(57)【要約】【課題】吐出素子基板を支持する支持部材と、吐出素子基板にインクを供給するためのインク供給部材と、が極めて親和性よく接合されている液体吐出ヘッドを提供する。また、そのような液体吐出ヘッドを再現性よく、効率的に製造することができる方法を提供する。【解決手段】液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板を有する吐出素子基板と、第１の樹脂を含む材料から形成され、液体を前記吐出素子基板へ供給するための供給路が設けられた供給部材と、前記第１の樹脂と、前記第１の樹脂と異なる第２の樹脂と、の混合物を含む材料から形成され、前記供給部材と前記吐出素子基板との間に前記供給部材と一体的に成形されている支持部材と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板を有する吐出素子基板と、
第１の樹脂を含む材料から形成され、液体を前記吐出素子基板へ供給するための供給路が設けられた供給部材と、
前記第１の樹脂と、前記第１の樹脂と異なる第２の樹脂と、の混合物を含む材料から形成され、前記供給部材と前記吐出素子基板との間に前記供給部材と一体的に成形されている支持部材と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記支持部材はフィラーを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第２の樹脂はポリフェニレンサルファイド樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１の樹脂は変性ポリフェニレンエーテル樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１の樹脂は変性ポリフェニレンエーテル樹脂であり、前記第２の樹脂はポリフェニレンサルファイド樹脂であり、前記支持部材中において、前記変性ポリフェニレンエーテル樹脂の質量は前記ポリフェニレンサルファイド樹脂の質量以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記支持部材は前記支持部材に対して８０質量％以上の割合でフィラーを含み、前記ポリフェニレンサルファイド樹脂は、前記フィラーに対して５質量％以上の割合で前記支持部材中に含まれることを特徴とする請求項３又は５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記支持部材の熱容量は２．５Ｊ／Ｋ以上、３．９Ｊ／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記支持部材の前記吐出素子基板に対向する表面の平面度が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板を有する吐出素子基板と、液体を前記吐出素子基板へ供給する供給路が設けられた供給部材と、前記供給部材と前記吐出素子基板との間に設けられた支持部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
第１の金型と第２の金型を用いて第１の樹脂から前記供給部材を形成し、前記供給部材を前記第１の金型に待置したまま前記第２の金型を取り外し、前記第１の金型と第３の金型を接合して、前記第１の金型と前記第３の金型との間に、前記支持部材を形成するための、前記第１の樹脂と、前記第１の樹脂と異なる第２の樹脂と、を含む混合物を注入し成形することで、前記供給部材と前記支持部材とを一体的に成形することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板を有する吐出素子基板と、液体を前記吐出素子基板へ供給する供給路が設けられた供給部材と、前記供給部材と前記吐出素子基板との間に設けられた支持部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
第１の樹脂と該第１の樹脂と異なる第２の樹脂とを含む混合物により形成される前記支持部材を型内に固定した状態で、前記型内に前記供給部材を形成するための前記第１の樹脂を加えて前記供給部材と前記支持部材とを一体的に成形することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記支持部材はフィラーを含んでいることを特徴とする請求項９又は１０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記第２の樹脂はポリフェニレンサルファイド樹脂であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の樹脂は変性ポリフェニレンエーテル樹脂であることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記第１の樹脂は変性ポリフェニレンエーテル樹脂であり、前記第２の樹脂はポリフェニレンサルファイド樹脂であり、前記支持部材中において、前記変性ポリフェニレンエーテル樹脂の質量は前記ポリフェニレンサルファイド樹脂の質量以上であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記支持部材は前記支持部材に対して８０質量％以上の割合でフィラーを含み、前記ポリフェニレンサルファイド樹脂は、前記フィラーに対して５質量％以上の割合で前記支持部材中に含まれることを特徴とする請求項１２又は１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記支持部材は、前記混合物を金型内に射出することにより成形され、成形時の金型温度は、前記混合物のガラス転移温度Ｔｇに対して、Ｔｇ−３０℃以上、Ｔｇ℃以下であることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板を有する吐出素子基板と、
第１の樹脂を含む材料から形成され、液体を前記吐出素子基板へ供給するための供給路が設けられた供給部材と、
