JP6146081B2 - 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット、液体噴射装置、および、液体噴射ヘッドユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッド、該液体噴射ヘッドを複数備えた液体噴射ヘッドユニット、該液体噴射ヘッドユニットを備えた液体噴射装置、および、液体噴射ヘッドユニットの製造方法に関するものである。

液体噴射装置は、液体を液滴としてノズルから噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクをインク滴として噴射させて記録を行うインクジェット式記録装置（プリンター）等の画像記録装置を挙げることができる。また、その他、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターに用いられる色材、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイに用いられる有機材料、電極形成に用いられる電極材等、様々な種類の液体の噴射に液体噴射装置が用いられている。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。

上記のようなプリンターには、複数の記録ヘッドを支持部材に固定した記録ヘッドユニットが搭載されたものがある（例えば、特許文献１参照）。各記録ヘッドは、インクカートリッジ等のインク供給源からのインクを圧力室（圧力発生室）に導入し、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段を作動させることで圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用して圧力室内のインクをノズル面に開口したノズルからインク滴として噴射するように構成されている。また、各記録ヘッドは、支持部材の開口部からノズル面を露出させた状態で、ねじ等によって該開口部の縁に固定されている。

特開２００８−１９４９７２号公報

上記構成において、各記録ヘッドから噴射された液滴が記録媒体等の着弾対象に対してより高い位置精度で着弾するように、各記録ヘッドは相対位置が高精度に規定された状態で支持部材に固定される必要がある。特に、各記録ヘッドが有するインクの噴射特性（例えば、飛翔中のインク滴の曲がり等）はそれぞれ異なることもあり、記録ヘッド毎に、噴射特性に合わせた位置調整を行うことが必要になる。しかしながら、各記録ヘッドを支持部材に固定する際に、それぞれの記録ヘッドの取り付け位置を調整する作業は煩雑であった。また、例えば、修理時等において記録ヘッド単体を交換する場合、支持部材に対して記録ヘッドを再度固定する際に取り付け位置の再調整を行わなければならず、稼働率の低下を招いていた。

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、支持部材に対する液体噴射ヘッドの取り付け作業性を高めることが可能な液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット、液体噴射装置、および、体噴射ヘッドユニットの製造方法を提供することにある。

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、液体を噴射するノズルを複数並設してなるノズル群を有し、各ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッド本体と、
該液体噴射ヘッド本体が固定される固定部材と、
を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記固定部材は、前記液体噴射ヘッド本体が固定される固定部、および、該固定部とは反対側に形成されて、該液体噴射ヘッド本体の取付対象に対する位置決めの基準となる基準部を含んだ基準面を有し、
該基準面と前記ノズル群との相対位置を調整するための位置調整部が、前記液体噴射ヘッド本体と前記固定部との間に設けられたことを特徴とする。

この構成によれば、予め基準面と液体噴射ヘッド本体との相対位置が調整された液体噴射ヘッドを作成することができる。このため、例えば、液体噴射ヘッドを支持部材に固定する際に、支持部材に対する基準面の相対位置を規定するだけで、即ち、支持部材に基準部を当接するだけで、液体噴射ヘッド本体の相対位置を精度良く規定することができる。その結果、支持部材に固定した液体噴射ヘッド本体の位置ずれを修正する作業が不要になり、液体噴射ヘッドを支持部材に取り付ける際の作業性を向上させることができる。

上記構成において、前記液体噴射ヘッド本体の各ノズルから液体を噴射して着弾対象に対して形成されたパターンに基づき、前記基準面に対する前記ノズル群の相対位置が調整されたことが望ましい。

この構成によれば、液体噴射ヘッド本体の有する液体噴射特性（例えば、飛翔中の液滴の曲がり等）を加味した当該液体噴射ヘッド本体の位置調整が可能になる。このため、支持部材に対する液体噴射ヘッド本体の相対位置をより精度良く規定することができる。

また、上記各構成において、前記ノズル群は、前記ノズルを直線状に列設したノズル列によって構成され、
該ノズル列から前記基準面に沿った方向に液体を噴射して着弾対象に対して形成された直線状のパターンと、当該基準面に対する相対位置が規定された基準線とが平行になるように、前記ノズル列の相対位置が調整されたことが望ましい。

この構成によれば、基準面とノズル群との相対位置を調整し易くなる。なお、ここでいう「ノズル列」とは、ノズルが一直線状に列設されたノズル列に限られず、例えば、基準面に対して斜めに配列されたノズル列や、基準面に平行な方向に沿って配列され、この配列方向に対して直交する方向に交互にずれた所謂２次元配置型のノズル列も含まれる。また、ここでいう「平行」とは、製品の仕様上許容される誤差の範囲内において、僅かに平行からずれた場合も含まれる。

さらに、本発明の液体噴射ヘッドユニットは、上記各構成の液体噴射ヘッドと、
該液体噴射ヘッドが前記固定部材を介して取り付けられる支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、当該支持部材に対する前記固定部材の取り付け位置を規定する取付面を有することを特徴とする。

この構成によれば、液体噴射ヘッドを支持部材に固定する際に、取付面と基準面との相対位置を規定するだけで、支持部材に対する液体噴射ヘッド本体の相対位置を精度良く規定することができる。その結果、支持部材に固定した液体噴射ヘッド本体の位置ずれを修正する作業が不要になり、液体噴射ヘッドを支持部材に取り付ける際の作業性を向上させることができる。

