WO2012086520A1 - インクジェットヘッドユニット及びインクジェット記録装置 - Google Patents

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WO2012086520A1
WO2012086520A1 PCT/JP2011/079070 JP2011079070W WO2012086520A1 WO 2012086520 A1 WO2012086520 A1 WO 2012086520A1 JP 2011079070 W JP2011079070 W JP 2011079070W WO 2012086520 A1 WO2012086520 A1 WO 2012086520A1
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head unit
unit base
head
chip
head chip
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PCT/JP2011/079070
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坂井 繁一
良史 高藤
裕一 町田
奈帆美 久保
康二郎 吉田
西 泰男
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コニカミノルタホールディングス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inkjet head unit in which a plurality of head chips are arranged on a common head unit base, and an inkjet recording apparatus including the inkjet head unit.
  • Ink jet heads that perform recording by ejecting liquid droplets from nozzles are very difficult to obtain uniform ejection characteristics in the width direction when the nozzle row is elongated in order to obtain a desired recording width.
  • the nozzles are arranged over a desired recording width as a whole by using a large number of individually manufactured narrow head chips and staggering them on a common head unit base.
  • An ink jet head unit configured as described above is manufactured (Patent Documents 1 and 2).
  • 17 (a) and 17 (b) show a conventional inkjet head unit 100 in which four head chips are arranged in a staggered manner in two rows on a head unit base.
  • (A) is the side view which shows a head unit base in a cross section
  • (b) is the top view seen from the opposite side of the nozzle surface.
  • the head chip 200 is inserted from the nozzle surface 201 side into each of four mounting openings 301 formed in a common head unit base 300 formed in a flat plate shape by a material such as SUS, and the head chip 200 is laterally moved from each head chip 200.
  • the mounting flanges 202 formed so as to project from each other are in contact with and fixed to the upper surface side of the edge of the mounting opening 301, so that they are arranged in a plane with respect to the head unit base 300.
  • each head chip 200 On the nozzle surface 201 of each head chip 200, for example, a large number of nozzles of 1200 npi (nozzle per inch) are arranged in an array, and when viewed from the direction along the X direction in the figure, the nozzle surface 201 covers all the head chips 200. Thus, each head chip 200 is positioned on the head unit base 300 so that the nozzle pitch is equal along the Y direction in the figure.
  • 203 is an ink manifold
  • 204 is an external wiring member (FPC).
  • the external wiring members 204 are respectively connected to the side surfaces of the mounting flange 202 opposite to the head unit base 300.
  • the head chip 200 is inserted into the mounting opening 301 of the head unit base 300 from the ink manifold 203 side, and each mounting flange 202 is located at the edge of the mounting opening 301.
  • the head unit base 300 is arranged in a plane by contacting and fixing to the lower surface side. 17, the nozzle surface 201 and the head unit base 300 are disposed on the same side with respect to the mounting flange portion 202 of each head chip 200, so that the nozzle surface 201 is wound around the drum surface 401.
  • the head unit base 300 In order to make the head unit base 300 thin as much as possible as close as possible to the recording surface of the recording medium (not shown) held, there is a problem of strength reduction. Since the nozzle surface 201 of the head chip 200 and the head unit base 300 are disposed on the opposite side across the portion 202, the head unit base 300 can be thickened to ensure sufficient strength.
  • the external wiring member 204 is located between each mounting flange 202 and the head unit base 300, and the external wiring member 204 located inside passes through the wiring lead-out hole 302 formed in the head unit base 300. It is drawn out to the surface opposite to the nozzle surface 201.
  • the X direction of the ink jet head unit 100 in the drawing is It arrange
  • the drum surface 401 of the rotary drum 400 is a curved surface.
  • a distance D1 between the nozzle located on the center side of the head unit base 300 and the curved recording surface (surface) of a recording medium (not shown) wound around the drum surface 401 and the head unit base The distance D2 between the nozzles located on both end sides along the circumferential direction of the 200 drum 400 and the curved recording surface of the recording medium wound around the drum surface 401 is D1 ⁇ D2.
  • the time until the ink droplet landing on the recording surface of the recording medium is widened is the time of the nozzle along the rotation direction of the rotary drum 400. It will differ greatly depending on location.
  • the height position of the head unit base 300 with respect to the recording surface of the recording medium on the drum surface 401 is the shortest distance D1 between the nozzle surface 201 and the recording surface of the recording medium on the drum surface 401. Since the distance D2 is set to be the longest compared to the appropriate distance D1, the ink droplets fly over the long distance D2 and the following new distance is set. A problem has arisen.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the gap amount (distance between the nozzle surface and the recording surface of the recording medium) and the landing accuracy.
  • the nozzle surface and the recording surface are both immovable, the point where the recording surface intersects with the straight line drawn vertically from a specific nozzle is the appropriate landing position, and the distance between the nozzle surface and the recording surface This was performed by measuring the landing position coordinates with respect to the appropriate landing position when increasing the value with a non-contact three-dimensional measuring machine.
  • the landing accuracy deteriorates (the landing error increases) as the gap amount increases. This is because, as the distance between the nozzle and the recording surface increases, the flying distance of the ink droplet becomes longer, so that it becomes more susceptible to the influence of the air current (such as the influence of the air current generated by the rotation of the rotating drum 400). This is because disturbance occurs in the direction.
  • Patent Document 3 it is described that the nozzle plate is formed into a curved surface so as to form a part of a cylindrical shape.
  • the distance between the surface of the cylindrical rotary drum and each nozzle can be made substantially constant, but it is not possible to precisely curve the nozzle plate so that it matches the surface of the rotary drum.
  • Patent Document 4 describes that the tilt of the head chip with respect to the recording medium is adjusted using a piezoelectric actuator.
  • a piezoelectric actuator for tilt adjustment for each head chip not only complicates the structure of the inkjet head unit but makes it difficult to manufacture, and also increases the manufacturing cost.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and reduces the difference in the distance of each nozzle from the curved recording surface without forming the nozzle plate or the head unit base into a curved shape. It is an object of the present invention to provide an inkjet head unit that can be used and an inkjet recording apparatus using the inkjet head unit.
  • a plurality of nozzles are arranged on the nozzle surface, a head chip capable of ejecting ink by a pressure generating means independent from a pressure chamber communicating with each of the plurality of nozzles, and a plurality of the head chips are arranged and held.
  • a head chip capable of ejecting ink by a pressure generating means independent from a pressure chamber communicating with each of the plurality of nozzles, and a plurality of the head chips are arranged and held.
  • an inkjet head unit having a possible flat head unit base, Of the contact surfaces for contact between the head unit base and the head chip, at least one of the contact surface on the head unit base side and the contact surface on the head chip side is formed in a step shape. The height of the contact surface of the head chip with respect to the surface of the head unit base is partially different, so that the head chip is attached to be inclined with respect to the surface of the head unit base. Inkjet head unit.
  • the head unit base has a mounting opening for the head chip, Each of the head chips has attachment flanges projecting to opposite sides, and the head chip is attached to the head unit base by contacting each of the attachment flanges and the opposite edge of the attachment opening. And at least one of the contact surfaces of the attachment flange portion and the edge portion is formed in a step shape, and the height of the contact surface of the head chip with respect to the surface of the head unit base is partially 2.
  • each of the mounting flanges comes into contact with the head unit base from a surface side opposite to the ink discharge direction in the head unit base, and one of the mounting flanges is recessed in a step shape.
  • each of the mounting flanges is in contact with the head unit base from the surface of the head unit base in the ink discharge direction, and one of the mounting flanges is recessed in a step shape.
  • one of the edge portions of the mounting opening is recessed in a step shape with a predetermined depth from the surface side of the head unit base in the ink ejection direction, and the other The edge portion is recessed in a step shape at a predetermined depth from the side opposite to the ink discharge direction in the head unit base,
  • one of the mounting flanges is in contact with the head unit base from the surface side of the head unit base in the ink discharge direction and has a predetermined depth from the surface side of the head unit base in the ink discharge direction.
  • the head unit base is attached at an angle to the surface of the head unit base by abutting against the edge portion recessed in a step shape at a predetermined depth from the side opposite to the ink ejection direction. 3.
  • Each of the head chips has an external wiring member connected to the mounting flange, The external wiring member connected to the mounting flange that is formed in the vicinity of the edge portion that is recessed from the surface side in the ink discharge direction of the head unit base, and is connected to the attachment flange that contacts the edge portion.
  • the head unit base is made of SUS, and is recessed in a step shape at a predetermined depth by at least one of milling, blasting, and etching. It is an inkjet head unit in any one.
  • the head unit base has a mounting opening for the head chip,
  • the head chip is formed of a plurality of layers, and among the plurality of layers, the widths of the plurality of layers are different so that different layers abut against the opposing edge portions of the mounting opening.
  • a contact surface with the edge portion is formed.
  • a rotating drum capable of rotating while holding a recording medium on a curved surface;
  • a plurality of the head chips are arranged along the circumferential direction of the rotating drum, and the nozzle surfaces of the head chips are respectively close to the recording surface of the recording medium held on the surface of the rotating drum.
  • the inkjet head unit according to any one of 1 to 12, wherein the inkjet head unit is disposed and performs drawing by discharging ink from the nozzle toward the recording surface of the recording medium,
  • the plurality of head chips arranged in the circumferential direction of the rotary drum is characterized in that a perpendicular to the center of each nozzle surface coincides with the rotation center of the rotary drum.
  • the difference in the distance of each nozzle to the curved recording surface can be reduced without forming the nozzle plate and the head unit base in a curved shape.
  • FIG. 1 It is a figure which shows an example of the inkjet head unit which concerns on this invention, and is the top view seen from the surface on the opposite side to the nozzle surface of a head chip
  • Sectional drawing which shows another aspect which inclines a head chip with respect to the surface of a head unit base.
  • Schematic showing an example of an inkjet recording apparatus according to the present invention The figure explaining the conventional inkjet head unit
  • the figure explaining the other aspect of the conventional inkjet head unit Graph showing the relationship between gap amount and landing accuracy
  • An inkjet head unit includes a head chip in which a plurality of nozzles are arranged on a nozzle surface and ink can be ejected by pressure generating means independent from pressure chambers communicating with each of the plurality of nozzles; A flat head unit base that can hold a plurality of the head chips.
  • Each of the plurality of head chips has a contact surface on the head unit base side and a contact surface on the head chip side out of contact surfaces on which the head unit base and the head chip contact when arranged and held on the head unit base.
  • the contact surface of at least one of the contact surfaces is formed in a stepped shape, and the height of the contact surface of the head chip with respect to the surface of the head unit base is partially varied, so that the head chip is attached to the surface of the head unit base. Install with an inclination.
  • the step shape is a state in which the thickness of the part constituting the contact surface is thinner or thicker than the thickness of the other part, and the contact surface has a surface parallel to the surface of the other part. It is a shape.
  • the contact surface between the head unit base and the head chip is formed in a stepped shape, and the height of the contact surface of the head chip with respect to the surface of the head unit base is partially varied, so that the head chip
  • the nozzle surface is inclined with respect to the surface of the unit base.
  • the inclination angle of the head chip can be easily adjusted by adjusting the thinness (thickness) when the contact surface is formed in steps.
  • the head unit base has a head chip mounting opening
  • a part of the head chip can be mounted so as to be inserted into the mounting opening.
  • the head chip has mounting flanges projecting to opposite sides, and the mounting flange contacts the opposite edge portions of the mounting opening of the head unit base, thereby the head unit base. Attached to.
  • the surface where the edge of the mounting opening of the head unit base and the mounting flange of the head chip face each other is a contact surface, at least one of these edge or mounting flange One of the two attachment flanges that are contact surfaces and are formed in a step shape in the opposite edge portions at the edge portion, and project in opposite directions at the attachment flange portion.
  • the material of the head unit base can be glass.
