとき、複数のヘッド１０の相対位置が所定の配置となるように各位置決めピン２２がベースプレート２０に設けられている。本実施形態では、位置決めピン２２は、これらの相対位置が所定の配置となるように、各貫通孔２１の両側にそれぞれ１個ずつ設けられている。なお、ベースプレート２０には、ヘッド１０のサブプレート３０を固定するための固定ネジ３５に螺合する固定ネジ穴２３が設けられている。

図３及び図４に示すように、本実施形態のヘッド１０は、一端面にノズル開口１１を有するヘッド本体１２と、ヘッド本体１２のノズル開口１１とは反対側の面に固定された流路部材１３と、これらを収納するヘッドケース１５と、ヘッドケース１５をベースプレート２０に取り付けるためのサブプレート３０とを具備している。

ヘッド本体１２は、ノズル開口１１が並設されたノズル列１４を具備している。ノズル列１４の数は、特に限定されず、例えば、１列であってもよく、２列以上の複数列であってもよい。本実施形態では、１つのヘッド本体１２にノズル列１４を２列設けるようにした。ここで、本実施形態では、ノズル列１４においてノズル開口１１が並設された方向を第１の方向とし、第１の方向に交差する方向を第２の方向としている。したがって、２列のノズル列１４は、第２の方向に並設されている。

なお、ヘッド本体１２の内部には、図示していないが、ノズル開口１１に連通する流路の一部を構成する圧力発生室と、圧力発生室に圧力変化を生じさせてノズル開口からインクを吐出させる圧力発生手段とが設けられている。

圧力発生手段は、特に限定されないが、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料を２つの電極で挟んだ圧電素子を用いたものや、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口１１から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口１１から液滴を吐出させるものなどを用いることができる。また、圧電素子としては、圧力発生室側から下電極、圧電材料及び上電極を積層して撓み変形させる撓み振動型の圧電素子や、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圧電素子などを用いることができる。

流路部材１３は、ヘッド本体１２のノズル開口１１とは反対側の面に固定されて、外部からのインクをヘッド本体１２に供給又はヘッド本体１２から外部にインクを排出するものである。流路部材１３のヘッド本体１２に固定された面とは反対側の面には、内部の流路が開口して外部の流路が接続される液体流路口（図示せず）と、外部からの印刷信号等の電気信号が供給されるコネクター（図示せず）とが設けられている。

ヘッドケース１５は、ヘッド本体１２と流路部材１３とを内部に収納している。また、ヘッドケース１５には、第１の方向の両側面に、外側に突出するフランジ部１６が設けられており、このフランジ部１６がヘッドケース固定ネジ１７でサブプレート３０に固定されている。

サブプレート３０は、ヘッドケース１５をベースプレート２０に取り付けるための部材であり、具体的には、ヘッド挿通孔３１が設けられた基台部３２と、この基台部３２の一方面に設けられた脚部３３とから構成されている。

サブプレート３０の基台部３２には、ヘッド挿通孔３１にヘッドケース１５が挿通された状態で、ヘッドケース１５のフランジ部１６が固定されている。また、サブプレート３０の脚部３３には、その厚さ方向に貫通する固定ネジ挿通孔３４が形成されている。固定ネジ３５を固定ネジ挿通孔３４を挿通した状態で、固定ネジ穴２３に螺合させることで、サブプレート３０がベースプレート２０に固定されている。なお、固定ネジ挿通孔３４は、固定ネジ３５の径よりも若干広い径を有しており、サブプレート３０は、第１の方向および第２の方向に若干移動可能となっている。これは、後述する位置決めプレート４０に設けられた位置決めピン挿通孔４２に位置決めピン２２を嵌合させる際に、サブプレート３０のベースプレート２０に対する位置を微調整するためである。

サブプレート３０には、基台部３２のノズル開口１１側の面に、貫通孔２１を挟んだ両側にそれぞれ一枚ずつ位置決めプレート４０が計２枚取り付けられている。位置決めプレート４０はシリコン基板からなり、位置決め調整穴４１と、第２の基準の一例である位置決めピン挿通孔４２とが形成されている。

