インクジェットヘッド、インクジェットカートリッジ及びインクジェット装置
【目的】 吐出口の数が多くても吐出液滴の着弾位置精度の大幅な向上を図ることができるインクジェットヘッドを提供すること。
【構成】 それぞれ液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が設けられた第１基板１２と、該第１基板１２と接合することにより前記吐出エネルギー発生部の各々に対応したインク路と該インク路に連通した共通インク室とを形成する壁部を有する第２基板１４とを備え、該第２基板１４は、前記インク路を形成する第１壁部と前記共通インク室を形成する第２壁部とを備えており、前記第１基板１２と前記第２基板１４との接合部が前記第１壁部と前記第２壁部とであるインクジェットヘッド１１において、接合部の摩擦係数が０．３以上となるように表面処理する。
【構成】 それぞれ液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が設けられた第１基板１２と、該第１基板１２と接合することにより前記吐出エネルギー発生部の各々に対応したインク路と該インク路に連通した共通インク室とを形成する壁部を有する第２基板１４とを備え、該第２基板１４は、前記インク路を形成する第１壁部と前記共通インク室を形成する第２壁部とを備えており、前記第１基板１２と前記第２基板１４との接合部が前記第１壁部と前記第２壁部とであるインクジェットヘッド１１において、接合部の摩擦係数が０．３以上となるように表面処理する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘッド、インクジェットカートリッジ及びインクジェット装置に関し、特に吐出口がプリント媒体のプリント領域の全幅に亘って配置されたフルラインタイプのものに応用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】第１基板と第２基板とを接合する際に力学的に力を加えて圧接するような場合、両基板はその力の向きと直角方向に伸びることになるが、各々の基板の剛性に差がある材料を用いた場合、第１基板に配列された吐出エネルギー発生部の間隔と第２基板に配列された吐出口及び液路の間隔との間にずれが生じることとなる。
【０００３】第１基板と第２基板との熱膨張率に差がある材料を用いた場合、環境温度が変化したり、吐出エネルギーの発生によって両基板に温度変化が生じると、第１基板に配列された吐出エネルギー発生部の間隔と第２基板に配列された吐出口及び液路の間隔との間にずれが生じることとなる。
【０００４】インクジェットヘッドを長尺化したフルラインタイプのものは、吐出口の数が多いほどこれらのずれが大きくなり、吐出方向の不均一等による着弾位置精度低下、インク吐出量のむら、インク不吐出等による印刷精度低下の大きな原因となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】第１基板にシリコン等の金属を用い、第２基板に金属よりも剛性が小さくて熱膨張率が大きな樹脂材料を用いるような場合、前記現象を解決するため、剛性が大きくて熱膨張係数の小さな部材を変形抑制部材として第２基板と一体成形したり、更にその熱変形部材の外周に環状の凹部や凸部を形成したり、ローレット加工による格子状又は網目状の刻み目を入れる等、第２基板に係止する係止部を構成する等の対策が採られてきた。
【０００６】上記対策により、第２基板の長手方向に沿った収縮も小さくなって、吐出エネルギー発生部の配列間隔のずれが少なくなり、結果として着弾位置精度や印刷精度は向上した。
【０００７】ところが、最近では更なる高画質且つ高精細なプリント品質の向上が望まれるようになり、吐出したインク液滴の着弾位置精度を大幅に向上させる必要が生じている。
【０００８】従って、本発明の目的は、吐出口の数が多くても吐出液滴の着弾位置精度の大幅な向上を図ることができるインクジェットヘッドとインクジェットカートリッジ及びインクジェット装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、それぞれ液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が設けられた第１基板と、該第１基板と接合することにより前記吐出エネルギー発生部の各々に対応したインク路と該インク路に連通した共通インク室とを形成する壁部を有する第２基板とを備え、該第２基板は、前記インク路を形成する第１壁部と前記共通インク室を形成する第２壁部とを備えており、前記第１基板と前記第２基板との接合部が前記第１壁部と前記第２壁部とであるインクジェットヘッドにおいて、接合部の摩擦係数が０．３以上となるように表面処理したことを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドを搭載してインクジェットカートリッジを構成したことを特徴とする。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドを搭載してインクジェット記録装置を構成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】（インクジェットヘッドの構成）図１は本発明に係るインクジェットヘッドの外観斜視図、図２は同インクジェットヘッド要部の分解斜視図、図３は同インクジェットヘッドの長手方向に沿った断面図である。
