JP4844174B2 - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録用紙にインク滴を吐出するインクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。

従来のインクジェットプリンタとして、例えば、記録用紙の搬送方向の全幅よりも大きなインクジェットヘッドを用いた、いわゆるフルラインタイプのものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このインクジェットヘッドは、一列に配置された複数のインク吐出口の一方の端部にインクを吐出しないダミーノズルを配置した複数の単位ヘッドを、一部が重なるように千鳥状に配置し、単位ヘッドの他方の端部のインク吐出口と隣接する単位ヘッドのダミーノズルとがインク吐出口の配列方向に垂直となるようにモニタで観察しつつ位置決めしている。

この構成によれば、ヘッドを往復走査させる方式と比較して高速印字を実現することができる。また、全てのノズルを備えて一体化したヘッドと比較して歩留まりが向上する。
特開平１１−２０１７５号公報（段落［００４２］〜［００４８］、図２）

製造歩留まりの観点からは、複数の単位ヘッドを接続する前に、インクの吐出テストを実施して、単位ヘッド自体が不良品であるか否かを検査してから、良品単位ヘッドのみを接続する方が有利である。

しかし、従来のインクジェットヘッドによると、インクの吐出テストによりインク吐出口にインクが残留し、ダミーノズルととともに観察対象のインク吐出口の認識が難しくなるという問題がある。また、残留インクを問題のないレベルまで排出するためには、多くの工数を必要とする。

従って、本発明は、製造工程における隣接ヘッドユニットのアライメント前の吐出不良検査やワイピング作業の際に、位置決めノズルにおける液体の浸入、残留の影響を根本的に排除して、簡易な工程で歩留まりよく製造することが可能であるとともに、位置精度及び印字性能に優れた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、以下の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置が提供される。

［１］記録媒体の送り方向に直交する方向に長尺なベース部材と、前記ベース部材の下面に整列して接合又は支持される複数のヘッドユニットとを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記ヘッドユニットは、液体流路を経由して液滴を吐出する複数の液滴吐出ノズルと、前記ベース部材の下面に複数の前記ヘッドユニットを整列させる際の隣接ヘッドユニットのアライメントに用いられる、前記液体流路とは連通せずに所定の空間通路に連通した、前記液滴を吐出しない複数の位置決めノズルであって、その少なくとも２つは前記空間通路を経由して互いにのみ連通するとともに、それぞれが相互に大気に開放された位置決めノズルとを有し、前記空間通路および前記位置決めノズルは、前記液体流路および前記液滴吐出ノズルよりも、前記液体が流れた場合の流路抵抗が小であり、専用吸引キャップを前記位置決めノズルの片方ずつに連結して、個別吸引することによって、前記空間通路および前記位置決めノズルに浸入して残留した液体を排出することが可能なことを特徴とする液滴吐出ヘッド。

ここで、「空間通路および位置決めノズルは、液体流路および液滴吐出ノズルよりも、液体が流れた場合の流路抵抗が小である。」とは、空間通路および位置決めノズルに存在する液体及び液体流路および液滴吐出ノズルに存在する液体を、所定の吸引装置を用いて、同一の吸引力でそれぞれ吸引した場合、位置決めノズルの場合の方が液滴吐出ノズルの場合よりも吸引量が多いことを意味する。

また、位置決めノズルを液滴吐出ノズルと同一工程で同時に形成してもよい。これにより、高い位置精度の位置決めノズルを、工程を増加させることなしに形成することができる。また、位置決めノズルが連通する空間通路および位置決めノズルを、液滴吐出ノズルが連通する液体流路および液滴吐出ヘッドよりも、液体が流れた場合の流路抵抗が小となるように構成していることから、製造工程における隣接ヘッドユニットのアライメント前の吐出不良検査やワイピング作業の際に、液体が入り込んで撮像画像の認識を阻害するようになった位置決めノズルから容易に液体を吸引等によって排出させることができ、位置決めノズルにおける液体の浸入、残留の影響を根本的に排除して、簡易な工程で歩留まりよく製造することができるとともに、位置精度及び印字性能を向上させることができる。
さらに、少なくとも２つの位置決めノズルを相互にのみ連通させることによって、位置決めノズルのそれぞれを相互に大気に開放させることができ、例えば、専用吸引キャップを位置決めノズルの片方ずつに連結して、個別吸引することによって、そこに浸入して残留した液体をそれぞれ簡易に排出することができる。

［２］前記液滴吐出ノズルは、ノズルプレートに形成され、前記空間通路は、前記ノズルプレートレート内に形成されていることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。

［３］前記ヘッドユニットは、２組以上の前記位置決めノズルを有し、複数の前記液滴吐出ノズルの全体が形成する形状の重心に相当する点に対して、ほぼ点対称の位置に前記位置決めノズルが配設されていることを特徴とする前記［２］に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、工程を増加させることなしに、二次元配列の位置決めノズルを高い位置精度で簡易かつ確実に形成することができる。