位置決めピン挿通孔４２は、ベースプレート２０に設けられた位置決めピン２２に嵌合される穴であり、位置決め調整穴４１は、詳細は後述するが、位置決めプレート４０をサブプレート３０に取り付ける際の位置決めに用いられる穴である。

これらの位置決め調整穴４１及び位置決めピン挿通孔４２は、フォトリソグラフィー法により形成されているため、例えば樹脂を射出成型して位置決めプレートを形成するよりも小さい寸法公差で、位置決めプレート４０の所定の位置に高精度に形成されている。

位置決めプレート４０は、位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の位置に位置決めされた状態でサブプレート３０に取り付けられている。ここで、位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の位置に位置決めされているとは、ヘッド１０をノズル開口１１側から観た平面視において、ノズル開口１１から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れて位置決め調整穴４１が位置していることをいう。

このように位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の位置に位置決めされ、また、前述したように位置決め調整穴４１と位置決めピン挿通孔４２とがフォトリソグラフィー法により位置決めプレート４０の所定の位置に高精度に形成されているので、位置決めピン挿通孔４２とノズル開口１１とについても、これらの相対的な位置が高精度に規定されている。すなわち、ヘッド１０をノズル開口１１側から観た平面視において、ノズル開口１１から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れて位置決めピン挿通孔４２が高精度に位置している。

なお、本実施形態では、位置決めピン挿通孔４２は、位置決めプレート４０の中央部に一つ形成され、位置決め調整穴４１は、位置決めプレート４０の中央部を挟んで両側に一つずつ形成されている。

このような位置決めプレート４０は、位置決めピン挿通孔４２と位置決め調整穴４１とが所定の位置に形成されるようにフォトレジストパターンを位置決めプレート４０上に形成し、その後エッチングすることにより形成されている。なお、本実施形態では、位置決めプレート４０はシリコンからなるが、フォトリソグラフィー法により位置決めピン挿通孔４２及び位置決め調整穴４１を形成し得る材料であれば特に限定されない。このような材料としては、ＳＵＳなどの金属やガラス等を挙げることができる。

上述したように位置決めプレート４０が取り付けられたヘッド１０は、第２の基準である位置決めピン挿通孔４２が第１の基準である位置決めピン２２に位置決めされた状態で、固定ネジ３５によりベースプレート２０に固定されている。

ここで、第２の基準が第１の基準に位置決めされるとは、第１の基準により第２の基準の移動が規制されることで第２の基準の位置が規定されることをいう。本実施形態では、位置決めピン挿通孔４２は位置決めピン２２に嵌合されることで、位置決めピン２２に第１の方向及び第２の方向への移動が規制され、これにより位置決めピン挿通孔４２の位置が規定されている。

なお、位置決めピン挿通孔４２は、その開口形状が菱形になっており、位置決めピン２２の横断面は、位置決めピン挿通孔４２の開口形状に内接する円形となっている。これにより、位置決めピン挿通孔４２と位置決めピン２２との間に遊びが無くなるので、より確実に位置決めピン挿通孔４２と位置決めピン２２とを位置決めできる。

このように、位置決めピン挿通孔４２が位置決めピン２２に位置決めされると、ヘッド１０のノズル開口１１はベースプレート２０の所定の位置に高精度に配列される。すなわち、ヘッドユニット１のノズル開口１１側の平面視において、ヘッド１０のノズル開口１１が所定の配置に高精度に位置する。

すなわち、ノズル開口１１は、前述したように、フォトリソグラフィー法により形成された位置決めプレート４０の位置決め調整穴４１を介して、位置決めピン挿通孔４２との相対的な位置が高精度に規定されている。また、位置決めピン挿通孔４２は位置決めピン２２に位置決めされている。したがってノズル開口１１は、ヘッドユニット１のノズル開口１１側の平面視において、位置決めピン２２から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れた位置に高精度に配列されている。

また、位置決めピン２２は、各ヘッド１０の相対位置が所定の配置となるようにベースプレート２０に設けられているため、各ヘッド１０のノズル開口１１は、各ヘッド１０同士の相対的な間隔を保って配列されている。

