(57)【要約】【課題】インクジェット記録装置に対する装着精度が向上したインクジェット記録ヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】記録液を吐出する為のエネルギー発生素子を備えた記録素子基板６を支持する支持部材４には、インクジェット記録装置に装着した際に該記録ヘッドの位置の基準となる少なくとも１つの基準面を設けられる。そして、支持部材４を構成する材料は、８０ｗｔ％以上のフィラを含有する樹脂で構成され、支持部材４と記録液を格納する記録液格納部材５とが一体成形される。【選択図】図１
2010280096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録液を吐出する為のエネルギー発生素子を備えた記録素子基板を支持する支持部材を備え、インクジェット記録装置に装着されるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記支持部材は、前記インクジェット記録ヘッドが前記インクジェット記録装置に装着された際に当接して前記インクジェット記録ヘッドの位置の基準となる少なくとも１つの基準面を備えており、かつ前記支持部材は８０ｗｔ％以上のフィラを含有してなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記支持部材と一体成形された、前記記録液を格納する為の記録液格納部材をさらに備え、該記録液格納部材は、前記インクジェット記録装置に当接する少なくとも１つの前記基準面を備えていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
金型内に前記支持部材を配置し、前記記録液格納部材を成形するために樹脂を前記金型内に充填することで、前記支持部材の前記基準面が前記金型の内側面に密着して成形された、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記支持部材はＰＰＳないし変性ＰＰＥを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記フィラは酸化珪素を少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
記録液を吐出する為のエネルギー発生素子を備えた記録素子基板を支持する支持部材を備え、インクジェット記録装置に装着されるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記支持部材を、前記記録液を格納するための記録液格納部材を成形する金型内へ配置し固定した状態で、該金型内に樹脂を射出することにより、前記支持部材と前記記録液格納部材を一体成形してインクジェット記録ヘッドを得ることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記記録液格納部材を成形する際の樹脂によって、前記インクジェット記録ヘッドの前記インクジェット記録装置に装着される際の位置の基準となる前記支持部材の基準面を前記金型の内側面に密着させることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録液室内に気泡を発生させ、記録液室に体積変化を与えることにより、記録液を記録媒体に押し出して記録を行うインクジェット記録装置に搭載される、インクジェット記録ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェット記録ヘッドは、記録液を吐出する記録素子基板と、記録液を格納する記録液格納部材、記録液吸収体及び蓋部材、更に吐出信号を記録素子基板に伝達する電気配線テープ等で構成される。
【０００３】
インクジェット記録ヘッドのインクジェット記録装置への位置固定は、各々が具備した基準面を係合し、所定荷重が付与された状態で行われる。この際、基準面を成す材料の剛性、即ち曲げ弾性率を高くすることで、装着基準面の変形を抑制し、インクジェット記録ヘッドの装着精度を上げることが出来る。また、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置の基準面の耐クリープ性を高くすることで、インクジェット記録ヘッドの脱着時における磨耗を抑制し、装着時の位置ずれの発生を防ぐことが出来る。
【０００４】
したがって、インクジェット記録ヘッドとインクジェット記録装置の装着精度が向上し、高い印字品位が得られることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９８２１７公報