  • the contact surface between the head unit base and the head chip when it is formed in a step shape, it can be performed by forming a step shape with a predetermined depth from the surface by blasting.
  • a stepped recess having a desired depth can be easily formed with high accuracy by blasting the glass substrate.
  • the material of the head unit base can be Si (silicon).
  • Si silicon
  • the contact surface between the head unit base and the head chip when the contact surface between the head unit base and the head chip is formed in a stepped shape, it can be formed by recessing in a stepped shape with a predetermined depth from the surface by etching with respect to Si.
  • an RIE (Reactive Ion Etching) method can be preferably used.
  • a stepped concave portion having a desired depth can be easily formed with high accuracy by etching the Si substrate.
  • the material of the head unit base can be SUS (stainless steel).
  • SUS stainless steel
  • the contact surface between the head unit base and the head chip is formed in a stepped shape, at least one of milling, blasting, and etching is used for SUS, so that a predetermined surface is formed. This can be done by recessing in steps with depth. Also by any of the above-described processing on the SUS substrate, a stepped recessed portion having a desired depth can be easily formed with high accuracy.
  • the aspect in which the head chip is inclined with respect to the surface of the head unit base is an aspect in which only the head unit base side is formed in a step shape, an aspect in which only the head chip side is formed in a step shape, and both the head unit base and the head chip are Although there is an aspect in which it is formed in a step shape, in consideration of processing effort, an aspect in which only one of the head unit base and the head chip is formed in a step shape is preferable. In particular, it is preferable to form only the head unit base in a step shape because it can be easily processed on a single flat substrate.
  • a mounting flange formed so as to protrude from the head chip to the side, and contact this with the edge of the mounting opening of the head unit base.
  • the head chip main body portion of the head chip by bringing it into contact with the edge of the mounting opening of the head unit base.
  • the ink jet recording apparatus uses such an ink jet head unit, and is arranged so that the nozzle surface faces the recording surface of the recording medium.
  • the ink jet recording apparatus has a rotating drum that can rotate while holding a recording medium on a curved surface, and one or more ink jet head units are recorded on the recording medium held on the surface of the rotating drum. Arranged against the surface.
  • a plurality of head chips are arranged along the circumferential direction of the rotating drum, and the nozzle surfaces of the plurality of head chips are respectively close to the recording surface of the recording medium held on the surface of the rotating drum.
  • the plurality of head chips arranged in the circumferential direction of the rotating drum are attached so that the perpendicular to the center of each nozzle surface coincides with the rotation center of the rotating drum.
  • the nozzle surface is closest to the curved recording surface of the recording medium held on the curved rotating drum surface at the center, and the rotational direction of the rotating drum surface is opposite to the rotational direction from the center.
  • the recording medium is separated from the recording surface as it goes along the direction, but the separation distance is the smallest, and the difference in the separation distance to the recording surface of the recording medium between the nozzles in the nozzle surface can be reduced. . For this reason, it is possible to suppress the deviation of the landing positions between the nozzles.
  • FIG. 1 is a view showing an example of an ink jet head unit according to the present invention, and is a plan view seen from a surface opposite to a nozzle surface of a head chip.
  • FIG. 2 is a view showing a state in which the inkjet head unit shown in FIG. 1 is arranged close to the recording surface of a recording medium (not shown) held on the surface of the rotating drum. It is shown in a sectional view along line ii)-(ii).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the nozzle surface of the head chip.
  • the inkjet head unit 1 is arranged in a zigzag pattern along the Y direction in the figure so that four head chips 20 are arranged in two rows in the X direction in the figure on one flat head unit base 10.
  • the head unit base 10 is formed of a glass substrate, and attachment openings 11 each having a rectangular shape in plan view are formed through the attachment portions of the head chips 20.
  • a Si substrate or a SUS substrate is used as the head unit base 10
  • a structure similar to that of the present embodiment described below may be used. Note that the X direction and the Y direction in the figure are orthogonal to each other in FIG.
  • a large number of nozzles 51a are arranged in an array on the nozzle surface 21 of each head chip 20, and the nozzle row L is formed by arranging the large number of nozzles 51a in the Y direction in the figure. It is configured.
  • a plurality of nozzle rows L are arranged in the X direction in the figure.
  • the inkjet head unit 1 is configured so that each head chip 20 is a head so that the pitch of the nozzles 51a is equal along the Y direction in FIG.
  • the unit base 10 is positioned and held in each mounting opening 11.
  • Each head chip 20 is formed with two mounting flanges 22a and 22b that project greatly from both sides along the X direction in the figure.
  • One attachment flange 22 a is located outside when attached to the head unit base 10, and the other attachment flange 22 b is located inside when attached to the head unit base 10.
  • the nozzle surface 21 protrudes in the ink discharge direction from the positions of the mounting flanges 22a and 22b, and ink is stored on the opposite side of the nozzle surface 21 across the mounting flanges 22a and 22b.
  • An ink manifold 23 is provided.
  • the width of the mounting opening 11 of the head unit base 10 in the X direction in the figure is smaller than the width in the projecting direction of the two mounting flanges 22a and 22b, and the width in the Y direction in the figure is larger than the head chip 20. For this reason, the head unit base 10 and the head chip 20 come into contact with each other at the two attachment flange portions 22a and 22b.
  • the head chip 20 has a head chip body 50 and a wiring board layer 60 laminated and integrated.
  • the wiring board layer 60 protrudes to the side of the head chip body 50 to form the mounting flange 22 described above, and the ink manifold 23 is provided on the upper surface of the wiring board layer 60. .
  • the head chip body 50 includes a nozzle plate layer 51 formed of a Si (silicon) substrate, an intermediate plate layer 52 formed of a glass substrate, and a pressure chamber plate layer formed of a Si (silicon) substrate from the lower layer side in the figure. 53 and a diaphragm 54 formed of a SiO 2 thin film.
  • a nozzle plate layer 51 formed of a Si (silicon) substrate, an intermediate plate layer 52 formed of a glass substrate, and a pressure chamber plate layer formed of a Si (silicon) substrate from the lower layer side in the figure. 53 and a diaphragm 54 formed of a SiO 2 thin film.
  • a large number of nozzles 51a are opened and arranged on the lower surface.
  • the pressure chamber plate layer 53 is formed with a pressure chamber 53 a for storing ink for ejection, the upper wall of which is constituted by a vibration plate 54, and the lower wall of which is constituted by an intermediate plate layer 52.
  • the intermediate plate layer 52 is formed with a communication passage 52a through which the inside of the pressure chamber 53a communicates with the nozzle 51a.
  • Actuators 55 made of thin film PZT as pressure generating means are individually stacked on the upper surface of the diaphragm 54 so as to correspond to the pressure chambers 53a on a one-to-one basis.
  • Reference numeral 55 a is an upper electrode for supplying power to the actuator 55, and is laminated on the upper surface of the actuator 55.
  • Reference numeral 55b denotes a lower electrode, which is laminated in common between the upper surface of the diaphragm 54 and the lower surface of each actuator 55. Therefore, the actuator 55 is sandwiched between the upper electrode 55a and the lower electrode 55b, and is mechanically deformed by applying a predetermined voltage between the upper electrode 55a and the lower electrode 55b. Then, the diaphragm 54 is vibrated.
  • the wiring substrate layer 60 includes a substrate body 61 made of a Si substrate and an adhesive resin layer 62, and a gap corresponding to the thickness of the adhesive resin layer 62 is provided between the head chip body 50 and the substrate body 61.
  • the actuators 55 are stacked so as to form a predetermined space between the substrate body 61 and the diaphragm 54 in the area of each actuator 55.
  • the wiring board layer 60 is formed with a through-hole 63 penetrating vertically.
  • One end (upper end) communicates with the inside of the ink manifold 23, and the other end (lower end) is a pressure chamber of the head chip body 50.
  • An external wiring member (FPC) (not shown here) is ACF-connected to the end of the wiring board layer 60 that becomes the mounting flange 22, and is laminated on each actuator 55 via wiring formed on the wiring board layer 60.
  • FPC external wiring member
  • the head unit base 10 to which each head chip 20 having such a structure is attached comes into contact with the two attachment flanges 22 a and 22 b of the head chip 20 around each attachment opening 11.
  • the surface is formed in a step shape by forming the recessed portions 12a and 12b having a predetermined depth.
  • the recessed portion 12a serving as a contact surface with one mounting flange portion 22a is located in the edge portion 11a located outside the mounting opening 11 along the X direction in the drawing in the ink discharge direction of the head unit base 10. It is formed by engraving at a predetermined depth from the surface side (the lower surface side in FIG. 2). As a result, the edge portion 11a is partially thin.
  • the recessed portion 12b serving as a contact surface with the other mounting flange portion 22b is formed in the ink discharge direction of the head unit base 10 at the edge portion 11b positioned on the inner side of each mounting opening 11 along the X direction in the drawing. It is formed by engraving at a predetermined depth from the opposite surface side (upper surface side in FIG. 2). As a result, the edge portion 11b is partially thin.
  • edge portions 11a and 11b of the mounting opening 11 of the head unit base 10 facing each other along the X direction in the figure are alternately recessed and recessed portions 12a and 12b on the front and back of the head unit base 10 on one side and the other side.
  • Each has a step shape.
  • the edge portions 11a and 11b are the two edge portions where the attachment flange portions 22a and 22b projecting on both sides of the head chip 20 abut on the inner peripheral edge of the attachment opening 11 having a rectangular shape. It is.
  • the thickness of the edge portions 11a and 11b is reduced, when the attachment flange portions 22a and 22b are brought into contact with each other to attach the head chip 20, the attachment flange portions 22a and 22b are reduced by the thickness of the head unit base 10. It sinks in the thickness direction of the head unit base 10 from the surface of the head unit base 10 and comes into contact with a position lower than the height position of the surface of the head unit base 10.
  • one attachment flange 22 a corresponding to one edge 11 a of the attachment opening 11 abuts against the edge 11 a from the lower surface side of the head unit base 10, and the attachment flange 22 a are arranged so that their end portions are accommodated in the recessed portion 12a. Further, the other attachment flange 22b corresponding to the other edge 11b of the attachment opening 11 abuts on the edge 11b from the upper surface side of the head unit base 10, and the end of the attachment flange 22b. Is disposed in the recessed portion 12b.
  • the nozzle surface 21 of the head chip 20 is attached to the surface of the head unit base 10 so as to be inclined along the X direction in the figure.
  • the inclination angle of the head chip 20 is such that the recessed depths of the recessed portions 12a and 12b and the overlapping amounts of the edge portions 11a and 11b of the mounting opening 11 and the mounting flange portions 22a and 22b of the head chip 20 are as follows. Fine adjustment is made by fine-tuning.
  • Each head chip 20 is fixed by being cured by applying a photosensitive adhesive (not shown) at each of the mounting flanges 22a and 22b and irradiating light having a wavelength of the curing sensitivity of the adhesive.
  • a photosensitive adhesive as the fixing means, it is possible to finely adjust the position of the head chip 20 in the mounting opening 11 in a state before light irradiation even after the adhesive is applied. is there.
  • the photosensitive adhesive an ultraviolet curable adhesive that is cured by irradiation with UV light can be preferably used.
  • the head unit base 10 is preferably formed of a glass substrate.
  • the head unit base 10 is brought into close contact with the ultraviolet curable adhesive applied to the mounting flanges 22a and 22b, and the head The chip 20 is set at the optimum position.
  • the ultraviolet rays that have passed through the head unit base 10 are irradiated onto the ultraviolet curable adhesive, and the ultraviolet curable adhesive is cured.
  • the head chip 20 is bonded and fixed to the head unit base 10.
