液体噴射ヘッドのアライメント治具及び液体噴射ヘッドのアライメント装置並びに液体噴射ヘッドのアライメント治具の取付方法
【課題】液体噴射ヘッドの位置合わせに用いる基準マークが設けられた透明部材のマスクを確実に且つ容易に着脱可能に固定できる液体噴射ヘッドのアライメント治具及びアライメント装置並びに液体噴射ヘッドのアライメント治具の取付方法を提供する。
【解決手段】アライメントマーク２２が位置合わせされる基準マーク４０１が設けられた透明部材からなるマスク４１０と、このマスク４１０のインクジェット式記録ヘッド２２の面とは反対側の面から基準マーク４０１を視認可能に当該反対側に接着されたマスク取付板４７０と、マスク取付板４７０を支持する移動テーブル５５０にマスク取付板４７０を機械的に着脱自在に固定する取付ネジ４８０とを具備する。
【解決手段】アライメントマーク２２が位置合わせされる基準マーク４０１が設けられた透明部材からなるマスク４１０と、このマスク４１０のインクジェット式記録ヘッド２２の面とは反対側の面から基準マーク４０１を視認可能に当該反対側に接着されたマスク取付板４７０と、マスク取付板４７０を支持する移動テーブル５５０にマスク取付板４７０を機械的に着脱自在に固定する取付ネジ４８０とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射ヘッドのアライメント治具及び液体噴射ヘッドのアライメント装置並びに液体噴射ヘッドのアライメント治具の取付方法に関し、特に、液体噴射ヘッドの位置合わせに用いる基準マークが設けられた透明部材のマスクを確実に且つ容易に着脱可能に取り付ける場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンタやプロッタ等のインクジェット式記録装置は、インクカートリッジやインクタンクなどの液体収容部に収容されたインクをインク滴として吐出するインクジェット式記録ヘッドを含むインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、ヘッドユニットと言う）を具備する。ここで、インクジェット式記録ヘッドは並設されたノズル開口からなるノズル列を有するもので、そのインク吐出面側はカバーヘッドで保護されている。カバーヘッドは、インクジェット式記録ヘッドのインク滴吐出面側に設けられてノズル開口を露出する開口窓部を有する窓枠部と、窓枠部からインクジェット式記録ヘッドの側面側に折り曲げ成形された側壁部とを有し、側壁部をインクジェット式記録ヘッドの側面に接合することで固定されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、前記カバーヘッドや固定板等の固定部材と複数のインクジェット式記録ヘッドとを接合する際には、平板状のガラスマスクに設けられた基準マークに、ノズルプレートに設けられたアライメントマークが合致するように固定部材に対しインクジェット式記録ヘッドを動かして所定位置決めを行なっている。
【０００４】
ここで、上述の所定位置決めに先立ち、かかるガラスマスクを位置決め用の装置（アライメント装置）の所定の位置に固定する必要がある。これは、基準マークとアライメントマークとを合致させるために配設された機器、例えば顕微鏡の視野の中心に基準マークが位置するようガラスマスクを固定するためである。このガラスマスクは、例えばその表面に傷がついた場合や、位置合わせの対象となるヘッドユニットの種別に応じて異なる配置や個数の基準マークが設けられた他のガラスマスクに交換する場合等を考慮して、アライメント装置に対して着脱自在に固定可能であることが望ましい。
【０００５】
このようなガラスマスクをアライメント装置に固定する手段としては、例えば静電チャックを用いてガラスマスクを吸着保持させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６０３７６号公報（第４頁、図３）
【特許文献２】特開２００５−１９１５１５号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、静電チャックは電源から供給される電力により作動してガラスマスクを吸着保持するものであり、この電力の供給が停止した場合は、当然その吸着保持力が失われ、ガラスマスクの位置を保持することができない。この場合、再度ガラスマスクの位置を合わせて固定する作業が生じ、この結果ヘッドユニットの生産性が低下する。またアライメント装置は比較的小さなヘッドユニットを対象とするため、静電チャックを設けるための十分なスペースを確保するのが困難であり、更にそのためのコストが必要となり、製造コストが増大するという問題を生じる。
【０００８】
また、他の手段としては、真空吸着によりガラスマスクを吸着保持する場合もあるが、これも静電チャックと同様の問題を生じる。更にガラスマスクを接着剤によりアライメント装置に固定する場合は、接着剤が乾燥するまでの間にガラスマスクの位置ずれが生じる可能性もあるし、ガラスマスクの交換に手間取るという問題がある。いずれの手段にしてもガラスマスクを確実に固定し、且つ簡易に着脱することはできない。
【０００９】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドユニットの製造に伴うアライメントの際だけでなく、他の液体噴射ヘッドユニットの製造に伴うアライメントの際にも同様に発生する。
【００１０】
本発明は、上述の如き従来技術に鑑み、液体噴射ヘッドの位置合わせに用いる基準マークが設けられた透明部材のマスクを確実に且つ容易に着脱可能に固定できる液体噴射ヘッドのアライメント治具及びアライメント装置並びに液体噴射ヘッドのアライメント治具の取付方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、液体を噴射するノズル開口を有し、位置合わせ用のアライメントマークが設けられた液体噴射ヘッドを、当該アライメントマークを用いて相対的に位置合わせする際に用いる液体噴射ヘッドのアライメント治具であって、前記アライメントマークが位置合わせされる基準マークが設けられた透明部材からなるマスクと、このマスクの液体噴射ヘッド側の面とは反対側の面から前記基準マークを視認可能に当該反対側に接着されたマスク取付板と、前記マスク取付板を支持する支持部材に前記マスク取付板を機械的に着脱自在に固定する固定手段とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具にある。
かかる第１の態様では、マスクはマスク取付板に接着されているため、機械的な固定手段を用いてマスク取付板を支持部材に対して固定・取外しをすることにより、マスクを支持部材に対して着脱自在に固定することができる。これにより、例えば表面に傷が付いたマスクを新たなマスクに交換する作業は簡易なものとなり、更に交換作業に要する時間を短縮して生産性の向上を図ることができる。
また静電チャックや真空吸着などの電力を必要とする固定手段を用いる場合と比較して、機械的な固定手段は格段に安価に実現することができると共に、アライメント装置全体に占めるスペースが小さくなるというメリットがある。更に、静電チャック等の電力を必要とする固定手段を用いる場合に懸念される、電力供給の一時的な停止に伴うマスクの位置ズレや再度の位置合わせ作業の発生を回避して、マスクを長期間に亘って安定的に固定することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具において、前記マスクの前記液体噴射ヘッド側には、前記マスクとは反対側の面に前記液体噴射ヘッドが載置されるベース治具を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具にある。
かかる第２の態様では、基準マークとアライメントマークとの間にベース治具が配設されることで、液体噴射ヘッドが接触することを回避して、例えばマスク表面上に傷が付く等のマスクの破損を防止することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具において、前記マスクの前記液体噴射ヘッド側には、前記アライメントマークに向けて突出する凸部が設けられていると共に、この凸部の上面に前記基準マークが設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具にある。
かかる第３の態様では、基準マークとアライメントマークとの間の距離を小さくすることができる結果、光軸のずれを可及的に小さくでき、またマスクを厚い部材、すなわち十分な剛性を有する部材で支持することができ、前記部材の撓み等によるずれを生起することもないので、高精度の位置合わせを行うことができる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１乃至第３の何れかに態様に記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具と、当該アライメント治具の前記マスク取付板を支持する前記支持部材と、前記マスクの前記基準マークとは反対側に配設されて、前記基準マーク、及び前記アライメントマークの方向に向けられた光軸を有する撮像手段とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置にある。
かかる第４の態様では、光学手段を介してマスクに設けられた基準マーク、及びノズルプレートに設けられたアライメントマークを確認することができる。これにより、基準マークにアライメントマークを合致させて正確に複数の液体噴射ヘッドを位置合わせすることができる。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、前記撮像手段は、前記光軸を共有する一つの光学系により前記アライメントマークに焦点を合わせ得ると共に他の光学系が前記基準マークに焦点を合わせ得るように構成した二焦点顕微鏡であることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置にある。
かかる第５の態様では、二焦点顕微鏡を用いて基準マークとアライメントマークとを同時に見ることができるので、一つの光学系と他の光学系とで個別に焦点を合わせた基準マークとアライメントマークとの画像を重ね合わせて位置合わせを行なうことができる。すなわち、各光学系の被写界深度を可及的に小さくしてその分倍率を大きくすることができる。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第４又は第５の態様に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、前記光軸を固定する一方、位置合わせの対象となる前記基準マークと前記アライメントマークとが前記光軸上又はその近傍に占位するように、前記マスク取付板が固定された前記支持部材と、前記液体噴射ヘッドとを一体的に移動させるように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置にある。
かかる第６の態様では、光軸が固定されているので、マスクと液体噴射ヘッドを支持する支持部材との移動に伴う位置調整を迅速且つ高精度に行うことができる。すなわち、光軸を移動させた場合の光軸のずれを調整するより前記マスク及び支持部材の姿勢を維持する方が遥かに容易である。光学系の姿勢が一寸変化しただけで光軸は大きくずれるからである。
【００１７】
本発明の第７の態様は、液体を噴射するノズル開口を有し、位置合わせ用のアライメントマークが設けられた液体噴射ヘッドを、当該アライメントマークを用いて相対的に位置合わせする際に用いられて、アライメントマークが位置合わせされる基準マークが設けられた透明部材からなるマスクをアライメント装置の支持部材に取り付ける液体噴射ヘッドのマスクの取付方法であって、前記マスクの前記液体噴射ヘッド側の面とは反対側から前記基準マークが視認可能となるようにマスク取付板を前記マスクの当該液体噴射ヘッドの面とは反対側に接着し、前記液体噴射ヘッドの前記アライメントマークが上面側に配設される前記支持部材の底面側に配設されると共に前記アライメントマークと前記基準マークとを撮像する撮像手段の光軸上に前記基準マークが占位するように前記マスクを前記マスク取付板を介して前記支持部材に機械的に着脱自在に固定することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具の取付方法にある。
かかる第７の態様では、マスクを支持部材の取り付けるに先立ち、マスクをマスク取付板に接着し、機械的な固定手段を用いてマスク取付板を支持部材に対して固定・取外しをする。これにより、マスクを支持部材に対して着脱自在に固定することができる。この結果、例えば表面に傷が付いたマスクを新たなマスクに交換する作業は簡易なものとなり、更にかかる交換作業に要する時間を短縮して生産性の向上を図ることができる。
また静電チャックや真空吸着などの電力を必要とする固定手段を用いる場合と比較して、機械的な固定手段は格段に安価に実現することができると共に、アライメント装置全体に占めるスペースが小さくなるというメリットがある。更に、静電チャック等の電力を必要とする固定手段を用いる場合に懸念される、電力供給の一時的な停止に伴うマスクの位置ズレや再度の位置合わせ作業の発生を回避して、マスクを長期間に亘って安定的に固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〈インクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニットの一種）〉
本発明の実施の形態に係るアライメント装置を説明するのに先立ち当該アライメントの対象となる液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニットの一種）の一例を説明しておく。
【００１９】
図１は前記インクジェット式記録ヘッドユニットの分解斜視図、図２はインクジェット式記録ヘッドユニットの組立斜視図、図３はその要部断面図である。
【００２０】
これらの図に示すように、インクジェット式記録ヘッドユニット２００（以下、ヘッドユニット２００と言う）は、カートリッジケース２１０、インクジェット式記録ヘッド２２０、カバーヘッド２４０及び固定板２５０を有する。
【００２１】
これらのうち、カートリッジケース２１０は、インクカートリッジ（図示なし）がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部２１１を有する前記インクカートリッジの保持部材である。インクカートリッジは、例えばブラック及び３色のカラーインクが充填された別体で構成されたインク供給手段である。すなわち、カートリッジケース２１０には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着される。
【００２２】
また、図３に特に明示するように、カートリッジケース２１０には、一端が各カートリッジ装着部２１１に開口するとともに他端がヘッドケース２３０側に開口する複数のインク連通路２１２が設けられている。さらに、カートリッジ装着部２１１のインク連通路２１２の開口部分には、インクカートリッジのインク供給口に挿入されるインク供給針２１３が固定されている。この固定は、インク内の気泡や異物を除去するためにインク連通路２１２に形成されたフィルタ（図示なし）を介して行なわれる。
【００２３】
ヘッドケース２３０は、カートリッジケース２１０の底面に固着されている。インクジェット式記録ヘッド２２０は、複数の圧電素子３００を有するとともに、カートリッジケース２１０とは反対側の端面に圧電素子３００の駆動によってノズル開口２１からインク滴を吐出するもので、インクカートリッジの各色のインクを吐出するようインク色毎に対応して複数個設けられている。そこで、ヘッドケース２３０も各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応してそれぞれ独立して複数個設けられている。
【００２４】
上述の如きインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０について図４及び図５を追加してさらに詳細に説明する。ここで、図４はインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０の要部の分解斜視図、図５はインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０の断面図である。
【００２５】