【００１４】本実施の形態に係るインクジェットヘッド１１は、ステンレス鋼等で形成された第１基板１２と、この第１基板１２上に重ね合わされるヒータボード１３と、これらのヒータボード１３の前端側に重ね合わされる第２基板１４と、ヒータボード１３の後端側に重ね合わされる配線基板１５とで主要部が構成される。尚、図４R>４は第２基板１４の正面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。
【００１５】前記配線基板１５の上には、第２基板１４を装着するためのばねホルダ２２が位置しており、このばねホルダ２２は、配線基板１５を介して第１基板１２に固定されている。そして、ばねホルダ２２には、ヒータボード１３の配列方向に沿って並ぶ複数の押さえばね２３の基端部がそれぞれ係止されており、これらの押さえばね２３の先端部が第２基板１４の上面に当接し、そのばね力によって第２基板１４をヒータボード１３上に押圧固定している。
【００１６】（第２基板の構成）第２基板１４の吐出面２４には、第１基板１２及びヒータボード１３の前端面に当接する位置決め用のフランジ部２５が設けられており、このフランジ部２５を貫通して吐出面２４に一端が開口する吐出口２６の他端には、台形断面を有する溝２７が連通している。そして、台形断面の溝２７の他端は、第２基板１４の後部接合面の長手方向に沿って形成された窪み部２９に接続され、後述する共通インク室を構成するための窪み部２９には、第２基板１４内に埋設されたステンレス鋼管等の円筒状を成す変形抑制部材３０の外周面の一部が臨んだ状態となっている（図５参照）。
【００１７】上記溝２７や窪み部２９が形成された第２基板１４は、前記押さえばね２３等の連結手段を介してヒータボード１３上に固定され、これによって第２基板１４の接合面はヒータボード１３の上面に密着状態で接合される。この場合、ヒータボード１３の各電気熱変換体１６がそれぞれ溝２７と正対するようにヒータボード１３と第２基板１４とが位置決めされ、第２基板１４のフランジ部２５が第１基板１２及びヒータボード１３の前端面に密着状態で押し当てられる。
【００１８】基板であるヒータボード１３は、シリコンウェハで構成されており、その線膨張係数は２．４×１０-6／℃である。これに対し、第２基板１４の主要部を構成する樹脂の線膨張係数は１×１０-5／℃〜１×１０-4／℃程度であり、第２基板１４として本実施の形態で用いたポリサルフォンの線膨張係数は５．６×１０-5／℃である。
【００１９】本実施の形態のような長尺のインクジェットヘッド１１では、ヒータボード１３と第２基板１４との線膨張係数の相違によって、ヒータボード１３上にある吐出エネルギー発生部としての電気熱変換体１６と吐出口２６との相対位置がずれてしまう虞がある。
【００２０】そこで、第２基板１４には、その線膨張係数よりも小さな線膨張係数を有するステンレス鋼やセラミックス製の変形抑制部材３０をその長手方向に沿って一体的に成形し、第２基板１４の熱変形を抑制するようにしている。因に、ステンレス鋼の線膨張係数は１．７３×１０-5／℃であり、この変形抑制部材３０を一体的にインサート成形することにより、第２基板１４の長手方向に沿った熱変形を変形抑制部材３０によってステンレス鋼の熱変形程度に抑制することができ、ヒータボード１３上の電気熱変換体１６と吐出口２６との相対位置のずれを大幅に小さく抑えることができる。
【００２１】尚、変形抑制部材３０を一体的にインサート成形した第２基板１４を図７に示す。長手方向両端面の外周全てに接するように、第２基板１４の主要部を構成する樹脂部３５を形成し、第２基板１４の長手方向に沿った樹脂の収縮変形を確実に拘束できるようにしてある。
【００２２】更に、第２基板１４が成形加工で製造した場合に生じる反りも拘束することが可能である。しかも、その反りは吐出方向とその吐出方向と長手方向に垂直な方向の何れにも生じるが、何れも拘束することが可能である。
【００２３】更に、第２基板１４においてインク路を形成する第１壁部３７及び第２壁部３８と第１基板１２とが接触する面において、他の表面よりも表面粗さを大きくしている（図６参照）。
【００２４】本実施の形態において、押さえばね２３による圧接力と温度変化による第１基板１２と第２基板１４の体積変化を考慮した場合、第２基板１４の吐出口に並んだ点の長手方向の変位についてのシミュレーションを行なった結果を図８に示す。この図では、第２基板１４においてインク路を形成する第１壁部３７と、共通インク室を形成する第２壁部３８とが第１基板１２と接触する面において、成形加工した際に他の表面と同じ程度の表面粗さを持つようにした状態の場合と、表面粗さが大きくなるように金型表面を荒らして成形した状態の場合との比較を示している。図８からも明らかなように、第２基板１４が第１基板１２と接触する面を荒らした状態のものの方が圧倒的に点列の変位は小さく、ノズルの配列精度は大幅に向上していることになる。
