JP6028371B2 - 液体噴射ヘッドユニット、および、液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッドを備えた液体噴射ヘッドユニット、および、液体噴射装置に関するものである。

液体噴射装置は、液体を液滴としてノズルから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、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクをインク滴として噴射させて記録を行うインクジェット式記録装置（プリンター）等の画像記録装置を挙げることができる。また、この他、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターに用いられる色材、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイに用いられる有機材料、電極形成に用いられる電極材等、様々な種類の液体の噴射に液体噴射装置が用いられている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

上記のようなプリンターには、複数の記録ヘッドを支持部材に固定した記録ヘッドユニットが搭載されたものがある（例えば、特許文献１参照）。各記録ヘッドは、インクカートリッジ等のインク供給源からのインクを圧力室（圧力発生室）に導入し、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段を作動させることで圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用して圧力室内のインクをノズルからインク滴として噴射するように構成されている。また、各記録ヘッドの圧力発生手段等は、ヘッドケースに収容されている。このヘッドケースがねじ等を用いて支持部材に固定されることで、記録ヘッドは支持部材に固定されている。

特開２００８−２２１７４５号公報

ここで、ヘッドケースには、製造コスト等の理由により、成形し易い樹脂が用いられている。しかしながら、樹脂は金属等に比べて剛性が低いため、ヘッドケースを支持部材に固定して記録ヘッドを支持部材に取り付ける際に、支持部材に押し当てられたヘッドケースが変形する虞があった。このため、記録ヘッドの支持部材に対する相対位置がずれる虞があり、記録ヘッドを支持部材に取り付けた後で記録ヘッドの位置ずれを確認する必要があった。例えば、故障等により記録ヘッドを交換する際に、新しい記録ヘッドを支持部材に固定した後で、この記録ヘッドからインク滴を噴射させて、インク滴の着弾位置のずれを確認する必要があった。そして、着弾位置のずれが許容範囲を超えていた場合には、記録ヘッドの位置を調節し、再度インク滴の着弾位置のずれを確認する必要があった。その結果、記録ヘッドユニットの支持部材に記録ヘッドを取り付ける際の作業が煩雑になっていた。

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、液体噴射ヘッドの取り付けが容易に行える液体噴射ヘッドユニット、および、液体噴射装置を提供することにある。

本発明の液体噴射ヘッドユニットは、ノズルが形成されたノズル面、前記ノズルに連通する圧力室、および、当該圧力室内に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段を駆動させて圧力室に圧力変動を生じさせることで、ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
当該液体噴射ヘッドが複数取り付けられる支持部材と、
を備えた液体噴射ヘッドユニットであって、
前記支持部材は、取り付けられる液体噴射ヘッドのノズル面に対して垂直な取付面を有し、
前記液体噴射ヘッドは、
前記圧力発生手段の少なくとも一部を収容したヘッドケースと、
該ヘッドケースよりも剛性が高いヘッド固定部材と、
を備え、
前記ヘッド固定部材は、前記ヘッドケースにおける前記支持部材の取付面と対向する側の面に、前記ノズルとの相対位置が規定された状態で固定され、
該ヘッド固定部材を前記支持部材の取付面側に押し当てて固定することで、前記液体噴射ヘッドを前記支持部材に取り付けたことを特徴とする。

本発明によれば、液体噴射ヘッドは、ヘッドケースよりも剛性が高く変形し難いヘッド固定部材を介して支持部材に固定されるため、液体噴射ヘッドを支持部材に取り付ける際の位置ずれを抑制できる。これにより、支持部材に固定した液体噴射ヘッドの位置ずれを確認する作業が不要になり、液体噴射ヘッドを取り付ける際の作業性を向上させることができる。また、ヘッド固定部材を支持部材の取付面側に押し当てて固定するため、液体噴射ヘッドの位置決めが容易になる。特に、故障等により液体噴射ヘッドを交換する際に、液体噴射ヘッドの位置決めが容易になり、また、液体噴射ヘッドの位置ずれを確認する作業も不要になるため、液体噴射装置を使用する顧客のところで容易に液体噴射ヘッドの交換ができるようになる。

また、上記構成において、前記ヘッド固定部材は、前記支持部材側の面に嵌合部を備え、
前記支持部材は、前記取付面に嵌合受部を備え、
前記嵌合部を前記嵌合受部に嵌合させて前記ヘッド固定部材を前記支持部材に固定したことが望ましい。

