JP2010042625A - 液体噴射ヘッドモジュール、及び、液体噴射ヘッドモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の液体噴射ヘッドを組み付けてモジュール化する際の組み付け精度を向上させることが可能な液体噴射ヘッドモジュール、及び、液体噴射ヘッドモジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】位置決め穴４１と複数の基準マーク４４ａ，４４ｂが形成された位置決め片３８ａ，３８ｂを設け、単位ヘッド１１の基準ノズル開口３０ａ，３０ｂに対する各基準マークの相対位置が規定位置となるようにアライメントした状態で位置決め片を単位ヘッドに固定した。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドを複数を組み付けてモジュール化された液体噴射ヘッドモジュール製造方法、及び、液体噴射ヘッドモジュールの製造方法に関し、特に、モジュール化する際の組み付け精度を向上させることが可能な液体噴射ヘッドモジュール、及び、液体噴射ヘッドモジュールの製造方法に関する。

例えば、液体噴射装置は、液体を噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズル開口から液体状のインクを記録紙等の記録媒体（噴射対象物）に対して噴射・着弾させてドットを形成することで画像等の記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体噴射装置が応用されている。

近年、液体噴射装置の一種であるインクジェット式記録装置（以下、プリンタ）には、ノズル開口を複数列設してなるノズル群を有する記録ヘッド（単位ヘッド）と記録媒体とが相対的に移動する第１の方向と直交する第２の方向に記録ヘッドを複数配列したヘッド群を有し、このヘッド群によって形成されるノズル群の全長が記録媒体の最大記録幅に対応したヘッドモジュールを、記録媒体に対して移動させることなくインクを噴射するように構成したものが提案されている。この構成によれば、記録ヘッドの主走査方向の移動が不要となり、例えば、主走査方向と交差する副走査方向に記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させるのみで画像等の記録を行うことができるので、シリアルヘッドを用いる構成と比較して記録時間を短縮化することができる。

このように、記録ヘッドをヘッドホルダなどの保持部材に複数並べてヘッドモジュールとする構成では、これらの記録ヘッドを高精度に位置決めした状態で保持部材に配置することが肝要となる。特に、各記録ヘッドのノズル開口の平面上の位置を高精度にアライメントした状態、即ち、ノズル開口が規定位置（設計上、望ましい位置）に配置された状態で各記録ヘッドを取り付ける必要があった。このため、従来においては、保持部材に対して様々なアライメント方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

上記特許文献１に提案されているアライメント方法は、ヘッド保持部材としてのキャリッジに位置決めの基準となる部分（基準面）を形成し、複数のインクジェットヘッドに共通なカバー部材をこの基準面に当接させることで、各インクジェットヘッドの位置決めを行うものである。

また、上記特許文献２に提案されているアライメント方法は、ヘッドユニット内における各インクジェットヘッドの基準位置に対する位置合わせを、インクジェットヘッドのノズル列方向についてのみ行い、他の方向は機械加工により精度出しを行うものである。即ち、ノズルの位置が所定の位置となるように基準面を加工（研削）することにより、ヘッド保持部材としての取り付け部材に対する配置位置を調整する。

特開平５−１６３３９号公報 特開２００３−５７４３０号公報

しかしながら、通常、液体噴射ヘッドは多数の部品を組み付けて構成されているため、各部品の公差が累積することにより、全体的な部品公差が大きくなる傾向にある。このため、特許文献１に開示されている構成のように、カバー部材に何らの対策を施さないで各インクジェットヘッドを取り付け、これをキャリッジに対して位置決めしても、各インクジェットヘッド間でノズルの相対位置がずれてしまう虞がある。

また、上記特許文献２のように機械加工によって位置精度を出すためには、加工した後、規定位置に配置されたか否かの測定をし、位置決めされていなければ再度加工を施す、といった手順を踏む必要があり、時間や手間が掛るという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の液体噴射ヘッドを組み付けてモジュール化する際の組み付け精度を向上させることが可能な液体噴射ヘッドモジュール、及び、液体噴射ヘッドモジュールの製造方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を噴射するノズル開口を有する液体噴射ヘッドを、当該液体噴射ヘッド側の位置決め部とヘッドホルダ側の位置決め部との平面上の位置を合わせることにより、ヘッドホルダに対して位置決めした状態で複数取り付けて成る液体噴射ヘッドモジュールであって、
前記ヘッド側位置決め部と複数の基準マークが形成された位置決め部形成部材を備え、
当該位置決め部形成部材は、前記液体噴射ヘッドの基準ノズル開口に対する各基準マークの相対位置が規定位置となる状態で前記液体噴射ヘッドに固定されたことを特徴とする。
なお、「基準ノズル開口」とは、位置決めの基準として選ばれたノズル開口を意味する。
また、「平面上」とは、ノズル形成面に平行な面上を意味する。

また、本発明は、液体を噴射するノズル開口を有する液体噴射ヘッドを、当該液体噴射ヘッド側の位置決め部とヘッドホルダ側の位置決め部との平面上の位置を合わせることにより、ヘッドホルダに対して位置決めし、この位置決め状態で複数取り付ける液体噴射ヘッドモジュールの製造方法であって、
前記ヘッド側位置決め部と複数の基準マークが形成された位置決め部形成部材を設け、
前記液体噴射ヘッドの基準ノズル開口に対する各基準マークの相対位置が規定位置となるようにアライメントした状態で位置決め部形成部材を液体噴射ヘッドに固定することを特徴とする。