前記第１の樹脂と異なる第２の樹脂と、前記第１の樹脂と前記第２の樹脂とのそれぞれと異なる第３の樹脂とを含む混合物を含み、前記供給部材と前記吐出素子基板との間に前記供給部材と一体的に成形されている支持部材と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１８】
前記第１の樹脂は変性ポリフェニレンエーテル樹脂であり、前記第２の樹脂はポリフェニレンサルファイド樹脂であり、前記第３の樹脂はエポキシ化合物を共重合したポリエチレン系共重合体であることを特徴とする請求項１７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１９】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板を有する吐出素子基板と、
第１の樹脂を含む材料から形成され、液体を前記吐出素子基板へ供給するための供給路が設けられた供給部材と、
第１の樹脂と、該第１の樹脂と異なる第２の樹脂とを含む混合物を含み前記供給部材と前記吐出素子基板との間に設けられている支持部材と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関し、具体的にはインクを被記録媒体に吐出することにより記録を行うインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いる例としては、インクを被記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録方式に用いられるインクジェット記録ヘッドが挙げられる。
【０００３】
インクジェット記録ヘッド（記録ヘッド）は、インクが吐出される複数の吐出口と、各吐出口に連通する流路と、流路にインクを供給するための供給口と、流路内のインクに吐出エネルギーを付与するエネルギー発生素子とを少なくとも備えた基板を有する。さらに基板を支持する支持部材、基板へとインクを供給するインク供給路形成部材などを有している。基板としては、通常はＳｉ（シリコン）製の基板が用いられる。インク供給路形成部材はプラスチックなどで作られる。
【０００４】
従来、このような記録ヘッドにおいて、吐出口から液体を吐出するためのエネルギー発生素子を備えた吐出素子基板と液体を収容するためのインク供給部材との線膨張率差によって、接合界面への応力が増大し、吐出素子基板の反りやゆがみが発生する場合があった。
【０００５】
そのような場合には、記録中の昇温などによって、吐出素子基板とインク供給部材との接合界面に熱応力が発生し、吐出素子基板の変形を引き起こし、記録画像に影響が生じる場合がある。
【０００６】
上記の問題を解決する手段として、特許文献１には、吐出素子基板とインク供給部材との間に、吐出素子基板と同等の線膨張率を有する支持部材を介在させる構成が記載されている。また、特許文献２には、吐出素子基板と同等の線膨張率を有する支持部材をインク供給部材と一体的に成形する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６２５７７０３号明細書
【特許文献２】特開２００７−２７６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、インク供給部材に使用される材料と支持部材に使用される材料とは求められる特性が異なる。したがって、支持部材とインク供給部材とを一体的に形成しても、良好な接合状態が得られず、成形後に支持−供給部材間で剥離などが生じて、液密性が低下する可能性がある。以上より、支持部材とインク供給部材同士が極めて親和性よく接合されている状態を得るということが課題となる。
【０００９】
本発明は前述した従来技術における課題を解決し、吐出素子基板を支持する支持部材と、吐出素子基板にインクを供給するためのインク供給部材と、が極めて親和性よく接合されている液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。またそのような液体吐出ヘッドを再現性よく、効率的に製造することができる方法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】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板を有する吐出素子基板と、
第１の樹脂を含む材料から形成され、液体を前記吐出素子基板へ供給するための供給路が設けられた供給部材と、
前記第１の樹脂と、前記第１の樹脂と異なる第２の樹脂と、の混合物を含む材料から形成され、前記供給部材と前記吐出素子基板との間に前記供給部材と一体的に成形されている支持部材と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板を有する吐出素子基板と、液体を前記吐出素子基板へ供給する供給路が設けられた供給部材と、前記供給部材と前記吐出素子基板との間に設けられた支持部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
第１の金型と第２の金型を用いて第１の樹脂から前記供給部材を形成し、前記供給部材を前記第１の金型に待置したまま前記第２の金型を取り外し、前記第１の金型と第３の金型を接合して、前記第１の金型と前記第３の金型との間に、前記支持部材を形成するための、前記第１の樹脂と、前記第１の樹脂と異なる第２の樹脂と、を含む混合物、を注入し成形することで、前記供給部材と前記支持部材とを一体的に成形することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板を有する吐出素子基板と、液体を前記吐出素子基板へ供給する供給路が設けられた供給部材と、前記供給部材と前記吐出素子基板との間に設けられた支持部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
