JP2004216816A - 液体吐出記録キャレッジおよび液体吐出記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドチップの位置調整をするための装置を簡易にするとともに位置調整作業を簡単にする。
【解決手段】ノズル１０６を有するヘッドチップ１０１が取り付けられたベースプレート１０２の当接面であってベースプレート１０２の略端部の位置のキャレッジフレーム１１０上に円柱状の凸部１１３を突設し、ベースプレート１０２の前記端部の位置に前記凸部１１３と係合可能な半円状の切り欠き１０２ａを形成し、組み立て時に凸部１１３に切り欠き１０２ａを係合させるとともに、キャレッジフレーム１１０とベースプレート１０２との間にベースプレート１０２の位置の調整機構を設け、ベースプレート１０２を凸部１１３側に押圧しながら回動させてベースプレート１０２の位置調節をする。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク等の記録液を吐出して記録動作を行う液体吐出記録装置およびこの記録装置に搭載される液体吐出記録キャレッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタの印刷速度は、１画素当たりの形成時間とノズル数によって決定される。このうち１画素当たりの形成時間は、インクジェットヘッドの基本特性そのものであり、短期間での大幅な向上は見込めない。そのため、インクジェットプリンタの印刷速度の向上は、１インク色あたりのノズル数を増やすことによって達成してきた。ただし、１ヘッド当たりのノズル数を増加させると、インクジェットヘッドの製造工程での良品率が低下する。ここで、仮にＮ個のノズルを有するヘッドの製造工程での良品率をｎとすると、Ｋ×Ｎ個のノズルを有するヘッドの歩留まりはｎ^Ｋとなり、ノズル数の増加によって良品率は指
数関数的に減少する。
【０００３】
このような歩留まり低下を回避する方法としてヘッドチップを１色毎もしくは２色毎といった色単位で分割し、キャレッジ上で組み合わせる方法がある。この方法では少なくとも製造途中で検出できる不良チップを排除することができ、最終工程での不良発生を抑制することが可能となる。
従来、既にこのような方式のインクジェットプリンタが提案されている（特許文献１参照。）。図４はそのインクジェットプリンタのキャレッジに搭載されるヘッドカートリッジの分解斜視図であり、図５はその中のヘッドチップの実装方法を説明する図である。ヘッドチップＨ１１００，１１０１は第１のプレート１２００に固定されている。このときＨ１１００，１１０１のノズル列はＹ方向基準面Ｈ１２０５を結ぶ直線に対して正しく垂直になるように固定されている。このため、以後の組立工程でこの基準面Ｈ１２０５をインク供給ユニットＨ１５１０に突き当てることによって、位置合わせなどの複雑な機構や装置を用いることなく、主走査方向に対して、ノズル列を垂直にすることが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１９１４６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、主走査方向に対するノズル列の真直度が、このヘッドチップを固定する際の精度によって左右される。Ｙ方向の基準位置とヘッドチップは離れた位置に有るため、これらの位置関係をアライメントするためには、メカ的に高精度に調整された装置が必要となり、またこのような装置は装置剛性を高める必要があるため非常に大がかりなものとなっていた。本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、より簡易な装置によってヘッドチップを組立てることが可能な液体吐出記録キャレッジおよびそれを搭載した液体吐出記録装置を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、請求項１の発明は、主平面を有する半導体または絶縁性基板上に形成された液滴吐出のためのエネルギー発生素子と液体を吐出するノズルと液体を液体供給口からエネルギー発生素子部を介してノズルまで導く液体流路を具備した２個以上のヘッドチップと、液体供給口を有し前記ヘッドチップが固定されるベースプレートと、このベースプレートが固定され記録面と平行なキャレッジフレームと、前記ヘッドチップへ記録画像に応じた信号を付与するための配線基板と、液体をタンクから液体供給口へ導く液体供給ユニットとを有する液体吐出記録キャレッジにおいて、前記ベースプレートの当接面であってベースプレートの略端部の位置の前記キャレッジフレーム上に突設された円柱状の凸部と、前記ベースプレートの前記端部の位置に形成され前記凸部と係合可能な半円状の切り欠きとを備え、組み立て時にキャレッジフレーム上の凸部にベースプレートの切り欠きを係合させて記録面と平行な面内での凸部を中心としたベースプレートの回動を可能にしヘッドチップのノズルの位置を調整可能にしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の液体吐出記録キャレッジにおいて、前記キャレッジフレームと前記ベースプレートとの間にベースプレートの位置の調整機構を設け、キャレッジフレームの凸部に切り欠きが係合されたベースプレートを凸部側に押圧しながら回動させてベースプレートの位置調節をすることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２の液体吐出記録キャレッジにおいて、前記ヘッドチップの各々にヘッドチップ同士の相対的な位置合わせを行うためのマークを設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の液体吐出記録キャレッジにおいて、前記マークとして異なった形状または同一の形状の２つの図形を各ヘッドチップごとに主走査方向に位置をずらして配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの液体吐出記録キャレッジを搭載したことを特徴とする液体吐出記録装置である。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５の液体吐出記録装置を製造する方法において、ヘッドチップをベースプレートに固定する際にヘッドチップ間同士のノズル列の位置合わせをヘッドチップに設けたマークを用いて行い、液体吐出記録装置へ搭載後、液体吐出記録キャレッジの調整機構によってキャレッジの主走査方向に対するノズル列の位置合わせを行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項６の液体吐出記録装置の製造方法において、液体吐出記録装置を作動させて得られた記録画像よりノズル位置ズレ量を検出し、そのズレ量に基づいてキャレッジの主走査方向に対するノズル列の位置を調整することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は請求項１および２の発明に係るヘッドチップ部分の実装形態を示す分解斜視図であり、図２はそれらが取り付けられるキャレッジ部分の模式図である。図１の１０１はヘッドチップであり、このヘッドチップ１０１は、主平面を有する半導体または絶縁性基板上に形成された液滴吐出のためのエネルギー発生素子と、液体であるインクを吐出するノズル１０６の列と、液体を液体供給口からエネルギー発生素子部を介してノズル１０６まで導く液体流路を具備しており、図示例では４個用いられ、それぞれ、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックのインクを吐出する。ヘッドチップ１０１にはノズル１０６が１チップあたり２列ずつ備わっている。ヘッドチップ１０１が取り付けられるベースプレート１０２にはインク供給口１０８がヘッドチップ１０１の各々に対応する位置に設けられている。
【００１４】
ベースプレート１０２はアルミナを主成分とするセラミックで作られている。このベースプレート１０２は上下接合面の平滑性や平行度など、高い精度が必要とされる。そのため、セラミック焼成時の収縮率を抑制するように、シリカもしくは金属の粉体を含有させても良い。さらにはシリカもしくは金属の粉体を含有するエポキシ系の熱硬化型樹脂を材料として用いることも可能である。ヘッドチップ１０１はベースプレート１０２に接着剤を用いて固定されている。このとき各ヘッドチップ１０１のノズル１０６同士の相対的関係、すなわち主走査方向の距離や副走査方向の位置関係などは、設計値に対して±５μｍ以下の非常に高精度な位置関係を持って接合されることが必要である。本発明では、このような位置合わせに際して、隣接するヘッドチップ１０１間の位置を合わせるために大がかりな装置を必要としないようにして、簡易な装置で高い位置精度を実現できるようにした。なお、ヘッドチップ１０１とベースプレート１０２の接合に主成分がエポキシ系樹脂である接着剤が用いられている。この接着剤は常にインクにさらされるため、耐インク性の高いものを用いる必要がある。
【００１５】
次に、このベースプレート１０２はインク供給ユニット１０４に固定されている。固定にはネジ１０７が用いられる。このときインク流路はシール部材１０３によってシールされる。このシール部材１０３はシリコン系もしくはフッ素系のゴムが用いられている。この部分も、常にインクにさらされるため、耐インク性の高いものを用いる必要がある。インク供給ユニット１０４は図示しないインクタンクが搭載され、インク流路を介して各インクをインク供給口１０９に導いている。ヘッドチップ１０１のパッド部分にはＦＰＣ１０５が実装されて、ヘッドチップ１０１へ記録画像に応じた信号が送られる。
【００１６】
次に、図２はベースプレート１０２部分をキャレッジへ固定した状態をインク供給側から見た状態を模式的に示したものである。説明のためインク供給ユニット１０４は描かれていない。ヘッドチップ１０１はここでは説明のため破線で描いている。キャレッジフレーム１１０には、ベースプレート１０２の左辺の中央部分の位置に、突き当て支点となる円柱状の凸部１１３が突設されている。ベースプレート１０２の左辺の中央部分に左側が開放された半円状の切り欠き１０２ａが形成されて、凸部１１３に係合されている。他方、ベースプレート１０２の右辺の中央部に凸形の突出部１０２ｂが形成されている。この突出部１０２ｂの下側の脇の辺に当接するように、カム１１２が配置され、このカム１１２はキャレッジフレーム１１０側に回動自在に支持されている。