両図に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０は、ノズルプレート２０、流路形成基板１０、保護基板３０及びコンプライアンス基板４０の４つの基板を具備している。これらのうち流路形成基板１０は、本例では、シリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２が形成されている。本例では、流路形成基板１０の幅方向に関し２列の圧力発生室１２が、流路形成基板１０の他方面側から異方性エッチングにより形成されている。また、各列の圧力発生室１２の長手方向外側には、後述する保護基板３０に設けられるリザーバ部３１と連通し、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成する連通部１３が形成されている。連通部１３は、インク供給路１４を介して各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。
【００２６】
流路形成基板１０の開口面側には、ノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。このノズルプレート２０には各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されている。かくして、本例では、１個のインクジェット式記録ヘッド２２０にノズル開口２１が並設されたノズル列２１Ａが２列設けられている。
【００２７】
ここで、ノズルプレート２０は、厚さが例えば０．０１〜１ｍｍ、線膨張係数が３００℃以下（例えば２．５〜４．５［１０−６／℃］）であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼等で好適に形成することができる。また、ノズルプレート２０には、固定板２５０との位置合わせを行う際に使用されるアライメントマーク２２（後に詳説する）が設けられている。本例では、アライメントマーク２２は、ノズル開口２１の並設方向の端部に２個設けられている。
【００２８】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には弾性膜５０上に圧電素子３００が配設されている。この圧電素子３００は、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜、金属からなる下電極膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層及び金属からなる上電極膜を順次積層することで形成される。
【００２９】
保護基板３０は、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上に接合されている。リザーバ部３１は、本例では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。このような保護基板３０は、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等で好適に形成し得るが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本例では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成している。
【００３０】
さらに、保護基板３０上には、各圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ１１０が設けられている。この駆動ＩＣ１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子３００の個別電極から引き出された引き出し配線と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１０の各端子には、図１に示すような、フレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）等の外部配線１１１を介して外部と接続され、外部から外部配線１１１を介して印刷信号等の各種信号を受け取るようになっている。
【００３１】
コンプライアンス基板４０は保護基板３０上に接合されており、そのリザーバ１００に対向する領域には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が厚さ方向に貫通して形成されている。また、コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域のインク導入口４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部４３となっており、リザーバ１００は、可撓部４３により封止されている。この可撓部４３により、リザーバ１００内にコンプライアンスを与えている。さらに詳言すると、コンプライアンス基板４０上には、インク供給連通路２３１を有するヘッドケース２３０が設けられており、このヘッドケース２３０には、可撓部４３に対向する領域に凹部２３２が形成され、可撓部４３の撓み変形が適宜行われるようになっている。
【００３２】
ヘッドケース２３０には、保護基板３０上に設けられた駆動ＩＣ１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動ＩＣ保持部２３３を挿通して駆動ＩＣ１１０と接続されている。
【００３３】
上述の如き構成のインクジェット式記録ヘッド２２０は、インクカートリッジからのインクをインク連通路２１２（図３参照）及びインク供給連通路２３１を介してインク導入口４４から取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで充満させる。かかる状態で、駆動ＩＣ１１０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加し、弾性膜５０及び圧電素子３００をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力を上げてノズル開口２１からインク滴を吐出させる。
【００３４】
かかるインクジェット式記録ヘッド２２０を構成する各部材及びヘッドケース２３０には、組立時に各部材を位置決めするためのピンが挿入されるピン挿入孔２３４が角部の２箇所に設けられている。そして、ピン挿入孔２３４にピンを挿入して各部材の相対的な位置決めを行いながら部材同士を接合することで、インクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０が一体的に組み合わせられる。
【００３５】
なお、上述したインクジェット式記録ヘッド２２０は、１枚のシリコンウェハ上に多数のチップを同時に形成し、ノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４０を接着して一体化し、その後、図４に示すような１つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割することによって形成する。
【００３６】
かかるインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０は、図１乃至図３に示すように、カートリッジケース２１０にノズル列２１Ａの並び方向に所定の間隔で４つ固定されている。すなわち、ヘッドユニット２００には、ノズル列２１Ａが８列設けられていることになる。
【００３７】
このように複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を用いて並設されたノズル開口２１からなるノズル列２１Ａの多列化を図ることで、１つのインクジェット式記録ヘッド２２０にノズル列２１Ａを多列形成するのに比べて歩留まりの低下を防止することができる。また、ノズル列２１Ａの多列化を図るために複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を用いることで、１枚のシリコンウェハから形成できるインクジェット式記録ヘッド２２０の取り数を増大させることができ、シリコンウェハの無駄な領域を減少させて製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、このような４つのインクジェット式記録ヘッド２２０は、図１及び図３に示すように、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に接合された共通の固定部材である固定板２５０によって位置合わせされて保持されている。固定板２５０は、平板からなり、ノズル開口２１を露出する露出開口部２５１と、露出開口部２５１を画成すると共にインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面の少なくともノズル列２１Ａの両端部側に接合される接合部２５２とを具備する。
【００３９】
接合部２５２は、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０に亘ってインク滴吐出面の外周に沿って設けられた固定用枠部２５３と、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間に延設されて露出開口部２５１を分割する固定用梁部２５４とで構成され、固定用枠部２５３及び固定用梁部２５４からなる接合部２５２が複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に同時に接合されている。また、接合部２５２の固定用枠部２５３は、インクジェット式記録ヘッド２２０の製造時に各部材を位置決めするピン挿入孔２３４を塞ぐように形成されている。
【００４０】
かかる固定板２５０の材料としては、例えばステンレス鋼などの金属、ガラスセラミックス又はシリコン単結晶板等が好適である。なお、固定板２５０は、ノズルプレート２０との熱膨張の違いによる変形を防止するために、ノズルプレート２０と熱膨張係数が同じ材料を用いるのが好ましい。例えば、ノズルプレート２０がシリコン単結晶板で形成されているときは、固定板２５０をシリコン単結晶板で形成するのが好適である。
【００４１】
また、固定板２５０は、薄く形成するのが好ましく、後述するカバーヘッド２４０よりも薄くするのが望ましい。固定板２５０を厚くすると、ノズルプレート２０のインク滴吐出面をワイピングした際に固定用梁部２５４の間などにインクが残留し易いからである。すなわち、固定板２５０を薄く形成することで、ワイピングの際にインクがノズルプレート２０のインク滴吐出面に残留するのを防止することができる。
【００４２】
なお、本例では、固定板２５０の厚さを０．１ｍｍとした。また、固定板２５０とノズルプレート２０との接合は、特に限定されず、例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤や、紫外線硬化型の接着剤等を用いて好適に行うことができる。
【００４３】
このように、固定板２５０が、固定用梁部２５４によって隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間を塞いでいるため、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間にインクが侵入することがなく、圧電素子３００や駆動ＩＣ１１０などのインクジェット式記録ヘッド２２０のインクによる劣化及び破壊を防止することができる。また、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面と固定板２５０との間は、接着剤によって隙間なく接着されているため、隙間に被記録媒体が入り込むのを防止して固定板２５０の変形及び紙ジャムを防止することができる。
【００４４】
このように上述のヘッドユニット２００では４つのインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に固着してあるが、このインクジェット式記録ヘッド２２０の固定板２５０への位置合わせは、後に説明するアライメント装置を用いて行う。
【００４５】
さらに、ヘッドユニット２００には、図１及び図２に示すように、固定板２５０に対してインクジェット式記録ヘッド２２０とは反対側に、各インクジェット式記録ヘッド２２０を覆うように箱形状を有するカバーヘッド２４０が設けられている。このカバーヘッド２４０は、固定板２５０の露出開口部２５１に対応して開口部２４１が設けられた固定部２４２と、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面の側面側に、固定板２５０の外周に亘って屈曲するように設けられた側壁部２４５とを具備する。
【００４６】
固定部２４２は、固定板２５０の固定用枠部２５３に対応して設けられた枠部２４３と、固定板２５０の固定用梁部２５４に対応して設けられて開口部２４１を分割する梁部２４４とで構成されている。また、枠部２４３及び梁部２４４からなる固定部２４２は、固定板２５０の接合部２５２に接合されている。
【００４７】
このように、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面とカバーヘッド２４０との間が隙間なく接合されているため、隙間に被記録媒体が入り込むのを防止してカバーヘッド２４０の変形及び紙ジャムを防止することができる。また、カバーヘッド２４０の側壁部２４５が、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０の外周縁部を覆うことで、インクジェット式記録ヘッド２２０の側面へのインクの回り込みを確実に防止することができる。
【００４８】
このようなカバーヘッド２４０の材料としては、例えばステンレス鋼などの金属材料が挙げられる。かかる、金属板をプレス加工により形成してもよく、成形により形成するようにしてもよい。また、カバーヘッド２４０を導電性の金属材料とすることで、接地することができる。
【００４９】
さらに、カバーヘッド２４０は、インクジェット式記録ヘッド２２０をワイピングやキャッピングなどの衝撃から保護するために、ある程度の強度が必要である。このため、カバーヘッド２４０は比較的厚くする必要がある。本例では、カバーヘッド２４０の厚さを０．２ｍｍとした。
【００５０】
なお、カバーヘッド２４０と固定板２５０との接合方法は、特に限定されず、例えば熱硬化性のエポキシ系接着剤による接着が挙げられる。
【００５１】
また、固定部２４２には、カバーヘッド２４０を他部材に位置決め固定するための固定孔２４７が設けられたフランジ部２４６が設けられている。このフランジ部２４６は、側壁部２４５から液滴吐出面の面方向と同一方向に突出するように屈曲して設けられている。本例におけるカバーヘッド２４０は、図２及び図３に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０を保持した保持部材であるカートリッジケース２１０に固定されている。
【００５２】
さらに詳言すると、図２及び図３に示すように、カートリッジケース２１０には、インク滴吐出面側に突出して、カバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入される突起部２１５が設けられており、この突起部２１５をカバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入するとともに突起部２１５の先端部を加熱してかしめることで、カートリッジケース２１０にカバーヘッド２４０が固定されている。このようなカートリッジケース２１０に設けられた突起部２１５を、フランジ部２４６の固定孔２４７よりも小径の外径とすることで、カバーヘッド２４０をインク滴吐出面の面方向に位置決めしてカートリッジケース２１０に固定することができる。
【００５３】
また、このようなカバーヘッド２４０と、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０が接合された固定板２５０とは、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と複数のノズル列２１Ａとの位置決めにより固定されている。ここで、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と複数のノズル列２１Ａとの位置決めは、後述するアライメント装置を用いて行うこともできるが、固定板２５０と複数のインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置決め固定する際に、同時にカバーヘッド２４０も位置決め固定するようにしてもよい。
