特開 2023-107571 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置及び位置ずれ量計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023107571

(43)【公開日】2023-08-03

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置及び位置ずれ量計測方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/16 20060101AFI20230727BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20230727BHJP

【ＦＩ】

B41J2/16 503

B41J2/14 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022008832

(22)【出願日】2022-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(72)【発明者】

【氏名】富谷 統一郎

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AF93

2C057AG45

2C057AP02

2C057AP25

2C057AP77

2C057BA04

2C057BA14

(57)【要約】

【課題】液体吐出ヘッドの接合部品を構成する２つの構成部材間の位置ずれ量の高精度な計測を可能にする。
【解決手段】アクチュエータ素子５を駆動して圧力室内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、２つの構成部材８，９が互いに接合された接合部品を有し、前記２つの構成部材のうちの少なくとも一方の構成部材には、該少なくとも一方の構成部材に対する他方の構成部材の位置ずれ量を計測するための目盛り１０１，１０２が形成されている。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アクチュエータ素子を駆動して圧力室内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、
２つの構成部材が互いに接合された接合部品を有し、
前記２つの構成部材のうちの少なくとも一方の構成部材には、該少なくとも一方の構成部材に対する他方の構成部材の位置ずれ量を計測するための目盛りが形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項2】

請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記２つの構成部材は、前記アクチュエータ素子を備えるアクチュエータ部材を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記２つの構成部材は、前記圧力室が形成された流路部材を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記２つの構成部材の双方に前記目盛りが形成されており、
前記２つの構成部材のうちの一方の構成部材に形成される前記目盛りを主尺とし、他方の構成部材に形成される前記目盛りを副尺とするバーニアスケールを有することを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記目盛りは、前記少なくとも一方の構成部材に表面に形成される複数の溝によって構成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項6】

請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記接合部品は、前記２つの構成部材を接着剤により互いに接合したものであり、
前記複数の溝は、前記接着剤の余剰分が流れ込む位置に配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項7】

ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、及び、主走査移動機構の少なくとも一つと、液体吐出ヘッドとを備えた液体吐出ユニットにおいて、
前記液体吐出ヘッドとして、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする液体吐出ユニット。

【請求項8】

液体を吐出する装置において、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項７に記載の液体吐出ユニットを有することを特徴とする液体を吐出する装置。

【請求項9】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおける前記２つの構成部材間の位置ずれ量を計測する位置ずれ量計測方法であって、
前記２つの構成部材のうちの少なくとも一方の構成部材に前記目盛りを形成し、
前記目盛りを読み取って前記２つの構成部材間の位置ずれ量を計測することを特徴とする位置ずれ量計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置及び位置ずれ量計測方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、アクチュエータ素子を駆動して圧力室内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、積層圧電素子（アクチュエータ素子）を駆動して圧力発生室（圧力室）内のインク（液体）をノズルから吐出する液体吐出ヘッドが開示されている。この液体吐出ヘッドは、圧力発生室が形成された流路板に接合された振動板（構成部材）と、積層圧電素子を備えるベース（構成部材）とが接着層を介して互いに接合された接合部品を含んでいる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、液体吐出ヘッドにおいて、互いに接合される２つの構成部材間の位置ずれ量を精度よく確認することが難しいという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明は、アクチュエータ素子を駆動して圧力室内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、２つの構成部材が互いに接合された接合部品を有し、前記２つの構成部材のうちの少なくとも一方の構成部材には、該少なくとも一方の構成部材に対する他方の構成部材の位置ずれ量を計測するための目盛りが形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

以上、本発明によれば、液体吐出ヘッドの接合部品を構成する２つの構成部材間の位置ずれ量の高精度な計測が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る液体吐出ヘッドをノズル配列方向と直交する面で切断した断面図。

【図2】同液体吐出ヘッドをノズル配列方向に沿って切断した断面図。

【図3】同液体吐出ヘッドのノズル面に平行な面に沿って切断した断面図。

【図4】実施形態に係るインク循環システムに関するブロック図。

【図5】同液体吐出ヘッドの外観斜視説明図。

【図6】実施形態の接合工程における接合前の各構成部材を示す模式図。

【図7】流路部材とアクチュエータ部材とを接合した状態を示す側面図。

【図8】流路部材とアクチュエータ部材との接合箇所をノズル配列方向に平行な方向から見た拡大側面図。

【図9】（ａ）乃至（ｃ）は、流路部材とアクチュエータ部材の双方に形成された目盛りを示す、図８中の符号Ａで示す箇所を拡大した拡大図。

【図10】変形例において、アクチュエータ部材だけに形成された目盛りを示す拡大図。

【図11】液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図。

【図12】液体を吐出する装置の要部側面説明図。

【図13】液体吐出ユニットの他例の要部平面説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る個別循環型の液体吐出ヘッド４３４をノズル配列方向と直交する面で切断した断面図である。
図２は、液体吐出ヘッド４３４をノズル配列方向に沿って切断した断面図である。
図３は、液体吐出ヘッド４３４のノズル面に平行な面に沿って切断した断面図である。