この構成によれば、ノズル面方向における液体噴射ヘッドの位置決め精度を高めることができる。
また、上記目的を達成するために提案される本発明の液体噴射ヘッドユニットは、以下の構成を備えたものであってもよい。
すなわち、ノズルが形成されたノズル面、前記ノズルに連通する圧力室、および、当該圧力室内に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段を駆動させて圧力室に圧力変動を生じさせることで、ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
当該液体噴射ヘッドが複数取り付けられる支持部材と、
を備えた液体噴射ヘッドユニットであって、
前記支持部材は、取り付けられる液体噴射ヘッドのノズル面に対して垂直な取付面を有し、前記取付面に嵌合受部を備え、
前記液体噴射ヘッドは、
前記圧力発生手段の少なくとも一部を収容したヘッドケースと、
該ヘッドケースよりも剛性が高いヘッド固定部材と、
を備え、
前記ヘッド固定部材は、前記ヘッドケースにおける前記支持部材の取付面と対向する側の面に嵌合部を備え、前記嵌合部を前記嵌合受部に嵌合させて前記ノズルとの相対位置が規定された状態で前記支持部材の取付面に固定され、
前記ヘッド固定部材は、前記取付面に平行な方向において、前記ヘッドケースから突出する部分に、前記支持部材と固定されるための第１の貫通穴を有し、
前記ヘッド固定部材は、前記取付面に垂直な方向の板厚が厚い部分と薄い部分とを有し、かつ、
前記ヘッド固定部材は、前記液体噴射ヘッドと固定されるための第２の貫通穴を有し、
前記第１の貫通穴と前記第２の貫通穴とは、前記薄い部分に設けられ、
前記ヘッド固定部材のうち前記嵌合受部の面と当接する面は、前記厚い部分に設けられ、
該ヘッド固定部材を前記支持部材の取付面側に当接させた状態で、前記液体噴射ヘッドを前記支持部材に取り付けたことを特徴とする。
この構成によれば、液体噴射ヘッドは、ヘッドケースよりも剛性が高く変形し難いヘッド固定部材を介して支持部材に固定されるため、液体噴射ヘッドを支持部材に取り付ける際の位置ずれを抑制できる。これにより、支持部材に固定した液体噴射ヘッドの位置ずれを確認する作業が不要になり、液体噴射ヘッドを取り付ける際の作業性を向上させることができる。また、ヘッド固定部材を支持部材の取付面側に押し当てて固定するため、液体噴射ヘッドの位置決めが容易になる。特に、故障等により液体噴射ヘッドを交換する際に、液体噴射ヘッドの位置決めが容易になり、また、液体噴射ヘッドの位置ずれを確認する作業も不要になるため、液体噴射装置を使用する顧客のところで容易に液体噴射ヘッドの交換ができるようになる。さらに、嵌合部を嵌合受部に嵌合させてヘッド固定部材を支持部材に固定したので、ノズル面方向における液体噴射ヘッドの位置決め精度を高めることができる。
また、上記構成において、前記嵌合受部は、前記ノズル面側に開口し、前記ノズル面側とは反対側に開口していないことが望ましい。

そして、本発明の液体噴射装置は、上記各構成の液体噴射ヘッドユニットを備えたことを特徴とする。
また、本発明の液体噴射ヘッドユニットの製造方法は、ノズルが形成されたノズル面、前記ノズルに連通する圧力室、当該圧力室内に圧力変動を生じさせる圧力発生手段、および、当該圧力発生手段の少なくとも一部を収容したヘッドケースを備えた記録ヘッド本体と、前記ヘッドケースよりも剛性が高いヘッド固定部材と、を有し、前記圧力発生手段を駆動させて圧力室に圧力変動を生じさせることで、ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドが取り付けられ、当該取り付けられる液体噴射ヘッドのノズル面に対して垂直な取付面を有し、前記取付面に嵌合受部を備えた支持部材と、を備え、
前記ヘッド固定部材は、前記ヘッドケースにおける前記支持部材の取付面と対向する側の面に嵌合部を備え、前記取付面に平行な方向において、前記ヘッドケースから突出する部分に、前記支持部材と固定されるための第１の貫通穴を有し、前記取付面に垂直な方向の板厚が厚い部分と薄い部分とを有し、かつ、前記液体噴射ヘッドと固定されるための第２の貫通穴を有し、
前記第１の貫通穴と前記第２の貫通穴とは、前記薄い部分に設けられ、
前記ヘッド固定部材のうち前記嵌合受部の面と当接する面は、前記厚い部分に設けられた液体噴射ヘッドユニットの製造方法であって、
前記ヘッド固定部材と前記ノズルとの相対位置が規定された状態で、前記ヘッド本体と前記ヘッド固定部材とを固定する第１工程と、
前記記録ヘッド本体が固定された前記ヘッド固定部材の前記嵌合部を、前記支持部材の前記嵌合受部に嵌合させた状態で、前記ヘッド固定部材と前記支持部材とを固定する第２工程と、を含むことを特徴とする。