【００５４】
〈実施形態１〉
本発明の第１の実施の形態に係るアライメント装置を図面に基づき詳細に説明する。なお、図１乃至図５と同一部分には同一番号を付している。
【００５５】
図６は本形態に係るアライメント装置を示す断面図である。同図に示すように、本形態に係るアライメント装置は、アライメントの対象であるインクジェット式記録ヘッド２２０を載置するアライメント治具４００、アライメント治具４００と一体となってインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧手段４５０、支持部材である移動テーブル５５０及びアライメント治具４００の下方からアライメント治具４００を介してインクジェット式記録ヘッド２２０を観察するための光学系を有する二焦点顕微鏡５００を有する。
【００５６】
これらのうち、アライメント治具４００は、基準マーク４０１が設けられたマスク４１０と、マスク取付板４７０と、インクジェット式記録ヘッド２２０の一部である固定板２５０を保持するベース治具４２０とを具備している。かくして、ベース治具４２０上に固定板２５０を保持させてマスク４１０の基準マーク４０１及びノズルプレート２０のアライメントマーク２２の相対的な位置関係を二焦点顕微鏡５００で確認しつつ、アライメントマーク２２を基準マーク４０１に対して位置合わせを行なうとともに、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０とを接着剤を介して接着する。
【００５７】
さらに詳言すると、ベース治具４２０は、底面側が開口する箱型形状を有するステンレス鋼等からなり、マスク４１０の基準マーク４０１が設けられた領域に相対向する領域に厚さ方向に貫通した単孔の貫通孔４２１が設けられている。またベース治具４２０は支持部材である移動テーブル５５０の上面に保持されて、固定板２５０を保持する。具体的には、ベース治具４２０には、内部に真空ポンプ（図示せず）等の吸引手段が接続された吸引チャンバ４３１が複数設けられている。吸引チャンバ４３１は、ベース治具４２０の表面に開口して、固定板２５０の表面を吸引保持するようになっている。また、ベース治具４２０には、貫通孔４２１が設けられており、固定板２５０に吸引保持されたインクジェット式記録ヘッド２２０のアライメントマーク２２を貫通孔４２１によりマスク４１０の底面側から確認できるようになっている。すなわち、ベース治具４２０は固定板２５０がマスク４１０に接触しないよう配設されており、これによりマスク４１０の表面が固定板２５０により傷つくことを防止することができる。
【００５８】
マスク４１０は、透明部材として透過性を有する材料、例えば石英等のガラスからなり、インクジェット式記録ヘッド２２０側の面には、ベース治具４２０の貫通孔４２１内に突出するとともに先端部に基準マーク４０１が形成された凸部４１１を有している（以降、便宜上、マスク４１０のインクジェット式記録ヘッド２２０側の面（基準マーク４０１が設けられた面）を「マスク４１０の上面」と称し、その反対側の面を「マスク４１０の下面」と称する。）。凸部４１１は、各基準マーク４０１に対してそれぞれ設けられた円柱形状の部分である。また詳細は後述するが、マスク４１０は接着剤を介してマスク取付板４７０に保持され、マスク取付板４７０を介して移動テーブル５５０に固定されている。
【００５９】
マスク取付板４７０はステンレス鋼等の板状部材であり、詳細は後述するが、固定手段である取付ネジ４８０により移動テーブル５５０に固定されている。
【００６０】
ここで、基準マーク４０１はノズルプレート２０のアライメントマーク２２の近傍となる高さで形成するのが好ましい。これは、アライメントマーク２２と基準マーク４０１との距離を小さくしてアライメント精度を向上させるためである。すなわち、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離が離れればその分アライメント精度の確保が難しくなる。また、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離が離れた場合には、光学系により位置を確認する際に用いられるメタルハライドランプ等の熱によって、光学系光軸が大きくずれてしまい、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との実際の位置に大きな誤差が生じてしまう。
【００６１】
なお、マスク４１０には凸部４１１を設けず平面状のマスクを用いてもよい。この場合、アライメントマーク２２と基準マーク４０１との距離が、例えば約５．１ｍｍのときは、光軸ずれが最大約２．５μｍとなる。本形態では、マスク４１０に凸部４１１を設けることによって、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離を１１０μｍ以下とすることで、上述のような熱による光学系４４０の光軸ずれを０．０５μｍ以下とすることができ、高精度な位置合わせを行うことができる。
【００６２】
一方、凸部４１１がノズルプレート２０に近すぎると、ノズルプレート２０と固定板２５０とを接着する接着剤が凸部４１１の先端面に付着して、光学系によりアライメントマーク２２及び基準マーク４０１が確認できなくなる可能性があるため、凸部４１１の先端面は、ノズルプレート２０から所定間隔離した距離となるように設けるのが好ましい。
【００６３】
このように、マスク４１０に凸部４１１を設けることによって、アライメントマーク２２と基準マーク４０１との距離を短くしたため、ベース治具４２０の厚さを薄くすることで基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離を短くするということは必要がない。ちなみに、アライメントマーク２２と基準マーク４０１との距離を短くするため、ベース治具４２０の厚さを薄くすると、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に押し付けた際に、ベース治具４２０が変形や破壊されることによって基準マーク４０１とアライメントマーク２２との位置合わせに誤差が生じてしまうが、本形態ではマスク４１０に凸部４１１を設けたため、ベース治具４２０を薄く形成する必要がなく、ベース治具４２０の剛性を保って変形や破壊を防止することができ、この点でも高精度に位置合わせすることができる。
【００６４】
このようなマスク４１０を有するアライメント治具４００は、支持部材である移動テーブル５５０に機械的に着脱自在に固定されている。
【００６５】
図７（ａ）は、実施形態１に係るアライメント装置を構成するマスク、マスク取付板、及び移動テーブルを抽出して示す概略平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００６６】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、アライメント治具４００は移動テーブル５５０の上面にマスク取付板４７０を介して機械的に着脱自在に固定されている。すなわち、このマスク取付板４７０とマスク４１０とは接着剤を介して接着されており、マスク取付板４７０と移動テーブル５５０とは固定手段である取付ネジ４８０により機械的に着脱自在に固定されている。
【００６７】
さらに詳言すると、マスク４１０には、その上面に上述した先端部に基準マーク４０１が設けられた凸部４１１がマスク４１０の短手方向Ｙの両端部近傍に設けられている。本形態では、各インクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０にアライメントマーク２２を２つ設けたため、マスク４１０の短手方向Ｙの一端側の基準マーク４０１とその他端側に相対向する位置に設けられた基準マーク４０１からなる一対の基準マーク４０１が一つのインクジェット式記録ヘッド２２０の２つのアライメントマークに対応する。本形態では、インクジェット式記録ヘッド２２０の個数に応じて合計４対の基準マーク４０１が設けられている。
【００６８】
また、マスク４１０には、厚さ方向に貫通した単孔である第１挿通孔４１２が長手方向Ｘに沿って合計２つ穿設されている。この第１挿通孔４１２は、その直径が取付ネジ４８０の頭部の直径よりも大きく形成されている。
【００６９】
一方、マスク取付板４７０は、その幅がマスク４１０に設けられた一対の基準マーク４０１の間隔よりも狭く形成されており、マスク４１０と移動テーブル５５０との間の領域のうち、マスク４１０の下面側の相対向する領域に介在しないよう配設されると共に接着剤を介してマスク４１０と接着されている。すなわち、マスク４１０の下面側からマスク４１０に設けられた基準マーク４０１が視認可能になっている。
【００７０】
また、マスク取付板４７０には、厚さ方向に貫通した単孔である第２挿通孔４７１がマスク４１０の第１挿通孔４１２と相対向する位置に第１挿通孔４１２と連通するように合計２つ穿設されている。この第２挿通孔４７１は、その直径が取付ネジ４８０の頭部の直径よりも小さく形成され且つ取付ネジ４８０のネジ部が挿通するように形成されている。
【００７１】
このようなマスク取付板４７０は、固定手段である取付ネジ４８０により機械的に着脱自在に移動テーブル５５０の上面に固定されている。詳言すると、取付ネジ４８０のネジ部が第１挿通孔４１２及び第２挿通孔４７１を挿通して移動テーブル５５０の所定位置に設けられた雌ネジ部５５２に螺合しており、この結果、マスク取付板４７０は、取付ネジ４８０の頭部により押圧されて移動テーブル５５０に固定されている。したがって、マスク４１０は、その下面がマスク取付板４７０に接着剤により接着されているため、マスク取付板４７０を介して、マスク４１０の移動テーブル５５０に対する相対的な位置が固定されている。また取付ネジ４８０を取外すことにより、マスク４１０はマスク取付板４７０と共に移動テーブル５５０から容易に取外すことができる構成となっている。
【００７２】
このようにマスク４１０は、取付ネジ４８０を用いてマスク取付板４７０を移動テーブル５５０に対して固定・取外しを行うことにより、移動テーブル５５０に対して着脱自在に固定することができる。これにより、例えば表面に傷が付いたマスク４１０を新たなマスク４１０に交換する作業は簡易なものとなり、更に交換作業に要する時間を短縮して生産性の向上を図ることができる。また静電チャックや真空吸着などの電力を必要とする固定手段を用いる場合と比較して、取付ネジ４８０によるマスク４１０の固定手段は格段に安価に実現することができると共に、アライメント装置全体に占めるスペースが小さくなるというメリットがある。更に、静電チャック等の電力を必要とする固定手段を用いる場合に懸念される、電力供給の一時的な停止に伴うマスク４１０の位置ズレ・再度の位置合わせ作業の発生を回避して、マスク４１０を長期間に亘って安定的に固定することができる。
【００７３】
また、移動テーブル５５０には、マスク４１０の基準マーク４０１と相対向する位置に厚さ方向に貫通する単孔である貫通孔５５１が設けられており、マスク取付板４７０は、基準マーク４０１と貫通孔５５１とが相対向するよう移動テーブル５５０に固定されている。これにより後述する移動テーブル５５０の底面側に配設された二焦点顕微鏡５００は貫通孔５５１を通して基準マーク４０１を撮影することができるようになっている。
【００７４】
なお、取付ネジ４８０のネジ部と第２挿通孔４７１には遊間が設けられている。これにより取付ネジ４８０がマスク取付板４７０を移動テーブル５５０に完全に固定しない程度に雌ネジ部５５２に螺合された状態においてマスク取付板４７０を水平方向に移動させることができる。このため、マスク取付板４７０の位置を微調整して、二焦点顕微鏡５００の視野の中心に基準マーク４０１を合わせることが可能となっている。
【００７５】
ここで、アライメント治具４００を移動テーブル５５０に取り付ける方法について説明する。
【００７６】
まず、マスク４１０とマスク取付板４７０とを各第１挿通孔４１２と各第２挿通孔４７１とが連通するよう接着剤で接着する。接着剤が十分に乾燥した後、マスク取付板４７０を移動テーブル５５０に載置すると共に、移動テーブル５５０の底面側に設置された二焦点顕微鏡５００を用いて貫通孔５５１を通して基準マーク４０１を臨み、その視野の中心に基準マーク４０１を合わせ、取付ネジ４８０によりマスク取付板４７０を移動テーブル５５０に固定する。その後、ベース治具４２０の貫通孔４２１とマスク４１０の凸部４１１との位置を合わせてマスク４１０を覆うようにベース治具４２０を配設する。
【００７７】
このように、マスク４１０とマスク取付板４７０とを予め接着剤で接着することにより、二焦点顕微鏡５００の視野の中心と基準マーク４０１とを位置合わせする際に、マスク４１０とマスク取付板４７０とにズレが生じることを回避することができる。
【００７８】
なお、マスク４１０とマスク取付板４７０との接着に先立って、マスク取付板４７０を移動テーブル５５０に固定し、その後マスク取付板４７０の上面に接着剤を介してマスク４１０を接着してもよい。
【００７９】
図６に示すように、上述の如きアライメント治具４００には、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧手段４５０が配設されている。すなわち、押圧手段４５０は、ベース治具４２０上に両端が載置されてインクジェット式記録ヘッド２２０上に配置されるコ字状のアーム部４５１と、アーム部４５１に設けられて各インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧部４５３とを具備する。
【００８０】
押圧部４５３は、アーム部４５１の各インクジェット式記録ヘッド２２０に相対向する領域にそれぞれ設けられている。本形態では、１つの固定板２５０にインクジェット式記録ヘッド２２０が４つ固定されるため、押圧部４５３は各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応させてこれと同数の４個設けられている。
【００８１】
各押圧部４５３は、アーム部４５１に挿通されて軸方向に移動自在に設けられた円柱形状を有する押圧ピン４５４と、押圧ピン４５４の基端部側に設けられて押圧ピン４５４をインクジェット式記録ヘッド２２０側に付勢する付勢手段４５５と、押圧ピン４５４とインクジェット式記録ヘッド２２０との間に配置される押圧コマ４５９とで構成されている。
【００８２】
押圧ピン４５４は、先端が半球状に形成され、押圧コマ４５９上に点接触してこの押圧コマ４５９を押圧するようになっている。
【００８３】
付勢手段４５５は、アーム部４５１に設けられて押圧ピン４５４をインクジェット式記録ヘッド２２０側に付勢するものであり、本形態では押圧ピン４５４の基端部側を囲むように設けられたねじ保持部４５６と、ねじ保持部４５６に螺合するねじ部４５７と、ねじ部４５７の先端面と押圧ピン４５４の基端部との間に設けられた付勢ばね４５８とを具備する。
【００８４】
かくして、付勢手段４５５は、ねじ部４５７のねじ保持部４５６に対する締め付け量により、付勢ばね４５８が押圧ピン４５４を押圧する圧力を調整することができる。これにより押圧ピン４５４が押圧コマ４５９を押圧する圧力をそれぞれ調整可能となっている。
【００８５】
押圧コマ４５９は、押圧ピン４５４とインクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０との間に配置され、押圧ピン４５４が押圧コマ４５９の上面に点接触し、その押圧ピン４５４の押圧力をインクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０上のほぼ全面に均等に伝播させた状態でインクジェット式記録ヘッド２２０を押圧することができる。押圧ピン４５４の先端をインクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０上に直接接触させるよりも押圧コマ４５９によってインクジェット式記録ヘッド２２０全体を押圧することになり、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に確実に固定することができる。なお、この押圧コマ４５９は、インクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０の外周形状と同一の大きさか、又は若干小さな外周形状をなしている。
【００８６】