さらに、ベースプレート１０２の右辺の下部に当接するように突き当て用のバネ１１１が配設され、ベースプレート１０２を左方向に押圧している。バネ１１１は図に示すように凸部１１３に対向する方向に設けられ、凸部１１３から副走査方向（ｙ軸方向）にずれた位置から主走査方向（ｘ軸方向）に加圧している。これによりベースプレート１０２は凸部１１３に突き当てられることにり、凸部１１３を支点として時計回り方向のモーメントを発生し、突出部１０２ｂはカム１１２のカム面に当接しカム１１２を下方向に押圧することになる。この状態でカム１１２を回動させることにより、ベースプレート１０２を凸部１１３を支点として、矢印１１５の方向に回動させることが可能となる。これによりノズル１０６の列とロット１１４のなす角度を調整することが可能となる。先に述べたようにヘッドチップ１０１をベースプレート１０２に固定する際に各ノズル１０６間の相対的な位置関係は高精度に位置合わせ済みである。このため、ロット１１４とノズル１０６の列の真直度を、カム１１２を用いて調整するのみで、記録面と平行な面方向の必要なすべての位置決めを行うことが可能となる。
【００１７】
また、この調整作業は、上述した構造の液体吐出記録キャレッジを液体吐出記録装置に搭載後、実際に印字し、その印字結果からノズル位置ズレ量を検出し、それを基にノズル１０６の列の位置調整することにより、位置合わせ作業を簡易に行うことが可能となる。すなわち、実際の作業では、印字結果から光学的にノズル１０６の列の角度ズレを検出し、カム１１２の調整角度にフィードバックかけることで、１度の印字のみで調整が可能となる。さらに、この位置合わせは、液体吐出記録キャレッジの液体吐出記録装置本体搭載後の調整となるため、キャレッジフレーム１１０などの部品仕上がりばらつきなどを含んだ上での調整となり、突き当て等による従来の他の方法と比べても高精度である。
なお、この実施例では調整機構としてカムを用いているが、たとえば図２の下方向からネジの先端をベースプレート１０２に付き当てる方法や、ラック／ピニオンギアを組み合わせる方法など他の方法でも可能である。
【００１８】
次に、図３は請求項３の発明に係るヘッドチップ同士の位置合わせの方法について説明した図である。図３（ａ）は４個のヘッドチップ１０１がベースプレート１０２（図示せず）上に配置されている様子を示すものである。ヘッドチップ１０１は図の左からブラック、シアン、マゼンダ、イエローの各色に対応している。各ヘッドチップ１０１にはそれぞれ２列の直線上のノズル１０６の列が配設されている。２列のノズル列は各々のノズル１０６同士が半ピッチずれて配置されている。ここで、図に示すｘ、ｙ軸はｘが主走査方向、ｙ軸が副走査方向である。図（ｂ）は隣接する２つのヘッドチップ１０１（１）とヘッドチップ１０１（２）の隣接部分の上下端部分を拡大したものであり、この部分に位置合わせ用のマーク１１６，１１７が形成されている。このマーク１１６，１１７は、２つの異なった形状を主走査方向にずれた位置に配置したものである。図中破線Ａ、Ｂは位置合わせ用のカメラの視野を示すものであり、ヘッドチップ１０１（１）、１０１（２）のマークは常に同一視野内にあるようにする。
【００１９】
次に、図３（ｂ）において実際に位置あわせを行う際には以下のようなアルゴリズムで行う。
（１）マーク１１６の重心を検出し隣接マークとの距離ｘ１，ｘ２を所定の距離にあるように保つ。
（２）次にマーク１１７の主走査方向に水平な部分同士が同一直線上になるようにする。
ここで、（１）を満たしながら、（２）の位置にチップを配置することによって、ノズル列１０６の平行度および副走査方向の相対的な位置を合わせることが可能となる。
また、以上の位置合わせ工程の内（２）は以下の（３）に置き換えることが可能である。
（３）主走査方向に垂直な部分の端点同士が最短距離なるようにする。
このため、（１）を満たした状態で、（２），（３）の方法を組み合わせるアルゴリズムを構成することによってより高精度な位置合わせが可能となる。以上に示したような方法は近年のＰＣの飛躍的な高速化により、ワークステーションなどの高価なＣＰＵを用いなくても可能となった。この位置合わせ方法はカメラの視野内での位置合わせのみであり、ピント合わせなどの光学的な調整を除き、装置の複雑はメカ的な調節は不要である。このため装置が簡素化され、より低い投資額での装置構成が可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１の発明によれば、ベースプレートの当接面であってベースプレートの略端部の位置のキャレッジフレーム上に凸部を突設するとともに、ベースプレートの前記端部の位置に半円状の切り欠きを形成し、組み立て時にキャレッジフレーム上の凸部にベースプレートの切り欠きを係合させて記録面と平行な面内での凸部を中心としたベースプレートの回動を可能にしヘッドチップのノズルの位置を調整可能にしたことで、大がかりな装置を用いることなくノズルの位置調整が可能となる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、キャレッジフレームとベースプレートとの間に位置の調整機構を設け、キャレッジフレームの凸部に切り欠きが係合されたベースプレートを凸部側に押圧しながら回動させてベースプレートの位置調節をすることで、簡便な機構で位置調整が可能になる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、ヘッドチップの各々にヘッドチップ同士の相対的な位置合わせを行うためのマークを設けたことで、光学的にマークを監視しながらの位置合わせが可能となる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、位置合わせのマークとして、異なった形状または同一の形状の２つの図形を各ヘッドチップごとに主走査方向に位置をずらして配置したことで、位置合わせが容易になる。