プリンターの構成を説明する模式図であり、（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。 記録ヘッドユニットをノズル面側から見た斜視図である。 記録ヘッドユニットの構成を説明する模式図であり、（ａ）側面図、（ｂ）底面図、（ｃ）正面図である。 ベースプレートの構成を説明する模式図であり、（ａ）側面図、（ｂ）底面図、（ｃ）（ｂ）における領域Ａの拡大図である。 記録ヘッドの構成を説明する模式図であり、（ａ）ヘッド固定部材を取り付けた状態の斜視図、（ｂ）ヘッド固定部材を取り外した状態の斜視図である。 図５（ｂ）におけるＢ−Ｂ′線の断面図である。 記録ヘッドのベースプレートへの取付を説明する模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付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。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドユニットの一種である記録ヘッドユニット２を搭載したインクジェット式記録装置（以下、プリンター１）を例に挙げて説明する。

図１（ａ）は、プリンター１の構成を模式的に表した平面図であり、図１（ｂ）は、側面図である。このプリンター１は、記録ヘッドユニット２と、インクタンク３と、給紙ローラー４と、搬送機構５とを備えている。記録ヘッドユニット２には、記録ヘッド７（液体噴射ヘッドの一種）が記録紙６（記録媒体或いは着弾対象物の一種）の紙幅方向（記録紙６の搬送方向に対して直交する方向）に沿って複数配列されている。インクタンク３は、記録ヘッドユニット２に供給するためのインクが貯留された貯留部材（液体供給源）の一種である。インクタンク３内のインクは、インク供給チューブ８を介して記録ヘッドユニット２に供給される。

給紙ローラー４は、搬送機構５の上流側に配設され、図示しない給紙部から給紙された記録紙６を狭持した状態で互いに反対方向に同期回転可能な上下一対のローラー４ａ、４ｂにより構成されている。この給紙ローラー４は、給紙モーター９からの動力で駆動され、図示しないスキュー補正ローラーと共働して記録紙６の搬送方向に対する傾き及び搬送方向に直行する方向の位置ずれを補正してから、この記録紙６を搬送機構５側に供給する。

搬送機構５は、搬送ベルト１１、搬送モーター１２、駆動ローラー１３、従動ローラー１４、テンションローラー１５、圧接ローラー１６、および、ベルト帯電部１７を備えている。搬送モーター１２は、搬送機構５の駆動源であり、駆動ローラー１３に動力を伝達している。搬送ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラー１３及び従動ローラー１４の間に張設されている。テンションローラー１５は、駆動ローラー１３と従動ローラー１４との間において搬送ベルト１１の内周面に当接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト１１に張力を付与している。圧接ローラー１６は、搬送ベルト１１を挟んで従動ローラー１４の直上に配設され、記録紙６を搬送ベルト１１側に押圧している。

ベルト帯電部１７は、帯電ローラー１８と、帯電用電源１９とを備えている。帯電ローラー１８は搬送ベルト１１を挟んで従動ローラー１４の上流側下方に配設され、搬送ベルト１１に当接している。帯電用電源１９は、帯電ローラー１８と導通接続されており、帯電ローラー１８に交流電圧を印加する。なお、従動ローラー１４は、接地されており、搬送ベルト１１を挟んで対向する帯電ローラー１８に対する対向電極となっている。このベルト帯電部１７は、帯電用電源１９が帯電ローラー１８を介して搬送ベルト１１に電荷を供給し搬送ベルト１１を帯電させる。そして、帯電された搬送ベルト１１に載置される記録紙６には、誘電分極が発生し、搬送ベルト１１との間に静電吸着力が作用する。さらに、圧接ローラー１６は、帯電された搬送ベルト１１に載置される記録紙６を搬送ベルト１１に押し付けて、記録紙６の搬送ベルト１１に対する密着性を高める。

また、搬送ベルト１１の外周面には、リニアースケール２１がベルト全周に渡って配設されている。このリニアースケール２１は、スリット状の検出用パターンを搬送ベルト１１の搬送方向に一定間隔（例えば、３６０ｄｐｉ）で複数配列して構成されている。このリニアースケール２１の検出用パターンは、検出ヘッド２２によって光学的に検出され、検出信号がエンコーダー信号として、プリンター１の制御部（図示せず）に出力される。したがって、制御部は、このエンコーダー信号に基づいて、搬送機構５（搬送ベルト１１）による記録紙６の搬送量を把握することができる。また、このエンコーダー信号は、記録ヘッド７の圧電素子４１（後述）を駆動するための駆動信号の発生タイミングを規定する。