【0009】

本実施形態に係る液体吐出ヘッド４３４は、主に、フレーム１と、流路板２と、ノズル板３と、ベース４と、積層圧電素子５と、振動板６とから構成されている。

【0010】

フレーム１は、インク供給口１１（図３参照）、共通液室１２となる彫り込みが形成された構成部材である。流路板２は、圧力室である圧力発生室２２となる彫り込みと、ノズル３１に連通する連通管部２３とが形成された構成部材である。ノズル板３は、ノズル３１が形成された構成部材である。ベース４は、アクチュエータ素子としての圧力発生素子である積層圧電素子５を支持する構成部材である。振動板６は、島状凸部６１、ダイヤフラム部６２及びインク流入口６３を有する構成部材である。

【0011】

流路板２は、ノズル３１に通じる圧力室である個別液室としての圧力発生室２２、圧力発生室２２に通じる流体抵抗部２１、流体抵抗部２１に通じる導入部２０が形成されている。流路板２は、ノズル板３側から複数枚（ここでは３枚）の板状部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃを積層接合して形成され、これらの板状部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃと振動板６とを積層接合して流路部材８が構成されている。

【0012】

ノズル板３は、金属材料、例えば電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル３１を多数形成している。このノズル３１の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成している。また、このノズル３１の径はインク滴出口側の直径で約２０［μｍ］～３５［μｍ］である。また各列のノズルピッチは１５０［ｄｐｉ］とした。

【0013】

このノズル板３のインク吐出面（ノズル表面側）は、撥水性の表面処理を施した撥水処理層３２を設けている。例えば、ＰＴＦＥ－Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理層３２を設けている。これにより、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。インク供給口１１と共通液室１２となる彫り込みを形成するフレーム１は樹脂成形で作製している。

【0014】

ベース４は、積層圧電素子５を支持する基材であり、っ問えばＳＵＳによって形成されている。

【0015】

積層圧電素子５は、厚さ１０［μｍ］～５０［μｍ］／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数［μｍ／１層］の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層した積層構造をもつ。内部電極層は両端で外部電極に接続される。積層圧電素子５は、ハーフカットのダイシング加工により櫛歯状に分割され、１つ毎に駆動部５６と支持部５７（非駆動部）として使用される。外部電極の外側はハーフカットのダイシング加工で分割されるように、切り欠き等の加工により長さを制限しており、これらは複数の個別電極５４となる。他方はダイシング加工では分割されずに導通しており共通電極５５となる。

【0016】

駆動部５６の個別電極５４には、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）１３が半田接合されている。また、共通電極５５は積層圧電素子５の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣ１３のグランド電極に接合している。ＦＰＣ１３には、ヘッド制御部であるヘッドドライバが実装されており、これにより駆動部５６への駆動電圧印加を制御している。

【0017】

振動板６は、電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成したものである。振動板６には、薄膜のダイヤフラム部６２と、これの中央部に形成した駆動部５６である積層圧電素子５に接合される島状凸部６１と、フレーム１に接合される梁を含む厚膜部と、インク流入口６３となる開口とが形成されている。ダイヤフラム部６２の厚さは３［μｍ］、幅は３５［μｍ］（片側）である。振動板６の島状凸部６１と積層圧電素子５の可動部（駆動部）５６との接合や、振動板６とフレーム１との接合については、ギャップ材を含んだ接着剤からなる接着層７をパターニングして接着により接合している。

【0018】

このように構成した液体吐出ヘッド４３４においては、画像記録信号に応じて、駆動パルスで構成される駆動波形（１０［Ｖ］～５０［Ｖ］のパルス電圧）が駆動部５６に印加される。これによって、駆動部５６に積層方向の変位が生起し、振動板６を介して圧力発生室２２が加圧されて圧力が上昇し、ノズル３１からインク滴が吐出される。その後、インク滴吐出の終了に伴い、圧力発生室２２内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動電圧（駆動パルス）の放電過程によって圧力発生室２２内に負圧が発生してインク充填工程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室１２に流入し、共通液室１２からインク流入口６３を経て流体抵抗部２１を通り、圧力発生室２２内に充填される。

【0019】

流体抵抗部２１は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果がある反面、最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部２１を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。

