JP5380863B2

JP5380863B2 - インクジェットヘッドユニット

Info

Publication number: JP5380863B2
Application number: JP2008057128A
Authority: JP
Inventors: 智彦甲田; 悟飛田; 佳孝秋山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2028-03-07
Also published as: JP2009213949A

Description

本発明はインクジェットヘッドを複数用いたインクジェットヘッドユニットに係り、特に印刷ギャップを可及的に少なくする技術に関するものである。

インクジェットヘッドは、ノズルからインクを吐出し、対象物に任意の画像または文字などを印刷することができ、家庭からオフィスまで幅広い分野で印刷装置として用いられている。また多様なインクを吐出することができることから、近年は工業用途にも用いられ液晶表示装置などの製造にも用いられている。

インクジェットヘッドは製造上大きさに制限があり、あまり大きくできないため、１ヘッドで印刷できる範囲はそれ程広くないが、ヘッドを複数並べたインクジェットヘッドユニットにより広幅印刷が可能となる。これは複数のヘッドを並べられるヘッドマウントにノズル列が印字幅の長さでかつ印刷解像度を等しくなるように取り付けたものである。

インクジェットヘッドユニットを用いた印刷装置は、例えば文書や画像を１パスで印刷完了するので、印刷速度が大幅に向上することができる。

また、液晶パネル製造装置や配線パターニング装置などに用いられた場合、タクトタイム短縮のためにインクジェットヘッドユニットが用いられることがある。ここでは紙への印刷に対してより高精度な着弾位置精度が要求されることが多い。そのため、ヘッドの配列に関しては、各ヘッド間のノズル位置精度の高精度調整、印刷ギャップの縮小が必要となる（例えば、特許文献１）。ヘッドの位置調整方法については、例えば接着剤によるものや位置決めピンによるものなどがある（例えば、特許文献２）。

特許３６２１２３５号公報特開２００６−２１２７９１号公報

しかし、上記公知技術により調整したインクジェットヘッドユニットについて、印刷面とのギャップを縮めようとした場合、基準となる部位がないため、調整が困難である。接着剤でヘッドを固定した場合は取替えができないため、ヘッド数が多いと調整が非常に厳しくなってしまう。また、インクジェットヘッドユニットの全長が長くなった場合、ヘッドマウントの精度を上げることが困難であり、ピンによる突き当てではコストが増加する。また、印刷ギャップを縮めた際のノズル面の保護に関する配慮が難しい。

本発明の目的は、上記課題を解決するため、印刷面とノズル面の距離を縮めて、複数のノズル面の位置を調整し、ノズル面の保護を行いながら着脱できるインクジェットヘッドユニットを提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の第１の手段は、インクを吐出するノズルが複数並んだノズル面を持つインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを複数取り付けたヘッドマウントを備えたインクジェットヘッドユニットにおいて、
前記インクジェットヘッドを固定するヘッドアダプタが設けられると共に、前記ヘッドマウントには前記ノズル面よりもインク吐出方向に突出するようなガードが設けられ、前記ガードの両端には前記ノズル面との距離を規定する平坦なギャップ調整部が設けられ、両端の前記ギャップ調整部を結ぶ平面に対してそれぞれの前記ノズル面が一定距離おいて平行に配置され、前記ギャップ調整部と前記ノズル面との距離は、前記インクジェットヘッドと前記ヘッドアダプタとの間に、厚みが異なる複数種のスぺーサを組み合わせて配することで調整されることを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は、インクを吐出するノズルが複数並んだノズル面を持つインクジェットヘッドと、前記ノズル面を保護するためのガードをもち、前記インクジェットヘッドを固定するヘッドアダプタと、複数の前記インクジェットヘッドを、前記ヘッドアダプタを介してヘッドマウントに取り付けたインクジェットヘッドユニットにおいて、
前記ヘッドアダプタの両側には前記ノズル面との距離を規定する平坦なギャップ調整部を設け、前記ヘッドマウントの両側に配置される前記ヘッドアダプタの前記ギャップ調整部を結ぶ平面に対してそれぞれの前記ノズル面が一定距離をおいて平行に配置され、前記ギャップ調整部と前記ノズル面との距離は、前記インクジェットヘッドと前記ヘッドアダプタとの間に、厚みが異なる複数種のスペーサを組み合わせて配することで調整されることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記ギャップ調整部の平面度は前記ガードの平面度よりも小さいことを特徴とするものである。

本発明によれば、ヘッド毎にガードが設けられるのでヘッドをランダムに配置した場合に、ヘッド近傍にガードを配置することができる。また両端のヘッドアダプタのギャップ調整部を基準としたため、印刷面とのギャップ調整が容易にできる。

〔実施例１〕
本発明の実施例１を、任意パターンを高精度に加工された印刷基板11に追い刷り印刷するパターニング装置を元に、図面に基づいて説明する。

図１はパターニング装置の上面図(a)と側面図(b)である。印刷面に対して複数のヘッドが並んだインクジェットヘッドユニット1が配置されている。ここでは１種類のインクを用いている。