本実施形態では、各ヘッド１０の所定位置として、次のように配設した。すなわち、図１に示すように、ヘッド１０のノズル列１４（図３参照）におけるノズル開口１１の並設方向である第１の方向に複数のヘッド１０を配置することで、ヘッド群１１０を構成し、このヘッド群１１０を第２の方向に４つ並設するようにした。すなわち、ヘッド１０は、第１の方向及び第２の方向に沿って複数配置されている。

詳言すると、複数のヘッド１０は、ノズル列１４が第１の方向に連続するように第１の方向に沿って千鳥状に配置されている。そして、第１の方向にノズル列１４が連続するように配置された複数のヘッド１０からなるヘッド群１１０が、第２の方向に２つ並設されている。

ここで、各ヘッド群１１０のノズル列１４が、第１の方向に連続するとは、各ヘッド群１１０の第２の方向で互いに隣接するヘッド１０において、一方のヘッド１０のノズル列１４の端部のノズル開口１１と、他方のヘッド１０のノズル列１４の端部のノズル開口１１とが、第１の方向で同一位置となるように配置されていることを言う。

このように、各ヘッド群１１０において、複数のヘッド１０のノズル列１４が第１の方向で連続するように配置されることで、１つのヘッド１０のノズル列１４で印刷を行う場合に比べて、広範囲な印刷を高速で行わせることができる。

以上に説明したように、本実施形態に係るヘッド１０は、ノズル開口１１が位置決め調整穴４１を介して位置決めピン挿通孔４２に高精度に配置されている。このため、ヘッド１０がベースプレート２０に取り付けられると、ノズル開口が、ヘッドユニット１のノズル開口１１側の平面視において、ベースプレート２０に設けられた位置決めピン２２から所定距離だけ離れた位置に高精度に位置するようになっている。

また、本実施形態に係るヘッドユニット１は、ノズル開口１１がベースプレート２０の所定の位置に高精度に配列されているので、インク滴の吐出特性に優れている。すなわち、インク滴の着弾位置の精度が向上したヘッドユニット１が提供される。また、位置決めピン挿通孔４２に位置決めピン２２を嵌合させ、固定ネジ３５でヘッド１０をベースプレート２０に固定するだけで、ヘッド１０のノズル開口１１がベースプレート２０の所定位置に高精度に配列される。すなわち、ヘッド１０のノズル開口１１とベースプレート２０の所定位置とをＣＣＤカメラ等を用いて合わせる手間や時間をかけることなく、容易にヘッド１０のアライメントを行うことができる。

また、本実施形態に係るヘッドユニット１は、ヘッド１０のノズル開口１１がベースプレート２０の所定位置に位置決めするための機構としてアクチュエーター装置や平行板バネ等が不要である。このため、ヘッドユニット１の小型化や低コスト化を図ることもできる。また、ヘッドユニット１を具備する液体噴射装置が実際に使用されている現場においてヘッド１０の交換作業を行う際に、ヘッドユニット１を取り替えることなく、ヘッド１０単体を高精度に位置決めした上で個別に交換することができる。

なお、本実施形態では、ヘッド１０は、サブプレート３０を具備していたが、必ずしもこのような態様に限定されず、位置決めプレート４０をヘッドケース１５に直接取り付け、該ヘッドケース１５をベースプレート２０に位置決めして固定してもよい。

次に、本実施形態に係るヘッド１０及びヘッドユニット１の製造方法について説明する。図５は、本発明の実施形態１に係るヘッド及びヘッドユニットの製造方法を説明する概略図である。

まず、図５（ａ）に示すように、位置決めプレート４０の表面に、位置決め調整穴４１と位置決めピン挿通孔４２とが所定の位置に形成されるようにフォトレジストパターンを形成し、その後エッチングし、該フォトレジストパターンを除去することで、位置決めプレート４０に位置決め調整穴４１及び位置決めピン挿通孔４２を形成する。