  • the ultraviolet curable adhesive is cured almost uniformly and the ultraviolet curable adhesive is irradiated with ultraviolet rays in a non-contact manner, so that the head chip 20 set at the optimum position is not displaced and the head chip 20 is It is fixed to the base 10. That is, the inkjet head unit in which the position of the head chip 20 in the mounting opening 11 of the head unit base 10 is bonded and fixed in an optimum state and positioned with high accuracy can be easily and stably supplied.
  • External wiring members 24a and 24b for supplying power to the upper electrode 55a and the lower electrode 55b (FIG. 4) of the actuator 55 are connected to the mounting flanges 22a and 22b of the head chip 20, respectively.
  • One external wiring member 24a is connected to the lower surface side (nozzle surface 21 side) of the mounting flange 22a, which is the lower side in the tilt direction with respect to the surface of the head unit base 10, and the other external wiring member 24b is connected to the head unit base.
  • 10 is connected to the upper surface side (ink manifold 23 side) of the mounting flange portion 22b which is the upper side in the inclination direction with respect to the surface of 10, and is routed upward and electrically connected to a drive IC (not shown).
  • reference numeral 30 denotes a cylindrical rotating drum constituting the ink jet recording apparatus, and a recording surface is configured by holding a recording medium (not shown) on a curved drum surface 31.
  • the X direction in the figure which is the direction in which the nozzle rows L of the head chips 20 are arranged side by side, is along the rotational direction of the rotary drum 30, and the nozzle surfaces 21 of the head chips 20 are the drum surfaces.
  • the recording medium 31 is arranged so as to be close to the recording surface of the recording medium.
  • each head chip 20 is set so that the perpendicular P to the center 21 ′ of the nozzle surface 21 coincides with the rotation center O of the rotary drum 30. At this time, each head chip 20 is inclined with respect to the surface of the flat head unit base 10 along the rotational direction of the rotary drum 30.
  • the nozzle surface 21 can be brought closest to the recording surface of the recording medium held on the drum surface 31.
  • the distance D1 between the center 21 ′ of the nozzle surface 21 and the recording surface of the recording medium held on the drum surface 31 is the smallest, and the nozzle surface 21 is closer to the mounting flanges 22a and 22b.
  • each head chip 20 is attached to be inclined with respect to the surface of the head unit base 10, it is not necessary to form a curved surface or an inclined surface, and all the head chips 20 are formed on the surface of the flat head unit base 10.
  • it can be configured only by forming the recessed portions 12a and 12b so that a parallel flat surface is recessed. For this reason, an extremely difficult operation such as curving so as to coincide with the drum surface 31 is unnecessary, and the inkjet head unit 1 in which the nozzle surface 21 of the head chip 20 is inclined at a predetermined angle can be configured very simply. .
  • the head chip 20 is not affected by the thickness of the head unit base 10.
  • the nozzle surface 21 can be brought as close as possible to the recording surface of the recording medium held on the drum surface 31 of the rotary drum 30. Therefore, the head unit base 10 can be made thick enough to ensure sufficient strength.
  • a resist mask M is laminated and formed on one surface of a glass substrate 40 cut into a predetermined planar shape, and patterned by a known exposure / development process to form mounting openings 11 in a staggered arrangement 4.
  • the resist mask M of only one rectangular region m1 is removed (FIGS. 6A and 6B).
  • each recess 41 is blasted so as to be half the thickness of the glass substrate 40 by adjusting the processing time (FIG. 7).
  • a resist mask M is similarly laminated on the other surface of the glass substrate 40 and patterned by a known exposure / development process to remove only the four rectangular regions m2.
  • the rectangular region m2 at this time is formed so as to be biased slightly toward the center of the glass substrate 40 with respect to the position of the recess 41 formed in the rectangular region m1 on one surface (FIG. 8A ), (B)).
  • each recess 42 is blasted so as to have a depth of the remaining half of the thickness of the glass substrate 40 by adjusting the processing time (FIG. 9).
  • each mounting opening 11 has a recessed portion 12a formed from the lower surface side of the head unit base 10 at one edge portion 11a, and the head unit base 10 at the other edge portion 11b.
  • the recessed portion 12b By forming the recessed portion 12b from the upper surface side, the front and back surfaces are formed in a staggered shape (FIGS. 10 and 11).
  • FIG. 12 shows another mode in which the head chip 20 is inclined with respect to the surface of the head unit base 10. Since two rows of head chips 20 along the X direction in the figure appear symmetrically, only one head chip 20 in one row will be described here.
  • the head chip 20 is inserted and attached to the attachment opening 11 of the head unit base 10 from the lower surface side.
  • the opposing edge portions 11a and 11b of the attachment opening 11 where the two attachment flange portions 22a and 22b of the head chip 20 abut each other no step processing is applied to one of the edge portions 11a.
  • only the other edge portion 11b is formed in a step shape by forming the recessed portion 12b from the lower surface side. For this reason, the edge portions 11a and 11b have different height positions relative to the lower surface of the head unit base 10 (the height position of the head unit base 10 in the thickness direction).
  • one attachment flange 22 a comes into contact with one edge portion 11 a of the attachment opening 11 from the lower surface side.
  • the other attachment flange 22b comes into contact with the recessed portion 12b of the other edge 11b of the attachment opening 11, and the both attachment flanges 22a and 22b are in contact with the lower surface of the head unit base 10.
  • the height position is different, and the nozzle surface 21 is inclined and attached to the other attachment flange 22b side.
  • the inclination angle is finely adjusted by finely adjusting the concave depth of the concave portion 12b and the amount of overlap between the edge portions 11a and 11b of the attachment opening 11 and the attachment flange portions 22a and 22b of the head chip 20. Adjusted.
  • the head chip 20 is attached to the head unit base 10 from the lower surface side, the nozzle surface 21 of each head chip 20 is moved to the drum surface 31 of the rotary drum 30 without being affected by the thickness of the head unit base 10. Can be as close as possible to the recording surface of the recording medium held on the recording medium. Therefore, the head unit base 10 can be made thick enough to ensure sufficient strength.
  • the external wiring members 24a and 24b are joined to the lower surface side (nozzle surface 21 side) of the mounting flange portions 22a and 22b of the head chip 20, respectively.
  • One external wiring member 24a located outside the head unit base 10 can be pulled out from the side of the head unit base 10 to the upper surface side as it is, but inside the head unit base 10 (along the X direction in the figure).
  • the other external wiring member 24b positioned between adjacent rows of head chips 20 cannot be pulled out to the upper surface side of the head unit base 10.
  • FIG. 13 shows still another aspect in which the head chip 20 is inclined with respect to the surface of the head unit base 10. Since the two rows of head chips 20 along the X direction in the figure appear symmetrically, only one head chip 20 in one row will be described here.
  • the head chip 20 is inserted and attached to the attachment opening 11 of the head unit base 10 from the upper surface side.
  • one of the edge portions 11a has a recessed portion 12a formed from the upper surface side.
  • no step processing is applied to the other edge portion 11b.
  • the edge portions 11a and 11b have different height positions with respect to the upper surface of the head unit base 10 (the height position of the head unit base 10 in the thickness direction).
  • one attachment flange 22 a is in the recessed portion 12 a of one edge 11 a of the attachment opening 11.
  • the other attachment flange 22b comes into contact with the other edge 11b of the attachment opening 11 from the upper surface side, and the both attachment flanges 22a and 22b are in contact with the upper surface of the head unit base 10.
  • the height position is different, and the nozzle surface 21 is inclined and attached to the one attachment flange 22a side.
  • the inclination angle is finely adjusted by finely adjusting the concave depth of the concave portion 12a and the amount of overlap between the edge portions 11a and 11b of the attachment opening 11 and the attachment flange portions 22a and 22b of the head chip 20. Adjusted.
  • the external wiring members 24a and 24b can be joined to the upper surface side (the surface opposite to the nozzle surface 21) of the mounting flange portions 22a and 22b of the head chip 20, respectively. If the portion 12a is recessed so as to continue to the end of the head unit base 10, the external wiring member 24a can be pulled out from the recessed portion 12a to the side of the head unit base 10 as a result.
  • the attachment flange portion 22a side positioned at can be joined to the lower surface side thereof.
  • FIG. 14 shows still another aspect in which the head chip 20 is inclined with respect to the surface of the head unit base 10. Since the two rows of head chips 20 along the X direction in the figure appear symmetrically, only one head chip 20 in one row will be described here.
  • the head chip 20 is inserted into the mounting opening 11 of the head unit base 10 from the upper surface side and attached using the head chip body 50 portion of the head chip 20. No processing is applied to the mounting opening 11 of the head unit base 10, and a step-shaped processing is added to the head chip body 50 side.
  • the head chip main body 50 closer to the nozzle surface 21 than the mounting flanges 22a and 22b has a plurality of layers (nozzle plate layer 51, intermediate plate layer 52, pressure chamber plate layer 53, Since the diaphragm 54) is formed, the lower surface side (nozzle surface side) of different layers abuts against the opposite edge portions 11a and 11b of the mounting opening 11 among the plurality of layers.
  • the widths of the plurality of layers are varied. In FIG. 14, the diaphragm 54 is not shown.
  • the nozzle plate layer 51 and the intermediate plate layer 52 are disposed at the portion corresponding to the one edge portion 11 a of the mounting opening 11, and the pressure chamber plate layer 53 and the diaphragm 54 that are the upper layers thereof.
  • the width narrower By forming the width narrower than that, the lower surface side of the pressure chamber plate layer 53 is exposed, and a stepped contact step portion 50a that becomes a contact surface with the edge portion 11a of the mounting opening 11 is formed. Yes.
  • the nozzle plate layer 51 is formed to be narrower than the intermediate plate layer 52, the pressure chamber plate layer 53, and the diaphragm 54 which are the upper layers.
  • a stepped contact step portion 50b that becomes a contact surface with the edge portion 11b of the attachment opening portion 11 is formed.
  • These contact step portions 50a and 50b have different height positions on the lower surface side, and the contact step portion 50b is closer to the nozzle surface 21 than the contact step portion 50a. Is in position.
  • the contact step portion 50 a far from the nozzle surface 21 is one side edge of the attachment opening 11 on the lower surface of the pressure chamber plate layer 53.
  • the contact step 50b closer to the nozzle surface 21 is in contact with the other edge portion 11b on the lower surface of the intermediate plate layer 52 from the upper surface side.
  • the nozzle surface 21 is inclined and attached to the one mounting flange 22a side so that the contact step 50a side protrudes below the head unit base 10 as compared to the contact step 50b side. It is done.
  • the inclination angle is finely adjusted by finely adjusting the thickness of each layer and the amount of overlap between the edge portions 11a and 11b of the mounting opening 11 and the contact step portions 50a and 50b.
  • the mounting opening 11 needs to be formed on the head unit base 10 side, and stepped processing is not necessary.
  • the width of the layer is partially changed to form a stepped surface that contacts the edge portions 11a and 11b of the mounting opening 11. Therefore, the manufacturing process can be simplified.
  • the external wiring members 24a and 24b can be joined to the upper surface side (the surface opposite to the nozzle surface 21) of the mounting flange portions 22a and 22b of the head chip 20, respectively. Since 22b is also exposed on the upper surface side of the head unit base 10, it can also be joined to the lower surface side of the mounting flange portions 22a and 22b. For this reason, it is not necessary to form a wiring lead hole in the head unit base 10.
  • the head chip is formed of a plurality of layers, and the width of the plurality of layers is varied so that different layers abut against the opposite edge portions of the mounting opening, whereby the edge portion Since the contact surface is formed, the attachment flanges 22a and 22b need not be provided.
  • FIG. 15 shows still another aspect in which the head chip 20 is inclined with respect to the surface of the head unit base 10. Since the two rows of head chips 20 along the X direction in the figure appear symmetrically, only one head chip 20 in one row will be described here.
  • the mounting opening 11 of the head unit base 10 is not processed at all.
  • a step-like process is applied to the wiring board layer 60 that constitutes the mounting flange portions 22a and 22b of the head chip 20.