図２は、記録ヘッドユニット２をノズル面５０側から見た斜視図である。また、図３は、記録ヘッドユニット２の構成を説明する模式図であり、図３（ａ）は、側面図、図３（ｂ）は、底面図、図３（ｃ）は、正面図である。本実施形態の記録ヘッドユニット２は、４つの記録ヘッド７からなる記録ヘッド７の列をベースプレート２４（本発明における支持部材に相当）に２列備えている。

ベースプレート２４は、記録ヘッド７の列設方向に長尺なＳＵＳ（ステンレス鋼）等からなる金属製の支持部材である。本実施形態のベースプレート２４は、断面Ｔ字状に形成されている。具体的に説明すると、ベースプレート２４は、記録ヘッド７のノズル面５０（ノズル形成基板４５：図６参照）に対して垂直な取付面２７を備えた垂直部分（支持壁部）２５と、垂直部分２５の上部において垂直部分２５（ベースプレート２４）の強度を補強する水平部分（フランジ部）２６とを備えている。

垂直部分２５は、記録ヘッド７の列設方向に沿って細長、かつ、肉厚な板状に形成されている。この垂直部分２５の板厚方向に対して垂直に交わる面、すなわち、板状の垂直部分２５の表裏の両面が、取付面２７を構成している。図４に示すように、一側の取付面２７には、記録ヘッド７の嵌合凸部６３（後述）に嵌合可能な嵌合凹部２８（本発明における嵌合受部に相当）が、記録ヘッド７に対応させて４つ列設されている。嵌合凹部２８は、垂直部分２５を一側面から他側面に向けて板厚方向に凹ませた部分であり、記録ヘッド７のノズル面５０に対して平行な面内においてノズル列４９に垂直な方向の位置を規定する第１の受け面２８ａと、記録ヘッド７のノズル面５０に対して平行な面内においてノズル列４９方向の位置を規定する第２の受け面２８ｂとから構成されている（図４（ｃ）参照）。すなわち、第１の受け面２８ａは取付面２７と平行な面であり、第２の受け面２８ｂは第１の受け面２８ａおよびノズル面５０の両面に垂直な面である。また、嵌合凹部２８の両側の第２の受け面２８ｂのうちの何れか一方が、記録ヘッド４のノズル列方向の位置を規定する位置決め用受け面となる。なお、本実施形態の嵌合凹部２８は、垂直部分２５の下端（水平部分２６とは反対側）から上側（水平部分２６側）の途中まで延在している。すなわち、嵌合凹部２８の下端面は開口している一方で、嵌合凹部２８の上端には、垂直部分２５の構造体による天井面が形成されている。また、他側の取付面２７にも、同様の嵌合凹部２８が４つ列設されている。本実施形態では、一側の記録ヘッド７の列と他側の記録ヘッド７の列とが、記録ヘッド７の列設ピッチの半分の距離だけずれて列設されているため、これに対応して、一側の嵌合凹部２８の列と他側の嵌合凹部２８の列とが、記録ヘッド７の列設ピッチの半分の距離だけずれて列設されている。なお、嵌合凹部２８の記録ヘッド７の列設方向における両側縁には、記録ヘッド取付用ねじ穴２９が開設されている。

水平部分２６は、記録ヘッド７のノズル面５０に対して平行、かつ、肉厚な板状に形成されている。本実施形態の水平部分２６は、垂直部分２５の両側の取付面２７から外側に向けて突出した庇状に形成されている。この水平部分２６には、各記録ヘッド７の接続流路と記録ヘッド７側で連通する連通孔３０が板厚方向に貫通した状態で形成されている。なお、連通孔３０の記録ヘッド７とは反対側は、インク供給チューブ８と接続されている。これにより、インクタンク３内のインクは、インク供給チューブ８および連通孔３０を介して各記録ヘッド７に供給される。

図５は、記録ヘッド７の構成を説明する模式図であり、図５（ａ）は、ヘッド固定部材３３を取り付けた状態の斜視図、図５（ｂ）は、ヘッド固定部材３３を取り外した状態の斜視図である。また、図６は、図５（ｂ）におけるＢ−Ｂ′線の断面図である。なお、図６では、他方のノズル列４９に対応する構成が、図示されたものと左右方向に対称であるため省略されている。
記録ヘッド７は、図５に示すように、ノズル４８からインク滴を噴射する記録ヘッド本体３２と、この記録ヘッド本体３２の取付面２７と対向する側の面に取り付けられたヘッド固定部材３３とを備えている。

本実施形態における記録ヘッド本体３２は、図６に示すように、ヘッドケース３７、振動子ユニット３６、および流路ユニット３５を備えている。なお、上記したように、他方のノズル列４９に対応する構成が、左右方向に対称であるため、一側の説明を省略する。