また、上記構成において、前記取付面と前記基準部との当接によって、前記支持部材と前記固定部材とが位置決めされたことが望ましい。

この構成によれば、支持部材に対する液体噴射ヘッド本体の相対位置を容易に規定することができる。その結果、液体噴射ヘッドを支持部材に取り付ける際の作業性をより向上させることができる。

そして、本発明の液体噴射装置は、上記各構成のヘッドユニットを備えたことを特徴とする。

また、本発明の液体噴射ヘッドユニットの製造方法は、液体を噴射するノズルを複数並設してなるノズル群を有し、各ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッド本体と、該液体噴射ヘッド本体が固定される固定部、および、該固定部とは反対側に形成されて、該液体噴射ヘッド本体の取付対象に対する位置決めの基準となる基準部を含んだ基準面を有する固定部材と、を備えた液体噴射ヘッドと、
該液体噴射ヘッドが前記固定部材を介して取り付けられる取付面が形成された支持部材と、を備えた液体噴射ヘッドユニット製造方法であって、
前記液体噴射ヘッド本体のノズル群と前記固定部材の基準面との相対位置を調整する位置調整工程と、
前記基準面に対して前記ノズル群が位置決めされた状態で、位置調整部を前記液体噴射ヘッド本体と前記固定部との間に配置して当該固定部材と当該液体噴射ヘッド本体とを固定する液体噴射ヘッド作成工程と、
前記支持部材の取付面に対して前記固定部材の基準部を当接させて、当該支持部材に対して位置決めされた状態で当該支持部材と当該固定部材とを固定する液体噴射ヘッド取付工程と、
を含むことを特徴とする。

さらに、前記位置調整工程は、
前記液体噴射ヘッド本体の各ノズルから液体を噴射して着弾対象に対してパターンを形成する検査工程と、
該パターンに基づき、前記基準面に対する前記ノズル群の相対位置を調整する調整工程と、
を含むことが望ましい。

プリンターの構成を説明する模式図であり、（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。 ノズル面側から見たヘッドユニットの斜視図である。 ヘッドユニットの構成を説明する模式図であり、（ａ）正面図、（ｂ）底面図である。 ベースプレートの構成を説明する模式図であり、（ａ）正面図、（ｂ）底面図である。 単位ヘッドの斜視図である。単位ヘッドの構成を説明する模式図であり、（ａ）固定部材を取り付けた状態の斜視図、（ｂ）固定部材を取り外した状態の斜視図である。 単位ヘッド本体の要部の断面図である。 固定部材の構成を説明する模式図であり、（ａ）正面図、（ｂ）底面図である。 ヘッドユニットの製造方法を説明する模式図である。 ヘッドユニットの製造方法を説明する模式図である。 他の実施形態における固定部材の底面図である。

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、以下の説明では、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、単位ヘッド７）を複数搭載したインクジェット式プリンター（以下、プリンター１）を例に挙げる。

図１（ａ）は、プリンター１の構成を模式的に表した平面図であり、図１（ｂ）は、側面図である。このプリンター１は、ヘッドユニット２（本発明における液体噴射ヘッドユニットに相当）と、インクタンク３と、給紙ローラー４と、搬送機構５とを備えている。ヘッドユニット２は、液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う単位ヘッド７が複数配列された装置であり、記録紙６（記録媒体或いは着弾対象物の一種）の紙幅方向（記録紙６の搬送方向に対して直交する方向）に沿って横長に延在している。インクタンク３は、ヘッドユニット２に供給するためのインクが貯留された貯留部材（液体供給源）の一種である。インクタンク３内のインクは、インク供給チューブ８を介してヘッドユニット２に供給される。なお、液体供給源をヘッドユニット２の上方に搭載する構成を採用することもできる。また、ヘッドユニット２の詳しい構成は後述する。

給紙ローラー４は、搬送機構５の上流側に配設され、図示しない給紙部から給紙された記録紙６を挟持した状態で互いに反対方向に同期回転可能な上下一対のローラー４ａ、４ｂにより構成されている。この給紙ローラー４は、給紙モーター９からの動力で駆動され、図示しないスキュー補正ローラーと共働して記録紙６の搬送方向に対する傾き及び搬送方向に直交する方向（記録紙６の紙幅方向）の位置ずれを補正してから、この記録紙６を搬送機構５側に供給する。

搬送機構５は、搬送ベルト１１、搬送モーター１２、駆動ローラー１３、従動ローラー１４、テンションローラー１５、および、圧接ローラー１６を備えている。搬送モーター１２は、搬送機構５の駆動源であり、駆動ローラー１３に動力を伝達している。搬送ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラー１３及び従動ローラー１４の間に張設されている。テンションローラー１５は、駆動ローラー１３と従動ローラー１４との間において搬送ベルト１１の内周面に当接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト１１に張力を付与している。圧接ローラー１６は、搬送ベルト１１を挟んで従動ローラー１４の直上に配設され、記録紙６を搬送ベルト１１側に押圧している。