  • the end of the attachment flange 22a corresponding to one edge 11a of the attachment opening 11 in the wiring board layer 60 is formed in a step shape recessed from the upper surface side.
  • an abutting step portion 22a1 having a partially reduced thickness is formed at the end of the mounting flange portion 22a.
  • the contact step 22a1 can be formed by partially reducing the thickness of the substrate body 61 of the wiring substrate layer 60.
  • the end portion of the attachment flange 22b corresponding to the other edge portion 11b of the attachment opening 11 in the wiring board layer 60 is formed in a step shape recessed from the lower surface side.
  • an abutting step 22b1 having a partially reduced thickness is formed at the end of the mounting flange 22b.
  • the contact step 22b1 can be formed by partially reducing the thickness of the adhesive resin layer 62 of the wiring board layer 60.
  • the contact step 22a1 formed on the upper surface side of one mounting flange 22a contacts the one edge 11a of the mounting opening 11, and the lower surface of the other mounting flange 22b
  • the abutting step portion 22b1 formed on the side is attached to the head unit base 10 so as to abut on the other edge portion 11b of the attachment opening 11.
  • the nozzle surface 21 is attached so as to be inclined so that the attachment flange 22a protrudes below the head unit base 10 as compared with the attachment flange 22b.
  • the inclination angle finely adjusts the concave thickness of each contact step 22a1, 22b1 with respect to the wiring board layer 60 and the amount of overlap between each edge 11a, 11b of the attachment opening 11 and the contact step 22a1, 22b1. It is fine-tuned by doing.
  • the mounting opening 11 needs to be formed on the head unit base 10 side, and stepped processing is not necessary.
  • the mounting openings 11 are formed by recessing the end portions to be the mounting flange portions 22a and 22b from the upper surface side or the lower surface side to reduce the thickness of the end portions.
  • the surfaces that come into contact with the edge portions 11a and 11b can be formed in a step shape.
  • the manufacturing process can be further simplified.
  • FIG. 15 shows an example in which the contact step portions 22a1 and 22b1 are formed on the attachment flange portions 22a and 22b, respectively.
  • the contact step portion may be formed only on one of the two attachment end portions 22a and 22b.
  • FIG. 16 shows an example of an ink jet recording apparatus according to the present invention.
  • a plurality of the ink jet head units 1 described above are arranged in the vicinity of the recording surface of a recording medium (not shown) held on the drum surface 31 of one rotary drum 30 along the rotation direction. Consists of.
  • the head chip 20 of each inkjet head unit 1 has, for example, the X direction in FIG. 1 along the rotation direction of the rotary drum 30 and, as described in FIG.
  • the head unit base 10 is disposed so as to be inclined with respect to the surface of the head unit base 10 so as to coincide with the rotation center O of the rotary drum 30.
  • each head chip 20 of each ink jet head unit 1 has a simple structure, but with respect to the curved recording surface of the recording medium held on the curved drum surface 31. Therefore, the landing position shift due to the nozzle position is suppressed, and high-quality recording can be performed.
  • Inkjet head unit 10 Head unit base 11: Mounting opening 11a, 11b: Edge portions 12a, 12b: Recessed portion 13: Wiring lead hole 20: Head chip 21: Nozzle surface 21 ′: Center of nozzle surface 22 22a, 22b: mounting flange 23: ink manifold 24a, 24b: external wiring member 30: rotating drum 31: drum surface 50: head chip body 50a, 50b: contact step 51: nozzle plate layer 51a: nozzle 52: Intermediate plate layer 52a: Communication path 53: Pressure chamber plate layer 53a: Pressure chamber 54: Vibration plate 55: Actuator 55a: Upper electrode 55b: Lower electrode 60: Wiring board layer 61: Board body 62: Adhesive resin layer 63: Through hole P: Vertical line O: Center of rotation of rotating drum L: No Le row

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

 ノズルプレートやヘッドユニットベースを曲面状に形成せず、曲面状の被記録面に対する各ノズルの距離の差を小さくできるインクジェットヘッドユニット及びインクジェット記録装置の提供を目的とし、ノズル面21にノズルが配列され、ノズルに連通した圧力室からそれぞれ独立した圧力発生手段によりインクを吐出できるヘッドチップ20と、ヘッドチップ20を配置して保持可能な平板状のヘッドユニットベース10とを有するインクジェットヘッドユニット1において、ヘッドユニットベース10とヘッドチップ20との当接面のうち、ヘッドユニットベース10側の当接面とヘッドチップ20側の当接面の少なくともいずれか一方の当接面を段状に形成し、ヘッドユニットベース10の表面に対するヘッドチップ20の当接面の高さを部分的に異ならせることで、ヘッドチップ20をヘッドユニットベース21の表面に対して傾斜させて取り付けたことを特徴とする。

Description

インクジェットヘッドユニット及びインクジェット記録装置
 本発明は、複数のヘッドチップを共通のヘッドユニットベースに配置してなるインクジェットヘッドユニット及びこれを備えたインクジェット記録装置に関する。
 ノズルから液滴を射出して記録を行うインクジェットヘッドは、所望の記録幅を得るためにノズル列を長尺化すると、幅方向に亘って均一な射出特性を得ることが非常に困難であるため、一般に、それぞれ個別に製造された幅狭のヘッドチップを多数個使用して共通のヘッドユニットベースに千鳥状等に配列することにより、全体としてノズルが所望の記録幅に亘って配列されるように構成したインクジェットヘッドユニットを作製するようにしている(特許文献1、2)。
 図17(a)、(b)は、4個のヘッドチップをヘッドユニットベースに2列となるように千鳥状に配列した従来のインクジェットヘッドユニット100を示している。(a)はヘッドユニットベースを断面で示す側面図、(b)はノズル面の反対側から見た平面図である。
 ヘッドチップ200は、SUS等の材質によって平板状に形成された共通のヘッドユニットベース300に形成された4つの取付け開口部301に、それぞれノズル面201側から挿入され、各ヘッドチップ200から側方にそれぞれ張り出すように形成された取付け鍔部202が取付け開口部301の辺縁部の上面側に当接して固定されることで、ヘッドユニットベース300に対して平面的に配列されている。
 各ヘッドチップ200のノズル面201には、例えば1200npi(nozzle per inch)の多数のノズルがアレイ状に配置されており、図中X方向に沿う方向から見た場合、全てのヘッドチップ200に亘って、ノズルのピッチが、図中Y方向に沿って等ピッチとなるように各ヘッドチップ200がヘッドユニットベース300に位置決めされている。
 なお、図中、203はインクマニホールド、204は外部配線部材(FPC)である。外部配線部材204は、取付け鍔部202のヘッドユニットベース300とは反対側面にそれぞれ接続されている。
 また、ヘッドチップ200は、図18に示すように、ヘッドユニットベース300の取付け開口部301に対して、インクマニホールド203側から挿入され、各取付け鍔部202が取付け開口部301の辺縁部の下面側に当接して固定されることで、ヘッドユニットベース300に対して平面的に配列される場合もある。前述の図17の態様では、各ヘッドチップ200の取付け鍔部202に対して同一側にノズル面201とヘッドユニットベース300とが配置されるため、ノズル面201をドラム表面401に巻きつけられて保持された記録媒体(図示省略)の被記録面に可及的近接させるために、ヘッドユニットベース300を薄く形成しなくてはならず、強度低下の問題があるが、この態様では、取付け鍔部202を挟んでヘッドチップ200のノズル面201とヘッドユニットベース300とが反対側に配置されるため、ヘッドユニットベース300の厚みを厚くして十分な強度を確保することができる。
 外部配線部材204は、各取付け鍔部202とヘッドユニットベース300との間に位置しており、内側に位置する外部配線部材204は、ヘッドユニットベース300に形成された配線引き出し穴302を通ってノズル面201とは反対面に引き出されている。