【００２４】
請求項５および請求項６の発明によれば、液体吐出記録キャレッジを搭載して液体吐出記録装置を構成する際に、ヘッドチップ間同士のノズル列の位置合わせをマークを用いて行い、液体吐出記録装置へ搭載後、液体吐出記録キャレッジの調整機構によってキャレッジの主走査方向に対するノズル列の位置合わせを行うことで、簡単かつ高精度の位置合わせが可能となる。
【００２５】
請求項７の発明によれば、液体吐出記録装置を作動させて得られた記録画像よりノズル位置ズレ量を検出し、そのズレ量に基づいてキャレッジの主走査方向に対するノズル列の位置を調整することで、位置合わせが更に簡単かつ高精度となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヘッドチップ部分の実装形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１のベースプレートが取り付けられるキャレッジ部分の模式図である。
【図３】ヘッドチップ同士の位置合わせの方法について説明した図である。
【図４】従来のヘッドカートリッジの分解斜視図である。
【図５】従来のヘッドチップの実装方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０１，１０１（１），１０１（２） ヘッドチップ
１０２ ベースプレート
１０２ａ 切り欠き
１０２ｂ 突出部
１０３ シール部材
１０４ インク供給ユニット
１０５ ＦＰＣ
１０６ ノズル
１０７ ネジ
１０８，１０９ インク供給口
１１０ キャレッジフレーム
１１１ バネ
１１２ カム
１１３ 凸部
１１４ ロット
１１５ 矢印
１１６，１１７ マーク

Claims (7)

1. 主平面を有する半導体または絶縁性基板上に形成された液滴吐出のためのエネルギー発生素子と、液体を吐出するノズルと、液体を液体供給口からエネルギー発生素子部を介してノズルまで導く液体流路を具備した２個以上のヘッドチップと、
   液体供給口を有し前記ヘッドチップが固定されるベースプレートと、
   このベースプレートが固定され記録面と平行なキャレッジフレームと、
   前記ヘッドチップへ記録画像に応じた信号を付与するための配線基板と、
   液体をタンクから液体供給口へ導く液体供給ユニットと、
   を有する液体吐出記録キャレッジにおいて、
   前記ベースプレートの当接面であってベースプレートの略端部の位置の前記キャレッジフレーム上に突設された円柱状の凸部と、
   前記ベースプレートの前記端部の位置に形成され前記凸部と係合可能な半円状の切り欠きと、
   を備え、組み立て時にキャレッジフレーム上の凸部にベースプレートの切り欠きを係合させて記録面と平行な面内での凸部を中心としたベースプレートの回動を可能にしヘッドチップのノズルの位置を調整可能にしたことを特徴とする液体吐出記録キャレッジ。
2. 請求項１記載の液体吐出記録キャレッジにおいて、
   前記キャレッジフレームと前記ベースプレートとの間にベースプレートの位置の調整機構を設け、キャレッジフレームの凸部に切り欠きが係合されたベースプレートを凸部側に押圧しながら回動させてベースプレートの位置調節をすることを特徴とする液体吐出記録キャレッジ。
3. 請求項１または２に記載の液体吐出記録キャレッジにおいて、
   前記ヘッドチップの各々にヘッドチップ同士の相対的な位置合わせを行うためのマークを設けたことを特徴とする液体吐出記録キャレッジ。
4. 請求項３に記載の液体吐出記録キャレッジにおいて、
   前記マークとして異なった形状または同一の形状の２つの図形を各ヘッドチップごとに主走査方向に位置をずらして配置したことを特徴とする液体吐出記録キャレッジ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出記録キャレッジを搭載したことを特徴とする液体吐出記録装置。
6. 請求項５に記載の液体吐出記録装置を製造する方法において、
   ヘッドチップをベースプレートに固定する際にヘッドチップ間同士のノズル列の位置合わせをヘッドチップに設けたマークを用いて行い、液体吐出記録装置へ搭載後、液体吐出記録キャレッジの調整機構によってキャレッジの主走査方向に対するノズル列の位置合わせを行うことを特徴とする液体吐出記録装置の製造方法。
7. 請求項６に記載の液体吐出記録装置の製造方法において、
   液体吐出記録装置を作動させて得られた記録画像よりノズル位置ズレ量を検出し、そのズレ量に基づいてキャレッジの主走査方向に対するノズル列の位置を調整することを特徴とする液体吐出記録装置の製造方法。

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