【００２５】図８に示すシミュレーションの結果から、配列精度を±１μｍ以下とするには、第１壁部３７と第１基板１２との接触面における摩擦係数に換算して０．３より大きくすることが必要である。
【００２６】剛性が異なる第１基板１２と第２基板１４とを接合するために力学的に力を加えたり、熱膨張率が異なる第１基板１２と第２基板１４とが接合された状態で温度変化が生じたりする場合、第２基板１４に変形抑制部材３０を一体成形することによってその長手方向の収縮・膨張は可成り抑えることが可能である。つまり、変形抑制部材３０と接触している表面付近は変形抑制部材３０と連動して収縮・膨張すると考えられるが、一方、変形抑制部材３０から一定の距離が存在する吐出口付近においては、収縮・膨張の絶対量に差が生じることになる。従って、吐出口の配列精度を高めるには、吐出口に近い部分で、第１基板１２の収縮・膨張の動きに精度良く連動するための工夫が必要である。
【００２７】又、吐出口に近い部分と同様に吐出方向に対して後方に位置する第２壁部３８も、第１基板１２の収縮・膨張の動きと精度良く連動しなければ吐出口の向きにばらつきが出る虞があり、着弾位置精度に悪い影響を及ぼすこととなる。
【００２８】本実施の形態では、その考え方に基づき、吐出口に連通するインク路を形成する第１壁部３７及び第２壁部（共通インク室）の第１基板１２との接触面に、第１基板１２の収縮・膨張の動きと連動し易くするために、予め表面粗さを荒くすることを示した。
【００２９】尚、金型表面を荒くする等の処置をしなくても、成形後、表面をショットブラスト加工等で表面粗さを大きくしても同じ効果があることは言うまでもない。又、接着剤を塗布したりすることも摩擦係数を大きくすることと等価である。更に、第１基板１２と摩擦係数が大きくて剛性が高い材料を、第１壁部３７及び第２壁部３８の全て若しくは接合面付近に採用し、第２基板１４の成形加工時に２色成形して接合することも考えられる。
【００３０】（インクジェットカートリッジの構成）以上はフルラインタイプのインクジェットヘッド１１について説明したが、シリアルタイプのものに応用したり、これをインクジェットカートリッジに組み込むことも当然可能であり、このような本発明に係るインクジェットカートリッジ４１の外観を図９に示す。
【００３１】即ち、図示のインクジェットカートリッジ４１は、不図示のインクジェット装置のキャリッジに位置決め状態で取り付けられ、インクジェット装置との間で電気的な信号等の授受を行うようになっている。
【００３２】キャリッジに対して着脱可能に交換されるインクジェットカートリッジ４１は、インクジェットヘッド１１と、このインクジェットヘッド１１を保持するヘッドホルダ４２と、このヘッドホルダ４２にインクジェットヘッド１１を押圧する押圧ブロック４３と、インクを収容するインクタンク４４と、このインクタンク４４内を密閉する蓋部材４５とで主要部が構成されており、インクジェットカートリッジ４１の容積の大部分を占めるインクタンク４４には、このインクタンク４４内を大気圧に保持するための大気運通口４６が形成されている。
【００３３】インクを吐出するための多数の吐出口２６が形成されたインクジェットヘッド１１は、先の図１〜図７に示した実施の形態と対応した構造を有するものであり、このインクジェットヘッド１１は、押圧ブロック４３によってヘッドホルダ４２に押圧保持されている。インクは、インクタンク４４からインクジェットヘッド１１の不図示のインク供給管及び連通孔３１を介して共通インク室から各インク路２９に導かれる。
【００３４】（インクジェット装置の構成）このようなインクジェットカートリッジ４１を搭載した本発明に係るインクジェット装置の概略構成を図１０に示す。
【００３５】本実施の形態に係るインクジェット装置は、フルラインタイプのカラープリンタであり、インクジェットカートリッジ４１は、イエロー色インク、マゼンタ色インク、シアン色インク、ブラック色インクをそれぞれ蓄えた４つのインクタンク４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃ，４７Ｂ( 以下、これらをまとめてインクタンク４７と記載する）と、これらのインクタンク４７にそれぞれ接続配管４８を介してインク供給管が接続する４つのインクジェットヘッド１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂ（以下、これらをまとめてインクジェットヘッド１１と記載する）とを備え、各インクタンク４７は接続配管４８に対して交換可能に連結される。
【００３６】制御装置４９に接続するヘッドドライバ５０によって各電気熱変換体１６に対する通電のＯＮ／ＯＦＦがそれぞれ切り換えられるインクジェットヘッド１１は、図１〜図７に示した実施の形態のものと基本的な構造は全く同じであり、無端の搬送用ベルト５１を挟んでプラテン５２と対向するように搬送用ベルト５１の搬送方向に沿って所定間隔で配列されている。