上記構成によれば、ヘッド側位置決め部と複数の基準マークが形成された位置決め部形成部材を設け、この位置決め部形成部材を、液体噴射ヘッドの基準ノズル開口に対する各基準マークの相対位置が規定位置となる状態で液体噴射ヘッドに固定したので、ヘッド側位置決め部を液体噴射ヘッドに対して高い精度で配設することができる。そして、ヘッド側位置決め部とホルダ側位置決め部との平面位置を合わせることにより、ヘッドホルダに対して位置決めした状態でヘッドホルダに対して液体噴射ヘッドを高い精度で位置決めした状態で取り付けることができる。これにより、ヘッドホルダにおいて各液体噴射ヘッドのノズル開口が本来望ましい位置に配置される。その結果、噴射対象物に対する液体の着弾位置ずれを抑制することが可能となる。

また、ヘッドモジュールにおける一部の液体噴射ヘッドに不具合が生じた場合に、当該液体噴射ヘッドのみを交換する際、別途アライメント工程を行わなくても、ヘッド側位置決め部とホルダ側位置決め部との平面位置を合わせて新しい液体噴射ヘッドをヘッドホルダに取り付けるだけで高精度に位置決めされる。即ち、複数の液体噴射ヘッドから構成されるヘッドモジュールにおいて液体噴射ヘッド単体の交換に対応することができ、交換コストを削減することが可能となる。

また、上記構成において、前記基準マークの大きさが、前記ヘッド側位置決め部の直径よりも小さく、前記ノズル開口の直径以上である構成を採用することが望ましい。
なお、ここでいう「直径」とはヘッド側位置決め部及びノズル開口の少なくとも一方が真円でない場合には、その開口を横断する仮想直線が最大となる部分の内寸を指す。

上記構成によれば、ヘッド側位置決め部の直径がノズル開口の直径と比べて大きいために、このヘッド側位置決め部を液体噴射ヘッドに対して直接アライメントすると所望の精度が確保できない場合において、ノズル開口に近い大きさの基準マークを使ってアライメントを行うことで、ヘッド側位置決め部を液体噴射ヘッドに対してより高い精度で配設することができる。これにより、ヘッドホルダに対する液体噴射ヘッドの配置位置精度を一層向上させることが可能となる。

また、上記構成において、前記基準ノズル開口の位置を規定するノズル用基準部と、前記基準ノズル開口に対する各基準マークの相対的な位置をそれぞれ規定する基準マーク用基準部とが形成されたアライメント基板を設け、
前記アライメントにおいて、液体噴射ヘッドのノズル形成面と前記アライメント基板とを対向配置した状態で、前記ノズル用基準部と前記基準ノズル開口との平面上の位置を合わせる工程と、前記基準マーク用基準部と対応する基準マークとの平面上の位置を合わせる工程と、を行うことで、基準ノズル開口に対する各基準マークの相対位置を規定する構成を採用することが望ましい。

なお、前記各基準マークに対する前記ヘッド側位置決め部の相対位置の設計値に対する位置ずれ量を測定し、
前記アライメントにおいて、前記位置ずれ量に応じて前記基準マーク用基準部に対する各基準マークの相対位置を補正する構成を採ることが可能である。

上記構成によれば、例えば位置決め部形成部材を合成樹脂などで作製する場合等、この位置決め部材形成部材に形成された位置決め部と基準マークの相対的な位置精度が確保できない場合において、基準マークに対するヘッド側位置決め部の相対位置の設計値に対する位置ずれ量に応じて基準マーク用基準部に対する各基準マークの配置位置を補正することで、液体噴射ヘッドに対してヘッド側位置決め部を高い位置精度で配置することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。なお、本実施形態では、液体噴射装置の一形態である画像記録装置、詳しくは、ノズル開口群を等間隔で噴射対象物（又は記録媒体）となる記録紙の最大記録幅に相当する長さに配置した長尺な液体噴射ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を搭載したインクジェット式プリンタ（以下、プリンタという）を例に挙げて説明する。

図１は本発明に係るプリンタ１の概略構成を説明する断面図、図２はプリンタ１におけるヘッドモジュール３の周囲の平面図である。本実施形態のプリンタ１は、搬送ユニット７による記録紙４の搬送方向（相対送り方向。以下、第２方向Ｙ）に直交する方向（以下、第１方向Ｘ）に複数の単位ヘッド１１（本発明の液体噴射ヘッドの一種）を配列して構成されるヘッドモジュール３（本発明の液体噴射ヘッドモジュールの一種）と、記録紙４（噴射対象物の一種）を積層状態で収納する給紙トレイ５ａ及び装置下部に設けられた下段給紙カセット５ｂからなる給紙部５と、これらの給紙部５ａ，５ｂから給紙された記録紙４をヘッドモジュール３の下方を通過させて排紙トレイ１０側に搬送する搬送ユニット７と、ヘッドモジュール３によって記録が行われ、搬送ユニット７側から排出された記録紙４を保持する排紙トレイ１０とを備え、ヘッドモジュール３を第１方向Ｘに走査することなく記録紙４の記録領域の全幅にテキストや画像等を記録できるように構成されている。