【0020】

次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッド４３４を用いたインク循環システムの一例を、図４を用いて説明する。
図４は、本実施形態に係るインク循環システムに関するブロック図である。
図４に示すように、インク循環システムは、メインタンク４１０、液体吐出ヘッド４３４、ヘッドタンク４３５、供給側ポンプ４３８ａ、循環側ポンプ４３８ｂ、送液ポンプ４３８ｃ、供給側圧力センサ４３９ａ及び循環側圧力センサ４３９ｂなどで構成されている。

【0021】

供給側圧力センサ４３９ａは、供給側ポンプ４３８ａと液体吐出ヘッド４３４との間であって、液体吐出ヘッド４３４の後述する供給ポート７１（図１参照）に繋がった供給流路側に接続されている。循環側圧力センサ４３９ｂは、液体吐出ヘッド４３４と循環側ポンプ４３８ｂとの間であって、液体吐出ヘッド４３４の後述する循環ポート７２（図１参照）に繋がった循環流路側に接続されている。そして、供給側圧力センサ４３９ａで正圧、循環側圧力センサ４３９ｂで負圧が検知されるように、供給側ポンプ４３８ａ及び循環側ポンプ４３８ｂでインクを流す。これにより、ヘッドタンク４３５から供給ポート７１を通って液体吐出ヘッド４３４内に流入し、循環ポート７２から排出されてヘッドタンク４３５に戻るように、インクが循環する。

【0022】

また、供給側圧力センサ４３９ａが一定正圧、循環側圧力センサ４３９ｂが一定負圧となるように、供給側ポンプ４３８ａ及び循環側ポンプ４３８ｂを常に制御し続ける。これにより、液体吐出ヘッド４３４内を通ってインクを循環させつつ、メニスカスの負圧を一定に保つことができる。また、液体吐出ヘッド４３４のノズルから液滴を吐出すると、ヘッドタンク４３５内のインク量が減少していくため、適宜メインタンク４１０から送液ポンプ４３８ｃを用いて、メインタンク４１０からヘッドタンク４３５にインクを補充することが望ましい。メインタンク４１０からヘッドタンク４３５へのインク補充のタイミングは、ヘッドタンク４３５内のインクの液面高さが所定高さよりも下がったらインク補充を行うなど、ヘッドタンク４３５内に設けた液面センサなどの検知結果によって制御することができる。

【0023】

本実施形態においては、共通液室１２から、導入部２０、流体抵抗部２１、圧力発生室２２、連通管部２３、循環抵抗部４２を経由し、共通の循環流路４１へとつながる循環流路となる。循環流路の途中において、連通管部２３の先にノズル３１が配されている。共通液室１２はフレーム１に形成されており、導入部２０から循環流路４１までの流路は流路板２に形成されている。

【0024】

図５は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド４３４の外観斜視説明図である。
フレーム１の供給ポート７１は、共通液室１２のノズル配列方向中央に配置され、共通液室１２につながっている。フレーム１の循環ポート７２は、流路板２内の循環液室４３につながっている。供給ポート７１をノズル配列方向で共通液室１２の中央に配置することにより、供給ポート７１から各循環ポート７２までの液体の流路の長さを、どの圧力発生室２２でも同じにすることができる。このように前記流路の長さを同じにすることで、共通液室１２で発生する圧力損失と、循環液室４３で発生する圧力損失との和を、どの圧力発生室２２を通る経路でも同じにすることができる。そして、前記圧力損失の和が同一となることで、圧力損失による特性差をなくすことができるようになる。

【0025】

なお、一般に、プリンタ、ファックス、複写機、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えばインクの液滴（以下、インク滴という）を吐出する液体吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置では、媒体である用紙を搬送しながら液体吐出ヘッドによりインク滴を用紙に付着させて画像形成を行う。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液滴を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液滴となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。

【0026】

次に、本実施形態における液体吐出ヘッド４３４の構成部材を互いに接合する接合工程について説明する。
図６は、本接合工程における接合前の各構成部材を示す模式図である。
図７は、流路部材８とアクチュエータ部材９とを接合した状態を示す側面図である。
ここで説明する接合工程は、流路板２上に振動板６が形成された状態の流路部材８に対し、フレーム１と、ベース４上に積層圧電素子５が形成された状態のアクチュエータ部材９とを、それぞれ接合する工程である。

【0027】

この接合工程に際し、流路部材８に対するフレーム１及びアクチュエータ部材９の各位置ずれを許容範囲内に収めることが重要であり、許容範囲を超える位置ずれが発生した場合にはこれを除外することが求められる。そのため、本実施形態では、接合工程後に、流路部材８に対するフレーム１及びアクチュエータ部材９の各位置ずれが許容範囲内であるか否かを検査する検査工程を実施する。