【００３７】そして、制御装置４９によって作動が制御される回復処理のためのヘッド移動手段５３により、プラテン５２との対向方向に昇降し得るようになっている。各インクジェットヘッド１１の側方には、プリント用紙５４に対するプリント作業に先立ち、インク通路２９内に介在する古いインクを吐出口２６から吐出してインクジェットヘッド１１の回復処理を行うためのヘッドキャップ５５がインクジェットヘッド１１の配列間隔に対して半ピッチずらした状態で配置され、制御装置４９によって作動が制御されるキャップ移動手段５６により、それぞれインクジェットヘッド１１の直下に移動し、吐出口２６から吐出される廃インクを受けるようになっている。
【００３８】プリント用紙５４を搬送する搬送用ベルト５１は、ベルト駆動モータ５７に連結された駆動ローラ５８に巻き掛けられ、制御装置４９に接続するモータドライバ５９によってその作動が切り換えられる。又、搬送用ベルト５１の上流側には、この搬送用ベルト５１を帯電することによってプリント用紙５４を搬送用ベルト５１に密着させるための帯電器６０が設けられており、この帯電器６０は、制御装置４９に接続された帯電器ドライバ６１によってその通電のＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる。搬送用ベルト５１の上にプリント用紙５４を供給するための一対の絵紙ローラ６２には、これら一対の給紙ローラ６２を駆動回転させるための給紙用モータ６３が連結され、この給紙用モータ６３は、制御装置４９に接続されたモータドライバ６４によって作動が切り換えられる。
【００３９】従って、プリント用紙５４に対するプリント作業に先立ち、インクジェットヘッド１１がプラテン５２から離れるように上昇し、次いでヘッドキャップ６５がインクジェットヘッド１１の直下に移動してインクジェットヘッド１１の回復処理を行った後、ヘッドキャップ６５を元の待機位置へ移動させ、更にインクジェットヘッド１１をプリント位置までプラテン５２側に移動させる。そして、帯電器６０を作動させると同時に搬送用ベルト５１を駆動し、更に給紙ローラ６２によってプリント用紙５４を搬送用ベルト５１上に載置し、各インクジェットヘッド１１によって所定の色画像がプリント用紙５４にプリントされる。
【００４０】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明によれば、それぞれ液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が設けられた第１基板と、該第１基板と接合することにより前記吐出エネルギー発生部の各々に対応したインク路と該インク路に連通した共通インク室とを形成する壁部を有する第２基板とを備え、該第２基板は、前記インク路を形成する第１壁部と前記共通インク室を形成する第２壁部とを備えており、前記第１基板と前記第２基板との接合部が前記第１壁部と前記第２壁部とであるインクジェットヘッドにおいて、接合部の摩擦係数が０．３以上となるように表面処理したため、吐出口の数が多くても吐出液滴の着弾位置精度の大幅な向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの外観斜視図である。
【図２】本発明に係るインクジェットヘッド要部の分解斜視図である。
【図３】本発明に係るインクジェットヘッドの長手方向に沿った断面図である。
【図４】第２基板の正面図である。
【図５】第２基板の断面図である。
【図６】第２基板の第１壁部都第２壁部の構成を示す斜視図である。
【図７】第２基板の概略構造を表す斜視図である。
【図８】吐出口列の長手方向変位をシミュレーションで求めた図である。
【図９】本発明に係るインクジェットカートリッジの斜視図である。
【図１０】本発明に係るインクジェット装置の斜視図である。
【符号の説明】
１１ インクジェットヘッド
１２ 第１基板
１３ ヒータボード
１４ 第２基板
１５ 配線基板
１６ 電気熱変換体
２８ インク路
２９ 窪み部
３０ 変形抑制部材
３７ 第１壁部
３８ 第２壁部
４１ インクジェットカートリッジ
４４ インクタンク
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘッド、インクジェットカートリッジ及びインクジェット装置に関し、特に吐出口がプリント媒体のプリント領域の全幅に亘って配置されたフルラインタイプのものに応用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】第１基板と第２基板とを接合する際に力学的に力を加えて圧接するような場合、両基板はその力の向きと直角方向に伸びることになるが、各々の基板の剛性に差がある材料を用いた場合、第１基板に配列された吐出エネルギー発生部の間隔と第２基板に配列された吐出口及び液路の間隔との間にずれが生じることとなる。