【特許文献２】特開平８―２９０５６３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のインクジェット記録ヘッドをインクジェット記録装置へ装着を行う方法として、特許文献１では、樹脂でインクジェット記録ヘッドの基準面を形成し、インクジェット記録装置の基準面へ当接させることで装着精度を高める手法が開示されている。しかしながら、基準面を構成する材料として樹脂を用いた場合、剛性、即ち曲げ弾性率が不十分で、インクジェット記録ヘッドの装着基準面が変形する恐れがあった。曲げ弾性率を向上する手段として、特許文献２では、インクジェット記録ヘッドの基準面を構成する材料として、金属やセラミックスを用いる手段が開示されている。しかしながら、これらを用いた場合、樹脂から成るインクジェット記録装置側の当接基準面が、インクジェット記録ヘッドの脱着時に磨耗し、インクジェット記録ヘッドの装着時の位置ずれを引き起こす等の問題が発生する恐れがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、インクジェット記録ヘッドの装着基準面を構成する樹脂部材の剛性及び耐クリープ性を上げることによって、インクジェット記録装置への装着精度が向上したインクジェット記録ヘッド及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
記録液を吐出する為のエネルギー発生素子を備えた記録素子基板を支持する支持部材を備え、インクジェット記録装置に装着されるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記支持部材は、前記インクジェット記録ヘッドが前記インクジェット記録装置に装着された際に当接して前記インクジェット記録ヘッドの位置の基準となる少なくとも１つの基準面を備えており、かつ前記支持部材は８０ｗｔ％以上のフィラを含有してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、インクジェット記録ヘッドとインクジェット記録装置の装着精度が向上することで、高い印字品位が得られるインクジェット記録ヘッド及びその製造方法の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施例のインクジェット記録ヘッドを示す図。
【図２】インクジェット記録装置に設けられたインクジェット記録ヘッド装着部であるキャリッジを示す図。
【図３】インクジェット記録ヘッドがキャリッジに装着される様子を説明するための図。
【図４】本発明の第２の実施例のインクジェット記録ヘッドを示す図。
【図５】実施例における曲げ弾性率測定の試験を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。本実施形態はブラックインク用（単色型）のインクジェット記録ヘッドを用いて表記しているが、カラー用（ＹＭＣ一体型）のインクジェット記録ヘッドにも適用可能である。
【００１２】
（実施例１）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施例のインクジェット記録ヘッド１の側面の模式図である。図１（ｂ）はインクジェット記録ヘッド１の底面の模式図である。図１（ｃ）はインクジェット記録ヘッド１の上面の模式図である。図１（ｄ）は、インクジェット記録ヘッド１のＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
図１（ａ）で示すように、インクジェット記録ヘッド１は、接合体２と蓋３とを有する。図１（ｄ）で示すように、接合体２は、記録素子基板６を支持する支持部材４と、記録液格納部材５とから構成され、支持部材４と記録液格納部材５によって記録液を格納するための空間を形成している。この空間が蓋３で閉塞されている。また、この空間内には記録液を吸収して保持する記録液吸収体が収容されていてもよい。記録素子基板６は記録液を吐出する為のエネルギー発生素子を備えたものであり、支持部材４の底部に取り付けられている。また、支持部材４の側面には、エネルギー発生素子を駆動する駆動信号等を受け付けるための電気接点であるコンタクト部７が設けられている。コンタクト部７及び記録素子基板６は、電気配線テープにより電気的に接続されている。図１（ｂ）で示すように、記録素子基板６には記録液を吐出するための吐出口８が設けられている。複数の吐出口８が列を成すことによって、吐出口列９が形成される。
【００１４】
支持部材４には、図１（ａ）及び図１（ｃ）で示すように、不図示のインクジェット記録装置にインクジェット記録ヘッド１を装着した際に該記録ヘッドの位置の基準となるＸ基準面Ｘ１，Ｙ基準面Ｙ１，Ｚ基準面Ｚ１，θ基準面θ１が設けられている。また、蓋３には、インクジェット記録ヘッド１をインクジェット記録装置に装着した際に該記録ヘッドがヘッド装着部から脱落しないように荷重を付与される荷重付与面Ｓが設けられている。
【００１５】
次に、上記の各基準面について説明する。
【００１６】
図１（ｂ）で示すように、Ｘ基準面Ｘ１は、記録素子基板６に平行で且つ吐出口列９と垂直な方向に関してインクジェット記録ヘッド１の位置決めを行う。Ｙ基準面Ｙ１は吐出口列９と平行な方向に関してインクジェット記録ヘッド１の位置決めを行う。図１（ａ）で示すように、Ｚ基準面Ｚ１は記録素子基板６に垂直な方向（記録液の吐出の方向）に関してインクジェット記録ヘッド１の位置決めを行う。またθ基準面θ１は、記録素子基板６と、記録紙（不図示）との平行度を上げる為に、インクジェット記録ヘッド１の回転止めの機能を成している。