パターニング装置の概要であるが、Y方向搬送装置12により印刷基板11がインクジェットヘッドユニット1のノズル列に対して直行する方向に流れていく。往復して塗布完了とするようにX方向移動装置13にて往路と復路で塗工ラインを半ピッチずらす。

印刷基板11はここでは高平面度なガラスであり、ある一定のパターンが凸状に形成されている。パターニング装置の目的は、パターンに対してインクを精度よく着弾させることにある。

図２はインクジェットヘッドユニット1の正面図（a）、下面図（b）、側面図（c）である。複数のインクジェットヘッド2がヘッドアダプタ3を介してヘッドマウント4に固定されている。

インクジェットヘッド2は、インクを吐出するノズル21がノズル面22に列状に並んでいる。構成としてインクを吐出するノズル21やノズル21にインクを供給する流路、吐出エネルギーを発生するアクチュエーターなどがあるが、それらはハウジング23により保持または固定される。ハウジングはここではSUS303を機械加工して作製され、両端にはヘッドアダプタ3に固定する取り付け部が設けられている。ステンレス材を用いることにより耐薬品性が向上するが、機械加工のため、ヘッド毎に部品寸法のバラツキが発生し易い。本発明による調整が必要な原因の一つである。

図３に示すヘッドアダプタ3は、インクジェットヘッド2のノズル面22と反対側と接する。ここでは機械加工で作製され、インクジェットヘッド2を固定するヘッド固定ネジ穴31と、ヘッドマウントに固定するマウント取付穴32が、それぞれ2箇所設けられている。ヘッドマウント4に固定するマウント固定面33は凸状になっており、この面が高精度に加工されている。ヘッドはヘッド貫通穴36を通される。

図４に示すヘッドマウント4は、機械加工で作製され、ここで用いる材料はSUS303を用いている。ヘッドアダプタ3を取り付けられるアダプタ取付面41はそれぞれ凸状に出っ張り、固定するためのネジ穴が配置されている。ヘッドマウント4とヘッドアダプタ3の接触する部分が凸状に出っ張っているのは、取り付けの際、位置ズレを少なくするためである。ヘッドマウント4の一側面にはノズル面22に印刷物またはごみがぶつからないようにガード42が設けられている。ガード42の両端にはほぼ同一平面上にギャップ調整部43が設けられる。ギャップ調整部43はガード42よりも高平面度に加工される。これはヘッドマウント4の長さが長くなった場合、ガード42の平面度が高いと加工が困難になりコストアップしてしまう。よってギャップ調整部43を基準にガード42を加工することにより、ガード42の精度を比較的低くすることができ、加工性が向上する。

ここではヘッドマウント4の長さを340ｍｍとした時、ギャップ調整部43の平面度は0.005、ガード42の平面度は0.03としている。なお、ヘッドアダプタ取り付け部41も同様の平面度としている。ヘッドマウント4の長さが長くなった場合は、平面度は更に大きくする必要がある。

組立方法は、まずインクジェットヘッド2をヘッドアダプタ3にネジ5にて取り付け、次にヘッドアダプタ3をヘッドマウント4にネジ5にて取り付ける。その後、各インクジェットヘッド2のノズル面22の高さを両端のギャップ調整部43を結ぶ平面よりも低い位置で平行となるようにインクジェットヘッド2とヘッドアダプタ3の間にスペーサ6を入れて調整する。ネジ固定するのは着脱が容易であり、1ヘッドのみ不良となった際に交換が可能であるからである。

スペーサ6はここではインクジェットヘッド2とヘッドアダプタ3の間に配置され、固定するネジ5が貫通するようなリング状のものを用いた。厚みは0.005ｍｍ、0.01ｍｍ、0.02ｍｍ、0.05ｍｍの4種類を用いている。この構成であれば理論上組合せでギャップ調整部43との平行度を0.002以下にすることが可能である。ここでは各インクジェットヘッド2のノズル面22がギャップ調整部43に対して距離0.05ｍｍ、平行度0.005となるように調整している。

次に、ヘッドアダプタ3を調整してノズル21位置を所望の場所に配置する。ノズル21の位置調整は顕微鏡とステージでノズル21の位置寸法を測定しながら行う。また、ノズル配列と同じパターンをガラス基板上に形成し、それにあわせる方法もある。

調整後ネジにより締付け、位置を固定する。

このようにしてできたインクジェットヘッドユニット1を、パターニング装置に搭載する。パターニング装置にはヘッドマウント4を固定と、ＸＹＺ方向調整機構、ヘッドマウント長手方向・短手方向の傾き傾き調整機構が設けられている。設置方法は、まずインクジェットヘッドユニット1を取り付けた後、両端のギャップ調整部43と印刷基板11の間に、スキマゲージをいれ、ＸＹＺ方向調整機構により接触するまでインクジェットヘッドユニット1を印刷基板11方向に下げていく。両端のギャップ調整部43の高さがほぼ均一となるように回転軸を調整して固定する。