 これら図17、図18に示されるようなインクジェットヘッドユニット100を使用し、円筒状の回転ドラム400を有する高速ドラム搬送機に設置して描画を行う場合、インクジェットヘッドユニット100の図中X方向が回転ドラム400の回転方向(周方向)に沿うように配置される。このとき、各ノズル面201及びヘッドユニットベース300が互いに平行な平面となっているのに対し、回転ドラム400のドラム表面401は曲面となっているため、上記いずれの態様においても、各ヘッドチップ200においてヘッドユニットベース300の中央側に位置するノズルとドラム表面401に巻きつけられて保持された記録媒体(図示省略)の曲面状の被記録面(表面)との距離D1と、ヘッドユニットベース200のドラム400の周方向に沿う両端部側に位置するノズルとドラム表面401に巻きつけられて保持された記録媒体の曲面状の被記録面との距離D2とが、D1<D2となって大きく開いてしまい、記録媒体の被記録面に着弾するインク滴の着弾までの時間が、回転ドラム400の回転方向に沿うノズルの位置によって大きく異なってしまう。
 このようなノズル位置における着弾までの時間のずれは、一般に、ノズルからのインクの射出タイミングを微調整することによって解消することができる。しかし、ヘッドユニットベース300のドラム表面401上の記録媒体の被記録面に対する高さ位置は、ノズル面201とドラム表面401上の記録媒体の被記録面との間の距離が、最も短い距離D1で適正距離(約1mm)となるように設定されるため、距離D2は適正な距離D1に比べて最長となることによって、インク滴がこの長い距離D2を飛翔することによって、次のような新たな問題が生じていた。
 図19は、ギャップ量(ノズル面と記録媒体の被記録面との距離)と着弾精度の関係を示すグラフである。測定は、ノズル面と被記録面とを共に不動とし、特定のノズルから垂直に下ろした直線と被記録面とが交差する点を適正着弾位置とし、ノズル面と被記録面との間の距離を大きくしていった時の適正着弾位置に対する着弾位置座標を非接触3次元測定機にて測定することによって行った。
 その結果、ギャップ量が大きくなるに従って、着弾精度は悪化する(着弾誤差が大きくなる)ことがわかる。これは、ノズルと被記録面との距離が大きくなるに従って、インク滴の飛翔距離が長くなることによって、気流の影響(回転ドラム400の回転によって発生する気流の影響等)を受け易くなり、飛翔方向に乱れが発生するためである。
 このため、距離D1を飛翔するインク滴よりも距離D2を飛翔するインク滴の方が気流の影響を受け易くなって着弾位置ずれが発生してしまう問題があった。このような気流の影響による着弾位置ずれは射出タイミングでは調整することができず、画質を低下させてしまう原因となっていた。
 従来、特許文献3には、ノズルプレートを円筒形状の一部を形成するように湾曲した曲面状に形成することが記載されている。ノズルプレートを湾曲させることで、円筒形状の回転ドラムの表面と各ノズルとの距離を略一定とすることができるが、ノズルプレートを回転ドラムの表面に一致させるように精密に湾曲加工することは極めて難しく、製造が困難である問題がある。
 また、ヘッドユニットベース自体を回転ドラム表面の曲面形状に合わせて湾曲形成する方法も考えられるが、やはりヘッドユニットベースを回転ドラム表面に一致させるように精密に湾曲加工することは難しい問題がある。
 更に、特許文献4には、圧電アクチュエータを用いてヘッドチップの記録媒体に対する傾きを調整することが記載されている。しかし、ヘッドチップ毎に傾き調整のための圧電アクチュエータを設けることは、インクジェットヘッドユニットの構造が複雑化して製造難となるばかりでなく、製造コストが増加してしまう問題もある。
特開2010-58367号公報 特開2010-105255号公報 特開2006-327108号公報 特開2009-220452号公報
 本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ノズルプレートやヘッドユニットベースを曲面状に形成することなく、曲面状の被記録面に対する各ノズルの距離の差を小さくすることができるインクジェットヘッドユニット及びこれを用いたインクジェット記録装置を提供することを課題とする。
 本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
 上記課題は、以下の各発明によって解決される。
1.ノズル面に複数のノズルが配列され、該複数のノズルのそれぞれに連通した圧力室からそれぞれ独立した圧力発生手段によってインクを吐出することが可能なヘッドチップと、前記ヘッドチップを複数配置して保持可能な平板状のヘッドユニットベースとを有するインクジェットヘッドユニットにおいて、
 前記ヘッドユニットベースと前記ヘッドチップとが当接する当接面のうち、前記ヘッドユニットベース側の当接面と前記ヘッドチップ側の当接面の少なくともいずれか一方の当接面を段状に形成し、前記ヘッドユニットベースの表面に対する前記ヘッドチップの当接面の高さを部分的に異ならせることにより、前記ヘッドチップを前記ヘッドユニットベースの表面に対して傾斜させて取り付けたことを特徴とするインクジェットヘッドユニット。
2.前記ヘッドユニットベースは、前記ヘッドチップの取付け開口部を有し、
 前記ヘッドチップは、相反する側方にそれぞれ張り出す取付け鍔部を有すると共に、該取付け鍔部の各々と前記取付け開口部の対向する辺縁部とがそれぞれ当接することによって前記ヘッドユニットベースに取り付けられ、且つ、前記取付け鍔部と前記辺縁部との少なくともいずれか一方の当接面を段状に形成し、前記ヘッドユニットベースの表面に対する前記ヘッドチップの当接面の高さを部分的に異ならせたことを特徴とする前記1記載のインクジェットヘッドユニット。
3.前記ヘッドユニットベースは、前記取付け開口部のいずれか一方の前記辺縁部のみが、該ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向と反対方向の面側から所定の深さで段状に凹設されており、
 前記ヘッドチップは、前記取付け鍔部がそれぞれ前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向と反対方向の面側から該ヘッドユニットベースに当接し、且つ、一方の前記取付け鍔部が、段状に凹設された前記辺縁部に当接することで、前記ヘッドユニットベースの表面に対して傾斜して取り付けられていることを特徴とする前記2記載のインクジェットヘッドユニット。
4.前記ヘッドユニットベースは、前記取付け開口部のいずれか一方の前記辺縁部のみが、該ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から所定の深さで段状に凹設されており、
 前記ヘッドチップは、前記取付け鍔部がそれぞれ前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から該ヘッドユニットベースに当接し、且つ、一方の前記取付け鍔部が、段状に凹設された前記辺縁部に当接することで、前記ヘッドユニットベースの表面に対して傾斜して取り付けられていることを特徴とする前記2記載のインクジェットヘッドユニット。
5.前記ヘッドユニットベースは、前記取付け開口部のいずれか一方の前記辺縁部が、該ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から所定の深さで段状に凹設されていると共に、他方の前記辺縁部が、該ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向と反対面側から所定の深さで段状に凹設されており、
 前記ヘッドチップは、一方の前記取付け鍔部が前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から該ヘッドユニットベースに当接し、且つ、前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から所定の深さで段状に凹設された前記辺縁部に当接し、他方の前記取付け鍔部が前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向と反対面側から該ヘッドユニットベースに当接し、且つ、前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向と反対面側から所定の深さで段状に凹設された前記辺縁部に当接することで、前記ヘッドユニットベースの表面に対して傾斜して取り付けられていることを特徴とする前記2記載のインクジェットヘッドユニット。
6.前記ヘッドチップは、前記取付け鍔部にそれぞれ外部配線部材が接続されており、
 前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から凹設された前記辺縁部の近傍に配線引き出し穴が貫通形成され、当該辺縁部に当接する前記取付け鍔部に接続された前記外部配線部材が、前記配線引き出し穴を通って前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の反対面に引き出されていることを特徴とする前記4又は5記載のインクジェットヘッドユニット。
7.前記ヘッドユニットベースは、材質がガラスであり、ブラスト加工によって所定深さで段状に凹設されていることを特徴とする前記3~6のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニット。
8.前記ヘッドユニットベースは、材質がSiであり、エッチング加工によって所定深さで段状に凹設されていることを特徴とする前記3~6のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニット。
9.前記ヘッドユニットベースは、材質がSUSであり、フライス加工、ブラスト加工又はエッチング加工の少なくともいずれか1つの加工によって所定深さで段状に凹設されていることを特徴とする前記3~6のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニットである。
10.前記ヘッドユニットベースは、前記ヘッドチップの取付け開口部を有し、
 前記ヘッドチップは、複数の層によって形成されており、該複数の層のうち、前記取付け開口部の対向する辺縁部に対してそれぞれ異なる層が当接するように前記複数の層の幅を異ならせることにより、前記辺縁部との当接面が形成されていることを特徴とする前記1記載のインクジェットヘッドユニットである。
11.前記ヘッドチップは、前記ヘッドユニットベースに対して感光性接着剤によって接着されていることを特徴とする前記1~10のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニット。
12.前記ヘッドチップは、当該ヘッドチップの傾斜方向に沿って並設された複数のノズル列を有することを特徴とする前記1~11のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニット。
13.曲面状の表面に記録媒体を保持して回転可能な回転ドラムと、
 前記回転ドラムの周方向に沿って複数の前記ヘッドチップが配置されると共に、該ヘッドチップの前記ノズル面がそれぞれ前記回転ドラムの表面に保持された前記記録媒体の被記録面に近接するように配置され、前記記録媒体の被記録面に向けて前記ノズルからインクを吐出することにより描画を行う前記1~12のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニットとを有し、
 前記回転ドラムの周方向に配置される複数の前記ヘッドチップは、それぞれの前記ノズル面の中心に対する垂線が前記回転ドラムの回転中心に一致していることを特徴とするインクジェット記録装置。
 本発明に係るインクジェットヘッドユニット及びインクジェット記録装置によれば、ノズルプレートやヘッドユニットベースを曲面状に形成することなく、曲面状の被記録面に対する各ノズルの距離の差を小さくすることができる。
本発明に係るインクジェットヘッドユニットの一例を示す図であり、ヘッドチップのノズル面とは反対側の面から見た平面図 図1に示すインクジェットヘッドユニットを回転ドラムの表面に近接配置した状態を示す図 ヘッドチップのノズル面を示す図 ヘッドチップの内部構造を示す断面図 ヘッドチップの傾斜の様子を説明する図 ヘッドユニットベースの製造方法を説明する図 ヘッドユニットベースの製造方法を説明する図 ヘッドユニットベースの製造方法を説明する図 ヘッドユニットベースの製造方法を説明する図 作製されたヘッドユニットベースの平面図 作製されたヘッドユニットベースの断面図 ヘッドユニットベースの表面に対してヘッドチップを傾斜させる別の態様を示す断面図 ヘッドユニットベースの表面に対してヘッドチップを傾斜させる更に別の態様を示す断面図 ヘッドユニットベースの表面に対してヘッドチップを傾斜させる更にまた別の態様を示す断面図 ヘッドユニットベースの表面に対してヘッドチップを傾斜させる更に別の態様を示す断面図 本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す概略図 従来のインクジェットヘッドユニットを説明する図 従来のインクジェットヘッドユニットの他の態様を説明する図 ギャップ量と着弾精度の関係を示すグラフ
 本発明に係るインクジェットヘッドユニットは、ノズル面に複数のノズルが配列され、該複数のノズルのそれぞれに連通した圧力室からそれぞれ独立した圧力発生手段によってインクを吐出することが可能なヘッドチップと、このヘッドチップを複数配置して保持可能な平板状のヘッドユニットベースとを有する。複数のヘッドチップの各々は、ヘッドユニットベースに配置されて保持される際にヘッドユニットベースとヘッドチップとが当接する当接面のうち、ヘッドユニットベース側の当接面とヘッドチップ側の当接面の少なくともいずれか一方の当接面を段状に形成し、ヘッドユニットベースの表面に対するヘッドチップの当接面の高さを部分的に異ならせることにより、ヘッドチップをヘッドユニットベースの表面に対して傾斜させて取り付ける。
 ここで段状とは、当該当接面を構成する部位の厚みが他の部位の厚みよりも薄い又は厚い状態であり、且つ、当該当接面が他の部位の表面と平行な面を有する形状となっていることである。