【０００３】第１基板と第２基板との熱膨張率に差がある材料を用いた場合、環境温度が変化したり、吐出エネルギーの発生によって両基板に温度変化が生じると、第１基板に配列された吐出エネルギー発生部の間隔と第２基板に配列された吐出口及び液路の間隔との間にずれが生じることとなる。
【０００４】インクジェットヘッドを長尺化したフルラインタイプのものは、吐出口の数が多いほどこれらのずれが大きくなり、吐出方向の不均一等による着弾位置精度低下、インク吐出量のむら、インク不吐出等による印刷精度低下の大きな原因となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】第１基板にシリコン等の金属を用い、第２基板に金属よりも剛性が小さくて熱膨張率が大きな樹脂材料を用いるような場合、前記現象を解決するため、剛性が大きくて熱膨張係数の小さな部材を変形抑制部材として第２基板と一体成形したり、更にその熱変形部材の外周に環状の凹部や凸部を形成したり、ローレット加工による格子状又は網目状の刻み目を入れる等、第２基板に係止する係止部を構成する等の対策が採られてきた。
【０００６】上記対策により、第２基板の長手方向に沿った収縮も小さくなって、吐出エネルギー発生部の配列間隔のずれが少なくなり、結果として着弾位置精度や印刷精度は向上した。
【０００７】ところが、最近では更なる高画質且つ高精細なプリント品質の向上が望まれるようになり、吐出したインク液滴の着弾位置精度を大幅に向上させる必要が生じている。
【０００８】従って、本発明の目的は、吐出口の数が多くても吐出液滴の着弾位置精度の大幅な向上を図ることができるインクジェットヘッドとインクジェットカートリッジ及びインクジェット装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、それぞれ液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が設けられた第１基板と、該第１基板と接合することにより前記吐出エネルギー発生部の各々に対応したインク路と該インク路に連通した共通インク室とを形成する壁部を有する第２基板とを備え、該第２基板は、前記インク路を形成する第１壁部と前記共通インク室を形成する第２壁部とを備えており、前記第１基板と前記第２基板との接合部が前記第１壁部と前記第２壁部とであるインクジェットヘッドにおいて、接合部の摩擦係数が０．３以上となるように表面処理したことを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドを搭載してインクジェットカートリッジを構成したことを特徴とする。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドを搭載してインクジェット記録装置を構成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】（インクジェットヘッドの構成）図１は本発明に係るインクジェットヘッドの外観斜視図、図２は同インクジェットヘッド要部の分解斜視図、図３は同インクジェットヘッドの長手方向に沿った断面図である。
【００１４】本実施の形態に係るインクジェットヘッド１１は、ステンレス鋼等で形成された第１基板１２と、この第１基板１２上に重ね合わされるヒータボード１３と、これらのヒータボード１３の前端側に重ね合わされる第２基板１４と、ヒータボード１３の後端側に重ね合わされる配線基板１５とで主要部が構成される。尚、図４R>４は第２基板１４の正面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。
【００１５】前記配線基板１５の上には、第２基板１４を装着するためのばねホルダ２２が位置しており、このばねホルダ２２は、配線基板１５を介して第１基板１２に固定されている。そして、ばねホルダ２２には、ヒータボード１３の配列方向に沿って並ぶ複数の押さえばね２３の基端部がそれぞれ係止されており、これらの押さえばね２３の先端部が第２基板１４の上面に当接し、そのばね力によって第２基板１４をヒータボード１３上に押圧固定している。
【００１６】（第２基板の構成）第２基板１４の吐出面２４には、第１基板１２及びヒータボード１３の前端面に当接する位置決め用のフランジ部２５が設けられており、このフランジ部２５を貫通して吐出面２４に一端が開口する吐出口２６の他端には、台形断面を有する溝２７が連通している。そして、台形断面の溝２７の他端は、第２基板１４の後部接合面の長手方向に沿って形成された窪み部２９に接続され、後述する共通インク室を構成するための窪み部２９には、第２基板１４内に埋設されたステンレス鋼管等の円筒状を成す変形抑制部材３０の外周面の一部が臨んだ状態となっている（図５参照）。
【００１７】上記溝２７や窪み部２９が形成された第２基板１４は、前記押さえばね２３等の連結手段を介してヒータボード１３上に固定され、これによって第２基板１４の接合面はヒータボード１３の上面に密着状態で接合される。この場合、ヒータボード１３の各電気熱変換体１６がそれぞれ溝２７と正対するようにヒータボード１３と第２基板１４とが位置決めされ、第２基板１４のフランジ部２５が第１基板１２及びヒータボード１３の前端面に密着状態で押し当てられる。
