JP4561228B2

JP4561228B2 - 液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射ヘッドのアライメント方法

Info

Publication number: JP4561228B2
Application number: JP2004234762A
Authority: JP
Inventors: 寛成大脇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2024-08-11
Also published as: US20080100664A1; US20060033773A1; JP2006051685A; US7328965B2; US7552992B2; CN100393518C; CN1733487A

Description

本発明は、被噴射液を吐出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及び液体噴射装置に関し、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及び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等のインク貯留部に貯留されたインクを、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）を有する。

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。ここで、インクジェット式記録ヘッドを構成するノズルプレートの露出部分とノズル開口の内面に無電解メッキによる撥水処理を施し皮膜を形成したノズルプレートの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１のように、ノズルプレートの露出部分の全てに撥水処理を施した皮膜（撥水膜）が設けられていると、ノズルプレートを他の部材に接着剤を介して固定する際に、撥水膜によって他の部材との接着強度が弱くなってしまうという問題がある。

このため、ノズルプレートの表面に撥水性の表面処理を施した撥水処理面と周縁の撥水処理を施していない非撥水処理面とを設け、この非撥水部をノズルプレートを覆う箱状に形成されたカバーヘッドに接着剤を介して接着接合したものが提案されている。（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１及び２のようにノズルプレートに撥水膜を形成した場合、微小なノズル開口と撥水膜が設けられた領域とのコントラスト比が低く、ノズル開口を識別するのが困難であり、ノズル開口を用いてインクジェット式記録ヘッドをインクカートリッジケースが装着されるカートリッジケース等の保持部材などに位置決めするのが困難であるという問題がある。

また、複数のインクジェット式記録ヘッドを用いることで、ノズル開口の並設されたノズル列を多列化したヘッドユニットがあるが、このようなヘッドユニットは、印刷品質を向上するために、隣接するインクジェット式記録ヘッドのノズル列の相対的な位置決めを高精度に行う必要がある。しかしながら、ノズルプレートに撥水膜を形成した場合には、微小なノズル開口の識別が困難なことから、ノズル開口を用いて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。

なお、このような問題は、インクを吐出す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だけではなく、勿論、インク以外を吐出する他の液体噴射ヘッドを具備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。

特開平９−１２３４６１号公報（特許請求の範囲及び第３頁、第１図）特開平１０−３４９２０号公報（第３頁、第１〜２図）

本発明はこのような事情に鑑み、ノズル開口の位置決め精度を向上し印刷品質を向上することができる液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置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、液滴を吐出する並設されたノズル開口からなるノズル列の設けられるノズルプレートを有する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドの液体供給口側に固定されるヘッドケースと、前記液体噴射記録ヘッドの液滴吐出面側に設けられたカバーヘッドとを具備すると共に、前記ノズルプレートの前記カバーヘッドに覆われていない露出された領域に、ノズル開口の周縁部に撥水膜が設けられているノズルと、前記ノズル開口と同一形状を有し且つ開口の周縁部に撥水膜が設けられていない非撥水部を有するノズルとが設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第１の態様では、ノズル開口の周縁部の非撥水部によってノズルの視認性を向上することができ、液体噴射ヘッドとカバーヘッドなどとの位置決めを容易に且つ高精度に行うことができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記非撥水部の輝度が、前記撥水膜の輝度の１１倍以上であることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第２の態様では、非撥水部と撥水膜とのコントラスト比を高くすることで、ノズル開口の周縁部が撥水されていないノズルの視認性を向上することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記撥水膜が金属膜からなることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第３の態様では、撥水膜を金属膜で形成してもノズル開口の周縁部が撥水されていないノズルの視認性を向上することができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記カバーヘッドは、前記ノズル開口を露出する露出開口部を画成すると共に前記液体噴射ヘッドの液滴吐出面の少なくとも前記ノズル列の両端部側に接合される接合部を有することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第４の態様では、複数の液体噴射ヘッドをカバーヘッドに固定する際にも視認性の良いノズルを用いて位置決めすることができるため、隣接するノズル列の相対的な位置決めを高精度に行うことができると共に、カバーヘッドを液滴吐出面に接合するため、液滴吐出面とカバーヘッドとの段差を減少させることができ、液滴吐出面のワイピングや吸引動作などを行っても、液滴吐出面に液体が残留するのを防止することができる。また、カバーヘッドと液滴吐出面との間に隙間がないため、隙間に紙が詰まる紙ジャムや、カバーヘッドの変形の発生を確実に防止できる。さらに、カバーヘッドと複数のノズル列との位置決めを容易に且つ高精度に行い、両者を接合することができる。