［４］前記ヘッドユニットは、複数の前記位置決めノズルを有し、前記位置決めノズルの前記空間通路は互いに連通することなく、それぞれが封止可能に大気に開放されていることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、例えば、メンテナンスキャップを位置決めノズルの全てに連結して、全ての位置決めノズルを一括して吸引することによって、全ての位置決めノズルに浸入して残留した液体の全てを簡易かつ迅速に排出することができる。

［５］前記位置決めノズルの開口面積は、前記液滴吐出ノズルの開口面積よりも大であることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、位置決めノズルが連通する空間通路の流路抵抗を、液滴吐出ノズルが連通する液体流路よりも簡易かつ確実に小とすることができる。

［６］前記位置決めノズルは、複数の前記液滴吐出ノズルの周縁部に配設されていることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、位置決めノズルを、工程を増加させることなしに高い位置精度で簡易かつ確実に形成することができる。

［７］前記位置決めノズルは、最外部に位置する前記液滴吐出ノズルから、前記液滴吐出ノズルの配列ピッチのｎ倍（ｎは１〜２の整数）離れた位置に配設されていることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、位置決めノズルを、工程を増加させることなしに、二次元配列の位置決めノズルを高い位置精度で簡易かつ確実に形成することができる。

［８］前記位置決めノズルが連通する前記空間通路は、液体中継部材の液体貯留室に連通していることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。このように、位置決めノズルの空間通路を、容積が大である液体中継部材の液体貯留室に連通させることによって、位置決めノズルが連通する空間通路の流路抵抗を、液滴吐出ノズルが連通する液体流路よりも簡易かつ確実に小とすることができる。

［９］前記ヘッドユニットとして、前記液滴吐出ノズルが１列に配設された１列配置ユニットの複数が、所定角度傾斜して並列する状態で、前記ベース部材の下面に整列して接合又は支持されていることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、位置精度及び印字性能に優れた液滴吐出ヘッドのレイアウトの自由度を拡大することができる。

［１０］前記ヘッドユニットとして、前記液滴吐出ノズルが１列に配設された１列配置ユニットの複数が、千鳥状に配列する状態で、前記ベース部材の下面に整列して接合又は支持されていることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、位置精度及び印字性能に優れた液滴吐出ヘッドのレイアウトの自由度を拡大することができる。

［１１］記録媒体の送り方向に直交する方向に長尺なベース部材と、前記ベース部材の下面に整列して接合又は支持される複数のヘッドユニットとを有する液滴吐出ヘッドを備え、駆動信号に応じて前記複数の液滴吐出ノズルから前記記録媒体に向けて液滴を吐出する液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドは、前記ヘッドユニットが、液体流路を経由して液滴を吐出する複数の液滴吐出ノズルと、前記ベース部材の下面に複数の前記ヘッドユニットを整列させる際の隣接ヘッドユニットのアライメントに用いられる、前記液体流路とは連通せずに所定の空間通路に連通した、前記液滴を吐出しない複数の位置決めノズルであって、その少なくとも２つは前記空間通路を経由して互いにのみ連通するとともに、それぞれが相互に大気に開放された位置決めノズルとを有し、前記空間通路および前記位置決めノズルは、前記液体流路および前記液滴吐出ノズルよりも、前記液体が流れた場合の流路抵抗が小であり、専用吸引キャップを前記位置決めノズルの片方ずつに連結して、個別吸引することによって、前記空間通路および前記位置決めノズルに浸入して残留した液体を排出することが可能なことを特徴とする液滴吐出装置。このように構成することによって、印字性能に優れた液滴吐出装置とすることができる。

本発明によって、製造工程における隣接ヘッドユニットのアライメント前の吐出不良検査やワイピング作業の際に、位置決めノズルにおける液体の浸入、残留の影響を根本的に排除して、簡易な工程で歩留まりよく製造することが可能であるとともに、位置精度及び印字性能に優れた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置が提供される。

［第１の実施の形態］
（液滴吐出ヘッドの構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを示す斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。

この液滴吐出ヘッド１は、図１に示すように、用紙Ｐの紙送り方向Ｑに直交する方向Ｒに長尺なベース部材２を有し、ベース部材２の下面２ａに、中間部材５に位置決め用接着剤４（図２参照）により接合され、液滴を吐出する複数のノズルを有する複数のヘッドユニット３を整列して取り付けている。以下、各構成部について説明する。

（ベース部材）
ベース部材２は、図１に示すように、長尺な棒状の部材であって、耐インク腐食性、寸法安定性及び剛性を有する、ＳＵＳ等の金属から構成されることが好ましい。

（位置決め用接着剤）
位置決め用接着剤４は、中間部材５の下面５ａとヘッドユニット３の上面３ａとの間に充填され、両者を接着するものである。位置決め用接着剤４としては、例えば、硬化速度が速く、熱収縮が小さい透明なアクリル系接着剤等の光（紫外線）硬化型接着剤を好適例として挙げることができる。