【0028】

この検査工程では、流路部材８に対するフレーム１及びアクチュエータ部材９の各位置ずれ量を高精度に計測することが求められる。位置ずれ量を高精度に計測する方法としては、例えば、互いに接合される２つの構成部材間の接合箇所を撮像手段であるカメラによって撮像し、その撮像画像に基づいて当該２つの構成部材間の位置ずれ量を計測するという方法が挙げられる。しかしながら、当該２つの構成部材間の接合箇所に寸法の基準となる印（しるし）が無い場合、撮像画像から当該２つの構成部材間の位置ずれ量を正確に計測することが難しい場合がある。

【0029】

また、当該２つの構成部材間の接合箇所をカメラで撮像することが困難な場合もある。例えば、流路部材８とアクチュエータ部材９との接合箇所は、位置ずれ量を高精度に計測可能な撮像画像をカメラで撮像することが困難である。このような場合、顕微鏡などを利用して計測員（人間）による目視により位置ずれ量を計測することになる。この場合も、当該２つの構成部材間の接合箇所に寸法の基準となる印（しるし）がないと、計測員の個人差によって計測結果がばらつき、位置ずれ量を高精度に計測することが難しい。

【0030】

そこで、本実施形態においては、接合部品を構成する２つの構成部材のうちの少なくとも一方の構成部材に、寸法の基準となる印（しるし）となり得る目盛りを形成し、この目盛りを利用することで、位置ずれ量の高精度な計測を実現している。

【0031】

図８は、流路部材８とアクチュエータ部材９との接合箇所をノズル配列方向に平行な方向から見た拡大側面図である。
図９（ａ）乃至（ｃ）は、図８中の符号Ａで示す箇所を拡大した拡大図である。
本実施形態においては、流路部材８とアクチュエータ部材９の双方に、外部から観測可能な状態の目盛り１０１，１０２がそれぞれ設けられている。

【0032】

本実施形態において、流路部材８に形成された目盛り１０１は、図９（ａ）乃至（ｃ）に示すように、流路部材８を構成する振動板６のダイヤフラム部６２の外側面に、１０μｍ間隔で複数形成されている。流路部材８の目盛り１０１は、例えば、流路板２上に振動板６を形成する時に一緒に形成することができる。

【0033】

具体的には、振動板６のダイヤフラム部６２を電鋳工法により形成する場合、およそ１μｍ以下の精度でダイヤフラム部６２の成膜が可能であることから、およそ１μｍ以下の精度で、目盛り１０１となる溝を形成することが可能である。本実施形態の目盛り１０１は、流路部材８を構成する振動板６のダイヤフラム部６２の外側面に、１μｍ未満の溝幅をもつ溝を１０μｍ間隔でノズル配列方向に沿って複数形成してある。なお、流路部材８の目盛り１０１の形成方法は、これに限らず、必要十分な寸法精度で目盛り１０１を形成できる様々な方法を採用することができる。

【0034】

一方、アクチュエータ部材９に形成された目盛り１０２は、図９（ａ）乃至（ｃ）に示すように、アクチュエータ部材９を構成する積層圧電素子５の外側面に、８μｍ間隔で複数形成されている。アクチュエータ部材９の目盛り１０２としては、例えば、アクチュエータ部材９の積層圧電素子５上に機械加工によって形成した溝を用いてもよい。

【0035】

具体的には、アクチュエータ部材９上の積層圧電素子５は、駆動部５６と支持部５７（非駆動部）とに櫛歯状に分割するために、ハーフカットのダイシング加工を行う。このダイシング加工の加工精度は、およそ１μｍ以下であるため、このダイシング加工を利用することで、およそ１μｍ以下の精度で目盛り１０２となる溝を形成することが可能である。本実施形態では、アクチュエータ部材９を構成する積層圧電素子５の外側面に、溝幅８μｍをもつ溝を１６μｍ間隔でノズル配列方向に沿って複数形成し、これによって目盛り１０２が構成されている。すなわち、ノズル配列方向における各溝の一端側エッジと他端側エッジが目盛り１０２として機能し、８μｍ間隔で目盛り１０２が形成される。なお、アクチュエータ部材９の目盛り１０２の形成方法は、これに限らず、必要十分な寸法精度で目盛り１０２を形成できる様々な方法を採用することができる。