第１の樹脂と該第１の樹脂と異なる第２の樹脂とを含む混合物により形成される前記支持部材を型内に固定した状態で、前記型内に前記供給部材を形成するための前記第１の樹脂を加えて前記供給部材と前記支持部材とを一体的に成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吐出素子基板を支持する支持部材と、吐出素子基板にインクを供給するためのインク供給部材と、が極めて親和性よく接合されている液体吐出ヘッドを得ることが可能となる。またそのような液体吐出ヘッドを再現性よく、効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの一部の模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの一部の模式的斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの一部の模式的斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドに使用される吐出素子基板の模式的斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの一部の模式的断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの模式的斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの一部の模式的断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの成形手順を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの一部の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明を具体的に説明する。以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。
【００１６】
なお、液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。また薬剤吐出などにも応用可能である。そして、この液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。
【００１７】
以下には液体吐出ヘッドの一例としてのインクジェット記録ヘッド（記録ヘッド）を例示して本発明の説明を行う。
【００１８】
図３は、本願発明の一実施形態であるインクジェット記録ヘッドの構成を示す斜視図である。図３（ａ）は組み立てられた記録ヘッドを示し、図３（ｂ）は分解されたものを示している。
【００１９】
図３（ａ）、（ｂ）それぞれに示されるように、記録ヘッド１０１は、本体部１１１、支持部材１２１、吐出素子基板１３１、及びプリント配線基板１３５を含んで構成されている。本体部１１１には、インク供給部材１１６、インクを保持する保持部材としてのインクタンク及び支持部材１２１が一体化されて形成されている。また、吐出素子基板１３１は、インクを吐出させるインク吐出口を備えており、プリント配線基板１３５の吐出素子基板収容部１３６に配備されている。インク供給部材１１６は、必ずしもインクタンクと一体で形成される必要はない。
【００２０】
プリント配線基板１３５は、吐出素子基板１３１と端子部１３７とを電気的に接続し、端子部１３７からの駆動制御信号群を吐出素子基板１３１に供給する。プリント配線基板１３５と吐出素子基板１３１との接続には、例えば、ＴＡＢ（テープ・オートメイテット・ボンディング）方式が採用できる。
【００２１】
図２は支持部材１２１の斜視図である。支持部材１２１はインクの供給路と連通する開口部１２３と吐出素子基板が接合される接合面１２２を有している。図２（ａ）に示されるように複数の開口部１２３が設けられている場合と、図２（ｂ）に示されるように開口が一つである場合とが例示される。開口部１２３の寸法は適宜設定可能である。
【００２２】
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施形態である記録ヘッドの一部を示す模式的断面図であり、図３（ａ）のＡ−Ａ’に沿った断面図である。
【００２３】
まず、図１（ａ）に示されるように、インク供給路１１２を構成するインク供給部材１１６の凹部１１３には、支持部材１２１が設けられている。この支持部材１２１は、支持部材１２１の開口部１２３とインク供給路１１２が対応するように、配置されている。また、インク供給路１１２は、インク供給部材１１６の中間壁１１５によって仕切られており、本実施形態においては、異種のインクを供給可能なインク供給路１１２を３つ有する構成のインクジェット記録ヘッドについて示している。なお、支持部材１２１は、必ずしもインク供給部材１１６の窪んだ箇所である凹部１１３に配される必要はなく、図６、図７に示すように本体部１１１が凹み部を持たない箇所に支持部材１２１を配置することができる。
【００２４】
図１（ｂ）は、支持部材１２１と吐出素子基板１３１が接着された構成について図示している。支持部材１２１の開口部１２３と吐出素子基板１３１のインク供給口開口部１３２が対応するように、プリント配線基板１３５に接続された吐出素子基板１３１を本体部１１１の凹部１１３に配置する。よって、インク供給路１１２、開口部１２３、及びインク供給口開口部１３２が直接連通した構成となっている。係る構成のもとで、吐出素子基板１３１の上面に設けられた液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子としてのヒーター（不図示）に、プリント配線基板１３５を通じて駆動制御信号が供給される。これにより各ヒーターが発熱する。このとき、インク供給路１１２を介して吐出素子基板１３１のインク供給口開口部１３２へ導入されたインクが、加熱され膜沸騰現象により気泡が発生し、気泡の膨張に伴ってインク吐出口１３３から記録媒体の記録面に向けて吐出される。
【００２５】
その際、吐出素子基板１３１が各ヒーター（不図示）の熱によって膨張した場合でも、支持部材１２１は、吐出素子基板１３１に対して線膨張率が近くなるようになっているので、変形を抑制できる。