中間部材５は、位置決め用接着剤４によってヘッドユニット３が接着され、ヘッドユニット３が接着された中間部材５は、ボルト６によってベース部材２に取り付けられる。これにより、ヘッドユニット３をベース部材２に対し脱可能に取り付けることができ、不良品であるヘッドユニット３だけを除外して、歩留まりを向上させることができる。中間部材５は、位置決め用接着剤４として、光硬化型接着剤が用いられる場合には、光（紫外線）透過材料を用いることが好ましい。なお、中間部材５とベース部材２とが一体的に形成されていてもよい。

（ヘッドユニット）
図３は、第１の実施の形態に用いられるヘッドユニットの平面図、図４は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図５は、分解斜視図である。なお、図３では、フレキシブルプリント配線基板の図示を省略している。

ヘッドユニット３は、図３に示すように、略平行四辺形の振動板３７と、振動板３７上に２次元状に配置された複数の圧電素子３８と、複数の圧電素子３８に対向する位置に形成された複数の液滴吐出ノズル３２ａと、液滴吐出ノズル３２ａの周縁部に配設された位置決めノズル３２ｂとを有し、複数の圧電素子３８を覆うように、圧電素子３８に電圧を印加するためのフレキシブルプリント配線基板（以下「ＦＰＣ」という。）を設け、ＦＰＣ４２を介して圧電素子３８を駆動することにより、内部に貯留されている液体が液滴吐出ノズル３２ａから液滴として吐出するように構成されている。なお、同図では、圧電素子８が１８個図示されているが、実際は１０２４個配置されている。

また、ヘッドユニット３は、図４に示すように、液滴吐出ノズル３２ａが形成されたノズルプレート３２を有し、このノズルプレート３２の吐出側と反対側の面（裏面）に、連通孔３３ａ及び液プール３３ｂを有するプールプレート３３と、連通孔３４ａ、供給孔３４ｂ及び供給路３４ｃ（図５参照）を有する第１の供給孔プレート３４Ａと、連通孔３５ａ、供給路３５ｂ及び供給路３５ｃ（図５参照）を有する供給路プレート３５と、連通孔３４ａ、供給孔３４ｂ及び供給路３４ｃ（図５参照）を有する第２の供給孔プレート３４Ｂと、圧力発生室３６ａ及び供給孔３６ｂ（図３参照）を有する圧力発生室プレート３６と、上記振動板３７と、上記圧電素子３８と、上記ＦＰＣ４２を順次積層して構成されている。

圧電素子３８は、上面に個別電極３８ａ、下面に共通電極３８ｂがスパッタリング等により形成されている。下面の共通電極３８ｂは、導電性接着剤により振動板３７に電気的に接続され、振動板３７を介して接地されている。圧電素子３８の上面の個別電極３８ａは、ハンダによりＦＰＣ４２の導電パターン４２ａに接続されている。また、圧電素子３８は、少なくとも液滴を吐出するために必要とされる面積が圧力発生室３６ａに対応する振動板３７の部分に接合されている。

（液体の流れ）
液体の流れについて、図５を参照して説明する。ヘッドユニット３において、振動板３７の供給孔３７ａに供給された液体は、圧力発生室プレート３６の供給孔３６ｂ、第２の供給孔プレート３４Ｂの供給路３４ｃ、供給路プレート３５の供給路３５ｃ、第１の供給孔プレート３４Ａの供給路３４ｃ、プールプレート３３の液プール３３ｂ、第１の供給孔プレート３４Ａの供給孔３４ｂ、供給路プレート３５の供給路３５ｂ、第２の供給孔プレート３４Ｂの供給孔３４ｂ、圧力発生室プレート３６の圧力発生室３６ａ、第２の供給孔プレート３４Ｂの連通孔３４ａ、供給路プレート３５の連通孔３５ａ、第１の供給孔プレート３４Ａの連通孔３４ａ、およびプールプレート３３の連通孔３３ａを経由して、ノズルプレート３２のノズル３２ａから液滴として吐出する。

（位置決めノズル）
図６（ａ）は、ヘッドユニットを吐出側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）、（ｄ）は位置決めノルズから液体を吸引する様子を示す断面図である。このヘッドユニット３のノズルプレート３２は、複数の液滴吐出ノズル３２ａが形成された領域の外側に、液滴吐出ノズル３２ａの液体流路に連通せず、液滴を吐出しない複数（例えば４つ）の位置決めノズル３２ｂを有している。

４つの位置決めノズル３２ｂは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、左側の２つの位置決めノズル３２ｂ同士、および右側の２つの位置決めノズル３２ｂ同士が空間通路３２ｃで連通している。２つの位置決めノズル３２ｂに連通する空間通路３２ｃおよび位置決めノズル３２ｂは、液滴吐出ノズル３２ａに連通する液体流路（図５において、液体の流れの説明として示された、供給孔３７ａ乃至連通孔３３ａで構成された流路）および液滴吐出ノズル３２ａよりも、液体が流れた場合の流路抵抗が小となっている。なお、空間通路３２ｃは、ノズルプレート３２に形成しているように図示しているが、実際は、図３に示す他のプレートに形成されている。