 このようにヘッドユニットベースとヘッドチップとの当接面が段状に形成され、ヘッドユニットベースの表面に対するヘッドチップの当接面の高さを部分的に異ならせることで、ヘッドチップは、ヘッドユニットベースの表面に対してノズル面が傾斜した状態となる。ヘッドチップの傾斜角度は、当接面を段状に形成する際の薄さ(厚さ)を調整することによって容易に調整可能である。
 ヘッドユニットベースは、ヘッドチップの取付け開口部を有するものとすることにより、ヘッドチップの一部をこの取付け開口部に挿入するように取り付けることができる。このとき、ヘッドチップは、相反する側方にそれぞれ張り出す取付け鍔部を有すると共に、該取付け鍔部がヘッドユニットベースの取付け開口部の対向する辺縁部にそれぞれ当接することによって該ヘッドユニットベースに取り付けられる。
 従って、この場合、ヘッドユニットベースの取付け開口部の辺縁部とヘッドチップの取付け鍔部とが対向する面が当接面となるため、これら辺縁部又は取付け鍔部の少なくともいずれか一方の当接面であって、辺縁部においては対向する2つの辺縁部のうちの一方を段状に形成し、取付け鍔部においては相反する方向に張り出す2つの取付け鍔部のうちの一方を段状に形成することで、相互が当接した際に、ヘッドチップのヘッドユニットベースに対する当接面の高さを異ならせ、ヘッドチップをヘッドユニットベースの表面に対して傾斜させて取り付けることができる。
 本発明において、ヘッドユニットベースの材質はガラスとすることができる。この場合、ヘッドユニットベースとヘッドチップとの当接面を段状に形成する際、ブラスト加工によって表面から所定深さで段状に凹設することによって行うことができる。ガラス基板に対するブラスト加工によって高精度に所望深さの段状の凹設部を容易に形成することができる。
 また、ヘッドユニットベースの材質はSi(シリコン)とすることもできる。この場合、ヘッドユニットベースとヘッドチップとの当接面を段状に形成する際、Siに対するエッチング加工によって表面から所定深さで段状に凹設することによって行うことができる。エッチング加工としては、RIE(Reactive Ion Etching)法が好ましく使用できる。Si基板に対するエッチング加工によって高精度に所望深さの段状の凹設部を容易に形成することができる。
 更に、ヘッドユニットベースの材質はSUS(ステンレス)とすることもできる。この場合、ヘッドユニットベースとヘッドチップとの当接面を段状に形成する際、SUSに対して、フライス加工、ブラスト加工又はエッチング加工の少なくともいずれか1つの加工を採用することによって表面から所定深さで段状に凹設することによって行うことができる。SUS基板に対する上記いずれかの加工によっても、高精度に所望深さの段状の凹設部を容易に形成することができる。
 ヘッドチップをヘッドユニットベースの表面に対して傾斜させる態様は、ヘッドユニットベース側のみを段状に形成する態様、ヘッドチップ側のみを段状に形成する態様、ヘッドユニットベースとヘッドチップの双方を段状に形成する態様とがあるが、加工の手間を考慮すると、ヘッドユニットベースとヘッドチップとのいずれか一方のみを段状に形成する態様が好ましい。特に、ヘッドユニットベースのみを段状に形成する方が、1枚の平板状の基板に対して容易に加工できるために好ましい。
 ヘッドユニットベースとヘッドチップとの当接は、ヘッドチップから側方に張り出すように形成される取付け鍔部を利用し、これをヘッドユニットベースの取付け開口部の辺縁部に当接させることによって行うことができるが、ヘッドチップのヘッドチップ本体部分を利用して、これをヘッドユニットベースの取付け開口部の辺縁部に当接させることによって行うこともできる。
 本発明に係るインクジェット記録装置は、かかるインクジェットヘッドユニットを用い、そのノズル面が記録媒体の被記録面に対面するように配置される。インクジェット記録装置は、曲面状の表面に記録媒体を保持して回転可能な回転ドラムを有しており、1つ以上のインクジェットヘッドユニットが、この回転ドラムの表面に保持された記録媒体の被記録面に対して配置される。各インクジェットヘッドユニットは、回転ドラムの周方向に沿って複数のヘッドチップが配置されると共に、複数のヘッドチップのノズル面がそれぞれ回転ドラムの表面に保持された記録媒体の被記録面に近接するように配置される。
 回転ドラムの周方向に配置される複数のヘッドチップは、それぞれのノズル面の中心に対する垂線が回転ドラムの回転中心に一致するように取り付けられる。
 このため、ノズル面は、その中心で曲面状の回転ドラム表面に保持された記録媒体の曲面状の被記録面に対して最も近接し、該中心から回転ドラム表面の回転方向及び回転方向の反対方向に沿う方向に行くに従って記録媒体の被記録面から離間するが、その離間距離は最も小さくなり、ノズル面内の各ノズル間での記録媒体の被記録面までの離間距離の差を小さくできる。このため、各ノズル間の着弾位置のずれを抑制できるようになる。
 次に、本発明の具体的な実施の形態を図面を用いて説明する。
 図1は、本発明に係るインクジェットヘッドユニットの一例を示す図であり、ヘッドチップのノズル面とは反対側の面から見た平面図である。図2は、図1に示すインクジェットヘッドユニットを回転ドラムの表面に保持された記録媒体(図示省略)の被記録面に近接配置した状態を示す図であり、インクジェットヘッドユニットは、図1の(ii)-(ii)線に沿う断面図で示している。図3は、ヘッドチップのノズル面を示す図である。
 インクジェットヘッドユニット1は、1枚の平板状のヘッドユニットベース10に4つのヘッドチップ20が、図中X方向に2列に並設されるように、図中Y方向に沿って千鳥状に配置されている。ヘッドユニットベース10は、本実施形態ではガラス基板によって形成されており、各ヘッドチップ20の取付け部位に、それぞれ平面視矩形状となる取付け開口部11が貫通形成されている。ヘッドユニットベース10としてSi基板やSUS基板を使用する場合も、以下に説明する本実施形態と同様の構造にすればよい。なお、図中のX方向とY方向とは図1において互いに直交する。
 各ヘッドチップ20のノズル面21には、図3に示すように、多数のノズル51aがアレイ状に配置されており、多数のノズル51aが図中Y方向に配列されることによってノズル列Lが構成されている。ノズル列Lは、図中X方向に複数並設されている。インクジェットヘッドユニット1は、図1中X方向から見た場合、全てのヘッドチップ20に亘って、ノズル51aのピッチが、図中Y方向に沿って等ピッチとなるように各ヘッドチップ20がヘッドユニットベース10の各取付け開口部11内に位置決めされて保持されている。
 各ヘッドチップ20には、図中X方向に沿う両側方にそれぞれ大きく張り出す2つの取付け鍔部22a、22bが形成されている。一方の取り付け鍔部22aは、ヘッドユニットベース10に取り付けられる際に外側に位置し、他方の取付け鍔部22bは、ヘッドユニットベース10に取り付けられる際に内側に位置する。ノズル面21は、この取付け鍔部22a、22bの位置よりもインク吐出方向に突出しており、また、この取付け鍔部22a、22bを挟んでノズル面21と反対側には、インクが貯留されるインクマニホールド23が設けられている。
 ヘッドユニットベース10の取付け開口部11は、図中X方向の幅が2つの取付け鍔部22a、22bの張り出し方向の幅よりも小さく、図中Y方向の幅は、ヘッドチップ20よりも大きい。このため、ヘッドユニットベース10とヘッドチップ20とは、これら2つの取付け鍔部22a、22bの部位において互いに当接するようになっている。
 ここで、ヘッドチップの構造の一例について図4に示す断面図を用いて説明する。
 ヘッドチップ20は、ヘッドチップ本体50と配線基板層60とが積層一体化されている。ここでは、配線基板層60がヘッドチップ本体50よりも側方に張り出すことで、上述した取付け鍔部22となっており、この配線基板層60の上面に、インクマニホールド23が設けられている。
 ヘッドチップ本体50は、図中下層側から、Si(シリコン)基板によって形成されたノズルプレート層51、ガラス基板によって形成された中間プレート層52、Si(シリコン)基板によって形成された圧力室プレート層53、SiO薄膜によって形成された振動板54とを有している。ノズルプレート層51には下面に多数のノズル51aが開口し配列されている。
 圧力室プレート層53には、吐出のためのインクを収容する圧力室53aが形成されており、その上壁が振動板54によって構成され、下壁が中間プレート層52によって構成されている。中間プレート層52には、圧力室53aの内部とノズル51aとを連通する連通路52aが貫通形成されている。
 振動板54の上面には、圧力発生手段である薄膜PZTからなるアクチュエータ55が、圧力室53aに1対1に対応するように個別に積層されている。符号55aはアクチュエータ55に給電するための上部電極であり、アクチュエータ55の上面に積層されている。また、符号55bは下部電極であり、振動板54の上面と各アクチュエータ55の下面との間に共通に積層されている。従って、アクチュエータ55は、これら上部電極55aと下部電極55bとの間に挟まれた状態となっており、上部電極55aと下部電極55bとの間に所定電圧が印加されることで機械的に変形し、振動板54を振動させる。
 配線基板層60は、Si基板からなる基板本体61と接着樹脂層62とを有しており、ヘッドチップ本体50と基板本体61との間に該接着樹脂層62の厚み分の間隔を設け、且つ、各アクチュエータ55の領域に基板本体61と振動板54との間に所定の空間を形成するように積層されている。
 この配線基板層60には、上下に貫通する貫通孔63が形成されており、その一端(上端)は、インクマニホールド23内と連通し、他端(下端)は、ヘッドチップ本体50の圧力室53aの内部と連通することで、インクマニホールド23内のインクを流入させて圧力室53a内に供給可能としている。
 取付け鍔部22となる配線基板層60の端部には、ここでは不図示の外部配線部材(FPC)がACF接続され、該配線基板層60に形成された配線を介して各アクチュエータ55に積層された上部電極55a及び下部電極55bに給電することにより、各アクチュエータ55を変形させ、振動板54を振動させることで、圧力室53a内のインクに吐出のための圧力を付与し、連通路52aを通ってノズル51aから微小液滴として吐出する。
 このような構造を有する各ヘッドチップ20が取り付けられるヘッドユニットベース10には、図2に示すように、各取付け開口部11の周囲におけるヘッドチップ20の2つの取付け鍔部22a、22bと当接する面が、所定の深さの凹設部12a、12bが形成されることで段状に形成されている。
 一方の取付け鍔部22aとの当接面となる凹設部12aは、各取付け開口部11の図中X方向に沿う外側に位置する辺縁部11aにおいて、ヘッドユニットベース10のインク吐出方向の面側(図2における下面側)から所定の深さで彫り込まれることによって形成されている。これにより当該辺縁部11aは部分的に厚みが薄くなっている。
 他方の取付け鍔部22bとの当接面となる凹設部12bは、各取付け開口部11の図中X方向に沿う内側に位置する辺縁部11bにおいて、ヘッドユニットベース10のインク吐出方向と反対面側(図2における上面側)から所定の深さで彫り込まれることによって形成されている。これにより当該辺縁部11bは部分的に厚みが薄くなっている。
 これにより、ヘッドユニットベース10の取付け開口部11の図中X方向に沿って対向する辺縁部11a、11bは、一方と他方とでヘッドユニットベース10の表裏に互い違いに凹設部12a、12bを有することによりそれぞれ段状に形成されている。
 なお、辺縁部11a、11bとは、矩形状をなす取付け開口部11の内周縁において、ヘッドチップ20の両側方に張り出す取付け鍔部22a、22bがそれぞれ当接する2つの辺縁部分のことである。これら辺縁部11a、11bの厚みが薄くなると、ヘッドチップ20を取り付けるために取付け鍔部22a、22bを当接させる際、厚みが薄くなった分、取付け鍔部22a、22bはヘッドユニットベース10の表面よりも該ヘッドユニットベース10の厚み方向に沈み込むようになり、該ヘッドユニットベース10の表面の高さ位置よりも低い位置に当接されることになる。
 ヘッドチップ20は、取付け開口部11の一方の辺縁部11aに対応する一方の取付け鍔部22aが、ヘッドユニットベース10の下面側から該辺縁部11aに当接すると共に、該取付け鍔部22aの端部が凹設部12a内に収容されるように配置されている。また、取付け開口部11の他方の辺縁部11bに対応する他方の取付け鍔部22bが、ヘッドユニットベース10の上面側から該辺縁部11bに当接すると共に、該取付け鍔部22bの端部が凹設部12b内に収容されるように配置されている。
 これにより、ヘッドチップ20のノズル面21は、ヘッドユニットベース10の表面に対して、図中X方向に沿って傾斜して取り付けられる。ヘッドチップ20の傾斜角度は、各凹設部12a、12bの凹設深さ及び取付け開口部11の各辺縁部11a、11bとヘッドチップ20の各取付け鍔部22a、22bとのオーバーラップ量を微調整することによって微調整される。
 各ヘッドチップ20は、各取付け鍔部22a、22bにおいて感光性接着剤(図示せず)が塗布され、接着剤の硬化感度の波長を有する光を照射することによって硬化されて固定される。固定手段として感光性接着剤を使用することで、接着剤塗布後であっても光を照射する前の状態で、取付け開口部11内におけるヘッドチップ20の位置の微調整を行うことが可能である。感光性接着剤としては、UV光の照射により硬化する紫外線硬化型の接着剤を好ましく使用できる。
 また、紫外線硬化型接着剤を用いる場合には、ヘッドユニットベース10がガラス基板によって形成されていることが好ましい。ヘッドチップ20の取付け鍔部22a、22bをヘッドユニットベース10に固定するには、先ず、ヘッドユニットベース10を、取付け鍔部22a、22bに塗布された紫外線硬化型接着剤に密着させて、ヘッドチップ20を最適位置に設定する。次に、ヘッドユニットベース10に向けて紫外線照射装置(図示しない)から紫外線を照射すると、ヘッドユニットベース10を透過した紫外線が紫外線硬化型接着剤に照射されて、紫外線硬化型接着剤が硬化し、ヘッドチップ20をヘッドユニットベース10に接着、固定する。