本実施形態では、位置決めピン挿通孔４２は、位置決めピン２２が内接するように菱形に形成してある。また、一枚の位置決めプレート４０に、その中央部を挟んで対向するように位置決めプレート４０の周縁部に計２つの位置決め調整穴４１を形成してある。さらに、これらの位置決め調整穴４１は、その径が位置決めピン挿通孔４２よりも小さな径となるように形成してある。

また、一つのヘッド１０につき２つの位置決めプレート４０を取り付けるので、ヘッド１０の２倍の枚数の位置決めプレート４０を作成する。なお、必ずしも一つのヘッド１０につき複数枚の位置決めプレート４０を取り付ける必要はない。例えば、サブプレート３０の基台部３２の脚部３３側の全面に取り付けうる形状の位置決めプレートに、位置決め調整穴４１、位置決めピン挿通孔４２、及び基台部３２のヘッド挿通孔３１に連通してヘッド１０が挿通される貫通孔を設けてもよい。

次に、ヘッド本体１２及び流路部材１３とを収納したヘッドケース１５をヘッド挿通孔３１に挿通させ、ノズル開口１１側が脚部３３側に突出した状態でサブプレート３０に固定する。そして、図５（ｂ）に示すように、位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の配置となるように位置決めプレート４０をサブプレート３０に取り付けることで、ヘッド１０を形成する。具体的には、ＣＣＤカメラでこれらの位置決め調整穴４１とノズル開口１１とを撮像し、これにより得られた画像から、位置決め調整穴４１及びノズル開口１１の中心を画像処理により求め、これらの中心が所定の位置になるように、位置決めプレート４０の位置を調整する。

これにより、位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の配置に位置決めされる。また、位置決め調整穴４１は位置決めピン挿通孔４２との相対的な位置がフォトリソグラフィー法により精度よく形成されているため、ノズル開口１１と位置決めピン挿通孔４２とが所定の配置に高精度に位置決めされる。

なお、前述したように、位置決めプレート４０の位置決め調整穴４１は、位置決めピン挿通孔４２よりも小さな径で形成されている。本実施形態では、位置決め調整穴４１は、ノズル開口１１と同程度の径で形成してある。このため、ＣＣＤカメラの解像度が低い場合であっても、ズームアウトすることなくその視野に位置決め調整穴４１全体を撮像することが可能となっている。これにより、画像処理により位置決め調整穴４１の中心を精度よく検出することができる。

これは、次の理由による。画像処理においては、開口形状が菱形になっているので、この菱形の対角線の交点を求めることで位置決め調整穴４１の中心が求められる。このため、ＣＣＤカメラにより得られる画像には位置決め調整穴４１全体が撮像されていなければならない。仮に位置決め調整穴４１の径が位置決め挿通孔４２と同程度に広い径で形成してあると、その広い径の位置決め調整穴４１全体を視野に入れるべくＣＣＤカメラをズームアウトしなければならない。したがって、ズームアウト後に得られる画像の一画素には、ズームアウト前に得られる画像の一画素よりも広い範囲で被撮像物が撮像される。このため、この広く撮像された分だけ、菱形の中心の誤差が大きくなる。

しかしながら、本発明に係るヘッド１０及びヘッドユニット１の製造方法では、位置決め調整穴４１は、位置決めピン挿通孔４２の径よりも小さい径で形成してあるので、ＣＣＤカメラのズームアウトを極力行わないようにすることができる。これにより、位置決め調整穴４１の中心が精度よく検出され、この中心に基づいて位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが位置合わせされるので、これらをさらに精度よく位置決めさせることができる。

なお、位置決めピン挿通孔４２を小さな径で形成し、これとノズル開口１１とを直接的に位置合わせする方法も考えられるが、位置決めピン２２は剛性を確保するため、ある程度の太さが要求され、これに嵌合される位置決めピン挿通孔４２もそれに応じた広い径で形成される必要があるため、そのような方法での位置合わせは難しい。しかしながら、本発明では、位置決め調整穴４１を介することで、間接的に位置決めピン挿通孔４２とノズル開口１１とを位置合わせできる。