【0036】

本実施形態において、図９（ａ）に示すように、流路部材８上の目盛り１０１のうちの基準となる基準目盛り１０１ａのノズル配列方向位置と、アクチュエータ部材９上の目盛り１０２のうちの基準となる基準目盛り１０２ａのノズル配列方向位置とが一致する状態であるとき、位置ずれが無い状態である。これに対し、図９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、流路部材８上の目盛り１０１のうちの基準となる基準目盛り１０１ａのノズル配列方向位置と、アクチュエータ部材９上の目盛り１０２のうちの基準となる基準目盛り１０２ａのノズル配列方向位置とがずれている状態であるとき、位置ずれが発生している。

【0037】

図９（ｂ）及び（ｂ）に示す位置ずれ状態における位置ずれ量は、流路部材８上の目盛り１０１を主尺とし、アクチュエータ部材９上の目盛り１０２を副尺とするバーニアスケールによって読み取ることができる。

【0038】

例えば、図９（ｂ）に示す位置ずれ状態では、主尺となる目盛り１０１のうちの２番目（基準目盛り１０１ａを１番目とする）の目盛り１０１ｂのノズル配列方向位置と、副尺となる目盛り１０２のうちの２番目（基準目盛り１０２ａを１番目とする）の目盛り１０２ｂのノズル配列方向位置とが一致している。したがって、主尺の目盛り１０１の目盛り間隔である１０μｍと、副尺の目盛り１０２の目盛り間隔である８μｍとの関係から、位置ずれ量は２μｍであることが読み取れる。

【0039】

また、例えば、図９（ｃ）に示す位置ずれ状態では、主尺となる目盛り１０１のうちの５番目の目盛り１０１ｅのノズル配列方向位置と、副尺となる目盛り１０２のうちの５番目の目盛り１０２ｅのノズル配列方向位置とが一致している。したがって、主尺の目盛り１０１の目盛り間隔である１０μｍと、副尺の目盛り１０２の目盛り間隔である８μｍとの関係から、位置ずれ量は８μｍであることが読み取れる。

【0040】

本実施形態のように、流路部材８とアクチュエータ部材９の双方に、お互いの目盛り間隔がずれている目盛り１０１，１０２を形成し、バーニアスケールを構成することで、いずれか一方のみの目盛りだけで位置ずれ量を読み取る場合よりも、当該目盛りの目盛り間隔よりも狭い位置ずれ量を読み取ることができる。すなわち、いずれか一方のみの目盛りだけで位置ずれ量を読み取る場合よりも、位置ずれ量の計測分解能を高めることができる。

【0041】

なお、本実施形態においては、流路部材８とアクチュエータ部材９の双方に目盛り１０１，１０２を形成してバーニアスケールを構成する例について説明したが、例えば、いずれか一方だけに目盛りを形成してもよい。例えば、図１０に示すように、アクチュエータ部材９だけに目盛り１０２が形成されている場合、流路部材８に形成されている基準印１０３のノズル配列方向位置が、目盛り１０２のうちの３番目の目盛り１０２ｃと４番目の目盛り１０２ｄとの略中央に位置していることを読み取ることができる。この場合、流路部材８の基準印１０３のノズル配列方向位置が目盛り１０２のうちの基準目盛り１０２ａ（１番目の目盛り）のノズル配列方向位置に一致するときに位置ずれが無い状態であるとした場合、図１０に示す状態の位置ずれ量は、少なくとも、１６μｍ～２４μｍの範囲内であると計測することができる。この場合も、このような目盛り１０２が形成されていない場合よりも、高い精度（高い計測分解能）で、位置ずれ量を計測することができる。

【0042】

また、本実施形態においては、流路部材８とアクチュエータ部材９の双方に形成される目盛り１０１，１０２の目盛り間隔は互いに異なるものであるが、同じ目盛り間隔であってもよい。この場合でも、双方の目盛りでそれぞれ位置ずれ量を計測して比較することで、よりバラツキの少ない正確な計測が可能となる。

【0043】

また、本実施形態においては、流路部材８とアクチュエータ部材９の双方に形成される目盛り１０１，１０２が互いに隣接又は近接する位置に配置されているが、双方の目盛りがそれぞれ別の位置に離間して配置されていてもよい。

【0044】

また、本実施形態においては、目盛り１０１，１０２が溝によって構成されているため、流路部材８とアクチュエータ部材９との接合箇所の接着層７を構成する接着剤の余剰分が流出した場合、流出した接着剤が目盛り１０１，１０２を構成する溝内に流れ込む。これにより、このような溝が無い場合よりも、接着剤の流出範囲を抑制することができる。接着剤の流出範囲が拡大すると、駆動部５６である積層圧電素子５によるダイヤフラム部６２の挙動が阻害され、吐出効率が低下するという不具合が生じる。したがって、目盛り１０１，１０２を溝によって構成することにより接着剤の流出範囲を抑制することで、吐出効率に対するロバスト性向上を図ることができる。しかも、目盛り１０１，１０２を溝によって構成し、その溝に接着剤が入り込むことで、溝形成により低下した強度を接着剤によって補強でき、強度向上の効果も期待できる。