本発明の第５の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記液体噴射ヘッドと前記カバーヘッドとの間に、前記ノズル開口を露出する露出開口部を画成すると共に前記液滴吐出面の少なくとも前記ノズル列の両端部側に接合される接合部を有する固定板を具備し、前記液体噴射ヘッドの前記液滴吐出面と前記固定板とを接合することにより複数の液体噴射ヘッドが共通の固定板に固定されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第５の態様では、複数の液体噴射ヘッドを固定板に固定する際にも視認性の良いノズルを用いて位置決めすることができるため、隣接するノズル列の相対的な位置決めを高精度に行うことができる。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの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。
かかる第６の態様では、印刷品質及び信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。

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内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、後述するリザーバ形成基板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。

ここで、ノズルプレート２０には、図６に示すように、圧力発生室１２に連通しない位置にダミーノズル２２が設けられている。このダミーノズル２２は、ノズル開口２１と同一形状で且つ隣接するノズル開口２１のピッチのＮ倍の位置に設けられている。このダミーノズル２２は、詳しくは後述するが、インクジェット式記録ヘッド２２０とカバーヘッド２４０とを位置決め固定する際に用いられるものであり、本実施形態では、各ノズル列２１Ａのノズル開口２１の並設方向の両側にそれぞれダミーノズル２２を設けた。すなわち、本実施形態では、ダミーノズル２２を各ノズルプレート２０に４個設けるようにした。なお、ダミーノズル２２の数は特にこれに限定されるものではなく、ダミーノズル２２は各ノズルプレート２０に２個以上あればよく、ダミーノズル２２を２個設ける場合には、各ノズル列２１Ａのノズル開口２１の並設方向の両側にそれぞれ１個ずつ設けるのが好ましい。これにより、ダミーノズル２２を用いてインクジェット式記録ヘッド２２０とカバーヘッド２４０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、ダミーノズル２２をノズル開口２１と同一形状で且つ隣接するノズル開口２１のピッチのＮ倍の位置に設けることで、ノズルプレート２０にノズル開口２１を形成するピン等の同じ工具を用いて高精度にダミーノズル２２を形成することができる。

また、ノズルプレート２０のインク滴吐出面側には、撥水膜２３が設けられている。撥水膜２３としては、例えば、フッ素系高分子を含む金属膜やシロキサン等をプラズマ重合したプラズマ重合膜などを挙げることができる。金属膜からなる撥水膜２３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、プラズマ重合膜からなる撥水膜２３は、例えば、シロキサンを気化させた原料ガスにアルゴンやヘリウム等の希ガス、酸素や二酸化炭素等の酸化力を有するガスを混合して原料を重合させ、プラズマ重合装置を用いて形成することができる。なお、本実施形態では、ステンレス鋼からなるノズルプレート２０にフッ素樹脂を共析メッキすることで撥水膜２３を形成した。

このような撥水膜２３は、ノズルプレート２０と詳しくは後述するカバーヘッド２４０とを接合する際に、接着剤の接着力が低下してしまうため、カバーヘッド２４０の露出開口部２４１により露出された領域のみに設けられている。すなわち、詳しくは後述するが、ノズルプレート２０の外周に亘った周縁部にカバープレート２４０が接合されるため、このカバープレート２４０に接合される領域以外に撥水膜２３が設けられている。