ヘッドケース３７は、記録ヘッド本体３２の上面および側面の大部分を構成するケース部材であり、その内部に圧電素子４１（本発明における圧力発生手段に相当）が収容されている。具体的に説明すると、ヘッドケース３７は、例えば、エポキシ系樹脂などの樹脂により作製された中空箱体状部材である。このヘッドケース３７の先端側には、図６に示すように、ノズル形成基板４５を露出させた状態で流路ユニット３５が固定されている。また、ヘッドケース３７の内部には、振動子ユニット３６を収容するための収容空部３８と、インクタンク３からのインクを流路ユニット３５に供給するためのケース流路３９とが、その高さ方向に貫通して形成されている。ケース流路３９の上端は、図５に示すように、ヘッドケース３７の上面からベースプレート２４の水平部分２６に向けて突出し、連通孔３０と連通されている。また、ケース流路３９の下端は、流路ユニット３５のインク導入口を介してリザーバー５１（後述）と連通されている。なお、図５に示すように、ヘッドケース３７の取付面２７と対向する側の面には、ヘッド固定部材３３を固定するためのヘッド固定部材取付用ねじ穴４０がノズル列４９方向の両端部分に２つ開口している。

振動子ユニット３６は、複数の圧電素子４１（圧力発生手段の一種）からなる圧電素子群、フレキシブルケーブル４３（配線部材）等から構成されている。圧電素子群を構成する圧電素子４１は、縦方向に細長い櫛歯状に形成されており、数十μｍ程度の極めて細い幅に切り分けられている。そして、この圧電素子４１は縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電素子４１として構成されている。各圧電素子４１は、固定端部を固定板４２上に接合することにより、自由端部を固定板４２の先端縁よりも外側に突出させて所謂片持ち梁の状態で固定されている。そして、各圧電素子４１における自由端部の先端は、後述するように、それぞれ流路ユニット３５におけるダイヤフラム部５７を構成する島部５８に接合される。フレキシブルケーブル４３は、一端が固定板４２とは反対側となる固定端部の側面で圧電素子４１と接続され、他端がプリンター１の制御部に接続されている。なお、フレキシブルケーブル４３の制御部への接続は、図示を省略している。また、各圧電素子４１を支持する固定板４２は、圧電素子４１からの反力を受け止め得る剛性を備えた金属製の板材によって構成される。本実施形態では、厚さが１ｍｍ程度のＳＵＳ（ステンレス鋼）板によって作製されている。

流路ユニット３５は、ノズル形成基板４５、流路形成基板４６、および振動板４７から構成されている。この流路ユニット３５は、ノズル形成基板４５を流路形成基板４６の一方の表面に、振動板４７をノズル形成基板４５とは反対側となる流路形成基板４６の他方の表面にそれぞれ配置して積層し、接着等により一体化することで形成される。

ノズル形成基板４５は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル４８を列状に開設したシリコン単結晶からなる薄いプレートである。これら列状に開設したノズル４８によって、ノズル列４９が構成されている。本実施形態では、例えば、１８０個のノズル４８から構成されるノズル列４９が紙幅方向に沿って列設されている。なお、ノズル形成基板４５の下面（流路形成基板４６とは反対側の面）が本発明におけるノズル面５０に相当する。

流路形成基板４６は、リザーバー５１（共通液室）、インク供給口５２、および圧力室５３からなる一連のインク流路を形成する板状部材である。本実施形態の流路形成基板４６は、シリコン単結晶基板をエッチング処理することで作製されている。リザーバー５１は、複数の圧力室５３に共通なインクを導入する空部である。このリザーバー５１のノズル列４９方向における一方の端部には、振動板４７のインク導入口を介してケース流路３９が連通されている。インク供給口５２は、圧力室５３とリザーバー５１との間を連通する流路幅の狭い狭窄部として形成されている。圧力室５３は、ノズル列４９方向に対して直交する方向に細長い室であり、隔壁で区画された状態で各ノズル４８に対応して複数列状に形成されている。

振動板４７は、ＳＵＳ等の金属製の支持板５５上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルム５６をラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板４７には、リザーバー５１とケース流路３９を繋げるインク導入口が上下方向に貫通して形成されている。また、振動板４７は、圧力室５３の一方の開口面（ノズル形成基板４５とは反対側の面）を封止して、この圧力室５３の容積を変動させるためのダイヤフラム部５７を形成すると共に、リザーバー５１の一方の開口面（ノズル形成基板４５とは反対側の面）を封止するコンプライアンス部５９を形成している。詳しく説明すると、ダイヤフラム部５７は、圧力室５３に対応した部分の支持板５５にエッチング加工を施し、当該部分を環状に除去して圧電素子４１の自由端部の先端を接合するための島部５８を複数形成することで構成されている。この島部５８は、圧力室５３の平面形状と同様に、ノズル列４９と直交する方向に細長いブロック状であり、この島部５８の周りの樹脂フィルム５６が弾性体膜として機能する。また、コンプライアンス部５９として機能する部分、すなわちリザーバー５１に対応する部分は、このリザーバー５１の開口形状に倣って支持板５５がエッチング加工で除去され、樹脂フィルム５６のみとなっている。