 このように、ヘッドチップ20の取付け鍔部22a、22bを紫外線硬化型接着剤でヘッドユニットベース10に接着、固定する場合には、ヘッドユニットベース10に紫外線の透過率が高いガラス基板を使用することにより、紫外線硬化型接着剤がほぼ均等に硬化すると共に、紫外線硬化型接着剤に紫外線を非接触で照射するため、最適位置に設定したヘッドチップ20がずれることなく、ヘッドチップ20がヘッドユニットベース10に固定される。即ち、ヘッドユニットベース10の取付け開口部11内におけるヘッドチップ20の位置が最適状態で接着固定され高精度に位置決めされたインクジェットヘッドユニットを簡単に安定供給できる。
 ヘッドチップ20の各取付け鍔部22a、22bには、それぞれアクチュエータ55の上部電極55a及び下部電極55b(図4)に給電するための外部配線部材24a、24bが接続されている。一方の外部配線部材24aは、ヘッドユニットベース10の表面に対する傾斜方向の下位側となる取付け鍔部22aの下面側(ノズル面21側)に接続され、他方の外部配線部材24bは、ヘッドユニットベース10の表面に対する傾斜方向の上位側となる取付け鍔部22bの上面側(インクマニホールド23側)に接続され、それぞれ上方に引き回されて不図示の駆動ICと電気的に接続される。
 図2において、符号30は、インクジェット記録装置を構成する円筒形状の回転ドラムであり、曲面状のドラム表面31に記録媒体(図示省略)が保持されることによって被記録面を構成している。インクジェットヘッドユニット1は、各ヘッドチップ20のノズル列Lが並設される方向である図中X方向が回転ドラム30の回転方向に沿い、且つ、各ヘッドチップ20の各ノズル面21がドラム表面31に保持された記録媒体の被記録面に近接するように配置される。
 ここで、各ヘッドチップ20のヘッドユニットベース10の表面に対する傾斜角度について図5を用いて説明する。各ヘッドチップ20は、ノズル面21の中心21’に対する垂線Pが、回転ドラム30の回転中心Oに一致するように設定されている。このとき、各ヘッドチップ20は、平板状のヘッドユニットベース10の表面に対し、回転ドラム30の回転方向に沿って傾斜している。
 ヘッドチップ20をこのように傾斜させることで、ノズル面21をドラム表面31に保持された記録媒体の被記録面に最も近接させることができる。このとき、ノズル面21の中心21’でドラム表面31に保持された記録媒体の被記録面との間の距離D1が最も小さくなると共に、ノズル面21における各取付け鍔部22a、22b寄りの位置とドラム表面31に保持された記録媒体の被記録面との間の距離D2a、D2bが最も大きくなるが、D2a=D2bとなり、しかも、D2a、D2bのD1に対する距離の差が最も小さくなる。これにより、ノズル面21の中心付近のノズルと取付け鍔部22a、22b側の最端部のノズルとで、ドラム表面31に保持された記録媒体の被記録面までの距離の差に起因する着弾位置のずれを抑制することができる。
 本発明によれば、各ヘッドチップ20をヘッドユニットベース10の表面に対して傾斜して取り付けるために、湾曲面や傾斜面を形成する必要がなく、全て平板状のヘッドユニットベース10の表面に対して平行な平坦面が凹設されるように凹設部12a、12bを形成するだけで構成することができる。このため、ドラム表面31に一致させるように湾曲させる等の極めて困難な作業は不要であり、ヘッドチップ20のノズル面21が所定角度で傾斜したインクジェットヘッドユニット1を極めて簡単に構成することができる。
 しかも、各凹設部12a、12bのそれぞれの凹設深さを独立に調整することによって傾斜角度を調整することができるため、ヘッドユニットベース10の厚みに影響されずに、各ヘッドチップ20のノズル面21を回転ドラム30のドラム表面31に保持された記録媒体の被記録面に可及的近接させることができる。従って、ヘッドユニットベース10を十分な強度を確保できる厚みとすることができる。
 次に、かかるヘッドユニットベース10を製造する方法の一例を図6~図11を用いて説明する。
 まず、所定の平面形状に切り出されたガラス基板40の一方の面に、レジストマスクMを積層形成し、公知の露光・現像処理によってパターニングを行い、千鳥状配置の取付け開口部11となるべき4つの矩形状領域m1のみのレジストマスクMを除去する(図6(a)、(b))。
 次いで、ガラス基板40の一方の面に対してサンドブラスト処理を行う。レジストマスクMで被覆された領域は処理されず、各矩形状領域m1内のみが凹設されることにより、所定深さの凹部41がそれぞれ形成される。各凹部41は、処理時間を調整することにより、ガラス基板40の厚みの半分の深さとなるようにブラスト加工される(図7)。
 その後、ガラス基板40の他方の面にも、同様にレジストマスクMを積層形成し、公知の露光・現像処理によってパターニングを行い、4つの矩形状領域m2のみのレジストマスクMを除去する。このときの矩形状領域m2は、一方の面の矩形状領域m1内に形成された凹部41の位置に対して、ガラス基板40のやや中央寄りに偏倚するように形成される(図8(a)、(b))。
 次いで、ガラス基板40の他方の面に対してサンドブラスト処理を行う。レジストマスクMで被覆された領域は処理されず、各矩形状領域m2内のみが凹設されることにより、所定深さの凹部42がそれぞれ形成される。各凹部42は、処理時間を調整することにより、ガラス基板40の厚みの残りの半分の深さとなるようにブラスト加工される(図9)。
 これによって、4つの取付け開口部11を有する1枚の平板状のヘッドユニットベース10が作製される。各取付け開口部11の対向する辺縁部11a、11bは、一方の辺縁部11aではヘッドユニットベース10の下面側から凹設部12aが形成され、他方の辺縁部11bではヘッドユニットベース10の上面側から凹設部12bが形成されることで、それぞれ表裏で互い違いとなる段状に形成される(図10、図11)。
 図12は、ヘッドユニットベース10の表面に対してヘッドチップ20を傾斜させる別の態様を示している。図中のX方向に沿う2列のヘッドチップ20は対称に現われるため、ここでは一方の列のうちの一つのヘッドチップ20について説明する。
 この態様では、ヘッドユニットベース10の取付け開口部11に対してヘッドチップ20を下面側から挿入して取り付けている。ヘッドチップ20の2つの取付け鍔部22a、22bがそれぞれ当接する取付け開口部11の対向する辺縁部11a、11bのうち、一方の辺縁部11aには何ら段状の加工は加えられておらず、他方の辺縁部11bのみが、下面側から凹設部12bが形成されることによって段状に形成されている。このため、辺縁部11aと11bとで、ヘッドユニットベース10の下面に対する高さ位置(ヘッドユニットベース10の厚み方向の高さ位置)が異なっている。
 従って、この取付け開口部11に対してヘッドユニットベース10の下面側からヘッドチップ20を取り付けると、一方の取付け鍔部22aは、取付け開口部11の一方の辺縁部11aに下面側から当接するのに対し、他方の取付け鍔部22bは、取り付け開口部11の他方の辺縁部11bの凹設部12b内に当接することとなり、両取付け鍔部22a、22bでヘッドユニットベース10の下面に対する高さ位置が異なり、ノズル面21は、他方の取付け鍔部22b側に傾斜して取り付けられる。
 傾斜角度は、凹設部12bの凹設深さ及び取付け開口部11の各辺縁部11a、11bとヘッドチップ20の各取付け鍔部22a、22bとのオーバーラップ量を微調整することによって微調整される。
 この態様では、ヘッドチップ20はヘッドユニットベース10に対して下面側から取り付けられるため、ヘッドユニットベース10の厚みに影響されずに、各ヘッドチップ20のノズル面21を回転ドラム30のドラム表面31に保持された記録媒体の被記録面に可及的近接させることができる。従って、ヘッドユニットベース10を十分な強度を確保できる厚みとすることができる。
 この態様において、外部配線部材24a、24bは、それぞれヘッドチップ20の取付け鍔部22a、22bにおける下面側(ノズル面21側)に接合されている。ヘッドユニットベース10の外側に位置する一方の外部配線部材24aは、そのままヘッドユニットベース10の側方から上面側に引き出すことができるが、ヘッドユニットベース10の内側(図中のX方向に沿って隣接するヘッドチップ20の列の間)に位置する他方の外部配線部材24bは、ヘッドユニットベース10の上面側に引き出すことができない。このため、ヘッドユニットベース10の内側に位置し、該ヘッドユニットベース10の下面側から当接している取付け鍔部22bが配置される取付け開口部11の他方の辺縁部11bの近傍、具体的には、図中のX方向に沿って隣接するヘッドチップ20の列の間に、ヘッドユニットベース10を貫通する配線引き出し穴13を形成しており、この配線引き出し穴13を利用して、他方の外部配線部材24bをヘッドユニットベース10の上面側に引き出すようにする個とで、隣接する列のヘッドチップ20の邪魔にならないようにしている。
 図13は、ヘッドユニットベース10の表面に対してヘッドチップ20を傾斜させる更に別の態様を示している。図中のX方向に沿う2列のヘッドチップ20は対称に現われるため、ここでも一方の列のうちの一つのヘッドチップ20について説明する。
 この態様では、ヘッドユニットベース10の取付け開口部11に対してヘッドチップ20を上面側から挿入して取り付けている。ヘッドチップ20の2つの取付け鍔部22a、22bがそれぞれ当接する取付け開口部11の対向する辺縁部11a、11bのうち、一方の辺縁部11aは、上面側から凹設部12aが形成されることによって段状に形成されているが、他方の辺縁部11bには何ら段状の加工は加えられていない。このため、辺縁部11aと11bとで、ヘッドユニットベース10の上面に対する高さ位置(ヘッドユニットベース10の厚み方向の高さ位置)が異なっている。
 従って、この取付け開口部11に対してヘッドユニットベース10の上面側からヘッドチップ20を取り付けると、一方の取付け鍔部22aは、取り付け開口部11の一方の辺縁部11aの凹設部12a内に当接するのに対し、他方の取付け鍔部22bは、取り付け開口部11の他方の辺縁部11bに上面側から当接することとなり、両取付け鍔部22a、22bでヘッドユニットベース10の上面に対する高さ位置が異なり、ノズル面21は、一方の取付け鍔部22a側に傾斜して取り付けられる。
 傾斜角度は、凹設部12aの凹設深さ及び取付け開口部11の各辺縁部11a、11bとヘッドチップ20の各取付け鍔部22a、22bとのオーバーラップ量を微調整することによって微調整される。
 この態様において、外部配線部材24a、24bは、それぞれヘッドチップ20の取付け鍔部22a、22bにおける上面側(ノズル面21と反対面側)に接合することができるが、図示するように、凹設部12aをヘッドユニットベース10の端部まで連続するように凹設すると、外部配線部材24aを凹設部12aからそのままヘッドユニットベース10の側方に引き出すことができるため、この凹設部12a内に位置する取付け鍔部22a側は、その下面側に接合することもできる。
 この態様では、外部配線部材24a、24bをいずれの接合形態としても、ヘッドユニットベース10に配線引き出し穴を形成する必要はない。
 図14は、ヘッドユニットベース10の表面に対してヘッドチップ20を傾斜させる更にまた別の態様を示している。図中のX方向に沿う2列のヘッドチップ20は対称に現われるため、ここでも一方の列のうちの一つのヘッドチップ20について説明する。
 この態様では、ヘッドユニットベース10の取付け開口部11に対してヘッドチップ20を上面側から挿入して該ヘッドチップ20のヘッドチップ本体50の部分を利用して取り付けている。ヘッドユニットベース10の取付け開口部11には何ら加工を加えておらず、ヘッドチップ本体50側に段状となる加工を加えている。
 ヘッドチップ20において取り付け鍔部22a、22bよりもノズル面21側のヘッドチップ本体50は、図4に示したように複数の層(ノズルプレート層51、中間プレート層52、圧力室プレート層53、振動板54)によって形成されているため、これら複数の層のうち、取付け開口部11の対向する辺縁部11a、11bに対してそれぞれ異なる層の下面側(ノズル面側)が当接するように複数の層の幅(図中X方向に沿う長さ)を異ならせている。なお、図14では、振動板54は図示を省略してある。
 ここでは、ヘッドチップ本体50において、取付け開口部11の一方の辺縁部11aに対応する部位では、ノズルプレート層51及び中間プレート層52を、その上層である圧力室プレート層53及び振動板54よりも幅を狭く形成することで、圧力室プレート層53の下面側を露出させ、取付け開口部11の辺縁部11aとの当接面となる段状の当接段部50aを形成している。また、取付け開口部11の他方の辺縁部11bに対応する部位では、ノズルプレート層51のみを、その上層である中間プレート層52、圧力室プレート層53及び振動板54よりも幅を狭く形成することで、中間プレート層52の下面側を露出させ、取付け開口部11の辺縁部11bとの当接面となる段状の当接段部50bを形成している。これら当接段部50aと50bとでは、それぞれの下面側の高さ位置が異なっており、当接段部50aよりも当接段部50bの方が、ノズル面21に対して近くなる高さ位置となっている。
 従って、このヘッドチップ20をヘッドユニットベース10の上面側から取り付けると、ノズル面21に対して遠い方の当接段部50aは圧力室プレート層53の下面で取り付け開口部11の一方の辺縁部11aと上面側から当接するのに対し、ノズル面21に対して近い方の当接段部50bは、中間プレート層52の下面で他方の辺縁部11bに上面側から当接する。これにより、ノズル面21は、当接段部50a側の方が当接段部50b側に比べてヘッドユニットベース10の下方に突出するように、一方の取付け鍔部22a側に傾斜して取り付けられる。