また、ノズルプレート２０のインク滴吐出面のダミーノズル２２に対応する領域は、撥水膜２３が設けられていない非撥水部２４となっている。本実施形態では、ダミーノズル２２の開口する周縁部の領域に円形状の非撥水部２４を設けた。このようにノズルプレート２０のダミーノズル２２に対応する領域に非撥水部２４を設けることによって、非撥水部２４の輝度を撥水膜２３の輝度よりも高く、すなわち、非撥水部２４のコントラスト比を高めて、ダミーノズル２２の視認性を向上することができる。

なお、非撥水部２４は、直径を０．４ｍｍ以上とするのが好ましい。これは、撥水膜２３及び非撥水部２４を共析メッキにより形成する際に、非撥水部２４となる領域のレジストの直径が０．４ｍｍより小さいとメッキ時にレジストが浮いてしまい、非撥水部２４もメッキされてしまうからである。

また、非撥水部２４は、比較的小さい面積で形成するのが好ましい。これは、例えば、非撥水部２４が大きいと非撥水部２４にインクが残留し易く、残留したインクが増粘して、ノズルプレート２０がワイピングされた際に増粘したインクがワイパーに付着してしまい、増粘したインクが付着したワイパーでノズル開口２１をワイピングすると、増粘したインクがノズル開口２１から進入してしまいノズル開口２１の目詰まり等が発生してしまうからである。すなわち、非撥水部２４は、直径が０．４ｍｍ以上で且つなるべく小さく形成するのが好ましく、０．４〜０．５ｍｍが好適である。

また、このよう非撥水部２４は、例えば、ノズルプレート２０にノズル開口２１及びダミーノズル２２を形成後、非撥水部２４となる領域にレジストを設け、撥水膜２３を共析メッキにより形成した後、レジストを除去することで形成することができる。

ここで、例えば、ステンレス鋼からなるノズルプレート２０に、フッ素樹脂からなる撥水膜２３を共析メッキにより形成した場合には、非撥水部２４の輝度を撥水膜２３の輝度に対して１１倍以上にすることができる。このように非撥水部２４のコントラスト比を高くすることで、ダミーノズル２２の視認性を向上することができ、ダミーノズル２２を用いてインクジェット式記録ヘッド２２０とカバーヘッド２４０との位置決めを容易に且つ高精度に行うことができる。なお、非撥水部２４及び撥水膜２３の輝度は、ノズルプレート２０に光を照射すると共に、ノズルプレート２０を撮影した画像をディスプレイに表示した際のものである。また、詳しくは後述するが、このようなノズルプレート２０のディスプレイによるモニタリングは、インクジェット式記録ヘッド２２０をカバーヘッド２４０に位置決め固定する際に行われるものである。

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、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を有するリザーバ形成基板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、リザーバ形成基板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、リザーバ形成基板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。このようなリザーバ形成基板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、リザーバ形成基板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、このようなリザーバ形成基板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、リザーバ形成基板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、リザーバ形成基板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、カートリッジケース２１０にヘッドケース２３０を介して保持された４つのインクジェット式記録ヘッド２２０は、図１及び図２に示すように、４つ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によって相対的に位置決めされて保持されている。カバーヘッド２４０は、ノズル開口２１及びダミーノズル２２を露出する露出開口部２４１と、露出開口部２４１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の並設されたノズル開口２１の両端部側に接合される接合部２４２とを具備する。

接合部２４２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枠部２４３と、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間に延設されて開口部２４１を分割する梁部２４４とで構成されており、枠部２４３及び梁部２４４が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ている。また、接合部２４２の枠部２４３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。また、カバーヘッド２４０には、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、インク滴吐出面の外周縁部に亘って屈曲するように延設された側壁部２４５が設けられている。

このように、カバーヘッド２４０は、接合部２４２をインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に接着するようにしたため、インク滴吐出面とカバーヘッド２４０との段差を減少させることができ、インク滴吐出面のワイピングや吸引動作などを行っても、インク滴吐出面にインクが残留するのを防止することができる。また、梁部２４４によって隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間が塞がれているため、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カバーヘッド２４０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。さらに、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。また、カバーヘッド２４０に、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面と接合される接合部２４２を設けるようにしたため、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０の各ノズル列２１Ａをカバーヘッド２４０に対して高精度に位置決めして接合することができる。