上述の如く押圧手段４５０と一体となったアライメント治具４００は、移動テーブル５５０上に配設されており、二焦点顕微鏡５００の光軸Ｌと直角な水平方向に適宜移動させるように構成してある。この結果、光軸Ｌを固定した状態で、移動テーブル５５０を移動させることにより各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応する各アライメントマーク２２を各基準マーク４０１とともに光軸Ｌ上に臨ませることができる。なお、移動テーブル５５０において光軸Ｌがマスク４１０に向かって通過する領域には、貫通孔５５１が設けてあり、基準マーク４０１を経てアライメントマーク２２に至る光路を確保してある。
【００８７】
二焦点顕微鏡５００は光軸Ｌを共有する一つの光学系５０１と、他の光学系５０２とを有する。光軸Ｌはマスク４１０のマスク取付板４７０側から基準マーク４０１及び空間である貫通孔４２１を介してアライメントマーク２２の方向（図では垂直方向）に向けられている。ここで、光学系５０１は基準マーク４０１に焦点を合わせることができ、光学系５０２はアライメントマーク２２に焦点を合わせることができるように構成されている。
【００８８】
さらに詳言すると、対物レンズ５０３は基準マーク４０１及びアライメントマーク２２の方向に光軸Ｌが向けられた状態で鏡筒５０４に収納してあり、この鏡筒５０４が筐体５０５に固定されている。筐体５０５内には２個のビームスプリッタ５０６，５０７、２個のミラー５０８，５０９及び２個の焦点レンズ５１０，５１１が収納してある。
【００８９】
光学系５０１はビームスプリッタ５０６，ミラー５０８，焦点レンズ５１０及びビームスプリッタ５０７で形成され、ビームスプリッタ５０６を透過した光がミラー５０８で反射され、焦点レンズ５１０を通った後、ビームスプリッタ５０７を介して外部に至る光路（図中に一点鎖線で示す）を有する。
【００９０】
光学系５０２はビームスプリッタ５０６，焦点レンズ５１１，ミラー５０９及びビームスプリッタ５０７で形成され、ビームスプリッタ５０６で反射された光が焦点レンズ５１１を通った後、ミラー５０９及びビームスプリッタ５０７で反射されて外部に至る光路（図中に一点鎖線で示す）を有する。
【００９１】
撮像手段であるＣＣＤ５２０は、光学系５０１，５０２を介して基準マーク４０１とアライメントマーク２２との画像を同時に取り込んで再生処理する。ここで、基準マーク４０１は焦点レンズ５１０の焦点位置を調整することにより、またアライメントマーク２２は焦点レンズ５１１の焦点位置を調整することによりＣＣＤ５２０上にそれぞれ合焦画像を結像させる。かくして、基準マーク４０１及びアライメントマーク２２に個別に焦点が合った鮮明な画像をＣＣＤ５２０上に得ることができ、この画像が重なるようインクジェット式記録ヘッド２２０の位置を調整することによって所定のアライメントを行なう。
【００９２】
次に、上述の如きアライメント装置を用いるインクジェット式記録ヘッド２２０の所定位置へのアライメント方法を説明しておく。
【００９３】
図８はインクジェット式記録ヘッド２２０のアライメント時におけるアライメント治具４００の底面側から見た様子を示す底面図である。
【００９４】
１） 図８（ａ）に示すように、アライメント治具４００の底面側から二焦点顕微鏡５００によって基準マーク４０１を確認する。
【００９５】
２） 図８（ｂ）に示すように、アライメント治具４００に固定板２５０を保持させる。これはベース治具４２０の上面に固定板２５０を載置・固定することにより行なう。このとき、ベース治具４２０は、吸引チャンバ４３１を介して固定板２５０を吸引することにより固定する。
【００９６】
３） 二焦点顕微鏡５００の光学系５０１で基準マーク４０１の画像を焦点レンズ５１０の調整により合焦させてＣＣＤ５２０に取り込むとともに、他の光学系５０２でアライメントマーク２２の画像を焦点レンズ５１１の調整により合焦させてＣＣＤ５２０に取り込む。この結果、ＣＣＤ５２０には基準マーク４０１及びアライメントマーク２２にそれぞれ焦点が合った鮮明な画像が取り込まれる。すなわち、光学系５０１，５０２は、光軸Ｌは共有するがそれぞれ位置が異なる対象（基準マーク４０１及びアライメントマーク２２）に個別に焦点を合わせることができるので、それぞれの被写界深度を小さくして十分な倍率で鮮明な基準マーク４０１及びアライメントマーク２２の画像を得る。
【００９７】
４） 図８（ｃ）に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とを接着剤を介して当接させる。すなわち、前記３）の工程で得た基準マーク４０１とアライメントマーク２２との画像に基づき、基準マーク４０１にアライメントマーク２２が重なるようにインクジェット式記録ヘッド２２０の位置調整を行なうとともに、接着剤を介してインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に当接させる。
【００９８】
ここで、固定板２５０はアライメント治具４００に位置合わせされて保持されているため、マスク４１０とインクジェット式記録ヘッド２２０との位置合わせを行うことで、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０との位置合わせも行うことができる。
【００９９】
なお、インクジェット式記録ヘッド２２０の固定板２５０に対する位置合わせは、ＣＣＤ５２０の画像を作業者が視認しつつマイクロメータ等（図示せず）を用いて微小な位置調整を行うことで実施しても良く、またＣＣＤ５２０の出力画像を画像処理することにより前記マイクロメータ等を駆動モータ等により駆動させて自動的に行うようにしても良い。
【０１００】
５） 前記４）の工程（図８（ｃ））と同様の工程を繰り返すことで、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に順次位置合わせする。すなわち、光軸Ｌは固定したままで、水平面内で移動テーブル５５０を図８（ｃ）中の短手方向Ｙに移動することで同一インクジェット式記録ヘッド２２０の他のアライメントマーク２２と基準マーク４０１の位置合わせを行なうとともに、長手方向Ｘに移動することで隣接する他のインクジェット式記録ヘッド２２０のアライメントマーク２２と基準マーク４０１の位置合わせを行なう。
【０１０１】
６） 押圧手段４５０により、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に所定の圧力で加圧しながら接着剤を硬化させることで両者を接合する。
【０１０２】
このように、固定板２５０と複数のインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置合わせして接合することで、固定板２５０とノズル列２１Ａとの位置合わせを高精度に行うことができる。また、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の各ノズル列２１Ａ同士の相対的な位置合わせを高精度に行うことができる。さらに、インクジェット式記録ヘッド２２０を平板からなる固定板２５０に当接させて接合するため、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に接合するだけで複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出方向の相対的な位置合わせが行われる。このため、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出方向の位置合わせを行う必要がなく、インク滴の着弾位置不良を確実に防止することができる。
【０１０３】
特に、本形態においては基準マーク４０１が設けられたマスク４１０とアライメントマーク２２が設けられたノズルプレート２０との間にベース治具４２０による空間を有するためそれぞれの高さ位置が異なるが、基準マーク４０１乃至アライメントマーク２２は２系統の光学系５０１，５０２でそれぞれ焦点調整し得るようになっているので、基準マーク４０１及びアライメントマーク２２の画像が鮮明な分、高精度に位置合わせを行なうことができる。
【０１０４】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。実施形態１のマスク取付板４７０と移動テーブル５５０との固定手段は取付ネジ４８０に限定されるものではなく、例えば、クランプ等を用いて、その押圧力でこれらを固定してもよい。すなわち、固定手段はマスク取付板４７０と移動テーブル５５０とを機械的に着脱自在に固定するものであればよい。また、マスク取付板４７０とマスク４１０との接着は、マスク取付板４７０を取り付ける側からマスク４１０の基準マークを視認可能であればよく、例えば、マスク４１０と略同一の大きさのマスク取付板４７０を形成し、マスク取付板４７０のマスク４１０の基準マーク４０１と相対向する位置に貫通孔を設け、この貫通孔を介して基準マーク４０１を視認可能にしてもよい。さらに、マスク取付板４７０を移動テーブル５５０の上面に着脱自在に固定したが、マスク取付板４７０を移動テーブル５５０に着脱自在に固定する位置は、特にこれに限定されず、例えば、移動テーブル５５０の下面側でもよいし、移動テーブル５５０に保持孔を設け、当該保持孔の内部に着脱自在に固定するようにしてもよい。
【０１０５】
また、実施形態１では、アライメント治具４００に押圧手段４５０を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを接合する接着剤として紫外線硬化型の接着剤を用いた場合には、固定板２５０の接合面に接着剤を塗布した後、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを当接させた状態で紫外線を照射して接着剤を硬化させることで両者を接合することができるため、押圧手段４５０を設けないようにしてもよい。なお、紫外線硬化型接着剤は、熱硬化性接着剤のように固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを所定の圧力で加圧しながら硬化させる必要がなく、加圧することによってインクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０との位置ズレを防止して両者を高精度に接合することができる。
【０１０６】
さらに、紫外線硬化型の接着剤を用いた接合では、接合強度が比較的弱いため、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを紫外線硬化型接着剤で接合した後、インクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とで画成される角部等の周囲を熱硬化性接着剤で固定するようにすればよい。これにより、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを高精度に且つ強固に接合して、信頼性を高めることができる。
【０１０７】
また、上記各実施の形態では、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を接合する固定部材として平板からなる固定板２５０を例示したが固定部材は固定板２５０に限定されず、例えばカバーヘッド２４０に直接複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を位置合わせして接合するようにしてもよい。このような場合でも、上述したアライメント治具４００を用いて高精度に位置合わせして接着することができる。
【０１０８】
上記実施形態１では、撓み振動型のインクジェット式記録ヘッド２２０を例示したが、これに限定されず、例えば圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のインクジェット式記録ヘッドや発熱素子等の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。
【０１０９】
なお、各実施の形態では、アライメントの対象となる液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットを一例として説明したが、これに限るものではなく、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射ヘッドユニットの製造の際に一般的に適用し得る。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、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料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドユニットの分解斜視図。
【図２】前記ヘッドユニットの組立斜視図。
【図３】前記ヘッドユニットの要部断面図。
【図４】前記ヘッドユニットの要部の分解斜視図。
【図５】前記ヘッドユニットの記録ヘッド及びヘッドケースを示す断面図。
【図６】実施形態１に係るアライメント装置を示す断面図。
【図７】前記アライメント装置のマスク、マスク取付板の概略平面図とその断面図。
【図８】前記アライメント装置を用いた位置合わせ方法を説明するための底面図。
【符号の説明】
【０１１１】
１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ２２ アライメントマーク、 １００ リザーバ、 ２００ ヘッドユニット、 ２１０ カートリッジケース、 ２２０ インクジェット式記録ヘッド、 ２３０ ヘッドケース、 ２４０ カバーヘッド、 ２５０ 固定板、 ３００ 圧電素子、 ４００ アライメント治具、 ４０１ 基準マーク、 ４１０ マスク、 ４２０ ベース治具、 ４７０ マスク取付板、 ５００ 二焦点顕微鏡、 ５０１，５０２ 光学系
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射ヘッドのアライメント治具及び液体噴射ヘッドのアライメント装置並びに液体噴射ヘッドのアライメント治具の取付方法に関し、特に、液体噴射ヘッドの位置合わせに用いる基準マークが設けられた透明部材のマスクを確実に且つ容易に着脱可能に取り付ける場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンタやプロッタ等のインクジェット式記録装置は、インクカートリッジやインクタンクなどの液体収容部に収容されたインクをインク滴として吐出するインクジェット式記録ヘッドを含むインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、ヘッドユニットと言う）を具備する。ここで、インクジェット式記録ヘッドは並設されたノズル開口からなるノズル列を有するもので、そのインク吐出面側はカバーヘッドで保護されている。カバーヘッドは、インクジェット式記録ヘッドのインク滴吐出面側に設けられてノズル開口を露出する開口窓部を有する窓枠部と、窓枠部からインクジェット式記録ヘッドの側面側に折り曲げ成形された側壁部とを有し、側壁部をインクジェット式記録ヘッドの側面に接合することで固定されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、前記カバーヘッドや固定板等の固定部材と複数のインクジェット式記録ヘッドとを接合する際には、平板状のガラスマスクに設けられた基準マークに、ノズルプレートに設けられたアライメントマークが合致するように固定部材に対しインクジェット式記録ヘッドを動かして所定位置決めを行なっている。
【０００４】
ここで、上述の所定位置決めに先立ち、かかるガラスマスクを位置決め用の装置（アライメント装置）の所定の位置に固定する必要がある。これは、基準マークとアライメントマークとを合致させるために配設された機器、例えば顕微鏡の視野の中心に基準マークが位置するようガラスマスクを固定するためである。このガラスマスクは、例えばその表面に傷がついた場合や、位置合わせの対象となるヘッドユニットの種別に応じて異なる配置や個数の基準マークが設けられた他のガラスマスクに交換する場合等を考慮して、アライメント装置に対して着脱自在に固定可能であることが望ましい。
【０００５】
このようなガラスマスクをアライメント装置に固定する手段としては、例えば静電チャックを用いてガラスマスクを吸着保持させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６０３７６号公報（第４頁、図３）
【特許文献２】特開２００５−１９１５１５号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、静電チャックは電源から供給される電力により作動してガラスマスクを吸着保持するものであり、この電力の供給が停止した場合は、当然その吸着保持力が失われ、ガラスマスクの位置を保持することができない。この場合、再度ガラスマスクの位置を合わせて固定する作業が生じ、この結果ヘッドユニットの生産性が低下する。またアライメント装置は比較的小さなヘッドユニットを対象とするため、静電チャックを設けるための十分なスペースを確保するのが困難であり、更にそのためのコストが必要となり、製造コストが増大するという問題を生じる。