また、図示しないが、筐体２の内部にはインクを貯留したインクカートリッジ（液体供給源の一種）が配置される。そして、エアポンプ等によるインクカートリッジ内の加圧によって、カートリッジ内に貯留されているインクがインク供給チューブを通じてヘッドモジュール３の各単位ヘッド１１に供給（圧送）されるように構成されている。なお、記録紙４に対してヘッドモジュール３を第１方向Ｘに走査しながら記録を行う構成を採用することもできる。

上記給紙トレイ５ａは、上下方向に移動可能に構成されており、記録紙束の上面（最上部の記録紙４の上面）が常にピックアップローラ６と一定圧で当接するように筐体２に対する上下方向の位置が制御されている。そして、ヘッドモジュール３による記録動作の実行タイミングに応じて、記録紙束の最上部から記録紙４がピックアップローラ６により引き出され、分離ローラ１２と分離パッド１３とにより一枚毎に分離されて下流側へ給送されるようになっている。記録紙４は、図示しない紙センサ間を通った後、上下一対のレジストローラ１４ａ，１４ｂのニップ部に突き当たる。なお、下段給紙カセット５ｂからの記録紙４は、複数の中間ローラ１５を経由してからレジストローラ１４ａ，１４ｂのニップ部に到達する。これにより、記録紙４の先端姿勢が揃い、記録紙４のスキューが補正される。その後、レジストローラ１４ａ，１４ｂは、規定のタイミングで記録紙４を互いにニップした状態で１枚ずつ搬送ユニット７側へと給送し、記録紙４が搬送ユニット７の搬送ベルト１７に到達してから所定のタイミングでニップ状態を解放する。

搬送ユニット７は、図示しない駆動モータの駆動力によって回転される駆動ローラ１８と、駆動ローラ１８よりも上流側に配設された従動ローラ１９と、駆動ローラ１８及び従動ローラ１９の間に張設される無端状の搬送ベルト１７と、搬送ベルト１７に張力を付与するテンションローラ２０と、押えローラ２１とにより構成されている。テンションローラ２０は、駆動ローラ１８と、従動ローラ１９との間に配設されて搬送ベルト１７に内側から当接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト１７に張力を付与している。また、押えローラ２１は、搬送ベルト１７を挟んで従動ローラ１９の直上に配設され、搬送ベルト上の記録紙４を搬送ベルト１７側に押し付けて、記録紙４の搬送ベルト１７に対する密着性を高める。

駆動ローラ１８は、ヘッドモジュール３の記録動作に同期して駆動されることで搬送ベルト１７を回転させ、記録紙４をヘッドモジュール３の下方を通過させて下流側へと搬送するように構成されている。また、搬送ベルト１７の回転量は、エンコーダによって検出されるようになっている。そして、このエンコーダの検出信号は、エンコーダパルスとしてプリンタコントローラに出力される。

記録紙４に対し一方の面のみに記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。一方、記録紙４の両面に記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７の下流に配設されたフラッパ２２により、用紙反転経路Ｒ２へ搬送される。記録紙４が用紙反転経路のＵターン部Ｔまで到達した後、搬送方向を転換させ、記録紙４は再度レジストローラ１４ａ，１４ｂ、搬送ベルト１７へと順次送られて他方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。

図２は、ヘッドモジュール３の構成を例示した図であり、（ａ）はヘッドモジュール３を単位ヘッド１１のノズル形成面２６側から観た平面図、（ｂ）はヘッドモジュール３の側面図である。また、図３は、図２（ｂ）における領域Ａの拡大断面図である。ヘッドモジュール３は、第１方向Ｘに長尺な矩形のヘッドホルダ２４（ヘッド保持部材）に複数の単位ヘッド１１を配設して構成されている。なお、このヘッドホルダ２４の各ヘッド配置領域には、後述する単位ヘッド１１の位置決め片３８に対応してヘッド受け部２８が設けられている（図３）。このヘッド受け部２８には、単位ヘッド１１の位置決め片３８と連結するための位置決めピン４０が挿通されるピン受け穴２９が開設されている。即ち、この位置決めピン４０を位置決め穴４１とピン受け穴２９に挿通することによってヘッド受け部２８と位置決め片３８とを連結することで、ヘッドホルダ２４に対して単位ヘッド１１の配置位置が規定されるようになっている。

図４は、単位ヘッド１１の構成を説明する図であり、（ａ）は単位ヘッド１１をノズル形成面２６側（ケース先端面側）から観た平面図、（ｂ）は単位ヘッド１１の側面図、（ｃ）は単位ヘッド１１を基端面側から観た平面図である。単位ヘッド１１は、ノズル開口３０に連通する圧力発生室を含むインク流路を形成する流路ユニット３９や、圧力発生室内のインクに圧力変動を生じさせる圧電振動子或いは発熱素子などの圧力発生手段（図示せず）をヘッドケース３１に備えており、プリンタコントローラ側からの駆動信号を圧力発生手段に印加して圧力発生手段を駆動することにより、ノズル開口３０からインク（本発明における液体の一種）を噴射して記録紙４に着弾させる記録動作を行うように構成されている。

ヘッドケース３１は、中空箱体状部材であり、その先端面には、ノズル形成面２６を露出させた状態で流路ユニット３９を固定している。また、ヘッドケース３１の内部に形成された収容空部内には圧力発生手段などを収容し、先端面とは反対側の基端面側には、プリンタコントローラ側からの駆動信号を圧力発生手段側に供給するための配線部材３５を収容するカバー部材３３が配置されている。また、ヘッドケース３１の基端側には、側方に向けて延びるフランジ部３２（３２ａ，３２ｂ）がノズル列方向、即ち、第１方向Ｘの両側にそれぞれ形成されている。図４に示すように、各フランジ部３２には、ヘッドホルダ２４に固定するためのネジ等の止着部材３６が挿通される挿通穴３７（図３参照）が開設されている。