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、接地することができる。なお、カバーヘッド２４０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による接着などが挙げられる。

また、接合部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と各インクジェット式記録ヘッド２２０とは、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と複数のノズル列２１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と各インクジェット式記録ヘッド２２０のノズル列２１Ａとの位置決めは、カバーヘッド２４０が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るため、例えば、ガラス等の透過性を有する板状部材からなる位置決め治具を用いて行うことができる。

ここで、位置決め治具を用いたカバーヘッド２４０とインクジェット式記録ヘッド２２０との製造方法について説明する。なお、図７は、ヘッドユニットの製造工程を示す平面図である。図７（ａ）に示すように、位置決め治具４００は、ガラス等の透過性を有する板状部材からなり、ノズルプレート２０のダミーノズル２２と位置決めするアライメントマーク４０１が所定位置となるように設けられている。本実施形態では、各インクジェット式記録ヘッド２２０にダミーノズル２２が４個設けられているため、位置決め治具４００には、各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応する領域にアライメントマーク４０１が４個ずつ、計１６個設けられている。

まず、図７（ｂ）に示すように、位置決め治具４００の外周とカバーヘッド２４０の外周とを位置決めすることで、位置決め治具４００とカバーヘッド２４０の固定孔２４７との位置決めを行う。本実施形態では、位置決め治具４００とカバーヘッド２４０の固定孔２４７との位置決めを、位置決め治具４００の外周とカバーヘッド２４０の外周とを位置決めすることにより行ったが、特にこれに限定されず、例えば、位置決め治具４００にカバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入する突起を設け、突起を固定孔２４７に挿入することで両者の位置決めを行うようにしてもよく、位置決め治具４００に位置決め用のピンが挿入される貫通孔を設け、この貫通孔と固定孔２４７とに位置決め用のピンを挿入することで両者の位置決めを行うようにしてもよい。

次に、図７（ｃ）に示すように、位置決め治具４００をカバーヘッド２４０とは反対側から透視して、アライメントマーク４０１に１つ目のインクジェット式記録ヘッド２２０のダミーノズル２２を位置決めする。このダミーノズル２２は、ノズルプレート２０を貫通する貫通孔であることから、輝度の高い非撥水部２４の中で低い輝度で表示されるため、視認し易く、容易に且つ高精度に位置決めすることができる。また、このとき、図示しないが、予めカバーヘッド２４０のインクジェット式記録ヘッド２２０と接合される接合面に接着剤を塗布し、ノズル列２１Ａを位置決めすると共に１つ目のインクジェット式記録ヘッド２２０とカバーヘッド２４０とを接合する。なお、アライメントマーク４０１とダミーノズル２２との位置合わせは、実際には、位置決め治具４００側からノズルプレート２０に光を照射すると共にノズルプレート２０を撮影した画像をディスプレイに表示させて行われる。

ここで、インクジェット式記録ヘッド２２０とカバーヘッド２４０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、カバーヘッド２４０に接着剤を塗布した後、カバーヘッド２４０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、カバーヘッド２４０の接合面に接着剤を塗布した後、カバーヘッド２４０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カバーヘッド２４０とインクジェット式記録ヘッド２５０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とカバーヘッド２４０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、カバーヘッド２４０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とカバーヘッド２４０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、カバーヘッド２４０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、信頼性を向上することができる。

その後、図７（ｃ）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をカバーヘッド２４０に順次位置決め固定する。このように、カバーヘッド２４０とダミーノズル２２とを位置決めして両者を接合することで、カバーヘッド２４０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と共に、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０の隣接するノズル列２１Ａの相対的な位置決めを高精度に行って印刷品質を向上することができる。また、カバーヘッド２４０を固定孔２４７を介してカートリッジケース２１０に位置決め固定する際に、固定孔２４７とノズル列２１Ａとの位置決めが行われているため、カートリッジケース２１０とノズル列２１Ａとの位置決めを容易に且つ高精度に行うことができる。