また、位置決めプレート４０には、中央部を挟んで両側の周縁部にそれぞれ一つずつ位置決め調整穴４１が形成されている。すなわち、位置決めプレート４０の表面において位置決め調整穴４１の距離が極力遠くなるように配置されている。このため、位置決めプレート４０をサブプレート３０の脚部３３側の面に載置したとき、当該面における位置決め調整穴４１を結んだ直線の傾きを認識しやすくなっている。これにより、位置決め調整穴４１とノズル開口１１との位置合わせに際して、位置決めプレート４０の当該面における傾きを修正しやすくなっている。

次に、図５（ｃ）に示すように、ベースプレート２０に各ヘッド１０が所定の配置に位置決めされるように位置決めピン２２を設け、ヘッド１０のノズル開口１１側を貫通孔２１に挿通させ、位置決めピン２２に位置決めピン挿通孔４２を嵌合させる。そして、その状態で固定ネジ３５でヘッド１０をベースプレート２０に固定してヘッドユニット１を形成する。これにより、ノズル開口１１はベースプレート２０の所定の位置に高精度に配列され、各ヘッド１０のノズル開口１１は、各ヘッド１０同士の相対的な間隔を保って配列される。

〈実施形態２〉
実施形態１では、第１の基準と第２の基準として、位置決めピン２２とこれに嵌合する位置決めピン挿通孔４２とを例示したが、これに限定されず、例えば、第２の基準は第１の基準に当接しうる面であってもよい。

図６は、本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドユニットの平面図であり、図７は、本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略斜視図であり、図８は、図６のＡ−Ａ’断面図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図６に示すように、ベースプレート２０Ａには、位置決め凸部２２Ａが一つの貫通孔２１の一端側に設けられている。位置決め凸部２２Ａは、平面視で略Ｌ字状に形成され、第１の基準として基準平面２５及び２６を有している。基準平面２５は、位置決め凸部２２Ａの貫通孔２１に向かう側面であって、第２の方向に平行な平面である。基準平面２６は、位置決め凸部２２Ａの貫通孔２１に向かう側面であって、第１の方向に平行な平面である。

これらの位置決め凸部２２Ａは、後述するヘッド１０Ａに取り付けられた位置決めプレート４０Ａの位置決め平面４３及び４４がこれらの基準平面２５及び２６にそれぞれ当接したとき、複数のヘッド１０Ａの相対位置が所定の配置となるように各位置決め凸部２２Ａがベースプレート２０Ａに設けられている。

図６〜８に示すように、サブプレート３０Ａは、ヘッド１０Ａが挿通しうるヘッド挿通孔３１を有する板状部材であり、その長手方向の一方側には、第２の基準の一例である位置決め平面４３及び位置決め平面４４が形成された位置決めプレート４０Ａが設けられている。

位置決めプレート４０Ａには、位置決め平面４３及び位置決め平面４４がフォトリソグラフィー法により形成されている。位置決め平面４３は、位置決めプレート４０Ａの第１の方向に垂直な側面をいい、位置決め平面４４は、当該側面に隣接する側面をいう。また、位置決め平面４３及び位置決め平面４４は、位置決め凸部２２Ａの基準平面２５及び２６にそれぞれ当接するように形成されている。

また、位置決め平面４３及び４４は、位置決めプレート４０Ａに設けられた位置決め調整穴４１を基準とした位置に形成されている。この位置決め調整穴４１を基準とする所定位置とは、実施形態１と同様に、ヘッド１０Ａをノズル列１４側から見た平面視において、位置決め調整穴４１から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れた位置をいう。

位置決めプレート４０Ａは、位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の配置に位置決めされた状態でサブプレート３０Ａに取り付けられている。ここで、位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の配置に位置決めされているとは、ヘッド１０Ａをノズル開口１１側から観た平面視において、ノズル開口１１から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れて位置決め調整穴４１が位置していることをいう。

このように位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の配置に位置決めされ、また、前述したように位置決め調整穴４１と位置決め平面４３及び４４とがフォトリソグラフィー法により位置決めプレート４０Ａの所定の位置に高精度に形成されているので、位置決め平面４３及び４４とノズル開口１１とについても、これらの相対的な位置が高精度に規定されている。すなわち、ヘッド１０Ａをノズル開口１１側から観た平面視において、ノズル開口１１から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れて位置決め平面４３及び４４が高精度に位置している。