ヘッドケース３１の先端面においてノズル形成面２６の第１方向Ｘの両側には、ヘッドホルダ２４に対する単位ヘッド１１の配置位置を規定するために用いられる位置決め片３８（本発明における位置決め部形成部材の一種）が配設されている。したがって、本実施形態における単位ヘッド１１には、ノズル列方向（第１方向Ｘ）においてケース先端面の一側に配設される一側位置決め片３８ａと、ケース先端面の他側に配設される他側位置決め片３８ｂの合計２つの位置決め片３８が設けられている。即ち、本実施形態においては、ノズル形成面２６の長辺方向の両側にそれぞれ位置決め片３８ａ，３８ｂが設けられている。言い換えれば、ノズル列の両端部にそれぞれ位置決め片３８ａ，３８ｂが設けられていることになる。

図５は、位置決め片３８の構成を説明する図であり、（ａ）は一側位置決め片３８ａの平面図、（ｂ）は他側位置決め片３８ｂの平面図である。この位置決め片３８は、合成樹脂、金属、或いはシリコン等から成る長方形状の板材であり、ヘッドケース３１とは別体となっている。これらの位置決め片３８ａ，３８ｂには、それぞれ位置決め穴４１ａ，４１ｂ（本発明におけるヘッド側位置決め部の一種）が開設されている。これらの位置決め穴４１ａ，４１ｂは、位置決めピン４０（図３参照）が挿通される穴である。一方の位置決め穴４１ａの内径は、位置決めピン４０がガタつきなく差し込まれるように位置決めピン４０の外径と同程度か、僅かに大きく設定されている。他方の位置決め穴４１ｂは、位置決め片３８ａ，３８ｂが単位ヘッド１１に配設された状態で、位置決め穴４１ａとの並び方向（本実施形態においては第１方向Ｘ）に長尺な長穴となっている。

即ち、位置決め穴４１ｂの短尺方向の内寸は、位置決めピン４０の外径と同程度に又は僅かに大きく設定される一方、位置決め穴４１ｂの長尺方向の内寸は、位置決めピン４０の外径よりも十分に大きく設定されている。したがって、この位置決め穴４１ｂに位置決めピン４０を挿通した状態では、この位置決めピン４０と位置決め穴４１ｂの内周面との間に、位置決め穴４１ｂの長尺方向の内寸に応じた間隙が形成される。このため、この間隙の範囲内で位置決め穴４１ｂにおける位置決めピン４０の配置位置の自由度が確保される。これにより、単位ヘッド１１の位置決め穴４１ａ，４１ｂの間隔とヘッドホルダ２４のピン受け穴２９の間隔との間の寸法誤差に対応することができるようになっている。

これに対し、ヘッドケース３１における位置決め片３８ａ，３８ｂに対応する部分には、位置決めピン４０が挿通されるピン挿通穴４２がケースの高さ方向を貫通した状態で形成されている（図３）。このピン挿通穴４２の内径は、位置決めピン４０の直径や位置決め穴４１の内径よりも十分に大きく設定されている。

そして、ピン挿通穴４２に挿入された位置決めピン４０の一端部を位置決め片３８の位置決め穴４１に嵌合し、当該位置決めピン４０の他端部をヘッドホルダ２４のヘッド受け部２８のピン受け穴２９に嵌合することで、位置決め穴４１とピン受け穴２９の平面上の位置が合わせられる。これにより、ヘッドホルダ２４に対する単位ヘッド１１の配置位置が規定される。したがって、位置決め片３８は、ヘッドホルダ２４における各単位ヘッド１１の配置位置精度、ひいては各単位ヘッド１１のノズル開口３０の位置精度に拘る重要な部品である。このため、単位ヘッド１１のノズル開口３０を基準として位置決め穴４１を高い精度でアライメントした状態で位置決め片３８を単位ヘッド１１に配設することが肝要となる。

このアライメントの精度を高めるべく、各位置決め片３８ａ，３８ｂには、複数の基準マーク４４が形成されており、この基準マーク４４を用いて単位ヘッド１１に対する位置決め片３８の位置決めを行うように構成されている。この基準マーク４４は、位置決め穴４１ａ，４１ｂの直径（位置決め穴４１ｂの短尺方向の内寸）よりも小さく且つノズル開口３０の直径以上の直径に設定された円形の穴から構成されている。なお、ここでいう「直径」とは、位置決め穴４１及びノズル開口３０の少なくとも一方が真円でない場合には、開口を横断する仮想直線が最大となる部分の内寸を指す。本実施形態においては、位置決め穴４１を間に挟む状態で、この位置決め穴４１の両側であってノズル列と交差する方向に一側基準マーク４４ａと他側基準マーク４４ｂの計２個の基準マーク４４が各位置決め片３８ａ，３８ｂにそれぞれ形成されている。勿論、基準マーク４４の形成個数は２つに限られず、３つ以上設けても良い。この基準マーク４４を用いた位置決め片３８のアライメントについては後述する。