【0045】

また、本実施形態においては、液体吐出ヘッド４３４における流路部材８とアクチュエータ部材９とを接合した後（接合工程後）に実施される検査工程において、目盛り１０１，１０２を用いて位置ずれ量を計測する場合について説明したが、これに限られない。例えば、流路部材８とアクチュエータ部材９とを接合する前又は接合中に（接合工程中に）、目盛り１０１，１０２を用いて位置ずれ量を計測してもよい。この場合、位置ずれ量の計測結果を利用して流路部材８とアクチュエータ部材９との位置合わせを行って両者を接合することができる。

【0046】

次に、各実施形態に係る液体吐出ヘッド４３４，５０４を適用可能な液体を吐出する装置の一例を、液体吐出ヘッド５０４を適用した場合について図１１及び図１２を参照して説明する。
図１１は本実施形態に係る液体を吐出する装置の要部平面説明図であり、図１２は本実施形態に係る液体を吐出する装置の要部側面説明図である。

【0047】

この液体を吐出する装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構５９３によって、キャリッジ５０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構５９３は、ガイド部材５０１、主走査モータ５０５、及び、タイミングベルト５０８等で構成されている。ガイド部材５０１は、装置長手方向両側に設けられた側板５９１Ａ，５９１Ｂに架け渡されており、キャリッジ５０３を移動可能に保持している。キャリッジ５０３は、主走査モータ５０５によって、駆動プーリ５０６と従動プーリ５０７との間に架け渡したタイミングベルト５０８を介して装置長手方向である主走査方向に往復移動される。

【0048】

このキャリッジ５０３には、液体吐出ヘッド５０４を搭載した液体吐出ユニット５４０が設けられている。液体吐出ユニット５４０の液体吐出ヘッド５０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド５０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。液体吐出ヘッド５０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド５０４に供給するための供給循環機構５９４により、液体が液体吐出ヘッド５０４内に供給及び循環される。

【0049】

なお、本実施形態において、供給循環機構５９４は、供給タンク５３１、循環タンク５３２、コンプレッサ５３３、真空ポンプ５３４、第一送液ポンプ５３５、第二送液ポンプ５３６、レギュレータ（Ｒ）５３９ａ，５３９ｂ等で構成される。また、供給側圧力センサ５３７は、供給タンク５３１と液体吐出ヘッド５０４との間であって、液体吐出ヘッド５０４の供給ポート７１に繋がった供給流路側に接続されている。循環側圧力センサ５３８は、液体吐出ヘッド５０４と循環タンク５３２との間であって、液体吐出ヘッド５０４の循環ポート７２に繋がった循環流路側に接続されている。

【0050】

液体を吐出する装置は、用紙５１０を搬送するための搬送機構５９５を備えている。搬送機構５９５は、搬送手段である搬送ベルト５１２、搬送ベルト５１２を駆動するための副走査モータ５１６などで構成されている。搬送ベルト５１２は、用紙５１０を吸着して液体吐出ヘッド５０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト５１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５１３とテンションローラ５１４との間に掛け渡されている。搬送ベルト５１２への用紙５１０の吸着は、静電吸着あるいはエアー吸引などで行うことができる。搬送ベルト５１２は、副走査モータ５１６によってタイミングベルト５１７及びタイミングプーリ５１８を介して搬送ローラ５１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。

【0051】

キャリッジ５０３の主走査方向の一方側には、搬送ベルト５１２の側方に液体吐出ヘッド５０４の維持回復を行う維持回復機構５２０が配置されている。維持回復機構５２０は、例えば液体吐出ヘッド５０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材５２１や、ノズル面を払拭するワイパ部材５２２などで構成されている。

【0052】

主走査移動機構５９３、供給循環機構５９４、維持回復機構５２０、及び、搬送機構５９５は、側板５９１Ａ，５９１Ｂ及び背板５９１Ｃなどで構成される筐体に取り付けられている。このように構成した、液体を吐出する装置においては、用紙５１０が搬送ベルト５１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト５１２の周回移動によって用紙５１０が副走査方向に搬送される。そして、キャリッジ５０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド５０４を駆動することにより、停止している用紙５１０に液体を吐出して画像を形成する。このように、液体を吐出する装置では、液体吐出ヘッド５０４を備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。