搬送ベルト１１の外周面には、リニアースケール１８がベルト全周に渡って配設されている。このリニアースケール１８は、スリット状の検出用パターンを搬送ベルト１１の搬送方向に一定間隔（例えば、３６０ｄｐｉ）で複数配列して構成されている。このリニアースケール１８の検出用パターンは、検出ヘッド１９によって光学的に検出され、検出信号がエンコーダー信号として、プリンター１の制御部（図示せず）に出力される。したがって、制御部は、このエンコーダー信号に基づいて、搬送機構５（搬送ベルト１１）による記録紙６の搬送量を把握することができる。また、このエンコーダー信号は、単位ヘッド７の圧電素子６５（後述）を駆動するための駆動信号の発生タイミングを規定する。

次にヘッドユニット２について、図を用いて説明する。図２はノズル面４５（ノズルプレート３９、図６参照）側から見たヘッドユニット２の斜視図である。また、図３はヘッドユニット２の構成を説明する模式図であり、図３(ａ)はヘッドユニット２の正面図、図３（ｂ）はヘッドユニット２の底面図である。さらに、図４はベースプレート２３の構成を説明する模式図であり、図４(ａ)はベースプレート２３の正面図、図４（ｂ）はベースプレート２３の底面図である。

本実施形態のヘッドユニット２は、複数の単位ヘッド７（本発明における液体噴射ヘッドに相当）をベースプレート２３（本発明における支持部材に相当）に取り付けて構成されている。本実施形態では、４つの単位ヘッド７がベースプレート２３を挟んでその両面にそれぞれ取り付けられている。すなわち、ベースプレート２３には、合計８つの単位ヘッド７が取り付けられている。これらの単位ヘッド７は、ベースプレート２３の長手方向に沿って等間隔に列設されている。そして、ベースプレート２３の一面側に列設された単位ヘッド７の列と、他面側に列設された単位ヘッド７の列とは、単位ヘッド７の列設ピッチの半分の距離だけずれて列設されている。

ベースプレート２３は、単位ヘッド７の並設（列設）方向（或いは、ノズル列方向）に長尺な板材であり、例えばステンレス鋼等の金属によって形成される。図４に示すように、このベースプレート２３の板厚方向両側の面には、単位ヘッド７の一部が収容される収容部２４が、当該単位ヘッド７に対応する位置に設けられている。すなわち、収容部２４は、ベースプレート２３の単位ヘッド７の取り付け位置に４つずつ、両側で合計８つ形成されている。この収容部２４は、ベースプレート２３を一側面から他側面に向けて板厚方向に凹ませた部分であり、単位ヘッド７（固定部材３３の基準部６０）が取り付けられる平坦な取付面２５と、該取付面２５から他側面に向けてさらに凹んだ空部２６と、取付面２５に対して直交する受け面２７と、を備えている。また、収容部２４は、ベースプレート２３の高さ方向（ノズル面４５に対して垂直な方向）における下側の端部から上側の途中まで形成され、その上端に単位ヘッド７の上端が当接する天井面２８が形成されている。本実施形態では、収容部２４の深さ（ベースプレート２３の板厚方向における寸法）が、単位ヘッド７の厚さ（同方向における寸法）よりも浅く（短く）形成され、収容部２４の高さが、単位ヘッド７の高さよりも低く形成されている。このため、図３に示すように、収容部２４に単位ヘッド７を取り付けた状態において、単位ヘッド７の前側（ベースプレート２３とは反対側）の部分がベースプレート２３から前方に突出し、単位ヘッド７の下端部（ノズル面４５）がベースプレート２３の下端より下側に露出する。なお、単位ヘッドが収容部から突出しないように、収容部の寸法を単位ヘッドの寸法に合わせて形成することもできる。

取付面２５は、図４（ｂ）に示すように、ベースプレート２３に対する固定部材３３（後述）の取り付け位置を規定する、ノズル面４５に対して垂直な面であり、単位ヘッド７の並設方向にいて、空部２６を挟んで収容部２４の両側に設けられている。この両側の取付面２５には、図４（ａ）に示すように、それぞれネジ穴２９が開口しており、ネジによって単位ヘッド７が取り付けられる。ここで、取付面２５は、後述するように、単位ヘッド７（固定部材３３）の基準部６０が当接して当該単位ヘッド７の位置決め基準となるため、すなわち、高い平面度が要求されるため、面積が小さいことが望ましい。このため、本実施形態の取付面２５は、収容部２４において面積を可及的に小さくして位置決め精度を向上させている。具体的には、正面視において、取付面２５の面積は空部２６の面積よりも小さくなっている。そして、空部２６は、取付面２５に単位ヘッド７が取り付けられた状態で、当該単位ヘッド７が空部２６を構成する内壁面に当接しない程度の深さに設定されている。これにより、取付面２５が単位ヘッド７の位置を規定する面として機能するようになる。なお、本実施形態では、単位ヘッド７の空部２６に対向する部分が基準面５８と同じ平面に形成されているため、空部２６を取付面２５よりも他面側に大きく凹ませる必要が無い。このため、本実施形態の空部２６は、取付面２５よりも他面側に僅かに凹んで形成されている。これにより、ベースプレート２３の厚さを十分に確保でき、ベースプレート２３の強度を高めることができる。

受け面２７は、収容部２４の単位ヘッド７の並設方向における両端部の内壁を構成する面であり、取付面２５およびノズル面４５に対して直交している。一側の受け面２７と他側の受け面２７との間隔（すなわち、単位ヘッド７の並設方向における収容部２４の幅）は、収容部２４に収容される単位ヘッド７の幅に揃えられており、単位ヘッド７の並設方向における当該単位ヘッド７の位置を規定する。また、天井面２８は、ノズル面４５に対して平行な面であり、単位ヘッド７の高さ方向の位置を規定する。