なお、上述した工程によりカバーヘッド２４０と複数のインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置決め接合した後、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク導入口４４側に接合されたヘッドケース２３０をカートリッジケース２１０に接合すると共に、カバーヘッド２４０の固定孔２４７をカートリッジケース２１０の突起部２１５に固定することで、本実施形態のヘッドユニット２００とすることができる。

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。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂ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。

（実施形態２）
図９は、本発明の実施形態２に係るヘッドユニットの分解斜視図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図９に示すように、本実施形態のヘッドユニット２００Ａは、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０が、インク滴吐出面に接合された共通の固定板２５０に位置決めされて保持されている。この固定板２５０は、平板からなり、ノズル開口２１及びダミーノズル２２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のインク滴吐出面に接合される接合部２５２とを具備する。

このような複数のインクジェット式記録ヘッド２２０の固定板２５０への位置決めは、上述した実施形態１と同様に、位置決め治具４００を用いて行うことができる。すなわち、位置決め治具４００を用いて固定板２５０を透視して、固定板２５０の位置決め治具４００とは反対側の面にアライメントマーク４０１とダミーノズル２２とが一致するようにインクジェット式記録ヘッド２２０を固定することで位置決めすることができる。

このとき、ノズルプレート２０のダミーノズル２２に対応する領域には非撥水部２４が設けられているため、ダミーノズル２２の視認性を向上してインクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０との位置決めを高精度に行うことができると共に、隣接する複数のノズル列２１Ａの相対的な位置決めを高精度に行うことができる。

また、固定板２５０のインクジェット式記録ヘッド２２０とは反対側には、カバーヘッド２４０が接合されている。このカバーヘッド２４０と複数のインクジェット式記録ヘッド２２０が位置決め固定された固定板２５０とは、例えば、上述した実施形態１と同様に位置決め治具４００を用いて高精度に位置決め固定することができる。

なお、本実施形態では、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。

（他の実施形態）
以上、本発明の各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及び２では、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を非撥水部２４の設けられたダミーノズル２２を用いて、カバーヘッド２４０又は固定板２５０に位置決め固定するようにしたが、特にこれに限定されず、１つのインクジェット式記録ヘッド２２０を有するヘッドユニットであっても、ノズルプレート２０のダミーノズル２２に対応する領域に非撥水部２４を設けることで、カバーヘッド２４０などにノズル開口２１を高精度に位置決め固定することができる。

また、例えば、カバーヘッド２４０に側壁部２４５及び固定孔２４７を有するフランジ部２４６を設けるようにしたが、側壁部２４５及び固定孔２４７を有するフランジ部２４６は必ずしも必要なものではなく、側壁部２４５及び固定孔２４７を有するフランジ部２４６がなくても、インク滴吐出面のインク残留を防止することができると共に、カバーヘッド２４０にノズル列２１Ａの相対的な位置決めを高精度に行った状態で複数のインクジェット式記録ヘッドを容易に接合することができる。

また、本発明の各実施形態では、開口部周縁の非撥水部２４にインクが残留することでインク滴吐出用のノズル開口２１に影響を与えないようにするために、ノズル開口２１と所定距離隔てて配置しても何ら支障の無いダミーノズル２２を用いて説明したが、当該ダミーノズル２２に限定されず、圧力発生室１２に連通するインク滴吐出用のノズル開口２１の周縁部に非撥水部を設けて、位置決めの際の視認可能なマークとして利用することができる。ただし、インク滴吐出用のノズル開口２１の周縁部に非撥水部を形成する場合は、隣接するノズル開口２１に影響を与えないようにするために、非撥水部を設ける範囲を視認可能な範囲においてできるだけ狭い範囲で設けることで対応可能である。

さらに、上述した実施形態１及び２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及び液体噴射装置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に係るノズルプレートの平面図である。実施形態１に係るヘッドユニットの製造工程を示す平面図である。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。実施形態２に係るヘッドユニットの分解斜視図である。