【００１８】基板であるヒータボード１３は、シリコンウェハで構成されており、その線膨張係数は２．４×１０-6／℃である。これに対し、第２基板１４の主要部を構成する樹脂の線膨張係数は１×１０-5／℃〜１×１０-4／℃程度であり、第２基板１４として本実施の形態で用いたポリサルフォンの線膨張係数は５．６×１０-5／℃である。
【００１９】本実施の形態のような長尺のインクジェットヘッド１１では、ヒータボード１３と第２基板１４との線膨張係数の相違によって、ヒータボード１３上にある吐出エネルギー発生部としての電気熱変換体１６と吐出口２６との相対位置がずれてしまう虞がある。
【００２０】そこで、第２基板１４には、その線膨張係数よりも小さな線膨張係数を有するステンレス鋼やセラミックス製の変形抑制部材３０をその長手方向に沿って一体的に成形し、第２基板１４の熱変形を抑制するようにしている。因に、ステンレス鋼の線膨張係数は１．７３×１０-5／℃であり、この変形抑制部材３０を一体的にインサート成形することにより、第２基板１４の長手方向に沿った熱変形を変形抑制部材３０によってステンレス鋼の熱変形程度に抑制することができ、ヒータボード１３上の電気熱変換体１６と吐出口２６との相対位置のずれを大幅に小さく抑えることができる。
【００２１】尚、変形抑制部材３０を一体的にインサート成形した第２基板１４を図７に示す。長手方向両端面の外周全てに接するように、第２基板１４の主要部を構成する樹脂部３５を形成し、第２基板１４の長手方向に沿った樹脂の収縮変形を確実に拘束できるようにしてある。
【００２２】更に、第２基板１４が成形加工で製造した場合に生じる反りも拘束することが可能である。しかも、その反りは吐出方向とその吐出方向と長手方向に垂直な方向の何れにも生じるが、何れも拘束することが可能である。
【００２３】更に、第２基板１４においてインク路を形成する第１壁部３７及び第２壁部３８と第１基板１２とが接触する面において、他の表面よりも表面粗さを大きくしている（図６参照）。
【００２４】本実施の形態において、押さえばね２３による圧接力と温度変化による第１基板１２と第２基板１４の体積変化を考慮した場合、第２基板１４の吐出口に並んだ点の長手方向の変位についてのシミュレーションを行なった結果を図８に示す。この図では、第２基板１４においてインク路を形成する第１壁部３７と、共通インク室を形成する第２壁部３８とが第１基板１２と接触する面において、成形加工した際に他の表面と同じ程度の表面粗さを持つようにした状態の場合と、表面粗さが大きくなるように金型表面を荒らして成形した状態の場合との比較を示している。図８からも明らかなように、第２基板１４が第１基板１２と接触する面を荒らした状態のものの方が圧倒的に点列の変位は小さく、ノズルの配列精度は大幅に向上していることになる。
【００２５】図８に示すシミュレーションの結果から、配列精度を±１μｍ以下とするには、第１壁部３７と第１基板１２との接触面における摩擦係数に換算して０．３より大きくすることが必要である。
【００２６】剛性が異なる第１基板１２と第２基板１４とを接合するために力学的に力を加えたり、熱膨張率が異なる第１基板１２と第２基板１４とが接合された状態で温度変化が生じたりする場合、第２基板１４に変形抑制部材３０を一体成形することによってその長手方向の収縮・膨張は可成り抑えることが可能である。つまり、変形抑制部材３０と接触している表面付近は変形抑制部材３０と連動して収縮・膨張すると考えられるが、一方、変形抑制部材３０から一定の距離が存在する吐出口付近においては、収縮・膨張の絶対量に差が生じることになる。従って、吐出口の配列精度を高めるには、吐出口に近い部分で、第１基板１２の収縮・膨張の動きに精度良く連動するための工夫が必要である。
【００２７】又、吐出口に近い部分と同様に吐出方向に対して後方に位置する第２壁部３８も、第１基板１２の収縮・膨張の動きと精度良く連動しなければ吐出口の向きにばらつきが出る虞があり、着弾位置精度に悪い影響を及ぼすこととなる。
【００２８】本実施の形態では、その考え方に基づき、吐出口に連通するインク路を形成する第１壁部３７及び第２壁部（共通インク室）の第１基板１２との接触面に、第１基板１２の収縮・膨張の動きと連動し易くするために、予め表面粗さを荒くすることを示した。
【００２９】尚、金型表面を荒くする等の処置をしなくても、成形後、表面をショットブラスト加工等で表面粗さを大きくしても同じ効果があることは言うまでもない。又、接着剤を塗布したりすることも摩擦係数を大きくすることと等価である。更に、第１基板１２と摩擦係数が大きくて剛性が高い材料を、第１壁部３７及び第２壁部３８の全て若しくは接合面付近に採用し、第２基板１４の成形加工時に２色成形して接合することも考えられる。
【００３０】（インクジェットカートリッジの構成）以上はフルラインタイプのインクジェットヘッド１１について説明したが、シリアルタイプのものに応用したり、これをインクジェットカートリッジに組み込むことも当然可能であり、このような本発明に係るインクジェットカートリッジ４１の外観を図９に示す。