各単位ヘッド１１のノズル形成面２６には、インクを噴射するノズル開口３０を第１方向Ｘに沿って複数列設してノズル列２７（ノズル群の一種）を構成し、このノズル列２７を第２方向Ｙに複数並設している。１つのノズル列２７は、例えば３６０ｄｐｉのピッチで開設された３６０個のノズル開口から成る。そして、各単位ヘッド１１には合計２列のノズル列２７が第２方向Ｙに並べて形成されている。上述のように本実施形態における単位ヘッド１１のノズル形成面２６は、平面視において第１方向Ｘに長尺な形状となっている。そして、ヘッドホルダ２４に取り付けられた状態において、平面視におけるノズル形成面２６の長辺（若しくはノズル列）が第１方向Ｘに平行となるように構成されている。

図２に示すように、本実施形態においては、１つのヘッドホルダ２４に対して合計６つの単位ヘッド１１を２段の千鳥状に取り付けて１つのヘッドモジュール３が構成されている。このヘッドモジュール３は、第１方向Ｘで見て全体としてノズル開口が３６０ｄｐｉで並ぶような配置間隔で単位ヘッド１１が互い違いに千鳥状に並ぶような配置レイアウトとなっている。なお、１つのヘッドモジュール３における単位ヘッド１１の個数は、プリンタ１が対応可能な記録紙４の最大サイズに応じて決定される。

図６は、単位ヘッド１１に位置決め穴４１（位置決め片３８）をアライメントするための装置構成を説明する模式図であり、（ａ）はアライメント装置をアライメント基板４５側から観た平面図、（ｂ）はアライメント装置を側方から観た図である。このアライメント工程では、単位ヘッド１１をノズル形成面２６を上方に向けた姿勢で定盤等の基台４６上に載置し、載置された単位ヘッド１１のノズル形成面２６にアライメント基板４５を対向配置し、このアライメント基板４５に形成されたマスク開口を用いて、単位ヘッド１１に対して位置決め片３８をアライメントするように構成されている。

アライメント基板４５は、線膨張係数が可及的に小さいガラスなどの板材から構成されており、基台４６のヘッド載置面から立ち上がった複数の支柱４７によって、基台４６に対する位置が固定された状態で支持されている。このアライメント基板４５には、ノズル開口３０の位置を規定するノズル用マスク開口４８（ノズル用基準部の一種）と、ノズル開口３０に対する各位置決め片３８ａ，３８ｂの相対的な位置を規定する基準マーク用マスク開口４９（基準マーク用基準部の一種）とが設けられている。これらのマスク開口４８，４９は、アライメント基板４５の表面に形成されたレジスト層を露光及び現像することによって形成されている。このアライメント基板４５は、現像の後、レジスト層を除去せずにそのまま用いても良いし、スパッタリング又はエッチング等によってアライメント基板４５に開口形状を形成した後、レジスト層を除去してから用いても良い。

本実施形態におけるノズル用マスク開口４８は、ノズル開口３０の直径よりも少し大きい円形の開口部である。このノズル用マスク開口４８は、複数のノズル列２７のうちの何れかのノズル列２７の両端に位置するノズル開口３０ａ，３０ｂに対応してアライメント基板４５に合計２つ設けられている。即ち、ノズル列２７の一方の端部に位置するノズル開口３０ａに対応するノズル用マスク開口４８ａと、ノズル列２７の他方の端部に位置するノズル開口３０ｂに対応するノズル用マスク開口４８ｂとがアライメント基板４５に形成されている。以下、アライメントで基準となるノズル開口３０ａ，３０ｂを基準ノズル開口という。この基準ノズル開口としては、ノズル列２７の両端部に位置するノズル開口３０ａ，３０ｂに限らず、任意の複数のノズル開口３０を選ぶことができる。
なお、ノズル開口３０との相対位置が高精度に規定されたノズル基準マークをノズル形成面２６に設け、アライメント基板４５には、このノズル基準マークに対応する位置にノズル用マスク開口４８を形成する構成を採用することもできる。

また、本実施形態における基準マーク用マスク開口４９は、位置決め片３８の基準マーク４４の直径よりも大きい開口であり、アライメント基板４５に合計４つ形成されている。即ち、一側基準マーク４４ａに対応する基準マーク用マスク開口４９ａと、他側基準マーク４４ｂに対応する基準マーク用マスク開口４９ｂとの２つを１組として、各位置決め片３８ａ，３８ｂに対応して合計２組の基準マーク用マスク開口４９がアライメント基板４５上に設けられている。なお、基準マーク４４ａ，４４ｂの配置間隔の公差による位置ずれに対応可能なように、基準マーク用マスク開口４９ａ，４９ｂのうち一方（本実施形態においては基準マーク用マスク開口４９ｂ）を長穴としている（図７参照）。

この基準マーク用マスク開口４９は、ノズル用マスク開口４８に対する相対位置が設計値（規定位置）となるように高い精度で形成位置が定められている。そして、ノズル用マスク開口４８ａ，４８ｂに単位ヘッド１１のノズル開口３０ａ，３０ｂの平面上の位置を合わせた上で、基準マーク用マスク開口４９ａ，４９ｂに基準マーク４４ａ，４４ｂの平面上の位置を合わせた状態で各位置決め片３８ａ，３８ｂを単位ヘッド１１にそれぞれ固定することで、位置決め穴４１ａ，４１ｂが規定位置に配置され、ノズル開口３０に対する位置決め穴４１ａ，４１ｂの相対位置を高い精度で定めることが可能となる。
なお、マスク開口４８，４９の寸法や形状は例示したものには限られず、アライメントに支障がなければ任意の寸法・形状（例えば、十文字状など）を採用することができる。