図５は単位ヘッド７の構成を説明する模式図であり、図５（ａ）は固定部材３３を取り付けた状態の斜視図、図５（ｂ）は固定部材３３を取り付ける前の状態の斜視図である。また、図６は単位ヘッド本体３２の要部の断面図である。さらに、図７は固定部材３３の構成を説明する模式図であり、図７（ａ）は固定部材３３の正面図、図７（ｂ）は固定部材３３の底面図である。なお、図６では、他方のノズル列４２に対応する主要部分の構成が、図示されたものと左右方向に対称であるため省略されている。

単位ヘッド７は、ノズル４４からインク滴を噴射する単位ヘッド本体３２（本発明における液体噴射ヘッド本体に相当）と、この単位ヘッド本体３２の一側面（ベースプレート２３への取り付け時に取付面２５と対向する側の面）に取り付けられた固定部材３３と、を備えている。また、単位ヘッド本体３２と固定部材３３とは、相対位置が調整（調節）された状態で接着剤３４（本発明における位置調整部に相当）によって固定されている。本実施形態における単位ヘッド本体３２は、図６に示すように、圧力発生ユニット３７および流路ユニット３８を備え、これらの部材が積層された状態でケース４３（単位ヘッド本体３２の外郭部材の一種）に取り付けて構成されている。

ケース４３は、単位ヘッド本体３２の上面および側面の大部分を構成し、固定部材３３の固定面５９が側面側に固定される合成樹脂製の箱体状部材である。図５に示すように、このケース４３の平面視における中心部分にはノズル列方向に沿って長尺な矩形状の開口を有する貫通空部５４が、ケース４３の高さ方向を貫通する状態で形成されている。そして、この貫通空部５４には、フレキシブルケーブル５６の一端部が収容される。また、ケース４３には、インク導入路５５が形成されている。このインク導入路５５は、図５に示すように、その上端がケース４３の上面から上方に突出している。本実施形態では、２列のノズル列４２に対応して、２本のインク導入路５５が突出しており、それぞれインク供給チューブ８に接続される。なお、ベースプレート２３に流路を設け、この流路にインク導入路５５を接続することで、この流路を経由してインク供給チューブ８からのインクをインク導入路５５に導入することもできる。さらに、インク導入路５５の下端は、流路ユニット３８の液体供給流路４９に接続されている。

流路ユニット３８は、図６に示すように、複数のノズル４４を直線状（列状）に開設したノズルプレート３９（ノズル形成部材の一種）、及び、液体供給流路４９が設けられた連通基板４０を有している。この列設された複数のノズル４４は、一端側のノズル４４から他端側のノズル４４までドット形成密度に対応したピッチで等間隔に設けられている。本実施形態では、３６０ｄｐｉに対応するピッチで３６０個のノズル４４を列設することでノズル列４２（ノズル群の一種）が構成されている。なお、本実施形態においては、当該ノズルプレート３９に２列のノズル列４２が形成されている。また、ノズルプレート３９の下面がノズル面４５に相当する。

また、圧力発生ユニット３７は、圧力室４８が形成された圧力室形成基板４６（圧力室形成部材の一種）、弾性膜４７、圧電素子５１、および保護基板４１が積層されてユニット化されている。そして、液体供給流路４９を介して圧力室４８にインクを導入し、制御部からの駆動信号を、フレキシブルケーブル５６を介して圧電素子５１に供給することで、圧電素子５１を駆動させて圧力室４８に圧力変動を生じさせる。この圧力変動を利用することで連通基板４０のノズル連通路５２を介してノズル４４からインク滴を噴射させている。

このような構成の単位ヘッド本体３２は、固定部材３３に固定され、この固定部材３３を介してベースプレート２３に取り付けられている。固定部材３３は、図７に示すように、単位ヘッド本体３２が固定される固定面５９（本発明における固定部に相当）、および、該固定面５９とは反対側に形成されて、単位ヘッド本体３２の取付対象（ベースプレート２３）に対する位置決めの基準となる基準部６０を含んだ平面に基準面５８を有している。

本実施形態の固定部材３３は、ケース４３よりも剛性が高い、例えばステンレス鋼等の金属からなり、固定面５９と基準面５８とを表裏に備えた板状部６１と、この板状部６１の基準面５８とは反対側の面（固定面５９）から突出した隔壁部６２とを備えている。なお、本実施形態では、固定部材３３のノズル面４５に垂直な方向における寸法（高さ）が、ケース４３の同方向の寸法（高さ）とほぼ同じに揃えられている。そして、単位ヘッド本体３２は、その上面を固定部材３３の上面に揃える共に、その下面（ノズル面４５）を固定部材３３の下面に揃えた状態で、固定部材３３の固定面５９に固定されている。