【００３１】即ち、図示のインクジェットカートリッジ４１は、不図示のインクジェット装置のキャリッジに位置決め状態で取り付けられ、インクジェット装置との間で電気的な信号等の授受を行うようになっている。
【００３２】キャリッジに対して着脱可能に交換されるインクジェットカートリッジ４１は、インクジェットヘッド１１と、このインクジェットヘッド１１を保持するヘッドホルダ４２と、このヘッドホルダ４２にインクジェットヘッド１１を押圧する押圧ブロック４３と、インクを収容するインクタンク４４と、このインクタンク４４内を密閉する蓋部材４５とで主要部が構成されており、インクジェットカートリッジ４１の容積の大部分を占めるインクタンク４４には、このインクタンク４４内を大気圧に保持するための大気運通口４６が形成されている。
【００３３】インクを吐出するための多数の吐出口２６が形成されたインクジェットヘッド１１は、先の図１〜図７に示した実施の形態と対応した構造を有するものであり、このインクジェットヘッド１１は、押圧ブロック４３によってヘッドホルダ４２に押圧保持されている。インクは、インクタンク４４からインクジェットヘッド１１の不図示のインク供給管及び連通孔３１を介して共通インク室から各インク路２９に導かれる。
【００３４】（インクジェット装置の構成）このようなインクジェットカートリッジ４１を搭載した本発明に係るインクジェット装置の概略構成を図１０に示す。
【００３５】本実施の形態に係るインクジェット装置は、フルラインタイプのカラープリンタであり、インクジェットカートリッジ４１は、イエロー色インク、マゼンタ色インク、シアン色インク、ブラック色インクをそれぞれ蓄えた４つのインクタンク４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃ，４７Ｂ( 以下、これらをまとめてインクタンク４７と記載する）と、これらのインクタンク４７にそれぞれ接続配管４８を介してインク供給管が接続する４つのインクジェットヘッド１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂ（以下、これらをまとめてインクジェットヘッド１１と記載する）とを備え、各インクタンク４７は接続配管４８に対して交換可能に連結される。
【００３６】制御装置４９に接続するヘッドドライバ５０によって各電気熱変換体１６に対する通電のＯＮ／ＯＦＦがそれぞれ切り換えられるインクジェットヘッド１１は、図１〜図７に示した実施の形態のものと基本的な構造は全く同じであり、無端の搬送用ベルト５１を挟んでプラテン５２と対向するように搬送用ベルト５１の搬送方向に沿って所定間隔で配列されている。
【００３７】そして、制御装置４９によって作動が制御される回復処理のためのヘッド移動手段５３により、プラテン５２との対向方向に昇降し得るようになっている。各インクジェットヘッド１１の側方には、プリント用紙５４に対するプリント作業に先立ち、インク通路２９内に介在する古いインクを吐出口２６から吐出してインクジェットヘッド１１の回復処理を行うためのヘッドキャップ５５がインクジェットヘッド１１の配列間隔に対して半ピッチずらした状態で配置され、制御装置４９によって作動が制御されるキャップ移動手段５６により、それぞれインクジェットヘッド１１の直下に移動し、吐出口２６から吐出される廃インクを受けるようになっている。
【００３８】プリント用紙５４を搬送する搬送用ベルト５１は、ベルト駆動モータ５７に連結された駆動ローラ５８に巻き掛けられ、制御装置４９に接続するモータドライバ５９によってその作動が切り換えられる。又、搬送用ベルト５１の上流側には、この搬送用ベルト５１を帯電することによってプリント用紙５４を搬送用ベルト５１に密着させるための帯電器６０が設けられており、この帯電器６０は、制御装置４９に接続された帯電器ドライバ６１によってその通電のＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる。搬送用ベルト５１の上にプリント用紙５４を供給するための一対の絵紙ローラ６２には、これら一対の給紙ローラ６２を駆動回転させるための給紙用モータ６３が連結され、この給紙用モータ６３は、制御装置４９に接続されたモータドライバ６４によって作動が切り換えられる。
【００３９】従って、プリント用紙５４に対するプリント作業に先立ち、インクジェットヘッド１１がプラテン５２から離れるように上昇し、次いでヘッドキャップ６５がインクジェットヘッド１１の直下に移動してインクジェットヘッド１１の回復処理を行った後、ヘッドキャップ６５を元の待機位置へ移動させ、更にインクジェットヘッド１１をプリント位置までプラテン５２側に移動させる。そして、帯電器６０を作動させると同時に搬送用ベルト５１を駆動し、更に給紙ローラ６２によってプリント用紙５４を搬送用ベルト５１上に載置し、各インクジェットヘッド１１によって所定の色画像がプリント用紙５４にプリントされる。