このため、位置決めノズル３２ｂの開口面積は、図６（ａ）に示すように、液滴吐出ノズル３２ｃの開口面積よりも大となるように形成されている。例えば、液滴吐出ノズル３２ａの直径を３０μｍ程度に設定した場合、位置決めノズル３２ｂの直径は３５μｍ以上とする。

４つの位置決めノズル３２ｂは、図６（ａ）に示すように、複数の液滴吐出ノズル３２ａが形成された領域の重心に相当する点に対して、ほぼ点対称の位置に配置している。なお、複数の液滴吐出ノズル３２ａの対角位置に配設してもよい。

液滴吐出ノズル３２ａは、紙送り方向Ｑに直交する方向Ｒに一定の配列ピッチで配列されており、位置決めノズル３２ｂは、最外部に位置する液滴吐出ノズル３２ａから、液滴吐出ノズル３２ａの配列ピッチのｎ倍（ｎは１〜２の整数、好ましくは、１、２の自然数）離れた位置に配設されている。なお、図６（ａ）においては、ｎ＝１の場合を示す。

（液滴吐出ヘッドの製造方法）
以下、図４を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッド１の製造方法の一例を説明する。

（１）電極材成膜
必要な厚さに加工した厚さ３０μｍの圧電体（図示せず）に対し、スパッタリング等により電極材（図示せず）を成膜する。

（２）圧電体個別化
成膜した電極材及び圧電体の断面が露出する構造となるようにブラスト法やダイシング法等の手段により、個別化された圧電素子３８、個別電極及３８ａ及び共通電極３８ｂを形成する。

（３）第１の積層体と第２の積層体との接合
ノズルプレート３２及びプールプレート３３を接合した第１の積層体Ｓ１と、振動板３７、圧力発生プレート３６、第２の供給プレート３４Ｂ、供給路プレート３５、第１の供給孔プレート３４Ａを接合した第２の積層体Ｓ２とを接着等の手段によって接合する。

（４）電気接合
振動板３７上の各圧力発生室３６ａに対応する位置に導電性接着剤により圧電素子３８の共通電極３８ｂを接着し、圧電素子３８の個別電極３８ａに、ハンダによりＦＰＣ４２の導電パターン４２ａに接続、ヘッドユニット３を形成する。

（５）液体中継部材取り付け
図示しない液体保持タンクから供給される液体を、（４）までの工程で製造されたヘッドユニット３内に供給するための液体中継部材５０（図８（ｂ）,（ｃ）参照）を取り付ける。以上により圧電素子３８を備えたヘッドユニット３が完成する。

（６）ヘッドユニット吐出不良検査
ヘッドユニット３に液体を充填し、吐出させて、吐出ドロップの方向性等を検査して、良品を選別する。

（７）位置決めノズルからの液体吸引
次に、ヘッドユニット吐出不良検査で吐出した液体が飛散して位置決めノズル３２ｂに浸入し、後工程の位置決めに支障を来たす場合には、図６（ｃ）に示すように、専用吸引キャップ１５を位置決めノズル３２ｂの片方ずつに連結して、個別吸引することによって、そこに浸入して残留した液体を排出する。

なお、本液滴吐出ヘッド１がプリンタ等に使用された場合、図６（ｄ）に示すように、印字をしない時（ヘッド退避時）に装着するメンテナンスキャップ１６を利用して、位置決めノズル３２ｂに浸入して残留した液体を２つの位置決めノズル３２ｂに対して同時に排出してもよい。

（８）長尺化
良品判定されたヘッドユニット３の上面３ａに、位置決め用接着剤４として紫外線硬化型接着剤を塗布し、中間部材５の下面５ａに密着させる。

各ヘッドユニット３の周縁部に配設された複数の位置決めノズル３２ｂ（図６（ａ）参照）位置を画像認識して、ヘッドユニット３の姿勢（Ｘ、Ｙ、θ）を認識し、隣接ヘッドユニット３との位置関係が所定の位置になるように角度θ、距離Ｘ、Ｙをアライメントした後、ベース部材２（図２参照）を所定の高さまで降下させて、ベース部材２の下面２ａと中間部材５とを密着させ、ボルト６でベース部材２と中間部材５を固定する。

次に、位置決め用接着剤４に紫外線を照射して高精細な位置決め精度を保持したまま位置決め用接着剤４を硬化させて固定する。必要に応じて、補強用接着剤として、例えば、エポキシ系接着剤等の二液室温硬化型接着剤を塗布して硬化させる。
する。

