JP2009172778A - Droplet discharge head, droplet discharge apparatus, and recording apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】高い組立精度を確保することが可能であるとともに、部品間の接合後の部品間の相対的な位置精度の検査を行うことができる液滴吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】第1部材15の第1接合面27に2つの第2部材14が互いに並列して接合される液滴吐出ヘッド10である。両第2部材14の第2接合面28には、接合方向に凹状とされた段差部18が設けられ、段差部18には、対向側面14aに関連するように第1部材15に対する位置調整の基準としてのアライメントマーク21が設けられ、両第2部材14のうちの少なくとも一方は、両第2部材14が第1接合面27に並列しつつ面当接された状態において、第2接合面28に沿う方向において両第2部材14の並列方向との直交方向に位置する外端壁面側で段差部18を当第2部材14の外方に連通するための開口20が外端壁面16に形成されている。
【選択図】図2Provided is a droplet discharge head that can ensure high assembly accuracy and can inspect relative positional accuracy between components after joining the components.
A droplet discharge head 10 in which two second members 14 are joined to a first joining surface 27 of a first member 15 in parallel with each other. The second joining surfaces 28 of both the second members 14 are provided with a stepped portion 18 that is concave in the joining direction, and the stepped portion 18 is used for position adjustment with respect to the first member 15 so as to be related to the opposing side surface 14a. An alignment mark 21 is provided as a reference, and at least one of the second members 14 is in contact with the second joint surface 28 while the second members 14 are in parallel with the first joint surface 27. An opening 20 is formed in the outer wall surface 16 for communicating the stepped portion 18 to the outside of the second member 14 on the outer wall surface side located in a direction orthogonal to the parallel direction of the second members 14 in the direction along Has been.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、例えば、画像の記録のために液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドであり、特に、第1部材の第1接合面に少なくとも2つの第2部材が並列して接合される液滴吐出ヘッド、それを搭載した液滴吐出装置および記録装置に関する。 The present invention is, for example, a droplet discharge head for discharging droplets for image recording, and in particular, at least two second members are bonded in parallel to the first bonding surface of the first member. The present invention relates to a droplet discharge head, and a droplet discharge device and a recording device on which the droplet discharge head is mounted.
近年、用紙上に向けてインク滴(液滴)を吐出することにより、用紙上に印字するインクジェット方式の液滴吐出ヘッドを用いて画像を記録するプリンタ、ファクシミリ、コピー機等の記録装置(液滴吐出装置)が増えてきている。この液滴吐出ヘッドには、種々の構造のものが知られているが、インク滴を吐出するための複数のノズルと、各ノズルに対応する液室を形成するための流路板と、液室のインクに吐出エネルギーを付与すべく各ノズルに対応して設けられたアクチュエータとを備え、各アクチュエータが選択的に駆動されることにより記録信号に応じたインク滴をノズルより吐出して、当該インク滴で画像を形成するものがある。このアクチュエータとしては、電気的なエネルギーを機械的な変位に変換する電気機械変換素子や、発熱抵抗体等が用いられる。 In recent years, recording apparatuses (liquids) such as printers, facsimiles, and copiers that record an image using an ink jet type droplet discharge head that prints on paper by discharging ink droplets (droplets) onto the paper. The number of droplet discharge devices is increasing. Various droplet discharge heads having various structures are known. A plurality of nozzles for discharging ink droplets, a flow path plate for forming a liquid chamber corresponding to each nozzle, a liquid Actuators corresponding to the respective nozzles for applying ejection energy to the ink in the chamber, and each actuator is selectively driven to eject ink droplets corresponding to the recording signal from the nozzles. Some form an image with ink droplets. As the actuator, an electromechanical conversion element that converts electrical energy into mechanical displacement, a heating resistor, or the like is used.
この液滴吐出ヘッドでは、高密度に高品質な記録を行うためには、構成する各微細部品、すなわちノズル板、流路板、圧電素子等の互いの位置を高い精度で調整して接合し組み立てる必要がある。特に、近年では、液滴吐出ヘッドの更なる小型化が求められていることから、構成する各微細部品もさらに微細化されているので、液滴吐出ヘッドの組み立てにおいては非常に高い精度(例えば±10μm程度)が要求される。 In this droplet discharge head, in order to perform high-quality recording at high density, the positions of the constituent micro parts, that is, the nozzle plate, flow path plate, piezoelectric element, etc., are adjusted and joined with high accuracy. It needs to be assembled. In particular, in recent years, since further downsizing of the droplet discharge head has been demanded, each constituent micro component is further miniaturized. Therefore, in assembling the droplet discharge head, for example, very high accuracy (for example, ± 10 μm or so) is required.
このように高い組立精度を達成すべく流路板の各液室とアクチュエータ(この例ではヒータ)とを適切な位置関係とするために、アクチュエータのY軸方向の後方にできる段差のうち最も右端に位置する段差をアクチュエータの位置調整のための基準(所謂アライメントマーク)とすべく画像処理を用いた観察系で位置検出し、その後同じ観察系での観察下において、基準とする液室の位置がアライメントマークに適合するように流路板の位置を調整する画像処理を用いた位置合わせ方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to achieve an appropriate positional relationship between the liquid chambers of the flow path plate and the actuator (heater in this example) in order to achieve such high assembly accuracy, the rightmost end of the steps that can be made behind the actuator in the Y-axis direction. The position of the liquid chamber is detected by an observation system using image processing to make the step located at the reference position (so-called alignment mark) for adjusting the position of the actuator, and then the position of the reference liquid chamber is observed under the same observation system. An alignment method using image processing that adjusts the position of the flow path plate so as to match the alignment mark has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところが、この方法では、部材に設定されたアライメントマーク(上記した例では最右端の段差)の位置を検出する必要があるが、各部品が微細化されている場合には各部材間の接合のための接着材がアライメントマークを遮蔽してしまい、このアライメントマークの位置を検出できなくなる虞がある。また、接着材がアライメントマークを完全には遮蔽していない場合であっても、より高い精度が要求される場面では当該アライメントマークの輪郭位置を把握する必要があることから、アライメントマークに接着材が付着することにより、このアライメントマークの位置を高い精度で検出できなくなる虞がある。 However, in this method, it is necessary to detect the position of the alignment mark set on the member (the rightmost step in the above example). For this reason, there is a possibility that the adhesive for shielding the alignment mark and the position of the alignment mark cannot be detected. Even if the adhesive does not completely shield the alignment mark, it is necessary to grasp the contour position of the alignment mark in a scene where higher accuracy is required. As a result, the position of the alignment mark may not be detected with high accuracy.
このため、本出願人は、互いに面当接されて接合される2つの部材のうちの一方の部材(この例ではアクチュエータとしての圧電素子)の接合面に、接合方向に凹状とされた(他方の部材から離間する)段差部を設け、この段差部にアライメントマークが形成された構成の液滴吐出ヘッドを既に出願した発明で提案した(例えば、特許文献2参照)。この構成の液滴吐出ヘッドでは、接着材が塗布される接合面に対して凹んだ位置にアライメントマークが設けられることから、接合面に塗布された接着材が当該アライメントマークに付着することを防止することができるので、このアライメントマークの位置を高い精度で検出することができる。この構成の液滴吐出ヘッドにおける位置合わせ(アライメント)の様子を、図17ないし図19を用いて説明する。 For this reason, the present applicant has formed a concave shape in the joining direction on the joining surface of one member (in this example, a piezoelectric element as an actuator) of the two members to be joined in contact with each other. A droplet discharge head having a structure in which a step portion (separated from the above member) is provided and an alignment mark is formed on the step portion has been proposed in the invention already filed (see, for example, Patent Document 2). In the droplet discharge head having this configuration, since the alignment mark is provided at a position recessed with respect to the bonding surface to which the adhesive is applied, the adhesive applied to the bonding surface is prevented from adhering to the alignment mark. Therefore, the position of the alignment mark can be detected with high accuracy. The state of alignment (alignment) in the droplet discharge head having this configuration will be described with reference to FIGS.