板状部６１は、単位ヘッド７の並設方向（ノズル列方向）における寸法（幅）が収容部２４の幅と揃えられている。この板状部６１は、固定部材３３をベースプレート２３の収容部２４に取り付けた状態で収容部２４内の２つの受け面２７の間に嵌合され、同方向における固定部材３３（単位ヘッド７）の位置を規定している。また、板状部６１の上面は、固定部材３３をベースプレート２３の収容部２４に取り付けた状態で収容部２４内の天井面２８に当接され、高さ方向における固定部材３３（単位ヘッド７）の位置を規定している。そして、本実施形態では、収容部２４に対向する側の面（固定面５９とは反対側の面）がノズル列４２の相対位置の基準である平坦な基準面５８となる。また、本実施形態では、基準面５８のノズル列方向における両端部であって、ベースプレート２３の取付面２５と当接する部分（領域）が基準部６０として設定されているので、基準面５８が実在する平坦面となっている。この基準部６０は、固定部材３３をベースプレート２３の収容部２４に取り付けた状態で取付面２５に当接され、ベースプレート２３の板厚方向（ノズル面４５に対して平行な面内においてノズル列４２に直交する方向）における固定部材３３（単位ヘッド７）の位置を規定するものである。したがって、基準部を突起状に複数箇所形成し、その頂上を含む仮想平面を基準面とすることも可能である。詳しくは、後述する。

板状部６１の幅方向（ノズル列方向）の端部より内側には、固定面５９側から基準面５８とは反対側に突出した隔壁部６２が幅方向の両側にそれぞれ設けられている。この相対向する隔壁部６２と隔壁部６２との間隔は、単位ヘッド本体３２のノズル列方向における寸法（幅）より僅かに長くなっている。また、板状部６１（ベースプレート２３）の板厚方向における隔壁部６２の寸法は、同方向における単位ヘッド本体３２の寸法（厚さ）とほぼ同じに揃えられている。そして、この隔壁部６２と隔壁部６２との間に挟まれた板状部６１の基準面５８とは反対側の平坦な面が固定面５９に相当し、この固定面５９に単位ヘッド本体３２が、固定部材３３（基準面５８）との相対位置を規定した状態で接着剤３４（図９（ａ）参照）を介して取り付けられている。なお、板状部６１の隔壁部６２よりも外側の両端部には、ベースプレート２３のネジ穴２９と対応する貫通孔６４がそれぞれ開口している。この貫通孔６４の内径は、ベースプレート２３と固定部材３３との相対位置を微調整できるように、ベースプレート２３のネジ穴２９の内径よりも少し大きく設定されている。そして、この貫通孔６４を通してネジ穴２９にネジを螺合することで、ベースプレート２３に固定部材３３を固定することができる。

ここで、固定部材３３（基準面５８）と単位ヘッド本体３２（ノズル列４２）との相対位置は、単位ヘッド本体３２の各ノズル４４からインクを噴射して着弾対象に対して形成されたアライメントパターン（パターンの一種）に基づき、調整されている。より具体的には、ノズル列４２から基準面５８に沿った方向にインクを噴射して着弾対象に対して直線状のアライメントパターンを形成し、このアライメントパターンと当該基準面５８とが平行になるように、高い精度で調整されている。なお、この相対位置調整方法については後述する。そして、固定部材３３（基準面５８）と単位ヘッド本体３２（ノズル列４２）との相対位置が調整され、この調整された姿勢を保持した状態で、接着剤３４が固定面５９と単位ヘッド本体３２との間に充填される。この様に、本実勢形態では、接着剤３４が固定部材３３（基準面５８）と単位ヘッド本体３２（ノズル列４２）との相対位置を調整するための位置調整部として機能する。すなわち、接着剤３４によって、固定面５９と単位ヘッド本体３２との間隔が調整され、固定部材３３（基準面５８）と単位ヘッド本体３２（ノズル列４２）との相対位置が保持される。なお、接着剤３４としては、例えば、ＵＶ接着剤や瞬間接着剤等が用いられる。このような固化するまでの時間が比較的短い接着剤を用いることで、作業性を向上させることができる。

次に、上記構成のヘッドユニット２の製造方法について説明する。ヘッドユニット２は、単位ヘッド本体３２のノズル列４２と固定部材３３の基準面５８との相対位置を調整する位置調整工程と、基準面５８に対してノズル列４２が位置決めされた状態で、接着剤３４を単位ヘッド本体３２と固定面５９との間に注入して固定部材３３と単位ヘッド本体３２とを固定する単位ヘッド作成工程と、ベースプレート２３の取付面２５に対して固定部材３３の基準部６０を当接させて、ベースプレート２３に対して位置決めされた状態でベースプレート２３と固定部材３３とを固定する単位ヘッド取付工程と、を経て製造される。また、上記の位置調整工程は、単位ヘッド本体３２の各ノズル４４から液体を噴射して着弾対象に対してアライメントパターンを形成する検査工程と、該アライメントパターンに基づき、基準面５８に対するノズル列４２の相対位置を調整する調整工程と、を含んでいる。

図８および図９は、ヘッドユニット２の製造方法を説明する模式図である。なお、図８（ａ）〜図８（ｃ）、および図９（ａ）は平面図であり、図９（ｂ）は底面図である。また、同図において治具等については破線で示している。さらに、図８（ｄ），図８（ｅ）は着弾対象上に形成されたアライメントパターンの一例を示す模式図である。