【０００８】
また、他の手段としては、真空吸着によりガラスマスクを吸着保持する場合もあるが、これも静電チャックと同様の問題を生じる。更にガラスマスクを接着剤によりアライメント装置に固定する場合は、接着剤が乾燥するまでの間にガラスマスクの位置ずれが生じる可能性もあるし、ガラスマスクの交換に手間取るという問題がある。いずれの手段にしてもガラスマスクを確実に固定し、且つ簡易に着脱することはできない。
【０００９】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドユニットの製造に伴うアライメントの際だけでなく、他の液体噴射ヘッドユニットの製造に伴うアライメントの際にも同様に発生する。
【００１０】
本発明は、上述の如き従来技術に鑑み、液体噴射ヘッドの位置合わせに用いる基準マークが設けられた透明部材のマスクを確実に且つ容易に着脱可能に固定できる液体噴射ヘッドのアライメント治具及びアライメント装置並びに液体噴射ヘッドのアライメント治具の取付方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、液体を噴射するノズル開口を有し、位置合わせ用のアライメントマークが設けられた液体噴射ヘッドを、当該アライメントマークを用いて相対的に位置合わせする際に用いる液体噴射ヘッドのアライメント治具であって、前記アライメントマークが位置合わせされる基準マークが設けられた透明部材からなるマスクと、このマスクの液体噴射ヘッド側の面とは反対側の面から前記基準マークを視認可能に当該反対側に接着されたマスク取付板と、前記マスク取付板を支持する支持部材に前記マスク取付板を機械的に着脱自在に固定する固定手段とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具にある。
かかる第１の態様では、マスクはマスク取付板に接着されているため、機械的な固定手段を用いてマスク取付板を支持部材に対して固定・取外しをすることにより、マスクを支持部材に対して着脱自在に固定することができる。これにより、例えば表面に傷が付いたマスクを新たなマスクに交換する作業は簡易なものとなり、更に交換作業に要する時間を短縮して生産性の向上を図ることができる。
また静電チャックや真空吸着などの電力を必要とする固定手段を用いる場合と比較して、機械的な固定手段は格段に安価に実現することができると共に、アライメント装置全体に占めるスペースが小さくなるというメリットがある。更に、静電チャック等の電力を必要とする固定手段を用いる場合に懸念される、電力供給の一時的な停止に伴うマスクの位置ズレや再度の位置合わせ作業の発生を回避して、マスクを長期間に亘って安定的に固定することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具において、前記マスクの前記液体噴射ヘッド側には、前記マスクとは反対側の面に前記液体噴射ヘッドが載置されるベース治具を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具にある。
かかる第２の態様では、基準マークとアライメントマークとの間にベース治具が配設されることで、液体噴射ヘッドが接触することを回避して、例えばマスク表面上に傷が付く等のマスクの破損を防止することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具において、前記マスクの前記液体噴射ヘッド側には、前記アライメントマークに向けて突出する凸部が設けられていると共に、この凸部の上面に前記基準マークが設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具にある。
かかる第３の態様では、基準マークとアライメントマークとの間の距離を小さくすることができる結果、光軸のずれを可及的に小さくでき、またマスクを厚い部材、すなわち十分な剛性を有する部材で支持することができ、前記部材の撓み等によるずれを生起することもないので、高精度の位置合わせを行うことができる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１乃至第３の何れかに態様に記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具と、当該アライメント治具の前記マスク取付板を支持する前記支持部材と、前記マスクの前記基準マークとは反対側に配設されて、前記基準マーク、及び前記アライメントマークの方向に向けられた光軸を有する撮像手段とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置にある。
かかる第４の態様では、光学手段を介してマスクに設けられた基準マーク、及びノズルプレートに設けられたアライメントマークを確認することができる。これにより、基準マークにアライメントマークを合致させて正確に複数の液体噴射ヘッドを位置合わせすることができる。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、前記撮像手段は、前記光軸を共有する一つの光学系により前記アライメントマークに焦点を合わせ得ると共に他の光学系が前記基準マークに焦点を合わせ得るように構成した二焦点顕微鏡であることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置にある。
かかる第５の態様では、二焦点顕微鏡を用いて基準マークとアライメントマークとを同時に見ることができるので、一つの光学系と他の光学系とで個別に焦点を合わせた基準マークとアライメントマークとの画像を重ね合わせて位置合わせを行なうことができる。すなわち、各光学系の被写界深度を可及的に小さくしてその分倍率を大きくすることができる。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第４又は第５の態様に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、前記光軸を固定する一方、位置合わせの対象となる前記基準マークと前記アライメントマークとが前記光軸上又はその近傍に占位するように、前記マスク取付板が固定された前記支持部材と、前記液体噴射ヘッドとを一体的に移動させるように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置にある。
かかる第６の態様では、光軸が固定されているので、マスクと液体噴射ヘッドを支持する支持部材との移動に伴う位置調整を迅速且つ高精度に行うことができる。すなわち、光軸を移動させた場合の光軸のずれを調整するより前記マスク及び支持部材の姿勢を維持する方が遥かに容易である。光学系の姿勢が一寸変化しただけで光軸は大きくずれるからである。
【００１７】
本発明の第７の態様は、液体を噴射するノズル開口を有し、位置合わせ用のアライメントマークが設けられた液体噴射ヘッドを、当該アライメントマークを用いて相対的に位置合わせする際に用いられて、アライメントマークが位置合わせされる基準マークが設けられた透明部材からなるマスクをアライメント装置の支持部材に取り付ける液体噴射ヘッドのマスクの取付方法であって、前記マスクの前記液体噴射ヘッド側の面とは反対側から前記基準マークが視認可能となるようにマスク取付板を前記マスクの当該液体噴射ヘッドの面とは反対側に接着し、前記液体噴射ヘッドの前記アライメントマークが上面側に配設される前記支持部材の底面側に配設されると共に前記アライメントマークと前記基準マークとを撮像する撮像手段の光軸上に前記基準マークが占位するように前記マスクを前記マスク取付板を介して前記支持部材に機械的に着脱自在に固定することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具の取付方法にある。
かかる第７の態様では、マスクを支持部材の取り付けるに先立ち、マスクをマスク取付板に接着し、機械的な固定手段を用いてマスク取付板を支持部材に対して固定・取外しをする。これにより、マスクを支持部材に対して着脱自在に固定することができる。この結果、例えば表面に傷が付いたマスクを新たなマスクに交換する作業は簡易なものとなり、更にかかる交換作業に要する時間を短縮して生産性の向上を図ることができる。
また静電チャックや真空吸着などの電力を必要とする固定手段を用いる場合と比較して、機械的な固定手段は格段に安価に実現することができると共に、アライメント装置全体に占めるスペースが小さくなるというメリットがある。更に、静電チャック等の電力を必要とする固定手段を用いる場合に懸念される、電力供給の一時的な停止に伴うマスクの位置ズレや再度の位置合わせ作業の発生を回避して、マスクを長期間に亘って安定的に固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〈インクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニットの一種）〉
本発明の実施の形態に係るアライメント装置を説明するのに先立ち当該アライメントの対象となる液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニットの一種）の一例を説明しておく。
【００１９】
図１は前記インクジェット式記録ヘッドユニットの分解斜視図、図２はインクジェット式記録ヘッドユニットの組立斜視図、図３はその要部断面図である。
【００２０】
これらの図に示すように、インクジェット式記録ヘッドユニット２００（以下、ヘッドユニット２００と言う）は、カートリッジケース２１０、インクジェット式記録ヘッド２２０、カバーヘッド２４０及び固定板２５０を有する。
【００２１】
これらのうち、カートリッジケース２１０は、インクカートリッジ（図示なし）がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部２１１を有する前記インクカートリッジの保持部材である。インクカートリッジは、例えばブラック及び３色のカラーインクが充填された別体で構成されたインク供給手段である。すなわち、カートリッジケース２１０には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着される。
【００２２】
また、図３に特に明示するように、カートリッジケース２１０には、一端が各カートリッジ装着部２１１に開口するとともに他端がヘッドケース２３０側に開口する複数のインク連通路２１２が設けられている。さらに、カートリッジ装着部２１１のインク連通路２１２の開口部分には、インクカートリッジのインク供給口に挿入されるインク供給針２１３が固定されている。この固定は、インク内の気泡や異物を除去するためにインク連通路２１２に形成されたフィルタ（図示なし）を介して行なわれる。
【００２３】
ヘッドケース２３０は、カートリッジケース２１０の底面に固着されている。インクジェット式記録ヘッド２２０は、複数の圧電素子３００を有するとともに、カートリッジケース２１０とは反対側の端面に圧電素子３００の駆動によってノズル開口２１からインク滴を吐出するもので、インクカートリッジの各色のインクを吐出するようインク色毎に対応して複数個設けられている。そこで、ヘッドケース２３０も各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応してそれぞれ独立して複数個設けられている。
【００２４】
上述の如きインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０について図４及び図５を追加してさらに詳細に説明する。ここで、図４はインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０の要部の分解斜視図、図５はインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０の断面図である。
【００２５】
両図に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０は、ノズルプレート２０、流路形成基板１０、保護基板３０及びコンプライアンス基板４０の４つの基板を具備している。これらのうち流路形成基板１０は、本例では、シリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２が形成されている。本例では、流路形成基板１０の幅方向に関し２列の圧力発生室１２が、流路形成基板１０の他方面側から異方性エッチングにより形成されている。また、各列の圧力発生室１２の長手方向外側には、後述する保護基板３０に設けられるリザーバ部３１と連通し、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成する連通部１３が形成されている。連通部１３は、インク供給路１４を介して各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。
【００２６】
流路形成基板１０の開口面側には、ノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。このノズルプレート２０には各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されている。かくして、本例では、１個のインクジェット式記録ヘッド２２０にノズル開口２１が並設されたノズル列２１Ａが２列設けられている。
【００２７】
ここで、ノズルプレート２０は、厚さが例えば０．０１〜１ｍｍ、線膨張係数が３００℃以下（例えば２．５〜４．５［１０−６／℃］）であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼等で好適に形成することができる。また、ノズルプレート２０には、固定板２５０との位置合わせを行う際に使用されるアライメントマーク２２（後に詳説する）が設けられている。本例では、アライメントマーク２２は、ノズル開口２１の並設方向の端部に２個設けられている。
【００２８】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には弾性膜５０上に圧電素子３００が配設されている。この圧電素子３００は、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜、金属からなる下電極膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層及び金属からなる上電極膜を順次積層することで形成される。
【００２９】
保護基板３０は、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上に接合されている。リザーバ部３１は、本例では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。このような保護基板３０は、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等で好適に形成し得るが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本例では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成している。
【００３０】
さらに、保護基板３０上には、各圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ１１０が設けられている。この駆動ＩＣ１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子３００の個別電極から引き出された引き出し配線と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１０の各端子には、図１に示すような、フレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）等の外部配線１１１を介して外部と接続され、外部から外部配線１１１を介して印刷信号等の各種信号を受け取るようになっている。
【００３１】