符号の説明

３キャリッジ、１０流路形成基板、１２圧力発生室、１００リザーバ、２００，２００Ａ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、２４１開口部、２４２，２５２接合部、２４５側壁部、２４６，２４６Ａフランジ部、２４７，２４７Ａ固定孔、２５０固定板、３００圧電素子、４００位置決め治具、４０１アライメントマーク

Claims

液滴を吐出するノズルが並設されたノズル列が設けられたノズルプレートを有する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射記録ヘッドの液滴吐出面側に設けられたカバーヘッドを備え、
前記ノズルプレートは、
前記ノズルプレートの前記カバーヘッドに覆われていない露出された領域に、周縁部に撥水膜が設けられているノズルと、
前記ノズルと同一形状を有し且つ周縁部に前記撥水膜が設けられていない非撥水部を有するダミーノズルと
が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
金属で形成されると共に、液滴を吐出するノズルが並設されたノズル列が設けられたノズルプレートを有する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射記録ヘッドの液滴吐出面側に設けられたカバーヘッドを備え、
前記ノズルプレートは、
前記ノズルプレートの前記カバーヘッドに覆われていない露出された領域に、周縁部にフッ素系高分子を含む金属膜又はシロキサンをプラズマ重合したプラズマ重合膜からなる撥水膜が設けられているノズルと、
前記ノズルと同一形状を有し且つ周縁部に前記撥水膜が設けられていない非撥水部を有するダミーノズルと
が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
ステンレス鋼で形成されると共に、液滴を吐出するノズルが並設されたノズル列が設けられたノズルプレートを有する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射記録ヘッドの液滴吐出面側に設けられたカバーヘッドを備え、
前記ノズルプレートは、
前記ノズルプレートの前記カバーヘッドに覆われていない露出された領域に、周縁部にフッ素系高分子を含む金属膜又はシロキサンをプラズマ重合したプラズマ重合膜からなる撥水膜が設けられているノズルと、
前記ノズルと同一形状を有し且つ周縁部に前記撥水膜が設けられていない非撥水部を有するダミーノズルと
が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
液滴を吐出するノズルが並設されたノズル列が設けられたノズルプレートを有する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射記録ヘッドの液滴吐出面側に設けられたカバーヘッドを備え、
前記ノズルプレートは、
前記ノズルプレートの前記カバーヘッドに覆われていない露出された領域に、周縁部に撥水膜が設けられているノズルと、
前記ノズルと同一形状を有し且つ周縁部に前記撥水膜が設けられていない非撥水部を有するダミーノズルを備え、
前記非撥水部と前記撥水膜のコントラストが有ることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
周縁部に撥水膜が設けられているノズルと周縁部に前記撥水膜が設けられていない非撥水部を有する前記ノズルと同一形状のダミーノズルを含むノズル列が形成された液体噴射ヘッドをカバーヘッドに並べて固定する液体噴射ヘッドのアライメント方法であって、
アライメントマークが形成された透過性を有する板状部材を用意し、
前記板状部材と前記カバーヘッドとの位置関係を固定した状態で前記板状部材と前記液体噴射ヘッドとを対向させ、前記ダミーノズルの位置が前記板状部材上の前記アライメントマークと一致するように前記液体噴射ヘッドのアライメントを行うことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント方法。
周縁部に撥水膜が設けられているノズルと周縁部に前記撥水膜が設けられていない非撥水部を有する前記ノズルと同一形状のダミーノズルを含むノズル列が形成された液体噴射ヘッドをカバーヘッドに並べて固定する液体噴射ヘッドのアライメント方法であって、
アライメントマークが形成された透過性を有する板状部材を用意し、
前記板状部材と前記カバーヘッドとの位置関係を固定した状態で前記板状部材と前記液体噴射ヘッドとを対向させ、前記非撥水部と前記撥水膜のコントラストを利用して、前記ダミーノズルの位置が前記板状部材上の前記アライメントマークと一致するように前記液体噴射ヘッドのアライメントを行うことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント方法。