位置調整工程では、まず、固定部材３３を第１の治具６６に取り付ける。図８（ａ）に示すように、第１の治具６６は、固定部材３３を保持する治具であり、固定部材３３の基準面５８が取り付けられる仮取付面６７を有している。この仮取付面６７は、ベースプレート２３の取付面２５と同様の形状に形成され、治具空部６８を挟んで固定部材３３の基準部６０が当接する２箇所に設けられている。そして、固定部材３３は、その基準部６０が仮取付面６７に当接して位置決めされた状態で、ネジ等によって第１の治具６６に固定される。次に、図８（ａ）に示すように、第２の治具６９によって単位ヘッド本体３２を固定部材３３の固定面５９に近接させる。第２の治具６９は、単位ヘッド本体３２の一方の面（固定面５９側とは反対側の面）に固定される、第１の治具６６方向に進退可能な治具である。第２の治具６９の単位ヘッド本体３２が取り付けられる部分は、ノズル面４５に平行な面内を手動又は自動で回動できるように構成されている。単位ヘッド本体３２は、この第２の治具６９によって、固定部材３３の隔壁部６２と隔壁部６２との間に収容され、単位ヘッド本体３２（ケース４３）の側面と固定面５９とが平行な状態で保持される。また、ケース４３のインク導入路５５には、図示しないインクを供給する供給チューブが接続され、単位ヘッド本体３２の内部流路にインクが供給される。

続いて、この状態で、単位ヘッド本体３２のノズル列４２を構成する全てのノズル４４から同時に下方（基準面５８に沿った方向）に向けてインクを噴射させて、下方の着弾対象に対してノズル列方向に沿った直線状の罫線をアライメントパターンとして記録する。本実施形態では、単位ヘッド本体３２が２列のノズル列４２を有するため、着弾対象上に２列の罫線が記録される。この記録されたアライメントパターンは、図示しないカメラによって撮像されて、図８（ｄ）あるいは図８（ｅ）に示すように、モニター（図示せず）の画面に映し出される。なお、図８（ｄ）および図８（ｅ）において、破線Ａで示す罫線が単位ヘッド本体３２によって記録されたアライメントパターンであり、実線Ｂで示す罫線が基準線である。本実施形態において、基準線Ｂは、アライメントパターンＡの撮影画像に重ねてモニターに映し出されるようになっている。また、基準線Ｂは、２列のアライメントパターンＡに対応して２列設けられている。さらに、この基準線Ｂは、第１の治具６６に取り付けられた固定部材３３の基準面５８（或いは、第１の治具６６の仮取付面６７）と平行になるように調整（すなわち、基準面５８に対する相対位置が規定）されている。そして、この基準線Ｂと記録されたアライメントパターンＡとのずれをモニターによって確認（検査）する（検査工程）。

このとき、例えば、図８（ｄ）に示すように、記録されたアライメントパターンＡが基準線Ｂに対して傾斜していた場合、図８（ｂ）に示すように、第２の治具６９によってアライメントパターンＡが基準線Ｂに対して平行となるように単位ヘッド本体３２の位置を調整する。これにより、基準面５８とノズル列４２との相対位置が間接的に調整される。例えば、基準線Ｂに対するアライメントパターンＡの傾斜角度を、図示しない目盛等で測定し、その傾斜角度に応じて単位ヘッド本体３２のノズル面４５に平行な面内での角度（傾き）を調整する（調整工程）。なお、基準線Ｂに対するアライメントパターンＡの傾きに関して、製品の仕様上許容される誤差の範囲（例えば、アライメントパターンＡの端部（アライメントパターンＡのうちノズル列４２の端に位置するノズルに対応するパターン）と基準線Ｂとの距離が０±１０μｍ）を定めておき、当該目標範囲内となるように調整してもよい。また、単位ヘッド本体３２の位置を調整した後、アライメントパターンＡを再度記録して基準線Ｂに対する傾きを確認し、図８（ｅ）に示すように、アライメントパターンＡと基準線Ｂとが平行になるまで第２の治具６９によって単位ヘッド本体３２の位置を調整してもよい。このように、アライメントパターンＡと基準線Ｂとを平行にすることで、基準面５８とアライメントパターンＡとを平行にすることができる。

次に、単位ヘッド作成工程では、図８（ｃ）に示すように、調整工程によって位置調整された単位ヘッド本体３２と固定部材３３の固定面５９との隙間に接着剤３４を充填する。このとき、第２の治具６９は、接着剤３４が固化するまで、単位ヘッド本体３２の位置を保持する。そして、図９（ａ）に示すように、接着剤３４が固化した後で、固定部材３３を第１の治具６６から取り外すことで、固定部材３３（基準面５８）と単位ヘッド本体３２（ノズル列４２）との相対位置が規定された単位ヘッド７が完成する。そして、このように作成された単位ヘッド７は、接着剤３４が固定部材３３と単位ヘッド本体３２との相対位置を調整する位置調整部として機能している。すなわち、固定部材３３と単位ヘッド本体３２との相対位置を調整した結果、図９（ａ）に示すように、固定部材３３の固定面５９と単位ヘッド本体３２との隙間が広がる場合があるが、この隙間に接着剤３４を充填（配置）することで、固定部材３３と単位ヘッド本体３２との相対位置を保持することができる。なお、この隙間に配置される位置調整部としては、接着剤３４のほか、樹脂等からなるスペーサーを別途用いてもよい。