図17ないし図19に示す例では、基板2上に設けられたアクチュエータとしての2つの圧電素子3と、この圧電素子3に変位部(図示せず)が接合される振動板4と、液室5aを形成するための流路板5と、振動板4の変位部に各ノズル(図示せず)が対応するように流路板5上に接合されるノズル板(図示せず)とを有する液滴吐出ヘッド1において、基板2上に設けられた両圧電素子3と、流路板5が接合された振動板4との相対的な位置調整の様子を示している。
In the example shown in FIGS. 17 to 19, two
両圧電素子3は、長尺の板形状を呈し、延在方向で見た両端近傍に上述した段差部6およびアライメントマーク7が、設けられている。この段差部6およびアライメントマーク7は、両圧電素子3の幅方向に延在する溝状とされている。
Both
振動板4には、アライメントマーク7を基準として圧電素子3と振動板4との相対的な位置を調整するための位置検出マークとしての貫通孔である位置検出用孔4aが設けられている。また、流路板5には、位置検出用孔4aとアライメントマーク7とを観察するための貫通孔である観察用孔5aが設けられている。
The vibration plate 4 is provided with a
この両圧電素子3と振動板4との相対的な位置調整では、観察光学系であるマーク検出装置8を用いて、観察用孔5aを経て位置検出用孔4aとアライメントマーク7との相対的な位置関係を観察し、相互の位置関係が適切なものとなるように両圧電素子3と振動板4との相対的な位置を調整することで、両圧電素子3と振動板4との位置合わせを行うことができる。ここで、位置検出用孔4aは、溝状とされたアライメントマーク7において、圧電素子3における並列されたもう一方の圧電素子3に対向する側の側面の近傍位置に対して、相対的な位置関係を調整するように設定されている。換言すると、2つの互いに対向する圧電素子3の中間(以下、内側という)側を基準として振動板4の相対的な位置を調整するように設定されている。これは、いずれか一方の圧電素子3の外側の側面を基準とすると、両圧電素子3自体が有する加工誤差や当該両圧電素子3の基板2への取付誤差等により、両圧電素子3と振動板4との相対的な位置を調整した場合であっても、基準とされた位置からの間隔が大きくなるほど種々の誤差分が累積されることから、基板2に対する振動板4の位置ずれすなわち液滴吐出ヘッド1における振動板4の位置ずれが大きくなってしまう虞があるが、内側を基準とすると、液滴吐出ヘッド1における振動板4の位置ずれを小さくすることができることによる。このとき、マーク検出装置8によるアライメントマーク7の観察のために、照明装置9が用いられる。
In the relative position adjustment between the
この照明装置9は、同軸落射照明ではなく、両圧電素子3の側方から(両圧電素子3と振動板4との間へ進向するように)アライメントマーク7の周辺を照明する斜方照明とされている。これは、同軸落射照明とすると、位置検出用孔4aの輪郭形状を明確に取得することは可能であるが、アライメントマーク7の周辺において十分な明るさを得られなくなる虞があることによる。この原因としては、アライメントマーク7の周辺が、位置検出用孔4aを通過した光でのみ照明されることが考えられる。特に、この例のように、圧電素子3に設けられたアライメントマーク7を観察するために照明する場合、一般にセラミックスで形成される圧電素子3では反射光の強度が小さくなってしまうことから、アライメントマーク7の周辺において十分な明るさを得られなくなる可能性が高くなってしまう。このため、照明装置9は斜方照明とされている。
This
このものでは、両圧電素子3と振動板4とが所定の間隔を保ちつつ対向させた状態で、マーク検出装置8を用いて、観察用孔5aを経て位置検出用孔4aとアライメントマーク7との相対的な位置関係を観察し、相互の位置関係が適切なものとなるように両圧電素子3と振動板4との相対的な位置を調整する。この調整の後、その位置関係を保ったまま両圧電素子3と振動板4とを面当接させて加圧し、両圧電素子3の接合面に塗布された接着剤を熱硬化させて、両圧電素子3と振動板4とを接合する。これにより、両圧電素子3と振動板4とを、適切な位置関係で接合することができる。
ところが、上記した液滴吐出ヘッド1では、両圧電素子3と振動板4とが所定の間隔で離間された状態で両圧電素子3と振動板4との位置関係が調整された後に、両圧電素子3と振動板4とが面当接されて加圧され、両圧電素子3の接合面に塗布された接着剤を熱硬化されることから、例えば、面当接されて加圧する過程において両圧電素子3と振動板4との位置関係がずれてしまう虞がある。
However, in the
ここで、上記した方法では、照明装置9が斜方照明とされているため、両圧電素子3と振動板4とを面当接させた後においては、照明装置9でアライメントマーク7の周辺を照明することができなくなってしまう(図19参照)ので、両圧電素子3と振動板4との位置関係を調整することができない。このとき、並列される両圧電素子3の間から照明装置9で照明することが考えられるが、この両圧電素子3が極めて近い位置で並列されていることから、両圧電素子3の間からの照明ではアライメントマーク7の周辺において十分な明るさを得ることは大変困難である。
Here, in the method described above, since the
このため、液滴吐出ヘッド1では、数十μm(例えば±10μm程度)の組立精度は確保できても、面当接されて加圧する過程で生じる誤差の影響により数μm(例えば±1μm程度)以下の組立精度を達成することができなくなってしまう。また、この液滴吐出ヘッド1では、接合後の部品間の相対的な位置精度の検査をすることができなくなってしまう。
For this reason, in the
本発明は、上記の問題に鑑みて為されたもので、高い組立精度を確保することが可能であるとともに、部品間の接合後の部品間の相対的な位置精度の検査を行うことができる液滴吐出ヘッドを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and can ensure high assembly accuracy and can inspect relative positional accuracy between components after joining between components. An object of the present invention is to provide a droplet discharge head.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、液滴吐出に関連し、第1部材における同一の第1接合面に対して少なくとも2つの第2部材が互いに並列しつつ面当接するように接着剤により接合される液滴吐出ヘッドであって、前記両第2部材において前記第1接合面に面当接される第2接合面には、接合方向に凹状とされた段差部が設けられ、該段差部には、前記両第2部材が並列されることにより互いに対向される対向側面に関連するように、前記第1接合面に沿う方向における前記第1部材に対する位置調整の基準としてのアライメントマークが設けられ、前記両第2部材のうちの少なくとも一方には、前記両第2部材が前記第1接合面に並列しつつ面当接された状態において、前記第2接合面に沿う方向において前記両第2部材の並列方向との直交方向に位置する外端壁面側で前記段差部を当該第2部材の外方に連通するための開口が前記外端壁面に形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドであって、前記開口が設けられた前記第2部材は、前記開口が設けられた前記外端壁面が、並列される他方の前記第2部材に近づくにつれて前記アライメントマークに近づくように並列方向に対して傾斜され、前記段差部は、前記第2部材の前記第2接合面上で並列方向に沿って延在する溝状を呈し、この溝状を規定する一方の側壁面が前記外端壁面により切り欠かれることにより前記開口が規定されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の液滴吐出ヘッドであって、前記アライメントマークは、前記段差部において前記第1接合面と対向される段差面上で並列方向に沿って延在する溝状を呈しつつこの溝状を規定する一対の側壁面の少なくとも一方が前記対向側面に連通されるように前記段差面に設けられていることを特徴とする。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項2または請求項3に記載の液滴吐出ヘッドであって、前記段差部は、溝状を規定する一方の側壁面の一部のみが前記外端壁面により切り欠かれていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the droplet discharge head according to
請求項5に係る発明は、請求項3または請求項4に記載の液滴吐出ヘッドであって、前記開口が設けられた前記第2部材は、前記対向側面が溝状の前記アライメントマークの延在方向に対して直交されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項6に係る発明は、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドであって、前記両第2部材は、液滴に吐出エネルギーを付与するための圧電素子であり、液滴に吐出させるための複数のチャンネルを並列的に形成すべく複数の平行なスリットにより分割され、並列方向が該各スリットの延在方向に一致されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項7に係る発明は、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドが搭載されていることを特徴とする液滴吐出装置。 According to a seventh aspect of the invention, there is provided a liquid droplet ejection apparatus on which the liquid droplet ejection head according to any one of the first to sixth aspects is mounted.
請求項8に係る発明は、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドが搭載されていることを特徴とする記録装置。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a recording apparatus on which the liquid droplet ejection head according to any one of the first to sixth aspects is mounted.
本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、並列される両第2部材のうちの少なくとも一方の外端壁面が開口されていることから、両第2部材が第1接合面に並列しつつ面当接された状態であっても、この開口を経ることにより斜方照明でアライメントマークの周辺において十分な明るさを得ることができる。このため、この液滴吐出ヘッドでは、高い組立精度を確保することが可能であるとともに、部品間の接合後の部品間の相対的な位置精度の検査を行うことができる。このことから、この液滴吐出ヘッドでは、微細化された場合であっても極めて良好な液滴吐出特性有することとなる。 In the droplet discharge head according to the present invention, since the outer end wall surface of at least one of the two second members arranged in parallel is opened, both the second members are in surface contact with the first joint surface. Even in such a state, it is possible to obtain sufficient brightness around the alignment mark by oblique illumination through the opening. For this reason, in this droplet discharge head, it is possible to ensure high assembly accuracy and to inspect the relative positional accuracy between components after joining the components. For this reason, this droplet discharge head has very good droplet discharge characteristics even when it is miniaturized.
上記した構成に加えて、前記開口が設けられた前記第2部材は、前記開口が設けられた前記外端壁面が、並列される他方の前記第2部材に近づくにつれて前記アライメントマークに近づくように並列方向に対して傾斜され、前記段差部は、前記第2部材の前記第2接合面上で並列方向に沿って延在する溝状を呈し、この溝状を規定する一方の側壁面が前記外端壁面により切り欠かれることにより前記開口が規定されていることとすると、第2部材の第2接合面に並列方向に傾斜された外端壁面を横切るように溝加工を施して段差部を形成すれば、1度の加工で当該段差部とそれに連通する開口とを設けることができる。このため、生産効率を高めることができる。 In addition to the above-described configuration, the second member provided with the opening is arranged so that the outer end wall surface provided with the opening approaches the alignment mark as the other second member arranged in parallel approaches. The step portion is inclined with respect to the parallel direction, and the stepped portion has a groove shape extending along the parallel direction on the second joint surface of the second member, and one side wall surface defining the groove shape is the If the opening is defined by being cut out by the outer end wall surface, the stepped portion is formed by performing groove processing so as to cross the outer end wall surface inclined in the parallel direction to the second joint surface of the second member. If formed, the stepped portion and the opening communicating with the stepped portion can be provided by one processing. For this reason, production efficiency can be improved.
上記した構成に加えて、前記アライメントマークは、前記段差部において前記第1接合面と対向される段差面上で並列方向に沿って延在する溝状を呈しつつこの溝状を規定する一対の側壁面の少なくとも一方が前記対向側面に連通されるように前記段差面に設けられていることとすると、同一の溝加工のための設備を用いて段差部とアライメントマークとを形成することができるので、生産効率を高めることができる。 In addition to the above-described configuration, the alignment mark has a pair of grooves defining the groove shape while exhibiting a groove shape extending along the parallel direction on the step surface facing the first joint surface in the step portion. If at least one of the side wall surfaces is provided on the step surface so as to communicate with the opposite side surface, the step portion and the alignment mark can be formed using the same equipment for groove processing. So production efficiency can be increased.
上記した構成に加えて、前記段差部は、溝状を規定する一方の側壁面の一部のみが前記外端壁面により切り欠かれていることとすると、第2部材において段差部の外端壁面側に、残された溝状を規定する側壁面と外端壁面とを規定する外端壁部が残存することとなり、この外端壁部により第2接合面の一部が規定されていることから、外端壁部の第2接合面を第1部材の第1接合面に面当接させることができる。このことは、第1部材と両第2部材との接合強度を向上させることができるとともに、第1部材と両第2部材との仮接合のために利用することもできる。 In addition to the above-described configuration, when the step portion has only a part of one side wall surface defining the groove shape cut out by the outer end wall surface, the outer end wall surface of the step portion in the second member On the side, the outer end wall portion that defines the side wall surface that defines the remaining groove shape and the outer end wall surface remains, and a part of the second joint surface is defined by the outer end wall portion. Therefore, the second joint surface of the outer end wall portion can be brought into surface contact with the first joint surface of the first member. This can improve the bonding strength between the first member and both second members, and can also be used for temporary bonding between the first member and both second members.
上記した構成に加えて、前記開口が設けられた前記第2部材は、前記対向側面が溝状の前記アライメントマークの延在方向に対して直交されていることとすると、延在方向が互いに直交する溝状のアライメントマークと対向側面とを利用することにより、対向側面に直行する面のうちの溝状のアライメントマークの延在方向を含む面に沿う方向での第1部材と両第2部材との相対的な位置関係を適切かつ容易に調節することができる。 In addition to the configuration described above, the extending direction of the second member provided with the opening is orthogonal to each other when the opposing side surface is orthogonal to the extending direction of the groove-shaped alignment mark. The first member and the second member in the direction along the surface including the extending direction of the groove-shaped alignment mark out of the surfaces orthogonal to the opposing side surface by utilizing the groove-shaped alignment mark and the opposing side surface The relative positional relationship can be adjusted appropriately and easily.
上記した構成に加えて、前記両第2部材は、液滴に吐出エネルギーを付与するための圧電素子であり、液滴に吐出させるための複数のチャンネルを並列的に形成すべく複数の平行なスリットにより分割され、並列方向が該各スリットの延在方向に一致されていることとすると、アライメントマークの周辺を適切に照明することができるので、反射光の強度が小さい圧電素子に設けられたアライメントマークであっても適切に観察することができる。 In addition to the above-described configuration, each of the second members is a piezoelectric element for imparting ejection energy to the droplet, and a plurality of parallel members are formed in parallel to form a plurality of channels for ejecting the droplet. If it is divided by the slits and the parallel direction is aligned with the extending direction of each slit, the periphery of the alignment mark can be appropriately illuminated, so the piezoelectric element with low reflected light intensity is provided. Even alignment marks can be observed appropriately.
特に、段差部が並列方向に沿って延在する溝状とされている場合、同一の溝加工のための設備を用いてスリットと段差部とを形成することができるので、生産効率を高めることができる。 In particular, when the stepped portion has a groove shape extending along the parallel direction, the slit and the stepped portion can be formed using the same equipment for groove processing, so that the production efficiency is increased. Can do.
また、段差部およびアライメントマークが並列方向に沿って延在する溝状とされている場合、同一の溝加工のための設備を用いてスリットと段差部とアライメントマークとを形成することができるので、生産効率を高めることができる。 In addition, when the stepped portion and the alignment mark have a groove shape extending along the parallel direction, the slit, the stepped portion, and the alignment mark can be formed using the same equipment for groove processing. , Can increase production efficiency.
上記した構成の液滴吐出ヘッドが搭載されていることを特徴とする液滴吐出装置とすると、微細化された場合であっても高密度に高品質な液滴の吐出が可能な液滴吐出装置を提供することができる。 When the droplet discharge device is equipped with the droplet discharge head having the above-described configuration, the droplet discharge capable of discharging high-quality droplets at high density even when miniaturized. An apparatus can be provided.
上記した構成の液滴吐出ヘッドが搭載されていることを特徴とする記録装置とすると、微細化された場合であっても高密度に高品質な記録が可能な記録装置を提供することができる。 When the recording apparatus is equipped with the droplet discharge head having the above-described configuration, it is possible to provide a recording apparatus capable of high-quality recording at high density even when the recording apparatus is miniaturized. .
以下に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの実施例を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of a droplet discharge head according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る液滴吐出ヘッド10の要部の構造を概略的に示す説明図であり、図2は、液滴吐出ヘッド10の説明のための概略的な分解斜視図である。ここで、以下の説明では、図1を正面視して、左右方向をX軸方向とし、紙面に直交する方向をY軸方向とし、上下方向をZ軸方向とする。また、図3は、Z軸方向に沿って上面側から見た駆動ユニット11(圧電素子14)を示す上面図であり、図4は、Z軸方向に沿って上面側から見た振動板15を示す上面図であり、図5は、Z軸方向に沿って上面側から見た流路板23を示す上面図であり、図6は、Z軸方向に沿って上面側から見たノズル板24を示す上面図である。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the structure of the main part of a
液滴吐出ヘッド10は、本実施例では、PZT方式印字ヘッドであり、図1および図2に示すように、駆動ユニット11と液室ユニット12とを備えている。
In this embodiment, the
駆動ユニット11は、基板13上にアクチュエータとしての長尺な圧電素子14が2列に配置され、接着剤によって接合されて構成されている。この両圧電素子14は、それぞれがX軸方向に沿って配設されており、Y軸方向に並列されている。なお、本実施例では、PZT方式印字ヘッドである液滴吐出ヘッド10のため、アクチュエータとして圧電素子14が用いられているが、液滴吐出ヘッドのアクチュエータとしては他の電気機械変換素子や、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いることもできる。
The
圧電素子14は、例えば10層以上の積層型圧電素子であり、基板13に接合される下面および振動板15に接合される上面(後述する第2接合面28)がX軸方向に沿う上底および下底を有する互いに等しい台形状を呈しつつX−Y平面に沿うものとされ、Z軸方向に延在する柱状を呈している。この下面および上面は、並列されるもう一方の圧電素子14に対向される対向側面14a側が短くなるように設定されている。このため、各圧電素子14においてX軸方向に位置する一対の外壁端面16は、並列されるもう一方の圧電素子14に近づくに連れて互いに近接するように並列方向であるY軸方向(Y−Z平面)に対して傾斜されており、並列されるもう一方の圧電素子14に近づくに連れて後述するアライメントマーク21に近づくようにY軸方向(Y−Z平面)に対して傾斜されていることとなる。以下では、外壁端面16において、Z軸方向に直交する(面に沿う)方向を外壁端面延在方向という。
The
この圧電素子14では、その上半部分に例えばダイシングソー等を用いてY−Z平面に沿いつつY軸方向に架け渡すように延在する複数のスリット17が設けられ、この複数のスリット17により複数の駆動部14bと複数の支柱部14cとに分割されている。各駆動部14bは、後述する液室25のインクを液滴化して飛翔させるための駆動パルス(吐出エネルギー)をインクに付与する箇所となり、各支柱部14cは、液室ユニット12を支える箇所となる。なお、図3、図12、図13および図18では、理解容易のため、各駆動部および各支柱部に分割されている様子は省略して示している。
In the
また、両圧電素子14には、両外壁端面16の近傍(両端部)に溝状段差部18が設けられ、この溝状段差部18の底面となる段差面18aにアライメント溝19が設けられている。溝状段差部18は、Z軸方向に所定の深さ寸法とされかつX軸方向に所定の幅寸法とされ、この圧電素子14の上面(後述する第2接合面28)をY軸方向に架け渡しつつ、外壁端面延在方向で見て外壁端面16の一部を横切るように、複数のスリット17と同様に圧電素子14の上半部分に形成されている。このため、溝状段差部18は、X−Y平面に沿いつつ圧電素子14の上面(後述する第2接合面28)よりも下方に位置する底面となる段差面18aと、Y−Z平面に沿う2つの側壁面18b、18cとを有し、そのうちの両端側に位置する側壁面18bの一部が外壁端面16により切り欠かれている。換言すると、外壁端面16では、その一部が溝状段差部18を形成する加工が施されることにより切り欠かれており、これにより後述するアライメントマーク21の近傍位置で溝状段差部18に連通する開口20が形成されていることとなる。なお、後述するように、開口20は、アライメントマーク21の適切な観察を可能とすべく、外壁端面16側においてX−Y平面に略沿う方向からの照射光(本実施例では後述する照明装置31からの照射光)のアライメントマーク21への導光路を確保するために設けられているものであることから、この照射光によりアライメントマーク21の周辺を所望の光量で照明することができるような大きさ寸法とされていれば良い。この開口20の大きさ寸法は、外壁端面16のY軸方向(Y−Z平面)に対する傾斜角度と、溝状段差部18の幅寸法と、溝状段差部18が外壁端面16を横切る位置とを適宜設定することにより容易に調整することができる。ここで、X−Y平面に略沿う方向とは、第1部材(本実施例では後述するように振動板15)と第2部材(本実施例では後述するように両圧電素子14)とが面当接された状態において、開口20を通過する照明光でアライメントマーク21の周辺を照明することができる角度範囲をいう。
Further, both the
この溝状段差部18に設けられたアライメント溝19は、複数のスリット17と同様に例えばダイシングソー等を用いて段差面18aに形成されており、Y−Z平面に沿いつつY軸方向に架け渡すように延在されている。このアライメント溝19は、外壁端面16を横切ることのないように、換言すると溝形状を規定する両側面が外壁端面16により切り欠かれることのないように設けられている。このため、アライメント溝19は、X軸方向に延在する対向側面14aに直交するように当該対向側面14aを開口している(図10等参照)。後述するように、このY軸方向に延在するアライメント溝19(その両側面)と、そこに直交する対向側面14aとが、アライメントマーク21(図10、図11等参照)を構成している。
The
また、両圧電素子14では、Y軸方向に延在する溝状段差部18が、Y−Z平面に対して傾斜された外壁端面16のうちの外壁端面延在方向で見た一部を横切るように設けられていることから、両端部に残存された外壁端部22が設けられている。この外壁端部22は、外壁端面16のうちの外壁端面延在方向で見た残部を規定しつつ側壁面18bの残部を規定しており、複数の駆動部14bおよび複数の支柱部14cの上面(後述する第2接合面28)と同一平面上に位置する上面(後述する仮接合面29)を規定している。この両圧電素子14の上面、すなわち複数の駆動部14b、複数の支柱部14cおよび外壁端部22の上面に液室ユニット12(その振動板15)が面当接されて接合されることとなる。
Further, in both
なお、上記した複数のスリット17、一対の溝状段差部18およびそのアライメント溝19は、断面が台形の柱状とされた2本の圧電素子14を基板13上に適切な位置に接合した後に、溝加工が施されて形成されている。このため、並列される両圧電素子14間では、複数のスリット17、一対の溝状段差部18およびそのアライメント溝19が、X−Z面に関して対称とされている。
The plurality of
液室ユニット12は、振動板15と流路板23とノズル板24とを有する。振動板15は、図2および図4に示すように、全体に平板状を呈し、駆動ユニット11の駆動部14bの振動を後述する液室25に伝えるための変位部(図示せず)を有し、当該変位部が駆動部14bに適切に対応するように圧電素子14の上面(後述する第2接合面28)に当接される。また、振動板15は、流路板23に対する位置決めの基準とすべく貫通された一対の振動板側対流路板位置決め孔15aと、圧電素子14(駆動ユニット11)に対する位置決めの基準とすべく貫通された一対の振動板側対圧電素子位置決め孔15bとを有する。この振動板15には、流路板23が接合される。
The
流路板23は、図2および図5に示すように、全体に平板状を呈し、Y軸方向に延在しつつX軸方向に並列する複数の液室25と、振動板15に対する位置決めの基準とすべく凹状とされた一対の流路板側対振動板位置決め凹部23a(図1参照)と、ノズル板24に対する位置決めの基準とすべく凹状とされた一対の流路板側対ノズル板位置決め凹部23bと、振動板側対圧電素子位置決め孔15bとアライメントマーク21(図10、図11等参照)との観察のために貫通された一対の流路板側観察孔23cとを有する。流路板23は、駆動ユニット11の駆動部14bの振動(吐出エネルギー)を液室25のインクに伝えるべくこの各液室25が振動板15の変位部(図示せず)に適切に対応するように当該振動板15に接着剤を介して接合される。この流路板23には、ノズル板24が接合される。
As shown in FIGS. 2 and 5, the
ノズル板24は、図2および図6に示すように、全体に平板状を呈し、X軸方向に整列するように形成されたインク滴の吐出のための複数のノズル孔26と、流路板23に対する位置決めの基準とすべく貫通された一対のノズル板側対流路板位置決め孔24aとを有する。このノズル板24は、各ノズル孔26が流路板23の各液室25に適切に対応するように当該流路板23に接着剤を介して接合される。
2 and 6, the
この液滴吐出ヘッド10では、図示を略すインク供給機構により液室ユニット12にインクが供給されて液室25にインクが供給される。液滴吐出ヘッド10では、この状態において、駆動ユニット11の圧電素子14の駆動部14bが選択的に適宜駆動されることにより、この駆動部14bの振動(吐出エネルギー)が、液室ユニット12において振動板15と介して液室25のインクに付与され、ノズル孔26からインク滴が吐出される。この液滴吐出ヘッド10では、インク滴を適切に吐出させるために、各構成部品が互いに高精度に位置調整されて接合される必要がある。次に、この液滴吐出ヘッド10の組み立ての際の位置調整について説明する。
In this
先ず、液室ユニット12における振動板15と流路板23との位置調整(接合)について述べるが、ノズル板24と流路板23との位置調整については、振動板15と流路板23との接合と同様であることから説明は省略する。
First, the position adjustment (joining) between the
本実施例では、上述したように、振動板15には一対の振動板側対流路板位置決め孔15aが設けられており、かつ流路板23には一対の流路板側対振動板位置決め凹部23aが設けられており、振動板15と流路板23との位置調整は2視野検出方法により行う。図7に示すように、流路板23上で所定の間隔を置いて振動板15を配置すると、両振動板側対流路板位置決め孔15aを介して両流路板側対振動板位置決め凹部23aを観察する(以下、観察位置という)ことができる。この2視野検出方法では、図8に示すように、各振動板側対流路板位置決め孔15a全体が画面に収まるように2つの観察位置の画像Iを取得する。なお、図8では、理解容易のために一対の振動板側対圧電素子位置決め孔15bは省略している。
In the present embodiment, as described above, the
そして、両画像Iにおいて、一対の振動板側対流路板位置決め孔15aの中心位置15bを画像の解析から検出し、この2つの中心位置15bから両振動板側対流路板位置決め孔15aのセンター位置(振動板15のセンター基準位置)(Cs=xs、ys、θs(このθsは2つの中心位置15bを結ぶ直線のX軸方向に対する傾き))を求める。また、両画像Iにおいて、一対の流路板側対ノズル板位置決め凹部23bの中心位置23dを画像の解析から検出し、この2つの中心位置23dから両流路板側対ノズル板位置決め凹部23bのセンター位置(流路板23のセンター基準位置)(Cr=xr、yr、θr(このθrは2つの中心位置23dを結ぶ直線のX軸方向に対する傾き))を求める。この後、両センター位置が合致するように、振動板15と流路板23とのセンター位置間の誤差量を次式(1)で演算する。
In both images I, the
(Δxu、Δyu、Δθu)=(xs、ys、θs)−(xr、yr、θr) (1)
この算出された(Δxu、Δyu、Δθu)に基づいて、振動板15を基準として流路板23の位置(x、y、θ)を補正する。このように、X軸方向で見て両端近傍に位置する各振動板側対流路板位置決め孔15aと両振動板側対流路板位置決め孔15aとを用いて振動板15と流路板23との位置調整をすることから、X軸方向で見た中心位置を基準としてその双方に部品誤差の影響を振り分けることとなるので、より高い精度で振動板15と流路板23との位置調整をすることができる。なお、流路板23を基準として振動板15の位置を補正してもよい。この位置補正が完了した後、互いの距離が短くなる方向(Z軸方向)に近接させて互いを面当接させ、加圧接合する。
(Δxu, Δyu, Δθu) = (xs, ys, θs) − (xr, yr, θr) (1)
Based on the calculated (Δxu, Δyu, Δθu), the position (x, y, θ) of the
この加圧接合時または互いを近接させたときに生じるうる位置ずれは、振動板15と流路板23とが面当接された後であっても、両振動板側対流路板位置決め孔15aを介する両流路板側対振動板位置決め凹部23aの観察が可能であることから、補正することができる。加圧しつつ位置補正を行う方法としては、段階的に加圧しつつそれに応じて適宜位置補正する段階加圧方法と、連続的に加圧しつつそれに応じて適宜位置補正する連続加圧方法との両方法があるが、目標精度とタクト(この場合は位置合わせに要する時間または液滴吐出ヘッド10の組立に要する時間)の関係から適宜最適な方法を選択すればよい。タクト短縮をめざす場合は、段階加圧方法にあっては段階的な回数を減らして位置補正を行い、連続加圧方法にあっては連続荷重変化速度を早くすればよい。また、高精度を目指す場合は、段階加圧方法にあっては段階的な加圧回数と位置補正を増やし、連続加圧方法にあっては連続荷重変化速度を遅くして補正遅れがでないように位置補正すればよい。荷重および互いの位置精度が規格値に達した後、振動板15と流路板23とをUV接着剤等で仮止めする。このように流路板23が接合された振動板15は、駆動ユニット11の両圧電素子14に接合される。このことについて以下で説明する。
The positional deviation that may occur at the time of this pressure bonding or when the
図9は、駆動ユニット11の両圧電素子14と、流路板23が接合された振動板15とのアライメントを行う様子を模式的に示す説明図であり、(a)は両圧電素子14と振動板15とが所定の間隔を置いて対向されている様子を示し、(b)は両圧電素子14と振動板15とが当接された様子を示している。図10は、圧電素子14におけるアライメントマーク21の周辺を模式的に示す斜視図である。なお、図9では、理解容易のために、2つの圧電素子14のうち正面視して奥側の圧電素子14のみを示している。
FIG. 9 is an explanatory view schematically showing how the
ここで、振動板15に対して2つの圧電素子14が接合されることから、振動板15が第1部材に相当し、両圧電素子14が第2部材に相当することとなる。また、以下では、第1部材である振動板15の下面(図9を正面視して下側に位置する面)を第1接合面27といい、両圧電素子14の上面のうち各駆動部14bおよび各支柱部14cの上面を第2接合面28といい、外壁端部22の上面を仮接合面29という。
Here, since the two
このアライメントを行う際、図9(a)に示すように、マーク検出装置30と照明装置31とが用いられる。マーク検出装置30は、図示は略すが、光軸方向がZ軸方向とされた観察光学系を介して観察対象の画像の取得が可能とされている。照明装置31は、従来技術で述べたものと同様に、両圧電素子14の側方から(両圧電素子14と振動板15との間へ進向するように)アライメントマーク21の周辺を照明する斜方照明とされている。これにより、マーク検出装置30により取得された画像で、アライメントマーク21を適切に観察する、すなわちアライメント溝19(その両側面)とそこに直交する対向側面14aとの輪郭位置を極めて高い精度で把握することが可能とされている。
When performing this alignment, as shown to Fig.9 (a), the
先ず、駆動ユニット11の両圧電素子14の第2接合面28と、流路板23が接合された振動板15の第1接合面27とに接合接着剤32を塗布し、かつ駆動ユニット11の両圧電素子14の仮接合面29に仮接着剤33を塗布した後、両圧電素子14と振動板15とを所定の間隔を置いて対向させる。ここで、接合接着剤32とは、両圧電素子14と振動板15とを最終的に接合させるための接着剤であり、本実施例では熱が与えられることにより硬化するものが用いられている。また、仮接着剤33とは、両圧電素子14と振動板15とが位置調整されて面当接された状態を保持するための接着剤であり、本実施例ではUV接着剤が用いられている。この接合接着剤32および仮接着剤33は、溝状段差部18のエッジ部分(側壁面18b、18cの上端位置)には付着するが、溝状段差部18の段差面18aに付着することはないので、アライメント溝19および段差面18aと対向側面14aとのエッジ部分に付着することはない。このため、アライメントマーク21の適切な観察が、接合接着剤32および仮接着剤33が付着することに起因して妨げられることが防止されている。
First, the
この状態において、マーク検出装置30および照明装置31を用いて、両流路板側観察孔23cを経て、両振動板側対圧電素子位置決め孔15bおよびアライメントマーク21を観察しつつ両圧電素子14と振動板15との位置合わせを行う。この様子を、図11を用いて説明する。図11は、マーク検出装置30により取得された画像における振動板側対圧電素子位置決め孔15bとアライメントマーク21とを模式的に示すものであり、(a)は一方の圧電素子14を基準としたものであり、(b)は並列される2つの圧電素子14を基準としたものである。
In this state, both the
先ず、マーク検出装置30により取得された画像を解析して、両振動板側対圧電素子位置決め孔15bの中心位置15cを検出する。この後、図8を用いて説明したものと同様に、図示は略すが両中心位置15cから両振動板側対圧電素子位置決め孔15bのセンター位置(圧電素子14のセンター基準位置)を求める。
First, the image acquired by the
次に、一方の圧電素子14を基準とする方法では、図11(a)に示すように、マーク検出装置30により取得された画像を解析して、アライメントマーク21の中心位置21aを検出する。この中心位置21aは、アライメント溝19の両側面の輪郭位置(エッジ)から当該アライメント溝19の溝センターラインldを求め、アライメント溝19に直交する対向側面14aの輪郭位置(エッジ)から圧電素子14のエッジラインleを求め、このエッジラインleと溝センターラインldとの交点から求める。この後、図8を用いて説明したものと同様に、図示は略すが両中心位置21aから両アライメントマーク21のセンター位置(両圧電素子14のセンター基準位置)を求める。
Next, in the method using one
その後、両振動板側対圧電素子位置決め孔15bのセンター位置と両アライメントマーク21のセンター位置との誤差量を式(1)と同様に算出し、両センター位置が合致するように、両圧電素子14(駆動ユニット11)を基準として振動板15の位置を補正する。なお、振動板15を基準として両圧電素子14(駆動ユニット11)の位置を補正してもよい。この位置補正が完了した後、互いの距離が短くなる方向(Z軸方向)に近接させて互いを面当接させ、加圧接合する(図9(b)参照)。
Thereafter, the error amount between the center position of both diaphragm side paired piezoelectric element positioning holes 15b and the center position of both alignment marks 21 is calculated in the same manner as in equation (1), and both piezoelectric elements are matched so that both center positions match. 14 (drive unit 11) is used as a reference to correct the position of the
ここで、本発明に係る液滴吐出ヘッド10では、この加圧接合時または互いを近接させたときに生じるうる位置ずれは、両圧電素子14と振動板15とが面当接された後であっても、両振動板側対流路板位置決め孔15aを介する両流路板側対振動板位置決め凹部23aの観察が可能であることから、補正することができる。これは、図9(b)および図10に示すように、液滴吐出ヘッド10の圧電素子14では、上述したように、アライメント溝19が設けられた溝状段差部18が、当該アライメント溝19の近傍位置において、外壁端面16に設けられた開口20により圧電素子14のX軸方向の外方に連通されていることから、照明装置31からの照射光が当該開口20および溝状段差部18を経てアライメント溝19の周辺すなわちアライメントマーク21を照射することができることによる。
Here, in the liquid
加圧しつつ位置補正を行う方法としては、図8を用いて説明したものと同様に、段階加圧方法と連続加圧方法との両方法があるが、目標精度とタクト(この場合は位置合わせに要する時間または液滴吐出ヘッド10の組立に要する時間)の関係から適宜最適な方法を選択すればよい。荷重および互いの位置精度が規格値に達した後、両圧電素子14と振動板15とは、外壁端部22の上面である仮接合面29に塗布された仮接着剤33により仮止めされるので、両圧電素子14と振動板15との位置関係は確実に保持されることとなる。この後、両圧電素子14と振動板15とは、熱が加えられることにより、第1接合面27に塗布された接合接着剤32により最終的に接合される。
As the method of correcting the position while applying pressure, there are both the method of step pressurization and the method of continuous pressurization, as described with reference to FIG. 8, but the target accuracy and tact (in this case, alignment) The optimum method may be selected as appropriate from the relationship of the time required for assembly or the time required for assembling the
また、並列される2つの圧電素子14を基準とする方法では、図11(b)に示すように、マーク検出装置30により取得された画像を解析して、対向される両アライメントマーク21の中心位置21a´を検出する。この中心位置21a´は、両圧電素子14の両アライメント溝19の両側面の輪郭位置(エッジ)から当該アライメント溝19の溝センターラインldを求め、両圧電素子14のアライメント溝19に直交する両対向側面14aの輪郭位置(エッジ)から、両対向側面14aのエッジセンターラインle´を求め、このエッジセンターラインle´と溝センターラインldとの交点から求める。ここで、上述したように、並列される両圧電素子14間において、アライメント溝19がX−Z面に関して対称とされていることから、溝センターラインldは、一方のアライメント溝19に基づいて求めても両アライメント溝19に基づいて求めても同じ結果を得ることができる。この並列される2つの圧電素子14を基準とする方法では、両圧電素子14の中間位置から上下双方に、すなわちY軸方向で見てX−Z面を挟む両側に誤差を振り分けることができるので、より高い精度で両圧電素子14と振動板15との位置調整を行うことができる。
Further, in the method based on the two
このように、本発明に係る液滴吐出ヘッド10では、圧電素子14の両外壁端面16に、アライメントマーク21が設けられた溝状段差部18を、当該アライメントマーク21の近傍において、X軸方向で見た圧電素子14の外方へと連通させる開口20が設けられていることから、両圧電素子14と振動板15とを面当接させた状態であっても斜方照明である照明装置31でアライメントマーク21の周辺を照明することができるので、両圧電素子14と振動板15とをより高い精度で位置調整された状態で接合することができるとともに、両圧電素子14と振動板15とを接合した後であっても当該部品間の相対的な位置精度の検査を行うことができる。
As described above, in the
また、液滴吐出ヘッド10では、断面が台形の柱状とされた圧電素子14に対して、Y軸方向に延在する複数のスリット17、一対の溝状段差部18およびそのアライメント溝19を設けることで、圧電素子14において溝状段差部18に連通する開口20を両外壁端面16に形成することができる。このため、圧電素子14ひいては液滴吐出ヘッド10の製造工程を簡易なものとすることができるとともに、圧電素子14ひいては液滴吐出ヘッド10の製造コストを抑制することができる。
In the
さらに、液滴吐出ヘッド10では、溝状段差部18により両外壁端面16に形成される開口20が当該外壁端面16を全面に渡り(外壁端面16の外壁端面延在方向で見て)開口するものではないことにより、両端部に残存された外壁端部22が設けられていることから、この外壁端部22の上面を仮接合面29として利用するのに好適である。これは、この仮接合面29が、接合接着剤32が塗布される振動板15の第1接合面27(各駆動部14bおよび各支柱部14cの上面)とは溝状段差部18により離間されていることから、仮接着剤33と接合接着剤32とが混ざることを防止できることによる。また、この外壁端部22の上面は、接合接着剤32を塗布することにより、両圧電素子14と振動板15との接合強度を高めることに利用することもできる。
Further, in the
したがって、本発明に係る液滴吐出ヘッド10によれば、高い組立精度を確保することが可能であるとともに、両圧電素子14と振動板15とを接合した後であっても、当該部品間の相対的な位置精度の検査を行うことができる。このため、液滴吐出ヘッド10は、微細化された場合であっても、高密度に高品質な液滴の吐出が可能である、換言すると極めて良好な液滴吐出特性を有する。
Therefore, according to the liquid
なお、上記した実施例では、両圧電素子14が、断面が台形の柱状とされかつ互いに対向される対向側面側が短辺となるように設定されていたが、Y軸方向に延在するように溝状段差部18を形成した際に外壁端面16に開口20を形成することができるように、溝状段差部18の延在方向と外壁端面16の外壁端面延在方向とが互いに傾斜されていればよく、上記した実施例に限定されるものではない。例えば、両圧電素子14´を、図12に示すように、断面が平行四辺形の柱状とすることができる。この場合、両圧電素子14´は、図12に示すように双方の外壁端面16が平行となるように設定してもよく、双方の外壁端面16がX−Z平面に関して対称となるように設定してもよい。このように断面が平行四辺形の柱状の圧電素子14´とすると、外壁端面16を形成する際の元となる圧電素子を切断する方向を統一することができるので、柱状の圧電素子(14´)の製造をより簡易なものとすることができる。
In the above-described embodiment, both
また、上記した実施例では、圧電素子14の外壁端面16をY−Z平面に対して傾斜させ、Y軸方向に延在する溝状段差部18を形成する際に外壁端面16を横切らせることにより開口20を形成していたが、外壁端面に形成される開口は、外壁端面16側においてX−Y平面に略沿う方向からの照射光(本実施例では照明装置31からの照射光)のアライメントマーク21への導光路を確保するように溝状段差部18を圧電素子14の外方に連通するものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。しかしながら、溝状段差部18を形成することで開口20も同時に形成することができることから、上記した実施例のような構成とすることが望ましい。
Further, in the above-described embodiment, the outer
さらに、上記した実施例では、圧電素子14の両端部には残存された外壁端部22が設けられていたが、外壁端面16側においてX−Y平面に略沿う方向からの照射光(本実施例では照明装置31からの照射光)のアライメントマーク21への導光路を確保するように溝状段差部18を圧電素子14の外方に連通する開口が外壁端面に形成されていればよいことから、これをなくすことができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the remaining outer
上記した実施例では、ノズル板24を流路板23に接合する前に、振動板15と圧電素子14を接合する構成としたが、流路板23にノズル板24を接合して液室ユニット12を形成した後に、その液室ユニット12の振動板15に圧電素子14を接合する構成としてもよい。この場合、ノズル板24に、両流路板側観察孔23cに連通しつつ、両振動板側対圧電素子位置決め孔15bおよびアライメントマーク21の観察を可能とする貫通穴を形成する必要がある。
In the embodiment described above, the
上記した実施例では、2つの圧電素子14が並列される構成とされていたが、溝状段差部18を圧電素子14の外方に連通する開口を外壁端面に形成することによりアライメントマーク21への導光路を確保することに特別な効果を得ることができるものであればよいことから、この圧電素子は2以上並列されるものであってもよい。
In the above-described embodiment, the two
上記した実施例では、アライメントマーク21が、アライメント溝19(その両側面)とそこに直交する対向側面14aとにより構成されていたが、第1接合面27に沿う方向における振動板15に対する位置調整の基準となるものであって両圧電素子14の対向側面14aに関連するように設けられているものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
In the embodiment described above, the
上記した実施例では、第1部材としての振動板15の第1接合面27に面当接しつつ並列して第2部材としての2つの圧電素子14が接合される例を示したが、第1部材における同一の第1接合面に対して少なくとも2つの第2部材が互いに並列しつつ面当接するように接着剤により接合されるものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the example in which the two
本発明に係る液滴吐出ヘッドの他の例を図13に示す。図13の液滴吐出ヘッド100の駆動ユニット110は、基板13上に2つの長尺の圧電素子140が設けられている。両圧電素子140は、上記した実施例の圧電素子14と同様に、両端部に近傍に溝状段差部18、アライメント溝19および開口20が形成された外壁端面16が設けられている。上記した実施例の圧電素子14との違いは、両圧電素子140は、基板13上の適切な位置に接合された後、Y軸方向に延在するように設けられた分割溝34により5つの圧電素子部140a(両端に位置する圧電素子部140aに、溝状段差部18、アライメント溝19および開口20が形成された外壁端面16が設けられている。)に分割されており、ラインヘッドを構成するものである。なお、図示は略すが、各圧電素子部140aには、上記した実施例の圧電素子14と同様に、複数のスリットが設けられており、各圧電素子部140aでは、当該複数のスリットにより複数の駆動部と複数の支柱部とが形成されている。
Another example of the droplet discharge head according to the present invention is shown in FIG. In the drive unit 110 of the droplet discharge head 100 in FIG. 13, two elongated
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッド100を搭載した画像記録装置の一例について説明する。図14は、液滴吐出ヘッド100を搭載した画像記録装置50を説明するために、その内部構造を模式的に示す説明図である。画像記録装置50では、記録媒体の印字領域幅以上の長さのノズル列を有するライン型の液滴吐出ヘッド100(ラインヘッド)が搭載されたライン型プリンタであり、ブラック(Bk)、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)の4色にそれぞれ対応した4つの液滴吐出ヘッド100(ブラックに対応するものを100Bkで、マゼンタを100Mで、シアンを100Cで、イエローを100Mで示す。)が設けられている。この各液滴吐出ヘッド100に対応して、維持機構装置51が設けられている。維持機構装置51は、パージ処理、ワイピング処理等のヘッド保全動作を行うものであり、ヘッド保全動作時には、ヘッドノズル面に対向する位置に当該装置が移動する構成とされている。
Next, an example of an image recording apparatus equipped with the droplet discharge head 100 according to the present invention will be described. FIG. 14 is an explanatory diagram schematically showing the internal structure of the
画像記録装置50は、給紙トレイ52から記録紙53が給紙される。この給紙トレイ52は、ベース部材54に、記録紙53を給送するための給送回転体55と圧板56とが取り付けられて構成されている。圧板56は、ベース部材54に取り付けられた回転軸57を中心に揺動可能とされており、圧板ばね58により給送回転体55に向けて付勢されている。圧板56において給送回転体55と対向する箇所には、図示は略すが、記録紙53の重送を防止するために、人工皮等の摩擦係数の大きい材質からなる分離パッドが設けられている。また、給紙トレイ52には、図示は略すが、圧板56と給送回転体55との当接を解除するリリースカムが設けられている。
The
この給紙トレイ52では、待機状態ではリリースカムが圧板56を所定位置まで押し下げており、これにより、圧板56と給送回転体55の当接は解除される。そして、この状態で搬送ローラ59の有する駆動力が、ギア等により給送回転体55及びリリースカム(図示せず)に伝達されると、リリースカムが圧板56から離れて当該圧板56は上昇し、給送回転体55と記録紙53とが当接し、給送回転体55の回転に伴って記録紙53がピックアップされ、分離爪(図示せず)によって一枚ずつ分離されつつ給紙が開始される。
In the
給送回転体55は、記録紙53をプラテン60に送り込むべく回転される。この給送回転体55により給送された記録紙53は、第1ガイド61および第2ガイド62の間を通過して搬送ローラ59まで導かれ、この搬送ローラ59とピンチローラ63とにより、プラテン60まで搬送される。その後、給紙トレイ52では、再び記録紙53と給送回転体55との当接が解除された待機状態とされ、搬送ローラ59からの駆動力が切られる。また、画像記録装置50は、手差しトレイ64とそのための給送回転体65とが設けられている。この手差しトレイ64に設置された記録紙53は、給送回転体65により給紙されて搬送ローラ59へと搬送される。
The feeding
プラテン60まで搬送された記録紙53は、各液滴吐出ヘッド100の下を通過される。ここで、紙搬送の速度と液滴吐出のタイミングは図示しない電気的回路で制御された信号に基づいて決定されており、所望の画像の形成が可能とされている。画像が記録された記録紙53は、排紙ローラ66と拍車67とに挟まれ、搬送されて排紙トレイ68に排出される。
The
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッド10を搭載した画像記録装置の一例について説明する。図15は、液滴吐出ヘッド10を搭載した画像記録装置50´を説明するための内部構造を模式的に示す斜視図であり、図16は、液滴吐出ヘッド10を搭載した画像記録装置50´を説明するための内部構造を模式的に示す説明図である。
Next, an example of an image recording apparatus equipped with the
画像記録装置50´は、記録装置本体70の内部に印字機構部71が収納されて構成されている。印字機構部71は、主走査方向に移動可能なキャリッジ72と、そこに搭載された液滴吐出ヘッド10と、この液滴吐出ヘッド10へインクを供給するインクカートリッジ73等で構成されている。画像記録装置50´には、記録装置本体70の下方に給紙カセット74(給紙トレイでもよい)が設けられている。給紙カセット74は、多数枚の記録紙53を積載可能とされており、前方(図16を正面視して左側)側から抜き差し自在に装着可能とされている。また、画像記録装置50´には、開倒可能とされた手差しトレイ75が設けられている。給紙カセット74または手差しトレイ75から給送される記録紙53は、記録装置本体70に取り込まれ、その印字機構部71によって所要の画像が記録された後、後面側に装着された排紙トレイ76に排紙される。
The
印字機構部71では、キャリッジ72が、図示を略す左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド77および従ガイドロッド78により主走査方向(図16の紙面に対して垂直な方向)に摺動自在に保持されている。このキャリッジ72は、後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド77に摺動自在に嵌装され、前方側(用紙搬送方向下流側)を従ガイドロッド78に摺動自在に載置されている。印字機構部71では、キャリッジ72を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ79で回転駆動される駆動プーリ80と従動プーリ81との間にタイミングベルト82が張装されており、このタイミングベルト82をキャリッジ72に固定されている。このため、主走査モータ79が正逆回転駆動されることにより、主走査方向に沿ってキャリッジ72が往復駆動される。
In the
このキャリッジ72には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出すべく4つの液滴吐出ヘッド10が設けられており、各液滴吐出ヘッド10は、複数のノズル孔26(図2等参照)の配列方向が主走査方向と交差しつつインク滴吐出方向が下方となるようにもうけられている。また、キャリッジ72には、各液滴吐出ヘッド10に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ73が交換可能に装着されている。
The
インクカートリッジ73は、図示は略すが、上方に大気と連通する大気口が設けられ、下方に各液滴吐出ヘッド10にインクを供給するための供給口が設けられており、内部にはインクが充填された多孔質体が収容されている。インクカートリッジ73では、多孔質体の毛管力により、各液滴吐出ヘッド10に供給されるインクをわずかな負圧に維持する構成とされている。なお、この例では、記録ヘッドとして各色に対応して液滴吐出ヘッド10が設けられているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個の記録ヘッドを用いてもよい。また、記録ヘッドとしては、上記したPZT方式印字ヘッドである液滴吐出ヘッド10に代えて、発熱抵抗体により気泡を生じさせてインクを加圧するバブル型、またはインク流路壁面を形成する振動板とこれに対向する電極との間の静電力で振動板を変位させてインクを加圧する静電型などを使用することができる。
Although not shown, the
また、印字機構部71では、給紙カセット74にセットされた記録紙53を液滴吐出ヘッド10の下方側に搬送するために、給紙カセット74から記録紙53を分離給装する給紙ローラ83及びフリクションパッド84と、記録紙53を案内するガイド部材85と、給紙された記録紙53を反転させて搬送する搬送ローラ86と、この搬送ローラ86の周面に押し付けられる搬送コロ87と、搬送ローラ86からの記録紙53の送り出し角度を規定する先端コロ88とが設けられている。搬送ローラ86は、図示を略すギヤ列を介して副走査モータ89により回転駆動される。
Further, in the
さらに、印字機構部71には、キャリッジ72の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ86から送り出された記録紙53を記録液滴吐出ヘッド10の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材89が設けられている。この印写受け部材89の用紙搬送方向下流側には、記録紙53を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ90および拍車91が設けられており、この下流側に記録紙53を排紙トレイ76に送り出す排紙ローラ92および拍車93と、排紙経路を形成するガイド部材94、95とが設けられている。
Further, the
画像記録装置50´では、記録時には、キャリッジ72を移動させながら画像信号に応じて記録液滴吐出ヘッド10が駆動されることにより、停止している記録紙53にインクが吐出されて1行分の画像(文字も含む)が記録され、当該記録紙53が所定量搬送された後に次の行の記録が行われる。画像記録装置50´では、記録終了信号または記録紙53の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作が終了されて記録紙53が排紙される。
In the
また、画像記録装置50´には、キャリッジ72の移動方向右端側の記録領域を外れた位置に、液滴吐出ヘッド10の吐出不良を回復するための回復装置96が設けられている。回復装置96は、図示は略すがキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。画像記録装置50´では、印字待機中にはキャリッジ72が回復装置96側に移動され、各液滴吐出ヘッド10がキャップ手段(図示せず)によりキャッピングされる。このため、各液滴吐出ヘッド10の各ノズル孔26(図2等参照)は、湿潤状態に保たれ、インク乾燥による吐出不良が防止されている。また、画像記録装置50´では、記録途中であっても、キャリッジ72が適宜回復装置96側に移動されて記録とが関係のないインクが各液滴吐出ヘッド10の各ノズル孔26から回復装置96へ向けて吐出するものとされている。これにより、各液滴吐出ヘッド10では、全てのノズル孔26のインク粘度が一定とされ、安定した吐出性能を維持されている。さらに、画像記録装置50´では、吐出不良が発生した場合等には、キャリッジ72が回復装置96側に移動されて、回復装置96のキャップ手段(図示せず)で各液滴吐出ヘッド10の各ノズル孔26を密封し、この状態で回復装置96のキャップ手段の内方がチューブを通して連通された吸引手段により負圧とされる。これにより、各液滴吐出ヘッド10では、各ノズル孔26からインクとともに気泡等が吸い出される。この後、各ノズル孔26面に付着したインクやゴミ等が、回復装置96のクリーニング手段(図示せず)により除去される。これにより、吐出不良が回復される。このとき吸引されたインクは、図示は略すが記録装置本体70の下部に設けられた廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
Further, the
以上、本発明を実施例に基づき詳述してきたが、この具体的な構成に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention has been described in detail based on the embodiments. However, the present invention is not limited to this specific configuration, and design changes that do not depart from the spirit of the present invention are included in the technical scope of the present invention.
10 液滴吐出ヘッド
14 (第2部材としての)圧電素子
14a 対向側面
15 (第1部材としての)振動板
16 外端壁面
17 スリット
18 (段差部としての)溝状段差部
18a 段差面
18b 側壁面
18c 側壁面
19 アライメント溝
20 開口
21 アライメントマーク
27 第1接合面
28 第2接合面
50、50´ 画像記録装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記両第2部材において前記第1接合面に面当接される第2接合面には、接合方向に凹状とされた段差部が設けられ、
該段差部には、前記両第2部材が並列されることにより互いに対向される対向側面に関連するように、前記第1接合面に沿う方向における前記第1部材に対する位置調整の基準としてのアライメントマークが設けられ、
前記両第2部材のうちの少なくとも一方には、前記両第2部材が前記第1接合面に並列しつつ面当接された状態において、前記第2接合面に沿う方向において前記両第2部材の並列方向との直交方向に位置する外端壁面側で前記段差部を当該第2部材の外方に連通するための開口が前記外端壁面に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A droplet discharge head related to droplet discharge, wherein at least two second members are bonded to an identical first bonding surface of the first member by an adhesive so as to be in surface contact with each other in parallel,
The second joint surface that is in surface contact with the first joint surface in both the second members is provided with a stepped portion that is concave in the joining direction,
Alignment as a reference for position adjustment with respect to the first member in the direction along the first joint surface so that the step portion is related to the opposite side surfaces facing each other when the second members are arranged in parallel. Mark is provided,
At least one of the second members has the second members in a direction along the second joint surface in a state where the second members are in surface contact with the first joint surface in parallel. The droplet discharge is characterized in that an opening for communicating the stepped portion with the outside of the second member is formed in the outer end wall surface on the outer end wall surface located in a direction orthogonal to the parallel direction of head.
前記段差部は、前記第2部材の前記第2接合面上で並列方向に沿って延在する溝状を呈し、この溝状を規定する一方の側壁面が前記外端壁面により切り欠かれることにより前記開口が規定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。 The second member provided with the opening is inclined with respect to the parallel direction such that the outer end wall surface provided with the opening approaches the alignment mark as the other second member arranged in parallel approaches. ,
The step portion has a groove shape extending along the parallel direction on the second joint surface of the second member, and one side wall surface defining the groove shape is notched by the outer end wall surface. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the opening is defined by:
A recording apparatus on which the droplet discharge head according to claim 1 is mounted.
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