このように単位ヘッド１１に対し、位置決め穴４１を直接アライメントせずに、基準マーク４４を用いて間接的にアライメントする構成としたのは、位置決め穴４１の大きさが、位置決めピン４０の強度を確保するために、ノズル開口３０の直径（例えば、２０μｍ〜３０μｍ）と比べて大きめ（例えば、１ｍｍ〜２ｍｍ）になっているからである。即ち、アライメントではアライメントの対象物の中心とマスク開口の中心とを合わせる必要があるため、位置決め穴４１を直接アライメントの対象とした場合において、同倍率のレンズを位置決め穴４１とノズル開口３０に対して使用すると、形状が比較的小さいノズル開口３０の中心を求める際の誤差等で所望の精度が確保できない虞がある。このため、ノズル開口３０により近い大きさの基準マーク４４を使って単位ヘッド１１に対する位置決め片３８のアライメントを行うことで、アライメント精度の低下を防止することができる。

アライメント工程において、単位ヘッド１１は、ヘッド用クランプ５１によって４箇所で保持され、この保持状態でヘッド用クランプ５１がＸ又はＹ方向に移動することにより、或いは平面方向（ノズル形成面方向）に回転することにより、アライメント基板４５に対する相対位置が基台４６の載置面上で調整されるようになっている。なお、アライメント基板４５をノズル形成面２６に対して相対的に移動させる構成を採用しても良い。

また、各位置決め片３８ａ，３８ｂは、位置決め片用クランプ５２によって保持され、この保持状態で位置決め片用クランプ５２がＸ又はＹ方向に移動することにより、アライメント基板４５に対する相対位置がヘッドケース３１の先端面上で調整される（図６では、位置決め片３８ｂに対するクランプ５２のみを図示）。なお、この位置決め片用クランプ５２は、位置決め片３８の平面における回転方向の角度を規定することができ、この角度が規定された姿勢を維持した状態で位置決め片３８の位置を調整することもできる。

ここで、位置決め穴４１と各基準マーク４４とが、位置決め片３８に位置精度良く形成されていれば、基本的には、基準マーク用マスク開口４９の中心に基準マーク４４の中心を合わせ、基準ノズル開口３０ａ，３０ｂに対する各基準マーク４４の相対位置が規定位置となるようにすることで、単位ヘッド１１の基準ノズル開口３０ａ，３０ｂに対して位置決め穴４１の相対位置が高い精度でアライメントされる（即ち、位置決め穴４１が規定位置に配置される）。しかしながら、本実施形態においては、生産性を考慮して位置決め片３８を合成樹脂で作製しており、例えばシリコン等で作製する構成と比べて基準マーク４４と位置決め穴４１との相対位置の精度を確保することが難しい。このため、位置決め片３８に実際に形成された基準マーク４４と位置決め穴４１との相対的な位置関係が、設計上の相対位置関係（設計値）と比較して異なる可能性がある場合には、以下に説明するように、アライメントを行う前に基準マーク４４と位置決め穴４１との相対的な位置関係のずれ（基準値からの位置ずれ）を予め測定する。

丸穴の位置決め穴４１ａが形成された一側位置決め片３８ａでは、図５（ａ）に示すように、各基準マーク４４ａ，４４ｂの中心に対し位置決め穴４１ａの中心が設計上本来あるべき位置、具体的には、基準マーク４４ａ，４４ｂの中心同士を結ぶ線分の中心点である仮想点Ｐに対し、一側位置決め片３８ａに実際に形成されている位置決め穴４１ａの中心のずれ量を測定する。この例において、一側基準マーク４４ａの中心を原点として基準マーク４４ａ，４４ｂの並び方向にＹ軸を採り、これに直交する方向にＸ軸を採ると、位置決め穴４１ａの中心は、Ｙ軸方向における一側（図で上側。以下、＋側とする。）に（Ｂ−ｂ）だけオフセットし、Ｘ軸方向における一側（図で左側。以下、＋側とする。）にａだけオフセットしている。

次に、長穴の位置決め穴４１ｂが形成された他側位置決め片３８ｂでは、位置決め穴４１ｂの長尺方向が、位置決め穴４１ａとの並び方向に平行となるように単位ヘッド１１に配設されることが前提となる。このため、図５（ｂ）に示すように、位置決め穴４１ｂの中心を原点として、この位置決め穴４１ｂの長尺方向（長辺方向）をＸ軸とし、これに直交する方向をＹ軸とする。この状態の位置決め穴４１ｂに対して設計上本来あるべき各基準マーク４４ａ，４４ｂの中心をそれぞれ仮想点Ｐａ，Ｐｂとし、これらの仮想点と実際の各基準マーク４４ａ，４４ｂの位置ずれ量を測定する。この例では、一側基準マーク４４ａの中心は、仮想点Ｐａに対しＹ軸で（ｎ−Ｎ）だけ＋側にオフセットし、Ｘ軸でｍだけ＋側にオフセットしている。また、他側基準マーク４４ｂの中心は、Ｘ軸でｐだけ−側にオフセットしている。
なお、基準マーク４４と位置決め穴４１との相対的な位置ずれの測定方法は、例示したものには限られず、要は、基準マーク４４又は位置決め穴４１が、設計上の位置に対してどの程度ずれているかが判ればよい。

基準マーク４４と位置決め穴４１との相対的な位置ずれを測定したならば、単位ヘッド１１を基台４６上にセットし、セットされた単位ヘッド１１のヘッドケース先端面におけるノズル形成面２６の両側にそれぞれ位置決め片３８ａ，３８ｂをセットする。続いて、この状態で、アライメント基板４５をノズル形成面２６に対向する状態でセットする。セットが完了したならば、まず、アライメント基板４５のノズル用マスク開口４８ａ，４８ｂの中心に対し、単位ヘッド１１の基準ノズル開口３０ａ，３０ｂの中心をそれぞれアライメントする。この工程では、ノズル形成面２６に対してアライメント基板４５を挟んで対向配置されたカメラなどの撮像手段を通じて観察しながら、ヘッド用クランプ５１によって単位ヘッド１１を基台４６の載置面上で移動させつつノズル用マスク開口４８ａ，４８ｂの中心と、これに対応する基準ノズル開口３０ａ，３０ｂの中心の平面上の位置をそれぞれ合わせる。

基準ノズル開口３０ａ，３０ｂのアライメントが完了したならば、次に、単位ヘッド１１とアライメント基板４５の相対的な位置を固定した状態で、位置決め片用クランプ５２に保持された位置決め片３８ａ，３８ｂをＸ軸又はＹ軸に移動させつつ、図７に示すように、基準マーク用マスク開口４９ａ，４９ｂと、対応する基準マーク４４ａ，４４ｂとの平面上の位置をそれぞれ合わせる。

図７（ａ）に示すように、一側位置決め片３８ａのアライメントでは、まず基準マーク用マスク開口４９ａの中心に対し一側基準マーク４４ａの中心が平面上で重なるように一側位置決め片３８ａの位置を調整し、この状態で、マスク開口４９ａ，４９ｂの中心同士を結ぶ線上に他側基準マーク４４ｂの中心が位置するように一側位置決め片３８ａの平面上の角度を調整する。ただし、上述のように、位置決め片３８に実際に形成された基準マーク４４と位置決め穴４１との相対的な位置関係が、設計上の相対位置関係と比較して異なる場合には、一側位置決め片３８ａの平面上の角度を維持した状態で、上記ずれ量に応じて各マスク開口４９ａ，４９ｂに対する各基準マーク４４ａ，４４ｂの配置位置を補正する。この例では、基準マーク用マスク開口４９ａの中心に対して、一側基準マーク４４ａの中心位置をＸ軸方向でａ、Ｙ軸方向で（Ｂ−ｂ）だけ−側に補正する。なお、この一側基準マーク４４ａの補正により、基準マーク用マスク開口４９ｂの中心に対する他側基準マーク４４ｂの中心位置も補正される。

図７（ｂ）に示すように、他側位置決め片３８ｂのアライメントでも上記一側位置決め片３８ａと同様に、まず、基準マーク用マスク開口４９ａ，４９ｂに対する各基準マーク４４ａ，４４ｂの配置位置をアライメントする。そして、位置決め穴４１ｂの中心が設計上の位置に配置されるように、上記ずれ量に応じて各マスク開口４９ａ，４９ｂに対する各基準マーク４４ａ，４４ｂの配置位置を補正する。この例では、基準マーク用マスク開口４９ａの中心に対して、一側基準マーク４４ａの中心位置をＸ軸方向でｍ、Ｙ軸方向で（ｎ−Ｎ）だけ＋側に補正する。また、基準マーク用マスク開口４９ａと一側基準マーク４４ａとの位置関係を維持した状態で、基準マーク用マスク開口４９ｂの中心に対して、他側基準マーク４４ｂの中心位置をＸ軸方向でｐだけ−側に補正する。これにより、位置決め穴４１ｂが設計上の位置に配置されると共に、その長尺方向（長辺方向）がＸ軸に平行となるように他側位置決め片３８ｂの平面上の角度が調整される。

上記手順でアライメントを行うことにより、単位ヘッド１１に対する各位置決め片３８ａ，３８ｂの配置位置を高い精度で定めることができる。そして、この状態で、各位置決め片３８ａ，３８ｂをヘッドケース３１の先端面に固定する。この固定方法としては、接着やネジ留め等、種々の固定方法を採用することができる。本実施形態においては、予め瞬間接着剤等で仮固定しておき、アライメントの後にエポキシ接着剤等で本固定する。

このようにして、アライメント基板４５を利用して単位ヘッド１１に位置決め片３８ａ，３８ｂを配設することにより、ノズル開口３０（基準ノズル開口）に対する位置決め穴４１ａ，４１ｂの相対位置を高い精度に設定することが可能となる。

以上のように、単位ヘッド１１に対し、ノズル開口３０に対する位置決め穴４１ａ，４１ｂの相対位置が高精度で定められた位置決め片３８を配設し、位置決めピン４０の一端部を各位置決め片３８の位置決め穴４１に嵌合し、当該位置決めピン４０の他端部をヘッドホルダ２４のヘッド受け部２８のピン受け穴２９に嵌合することで、各位置決め穴４１とこれに対応するピン受け穴２９との平面上の位置が合わせられる。これにより、ヘッドホルダ２４に対する単位ヘッド１１の配置位置が高い精度で規定される。これにより、ヘッドホルダ２４において各単位ヘッド１１のノズル開口３０が本来望ましい位置に配置される。その結果、記録紙４等の噴射対象物に対するインクの着弾位置ずれを抑制することができ、記録画像の画質の低下を防止することが可能となる。