コンプライアンス基板４０は保護基板３０上に接合されており、そのリザーバ１００に対向する領域には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が厚さ方向に貫通して形成されている。また、コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域のインク導入口４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部４３となっており、リザーバ１００は、可撓部４３により封止されている。この可撓部４３により、リザーバ１００内にコンプライアンスを与えている。さらに詳言すると、コンプライアンス基板４０上には、インク供給連通路２３１を有するヘッドケース２３０が設けられており、このヘッドケース２３０には、可撓部４３に対向する領域に凹部２３２が形成され、可撓部４３の撓み変形が適宜行われるようになっている。
【００３２】
ヘッドケース２３０には、保護基板３０上に設けられた駆動ＩＣ１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動ＩＣ保持部２３３を挿通して駆動ＩＣ１１０と接続されている。
【００３３】
上述の如き構成のインクジェット式記録ヘッド２２０は、インクカートリッジからのインクをインク連通路２１２（図３参照）及びインク供給連通路２３１を介してインク導入口４４から取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで充満させる。かかる状態で、駆動ＩＣ１１０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加し、弾性膜５０及び圧電素子３００をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力を上げてノズル開口２１からインク滴を吐出させる。
【００３４】
かかるインクジェット式記録ヘッド２２０を構成する各部材及びヘッドケース２３０には、組立時に各部材を位置決めするためのピンが挿入されるピン挿入孔２３４が角部の２箇所に設けられている。そして、ピン挿入孔２３４にピンを挿入して各部材の相対的な位置決めを行いながら部材同士を接合することで、インクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０が一体的に組み合わせられる。
【００３５】
なお、上述したインクジェット式記録ヘッド２２０は、１枚のシリコンウェハ上に多数のチップを同時に形成し、ノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４０を接着して一体化し、その後、図４に示すような１つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割することによって形成する。
【００３６】
かかるインクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０は、図１乃至図３に示すように、カートリッジケース２１０にノズル列２１Ａの並び方向に所定の間隔で４つ固定されている。すなわち、ヘッドユニット２００には、ノズル列２１Ａが８列設けられていることになる。
【００３７】
このように複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を用いて並設されたノズル開口２１からなるノズル列２１Ａの多列化を図ることで、１つのインクジェット式記録ヘッド２２０にノズル列２１Ａを多列形成するのに比べて歩留まりの低下を防止することができる。また、ノズル列２１Ａの多列化を図るために複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を用いることで、１枚のシリコンウェハから形成できるインクジェット式記録ヘッド２２０の取り数を増大させることができ、シリコンウェハの無駄な領域を減少させて製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、このような４つのインクジェット式記録ヘッド２２０は、図１及び図３に示すように、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に接合された共通の固定部材である固定板２５０によって位置合わせされて保持されている。固定板２５０は、平板からなり、ノズル開口２１を露出する露出開口部２５１と、露出開口部２５１を画成すると共にインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面の少なくともノズル列２１Ａの両端部側に接合される接合部２５２とを具備する。
【００３９】
接合部２５２は、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０に亘ってインク滴吐出面の外周に沿って設けられた固定用枠部２５３と、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間に延設されて露出開口部２５１を分割する固定用梁部２５４とで構成され、固定用枠部２５３及び固定用梁部２５４からなる接合部２５２が複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に同時に接合されている。また、接合部２５２の固定用枠部２５３は、インクジェット式記録ヘッド２２０の製造時に各部材を位置決めするピン挿入孔２３４を塞ぐように形成されている。
【００４０】
かかる固定板２５０の材料としては、例えばステンレス鋼などの金属、ガラスセラミックス又はシリコン単結晶板等が好適である。なお、固定板２５０は、ノズルプレート２０との熱膨張の違いによる変形を防止するために、ノズルプレート２０と熱膨張係数が同じ材料を用いるのが好ましい。例えば、ノズルプレート２０がシリコン単結晶板で形成されているときは、固定板２５０をシリコン単結晶板で形成するのが好適である。
【００４１】
また、固定板２５０は、薄く形成するのが好ましく、後述するカバーヘッド２４０よりも薄くするのが望ましい。固定板２５０を厚くすると、ノズルプレート２０のインク滴吐出面をワイピングした際に固定用梁部２５４の間などにインクが残留し易いからである。すなわち、固定板２５０を薄く形成することで、ワイピングの際にインクがノズルプレート２０のインク滴吐出面に残留するのを防止することができる。
【００４２】
なお、本例では、固定板２５０の厚さを０．１ｍｍとした。また、固定板２５０とノズルプレート２０との接合は、特に限定されず、例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤や、紫外線硬化型の接着剤等を用いて好適に行うことができる。
【００４３】
このように、固定板２５０が、固定用梁部２５４によって隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間を塞いでいるため、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の間にインクが侵入することがなく、圧電素子３００や駆動ＩＣ１１０などのインクジェット式記録ヘッド２２０のインクによる劣化及び破壊を防止することができる。また、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面と固定板２５０との間は、接着剤によって隙間なく接着されているため、隙間に被記録媒体が入り込むのを防止して固定板２５０の変形及び紙ジャムを防止することができる。
【００４４】
このように上述のヘッドユニット２００では４つのインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に固着してあるが、このインクジェット式記録ヘッド２２０の固定板２５０への位置合わせは、後に説明するアライメント装置を用いて行う。
【００４５】
さらに、ヘッドユニット２００には、図１及び図２に示すように、固定板２５０に対してインクジェット式記録ヘッド２２０とは反対側に、各インクジェット式記録ヘッド２２０を覆うように箱形状を有するカバーヘッド２４０が設けられている。このカバーヘッド２４０は、固定板２５０の露出開口部２５１に対応して開口部２４１が設けられた固定部２４２と、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面の側面側に、固定板２５０の外周に亘って屈曲するように設けられた側壁部２４５とを具備する。
【００４６】
固定部２４２は、固定板２５０の固定用枠部２５３に対応して設けられた枠部２４３と、固定板２５０の固定用梁部２５４に対応して設けられて開口部２４１を分割する梁部２４４とで構成されている。また、枠部２４３及び梁部２４４からなる固定部２４２は、固定板２５０の接合部２５２に接合されている。
【００４７】
このように、インクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出面とカバーヘッド２４０との間が隙間なく接合されているため、隙間に被記録媒体が入り込むのを防止してカバーヘッド２４０の変形及び紙ジャムを防止することができる。また、カバーヘッド２４０の側壁部２４５が、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０の外周縁部を覆うことで、インクジェット式記録ヘッド２２０の側面へのインクの回り込みを確実に防止することができる。
【００４８】
このようなカバーヘッド２４０の材料としては、例えばステンレス鋼などの金属材料が挙げられる。かかる、金属板をプレス加工により形成してもよく、成形により形成するようにしてもよい。また、カバーヘッド２４０を導電性の金属材料とすることで、接地することができる。
【００４９】
さらに、カバーヘッド２４０は、インクジェット式記録ヘッド２２０をワイピングやキャッピングなどの衝撃から保護するために、ある程度の強度が必要である。このため、カバーヘッド２４０は比較的厚くする必要がある。本例では、カバーヘッド２４０の厚さを０．２ｍｍとした。
【００５０】
なお、カバーヘッド２４０と固定板２５０との接合方法は、特に限定されず、例えば熱硬化性のエポキシ系接着剤による接着が挙げられる。
【００５１】
また、固定部２４２には、カバーヘッド２４０を他部材に位置決め固定するための固定孔２４７が設けられたフランジ部２４６が設けられている。このフランジ部２４６は、側壁部２４５から液滴吐出面の面方向と同一方向に突出するように屈曲して設けられている。本例におけるカバーヘッド２４０は、図２及び図３に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０及びヘッドケース２３０を保持した保持部材であるカートリッジケース２１０に固定されている。
【００５２】
さらに詳言すると、図２及び図３に示すように、カートリッジケース２１０には、インク滴吐出面側に突出して、カバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入される突起部２１５が設けられており、この突起部２１５をカバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入するとともに突起部２１５の先端部を加熱してかしめることで、カートリッジケース２１０にカバーヘッド２４０が固定されている。このようなカートリッジケース２１０に設けられた突起部２１５を、フランジ部２４６の固定孔２４７よりも小径の外径とすることで、カバーヘッド２４０をインク滴吐出面の面方向に位置決めしてカートリッジケース２１０に固定することができる。
【００５３】
また、このようなカバーヘッド２４０と、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０が接合された固定板２５０とは、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と複数のノズル列２１Ａとの位置決めにより固定されている。ここで、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と複数のノズル列２１Ａとの位置決めは、後述するアライメント装置を用いて行うこともできるが、固定板２５０と複数のインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置決め固定する際に、同時にカバーヘッド２４０も位置決め固定するようにしてもよい。
【００５４】
〈実施形態１〉
本発明の第１の実施の形態に係るアライメント装置を図面に基づき詳細に説明する。なお、図１乃至図５と同一部分には同一番号を付している。
【００５５】
図６は本形態に係るアライメント装置を示す断面図である。同図に示すように、本形態に係るアライメント装置は、アライメントの対象であるインクジェット式記録ヘッド２２０を載置するアライメント治具４００、アライメント治具４００と一体となってインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧手段４５０、支持部材である移動テーブル５５０及びアライメント治具４００の下方からアライメント治具４００を介してインクジェット式記録ヘッド２２０を観察するための光学系を有する二焦点顕微鏡５００を有する。
【００５６】
これらのうち、アライメント治具４００は、基準マーク４０１が設けられたマスク４１０と、マスク取付板４７０と、インクジェット式記録ヘッド２２０の一部である固定板２５０を保持するベース治具４２０とを具備している。かくして、ベース治具４２０上に固定板２５０を保持させてマスク４１０の基準マーク４０１及びノズルプレート２０のアライメントマーク２２の相対的な位置関係を二焦点顕微鏡５００で確認しつつ、アライメントマーク２２を基準マーク４０１に対して位置合わせを行なうとともに、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０とを接着剤を介して接着する。
【００５７】
さらに詳言すると、ベース治具４２０は、底面側が開口する箱型形状を有するステンレス鋼等からなり、マスク４１０の基準マーク４０１が設けられた領域に相対向する領域に厚さ方向に貫通した単孔の貫通孔４２１が設けられている。またベース治具４２０は支持部材である移動テーブル５５０の上面に保持されて、固定板２５０を保持する。具体的には、ベース治具４２０には、内部に真空ポンプ（図示せず）等の吸引手段が接続された吸引チャンバ４３１が複数設けられている。吸引チャンバ４３１は、ベース治具４２０の表面に開口して、固定板２５０の表面を吸引保持するようになっている。また、ベース治具４２０には、貫通孔４２１が設けられており、固定板２５０に吸引保持されたインクジェット式記録ヘッド２２０のアライメントマーク２２を貫通孔４２１によりマスク４１０の底面側から確認できるようになっている。すなわち、ベース治具４２０は固定板２５０がマスク４１０に接触しないよう配設されており、これによりマスク４１０の表面が固定板２５０により傷つくことを防止することができる。
【００５８】
マスク４１０は、透明部材として透過性を有する材料、例えば石英等のガラスからなり、インクジェット式記録ヘッド２２０側の面には、ベース治具４２０の貫通孔４２１内に突出するとともに先端部に基準マーク４０１が形成された凸部４１１を有している（以降、便宜上、マスク４１０のインクジェット式記録ヘッド２２０側の面（基準マーク４０１が設けられた面）を「マスク４１０の上面」と称し、その反対側の面を「マスク４１０の下面」と称する。）。凸部４１１は、各基準マーク４０１に対してそれぞれ設けられた円柱形状の部分である。また詳細は後述するが、マスク４１０は接着剤を介してマスク取付板４７０に保持され、マスク取付板４７０を介して移動テーブル５５０に固定されている。
【００５９】
マスク取付板４７０はステンレス鋼等の板状部材であり、詳細は後述するが、固定手段である取付ネジ４８０により移動テーブル５５０に固定されている。
【００６０】
ここで、基準マーク４０１はノズルプレート２０のアライメントマーク２２の近傍となる高さで形成するのが好ましい。これは、アライメントマーク２２と基準マーク４０１との距離を小さくしてアライメント精度を向上させるためである。すなわち、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離が離れればその分アライメント精度の確保が難しくなる。また、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離が離れた場合には、光学系により位置を確認する際に用いられるメタルハライドランプ等の熱によって、光学系光軸が大きくずれてしまい、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との実際の位置に大きな誤差が生じてしまう。