【００１７】
本実施例によれば、支持部材４のコンタクト部７が設けられていない別の側面にＸ基準面Ｘ１、Ｙ基準面Ｙ1、Ｚ基準面Ｚ１を備えた突起１２を有している。また、支持部材４のコンタクト部７が設けられている側面にθ基準面θ１を備えた突起１３を有している。
【００１８】
図２（ａ）は、インクジェット記録装置に設けられたヘッド装着部であるキャリッジ１０の模式図である。図２（ｂ）は、キャリッジ１０のＢ−Ｂ断面である。
【００１９】
図２（ａ）及び図２（ｂ）で示すように、キャリッジ１０には、インクジェット記録ヘッド１の突起１２および突起１３に設けられた基準面のそれぞれに当接するＸ基準面Ｘｂ、Ｙ基準面Ｙｂ、Ｚ基準面Ｚｂ、θ基準面θｂが設けられている。また、キャリッジ１０には、インクジェット記録ヘッド１が装着された際、インクジェット記録ヘッド１の荷重付与面Ｓに荷重を加える荷重付加面Ｆｂを有している。また、エネルギー発生素子を駆動する駆動信号等を送るための外部信号出力端子１１が固定されている。
【００２０】
次に、インクジェット記録ヘッド１がインクジェット記録装置に設けられたキャリッジ１０へ装着される様子を説明する。
【００２１】
図３（ａ）は、インクジェット記録ヘッド１がキャリッジ１０に装着される様子を説明するための図である。図３（ｂ）は、インクジェット記録ヘッド１がキャリッジ１０に装着された状態におけるＣ−Ｃ断面図である。図３（ａ）で示すように、インクジェット記録ヘッド１がキャリッジ１０に装着された際、インクジェット記録ヘッド１の基準面Ｘ１、Ｙ1、Ｚ１、θ１のそれぞれがキャリッジ１０の基準面Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ、θｂに係合する。このとき、インクジェット記録ヘッド１の荷重付与面Ｓにもキャリッジ１０の荷重付加面Ｆｂが係合し、キャリッジ１０の荷重付加面Ｆｂからインクジェット記録ヘッド１の荷重付与面Ｓに荷重が加わる。したがって、インクジェット記録装ヘッド１は突起１２を中心とした回転モーメントＭを加えられた状態でキャリッジ１０に装着される。その結果、インクジェット記録ヘッド１の基準面Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１、θ１がキャリッジ１０の基準面Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ、θｂに当接して固定される。したがって、基準面を成す材料の剛性、即ち曲げ弾性率を向上させることで、装着基準面を備えた突起１２及び突起１３の変形を抑制し、インクジェット記録ヘッド１の装着精度を上げることが出来る。
【００２２】
次に、接合体２を構成する支持部材４および記録液格納部材５の材料について説明する。
【００２３】
支持部材４は、記録素子基板６を支持する機能だけでなく、記録液格納部材５と一体成形されることで記録液を格納する空間を形成している。そのため、支持部材４を構成する樹脂としては、耐インク性、耐熱性の観点から、ＰＰＳ、変性ＰＰＥが望ましい。またインク保持性、即ち、ガスバリア性を高めたい場合は、ＰＰ、ＰＥＴも採用することが出来る。
【００２４】
支持部材４のフィラとしては、各々酸化珪素を含む、ガラス、アルミナ、カーボン等を選択することが出来る。
【００２５】
従来、装着基準面の材質には、ＳＡＢＩＣ社製の変性ＰＰＥ、ＰＣＮ２９１０を用いており、その曲げ弾性率は３．５ＧＰａ（図５で示す本実施例における試験方法）程度であった。先述した様に、インクジェット記録ヘッド１とキャリッジ１０との装着精度を上げる為には、その装着時の荷重によって生じる該記録ヘッドの装着基準面の変形を抑える必要がある。従って、本発明の実施例では、各基準面を備えた支持部材４には剛性の高い材料を採用しており、具体的には曲げ弾性率が６．２ＧＰａ（本実施例における試験方法）の材料を採用した。本材料を構成する樹脂としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）と、変性ＰＰＥ（ポリフェニルエーテル）を含有した熱可塑性樹脂材料を用いた。また支持部材４の曲げ弾性率を向上させる為に、本材料には球状シリカを８０ｗｔ％以上添加されたものを用いた。
【００２６】
また、記録液の格納機能を備えた記録液格納部材５については、ガラスフィラを３５ｗｔ％含有した変性ＰＰＥ、具体的にはＳＡＢＩＣ社製のＰＣＮ２９１０を用いた。
【００２７】
支持部材４が成形された後、支持部材４は記録液格納部材５を成形する金型内に固定される。そして、金型内に記録液格納部材５を構成する材料を射出することで、支持部材４と記録液格納部材５とが接合体２として一体成形される。次に、接合体２のうちの支持部材４の部分に記録素子基板６を固定した後、後工程を経てインクジェット記録ヘッド１が完成する。
【００２８】
次に効果を説明する。
【００２９】
本実施例によれば、支持部材４を構成する材料の曲げ弾性率は、６．２ＧＰａと向上されている。したがって、支持部材４の装着基準面の変形が抑制され、インクジェット記録ヘッド１の装着精度を上げることが可能となる。
【００３０】