このような位置決め平面４３及び４４は、位置決め調整穴４１を基準とする所定位置に、位置決め平面４３及び４４が現れるように所定形状のフォトレジストパターンを位置決めプレート４０Ａ上に形成し、その後エッチングすることにより形成されている。

上述したように位置決めプレート４０Ａが取り付けられたヘッド１０Ａは、第２の基準である位置決め平面４３及び４４が第１の基準である基準平面２５及び２６に位置決めされ、固定ネジ３５によりベースプレート２０Ａに固定されている。

ここで、第２の基準が第１の基準に位置決めされるとは、第１の基準により第２の基準の移動が規制されることで第２の基準の位置が規定されることをいう。本実施形態では、位置決め平面４３を基準平面２５に当接させ、位置決め平面４４を基準平面２６に当接させ、サブプレート３０Ａをベースプレート２０Ａに固定することで、位置決めプレート４０の第１の方向及び第２の方向への移動が規制され、これにより位置決め平面４３及び４４の位置が規定されている。

このように、位置決め平面４３及び４４が基準平面２５及び２６に位置決めされると、ヘッド１０Ａのノズル開口１１はベースプレート２０Ａの所定の位置に高精度に配列される。すなわち、ヘッドユニット１のノズル開口１１側の平面視において、ヘッド１０Ａのノズル開口１１が所定の配置に高精度に位置する。

すなわち、ノズル開口１１は、前述したように、フォトリソグラフィー法により形成された位置決めプレート４０Ａの位置決め調整穴４１を介して、位置決め平面４３及び４４との相対的な位置が高精度に規定されている。また、位置決め平面４３及び４４は基準平面２５及び２６に位置決めされている。したがってノズル開口１１は、ヘッドユニット１Ａのノズル開口１１側の平面視において、基準平面２５から第１の方向に所定距離だけ離れ、基準平面２６から第２の方向に所定距離だけ離れた位置に高精度に配列されている。

また、位置決め凸部２２Ａは、各ヘッド１０Ａの相対位置が所定の配置となるようにベースプレート２０Ａに設けられているため、各ヘッド１０Ａのノズル開口１１は、各ヘッド１０Ａ同士の相対的な間隔を保って配列されている。

以上に説明したように、本実施形態に係るヘッド１０Ａ及びヘッドユニット１Ａにおいても、実施形態１に係るヘッド１０及びヘッドユニット１と同様の効果を奏する。すなわち、本実施形態に係るヘッド１０Ａは、ノズル開口１１が位置決め調整穴４１を介して位置決め平面４３及び４４に高精度に配置されている。このため、ヘッド１０Ａがベースプレート２０に取り付けられると、ノズル開口１１が、ヘッドユニット１Ａのノズル開口１１側の平面視において、ベースプレート２０に設けられた基準平面２５及び２６から所定距離だけ離れた位置に高精度に位置するようになっている。

また、本実施形態に係るヘッドユニット１Ａでは、ノズル開口１１がベースプレート２０Ａの所定の位置に高精度に配列されているので、インク滴の吐出特性に優れている。すなわち、インク滴の着弾位置の精度が向上したヘッドユニットが提供される。また、位置決め平面４３及び４４を基準平面２５及び２６に当接させ、固定ネジ３５でヘッド１０Ａをベースプレート２０Ａに固定するだけで、ヘッド１０Ａのノズル開口１１がベースプレート２０Ａの所定位置に高精度に配列される。すなわち、ヘッド１０Ａのノズル開口１１とベースプレート２０Ａの所定位置とをＣＣＤカメラ等を用いて合わせる手間や時間をかけることなく、容易にヘッド１０Ａのアライメントを行うことができる。

次に、本実施形態に係るヘッド１０Ａ及びヘッドユニット１Ａの製造方法について説明する。図９は、本発明の実施形態２に係るヘッド及びヘッドユニットの製造方法を説明する概略図である。