【００６１】
なお、マスク４１０には凸部４１１を設けず平面状のマスクを用いてもよい。この場合、アライメントマーク２２と基準マーク４０１との距離が、例えば約５．１ｍｍのときは、光軸ずれが最大約２．５μｍとなる。本形態では、マスク４１０に凸部４１１を設けることによって、基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離を１１０μｍ以下とすることで、上述のような熱による光学系４４０の光軸ずれを０．０５μｍ以下とすることができ、高精度な位置合わせを行うことができる。
【００６２】
一方、凸部４１１がノズルプレート２０に近すぎると、ノズルプレート２０と固定板２５０とを接着する接着剤が凸部４１１の先端面に付着して、光学系によりアライメントマーク２２及び基準マーク４０１が確認できなくなる可能性があるため、凸部４１１の先端面は、ノズルプレート２０から所定間隔離した距離となるように設けるのが好ましい。
【００６３】
このように、マスク４１０に凸部４１１を設けることによって、アライメントマーク２２と基準マーク４０１との距離を短くしたため、ベース治具４２０の厚さを薄くすることで基準マーク４０１とアライメントマーク２２との距離を短くするということは必要がない。ちなみに、アライメントマーク２２と基準マーク４０１との距離を短くするため、ベース治具４２０の厚さを薄くすると、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に押し付けた際に、ベース治具４２０が変形や破壊されることによって基準マーク４０１とアライメントマーク２２との位置合わせに誤差が生じてしまうが、本形態ではマスク４１０に凸部４１１を設けたため、ベース治具４２０を薄く形成する必要がなく、ベース治具４２０の剛性を保って変形や破壊を防止することができ、この点でも高精度に位置合わせすることができる。
【００６４】
このようなマスク４１０を有するアライメント治具４００は、支持部材である移動テーブル５５０に機械的に着脱自在に固定されている。
【００６５】
図７（ａ）は、実施形態１に係るアライメント装置を構成するマスク、マスク取付板、及び移動テーブルを抽出して示す概略平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００６６】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、アライメント治具４００は移動テーブル５５０の上面にマスク取付板４７０を介して機械的に着脱自在に固定されている。すなわち、このマスク取付板４７０とマスク４１０とは接着剤を介して接着されており、マスク取付板４７０と移動テーブル５５０とは固定手段である取付ネジ４８０により機械的に着脱自在に固定されている。
【００６７】
さらに詳言すると、マスク４１０には、その上面に上述した先端部に基準マーク４０１が設けられた凸部４１１がマスク４１０の短手方向Ｙの両端部近傍に設けられている。本形態では、各インクジェット式記録ヘッド２２０のノズルプレート２０にアライメントマーク２２を２つ設けたため、マスク４１０の短手方向Ｙの一端側の基準マーク４０１とその他端側に相対向する位置に設けられた基準マーク４０１からなる一対の基準マーク４０１が一つのインクジェット式記録ヘッド２２０の２つのアライメントマークに対応する。本形態では、インクジェット式記録ヘッド２２０の個数に応じて合計４対の基準マーク４０１が設けられている。
【００６８】
また、マスク４１０には、厚さ方向に貫通した単孔である第１挿通孔４１２が長手方向Ｘに沿って合計２つ穿設されている。この第１挿通孔４１２は、その直径が取付ネジ４８０の頭部の直径よりも大きく形成されている。
【００６９】
一方、マスク取付板４７０は、その幅がマスク４１０に設けられた一対の基準マーク４０１の間隔よりも狭く形成されており、マスク４１０と移動テーブル５５０との間の領域のうち、マスク４１０の下面側の相対向する領域に介在しないよう配設されると共に接着剤を介してマスク４１０と接着されている。すなわち、マスク４１０の下面側からマスク４１０に設けられた基準マーク４０１が視認可能になっている。
【００７０】
また、マスク取付板４７０には、厚さ方向に貫通した単孔である第２挿通孔４７１がマスク４１０の第１挿通孔４１２と相対向する位置に第１挿通孔４１２と連通するように合計２つ穿設されている。この第２挿通孔４７１は、その直径が取付ネジ４８０の頭部の直径よりも小さく形成され且つ取付ネジ４８０のネジ部が挿通するように形成されている。
【００７１】
このようなマスク取付板４７０は、固定手段である取付ネジ４８０により機械的に着脱自在に移動テーブル５５０の上面に固定されている。詳言すると、取付ネジ４８０のネジ部が第１挿通孔４１２及び第２挿通孔４７１を挿通して移動テーブル５５０の所定位置に設けられた雌ネジ部５５２に螺合しており、この結果、マスク取付板４７０は、取付ネジ４８０の頭部により押圧されて移動テーブル５５０に固定されている。したがって、マスク４１０は、その下面がマスク取付板４７０に接着剤により接着されているため、マスク取付板４７０を介して、マスク４１０の移動テーブル５５０に対する相対的な位置が固定されている。また取付ネジ４８０を取外すことにより、マスク４１０はマスク取付板４７０と共に移動テーブル５５０から容易に取外すことができる構成となっている。
【００７２】
このようにマスク４１０は、取付ネジ４８０を用いてマスク取付板４７０を移動テーブル５５０に対して固定・取外しを行うことにより、移動テーブル５５０に対して着脱自在に固定することができる。これにより、例えば表面に傷が付いたマスク４１０を新たなマスク４１０に交換する作業は簡易なものとなり、更に交換作業に要する時間を短縮して生産性の向上を図ることができる。また静電チャックや真空吸着などの電力を必要とする固定手段を用いる場合と比較して、取付ネジ４８０によるマスク４１０の固定手段は格段に安価に実現することができると共に、アライメント装置全体に占めるスペースが小さくなるというメリットがある。更に、静電チャック等の電力を必要とする固定手段を用いる場合に懸念される、電力供給の一時的な停止に伴うマスク４１０の位置ズレ・再度の位置合わせ作業の発生を回避して、マスク４１０を長期間に亘って安定的に固定することができる。
【００７３】
また、移動テーブル５５０には、マスク４１０の基準マーク４０１と相対向する位置に厚さ方向に貫通する単孔である貫通孔５５１が設けられており、マスク取付板４７０は、基準マーク４０１と貫通孔５５１とが相対向するよう移動テーブル５５０に固定されている。これにより後述する移動テーブル５５０の底面側に配設された二焦点顕微鏡５００は貫通孔５５１を通して基準マーク４０１を撮影することができるようになっている。
【００７４】
なお、取付ネジ４８０のネジ部と第２挿通孔４７１には遊間が設けられている。これにより取付ネジ４８０がマスク取付板４７０を移動テーブル５５０に完全に固定しない程度に雌ネジ部５５２に螺合された状態においてマスク取付板４７０を水平方向に移動させることができる。このため、マスク取付板４７０の位置を微調整して、二焦点顕微鏡５００の視野の中心に基準マーク４０１を合わせることが可能となっている。
【００７５】
ここで、アライメント治具４００を移動テーブル５５０に取り付ける方法について説明する。
【００７６】
まず、マスク４１０とマスク取付板４７０とを各第１挿通孔４１２と各第２挿通孔４７１とが連通するよう接着剤で接着する。接着剤が十分に乾燥した後、マスク取付板４７０を移動テーブル５５０に載置すると共に、移動テーブル５５０の底面側に設置された二焦点顕微鏡５００を用いて貫通孔５５１を通して基準マーク４０１を臨み、その視野の中心に基準マーク４０１を合わせ、取付ネジ４８０によりマスク取付板４７０を移動テーブル５５０に固定する。その後、ベース治具４２０の貫通孔４２１とマスク４１０の凸部４１１との位置を合わせてマスク４１０を覆うようにベース治具４２０を配設する。
【００７７】
このように、マスク４１０とマスク取付板４７０とを予め接着剤で接着することにより、二焦点顕微鏡５００の視野の中心と基準マーク４０１とを位置合わせする際に、マスク４１０とマスク取付板４７０とにズレが生じることを回避することができる。
【００７８】
なお、マスク４１０とマスク取付板４７０との接着に先立って、マスク取付板４７０を移動テーブル５５０に固定し、その後マスク取付板４７０の上面に接着剤を介してマスク４１０を接着してもよい。
【００７９】
図６に示すように、上述の如きアライメント治具４００には、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧手段４５０が配設されている。すなわち、押圧手段４５０は、ベース治具４２０上に両端が載置されてインクジェット式記録ヘッド２２０上に配置されるコ字状のアーム部４５１と、アーム部４５１に設けられて各インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧部４５３とを具備する。
【００８０】
押圧部４５３は、アーム部４５１の各インクジェット式記録ヘッド２２０に相対向する領域にそれぞれ設けられている。本形態では、１つの固定板２５０にインクジェット式記録ヘッド２２０が４つ固定されるため、押圧部４５３は各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応させてこれと同数の４個設けられている。
【００８１】
各押圧部４５３は、アーム部４５１に挿通されて軸方向に移動自在に設けられた円柱形状を有する押圧ピン４５４と、押圧ピン４５４の基端部側に設けられて押圧ピン４５４をインクジェット式記録ヘッド２２０側に付勢する付勢手段４５５と、押圧ピン４５４とインクジェット式記録ヘッド２２０との間に配置される押圧コマ４５９とで構成されている。
【００８２】
押圧ピン４５４は、先端が半球状に形成され、押圧コマ４５９上に点接触してこの押圧コマ４５９を押圧するようになっている。
【００８３】
付勢手段４５５は、アーム部４５１に設けられて押圧ピン４５４をインクジェット式記録ヘッド２２０側に付勢するものであり、本形態では押圧ピン４５４の基端部側を囲むように設けられたねじ保持部４５６と、ねじ保持部４５６に螺合するねじ部４５７と、ねじ部４５７の先端面と押圧ピン４５４の基端部との間に設けられた付勢ばね４５８とを具備する。
【００８４】
かくして、付勢手段４５５は、ねじ部４５７のねじ保持部４５６に対する締め付け量により、付勢ばね４５８が押圧ピン４５４を押圧する圧力を調整することができる。これにより押圧ピン４５４が押圧コマ４５９を押圧する圧力をそれぞれ調整可能となっている。
【００８５】
押圧コマ４５９は、押圧ピン４５４とインクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０との間に配置され、押圧ピン４５４が押圧コマ４５９の上面に点接触し、その押圧ピン４５４の押圧力をインクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０上のほぼ全面に均等に伝播させた状態でインクジェット式記録ヘッド２２０を押圧することができる。押圧ピン４５４の先端をインクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０上に直接接触させるよりも押圧コマ４５９によってインクジェット式記録ヘッド２２０全体を押圧することになり、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に確実に固定することができる。なお、この押圧コマ４５９は、インクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０の外周形状と同一の大きさか、又は若干小さな外周形状をなしている。
【００８６】
上述の如く押圧手段４５０と一体となったアライメント治具４００は、移動テーブル５５０上に配設されており、二焦点顕微鏡５００の光軸Ｌと直角な水平方向に適宜移動させるように構成してある。この結果、光軸Ｌを固定した状態で、移動テーブル５５０を移動させることにより各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応する各アライメントマーク２２を各基準マーク４０１とともに光軸Ｌ上に臨ませることができる。なお、移動テーブル５５０において光軸Ｌがマスク４１０に向かって通過する領域には、貫通孔５５１が設けてあり、基準マーク４０１を経てアライメントマーク２２に至る光路を確保してある。
【００８７】
二焦点顕微鏡５００は光軸Ｌを共有する一つの光学系５０１と、他の光学系５０２とを有する。光軸Ｌはマスク４１０のマスク取付板４７０側から基準マーク４０１及び空間である貫通孔４２１を介してアライメントマーク２２の方向（図では垂直方向）に向けられている。ここで、光学系５０１は基準マーク４０１に焦点を合わせることができ、光学系５０２はアライメントマーク２２に焦点を合わせることができるように構成されている。
【００８８】
さらに詳言すると、対物レンズ５０３は基準マーク４０１及びアライメントマーク２２の方向に光軸Ｌが向けられた状態で鏡筒５０４に収納してあり、この鏡筒５０４が筐体５０５に固定されている。筐体５０５内には２個のビームスプリッタ５０６，５０７、２個のミラー５０８，５０９及び２個の焦点レンズ５１０，５１１が収納してある。
【００８９】
光学系５０１はビームスプリッタ５０６，ミラー５０８，焦点レンズ５１０及びビームスプリッタ５０７で形成され、ビームスプリッタ５０６を透過した光がミラー５０８で反射され、焦点レンズ５１０を通った後、ビームスプリッタ５０７を介して外部に至る光路（図中に一点鎖線で示す）を有する。
【００９０】
光学系５０２はビームスプリッタ５０６，焦点レンズ５１１，ミラー５０９及びビームスプリッタ５０７で形成され、ビームスプリッタ５０６で反射された光が焦点レンズ５１１を通った後、ミラー５０９及びビームスプリッタ５０７で反射されて外部に至る光路（図中に一点鎖線で示す）を有する。
【００９１】
撮像手段であるＣＣＤ５２０は、光学系５０１，５０２を介して基準マーク４０１とアライメントマーク２２との画像を同時に取り込んで再生処理する。ここで、基準マーク４０１は焦点レンズ５１０の焦点位置を調整することにより、またアライメントマーク２２は焦点レンズ５１１の焦点位置を調整することによりＣＣＤ５２０上にそれぞれ合焦画像を結像させる。かくして、基準マーク４０１及びアライメントマーク２２に個別に焦点が合った鮮明な画像をＣＣＤ５２０上に得ることができ、この画像が重なるようインクジェット式記録ヘッド２２０の位置を調整することによって所定のアライメントを行なう。
【００９２】
次に、上述の如きアライメント装置を用いるインクジェット式記録ヘッド２２０の所定位置へのアライメント方法を説明しておく。
【００９３】
図８はインクジェット式記録ヘッド２２０のアライメント時におけるアライメント治具４００の底面側から見た様子を示す底面図である。
【００９４】
１） 図８（ａ）に示すように、アライメント治具４００の底面側から二焦点顕微鏡５００によって基準マーク４０１を確認する。
【００９５】
２） 図８（ｂ）に示すように、アライメント治具４００に固定板２５０を保持させる。これはベース治具４２０の上面に固定板２５０を載置・固定することにより行なう。このとき、ベース治具４２０は、吸引チャンバ４３１を介して固定板２５０を吸引することにより固定する。
【００９６】
３） 二焦点顕微鏡５００の光学系５０１で基準マーク４０１の画像を焦点レンズ５１０の調整により合焦させてＣＣＤ５２０に取り込むとともに、他の光学系５０２でアライメントマーク２２の画像を焦点レンズ５１１の調整により合焦させてＣＣＤ５２０に取り込む。この結果、ＣＣＤ５２０には基準マーク４０１及びアライメントマーク２２にそれぞれ焦点が合った鮮明な画像が取り込まれる。すなわち、光学系５０１，５０２は、光軸Ｌは共有するがそれぞれ位置が異なる対象（基準マーク４０１及びアライメントマーク２２）に個別に焦点を合わせることができるので、それぞれの被写界深度を小さくして十分な倍率で鮮明な基準マーク４０１及びアライメントマーク２２の画像を得る。
【００９７】
４） 図８（ｃ）に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とを接着剤を介して当接させる。すなわち、前記３）の工程で得た基準マーク４０１とアライメントマーク２２との画像に基づき、基準マーク４０１にアライメントマーク２２が重なるようにインクジェット式記録ヘッド２２０の位置調整を行なうとともに、接着剤を介してインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に当接させる。