ここではガード42の平面度が0.03なので理論上はその近くまで下げることができるが、印刷基板11の厚みのバラツキ、搬送方向のブレ等様々な要因があり、0.3ｍｍ程度にしている。

続いて着弾位置調整であるが、これは実際に印刷基板に塗工し、狙った位置に対してズレ量を測定し、ＸＹＺ方向調整機構によりあわせていく。

このようにして調整したインクジェットヘッドユニット1を用いたパターニング装置は高い着弾精度を実現することが可能となる。また印刷基板11に対してギャップが狭いので、異物等が置かれていた場合にノズル面22をキズつける可能性もあるが、ガード42が位置調整して配置されているので回避することができる。

本発明の効果として、図５(a)に示すようにヘッドマウント4の精度が悪い場合、ヘッド2を取り付けた場合に、ノズル面22がそれぞれ平行でなくなってしまう。また調整するための基準をどこに合わせてよいか不明となってしまう。図５(b)は本実施例により高さ調整をしているので、ヘッドマウント4の精度によらず、高さを調整することができる。
〔実施例２〕
本発明の実施例２として、図６に示すように個別のインクジェットヘッド2にガード42とギャップ調整部43を設ける方法もある。(a)はパターニング装置正面図、(b)は下面図、(c)は側面図である。この場合、ヘッドアダプタ3は両端部にギャップ調整を行うアダプタギャップ調整部35を備え、その中央部にガード42となるアダプタガード34を、ノズル面22が保護されるように設ける。各ノズル面22及び各アダプタガード34の高さ調整を、両端のインクジェットヘッド2のアダプタギャップ調整部35で行う。

ヘッドマウント4に対するインクジェットヘッド2の配置がランダムまたは離れていた場合には、ガード42も必然的にインクジェットヘッド2から離れるため、ノズル保護の効果が薄れる。このような構成によれば、ヘッドアダプタ3にアダプタガード34を設けるため、ノズル近傍で保護することが可能になる。また、位置調整も、ヘッドアダプタ3単位で調整することができるため、何れの場所でも調整可能となる。なお、ここでは両端のインクジェットヘッドを基準に調整している。

本発明の実施例１のパターニング装置を示した説明図である。本発明の実施例１のインクジェットヘッドユニットを示した説明図である。本発明の実施例１のヘッドアダプタを示した説明図である。本発明の実施例１のヘッドマウントを示した説明図である。本発明の実施例１の効果を示した説明図である。本発明の実施例２のパターニング装置を示した説明図である。

符号の説明

１・・・インクジェットヘッドユニット
２・・・インクジェットヘッド
３・・・ヘッドアダプタ
４・・・ヘッドマウント
５・・・ネジ
６・・・スペーサ
１１・・・印刷基板
１２・・・Y方向搬送装置
１３・・・X方向移動装置
２１・・・ノズル
２２・・・ノズル面
２３・・・ハウジング
３１・・・ヘッド固定ネジ穴
３２・・・マウント取付穴
３３・・・マウント固定面
３４・・・アダプタガード
３５・・・アダプタギャップ調整部
３６・・・ヘッド貫通穴
４１・・・アダプタ取り付け面
４２・・・ガード
４３・・・ギャップ調整部
４４・・・FPC

Claims

インクを吐出するノズルが複数並んだノズル面を持つインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを複数取り付けたヘッドマウントを備えたインクジェットヘッドユニットにおいて、
前記インクジェットヘッドを固定するヘッドアダプタが設けられると共に、前記ヘッドマウントには前記ノズル面よりもインク吐出方向に突出するようなガードが設けられ、前記ガードの両端には前記ノズル面との距離を規定する平坦なギャップ調整部が設けられ、両端の前記ギャップ調整部を結ぶ平面に対してそれぞれの前記ノズル面が一定距離おいて平行に配置され、前記ギャップ調整部と前記ノズル面との距離は、前記インクジェットヘッドと前記ヘッドアダプタとの間に、厚みが異なる複数種のスぺーサを組み合わせて配することで調整されることを特徴とするインクジェットヘッドユニット。
インクを吐出するノズルが複数並んだノズル面を持つインクジェットヘッドと、前記ノズル面を保護するためのガードをもち、前記インクジェットヘッドを固定するヘッドアダプタと、複数の前記インクジェットヘッドを、前記ヘッドアダプタを介してヘッドマウントに取り付けたインクジェットヘッドユニットにおいて、
前記ヘッドアダプタの両側には前記ノズル面との距離を規定する平坦なギャップ調整部を設け、前記ヘッドマウントの両側に配置される前記ヘッドアダプタの前記ギャップ調整部を結ぶ平面に対してそれぞれの前記ノズル面が一定距離をおいて平行に配置され、前記ギャップ調整部と前記ノズル面との距離は、前記インクジェットヘッドと前記ヘッドアダプタとの間に、厚みが異なる複数種のスペーサを組み合わせて配することで調整されることを特徴とするインクジェットヘッドユニット。
前記ギャップ調整部の平面度は前記ガードの平面度よりも小さいことを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッドユニット。