液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】位置決めピンにより位置決め孔の開口縁部にチッピングが生じることを抑制して印刷品質が向上した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】インクを吐出するノズル開口を有するヘッド本体１０と、位置決めピン２３が設けられたベースプレート２０と、位置決め孔５１が設けられてシリコン基板からなる位置決めプレート５０とを備え、位置決めピン２３を位置決め孔５１に挿通することでヘッド本体１０をベースプレート２０の所定位置に配置し、位置決め孔５１の位置決めピン２３が挿通される側の開口縁部を面取りする。
【解決手段】インクを吐出するノズル開口を有するヘッド本体１０と、位置決めピン２３が設けられたベースプレート２０と、位置決め孔５１が設けられてシリコン基板からなる位置決めプレート５０とを備え、位置決めピン２３を位置決め孔５１に挿通することでヘッド本体１０をベースプレート２０の所定位置に配置し、位置決め孔５１の位置決めピン２３が挿通される側の開口縁部を面取りする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンターやプロッター等のインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置は、カートリッジやタンク等に貯留されたインクなどの液体を液滴として噴射可能な液体噴射ヘッド本体が複数設けられた液体噴射ヘッド（以下、ヘッドとも言う）を具備する。
【０００３】
複数の液体噴射ヘッド本体は、共通の保持部材であるベースプレートに載置されており、複数の液体噴射ヘッド本体の配置は、各液体噴射ヘッド本体のノズル開口が並設されたノズル列が並設方向に連続するように行われる。
【０００４】
各液体噴射ヘッド本体は、ノズル列同士の相対的な位置が高精度に位置決めされた上でベースプレートに取り付けられている。このような位置決めは、例えば、ベースプレートに、液体噴射ヘッド本体を所定の位置に配置するための基準である位置決めピンを設け、当該位置決めピンが挿通される基準である位置決め孔を有する位置決めプレートを液体噴射ヘッド本体に設け、位置決め孔に位置決めピンを挿通することにより行われる（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の液体噴射ヘッドの一例としては、ノズル開口が設けられたノズルプレートと、ノズル開口にインクを供給する流路が設けられた流路形成基板と、流路形成基板を保護する保護基板とから構成されたものがある（例えば特許文献２参照）。当該液体噴射ヘッドでは、各部材に位置決め孔を設け、各位置決め孔に位置決めピンを挿入することで、各部材の位置合わせを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０３０２９７号公報
【特許文献２】特開２００７−３０３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された液体噴射ヘッドでは、位置決めプレートや流路形成基板はシリコン基板からなり、位置決め孔の開口縁部は略直角に形成されているため、位置決め孔に挿通される位置決めピンの先端が開口縁部に衝突しやすく、この衝突により開口縁部にチッピング（欠け）が生じる場合がある。チッピングにより、位置決めプレートの強度が低下する虞がある。また、位置決め孔の形状が変形し、位置決めピンと位置決め孔とにがたつきが生じ、位置決め精度が低下する虞がある。さらに、チッピングにより生じた微小な異物が、部材同士の間やインクの流路などに混入し、印刷品質を低下させる要因ともなり得る。
【０００８】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。また、位置決めプレートや流路形成基板がシリコン基板から形成されている場合に限らず、ガラスなどの脆性材料から形成されている場合にも同様である。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、位置決めピンにより位置決め孔の開口縁部にチッピングが生じることを抑制して印刷品質が向上した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の態様は、第１の部材と、脆性材料からなる第２の部材とを備え、前記第１の部材の所定位置に配置された位置決めピンが前記第２の部材に形成された位置決め孔に挿通することにより前記第１の部材と前記第２の部材とが位置決めされた液体噴射ヘッドであって、前記位置決め孔の前記位置決めピンが挿通される側の開口縁部のみが面取りされていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、第２の部材の位置決め孔の開口縁部にチッピングが生じることが防止される。これにより、位置決めプレートの強度の低下を防止することができる。また、位置決めピンと位置決め孔とにがたつきが生じることによる位置決め精度の低下が防止され、高品質な液滴の吐出を行うことができる。さらに、第２の部材が欠けて微小な異物が形成されることを防止できるため、該異物が液体噴射ヘッドを構成する部材同士の間や液体の流路などに混入し、液滴の吐出特性を低下させてしまうことを防止できる。また、第２の部材の位置決めピンが挿通される側の開口縁部のみ面取りがされ、他方面側は面取りされていない。これにより、位置決め孔が、位置決めピンに内接される適切な形状、大きさで形成されているか否かを把握することが容易となる。
【００１１】
ここで、液体を吐出するノズル開口を有するヘッド本体を備え、前記第１の部材は、前記位置決めピンが設けられたベースプレートであり、前記第２の部材は、前記位置決め孔が形成され、前記ノズル開口と前記位置決め孔との相対位置が所定の配置となるように前記ヘッド本体に設けられた位置決めプレートであることが好ましい。これによれば、位置決めピンに位置決め孔が繰り返し挿通可能な構成であり、ヘッド本体がベースプレートに着脱自在である液体噴射ヘッドが提供され、位置決めプレートに位置決めピンによるチッピングが生じにくいため、高品質な液滴の吐出を行える。
【００１２】
また、前記位置決めプレートの前記位置決めピンが挿通される側とは反対面は、鏡面加工されていることが好ましい。これによれば、位置決めプレートの位置決め孔と、位置決め孔以外の領域とのコントラストが際立ち、位置決め孔の大きさ、形状をより一層容易に、正確に把握することができる。
【００１３】
また、前記位置決め孔は、前記第２の部材にエッチングを行うことにより貫通孔を形成し、該貫通孔の一方の開口縁部周辺にハーフエッチングを行うことにより当該開口縁部を面取りすることが好ましい。これによれば、開口縁部に好適に面取りすることができる。
【００１４】
また、前記第１の部材は、液体を吐出するノズル開口が設けられたノズルプレートであり、前記第２の部材は、前記ノズルプレートが接合され、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を有し該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段を備える流路形成基板であり、前記位置決め孔は、前記流路形成基板に形成されていることが好ましい。これによれば、ノズルプレートが接合された流路形成基板を備える液体噴射ヘッドにおいて、位置決めピンにより流路形成基板の位置決め孔の開口縁部にチッピングが生じることを防止することができる。
【００１５】
また、本発明の他の態様は、上記液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、液体の吐出特性の低下を防止した液体噴射装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係るヘッドの概略斜視図である。
【図２】実施形態１に係るヘッド本体の概略斜視図である。
【図３】実施形態１に係るヘッドの平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】位置決めプレートの平面図、背面図及び断面図である。
【図６】実施形態１に係る液体噴射装置の概略構成図である。
【図７】実施形態２に係るヘッドの分解斜視図である。
【図８】実施形態２に係るヘッドの圧力発生室を通る断面図である。
【図９】実施形態２に係るヘッドの位置決め孔を通る断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略斜視図であり、図２は、当該インクジェット式記録ヘッドに設けられるヘッド本体の概略斜視図であり、図３は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの平面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１（以下、ヘッドとも言う）は、複数のインクジェット式記録ヘッド本体１０（以下、ヘッド本体とも言う）と、ヘッド本体１０が載置されたベースプレート２０（第１の部材）と、ヘッド本体１０をベースプレート２０の所定位置に配置するための位置決めプレート５０（第２の部材）とを具備する。
【００１９】
ベースプレート２０は、その厚さ方向に貫通する貫通孔２１が一つのヘッド本体１０につき一つ設けられ、これらの貫通孔２１に、ヘッド本体１０が挿通された状態で各ヘッド本体１０がサブプレート３０を介して固定されている。
【００２０】
貫通孔２１は、ヘッド本体１０の外周よりも若干大きく、且つサブプレート３０よりも小さな開口で設けられている。このため、貫通孔２１にヘッド本体１０を挿入すると、ヘッド本体１０のサブプレート３０がベースプレート２０に保持されるようになっている。また、ヘッド本体１０と貫通孔２１との間には空隙が生ずるので、ヘッド本体１０がベースプレート２０に対して第１の方向及び第２の方向に若干移動可能になっている。
【００２１】
ベースプレート２０には、支持部材４０により支持された位置決めピン２３がベースプレート２０の所定の位置に設けられている。位置決めピン２３がベースプレート２０の所定の位置に設けられているとは、位置決めプレート５０の位置決め孔５１に位置決めピン２３が挿通したとき、複数のヘッド本体１０の相対位置が所定の配置となるように位置決めピン２３がベースプレート２０に形成されていることをいう。
【００２２】
本実施形態では、各ヘッド本体１０の所定位置として、次のように配設した。すなわち、図１及び図３に示すように、ヘッド本体１０のノズル列１４（図２参照）におけるノズル開口１１の並設方向である第１の方向に複数のヘッド本体１０を配置することで、ヘッド群１００（図には、一つのヘッド群１００を構成するヘッド本体１０が３つ示されている。）を構成し、このヘッド群１００を第２の方向に２つ並設するようにした。
【００２３】
詳言すると、一つのヘッド群１００を構成する複数のヘッド本体１０は、ノズル列１４が第１の方向に連続するように第１の方向に沿って千鳥状に配置されている。そして、当該ヘッド群１００が、第２の方向に２つ並設されている。
【００２４】
ここで、各ヘッド群１００のノズル列１４が、第１の方向に連続するとは、各ヘッド群１００の第２の方向で互いに隣接するヘッド本体１０において、一方のヘッド本体１０のノズル列１４の端部のノズル開口１１と、他方のヘッド本体１０のノズル列１４の端部のノズル開口１１とが、第１の方向で同一位置となるように配置されていることを言う。
【００２５】
このように、各ヘッド群１００において、複数のヘッド本体１０のノズル列１４が第１の方向で連続するように配置されることで、１つのヘッド本体１０のノズル列１４で印刷を行う場合に比べて、広範囲な印刷を高速で行わせることができる。
【００２６】
図２及び図４に示すように、ヘッド本体１０は、一端面にノズル開口１１を有するヘッド部材１２と、ヘッド部材１２のノズル開口１１とは反対側の面に固定された流路部材１３とから構成されている。また、本実施形態では、ヘッド本体１０には、ベースプレート２０に取り付けるためのサブプレート３０が設けられ、サブプレート３０に、第２の部材の一例である位置決めプレート５０が設けられている。
【００２７】
ヘッド部材１２は、ノズル開口１１が並設されたノズル列１４を具備している。ノズル列１４の数は、特に限定されず、例えば、１列であってもよく、２列以上の複数列であってもよい。本実施形態では、１つのヘッド部材１２にノズル列１４を２列設けるようにした。ここで、本実施形態では、ノズル列１４においてノズル開口１１が並設された方向を第１の方向とし、第１の方向に交差する方向を第２の方向としている。したがって、２列のノズル列１４は、第２の方向に並設されている。
【００２８】
なお、ヘッド部材１２の内部には、図示していないが、ノズル開口１１に連通する流路の一部を構成する圧力発生室と、圧力発生室に圧力変化を生じさせてノズル開口からインクを吐出させる圧力発生手段とが設けられている。
【００２９】
圧力発生手段は、特に限定されないが、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料を２つの電極で挟んだ圧電素子を用いたものや、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口１１から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口１１から液滴を吐出させるものなどを用いることができる。また、圧電素子としては、圧力発生室側から下電極、圧電材料及び上電極を積層して撓み変形させる撓み振動型の圧電素子や、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圧電素子などを用いることができる。
【００３０】
流路部材１３は、ヘッド部材１２のノズル開口１１とは反対側の面に固定されて、外部からのインクをヘッド部材１２に供給又はヘッド部材１２から外部にインクを排出するものである。流路部材１３のヘッド部材１２に固定された面とは反対側の面には、内部の流路が開口して外部の流路が接続される液体流路口１５と、外部からの印刷信号等の電気信号が供給されるコネクター１６とが設けられている。
【００３１】
ヘッド本体１０は、第１の方向の両側面に、外側に突出するフランジ部１７が設けられており、このフランジ部１７がヘッド固定ネジ１８によりサブプレート３０に固定されている。
【００３２】
サブプレート３０は、ヘッド本体１０をベースプレート２０に取り付けるための部材であり、具体的には、ヘッド挿通孔３１が設けられた基台部３２と、この基台部３２の一方面に設けられた脚部３３とから構成されている。
【００３３】
サブプレート３０の基台部３２には、ヘッド挿通孔３１にヘッド本体１０が挿通された状態で、フランジ部１７が固定されている。また、サブプレート３０の脚部３３には、その厚さ方向に貫通する固定ネジ挿通孔３４が形成されている。固定ネジ３５を固定ネジ挿通孔３４に挿通した状態で、ベースプレート２０に設けられた固定ネジ穴２２に螺合させることで、サブプレート３０がベースプレート２０に固定されている。なお、固定ネジ挿通孔３４は、固定ネジ３５の径よりも若干広い径を有しており、サブプレート３０は、第１の方向および第２の方向に若干移動可能となっている。これは、位置決めプレート５０に設けられた位置決め孔５１に位置決めピン２３を挿通させる際に、サブプレート３０のベースプレート２０に対する位置を微調整するためである。
【００３４】
サブプレート３０には、基台部３２のノズル開口１１側の面に、貫通孔２１を挟んだ両側にそれぞれ一枚ずつ位置決めプレート５０が計２枚取り付けられている。位置決めプレート５０はシリコン基板からなり、位置決め調整穴５２と、位置決め孔５１とが形成されている。
【００３５】
位置決め孔５１は、ベースプレート２０に設けられた位置決めピン２３に挿通される貫通孔であり、位置決め調整穴５２は、位置決めプレート５０をサブプレート３０に取り付ける際の位置決めに用いられる穴である。これらの位置決め調整穴５２及び位置決め孔５１は、これらの相対位置が所定の配置となるようにフォトリソグラフィー法により形成されている。
【００３６】
位置決めプレート５０は、位置決め調整穴５２とノズル開口１１とが所定の位置に位置決めされた状態でサブプレート３０に取り付けられている。ここで、位置決め調整穴５２とノズル開口１１とが所定の位置に位置決めされているとは、ヘッド本体１０をノズル開口１１側から観た平面視において、ノズル開口１１から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れて位置決め調整穴５２が位置していることをいう。
【００３７】
このように位置決め調整穴５２とノズル開口１１とが所定の配置とされ、かつ、位置決め調整穴５２と位置決め孔５１とが所定の配置となるように形成されているので、位置決め孔５１とノズル開口１１とについても、相対的な位置が高精度に規定されている。すなわち、位置決めピン２３に、ヘッド本体１０の位置決めプレート５０の位置決め孔５１を挿通させることで、各ヘッド本体１０のノズル開口１１は、各ヘッド本体１０同士の相対的な間隔を保って配列される。
【００３８】
ここで、位置決めプレート５０について詳細に説明する。図５（ａ）は、位置決めプレートの位置決めピンが挿通される側の平面図であり、図５（ｂ）は、位置決めプレートの背面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図５（ａ）に表した面を表面、図５（ｂ）に表した面を裏面とも称する。
【００３９】
図５（ａ）及び（ｃ）に示すように、シリコン基板からなる位置決めプレート５０には、位置決めピン２３が挿通する位置決め孔５１が形成されている。位置決め孔５１は、その開口形状が菱形になっており、位置決めピン２３の横断面は、位置決め孔５１の開口形状に内接する円形となっている。位置決めピン２３に位置決め孔５１が挿通された位置決めプレート５０は、平面方向（第１の方向及び第２の方向）の移動を位置決めピン２３に規制されるので、ヘッド本体１０は、ベースプレート２０に対する位置が位置決めプレート５０を介して定まる。
【００４０】
また、位置決め孔５１の表面・裏面にそれぞれ開口した開口縁部５３ａ、５３ｂのうち、位置決めピン２３が挿通される表面側の開口縁部５３ａは、面取りされている。
【００４１】
このように、位置決めピン２３が挿通される開口縁部５３ａが面取りされていることで、位置決めピン２３の先端部は、面取りされた開口縁部５３ａにより位置決め孔５１内に案内される。これにより、位置決めピン２３を位置決め孔５１内に導くことが容易となると共に、位置決めピン２３が開口縁部５３ａに衝突することによる衝撃が緩和され、開口縁部５３ａにチッピングや欠けが生じることを防止することができる。
【００４２】
このような開口縁部５３ａは、次のようにして形成することができる。まず、位置決め孔５１と位置決め調整穴５２とが所定の位置に形成されるようにフォトレジストパターンを位置決めプレート５０上に形成し、その後エッチングを行うことにより貫通孔を形成する。さらに、位置決めプレート５０の表面に対して、当該貫通孔の周辺領域にハーフエッチングを行うことで段差部５４を形成する。この段差部５４の形成の際に、当該貫通孔の開口が面取りされ、面取りされた開口縁部５３ａが形成される。
【００４３】
なお、本実施形態では、位置決めプレート５０はシリコン基板からなるが、位置決めピン２３の衝突によりチッピングが懸念される脆性材料であれば特に限定されない。このような脆性材料としては、ガラス等を挙げることができる。また、開口縁部５３ａの面取り方法は、フォトリソグラフィー法に限定されず、機械加工により形成されてもよい。
【００４４】
また、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、位置決め孔５１の開口縁部５３ｂは面取りされていない。すなわち、位置決めプレート５０の裏面に現れる開口は、位置決めピン２３が内接する形状そのものである。
【００４５】
このような面取りされていない開口縁部５３ｂを設けることにより、位置決め孔５１が、位置決めピン２３に内接される適切な形状、大きさで形成されているか否かを把握することが容易となる。表面においては、段差部５４及び開口縁部５３ａを視認することになるので、位置決め孔５１の位置決めピン２３が内接する部分の大きさ、形状を正確に把握し難いのに対し、裏面においては、位置決め孔５１（開口縁部５３ｂ）のみを視認できるからである。
【００４６】
さらに、位置決めプレート５０の裏面は、鏡面加工されている。裏面が鏡面加工されていることにより、位置決めプレート５０の位置決め孔５１と、位置決め孔５１以外の領域とのコントラストが際立ち、位置決め孔５１の大きさ、形状をより一層容易に、正確に把握することができる。
【００４７】
以上に説明したように、位置決めプレート５０の開口縁部５３ａにチッピングが生じることが防止される。これにより、位置決めプレート５０の強度の低下を防止することができる。また、チッピングにより位置決めピン２３と位置決め孔５１とにがたつきが生じることによる位置決め精度の低下が防止され、高品質な印刷を行うことができる。さらに、位置決めプレート５０が欠けて微小な異物が形成されることが防止できるため、該異物がヘッド本体１０を構成する部材同士の間やインクの流路などに混入し、印刷品質を低下させてしまうことを防止できる。
【００４８】
本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１では、ヘッド本体１０及びサブプレート３０はベースプレート２０に着脱自在であり、位置決めピン２３に位置決め孔５１が繰り返し挿通可能な構成である。このような構成であっても、上述したように、位置決めプレート５０にチッピングが生じにくいため、高品質な印刷を行える。
【００４９】
また、このような本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１は、ノズル列方向に対して直交する方向に記録用紙等の記録媒体を搬送することで記録媒体への印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置等に適用することができる。
【００５０】
例えば、図６に示すインクジェット式記録装置Ｉは、上述したヘッド１と、装置本体２と、移動手段の一例である給紙ローラー３と、制御部４とを備えている。
【００５１】
ヘッド１は、複数のヘッド本体１０からなるヘッド群１００（図６には、各ヘッド群１００を４つのヘッド本体１０が構成するようにした）と、該ヘッド群１００が保持されたベースプレート２０とを備えている。ヘッド１は、フレーム部材１９を介して装置本体２に固定されている。
【００５２】
また、装置本体２には給紙ローラー３が設けられている。給紙ローラー３は、装置本体２に給紙された紙等の記録シートＳ（被噴射媒体）を第２の方向に搬送し、記録シートＳをヘッド１のインクの吐出面側を通過させる。ここで、第２の方向とは、記録シートＳとヘッド１との相対的な移動方向をいう。本実施形態では、ヘッド１は装置本体２に固定されているので、給紙ローラー３により記録シートＳが搬送される方向が第２の方向となる。以後、第２の方向を搬送方向という。
【００５３】
また、装置本体２には、インクが貯留されたインク貯留手段５が設けられており、該インクは供給管６を介して各ヘッド本体１０に供給される。
【００５４】
制御部４は、詳細は後述するが、記録シートＳに印字される画像を表した印刷データに基づいて、給紙ローラー３に信号を送信して記録シートＳの搬送をさせると共に、図示しない配線を介して各ヘッド本体１０に駆動信号を送信してインクを吐出させる。
【００５５】
このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、給紙ローラー３により搬送方向に記録シートＳが搬送されると共に、ヘッド１のヘッド本体１０によってインクが吐出されて記録シートＳに画像等が印刷される。
【００５６】
また、本実施形態に係るヘッド１は、図６に示すライン式のインクジェット式記録装置だけでなく、他のタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。例えば、ヘッドを搭載したキャリッジを記録媒体の搬送方向とは直交する方向に移動させながら印刷を行うタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。
【００５７】
〈実施形態２〉
実施形態１では、第１の部材がベースプレート２０であり、第２の部材が位置決めプレート５０であったが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、複数の部材からなる液体噴射ヘッドについても本発明を適用することができる。
【００５８】
図７は、ヘッドの分解斜視図であり、図８は、ヘッドの圧力発生室を通る断面図であり、図９は、ヘッドの位置決め孔を通る断面図である。
【００５９】
図７〜図９に基づいて、実施形態２に係るヘッド１Ａについて説明する。なお、本実施形態のヘッド１Ａは、実施形態１のヘッド部材１２に相当するものである。
【００６０】
図示するように、ヘッド１Ａを構成する流路形成基板１６０（第２の部材）は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、その一方面には二酸化シリコンからなる弾性膜１５０が形成されている。この流路形成基板１６０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１６２が、幅方向に並設された列が２列形成されている。また、各列の圧力発生室１６２の長手方向外側には、後述するリザーバー形成基板１８０に設けられるリザーバー部１８１と連通し、各圧力発生室１６２の共通のインク室となるリザーバー２００を構成する連通部１６３が形成されている。また、連通部１６３は、供給路１６４を介して各圧力発生室１６２の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。すなわち、本実施形態では、流路形成基板１６０に形成された液体流路として、圧力発生室１６２、連通部１６３及び供給路１６４が設けられている。
【００６１】
また、流路形成基板１６０の開口面側には、ノズル開口１７１が形成されたノズルプレート１７０（第１の部材）が接着剤４００を介して固着されている。ノズルプレート１７０のノズル開口１７１は、各圧力発生室１６２の供給路１６４とは反対側で連通する位置に穿設されている。本実施形態では、ノズルプレート１７０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属基板から形成されている。
【００６２】
一方、流路形成基板１６０の開口面とは反対側には、弾性膜１５０上に、圧電素子３００が形成されている。圧電素子３００が形成された流路形成基板１６０上には、リザーバー２００の少なくとも一部を構成するリザーバー部１８１を有するリザーバー形成基板１８０が接合されている。このリザーバー部１８１は、本実施形態では、リザーバー形成基板１８０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１６２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１６０の連通部１６３と連通されて各圧力発生室１６２の共通のインク室となるリザーバー２００を構成している。
【００６３】
また、リザーバー形成基板１８０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１８２が設けられている。
【００６４】
さらに、リザーバー形成基板１８０上には、各圧電素子３００を駆動するための半導体集積回路（ＩＣ）等からなる駆動回路１１０が設けられている。この駆動回路１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤー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、駆動回路１１０の各端子には、フレキシブルプリント基板（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。
【００６５】
また、このようなリザーバー形成基板１８０上には、コンプライアンス基板１４０が接合されている。コンプライアンス基板１４０のリザーバー２００に対向する領域には、リザーバー２００にインクを供給するためのインク導入口１４４が厚さ方向に貫通することで形成されている。また、コンプライアンス基板１４０のリザーバー２００に対向する領域のインク導入口１４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部１４３となっており、リザーバー２００は、可撓部１４３により封止されている。この可撓部１４３により、リザーバー２００内にコンプライアンスを与えている。
また、コンプライアンス基板１４０上には、ヘッドケース２３０が固定されている。
【００６６】
ヘッドケース２３０は、インク導入口１４４に連通すると共に外部のインク供給部材（図示せず）に連通して、該インク供給部材からのインクをインク導入口１４４に供給するインク供給連通路２３１が設けられている。このヘッドケース２３０には、コンプライアンス基板１４０の可撓部１４３に対向する領域に溝部２３２が形成され、可撓部１４３の撓み変形が適宜行われるようになっている。また、ヘッドケース２３０には、リザーバー形成基板１８０上に設けられた駆動回路１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動回路保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動回路保持部２３３を挿通して駆動回路１１０と接続されている。
【００６７】
ヘッド１Ａを構成する各部材には、組立時に各部材を位置決めするための位置決めピン２５０が挿入される位置決め孔２３４Ａ〜２３４Ｄが角部の２箇所に設けられている。位置決め孔２３４Ａ〜２３４Ｄに位置決めピン２５０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、ヘッド１Ａが一体的に組み合わせられる。
【００６８】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１Ａは、インク供給部材からのインクを、インク供給連通路２３１及びインク導入口１４４を介して、リザーバー２００からノズル開口１７１に至るまで内部を満たした後、駆動回路１１０からの記録信号に従い、各圧力発生室１６２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１５０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１６２内の圧力が高まりノズル開口１７１からインク滴が吐出する。
【００６９】
ここで、第２の部材の一例である流路形成基板１６０は、シリコン基板から形成され、位置決め孔２３４Ｂの位置決めピン２５０が挿通される側の開口縁部２３５Ｂは、面取りされている。
【００７０】
このように、位置決めピン２５０が挿通される開口縁部２３５Ｂが面取りされていることで、第１の部材の一例であるノズルプレート１７０の位置決め孔２３４Ａを挿通した位置決めピン２５０の先端部は、面取りされた開口縁部２３５Ｂにより位置決め孔２３４Ｂ内に案内される。これにより、位置決めピン２５０を位置決め孔２３４Ｂ内に導くことが容易となると共に、位置決めピン２５０が開口縁部２３５Ｂに衝突することによる衝撃が緩和され、開口縁部２３５Ｂにチッピングや欠けが生じることを防止することができる。
【００７１】
ここで、請求項における「第１の部材（ノズルプレート１７０）の所定位置に配置された位置決めピン２５０」とは、本実施形態では、ヘッド１Ａを構成する各部材を位置決めする際に、ノズルプレート１７０の位置決め孔２３４Ａに挿通した状態の位置決めピン２５０をいう。なお、本実施形態では、位置決めピン２５０は、各部材が位置決めされて固定された後は、位置決め孔２３４Ａ〜２３４Ｄから取り外されるので、本実施形態に係るヘッド１Ａは、位置決めピン２５０が挿通したことにより、位置決めされて連通した位置決め孔２３４Ａ〜２３４Ｄを備えるものとなる。
【００７２】
また、本実施形態では、リザーバー形成基板１８０は、シリコン基板から形成され、位置決め孔２３４Ｃの位置決めピン２５０が挿通される側の開口縁部２３５Ｃも、面取りされている。開口縁部２３５Ｃが面取りされていることで、上述した流路形成基板１６０の場合と同様に、開口縁部２３５Ｃにチッピングや欠けが生じることを防止することができる。
【００７３】
なお、特に図示しないが、ノズルプレート１７０がシリコン基板から形成され、位置決め孔２３４Ａの位置決めピン２５０が挿通される側の開口縁部を面取りしてもよい。
【００７４】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
【００７５】
実施形態１に係る開口縁部５３ａ、実施形態２に係る開口縁部２３５Ｂ、２３５Ｃは面取りされていたが、面取りの種別は特に限定されず、いわゆるＣ面取りであってもよいし、開口縁部がＲ形状となるように面取りされていてもよい。
【００７６】
さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）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にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １、１Ａ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ ヘッド本体、 １１ ノズル開口、 １２ ヘッド部材、 １３ 流路部材、 １４ ノズル列、 ２０ ベースプレート（第１の部材）、 ２３ 位置決めピン、 ３０ サブプレート、 ５０ 位置決めプレート（第２の部材）、 ５１ 位置決め孔、 ５３ａ、５３ｂ 開口縁部、 １６０ 流路形成基板（第２の部材）、 １７０ ノズルプレート（第１の部材）、 １８０ リザーバー形成基板、 ２３４Ａ〜２３４Ｄ 位置決め孔、 ２３５Ｂ、２３５Ｃ 開口縁部、 ２５０ 位置決めピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンターやプロッター等のインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置は、カートリッジやタンク等に貯留されたインクなどの液体を液滴として噴射可能な液体噴射ヘッド本体が複数設けられた液体噴射ヘッド（以下、ヘッドとも言う）を具備する。
【０００３】
複数の液体噴射ヘッド本体は、共通の保持部材であるベースプレートに載置されており、複数の液体噴射ヘッド本体の配置は、各液体噴射ヘッド本体のノズル開口が並設されたノズル列が並設方向に連続するように行われる。
【０００４】
各液体噴射ヘッド本体は、ノズル列同士の相対的な位置が高精度に位置決めされた上でベースプレートに取り付けられている。このような位置決めは、例えば、ベースプレートに、液体噴射ヘッド本体を所定の位置に配置するための基準である位置決めピンを設け、当該位置決めピンが挿通される基準である位置決め孔を有する位置決めプレートを液体噴射ヘッド本体に設け、位置決め孔に位置決めピンを挿通することにより行われる（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の液体噴射ヘッドの一例としては、ノズル開口が設けられたノズルプレートと、ノズル開口にインクを供給する流路が設けられた流路形成基板と、流路形成基板を保護する保護基板とから構成されたものがある（例えば特許文献２参照）。当該液体噴射ヘッドでは、各部材に位置決め孔を設け、各位置決め孔に位置決めピンを挿入することで、各部材の位置合わせを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０３０２９７号公報
【特許文献２】特開２００７−３０３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された液体噴射ヘッドでは、位置決めプレートや流路形成基板はシリコン基板からなり、位置決め孔の開口縁部は略直角に形成されているため、位置決め孔に挿通される位置決めピンの先端が開口縁部に衝突しやすく、この衝突により開口縁部にチッピング（欠け）が生じる場合がある。チッピングにより、位置決めプレートの強度が低下する虞がある。また、位置決め孔の形状が変形し、位置決めピンと位置決め孔とにがたつきが生じ、位置決め精度が低下する虞がある。さらに、チッピングにより生じた微小な異物が、部材同士の間やインクの流路などに混入し、印刷品質を低下させる要因ともなり得る。
【０００８】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。また、位置決めプレートや流路形成基板がシリコン基板から形成されている場合に限らず、ガラスなどの脆性材料から形成されている場合にも同様である。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、位置決めピンにより位置決め孔の開口縁部にチッピングが生じることを抑制して印刷品質が向上した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の態様は、第１の部材と、脆性材料からなる第２の部材とを備え、前記第１の部材の所定位置に配置された位置決めピンが前記第２の部材に形成された位置決め孔に挿通することにより前記第１の部材と前記第２の部材とが位置決めされた液体噴射ヘッドであって、前記位置決め孔の前記位置決めピンが挿通される側の開口縁部のみが面取りされていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、第２の部材の位置決め孔の開口縁部にチッピングが生じることが防止される。これにより、位置決めプレートの強度の低下を防止することができる。また、位置決めピンと位置決め孔とにがたつきが生じることによる位置決め精度の低下が防止され、高品質な液滴の吐出を行うことができる。さらに、第２の部材が欠けて微小な異物が形成されることを防止できるため、該異物が液体噴射ヘッドを構成する部材同士の間や液体の流路などに混入し、液滴の吐出特性を低下させてしまうことを防止できる。また、第２の部材の位置決めピンが挿通される側の開口縁部のみ面取りがされ、他方面側は面取りされていない。これにより、位置決め孔が、位置決めピンに内接される適切な形状、大きさで形成されているか否かを把握することが容易となる。
【００１１】
ここで、液体を吐出するノズル開口を有するヘッド本体を備え、前記第１の部材は、前記位置決めピンが設けられたベースプレートであり、前記第２の部材は、前記位置決め孔が形成され、前記ノズル開口と前記位置決め孔との相対位置が所定の配置となるように前記ヘッド本体に設けられた位置決めプレートであることが好ましい。これによれば、位置決めピンに位置決め孔が繰り返し挿通可能な構成であり、ヘッド本体がベースプレートに着脱自在である液体噴射ヘッドが提供され、位置決めプレートに位置決めピンによるチッピングが生じにくいため、高品質な液滴の吐出を行える。
【００１２】
また、前記位置決めプレートの前記位置決めピンが挿通される側とは反対面は、鏡面加工されていることが好ましい。これによれば、位置決めプレートの位置決め孔と、位置決め孔以外の領域とのコントラストが際立ち、位置決め孔の大きさ、形状をより一層容易に、正確に把握することができる。
【００１３】
また、前記位置決め孔は、前記第２の部材にエッチングを行うことにより貫通孔を形成し、該貫通孔の一方の開口縁部周辺にハーフエッチングを行うことにより当該開口縁部を面取りすることが好ましい。これによれば、開口縁部に好適に面取りすることができる。
【００１４】
また、前記第１の部材は、液体を吐出するノズル開口が設けられたノズルプレートであり、前記第２の部材は、前記ノズルプレートが接合され、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を有し該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段を備える流路形成基板であり、前記位置決め孔は、前記流路形成基板に形成されていることが好ましい。これによれば、ノズルプレートが接合された流路形成基板を備える液体噴射ヘッドにおいて、位置決めピンにより流路形成基板の位置決め孔の開口縁部にチッピングが生じることを防止することができる。
【００１５】
また、本発明の他の態様は、上記液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、液体の吐出特性の低下を防止した液体噴射装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係るヘッドの概略斜視図である。
【図２】実施形態１に係るヘッド本体の概略斜視図である。
【図３】実施形態１に係るヘッドの平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】位置決めプレートの平面図、背面図及び断面図である。
【図６】実施形態１に係る液体噴射装置の概略構成図である。
【図７】実施形態２に係るヘッドの分解斜視図である。
【図８】実施形態２に係るヘッドの圧力発生室を通る断面図である。
【図９】実施形態２に係るヘッドの位置決め孔を通る断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略斜視図であり、図２は、当該インクジェット式記録ヘッドに設けられるヘッド本体の概略斜視図であり、図３は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの平面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１（以下、ヘッドとも言う）は、複数のインクジェット式記録ヘッド本体１０（以下、ヘッド本体とも言う）と、ヘッド本体１０が載置されたベースプレート２０（第１の部材）と、ヘッド本体１０をベースプレート２０の所定位置に配置するための位置決めプレート５０（第２の部材）とを具備する。
【００１９】
ベースプレート２０は、その厚さ方向に貫通する貫通孔２１が一つのヘッド本体１０につき一つ設けられ、これらの貫通孔２１に、ヘッド本体１０が挿通された状態で各ヘッド本体１０がサブプレート３０を介して固定されている。
【００２０】
貫通孔２１は、ヘッド本体１０の外周よりも若干大きく、且つサブプレート３０よりも小さな開口で設けられている。このため、貫通孔２１にヘッド本体１０を挿入すると、ヘッド本体１０のサブプレート３０がベースプレート２０に保持されるようになっている。また、ヘッド本体１０と貫通孔２１との間には空隙が生ずるので、ヘッド本体１０がベースプレート２０に対して第１の方向及び第２の方向に若干移動可能になっている。
【００２１】
ベースプレート２０には、支持部材４０により支持された位置決めピン２３がベースプレート２０の所定の位置に設けられている。位置決めピン２３がベースプレート２０の所定の位置に設けられているとは、位置決めプレート５０の位置決め孔５１に位置決めピン２３が挿通したとき、複数のヘッド本体１０の相対位置が所定の配置となるように位置決めピン２３がベースプレート２０に形成されていることをいう。
【００２２】
本実施形態では、各ヘッド本体１０の所定位置として、次のように配設した。すなわち、図１及び図３に示すように、ヘッド本体１０のノズル列１４（図２参照）におけるノズル開口１１の並設方向である第１の方向に複数のヘッド本体１０を配置することで、ヘッド群１００（図には、一つのヘッド群１００を構成するヘッド本体１０が３つ示されている。）を構成し、このヘッド群１００を第２の方向に２つ並設するようにした。
【００２３】
詳言すると、一つのヘッド群１００を構成する複数のヘッド本体１０は、ノズル列１４が第１の方向に連続するように第１の方向に沿って千鳥状に配置されている。そして、当該ヘッド群１００が、第２の方向に２つ並設されている。
【００２４】
ここで、各ヘッド群１００のノズル列１４が、第１の方向に連続するとは、各ヘッド群１００の第２の方向で互いに隣接するヘッド本体１０において、一方のヘッド本体１０のノズル列１４の端部のノズル開口１１と、他方のヘッド本体１０のノズル列１４の端部のノズル開口１１とが、第１の方向で同一位置となるように配置されていることを言う。
【００２５】
このように、各ヘッド群１００において、複数のヘッド本体１０のノズル列１４が第１の方向で連続するように配置されることで、１つのヘッド本体１０のノズル列１４で印刷を行う場合に比べて、広範囲な印刷を高速で行わせることができる。
【００２６】
図２及び図４に示すように、ヘッド本体１０は、一端面にノズル開口１１を有するヘッド部材１２と、ヘッド部材１２のノズル開口１１とは反対側の面に固定された流路部材１３とから構成されている。また、本実施形態では、ヘッド本体１０には、ベースプレート２０に取り付けるためのサブプレート３０が設けられ、サブプレート３０に、第２の部材の一例である位置決めプレート５０が設けられている。
【００２７】
ヘッド部材１２は、ノズル開口１１が並設されたノズル列１４を具備している。ノズル列１４の数は、特に限定されず、例えば、１列であってもよく、２列以上の複数列であってもよい。本実施形態では、１つのヘッド部材１２にノズル列１４を２列設けるようにした。ここで、本実施形態では、ノズル列１４においてノズル開口１１が並設された方向を第１の方向とし、第１の方向に交差する方向を第２の方向としている。したがって、２列のノズル列１４は、第２の方向に並設されている。
【００２８】
なお、ヘッド部材１２の内部には、図示していないが、ノズル開口１１に連通する流路の一部を構成する圧力発生室と、圧力発生室に圧力変化を生じさせてノズル開口からインクを吐出させる圧力発生手段とが設けられている。
【００２９】
圧力発生手段は、特に限定されないが、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料を２つの電極で挟んだ圧電素子を用いたものや、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口１１から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口１１から液滴を吐出させるものなどを用いることができる。また、圧電素子としては、圧力発生室側から下電極、圧電材料及び上電極を積層して撓み変形させる撓み振動型の圧電素子や、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圧電素子などを用いることができる。
【００３０】
流路部材１３は、ヘッド部材１２のノズル開口１１とは反対側の面に固定されて、外部からのインクをヘッド部材１２に供給又はヘッド部材１２から外部にインクを排出するものである。流路部材１３のヘッド部材１２に固定された面とは反対側の面には、内部の流路が開口して外部の流路が接続される液体流路口１５と、外部からの印刷信号等の電気信号が供給されるコネクター１６とが設けられている。
【００３１】
ヘッド本体１０は、第１の方向の両側面に、外側に突出するフランジ部１７が設けられており、このフランジ部１７がヘッド固定ネジ１８によりサブプレート３０に固定されている。
【００３２】
サブプレート３０は、ヘッド本体１０をベースプレート２０に取り付けるための部材であり、具体的には、ヘッド挿通孔３１が設けられた基台部３２と、この基台部３２の一方面に設けられた脚部３３とから構成されている。
【００３３】
サブプレート３０の基台部３２には、ヘッド挿通孔３１にヘッド本体１０が挿通された状態で、フランジ部１７が固定されている。また、サブプレート３０の脚部３３には、その厚さ方向に貫通する固定ネジ挿通孔３４が形成されている。固定ネジ３５を固定ネジ挿通孔３４に挿通した状態で、ベースプレート２０に設けられた固定ネジ穴２２に螺合させることで、サブプレート３０がベースプレート２０に固定されている。なお、固定ネジ挿通孔３４は、固定ネジ３５の径よりも若干広い径を有しており、サブプレート３０は、第１の方向および第２の方向に若干移動可能となっている。これは、位置決めプレート５０に設けられた位置決め孔５１に位置決めピン２３を挿通させる際に、サブプレート３０のベースプレート２０に対する位置を微調整するためである。
【００３４】
サブプレート３０には、基台部３２のノズル開口１１側の面に、貫通孔２１を挟んだ両側にそれぞれ一枚ずつ位置決めプレート５０が計２枚取り付けられている。位置決めプレート５０はシリコン基板からなり、位置決め調整穴５２と、位置決め孔５１とが形成されている。
【００３５】
位置決め孔５１は、ベースプレート２０に設けられた位置決めピン２３に挿通される貫通孔であり、位置決め調整穴５２は、位置決めプレート５０をサブプレート３０に取り付ける際の位置決めに用いられる穴である。これらの位置決め調整穴５２及び位置決め孔５１は、これらの相対位置が所定の配置となるようにフォトリソグラフィー法により形成されている。
【００３６】
位置決めプレート５０は、位置決め調整穴５２とノズル開口１１とが所定の位置に位置決めされた状態でサブプレート３０に取り付けられている。ここで、位置決め調整穴５２とノズル開口１１とが所定の位置に位置決めされているとは、ヘッド本体１０をノズル開口１１側から観た平面視において、ノズル開口１１から第１の方向及び第２の方向に所定距離だけ離れて位置決め調整穴５２が位置していることをいう。
【００３７】
このように位置決め調整穴５２とノズル開口１１とが所定の配置とされ、かつ、位置決め調整穴５２と位置決め孔５１とが所定の配置となるように形成されているので、位置決め孔５１とノズル開口１１とについても、相対的な位置が高精度に規定されている。すなわち、位置決めピン２３に、ヘッド本体１０の位置決めプレート５０の位置決め孔５１を挿通させることで、各ヘッド本体１０のノズル開口１１は、各ヘッド本体１０同士の相対的な間隔を保って配列される。
【００３８】
ここで、位置決めプレート５０について詳細に説明する。図５（ａ）は、位置決めプレートの位置決めピンが挿通される側の平面図であり、図５（ｂ）は、位置決めプレートの背面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図５（ａ）に表した面を表面、図５（ｂ）に表した面を裏面とも称する。
【００３９】
図５（ａ）及び（ｃ）に示すように、シリコン基板からなる位置決めプレート５０には、位置決めピン２３が挿通する位置決め孔５１が形成されている。位置決め孔５１は、その開口形状が菱形になっており、位置決めピン２３の横断面は、位置決め孔５１の開口形状に内接する円形となっている。位置決めピン２３に位置決め孔５１が挿通された位置決めプレート５０は、平面方向（第１の方向及び第２の方向）の移動を位置決めピン２３に規制されるので、ヘッド本体１０は、ベースプレート２０に対する位置が位置決めプレート５０を介して定まる。
【００４０】
また、位置決め孔５１の表面・裏面にそれぞれ開口した開口縁部５３ａ、５３ｂのうち、位置決めピン２３が挿通される表面側の開口縁部５３ａは、面取りされている。
【００４１】
このように、位置決めピン２３が挿通される開口縁部５３ａが面取りされていることで、位置決めピン２３の先端部は、面取りされた開口縁部５３ａにより位置決め孔５１内に案内される。これにより、位置決めピン２３を位置決め孔５１内に導くことが容易となると共に、位置決めピン２３が開口縁部５３ａに衝突することによる衝撃が緩和され、開口縁部５３ａにチッピングや欠けが生じることを防止することができる。
【００４２】
このような開口縁部５３ａは、次のようにして形成することができる。まず、位置決め孔５１と位置決め調整穴５２とが所定の位置に形成されるようにフォトレジストパターンを位置決めプレート５０上に形成し、その後エッチングを行うことにより貫通孔を形成する。さらに、位置決めプレート５０の表面に対して、当該貫通孔の周辺領域にハーフエッチングを行うことで段差部５４を形成する。この段差部５４の形成の際に、当該貫通孔の開口が面取りされ、面取りされた開口縁部５３ａが形成される。
【００４３】
なお、本実施形態では、位置決めプレート５０はシリコン基板からなるが、位置決めピン２３の衝突によりチッピングが懸念される脆性材料であれば特に限定されない。このような脆性材料としては、ガラス等を挙げることができる。また、開口縁部５３ａの面取り方法は、フォトリソグラフィー法に限定されず、機械加工により形成されてもよい。
【００４４】
また、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、位置決め孔５１の開口縁部５３ｂは面取りされていない。すなわち、位置決めプレート５０の裏面に現れる開口は、位置決めピン２３が内接する形状そのものである。
【００４５】
このような面取りされていない開口縁部５３ｂを設けることにより、位置決め孔５１が、位置決めピン２３に内接される適切な形状、大きさで形成されているか否かを把握することが容易となる。表面においては、段差部５４及び開口縁部５３ａを視認することになるので、位置決め孔５１の位置決めピン２３が内接する部分の大きさ、形状を正確に把握し難いのに対し、裏面においては、位置決め孔５１（開口縁部５３ｂ）のみを視認できるからである。
【００４６】
さらに、位置決めプレート５０の裏面は、鏡面加工されている。裏面が鏡面加工されていることにより、位置決めプレート５０の位置決め孔５１と、位置決め孔５１以外の領域とのコントラストが際立ち、位置決め孔５１の大きさ、形状をより一層容易に、正確に把握することができる。
【００４７】
以上に説明したように、位置決めプレート５０の開口縁部５３ａにチッピングが生じることが防止される。これにより、位置決めプレート５０の強度の低下を防止することができる。また、チッピングにより位置決めピン２３と位置決め孔５１とにがたつきが生じることによる位置決め精度の低下が防止され、高品質な印刷を行うことができる。さらに、位置決めプレート５０が欠けて微小な異物が形成されることが防止できるため、該異物がヘッド本体１０を構成する部材同士の間やインクの流路などに混入し、印刷品質を低下させてしまうことを防止できる。
【００４８】
本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１では、ヘッド本体１０及びサブプレート３０はベースプレート２０に着脱自在であり、位置決めピン２３に位置決め孔５１が繰り返し挿通可能な構成である。このような構成であっても、上述したように、位置決めプレート５０にチッピングが生じにくいため、高品質な印刷を行える。
【００４９】
また、このような本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１は、ノズル列方向に対して直交する方向に記録用紙等の記録媒体を搬送することで記録媒体への印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置等に適用することができる。
【００５０】
例えば、図６に示すインクジェット式記録装置Ｉは、上述したヘッド１と、装置本体２と、移動手段の一例である給紙ローラー３と、制御部４とを備えている。
【００５１】
ヘッド１は、複数のヘッド本体１０からなるヘッド群１００（図６には、各ヘッド群１００を４つのヘッド本体１０が構成するようにした）と、該ヘッド群１００が保持されたベースプレート２０とを備えている。ヘッド１は、フレーム部材１９を介して装置本体２に固定されている。
【００５２】
また、装置本体２には給紙ローラー３が設けられている。給紙ローラー３は、装置本体２に給紙された紙等の記録シートＳ（被噴射媒体）を第２の方向に搬送し、記録シートＳをヘッド１のインクの吐出面側を通過させる。ここで、第２の方向とは、記録シートＳとヘッド１との相対的な移動方向をいう。本実施形態では、ヘッド１は装置本体２に固定されているので、給紙ローラー３により記録シートＳが搬送される方向が第２の方向となる。以後、第２の方向を搬送方向という。
【００５３】
また、装置本体２には、インクが貯留されたインク貯留手段５が設けられており、該インクは供給管６を介して各ヘッド本体１０に供給される。
【００５４】
制御部４は、詳細は後述するが、記録シートＳに印字される画像を表した印刷データに基づいて、給紙ローラー３に信号を送信して記録シートＳの搬送をさせると共に、図示しない配線を介して各ヘッド本体１０に駆動信号を送信してインクを吐出させる。
【００５５】
このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、給紙ローラー３により搬送方向に記録シートＳが搬送されると共に、ヘッド１のヘッド本体１０によってインクが吐出されて記録シートＳに画像等が印刷される。
【００５６】
また、本実施形態に係るヘッド１は、図６に示すライン式のインクジェット式記録装置だけでなく、他のタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。例えば、ヘッドを搭載したキャリッジを記録媒体の搬送方向とは直交する方向に移動させながら印刷を行うタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。
【００５７】
〈実施形態２〉
実施形態１では、第１の部材がベースプレート２０であり、第２の部材が位置決めプレート５０であったが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、複数の部材からなる液体噴射ヘッドについても本発明を適用することができる。
【００５８】
図７は、ヘッドの分解斜視図であり、図８は、ヘッドの圧力発生室を通る断面図であり、図９は、ヘッドの位置決め孔を通る断面図である。
【００５９】
図７〜図９に基づいて、実施形態２に係るヘッド１Ａについて説明する。なお、本実施形態のヘッド１Ａは、実施形態１のヘッド部材１２に相当するものである。
【００６０】
図示するように、ヘッド１Ａを構成する流路形成基板１６０（第２の部材）は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、その一方面には二酸化シリコンからなる弾性膜１５０が形成されている。この流路形成基板１６０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１６２が、幅方向に並設された列が２列形成されている。また、各列の圧力発生室１６２の長手方向外側には、後述するリザーバー形成基板１８０に設けられるリザーバー部１８１と連通し、各圧力発生室１６２の共通のインク室となるリザーバー２００を構成する連通部１６３が形成されている。また、連通部１６３は、供給路１６４を介して各圧力発生室１６２の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。すなわち、本実施形態では、流路形成基板１６０に形成された液体流路として、圧力発生室１６２、連通部１６３及び供給路１６４が設けられている。
【００６１】
また、流路形成基板１６０の開口面側には、ノズル開口１７１が形成されたノズルプレート１７０（第１の部材）が接着剤４００を介して固着されている。ノズルプレート１７０のノズル開口１７１は、各圧力発生室１６２の供給路１６４とは反対側で連通する位置に穿設されている。本実施形態では、ノズルプレート１７０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属基板から形成されている。
【００６２】
一方、流路形成基板１６０の開口面とは反対側には、弾性膜１５０上に、圧電素子３００が形成されている。圧電素子３００が形成された流路形成基板１６０上には、リザーバー２００の少なくとも一部を構成するリザーバー部１８１を有するリザーバー形成基板１８０が接合されている。このリザーバー部１８１は、本実施形態では、リザーバー形成基板１８０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１６２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１６０の連通部１６３と連通されて各圧力発生室１６２の共通のインク室となるリザーバー２００を構成している。
【００６３】
また、リザーバー形成基板１８０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１８２が設けられている。
【００６４】
さらに、リザーバー形成基板１８０上には、各圧電素子３００を駆動するための半導体集積回路（ＩＣ）等からなる駆動回路１１０が設けられている。この駆動回路１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤー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、駆動回路１１０の各端子には、フレキシブルプリント基板（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。
【００６５】
また、このようなリザーバー形成基板１８０上には、コンプライアンス基板１４０が接合されている。コンプライアンス基板１４０のリザーバー２００に対向する領域には、リザーバー２００にインクを供給するためのインク導入口１４４が厚さ方向に貫通することで形成されている。また、コンプライアンス基板１４０のリザーバー２００に対向する領域のインク導入口１４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部１４３となっており、リザーバー２００は、可撓部１４３により封止されている。この可撓部１４３により、リザーバー２００内にコンプライアンスを与えている。
また、コンプライアンス基板１４０上には、ヘッドケース２３０が固定されている。
【００６６】
ヘッドケース２３０は、インク導入口１４４に連通すると共に外部のインク供給部材（図示せず）に連通して、該インク供給部材からのインクをインク導入口１４４に供給するインク供給連通路２３１が設けられている。このヘッドケース２３０には、コンプライアンス基板１４０の可撓部１４３に対向する領域に溝部２３２が形成され、可撓部１４３の撓み変形が適宜行われるようになっている。また、ヘッドケース２３０には、リザーバー形成基板１８０上に設けられた駆動回路１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動回路保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動回路保持部２３３を挿通して駆動回路１１０と接続されている。
【００６７】
ヘッド１Ａを構成する各部材には、組立時に各部材を位置決めするための位置決めピン２５０が挿入される位置決め孔２３４Ａ〜２３４Ｄが角部の２箇所に設けられている。位置決め孔２３４Ａ〜２３４Ｄに位置決めピン２５０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、ヘッド１Ａが一体的に組み合わせられる。
【００６８】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１Ａは、インク供給部材からのインクを、インク供給連通路２３１及びインク導入口１４４を介して、リザーバー２００からノズル開口１７１に至るまで内部を満たした後、駆動回路１１０からの記録信号に従い、各圧力発生室１６２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１５０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１６２内の圧力が高まりノズル開口１７１からインク滴が吐出する。
【００６９】
ここで、第２の部材の一例である流路形成基板１６０は、シリコン基板から形成され、位置決め孔２３４Ｂの位置決めピン２５０が挿通される側の開口縁部２３５Ｂは、面取りされている。
【００７０】
このように、位置決めピン２５０が挿通される開口縁部２３５Ｂが面取りされていることで、第１の部材の一例であるノズルプレート１７０の位置決め孔２３４Ａを挿通した位置決めピン２５０の先端部は、面取りされた開口縁部２３５Ｂにより位置決め孔２３４Ｂ内に案内される。これにより、位置決めピン２５０を位置決め孔２３４Ｂ内に導くことが容易となると共に、位置決めピン２５０が開口縁部２３５Ｂに衝突することによる衝撃が緩和され、開口縁部２３５Ｂにチッピングや欠けが生じることを防止することができる。
【００７１】
ここで、請求項における「第１の部材（ノズルプレート１７０）の所定位置に配置された位置決めピン２５０」とは、本実施形態では、ヘッド１Ａを構成する各部材を位置決めする際に、ノズルプレート１７０の位置決め孔２３４Ａに挿通した状態の位置決めピン２５０をいう。なお、本実施形態では、位置決めピン２５０は、各部材が位置決めされて固定された後は、位置決め孔２３４Ａ〜２３４Ｄから取り外されるので、本実施形態に係るヘッド１Ａは、位置決めピン２５０が挿通したことにより、位置決めされて連通した位置決め孔２３４Ａ〜２３４Ｄを備えるものとなる。
【００７２】
また、本実施形態では、リザーバー形成基板１８０は、シリコン基板から形成され、位置決め孔２３４Ｃの位置決めピン２５０が挿通される側の開口縁部２３５Ｃも、面取りされている。開口縁部２３５Ｃが面取りされていることで、上述した流路形成基板１６０の場合と同様に、開口縁部２３５Ｃにチッピングや欠けが生じることを防止することができる。
【００７３】
なお、特に図示しないが、ノズルプレート１７０がシリコン基板から形成され、位置決め孔２３４Ａの位置決めピン２５０が挿通される側の開口縁部を面取りしてもよい。
【００７４】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
【００７５】
実施形態１に係る開口縁部５３ａ、実施形態２に係る開口縁部２３５Ｂ、２３５Ｃは面取りされていたが、面取りの種別は特に限定されず、いわゆるＣ面取りであってもよいし、開口縁部がＲ形状となるように面取りされていてもよい。
【００７６】
さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）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にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １、１Ａ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ ヘッド本体、 １１ ノズル開口、 １２ ヘッド部材、 １３ 流路部材、 １４ ノズル列、 ２０ ベースプレート（第１の部材）、 ２３ 位置決めピン、 ３０ サブプレート、 ５０ 位置決めプレート（第２の部材）、 ５１ 位置決め孔、 ５３ａ、５３ｂ 開口縁部、 １６０ 流路形成基板（第２の部材）、 １７０ ノズルプレート（第１の部材）、 １８０ リザーバー形成基板、 ２３４Ａ〜２３４Ｄ 位置決め孔、 ２３５Ｂ、２３５Ｃ 開口縁部、 ２５０ 位置決めピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と、脆性材料からなる第２の部材とを備え、
前記第１の部材の所定位置に配置された位置決めピンが前記第２の部材に形成された位置決め孔に挿通することにより前記第１の部材と前記第２の部材とが位置決めされた液体噴射ヘッドであって、
前記位置決め孔の前記位置決めピンが挿通される側の開口縁部のみが面取りされている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
液体を吐出するノズル開口を有するヘッド本体を備え、
前記第１の部材は、前記位置決めピンが設けられたベースプレートであり、
前記第２の部材は、前記位置決め孔が形成され、前記ノズル開口と前記位置決め孔との相対位置が所定の配置となるように前記ヘッド本体に設けられた位置決めプレートである
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【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において、
前記位置決めプレートの前記位置決めピンが挿通される側とは反対面は、鏡面加工されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記位置決め孔は、前記第２の部材にエッチングを行うことにより貫通孔を形成し、該貫通孔の一方の開口縁部周辺にハーフエッチングを行うことにより当該開口縁部を面取りする
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１の部材は、液体を吐出するノズル開口が設けられたノズルプレートであり、
前記第２の部材は、前記ノズルプレートが接合され、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を有し該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段を備える流路形成基板であり、
前記位置決め孔は、前記流路形成基板に形成されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載する液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
第１の部材と、脆性材料からなる第２の部材とを備え、
前記第１の部材の所定位置に配置された位置決めピンが前記第２の部材に形成された位置決め孔に挿通することにより前記第１の部材と前記第２の部材とが位置決めされた液体噴射ヘッドであって、
前記位置決め孔の前記位置決めピンが挿通される側の開口縁部のみが面取りされている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
液体を吐出するノズル開口を有するヘッド本体を備え、
前記第１の部材は、前記位置決めピンが設けられたベースプレートであり、
前記第２の部材は、前記位置決め孔が形成され、前記ノズル開口と前記位置決め孔との相対位置が所定の配置となるように前記ヘッド本体に設けられた位置決めプレートである
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【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において、
前記位置決めプレートの前記位置決めピンが挿通される側とは反対面は、鏡面加工されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記位置決め孔は、前記第２の部材にエッチングを行うことにより貫通孔を形成し、該貫通孔の一方の開口縁部周辺にハーフエッチングを行うことにより当該開口縁部を面取りする
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１の部材は、液体を吐出するノズル開口が設けられたノズルプレートであり、
前記第２の部材は、前記ノズルプレートが接合され、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を有し該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段を備える流路形成基板であり、
前記位置決め孔は、前記流路形成基板に形成されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載する液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１８９５８４（Ｐ２０１１−１８９５８４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５６８００（Ｐ２０１０−５６８００）
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【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２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【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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