また、ヘッドモジュール３における一部の単位ヘッド１１に不具合が生じた場合に、当該単位ヘッド１１を交換する際、別途アライメント工程を行わなくても、各位置決め穴４１を利用して位置決めした状態で新しい単位ヘッド１１をヘッドホルダ２４に取り付けるだけで当該単位ヘッド１１がヘッドホルダ２４に対して高精度で位置決めされる。即ち、複数の単位ヘッド１１から構成されるヘッドモジュールにおいて単位ヘッド単体の交換に対応することができ、交換コストを削減することが可能となる。

なお、上記実施形態においては、本発明におけるヘッド側位置決め部、及び、ホルダ側位置決め部として、それぞれ位置決め穴４１、及び、ピン受け穴２９とし、これらを位置決めピン４０によって連結する構成を例示したが、これには限られない。例えば、ヘッド側位置決め部、及び、ホルダ側位置決め部の何れか一方を位置決め穴、他方を位置決めピンとして、これらを嵌合させることでヘッドホルダ２４に対して単位ヘッド１１を位置決めする構成を採用することも可能である。
また、位置決め片３８を合成樹脂で作製することに限定されず、シリコン等で作製する構成としても良い。この場合において、位置決め片３８に実際に形成された基準マーク４４と位置決め穴４１との相対的な位置関係が、設計上の相対位置関係により近い場合には、アライメント工程における上記の補正が不要となる。

また、本発明は、複数の液体噴射ヘッドから成るヘッドモジュールを備えたものであれば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の他の液体噴射ヘッド、及び、これを備える液体噴射装置にも適用することができる。

プリンタの構成を説明する断面図である。 ヘッドモジュールの構成を示す図である。 図２（ｂ）における領域Ａの拡大断面図である。 単位ヘッドの構成を説明する図である。 位置決め片の構成を説明する平面図である。 アライメント工程における装置構成を説明する図である。 基準マーク用マスク開口に対する基準マークのアライメントを説明する図である。

符号の説明

１…プリンタ，３…ヘッドモジュール，４…記録紙，１１…単位ヘッド，２４…ヘッドホルダ，２６…ノズル形成面，３０…ノズル開口，３１…ヘッドケース，３８…位置決め片，４０…位置決めピン，４１…位置決め穴，４４…基準マーク，４５…アライメント基板，４６…基台，４８…ノズル用マスク開口，４９…基準マーク用マスク開口

Claims (6)

1. 液体を噴射するノズル開口を有する液体噴射ヘッドを、当該液体噴射ヘッド側の位置決め部とヘッドホルダ側の位置決め部との平面上の位置を合わせることにより、ヘッドホルダに対して位置決めした状態で複数取り付けて成る液体噴射ヘッドモジュールであって、
   前記ヘッド側位置決め部と複数の基準マークが形成された位置決め部形成部材を備え、
   当該位置決め部形成部材は、前記液体噴射ヘッドの基準ノズル開口に対する各基準マークの相対位置が規定位置となる状態で前記液体噴射ヘッドに固定されたことを特徴とする液体噴射ヘッドモジュール。
2. 前記基準マークの大きさは、前記ヘッド側位置決め部の直径よりも小さく、前記ノズル開口の直径以上であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドモジュール。
3. 液体を噴射するノズル開口を有する液体噴射ヘッドを、当該液体噴射ヘッド側の位置決め部とヘッドホルダ側の位置決め部との平面上の位置を合わせることにより、ヘッドホルダに対して位置決めし、この位置決め状態で複数取り付ける液体噴射ヘッドモジュールの製造方法であって、
   前記ヘッド側位置決め部と複数の基準マークが形成された位置決め部形成部材を設け、
   前記液体噴射ヘッドの基準ノズル開口に対する各基準マークの相対位置が規定位置となるようにアライメントした状態で位置決め部形成部材を液体噴射ヘッドに固定することを特徴とする液体噴射ヘッドモジュールの製造方法。
4. 前記基準マークの大きさは、前記ヘッド側位置決め部の直径よりも小さく、前記ノズル開口の直径以上であることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッドモジュールの製造方法。
5. 前記基準ノズル開口の位置を規定するノズル用基準部と、前記基準ノズル開口に対する各基準マークの相対的な位置をそれぞれ規定する基準マーク用基準部とが形成されたアライメント基板を設け、
   前記アライメントにおいて、液体噴射ヘッドのノズル形成面と前記アライメント基板とを対向配置した状態で、前記ノズル用基準部と前記基準ノズル開口との平面上の位置を合わせる工程と、前記基準マーク用基準部と対応する基準マークとの平面上の位置を合わせる工程と、を行うことで、基準ノズル開口に対する各基準マークの相対位置を規定することを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッドモジュールの製造方法。
6. 前記各基準マークに対する前記ヘッド側位置決め部の相対位置の設計値に対する位置ずれ量を測定し、
   前記アライメントにおいて、前記位置ずれ量に応じて前記基準マーク用基準部に対する各基準マークの相対位置を補正することを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッドモジュールの製造方法。

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