上記構成のような記録ヘッド本体３２では、インクタンク３からのインクをインク供給チューブ８、およびベースプレート２４の連通孔３０を介して取り込むことで、ケース流路３９、リザーバー５１、インク供給口５２、および圧力室５３からなる一連の流路がインクで満たされる。そして、プリンター１の制御部からの駆動信号の供給により、圧電素子４１の自由端部を伸縮させ、圧力室５３内に圧力変動を生じさせる。この圧力変動を制御することで、圧力室５３に連通したノズル４８からインク滴を噴射させたり、或いは、インクが噴射されない程度にノズル４８におけるメニスカスを微振動させたりする。

ヘッド固定部材３３は、ヘッドケース３７よりも剛性が高い、例えば、ＳＵＳ等の金属からなる薄い板状の部材であり、ヘッドケース３７におけるベースプレート２４の取付面２７と対向する側の面に、ノズル４８との相対位置が規定された状態で固定されている。このヘッド固定部材３３の寸法に関し、ノズル列４９方向における寸法が、ヘッドケース３７の同方向の寸法よりも長く、かつ、ノズル面５０に垂直な方向における寸法（高さ）が、ヘッドケース３７の同方向の寸法（高さ）よりも短く（低く）形成されている。そして、ヘッド固定部材３３は、その上面を記録ヘッド本体３２の上面に揃えると共に、ノズル面５０のノズル４８（位置決めの基準となるノズル）に対してノズル列方向の相対位置が規定された状態で当該ヘッドケース３７に取り付けられている。そして、ヘッドケース３７に取り付けられた状態では、ヘッド固定部材３３のノズル列４９方向における両端部が、ヘッドケース３７（記録ヘッド本体３２）よりも外側に突出する。なお、ヘッド固定部材３３には、ヘッドケース３７のヘッド固定部材取付用ねじ穴４０に対応する第１の固定用ねじ穴６１（本発明における第２の貫通穴に相当）が板厚方向に貫通している。また、ヘッド固定部材３３のヘッドケース３７から外側に突出した部分には、ベースプレート２４の記録ヘッド取付用ねじ穴２９に対応する第２の固定用ねじ穴６２（本発明における第１の貫通穴に相当）が板厚方向に貫通している。

本実施形態におけるヘッド固定部材３３は、第１の固定用ねじ穴６１よりも内側におけるベースプレート２４側（ヘッドケース３７とは反対側）の面に、同側に向けて突出した嵌合凸部６３（本発明における嵌合部に相当）を備えている。言い換えると、ヘッド固定部材３３における第１の固定用ねじ穴６１よりも内側の板厚が、他の部分に比べて厚くなっている。この嵌合凸部６３は、嵌合凹部２８の第１の受け面２８ａに当接する第１の規制面６３ａと、嵌合凹部２８の第２の受け面２８ｂに当接する第２の規制面６３ｂとから構成されている。この第１の規制面６３ａと第１の受け面２８ａとの当接により、ノズル面５０に対して平行な面内におけるノズル列４９に直交する方向のベースプレート２４に対する記録ヘッド７の位置が規定されている。また、上記の嵌合凹部２８の位置決め用の第２の受け面２８ｂと、これに対向する第２の規制面６３ｂとの当接により、ノズル面５０に対して平行な面内におけるノズル列４９方向のベースプレート２４に対する記録ヘッド７の位置が規定されている。言い換えると、嵌合凸部６３と嵌合凹部２８の嵌合により、ノズル面５０方向におけるベースプレート２４に対する記録ヘッド７の取り付け位置が規定される。

次に、上記構成の記録ヘッドユニット２の製造方法について説明する。
まず、ヘッド固定部材３３の嵌合凸部６３とは反対側の面を、記録ヘッド本体３２（ヘッドケース３７）におけるベースプレート２４の取付面２７と対向する側の面に押し当てるとともに、ヘッド固定部材取付用ねじ穴４０と第１の固定用ねじ穴６１の位置を合わせてねじで仮固定する。この状態で、治具等を用いて、ヘッド固定部材３３と記録ヘッド本体３２のノズル４８との相対位置を合わせる。例えば、カメラ等を用いて、ノズル列４９の両端に位置するノズル４８（基準ノズル）と、ヘッド固定部材３３の端部（あるいは、ヘッド固定部材３３に予め設けたアライメントマーク）との相対位置をみて、お互いの位置を合わせながらねじを締めて本固定する（第１工程）。これにより、ヘッド固定部材３３とノズル４８との相対位置が規定された記録ヘッド７が作成される。