まず、図９（ａ）に示すように、位置決めプレート４０Ａの表面に、位置決め調整穴４１と位置決め平面４３及び４４とが所定の位置に形成されるようにフォトレジストパターンを形成し、その後エッチングし、該フォトレジストパターンを除去することで、位置決めプレート４０Ａに位置決め調整穴４１及び位置決め平面４３及び４４を形成する。

次に、図９（ｂ）に示すように、ヘッド本体１２及び流路部材１３とを収納したヘッドケース１５をヘッド挿通孔３１に挿通させ、ノズル開口１１側が脚部３３側に突出した状態でサブプレート３０Ａに固定する。また、サブプレート３０Ａの長手方向の一方側には、サブプレート３０Ａが取り付けられる凹部３６を設ける。凹部３６の第１の方向の長さは、位置決めプレート４０Ａの長さよりも短くしておく。また凹部３６の深さは、位置決めプレート４０Ａの厚みと同じにしておく。

次に、位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の配置となるように位置決めプレート４０Ａをサブプレート３０Ａの凹部３６に取り付けることで、ヘッド１０Ａを形成する。具体的には、ＣＣＤカメラでこれらの位置決め調整穴４１とノズル開口１１とを撮像し、これにより得られた画像から、位置決め調整穴４１及びノズル開口１１の中心を画像処理により求め、これらの中心が所定の位置になるように、位置決めプレート４０Ａの位置を調整する。

これにより、位置決め調整穴４１とノズル開口１１とが所定の配置に位置決めされる。また、位置決め調整穴４１は位置決め平面４３及び４４との相対的な位置がフォトリソグラフィー法により精度よく形成されているため、ノズル開口１１と位置決め平面４３及び４４とが所定の配置に高精度に位置決めされる。

次に、特に図示しないが、ベースプレート２０Ａに各ヘッド１０Ａが所定の配置に位置決めされるように位置決め凸部２２Ａを設け、ヘッド１０Ａのノズル開口１１側を貫通孔２１に挿通させ、基準平面２５及び２６に位置決め平面４３及び４４を当接させる。そして、その状態で固定ネジ３５でヘッド１０Ａをベースプレート２０Ａに固定してヘッドユニット１Ａを形成する。これにより、ノズル開口１１はベースプレート２０Ａの所定の位置に高精度に配列され、各ヘッド１０Ａのノズル開口１１は、各ヘッド１０Ａ同士の相対的な間隔を保って配列される。

〈他の実施形態〉
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。

上述した実施形態１及び実施形態２では、各ヘッド１０，１０Ａにノズル列１４を２列設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、各ヘッド１０，１０Ａにノズル列１４を１列設けてもよく、また３列以上設けてもよい。

また、上述した実施形態１及び実施形態２では、ヘッド群１１０を４つのヘッド１０，１０Ａで構成するようにしたが、特にこれに限定されず、ヘッド群１１０は、２つ以上のヘッド１０，１０Ａで構成すればよい。

さらに、上述した実施形態１及び実施形態２では、ヘッドユニット１，１Ａに２つのヘッド群１１０を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、ヘッド群１１０は１つであってもよく、３つ以上であってもよいし、また、ヘッドユニット１，１Ａは、一つのヘッド１０，１０Ａが設けられたものであってもよい。

また、上述した実施形態１及び実施形態２では、ヘッド１０，１０Ａは、サブプレート３０，３０Ａを具備していたが、特にこれに限定されず、位置決めプレート４０，４０Ａをヘッドケース１５や流路部材１３等のヘッド１０，１０Ａを構成する部材に取り付け、該ヘッド１０，１０Ａをベースプレート２０，２０Ａに位置決めして固定してもよい。

また、ヘッドユニット１，１Ａは、第２の方向がインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置の記録用紙や基板等の被記録媒体を搬送する方向と一致するように装置本体に固定されることで、被記録媒体を第２の方向に搬送するだけで記録可能な所謂ライン式記録装置に適用することができる。