【0053】

次に、液体吐出ユニット５４０の他例について図１３を参照して説明する。
図１３は同ユニットの要部平面説明図である。
この液体吐出ユニット５４０は、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板５９１Ａ，５９１Ｂ及び背板５９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構５９３と、キャリッジ５０３と、液体吐出ヘッド５０４とで構成されている。なお、この液体吐出ユニット５４０の例えば側板５９１Ｂに、前述した維持回復機構５２０及び供給循環機構５９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニット５４０を構成することもできる。

【0054】

本実施形態において、「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０[ｍＰａ・ｓ]以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

【0055】

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、供給循環機構、キャリッジ、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

【0056】

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドと供給循環機構が一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドと供給循環機構が一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットの供給循環機構と液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ユニットとして、供給循環機構若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものとする。

【0057】

「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドまたは液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

【0058】

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

【0059】

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

【0060】

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０[ｍＰａ・ｓ]以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

【0061】

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で、用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置がある。また、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて、原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

【0062】

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［第１態様］
第１態様は、アクチュエータ素子（例えば積層圧電素子５）を駆動して圧力室（例えば圧力発生室２２）内の液体（例えばインク）をノズル３１から吐出する液体吐出ヘッド４３４であって、２つの構成部材（例えば流路部材８とアクチュエータ部材９）が互いに接合された接合部品を有し、前記２つの構成部材のうちの少なくとも一方の構成部材には、該少なくとも一方の構成部材に対する他方の構成部材の位置ずれ量を計測するための目盛り１０１，１０２が形成されていることを特徴とするものである。
２つの構成部材が互いに接合された接合部品を有する液体吐出ヘッドについては、２つの構成部材間の位置ずれ量を高精度に計測することが求められる場合が多い。当該２つの構成部材間の位置ずれ量を高精度に計測する方法としては、例えば、当該２つの構成部材間の接合箇所をカメラによって撮像し、その撮像画像に基づいて当該２つの構成部材間の位置ずれ量を計測するという方法が挙げられる。しかしながら、当該２つの構成部材間の接合箇所に寸法の基準となる印（しるし）がない場合には、撮像画像から当該２つの構成部材間の位置ずれ量を正確に計測することが難しい。
また、当該２つの構成部材間の接合箇所をカメラで撮像することが困難な状況では、そもそも接合箇所の撮像画像を得ることができず、撮像画像から当該位置ずれ量を計測することができない場合もある。このような場合、顕微鏡などを利用して計測員（人間）による目視により当該位置ずれ量を計測することになる。この場合も、当該２つの構成部材間の接合箇所に寸法の基準となる印（しるし）がないと、計測員の個人差によって計測結果がばらつき、位置ずれ量を高精度に計測することが難しい。
本態様においては、接合部品を構成する２つの構成部材のうちの少なくとも一方の構成部材に目盛りが形成されている。この目盛りは、当該少なくとも一方の構成部材に対する他方の構成部材の位置ずれ量を計測できるように設けられ、寸法の基準となる印（しるし）となり得るものである。したがって、この目盛りを利用することで、上述したカメラによる計測であっても計測員（人間）による目視計測であっても、当該２つの構成部材間の位置ずれ量の高精度な計測が可能となる。
特に、この目盛りが形成される構成部品は、液体吐出ヘッドを構成する部品であるため、高い寸法精度、高い位置精度で加工されるものである。そのため、当該構成部品の加工時に当該目盛りを形成することで、非常に寸法精度、位置精度の高い目盛りを構成部品上に形成することができる。このような高精度な目盛りが利用可能であるため、当該２つの構成部材間の位置ずれ量を高い精度で計測することが可能になる。

【0063】

［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記２つの構成部材は、前記アクチュエータ素子を備えるアクチュエータ部材９を含むことを特徴とするものである。
これによれば、アクチュエータ部材９の位置ずれ量を高い精度で計測することが可能である。

【0064】

［第３態様］
第３態様は、第１又は第２態様において、前記２つの構成部材は、前記圧力室が形成された流路部材８を含むことを特徴とするものである。
これによれば、流路部材８の位置ずれ量を高い精度で計測することが可能である。

【0065】

［第４態様］
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記２つの構成部材の双方に前記目盛りが形成されており、前記２つの構成部材のうちの一方の構成部材に形成される前記目盛りを主尺とし、他方の構成部材に形成される前記目盛りを副尺とするバーニアスケールを有することを特徴とするものである。
これによれば、構成部材に形成される目盛りの目盛り間隔よりも狭い位置ずれ量についても高精度に計測することが可能となる。

【0066】

［第５態様］
第５態様は、第１乃至第４態様のいずれかにおいて、前記目盛りは、前記少なくとも一方の構成部材に表面に形成される複数の溝によって構成されていることを特徴とするものである。
これによれば、比較的容易に目盛りを形成することができる。