【００９８】
ここで、固定板２５０はアライメント治具４００に位置合わせされて保持されているため、マスク４１０とインクジェット式記録ヘッド２２０との位置合わせを行うことで、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０との位置合わせも行うことができる。
【００９９】
なお、インクジェット式記録ヘッド２２０の固定板２５０に対する位置合わせは、ＣＣＤ５２０の画像を作業者が視認しつつマイクロメータ等（図示せず）を用いて微小な位置調整を行うことで実施しても良く、またＣＣＤ５２０の出力画像を画像処理することにより前記マイクロメータ等を駆動モータ等により駆動させて自動的に行うようにしても良い。
【０１００】
５） 前記４）の工程（図８（ｃ））と同様の工程を繰り返すことで、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に順次位置合わせする。すなわち、光軸Ｌは固定したままで、水平面内で移動テーブル５５０を図８（ｃ）中の短手方向Ｙに移動することで同一インクジェット式記録ヘッド２２０の他のアライメントマーク２２と基準マーク４０１の位置合わせを行なうとともに、長手方向Ｘに移動することで隣接する他のインクジェット式記録ヘッド２２０のアライメントマーク２２と基準マーク４０１の位置合わせを行なう。
【０１０１】
６） 押圧手段４５０により、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に所定の圧力で加圧しながら接着剤を硬化させることで両者を接合する。
【０１０２】
このように、固定板２５０と複数のインクジェット式記録ヘッド２２０とを位置合わせして接合することで、固定板２５０とノズル列２１Ａとの位置合わせを高精度に行うことができる。また、隣接するインクジェット式記録ヘッド２２０の各ノズル列２１Ａ同士の相対的な位置合わせを高精度に行うことができる。さらに、インクジェット式記録ヘッド２２０を平板からなる固定板２５０に当接させて接合するため、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に接合するだけで複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出方向の相対的な位置合わせが行われる。このため、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０のインク滴吐出方向の位置合わせを行う必要がなく、インク滴の着弾位置不良を確実に防止することができる。
【０１０３】
特に、本形態においては基準マーク４０１が設けられたマスク４１０とアライメントマーク２２が設けられたノズルプレート２０との間にベース治具４２０による空間を有するためそれぞれの高さ位置が異なるが、基準マーク４０１乃至アライメントマーク２２は２系統の光学系５０１，５０２でそれぞれ焦点調整し得るようになっているので、基準マーク４０１及びアライメントマーク２２の画像が鮮明な分、高精度に位置合わせを行なうことができる。
【０１０４】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。実施形態１のマスク取付板４７０と移動テーブル５５０との固定手段は取付ネジ４８０に限定されるものではなく、例えば、クランプ等を用いて、その押圧力でこれらを固定してもよい。すなわち、固定手段はマスク取付板４７０と移動テーブル５５０とを機械的に着脱自在に固定するものであればよい。また、マスク取付板４７０とマスク４１０との接着は、マスク取付板４７０を取り付ける側からマスク４１０の基準マークを視認可能であればよく、例えば、マスク４１０と略同一の大きさのマスク取付板４７０を形成し、マスク取付板４７０のマスク４１０の基準マーク４０１と相対向する位置に貫通孔を設け、この貫通孔を介して基準マーク４０１を視認可能にしてもよい。さらに、マスク取付板４７０を移動テーブル５５０の上面に着脱自在に固定したが、マスク取付板４７０を移動テーブル５５０に着脱自在に固定する位置は、特にこれに限定されず、例えば、移動テーブル５５０の下面側でもよいし、移動テーブル５５０に保持孔を設け、当該保持孔の内部に着脱自在に固定するようにしてもよい。
【０１０５】
また、実施形態１では、アライメント治具４００に押圧手段４５０を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを接合する接着剤として紫外線硬化型の接着剤を用いた場合には、固定板２５０の接合面に接着剤を塗布した後、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを当接させた状態で紫外線を照射して接着剤を硬化させることで両者を接合することができるため、押圧手段４５０を設けないようにしてもよい。なお、紫外線硬化型接着剤は、熱硬化性接着剤のように固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを所定の圧力で加圧しながら硬化させる必要がなく、加圧することによってインクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０との位置ズレを防止して両者を高精度に接合することができる。
【０１０６】
さらに、紫外線硬化型の接着剤を用いた接合では、接合強度が比較的弱いため、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを紫外線硬化型接着剤で接合した後、インクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とで画成される角部等の周囲を熱硬化性接着剤で固定するようにすればよい。これにより、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを高精度に且つ強固に接合して、信頼性を高めることができる。
【０１０７】
また、上記各実施の形態では、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を接合する固定部材として平板からなる固定板２５０を例示したが固定部材は固定板２５０に限定されず、例えばカバーヘッド２４０に直接複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を位置合わせして接合するようにしてもよい。このような場合でも、上述したアライメント治具４００を用いて高精度に位置合わせして接着することができる。
【０１０８】
上記実施形態１では、撓み振動型のインクジェット式記録ヘッド２２０を例示したが、これに限定されず、例えば圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のインクジェット式記録ヘッドや発熱素子等の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。
【０１０９】
なお、各実施の形態では、アライメントの対象となる液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットを一例として説明したが、これに限るものではなく、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射ヘッドユニットの製造の際に一般的に適用し得る。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、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料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドユニットの分解斜視図。
【図２】前記ヘッドユニットの組立斜視図。
【図３】前記ヘッドユニットの要部断面図。
【図４】前記ヘッドユニットの要部の分解斜視図。
【図５】前記ヘッドユニットの記録ヘッド及びヘッドケースを示す断面図。
【図６】実施形態１に係るアライメント装置を示す断面図。
【図７】前記アライメント装置のマスク、マスク取付板の概略平面図とその断面図。
【図８】前記アライメント装置を用いた位置合わせ方法を説明するための底面図。
【符号の説明】
【０１１１】
１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ２２ アライメントマーク、 １００ リザーバ、 ２００ ヘッドユニット、 ２１０ カートリッジケース、 ２２０ インクジェット式記録ヘッド、 ２３０ ヘッドケース、 ２４０ カバーヘッド、 ２５０ 固定板、 ３００ 圧電素子、 ４００ アライメント治具、 ４０１ 基準マーク、 ４１０ マスク、 ４２０ ベース治具、 ４７０ マスク取付板、 ５００ 二焦点顕微鏡、 ５０１，５０２ 光学系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口を有し、位置合わせ用のアライメントマークが設けられた液体噴射ヘッドを、当該アラインメントマークを用いて相対的に位置合わせする際に用いる液体噴射ヘッドのアライメント治具であって、
前記アライメントマークが位置合わせされる基準マークが設けられた透明部材からなるマスクと、
このマスクの液体噴射ヘッド側の面とは反対側の面から前記基準マークを視認可能に当該反対側に接着されたマスク取付板と、
前記マスク取付板を支持する支持部材に前記マスク取付板を機械的に着脱自在に固定する固定手段とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具において、
前記マスクの前記液体噴射ヘッド側には、前記マスクとは反対側の面に前記液体噴射ヘッドが載置されるベース治具
を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具において、
前記マスクの前記液体噴射ヘッド側には、前記アライメントマークに向けて突出する凸部が設けられていると共に、この凸部の上面に前記基準マークが設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具と、
当該アラインメント治具の前記マスク取付板を支持する前記支持部材と、
前記マスクの前記基準マークとは反対側に配設されて、前記基準マーク、及び前記アライメントマークの方向に向けられた光軸を有する撮像手段とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項５】
請求項４に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記撮像手段は、前記光軸を共有する一つの光学系により前記アライメントマークに焦点を合わせ得ると共に他の光学系が前記基準マークに焦点を合わせ得るように構成した二焦点顕微鏡であることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記光軸を固定する一方、位置合わせの対象となる前記基準マークと前記アライメントマークとが前記光軸上又はその近傍に占位するように、前記マスク取付板が固定された前記支持部材と、前記液体噴射ヘッドとを一体的に移動させるように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項７】
液体を噴射するノズル開口を有し、位置合わせ用のアライメントマークが設けられた液体噴射ヘッドを、当該アライメントマークを用いて相対的に位置合わせする際に用いられて、アライメントマークが位置合わせされる基準マークが設けられた透明部材からなるマスクをアライメント装置の支持部材に取り付ける液体噴射ヘッドのマスクの取付方法であって、
前記マスクの前記液体噴射ヘッド側の面とは反対側から前記基準マークが視認可能となるようにマスク取付板を前記マスクの当該液体噴射ヘッドの面とは反対側に接着し、
前記液体噴射ヘッドの前記アライメントマークが上面側に配設される前記支持部材の底面側に配設されると共に前記アライメントマークと前記基準マークとを撮像する撮像手段の光軸上に前記基準マークが占位するように前記マスクを前記マスク取付板を介して前記支持部材に機械的に着脱自在に固定することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具の取付方法。
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口を有し、位置合わせ用のアライメントマークが設けられた液体噴射ヘッドを、当該アラインメントマークを用いて相対的に位置合わせする際に用いる液体噴射ヘッドのアライメント治具であって、
前記アライメントマークが位置合わせされる基準マークが設けられた透明部材からなるマスクと、
このマスクの液体噴射ヘッド側の面とは反対側の面から前記基準マークを視認可能に当該反対側に接着されたマスク取付板と、
前記マスク取付板を支持する支持部材に前記マスク取付板を機械的に着脱自在に固定する固定手段とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具において、
前記マスクの前記液体噴射ヘッド側には、前記マスクとは反対側の面に前記液体噴射ヘッドが載置されるベース治具
を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具において、
前記マスクの前記液体噴射ヘッド側には、前記アライメントマークに向けて突出する凸部が設けられていると共に、この凸部の上面に前記基準マークが設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載する液体噴射ヘッドのアライメント治具と、
当該アラインメント治具の前記マスク取付板を支持する前記支持部材と、
前記マスクの前記基準マークとは反対側に配設されて、前記基準マーク、及び前記アライメントマークの方向に向けられた光軸を有する撮像手段とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項５】
請求項４に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記撮像手段は、前記光軸を共有する一つの光学系により前記アライメントマークに焦点を合わせ得ると共に他の光学系が前記基準マークに焦点を合わせ得るように構成した二焦点顕微鏡であることを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記光軸を固定する一方、位置合わせの対象となる前記基準マークと前記アライメントマークとが前記光軸上又はその近傍に占位するように、前記マスク取付板が固定された前記支持部材と、前記液体噴射ヘッドとを一体的に移動させるように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
【請求項７】
液体を噴射するノズル開口を有し、位置合わせ用のアライメントマークが設けられた液体噴射ヘッドを、当該アライメントマークを用いて相対的に位置合わせする際に用いられて、アライメントマークが位置合わせされる基準マークが設けられた透明部材からなるマスクをアライメント装置の支持部材に取り付ける液体噴射ヘッドのマスクの取付方法であって、
前記マスクの前記液体噴射ヘッド側の面とは反対側から前記基準マークが視認可能となるようにマスク取付板を前記マスクの当該液体噴射ヘッドの面とは反対側に接着し、
前記液体噴射ヘッドの前記アライメントマークが上面側に配設される前記支持部材の底面側に配設されると共に前記アライメントマークと前記基準マークとを撮像する撮像手段の光軸上に前記基準マークが占位するように前記マスクを前記マスク取付板を介して前記支持部材に機械的に着脱自在に固定することを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント治具の取付方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−６８５１５（Ｐ２００８−６８５１５Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４８８４１（Ｐ２００６−２４８８４１）
【出願日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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