なお、液体噴射装置は、特にこれに限定されず、例えば、ヘッドユニット１、１Ａを被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に移動可能に設けられたキャリッジ等の移動手段に搭載することで、ヘッドユニット１，１Ａのヘッド群１１０によって形成された第１の方向に連続するノズル列１４の長さよりも幅広の被記録媒体に印刷することができる。すなわち、ヘッドユニット１，１Ａを、第１の方向が被記録媒体の搬送方向と一致するように配置し、ヘッドユニット１，１Ａを第２の方向に移動させると共に、被記録媒体を第１の方向に移動させながら記録を行うことで、比較的大きな被記録媒体にも記録することができる。

もちろん、液体噴射装置に搭載するヘッドユニット１，１Ａの数は、特に限定されず、液体噴射装置に複数個のヘッドユニット１，１Ａを搭載するようにしてもよい。

１，１Ａ インクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニット）、 １０，１０Ａ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １１ ノズル開口、 １２ ヘッド本体、 １３ 流路部材、 １４ ノズル列、 ２０，２０Ａ ベースプレート、 ２２ 位置決めピン、 ２５，２６ 基準平面、 ３０，３０Ａ サブプレート、 ４０，４０Ａ 位置決めプレート、 ４１ 位置決め調整穴、 ４２ 位置決めピン挿通孔、 ４３，４４ 位置決め平面

Claims (9)

1. 複数のノズル開口が並設されたノズル列を有する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを搭載したベースプレートとを備える液体噴射ヘッドユニットの製造方法であって、
   前記ベースプレートに設けられた第１の基準に位置決めされる第２の基準及び位置決め調整穴を位置決めプレートにフォトリソグラフィー法により形成する第１の工程と、
   前記位置決め調整穴と前記ノズル開口とが所定の配置となるように前記位置決めプレートを前記液体噴射ヘッドに取り付ける第２の工程と、
   前記第１の基準と前記第２の基準とを位置決めした状態で前記液体噴射ヘッドを前記ベースプレートに固定する第３の工程とを備える
   ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
2. 請求項１に記載する液体噴射ヘッドユニットの製造方法において、
   前記第２の工程では、複数の前記位置決めプレートを複数の前記液体噴射ヘッドにそれぞれ取り付け、
   前記第３の工程では、前記ベースプレートに設けられた複数の前記第１の基準に前記第２の基準をそれぞれ位置決めした状態で前記液体噴射ヘッドを前記ベースプレートに固定する
   ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドユニットの製造方法において、
   前記第１の工程では、前記位置決めプレートの中央部を挟んで対向するように前記位置決めプレートの周縁部に２つの前記位置決め調整穴をフォトリソグラフィー法により形成する
   ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドユニットの製造方法において、
   前記第１の基準は、前記ベースプレートの表面に設けられた位置決めピンであり、
   前記第１の工程では、前記第２の基準として前記位置決めピンの外周が内接する貫通孔を前記位置決めプレートに形成し、前記位置決め調整穴を当該貫通孔よりも狭い径で形成する
   ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
5. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドユニットの製造方法において、
   前記第１の工程では、前記第２の基準として前記第１の基準に当接する面を前記位置決めプレートに形成する
   ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
6. 複数のノズル開口が並設されたノズル列を有する液体噴射ヘッドであって、
   ベースプレートに設けられた第１の基準に位置決めされる第２の基準及び位置決め調整穴がフォトリソグラフィー法により形成された位置決めプレートを備え、
   前記位置決めプレートの前記位置決め調整穴と前記ノズル開口とが所定の位置に位置決めされている
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
7. 請求項６に記載する液体噴射ヘッドを前記ベースプレート上に複数搭載したことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
8. 請求項７に記載する液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする液体噴射装置。
9. 複数のノズル開口が並設されたノズル列を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
   前記液体噴射ヘッドを搭載するベースプレートに設けられた第１の基準に位置決めされる第２の基準及び位置決め調整穴を位置決めプレートにフォトリソグラフィー法により形成する第１の工程と、
   前記位置決め調整穴と前記ノズル開口とが所定の配置となるように前記位置決めプレートを前記液体噴射ヘッドに取り付ける第２の工程とを具備する
   ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。

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