次に、図７に示すように、上記のように作成した記録ヘッド７のヘッド固定部材３３側をベースプレート２４の取付面２７側に近づけて、嵌合凸部６３と嵌合凹部２８を嵌合させると共に、ヘッド固定部材３３をベースプレート２４の取付面２７側に押し当てる。この状態で、第２の固定用ねじ穴６２を介して記録ヘッド取付用ねじ穴２９にねじを螺合して、記録ヘッド７をベースプレート２４に取り付ける（第２工程）。このとき、嵌合凸部６３と嵌合凹部２８が嵌合しているため、ベースプレート２４に対する記録ヘッド７のノズル面５０方向の位置を規定することができる。
なお、ヘッド固定部材３３の嵌合凸部６３よりも外側の肉薄部分を、取付面２７の嵌合凹部２８の縁に当接させて、ベースプレート２４に対する記録ヘッド７の位置を規定しても良い。また、本実施形態では、ベースプレート２４およびヘッド固定部材３３をＳＵＳ等からなる金属製の部材、すなわち、剛性の高い部材で作成したので、両部材の変形を抑制でき、嵌合凸部６３と嵌合凹部２８を嵌合してヘッド固定部材３３をベースプレート２４の取付面２７側に押し当てるだけで、正確な位置合わせが可能になる。

そして、このような記録ヘッド７のベースプレート２４への取り付け手順は、ベースプレート２４に取り付けたい記録ヘッド７の数だけ繰り返し、記録ヘッドユニット２を作成する。本実施形態の記録ヘッドユニット２を作成する場合は、まずヘッド固定部材３３とノズル４８との相対位置が規定された記録ヘッド７を８つ作成し、それぞれの記録ヘッド７をベースプレート２４の取付面２７に取り付けて作成する。また、修理等により、１つ以上の記録ヘッド７を取り替える場合でも、取り替えたい記録ヘッド７をベースプレート２４から取り外した後で、新たな記録ヘッド７をベースプレート２４に取り付ける。

このように、記録ヘッド７は、ヘッドケース３７よりも剛性が高いヘッド固定部材３３をベースプレート２４に固定するため、ヘッド固定部材３３の変形を抑制でき、記録ヘッド７をベースプレート２４に取り付ける際の位置ずれを抑制できる。これにより、ベースプレート２４に固定した記録ヘッド７の位置ずれを確認する作業が不要になり、記録ヘッド７を取り付ける際の作業性を向上させることができる。また、ヘッド固定部材３３をベースプレート２４の取付面２７側に押し当てて固定するため、記録ヘッド７の位置決めが容易になる。特に、故障等により記録ヘッド７を交換する際に、記録ヘッド７の位置決めが容易になり、また、記録ヘッド７の位置ずれを確認する作業も不要になるため、プリンター１を使用する顧客のところで容易に記録ヘッド７の交換ができるようになる。さらに、ヘッド固定部材３３の嵌合凸部６３をベースプレート２４の嵌合凹部２８に嵌合させたので、ノズル面５０方向における記録ヘッド７の位置決め精度を高めることができる。

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、ヘッド固定部材３３に嵌合凸部６３を、ベースプレート２４に嵌合凹部２８を設けたが、これには限られない。例えば、ヘッド固定部材に嵌合凹部を、ベースプレートに嵌合凸部を設けてもよい。また、両部材に嵌合凸部および嵌合凹部を設けずに、お互いに対向する面を平面状に形成してもよい。この場合でも、両部材の対向する面同士を当接することで、ノズル面に対して平行な面内におけるノズル列に直交する方向のベースプレートに対する記録ヘッドの位置を規定することができる。

また、上記実施形態では、ベースプレート２４とヘッド固定部材３３、および、記録ヘッド本体３２とヘッド固定部材３３を、それぞれねじを用いて固定したが、これには限られない。例えば、ＵＶ硬化樹脂やシール等の接着剤を用いて、それぞれの部材同士を接着固定しても良い。

そして、上記各実施形態では、圧力発生手段として所謂縦振動型の圧電素子４１を例示したが、これには限られず、例えば、所謂撓み振動型の圧電素子を採用することも可能である。その他、発熱により気泡を発生させることで圧力変動を生じさせる発熱素子や、静電気力により圧力室の作動面を変位させることで圧力変動を生じさせる静電アクチュエーターなどの圧力発生手段を採用する構成においても本発明を適用することが可能である。