（第１の実施の形態の効果）
（イ）位置決めノズル３２ｂを、図６（ａ）に示すように、複数の液滴吐出ノズル３２ａの周縁部に配設することによって、隣接ヘッドユニット３のアライメント前の吐出不良検査やワイピング作業の際に、位置決めノズル３２ｂに液体が浸入し難いため、位置決めノズル３２ｂを、工程を増加させることなしに高い位置精度で簡易かつ確実に形成することができる。
（ロ）少なくとも２つの位置決めノズル３２ｂを、図６（ｂ）に示すように、相互に連通させることによって、位置決めノズル３２ｂのそれぞれを相互に大気に開放させることができ、例えば、図６（ｃ）に示すように、専用吸引キャップ１５を位置決めノズル３２ｂの片方ずつに連結して、個別吸引することによって、そこに浸入して残留した液体をそれぞれ簡易に排出することができる。
（ハ）図６（ｄ）に示すように、本液滴吐出ヘッド１がプリンタ等に使用された場合、印字をしない時に装着するメンテナンスキャップ１６を利用して、位置決めノズル３２ｂに浸入して残留した液体をそれぞれ簡易に排出することができる。
（ニ）位置決めノズル３２ｂを、図６（ａ）に示すように、最外部に位置する液滴吐出ノズル３２ａから、液滴吐出ノズル３２ａの配列ピッチのｎ倍（ｎは１〜２の整数、好ましくは１、２の自然数）離れた位置に配設することによって、工程を増加させることなしに、二次元配列の位置決めノズルを高い位置精度で簡易かつ確実に形成することができる。

［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に用いられるヘッドユニットを示し、（ａ）は、ヘッドユニットを吐出側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｃ）、は位置決めノルズから液体を吸引する様子を示す断面図、（ｄ）、（ｅ）は、位置決めノズルを封止する様子を示す断面図である。

本実施の形態においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ヘッドユニット３は、複数（例えば４つ）の位置決めノズル３２ｂを有し、位置決めノズル３２ｂの空間通路３２ｃは互いに連通することなく、製造工程における隣接ヘッドユニットのアライメント前は、それぞれが封止可能に大気開放孔３２ｄから大気に開放されるように構成されている。また、製造工程における隣接ヘッドユニットのアライメント終了後は、図７（ｄ）に示すように、封止剤３２ｅにより空間通路３２ｃを封止してもよく、図７（ｅ）に示すように、大気開放孔３２ｄから位置決めノズル３２ｂまでを封止してもよい。

（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）位置決めノズル３２ｂの空間通路３２ｃは互いに連通することなく、製造工程における隣接ヘッドユニットのアライメント前は、それぞれが封止可能に大気開放孔３２ｄから大気に開放されるように構成することによって、例えば、メンテナンスキャップを位置決めノズルの全てに連結して、全ての位置決めノズルを一括して吸引することによって、全ての位置決めノズルに浸入して残留した液体の全てを簡易かつ迅速に排出することができる。
（ロ）また、製造工程における隣接ヘッドユニットのアライメント終了後は、大気開放孔３２ｄを封止することができ、また、大気開放孔３２ｄから封止剤３２ｅを注入して位置決めノズル３２ｂまでを封止することができるように構成することによって、例えば、製品の出荷時には、位置決めノズルから、液体が漏洩することを防止することができる。

［第３の実施の形態］
図８は、本発明の第３の実施の形態に係るヘッドユニットを示し、（ａ）は、ヘッドユニットを吐出側から見た平面図、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ線断面図、（ｃ）は、位置決めノルズから液体を吸引する様子を示す断面図である。なお、図８（ａ）では、液体中継部材５０の図示を省略している。

本実施の形態においては、図８（ｂ）に示すように、位置決めノズル３２ｂが連通する空間通路３２ｃは、液体中継部材５０の、液滴吐出ヘッド３２ａに連通し、容積が大である液体貯留室５１に連通するように構成されている。なお、図８では、ノズルプレート３に直接液体中継部材５０が取り付けられているように図示しているが、実際には、図４に示す他のプレートを介して取り付けられている。

（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態によれば、位置決めノズル３２ｂの空間通路３２ｃを、容積が大である液体中継部材５０の、容積が大の液体貯留室５１に連通させることによって、製造工程における隣接ヘッドユニットのアライメント前及びプリンタ使用時に、位置決めノズルが連通する空間通路の流路抵抗を、液滴吐出ノズルが連通する液体流路よりも簡易かつ確実に小とすることができる。このため、例えば、図８（ｃ）に示すように、メンテナンスキャップ１６によって、製造工程における隣接ヘッドユニットのアライメント前に、浸入して残留した液体を簡易かつ確実に一括排除することができる。

［第４の実施の形態］
図９は、本発明の第４の実施の形態に係るヘッドユニットを示し、（ａ）は、ヘッドユニットを吐出側から見た平面図、（ｂ）は、（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。