また、本実施例では、支持部材４を樹脂で構成することにより、支持部材４を金属で構成した場合と比べて、キャリッジ１０への脱着時における基準面の磨耗が抑制され、装着時の位置ずれを軽減することが可能となる。
【００３１】
（実施例２）
本発明の第２の実施例を図４に基づいて説明する。第１の実施例と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【００３２】
図４（ａ）は、本発明の第２の実施例のインクジェット記録ヘッド１の側面の模式図である。図４（ｂ）は、インクジェット記録ヘッド１の底面の模式図である。図４（ｃ）は、インクジェット記録ヘッド１のＤ−Ｄ断面図である。インクジェット記録ヘッド１の構造は実施例１と同様である。実施例１では、エネルギー発生素子を駆動する駆動信号等を受け付ける為の電気接点であるコンタクト部７が設けられている支持部材４の側面に、θ基準面θ１を備えた突起１３が設けられている。これに対して実施例２では、図４（ｃ）で示すように、θ基準面θ１を備えた突起１３は、記録液格納部材５の側面に設けられている。
【００３３】
本実施例によれば、支持部材４の側面には、インクジェット記録ヘッド１のＸ基準面Ｘ１、Ｙ基準面Ｙ1、Ｚ基準面Ｚ１を備えた突起１２を有している。また、記録液格納部材５のコンタクト部７が設けられている側面には、θ基準面θ１を備えた突起１３を有している。
【００３４】
インクジェット記録ヘッド１のインクジェット記録装置に設けられたヘッド装着部であるキャリッジ１０への装着については、実施例１と同様である。
【００３５】
本実施例では、先述の様にθ基準面θ１は記録液格納部材５の部分に設けられており、支持部材４の部分に設けられたＸ基準面Ｘ１、Ｙ基準面Ｙ１、Ｚ基準面Ｚ１と相対的な位置精度を確保する必要がある。
【００３６】
本実施例では、上述の相対的位置精度を高める為に、図４（ｂ）及び図４（ｃ）で示すように、記録液格納部材５には、支持部材４に当接し、記録液格納部材５の成形時に荷重を付与する荷重付与面Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚが備えられている。支持部材４が成形された後、支持部材４は記録液格納部材５を成形する金型の内部に配置される。そして、金型内に記録液格納部材５を構成する材料が充填されると、前述した荷重付与面Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚから支持部材４の側面に荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚが付与される。その為、支持部材４に設けられたＸ基準面Ｘ１、Ｙ基準面Ｙ１、Ｚ基準面Ｚ１からなる装着基準面は、金型の内側面に当接されて密着する。その結果、支持部材４に設けられたＸ基準面Ｘ１、Ｙ基準面Ｙ１、Ｚ基準面Ｚ１と、記録液格納部材５に設けられたθ基準面θ１の相対位置精度を高めた状態で、接合体２の一体成形が可能となる。この様にして得られた接合体２はその後、支持部材４の部分に記録素子基板６を固定した後、後工程を経てインクジェット記録ヘッドが完成する。
【００３７】
次に効果を説明する。
【００３８】
本実施例によれば、支持部材４を構成する材料の曲げ弾性率は、６．２ＧＰａと高められている。したがって、支持部材４の装着基準面の変形が抑制され、インクジェット記録ヘッド１の装着精度を上げることが可能となる。
【００３９】
また、本実施例では、支持部材４を樹脂で構成することにより、支持部材４を金属で構成した場合と比べて、キャリッジ１０への脱着時における基準面の磨耗が抑制され、装着時の位置ずれを軽減することが可能となる。
【００４０】
また、本実施例における製造方法では、支持部材４に設けられたＸ基準面Ｘ１、Ｙ基準面Ｙ１、Ｚ基準面Ｚ１と、記録液格納部材５に設けられたθ基準面θ１の相対位置制度を高めた状態で一体成形が可能となる。したがって、インクジェット記録ヘッド１の装着精度を上げることが可能となる。
【００４１】
「曲げ弾性率の試験方法」
実施例１または実施例２における曲げ弾性率は、セイコーインスツルメンツ社製 ＤＭＳ６１００を用いて測定した。図５（ａ）は、実施例における曲げ弾性率の試験方法を示す試験片の斜視図である。図５（ａ）で示すように、１３ｍｍ×４８ｍｍ×１．５ｍｍの試験片Ｔを用いた。図５（ｂ）は、曲げ弾性率の試験における模式図である。図５（ｂ）で示すように、荷重を付与し測定した。（測定モード：両持ち曲げ）
【符号の説明】
【００４２】
１    インクジェット記録ヘッド
２    接合体
４    記録素子基板を支持する支持部材
５    記録液を格納する格納部材
６    記録素子基板
１０  キャリッジ
Ｘ１  Ｘ基準面（インクジェット記録ヘッド側）
Ｙ１  Ｙ基準面（インクジェット記録ヘッド側）
Ｚ１  Ｚ基準面（インクジェット記録ヘッド側）
θ１  θ基準面（インクジェット記録ヘッド側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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