次に、単位ヘッド取付工程では、図９（ｂ）に示すように、ベースプレート２３の収容部２４に対して、上記の手順で作製された単位ヘッド７を順次固定する。このとき、両側の受け面２７の間に固定部材３３（単位ヘッド７）を嵌合させて、単位ヘッド７の並設方向における当該単位ヘッド７の位置を規定する。また、固定部材３３の上面を天井面２８に当接させて、高さ方向における単位ヘッド７の位置を規定する。さらに、固定部材３３の基準部６０を取付面２５に当接させて、ベースプレート２３の板厚設方向における単位ヘッド７の位置を規定する。このように単位ヘッド７の位置を規定した状態で、貫通孔６４を通してネジ穴２９にネジを螺合して、単位ヘッド７をベースプレート２３に固定する。そして、必要数の単位ヘッド７をベースプレート２３に固定することで、ヘッドユニット２が完成する。なお、固定部材の上面またはベースプレートの収容部の天井面の何れか一方に他方に向けてピンを突設すると共に、他方のピンに対応する部分にこのピンが挿入可能なピン穴を開設し、このピン穴へピンを挿入した状態で固定部材とベースプレートとを固定してもよい。

以上のように、固定部材３３は、単位ヘッド本体３２が固定される固定面５９、および、該固定面５９とは反対側に形成されて、該単位ヘッド本体３２の取付対象に対する位置決めの基準となる基準部６０を含んだ基準面５８を有し、該基準面５８とノズル列４２との相対位置を調整（調節）するための接着剤３４が、単位ヘッド本体３２と固定面５９との間に設けられたので、予め基準面５８と単位ヘッド本体３２との相対位置が調整（規定）された単位ヘッド７を作成することができる。このため、単位ヘッド７をベースプレート２３に固定する際に、ベースプレート２３に対する基準面５８の相対位置を規定するだけで、単位ヘッド本体３２の相対位置を精度良く規定することができる。その結果、ベースプレート２３に固定した単位ヘッド本体３２の位置ずれを確認する作業が不要になり、単位ヘッド７をベースプレート２３に取り付ける際の作業性を向上させることができる。

また、単位ヘッド本体３２の各ノズル４４からインクを噴射して着弾対象に対して形成されたアライメントパターンＡに基づき、基準面５８に対するノズル列４２の相対位置が調整されるので、単位ヘッド本体３２の有するインク噴射特性（例えば、飛翔中のインク滴の曲がり等）を加味した当該単位ヘッド本体３２の位置調整が可能になる。このため、ベースプレート２３に対する単位ヘッド本体３２の相対位置をより精度良く規定することができる。さらに、ノズル列４２から基準面５８に沿った方向にインクを噴射して着弾対象に対して形成された直線状のアライメントパターンＡと当該基準面５８とが平行になるように、ノズル列４２の相対位置が調整されるので、基準面５８とノズル列４２との相対位置を調整し易くなる。なお、ここでいう「平行」とは、製品の仕様上許容される誤差の範囲内において、僅かに平行からずれた場合も含まれる。そして、取付面２５と基準部６０との当接によって、ベースプレート２３と固定部材３３とが位置決めされたので、ベースプレート２３に対する単位ヘッド本体３２の相対位置を容易に規定することができる。その結果、単位ヘッドをベースプレート２３に取り付ける際の作業性をより向上させることができる。

ところで、固定部材３３の基準部６０の構成は、上記した実施形態に限られず、固定面とは反対側に基準部を突出させた構成を採用することもできる。例えば、図１０に示す他の実施形態では、固定部材３３′の取付面２５に対向する位置に、ベースプレート２３側に突出させた突条７１を固定部材３３′の高さ方向に沿って設けている。この突条７１は板状部６１′の幅方向の両端に設けられており、両突条７１の先端面が、取付面２５に当接する基準部６０′になっている。そして、この場合、両突条７１の先端面を含む仮想平面（図１０における一点鎖線）が基準面５８′になる。すなわち、板状部６１′の空部２６に対向する面が、基準面５８′よりも固定面５９′側に凹んだ状態になる。このようにすれば、固定部材３３′の基準部６０′とベースプレート２３の取付面２５とが当接した状態で、固定部材３３′の他の部分とベースプレート２３の他の部分とが当接しないように設けられたベースプレート２３の空部２６が不要になる。これにより、ベースプレート２３の厚さをより厚くでき、ベースプレート２３の強度を高めることができる。また、突条７１の先端面の面積を可及的に小さくすれば、高い平面度が要求される基準部の先端の平面加工が容易になる。なお、その他の構成は上記した実施形態と同じであるため、説明を省略する。

また、固定部材の基準部を、板状部（ベースプレート側の面）から固定面側（取付面とは反対側）に凹んだ構成を採用することもできる。換言すると、固定部材の空部に対向する部分を、基準部よりもベースプレート側に配置する。例えば、単位ヘッド（固定部材）の厚さ方向（ベースプレートの板厚方向、または取付面に対して直交する方向）において、隔壁部（固定部材）の途中（例えば、中央部分）から外側に向けて板状（フランジ状）の固定部分を延在させ、この固定部分の取付面側の面を基準部とすることもできる。この場合、基準面となる基準部を含む仮想平面は、単位ヘッド（固定部材）の厚さ方向の途中に配置される。このように構成すると、単位ヘッドをベースプレートの収容部に取り付けた場合に、基準面よりも奥側に単位ヘッドの一部が配置されることになる。すなわち、収容部の空部内に単位ヘッドの一部が収容されることになる。このようにすれば、ベースプレートを挟んで両側に配置される単位ヘッド同士の間隔を短く（狭く）することができる。なお、収容部の空部に収容される単位ヘッドの一部が当該空部内の内壁面に当接しないように、製造公差等を加味して空部の深さを設定することが望ましい。