本実施の形態においては、図９に示すように、ヘッドユニット３として、液滴吐出ノズル３２ａが１列に配設された１列配置ユニット３Ａの複数が、所定角度傾斜して並列する状態で、ベース部材２（図２参照）の表面に整列して接合又は支持されるように構成されている。１列配置ユニット３Ａの両端部にそれぞれ空気通路３２ｃで連通された２つの位置決めノズル３２ｂを設けている。

（第４の実施の形態の効果）
第４の実施の形態によれば、位置精度及び印字性能に優れた液滴吐出ヘッドのレイアウトの自由度を拡大することができる。

［第５の実施の形態］
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係るヘッドユニットを示し、（ａ）は、ヘッドユニットを吐出側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。

本実施の形態においては、図１０に示すように、ヘッドユニット３として、液滴吐出ノズル３２ａが１列に配設された１列配置ユニット３Ａの複数が、千鳥状に配列する状態で、ベース部材２（図２参照）の表面に整列して接合又は支持されるように構成されている。１列配置ユニット３Ａの位置決めノズル３２ｂは、液滴吐出ノズル３２ａの両端部にそれぞれ１つ設けられ、それらが空間通路３２ｃによって連通している。

（第５の実施の形態に効果）
第５の実施の形態によれば、位置精度及び印字性能に優れた液滴吐出ヘッドのレイアオウトの自由度を拡大することができる。

［第６の実施の形態］
（カラープリンタの構成）
図１１は、本発明の第６の実施の形態に係る液滴吐出装置を適用したカラープリンタの構成図である。このカラープリンタ１００は、略箱型状の筐体１０１を有し、筐体１０１内の下部に、用紙Ｐを収容する給紙トレイ１２０、筐体１０１内の上部に、記録済みの用紙Ｐが排出される排紙トレイ１２１を各々配設し、給紙トレイ１２０から記録位置１０２を経由して排紙トレイ１２１に至る主搬送路１３１ａ〜１３１ｅ、及び排紙トレイ１２１側から記録位置１０２側に至る反転搬送路１３２に沿って用紙Ｐを搬送する搬送機構１３０を有している。

記録位置１０２には、図３に示すヘッドユニット３の複数個を並列させて液滴吐出ヘッド１を構成し、４個の液滴吐出ヘッド１をそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドユニット１４１（１４１Ｙ、１４１Ｍ、１４１Ｃ、１４１Ｋ）として用紙Ｐの搬送方向に配列して液滴吐出ヘッドアレイを構成している。詳細の配置は、後述する。

また、カラープリンタ１００は、用紙Ｐを吸着する吸着手段としての帯電ロール１４３と、無端ベルト１３５を介して液滴吐出ヘッドユニット１４１Ｙ、１４１Ｍ、１４１Ｃ、１４１Ｋに対向して配置されたプラテン１４４と、液滴吐出ヘッドユニット１４１Ｙ、１４１Ｍ、１４１Ｃ、１４１Ｋの近傍に配置されたメンテナンスユニット１４５と、本カラープリンタ１００の各部を制御するとともに、画像信号に基づいて液滴吐出ヘッドユニット１４１Ｙ、１４１Ｍ、１４１Ｃ、１４１Ｋを構成するヘッドユニット３の圧電素子３８に駆動電圧を印加し、ノズル３２ａからインク滴を吐出させ、用紙Ｐ上のカラー画像を記録する図示しない制御部とを備える。

液滴吐出ヘッドユニット１４１Ｙ、１４１Ｍ、１４１Ｃ、１４１Ｋは、用紙Ｐの幅以上の有効印字領域を有する。なお、液滴を吐出させる方法として、圧電方式を用いたが、特に制限はなく、例えば、サーマル方式等の汎用されている方式を適宜用いることができる。

液滴吐出ヘッドユニット１４１Ｙ、１４１Ｍ、１４１Ｃ、１４１Ｋの上部には、液滴吐出ヘッドユニット１４１Ｙ、１４１Ｍ、１４１Ｃ、１４１Ｋに対応する色のインクを収容するインクタンク１４２Ｙ、１４２Ｍ、１４２Ｃ、１４２Ｋを配設している。各インクタンク１４２Ｙ、１４２Ｍ、１４２Ｃ、１４２Ｋからは、インクが各液滴吐出ヘッド１に図示しない配管を経由して供給されるように構成されている。

インクタンク１４２Ｙ、１４２Ｍ、１４２Ｃ、１４２Ｋに収容されるインクとしては特に制限はなく、例えば、水性、油性、溶剤系等の汎用されているインクを適宜用いることができる。

搬送機構１３０は、給紙トレイ１２０から用紙Ｐを１枚ずつ取り出して主搬送路１３１ａに供給するピックアップロール１３３と、主搬送路１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｄ、１３１ｅ、及び反転搬送路１３２の各部に配置され、用紙Ｐを搬送する複数の搬送ロール１３４と、記録位置１０２に設けられ、用紙Ｐを排紙トレイ１２１方向に搬送する無端ベルト１３５と、無端ベルト１３５が張架された駆動ロール１３６及び従動ロール１３７と、搬送ロール１３４及び駆動ロール１３６を駆動する図示しない駆動モータとを備える。