【００４０】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明によれば、それぞれ液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が設けられた第１基板と、該第１基板と接合することにより前記吐出エネルギー発生部の各々に対応したインク路と該インク路に連通した共通インク室とを形成する壁部を有する第２基板とを備え、該第２基板は、前記インク路を形成する第１壁部と前記共通インク室を形成する第２壁部とを備えており、前記第１基板と前記第２基板との接合部が前記第１壁部と前記第２壁部とであるインクジェットヘッドにおいて、接合部の摩擦係数が０．３以上となるように表面処理したため、吐出口の数が多くても吐出液滴の着弾位置精度の大幅な向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの外観斜視図である。
【図２】本発明に係るインクジェットヘッド要部の分解斜視図である。
【図３】本発明に係るインクジェットヘッドの長手方向に沿った断面図である。
【図４】第２基板の正面図である。
【図５】第２基板の断面図である。
【図６】第２基板の第１壁部都第２壁部の構成を示す斜視図である。
【図７】第２基板の概略構造を表す斜視図である。
【図８】吐出口列の長手方向変位をシミュレーションで求めた図である。
【図９】本発明に係るインクジェットカートリッジの斜視図である。
【図１０】本発明に係るインクジェット装置の斜視図である。
【符号の説明】
１１ インクジェットヘッド
１２ 第１基板
１３ ヒータボード
１４ 第２基板
１５ 配線基板
１６ 電気熱変換体
２８ インク路
２９ 窪み部
３０ 変形抑制部材
３７ 第１壁部
３８ 第２壁部
４１ インクジェットカートリッジ
４４ インクタンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】 それぞれ液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が設けられた第１基板と、該第１基板と接合することにより前記吐出エネルギー発生部の各々に対応したインク路と該インク路に連通した共通インク室とを形成する壁部を有する第２基板とを備え、該第２基板は、前記インク路を形成する第１壁部と前記共通インク室を形成する第２壁部とを備えており、前記第１基板と前記第２基板との接合部が前記第１壁部と前記第２壁部とであるインクジェットヘッドにおいて、接合部の摩擦係数が０．３以上となるように表面処理したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】 請求項１記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェットカートリッジ。
【請求項３】 請求項１記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェット装置。
【請求項１】 それぞれ液滴を吐出するための吐出エネルギー発生部が設けられた第１基板と、該第１基板と接合することにより前記吐出エネルギー発生部の各々に対応したインク路と該インク路に連通した共通インク室とを形成する壁部を有する第２基板とを備え、該第２基板は、前記インク路を形成する第１壁部と前記共通インク室を形成する第２壁部とを備えており、前記第１基板と前記第２基板との接合部が前記第１壁部と前記第２壁部とであるインクジェットヘッドにおいて、接合部の摩擦係数が０．３以上となるように表面処理したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】 請求項１記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェットカートリッジ。
【請求項３】 請求項１記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェット装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００２−２１０９７２（Ｐ２００２−２１０９７２Ａ）
【公開日】平成１４年７月３１日（２００２．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−９１８２（Ｐ２００１−９１８２）
【出願日】平成１３年１月１７日（２００１．１．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年７月３１日（２００２．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年１月１７日（２００１．１．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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