 傾斜角度は、各層の厚み及び取付け開口部11の各辺縁部11a、11bと当接段部50a、50bとのオーバーラップ量を微調整することによって微調整される。
 この態様によれば、ヘッドユニットベース10側には取付け開口部11のみを形成しておけばよく、段状の加工が不要となる。ヘッドチップ20のヘッドチップ本体50を積層形成する際に、その層の幅を一部異ならせることで、取付け開口部11の辺縁部11a、11bと当接する面を段状に形成することができるため、製造工程を簡略化できる。
 この態様において、外部配線部材24a、24bは、それぞれヘッドチップ20の取付け鍔部22a、22bにおける上面側(ノズル面21と反対面側)に接合することができるが、いずれの取付け鍔部22a、22bもヘッドユニットベース10の上面側に露出するため、取付け鍔部22a、22bの下面側に接合することもできる。このため、ヘッドユニットベース10に配線引き出し穴を形成する必要はない。
 また、この態様では、ヘッドチップを複数の層で形成し、取付け開口部の対向する辺縁部に対してそれぞれ異なる層が当接するように複数の層の幅を異ならせることにより、辺縁部との当接面が形成されているので、取付け鍔部22a、22bを設けなくてもよい。
 図15は、ヘッドユニットベース10の表面に対してヘッドチップ20を傾斜させる更に別の態様を示している。図中のX方向に沿う2列のヘッドチップ20は対称に現われるため、ここでも一方の列のうちの一つのヘッドチップ20について説明する。
 この態様も図14と同様にヘッドユニットベース10の取付け開口部11には何ら加工を加えていない。この態様では、ヘッドチップ20の取り付け鍔部22a、22bを構成している配線基板層60に段状となる加工を加えている。
 ここでは、配線基板層60における取付け開口部11の一方の辺縁部11aに対応する取付け鍔部22aの端部は、上面側から凹設された段状に形成されている。これにより当該取付け鍔部22aの端部には、部分的に厚みが薄くなった当接段部22a1が形成されている。この当接段部22a1は、配線基板層60の基板本体61の厚みを部分的に薄くすることによって形成することができる。
 また、配線基板層60における取付け開口部11の他方の辺縁部11bに対応する取付け鍔部22bの端部は、下面側から凹設された段状に形成されている。これにより当該取付け鍔部22bの端部には、部分的に厚みが薄くなった当接段部22b1が形成されている。この当接段部22b1は、配線基板層60の接着樹脂層62の厚みを部分的に薄くすることによって形成することができる。
 このヘッドチップ20は、一方の取付け鍔部22aでは、上面側に形成された当接段部22a1が取付け開口部11の一方の辺縁部11aと当接し、他方の取付け鍔部22bでは、下面側に形成された当接段部22b1が取付け開口部11の他方の辺縁部11bと当接するようにヘッドユニットベース10に取り付けられる。これにより、ノズル面21は、取付け鍔部22aの方が取付け鍔部22b側に比べてヘッドユニットベース10の下方に突出するように傾斜して取り付けられる。
 傾斜角度は、配線基板層60に対する各当接段部22a1、22b1の凹設厚み及び取付け開口部11の各辺縁部11a、11bと当接段部22a1、22b1とのオーバーラップ量を微調整することによって微調整される。
 この態様によれば、ヘッドユニットベース10側には取付け開口部11のみを形成しておけばよく、段状の加工が不要となる。ヘッドチップ20の配線基板層60を形成する際に、取付け鍔部22a、22bとなる端部を上面側又は下面側から凹設して当該端部の厚みを薄くすることで、取付け開口部11の辺縁部11a、11bと当接する面を段状に形成することができる。しかも、配線基板層60の加工だけで済み、図14に示す態様のようにヘッドチップ本体50に加工を施す必要がないため、製造工程をより一層簡略化できる。
 図15は、取付け鍔部22a、22bにそれぞれ当接段部22a1、22b1を形成した例を示している。しかし、当接段部は、2つの取付け端部22a、22bのうちのいずれか一方のみに形成されるようにしてもよい。
 図16は、本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示している。インクジェット記録装置は、一つの回転ドラム30のドラム表面31に保持された記録媒体(図示省略)の被記録面に近接させて、その回転方向に沿って、上述したインクジェットヘッドユニット1を複数配置させることによって構成される。各インクジェットヘッドユニット1のヘッドチップ20は、例えば図1中のX方向が回転ドラム30の回転方向に沿い、且つ、図5において説明したように、全てのノズル面21の中心21’に対する垂線が回転ドラム30の回転中心Oに一致するように、それぞれのヘッドユニットベース10の表面に対して傾斜して配置される。
 このようなインクジェット記録装置によれば、各インクジェットヘッドユニット1の各ヘッドチップ20は、構造簡単でありながらも、曲面状のドラム表面31に保持された記録媒体の曲面状の被記録面に対して傾斜して取り付けられるため、ノズル位置による着弾位置ずれが抑制され、高画質の記録を行うことができる。
  1:インクジェットヘッドユニット
  10:ヘッドユニットベース
  11:取り付け開口部
  11a、11b:辺縁部
  12a、12b:凹設部
  13:配線引き出し穴
  20:ヘッドチップ
  21:ノズル面
  21’:ノズル面の中心
  22、22a、22b:取付け鍔部
  23:インクマニホールド
  24a、24b:外部配線部材
  30:回転ドラム
  31:ドラム表面
  50:ヘッドチップ本体
  50a、50b:当接段部
  51:ノズルプレート層
  51a:ノズル
  52:中間プレート層
  52a:連通路
  53:圧力室プレート層
  53a:圧力室
  54:振動板
  55:アクチュエータ
  55a:上部電極
  55b:下部電極
  60:配線基板層
  61:基板本体
  62:接着樹脂層
  63:貫通孔
  P:垂線
  O:回転ドラムの回転中心
  L:ノズル列

Claims (13)

  1.  ノズル面に複数のノズルが配列され、該複数のノズルのそれぞれに連通した圧力室からそれぞれ独立した圧力発生手段によってインクを吐出することが可能なヘッドチップと、前記ヘッドチップを複数配置して保持可能な平板状のヘッドユニットベースとを有するインクジェットヘッドユニットにおいて、
     前記ヘッドユニットベースと前記ヘッドチップとが当接する当接面のうち、前記ヘッドユニットベース側の当接面と前記ヘッドチップ側の当接面の少なくともいずれか一方の当接面を段状に形成し、前記ヘッドユニットベースの表面に対する前記ヘッドチップの当接面の高さを部分的に異ならせることにより、前記ヘッドチップを前記ヘッドユニットベースの表面に対して傾斜させて取り付けたことを特徴とするインクジェットヘッドユニット。
  2.  前記ヘッドユニットベースは、前記ヘッドチップの取付け開口部を有し、
     前記ヘッドチップは、相反する側方にそれぞれ張り出す取付け鍔部を有すると共に、該取付け鍔部の各々と前記取付け開口部の対向する辺縁部とがそれぞれ当接することによって前記ヘッドユニットベースに取り付けられ、且つ、前記取付け鍔部と前記辺縁部との少なくともいずれか一方の当接面を段状に形成し、前記ヘッドユニットベースの表面に対する前記ヘッドチップの当接面の高さを部分的に異ならせたことを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドユニット。
  3.  前記ヘッドユニットベースは、前記取付け開口部のいずれか一方の前記辺縁部のみが、該ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向と反対方向の面側から所定の深さで段状に凹設されており、
     前記ヘッドチップは、前記取付け鍔部がそれぞれ前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向と反対方向の面側から該ヘッドユニットベースに当接し、且つ、一方の前記取付け鍔部が、段状に凹設された前記辺縁部に当接することで、前記ヘッドユニットベースの表面に対して傾斜して取り付けられていることを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッドユニット。
  4.  前記ヘッドユニットベースは、前記取付け開口部のいずれか一方の前記辺縁部のみが、該ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から所定の深さで段状に凹設されており、
     前記ヘッドチップは、前記取付け鍔部がそれぞれ前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から該ヘッドユニットベースに当接し、且つ、一方の前記取付け鍔部が、段状に凹設された前記辺縁部に当接することで、前記ヘッドユニットベースの表面に対して傾斜して取り付けられていることを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッドユニット。
  5.  前記ヘッドユニットベースは、前記取付け開口部のいずれか一方の前記辺縁部が、該ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から所定の深さで段状に凹設されていると共に、他方の前記辺縁部が、該ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向と反対面側から所定の深さで段状に凹設されており、
     前記ヘッドチップは、一方の前記取付け鍔部が前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から該ヘッドユニットベースに当接し、且つ、前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から所定の深さで段状に凹設された前記辺縁部に当接し、他方の前記取付け鍔部が前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向と反対面側から該ヘッドユニットベースに当接し、且つ、前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向と反対面側から所定の深さで段状に凹設された前記辺縁部に当接することで、前記ヘッドユニットベースの表面に対して傾斜して取り付けられていることを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッドユニット。
  6.  前記ヘッドチップは、前記取付け鍔部にそれぞれ外部配線部材が接続されており、
     前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の面側から凹設された前記辺縁部の近傍に配線引き出し穴が貫通形成され、当該辺縁部に当接する前記取付け鍔部に接続された前記外部配線部材が、前記配線引き出し穴を通って前記ヘッドユニットベースにおけるインク吐出方向の反対面に引き出されていることを特徴とする請求項4又は5記載のインクジェットヘッドユニット。
  7.  前記ヘッドユニットベースは、材質がガラスであり、ブラスト加工によって所定深さで段状に凹設されていることを特徴とする請求項3~6のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニット。
  8.  前記ヘッドユニットベースは、材質がSiであり、エッチング加工によって所定深さで段状に凹設されていることを特徴とする請求項3~6のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニット。
  9.  前記ヘッドユニットベースは、材質がSUSであり、フライス加工、ブラスト加工又はエッチング加工の少なくともいずれか1つの加工によって所定深さで段状に凹設されていることを特徴とする請求項3~6のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニット。
  10.  前記ヘッドユニットベースは、前記ヘッドチップの取付け開口部を有し、
     前記ヘッドチップは、複数の層によって形成されており、該複数の層のうち、前記取付け開口部の対向する辺縁部に対してそれぞれ異なる層が当接するように前記複数の層の幅を異ならせることにより、前記辺縁部との当接面が形成されていることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドユニット。
  11.  前記ヘッドチップは、前記ヘッドユニットベースに対して感光性接着剤によって接着されていることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニット。
  12.  前記ヘッドチップは、当該ヘッドチップの傾斜方向に沿って並設された複数のノズル列を有することを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニット。
  13.  曲面状の表面に記録媒体を保持して回転可能な回転ドラムと、
     前記回転ドラムの周方向に沿って複数の前記ヘッドチップが配置されると共に、該ヘッドチップの前記ノズル面がそれぞれ前記回転ドラムの表面に保持された前記記録媒体の被記録面に近接するように配置され、前記記録媒体の被記録面に向けて前記ノズルからインクを吐出することにより描画を行う請求項1~12のいずれかに記載のインクジェットヘッドユニットとを有し、
     前記回転ドラムの周方向に配置される複数の前記ヘッドチップは、それぞれの前記ノズル面の中心に対する垂線が前記回転ドラムの回転中心に一致していることを特徴とするインクジェット記録装置。
     
     
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