（カラープリンタの動作）
次に、カラープリンタ１００の動作を説明する。搬送機構１３０は、制御部の制御の下に、ピックアップロール１３３及び搬送ロール１３４を駆動し、給紙トレイ１２０から用紙Ｐを取り出して主搬送路１３１ａ，１３１ｂに沿って搬送する。用紙Ｐが無端ベルト１３５の近傍に差し掛かると、帯電ロール１４３の静電吸着力によって用紙Ｐに電荷が付与され、用紙Ｐは無端ベルト１３５に吸着する。

無端ベルト３５は、駆動ロール３６の駆動によって回転移動し、用紙Ｐが記録位置１０２に搬送されると、液滴吐出ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋによってカラー画像が記録される。

すなわち、図４に示すヘッドユニット３の液プール３３ｂは、インクタンク１４２Ｙ、１４２Ｍ、１４２Ｃ、１４２Ｋから供給されたインクで満たされており、液プール３３ｂからインクが供給孔３４ｂ及び供給路３５ｂを介して圧力発生室３６ａに供給され、圧力発生室３６ａにインクが貯留している。制御部が、画像信号に基づいて複数の圧電素子３８に駆動電圧を選択的に印加すると、振動板３７は圧電素子３８の変形に伴ってたわみ、これにより、圧力発生室３６ａ内の容積が変化し、圧力発生室３６ａに貯留しているインクが連通孔３３ａ〜３５ａを介してノズル３２ａからインク滴として用紙Ｐ上に吐出し、用紙Ｐに画像を記録する。用紙Ｐは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像が順次上書きされ、カラー画像が記録される。

カラー画像が記録された用紙Ｐは、搬送機構１３０によって主搬送路１３１ｄを経由して排紙トレイ１２１に排出される。

なお、両面記録モードが設定されている場合は、排紙トレイ１２１に一旦排出された用紙Ｐは、再び主搬送路１３１ｅに戻り、反転搬送路１３２を経由して再び主搬送路１３１ｂを経由して記録位置１０２に搬送され、液滴吐出ヘッドユニット１４１Ｙ、１４１Ｍ、１４１Ｃ、１４１Ｋによって前回記録された用紙Ｐの面と反対の面にカラー画像が記録される。

（第６の実施の形態の効果）
上述した第６の実施の形態によれば、印字性能に優れた液滴吐出ヘッドを用いているので、高精細、高画質のカラー画像を提供することができる。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、発明の要旨を変更しない範囲内で種々変形実施が可能である。また、各実施の形態の構成要素は、発明の要旨を変更しない範囲内で任意に組み合わせることができる。

本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、液滴を吐出することによって高精細な画像情報のパターンを形成することが要請される各種産業分野、例えば、高分子フィルムやガラス表面上にインクジェット法を用いてインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルタを形成したり、半田ペーストを基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したり、回路基板の配線を形成する等の電気・電子工業分野、ガラス基板等に反応試薬を吐出してサンプルとの反応を検査するバイオチップを製造する医療分野等で有効に利用される。

本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るヘッドユニットの平面図である。 図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図３の分解斜視図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るヘッドユニットを吐出側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）、（ｄ）は位置決めノルズから液体を吸引する様子を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るヘッドユニットを吐出側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｃ）、は位置決めノルズから液体を吸引する様子を示す断面図、（ｄ）、（ｅ）は、位置決めノズルを封止する様子を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るヘッドユニットを吐出側から見た平面図、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ線断面図、（ｃ）は、位置決めノルズから液体を吸引する様子を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係るヘッドユニットを吐出側から見た平面図、（ｂ）は、（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第５の実施の形態に係るヘッドユニットを吐出側から見た平面図、（ｂ）は、（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る液滴吐出装置を適用したカラープリンタの構成図である。