また、本発明は、ノズルからインク等の液体を噴射させる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。

１…プリンター，２…記録ヘッドユニット，３…インクタンク，５…搬送機構，６…記録紙，７…記録ヘッド，８…インク供給チューブ，２１…リニアスケール，２２…検出ヘッド，２４…ベースプレート，２５…垂直部分，２６…水平部分，２７…取付面，２８…嵌合凹部，２８ａ…第１の受け面，２８ｂ…第２の受け面，２９…記録ヘッド取付用ねじ穴，３０…連通孔，３２…記録ヘッド本体，３３…ヘッド固定部材，３５…流路ユニット，３６…振動子ユニット，３７…ヘッドケース，３８…収容空部，３９…ケース流路，４０…ヘッド固定部材取付用ねじ穴，４１…圧電素子，４５…ノズル形成基板，４６…流路形成基板，４７…振動板，４８…ノズル，４９…ノズル列，５０…ノズル面，５１…リザーバー，５７…ダイヤフラム部，５９…コンプライアンス部，６１…第１の固定用ねじ穴，６２…第２の固定用ねじ穴，６３…嵌合凸部，６３ａ…第１の規制面，６３ｂ…第２の規制面

Claims (4)

1. ノズルが形成されたノズル面、前記ノズルに連通する圧力室、および、当該圧力室内に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段を駆動させて圧力室に圧力変動を生じさせることで、ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
   当該液体噴射ヘッドが複数取り付けられる支持部材と、
   を備えた液体噴射ヘッドユニットであって、
   前記支持部材は、取り付けられる液体噴射ヘッドのノズル面に対して垂直な取付面を有し、前記取付面に嵌合受部を備え、
   前記液体噴射ヘッドは、
   前記圧力発生手段の少なくとも一部を収容したヘッドケースと、
   該ヘッドケースよりも剛性が高いヘッド固定部材と、
   を備え、
   前記ヘッド固定部材は、前記ヘッドケースにおける前記支持部材の取付面と対向する側の面に嵌合部を備え、前記嵌合部を前記嵌合受部に嵌合させて前記ノズルとの相対位置が規定された状態で前記支持部材の取付面に固定され、
   前記ヘッド固定部材は、前記取付面に平行な方向において、前記ヘッドケースから突出する部分に、前記支持部材と固定されるための第１の貫通穴を有し、
   前記ヘッド固定部材は、前記取付面に垂直な方向の板厚が厚い部分と薄い部分とを有し、かつ、
   前記ヘッド固定部材は、前記液体噴射ヘッドと固定されるための第２の貫通穴を有し、
   前記第１の貫通穴と前記第２の貫通穴とは、前記薄い部分に設けられ、
   前記ヘッド固定部材のうち前記嵌合受部の面と当接する面は、前記厚い部分に設けられ、
   該ヘッド固定部材を前記支持部材の取付面側に当接させた状態で、前記液体噴射ヘッドを前記支持部材に取り付けたことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
2. 前記嵌合受部は、前記ノズル面側に開口し、前記ノズル面側とは反対側に開口していないことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッドユニットを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
4. ノズルが形成されたノズル面、前記ノズルに連通する圧力室、当該圧力室内に圧力変動を生じさせる圧力発生手段、および、当該圧力発生手段の少なくとも一部を収容したヘッドケースを備えた記録ヘッド本体と、前記ヘッドケースよりも剛性が高いヘッド固定部材と、を有し、前記圧力発生手段を駆動させて圧力室に圧力変動を生じさせることで、ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
   前記液体噴射ヘッドが取り付けられ、当該取り付けられる液体噴射ヘッドのノズル面に対して垂直な取付面を有し、前記取付面に嵌合受部を備えた支持部材と、を備え、
   前記ヘッド固定部材は、前記ヘッドケースにおける前記支持部材の取付面と対向する側の面に嵌合部を備え、前記取付面に平行な方向において、前記ヘッドケースから突出する部分に、前記支持部材と固定されるための第１の貫通穴を有し、前記取付面に垂直な方向の板厚が厚い部分と薄い部分とを有し、かつ、前記液体噴射ヘッドと固定されるための第２の貫通穴を有し、
   前記第１の貫通穴と前記第２の貫通穴とは、前記薄い部分に設けられ、
   前記ヘッド固定部材のうち前記嵌合受部の面と当接する面は、前記厚い部分に設けられた液体噴射ヘッドユニットの製造方法であって、
   前記ヘッド固定部材と前記ノズルとの相対位置が規定された状態で、前記ヘッド本体と前記ヘッド固定部材とを固定する第１工程と、
   前記記録ヘッド本体が固定された前記ヘッド固定部材の前記嵌合部を、前記支持部材の前記嵌合受部に嵌合させた状態で、前記ヘッド固定部材と前記支持部材とを固定する第２工程と、を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。

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