【0067】

［第６態様］
第６態様は、第５態様において、前記接合部品は、前記２つの構成部材を接着剤により互いに接合したものであり、前記複数の溝は、前記接着剤の余剰分が流れ込む位置に配置されていることを特徴とするものである。
これによれば、接着剤の流出範囲を抑制することができ、接着剤の流出範囲が拡大することによる吐出効率低下などの不具合を抑制することができる。また、目盛りを構成する溝内に接着剤が入り込むことで、溝形成により低下した強度を接着剤によって補強でき、強度向上の効果も期待できる。

【0068】

［第７態様］
第７態様は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、及び、主走査移動機構態様の少なくとも一つと、液体吐出ヘッドとを備えた液体吐出ユニットにおいて、前記液体吐出ヘッドとして、第１乃至第６態様のいずれかの液体吐出ヘッドを用いることを特徴とするものである。
これによれば、液体吐出ユニットにおいて、液体吐出ヘッドの接合部品を構成する２つの構成部材間の位置ずれ量を高い精度で計測することが可能になる。

【0069】

［第８態様］
第８態様は、液体を吐出する装置において、第１乃至第６態様のいずれかの液体吐出ヘッド、又は、第７態様の液体吐出ユニットを有することを特徴とするものである。
これによれば、液体を吐出する装置において、液体吐出ヘッドの接合部品を構成する２つの構成部材間の位置ずれ量を高い精度で計測することが可能になる。

【0070】

［第９態様］
第９態様は、第１乃至第６態様のいずれかの液体吐出ヘッドにおける前記２つの構成部材間の位置ずれ量を計測する位置ずれ量計測方法であって、前記２つの構成部材のうちの少なくとも一方の構成部材に前記目盛りを形成し、前記目盛りを読み取って前記２つの構成部材間の位置ずれ量を計測することを特徴とする位置ずれものである。
液体吐出ヘッドの接合部品を構成する２つの構成部材間の位置ずれ量を高い精度で計測することができる。

【符号の説明】

【0071】

１ ：フレーム
２ ：流路板
３ ：ノズル板
４ ：ベース
５ ：積層圧電素子
６ ：振動板
７ ：接着層
８ ：流路部材
９ ：アクチュエータ部材
１１ ：インク供給口
１２ ：共通液室
１３ ：ＦＰＣ
２０ ：導入部
２１ ：流体抵抗部
２２ ：圧力発生室
２３ ：連通管部
３１ ：ノズル
３２ ：撥水処理層
４１ ：循環流路
４２ ：循環抵抗部
４３ ：循環液室
５４ ：個別電極
５５ ：共通電極
５６ ：駆動部
５７ ：支持部
６１ ：島状凸部
６２ ：ダイヤフラム部
６３ ：インク流入口
７１ ：供給ポート
７２ ：循環ポート
１０１ ：目盛り
１０１ａ ：基準目盛り
１０２ ：目盛り
１０２ａ ：基準目盛り
１０３ ：基準印
４１０ ：メインタンク
４３４ ：液体吐出ヘッド
４３５ ：ヘッドタンク
４３８ａ ：供給側ポンプ
４３８ｂ ：循環側ポンプ
４３８ｃ ：送液ポンプ
４３９ａ ：供給側圧力センサ
４３９ｂ ：循環側圧力センサ
５０１ ：ガイド部材
５０３ ：キャリッジ
５０４ ：液体吐出ヘッド
５０５ ：主走査モータ
５０６ ：駆動プーリ
５０７ ：従動プーリ
５０８ ：タイミングベルト
５１０ ：用紙
５１２ ：搬送ベルト
５１３ ：搬送ローラ
５１４ ：テンションローラ
５１６ ：副走査モータ
５１７ ：タイミングベルト
５１８ ：タイミングプーリ
５２０ ：維持回復機構
５２１ ：キャップ部材
５２２ ：ワイパ部材
５３１ ：供給タンク
５３２ ：循環タンク
５３３ ：コンプレッサ
５３４ ：真空ポンプ
５３５ ：第一送液ポンプ
５３６ ：第二送液ポンプ
５３７ ：供給側圧力センサ
５３８ ：循環側圧力センサ
５４０ ：液体吐出ユニット
５９１Ａ ：側板
５９１Ｂ ：側板
５９１Ｃ ：背板
５９３ ：主走査移動機構
５９４ ：供給循環機構
５９５ ：搬送機構

【先行技術文献】

【特許文献】

【0072】

【特許文献1】特開２０１６－１９９０３３号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】