符号の説明

１ 液滴吐出ヘッド
２ ベース部材
２ａ 下面
３ ヘッドユニット
３ａ 上面
３Ａ １列配置ユニット
４ 位置決め用接着剤
５ 中間部材
５ａ 下面
６ ボルト
１５ 専用吸引キャップ
１６ メンテナンンスキャップ
２１ ベース部材の裏面
３１ ヘッドユニットの表面
３２ ノズルプレート
３２ａ 液滴吐出ノズル
３２ｂ 位置決めノズル
３２ｃ 空間通路
３２ｄ 大気開放孔
３２ｅ 封止剤
３３ プールプレート
３３ａ 連通孔
３３ｂ 液プール
３４Ａ，３４Ｂ 供給孔プレート
３４ａ 連通孔
３４ｂ 供給孔
３４ｃ 供給路
３５ 供給路プレート
３５ａ 連通孔
３５ｂ，３５ｃ 供給路
３６ 圧力発生室プレート
３６ａ 圧力発生室
３６ｂ 供給孔
３７ 振動板
３７ａ 供給孔
３８ 圧電素子
３８ａ 個別電極
３８ｂ 共通電極
４２ フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）
４２ａ 導通パターン
５０ 液体中継部材
５１ 液体貯留室
１２０ 給紙トレイ
１２１ 排紙トレイ
１３０ 搬送機構
１３１ａ〜１３１ｅ 主搬送路
１３２ 反転搬送路
１３３ ピックアップロール
１３４ 搬送ロール
１３５ 無端ベルト
１３６ 駆動ロール
１３７ 従動ロール
１４１Ｙ、１４１Ｍ、１４１Ｃ、１４１Ｋ 液滴吐出ヘッドユニット
１４２Ｙ、１４２Ｍ、１４２Ｃ、１４２Ｋ インクタンク
１４３ 帯電ロール
１４４ プラテン
１４５ メンテナンスユニット
１００ カラープリンタ
１０１ 筐体
１０２ 記録位置
Ｓ１ 第１の積層体
Ｓ２ 第２の積層体
Ｐ 用紙
Ｑ 紙送り方向

Claims (11)

1. 記録媒体の送り方向に直交する方向に長尺なベース部材と、前記ベース部材の下面に整列して接合又は支持される複数のヘッドユニットとを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記ヘッドユニットは、液体流路を経由して液滴を吐出する複数の液滴吐出ノズルと、前記ベース部材の下面に複数の前記ヘッドユニットを整列させる際の隣接ヘッドユニットのアライメントに用いられる、前記液体流路とは連通せずに所定の空間通路に連通した、前記液滴を吐出しない複数の位置決めノズルであって、その少なくとも２つは前記空間通路を経由して互いにのみ連通するとともに、それぞれが相互に大気に開放された位置決めノズルとを有し、
   前記空間通路および前記位置決めノズルは、前記液体流路および前記液滴吐出ノズルよりも、前記液体が流れた場合の流路抵抗が小であり、専用吸引キャップを前記位置決めノズルの片方ずつに連結して、個別吸引することによって、前記空間通路および前記位置決めノズルに浸入して残留した液体を排出することが可能なことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記液滴吐出ノズルは、ノズルプレートに形成され、前記空間通路は、前記ノズルプレートレート内に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記ヘッドユニットは、２組以上の前記位置決めノズルを有し、複数の前記液滴吐出ノズルの全体が形成される領域の重心に相当する点に対して、ほぼ点対称の位置に前記位置決めノズルが配設されていることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記ヘッドユニットは、複数の前記位置決めノズルを有し、前記位置決めノズルの前記空間通路は互いに連通することなく、それぞれが封止可能に大気に開放されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記位置決めノズルの開口面積は、前記液滴吐出ノズルの開口面積よりも大であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記位置決めノズルは、複数の前記液滴吐出ノズルの周縁部に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記位置決めノズルは、最外部に位置する前記液滴吐出ノズルから、前記液滴吐出ノズルの配列ピッチのｎ倍（ｎは１〜２の整数）離れた位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 前記位置決めノズルが連通する前記空間通路は、液体中継部材の液体貯留室に連通していることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
9. 前記ヘッドユニットとして、前記液滴吐出ノズルが１列に配設された１列配置ユニットの複数が、所定角度傾斜して並列する状態で、前記ベース部材の下面に整列して接合又は支持されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
10. 前記ヘッドユニットとして、前記液滴吐出ノズルが１列に配設された１列配置ユニットの複数が、千鳥状に配列する状態で、前記ベース部材の下面に整列して接合又は支持されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
11. 記録媒体の送り方向に直交する方向に長尺なベース部材と、前記ベース部材の下面に整列して接合又は支持される複数のヘッドユニットとを有する液滴吐出ヘッドを備え、駆動信号に応じて前記複数の液滴吐出ノズルから前記記録媒体に向けて液滴を吐出する液滴吐出装置において、
    前記液滴吐出ヘッドは、
    前記ヘッドユニットが、液体流路を経由して液滴を吐出する複数の液滴吐出ノズルと、前記ベース部材の下面に複数の前記ヘッドユニットを整列させる際の隣接ヘッドユニットのアライメントに用いられる、前記液体流路とは連通せずに所定の空間通路に連通した、前記液滴を吐出しない複数の位置決めノズルであって、その少なくとも２つは前記空間通路を経由して互いにのみ連通するとともに、それぞれが相互に大気に開放された位置決めノズルとを有し、
    前記空間通路および前記位置決めノズルは、前記液体流路および前記液滴吐出ノズルよりも、前記液体が流れた場合の流路抵抗が小であり、専用吸引キャップを前記位置決めノズルの片方ずつに連結して、個別吸引することによって、前記空間通路および前記位置決めノズルに浸入して残留した液体を排出することが可能なことを特徴とする液滴吐出装置。

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