また、上記した実施形態では、ベースプレート２３の両側に合計８つの単位ヘッド７が取り付けられたが、これには限られない。要は、ベースプレートに少なくとも１つ以上の単位ヘッドが取り付けられていれば良い。また、単位ヘッド本体３２のノズル面４５には、２列のノズル列４２が設けられたが、これには限られない。例えば、ノズル面に設けるノズル列を１列にしてもよく、また、３列以上の複数列にしてもよい。さらに、上記した実施形態では、基準面５８と平行になるように調整された基準線Ｂに対して、アライメントパターンＡが平行になるよう調整したが、これには限られない。例えば、基準面に対して傾斜した基準線に対して、アライメントパターンが平行になるように調整することで、ノズル列を基準面に対して傾斜させるように調整することもできる。このようにすれば、記録紙の紙幅方向に対してノズル列が斜めになるため、同方向におけるノズルピッチを小さくでき、解像度を上げることができる。

また、上記した実施形態では、単位ヘッド本体３２からインクを噴射させて、アライメントパターンを着弾対象上に記録し、このアライメントパターンと基準線との相対位置を調整することで、間接的に基準面５８とノズル列４２との相対位置を調整したが、これには限られない。例えば、アライメントパターンを記録せずに、ノズル面に形成された実際のノズル列を用いて基準面とノズル列との相対位置を調整することもできる。例えば、基準面との相対位置が調整（規定）された基準線が描かれたガラスマスクをノズル面に当接し、この基準線とノズル列との相対位置をカメラ等で確認しながら、これらが平行になるように調整することもできる。さらに、上記した実施形態では、圧力発生手段として、所謂撓み振動型の圧電素子５１を例示したが、これには限られず、例えば、所謂縦振動型の圧電素子や発熱素子を採用することも可能である。

そして、上述した実施形態では、インクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドを例示したが、インク以外の液体を噴射するもの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噴射ヘッド、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噴射ヘッド、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噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。

１…プリンター，２…ヘッドユニット，３…インクタンク，５…搬送機構，６…記録紙，７…単位ヘッド，８…インク供給チューブ，２３…ベースプレート，２４…収容部，２５…取付面，２６…空部，２７…受け面，２８…天井面，２９…ネジ穴，３２…単位ヘッド本体，３３…固定部材，３４…接着剤，３７…圧力発生ユニット，３８…流路ユニット，３９…ノズルプレート，４０…連通基板，４１…保護基板，４２…ノズル列，４３…ケース，４４…ノズル，４５…ノズル面，４６…圧力室形成基板，４７…弾性膜，４８…圧力室，４９…共通液体流路，５１…圧電素子，５２…ノズル連通路，５４…貫通空部，５５…インク導入路，５６…フレキシブルケーブル，５８…基準面，５９…固定面，６０…基準部，６１…板状部，６２…隔壁部，６４…貫通孔，６６…第１の治具，６７…仮取付面，６８…治具空部，６９…第２の治具，７１…突条

Claims (6)

1. 液体を噴射するノズルを複数並設してなるノズル群を有し、各ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッド本体と、
   該液体噴射ヘッド本体が固定される固定部材と、
   を備えた液体噴射ヘッドであって、
   前記固定部材は、前記液体噴射ヘッド本体が固定される固定部、および、該固定部とは反対側に形成されて、該液体噴射ヘッド本体の取付対象に対する位置決めの基準となる基準部を含んだ基準面を有し、
   該基準面と前記ノズル群との相対位置を調整するための位置調整部が、前記液体噴射ヘッド本体と前記固定部との間に設けられたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 請求項１に記載の液体噴射ヘッドと、
   該液体噴射ヘッドが前記固定部材を介して取り付けられる支持部材と、
   を備え、
   前記支持部材は、当該支持部材に対する前記固定部材の取り付け位置を規定する取付面を有することを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
3. 前記取付面と前記基準部との当接によって、前記支持部材と前記固定部材とが位置決めされたことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッドユニット。
4. 請求項２又は請求項３に記載の液体噴射ヘッドユニットを備えることを特徴とする液体噴射装置。
5. 液体を噴射するノズルを複数並設してなるノズル群を有し、各ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッド本体と、該液体噴射ヘッド本体が固定される固定部、および、該固定部とは反対側に形成されて、該液体噴射ヘッド本体の取付対象に対する位置決めの基準となる基準部を含んだ基準面を有する固定部材と、を備えた液体噴射ヘッドと、
   該液体噴射ヘッドが前記固定部材を介して取り付けられる取付面が形成された支持部材と、を備えた液体噴射ヘッドユニットの製造方法であって、
   前記液体噴射ヘッド本体のノズル群と前記固定部材の基準面との相対位置を調整する位置調整工程と、
   前記基準面に対して前記ノズル群が位置決めされた状態で、位置調整部を前記液体噴射ヘッド本体と前記固定部との間に配置して当該固定部材と当該液体噴射ヘッド本体とを固定する液体噴射ヘッド作成工程と、
   前記支持部材の取付面に対して前記固定部材の基準部を当接させて、当該支持部材に対して位置決めされた状態で当該支持部材と当該固定部材とを固定する液体噴射ヘッド取付工程と、
   を含む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. 前記位置調整工程は、
   前記液体噴射ヘッド本体の各ノズルから液体を噴射して着弾対象に対してパターンを形成する検査工程と、
   該パターンに基づき、前記基準面に対する前記ノズル群の相対位置を調整する調整工程と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
   
   

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