【００２６】
また吐出素子基板１３１の接合面１３４が、支持部材１２１の接合面１２２と、接着剤１４１により接着される。このとき支持部材１２１の吐出素子基板１３１に対向する接合面１２２の平面度が２０μｍ以下であることが好ましい。なぜならば接着剤の塗布方法として簡便なスクリーン印刷方式を採用することが可能となり、吐出素子基板１３１を接合面１２２に押し付けて接合面１２２の平面度に習わせ、精度よく吐出素子基板を接合できるからである。これにより吐出時のインク着弾精度損なわれることがない。接着剤１４１は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。
【００２７】
図９（ａ）は、支持部材として、図２（ｂ）で示されるものを用いた場合の実施形態について図１と同様の断面で示している。本実施形態において、支持部材１２１は、一つの開口部１２３が複数のインク供給路１１２に対応するように、つまり、開口部１２３に対応する本体部１１１の領域に複数のインク供給路１１２が形成されている。そのため、支持部材１２１は、中間壁１１５を除く、本体部１１１のインク供給路１１２の外周領域に埋め込まれて形成されており、支持部材１２１がインク供給路１１２のインクと接触することなく、本体部１１１と一体に成形される構成を有している。
【００２８】
本体部１１１のインク供給路１１２と吐出素子基板１３１のインク供給開口部１３２が対応するように、プリント配線基板１３５に接続された吐出素子基板１３１を本体部１１１の凹部１１３に配置する。この際、吐出素子基板１３１の接合面１３４は、支持部材１２１の接合面１２２と、接着剤１４１により接着される。中間壁１１５においては、支持部材１２１が形成されていないため、吐出素子基板１３１と本体部１１１とが接着剤１４１により接着される。
【００２９】
図９（ｂ）は、図２（ａ）に示される支持部材を用いた場合のさらに他の実施形態について示している。
【００３０】
図９（ｂ）において、支持部材１２１は、本体部１１１の中間壁１１５を除く、インク供給路１１２の外周領域に本体部１１１と一体に形成されている。ここで、一つの開口部１２３は、複数のインク供給路１１２に対応するように、つまり、開口部１２３の内側に本体部１１１の複数のインク供給路１１２が形成されている。
【００３１】
ここで、吐出素子基板１３１の一例について、図４を用いて説明する。図４は、吐出素子基板１３１の一例を表した模式図である。本実施形態における吐出素子基板１３１のサイズは、幅２〜３ｍｍ、長さ（吐出口方向）２５〜３５ｍｍ、厚さ０．５〜０．８ｍｍである。また、吐出素子基板１３１は液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子Ｈ１１０３を有する基板Ｈ１１１０を有し、さらにインクを吐出する吐出口Ｈ１１０７を備えている。基板Ｈ１１１０には、支持部材１２１の開口部１２３と連通するインク供給口開口部１３２を有するインク供給口Ｈ１１０２が設けられている。また、Ｓｉ基板にはエネルギー発生素子Ｈ１１０３と電気的に接続されるバンプＨ１１０５を備えた電極部Ｈ１１０４が設けられ、電極部Ｈ１１０４はプリント配線基板１３５と接続される。またインク流路壁Ｈ１１０６により、インク供給口Ｈ１１０２から吐出口Ｈ１１０７とを連通する流路Ｈ１１０１が形成されている。
【００３２】
本発明において、支持部材１２１は、ポリマーアロイで形成されることが好ましい。とりわけインク供給部材１１６は第１の樹脂で形成され、支持部材１２１は第１の樹脂と第１の樹脂と異なる第２の樹脂との混合物であるポリマーアロイを含むものであることが望ましい。
【００３３】
インク供給部材１１６を形成する第１の樹脂としては、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＨＩＰＳ（耐衝撃ポリスチレン）、ＰＥＴが挙げられる。接液性、成形時の寸法安定性、剛性を考慮すると、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）が好ましい。また変性ＰＰＥ樹脂（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）は、インク供給部材１１６とインクタンクを一体として成形する際に好適である。供給部材が第２の樹脂を含むことも可能であるが、含まない方が好ましい場合がある。たとえば、第２の樹脂として要求される樹脂の材料によっては、供給部材の細部を精度よく成形する際に困難が生じる場合も想定されるからである。
【００３４】
一方、支持部材１２１を形成する樹脂としては、接液性に加えて、吐出素子基板から発せられる熱に対する耐熱性も必要である。そこでポリスチレン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、アクリル系樹脂、ＨＩＰＳ、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ナイロン、ＰＳＦ（ポリサルフォン）等を含むことができる。特にＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）は、線膨張係数を低減させることのできるフィラーを多く含ませても、容易に成形可能であるため、好適である。これらの材料を第２の樹脂とし、第２の樹脂と、インク供給部材１１６との親和性が高い材料とのアロイで支持部材１２１を形成することが好ましい。特に、第２の樹脂とインク供給部材を形成する第１の樹脂とが同じ樹脂でポリマーアロイを形成して支持部材とすることが好ましい。この場合には、支持部材中の第１の樹脂は、多いほうが好ましい。また、第１の樹脂と、マグネシウムなどの金属とのアロイを使用することができる。
【００３５】
以上により、基板を支持する支持部材としての役割を果たし、かつインク供給部材との親和性が高い支持部材をインク供給部材と一体的に得ることができる。特にインク供給部材に変性ＰＰＥを用い、支持部材にＰＰＳと変性ＰＰＥとのポリマーアロイを用いて、両方を一体的に成形することが好ましい。
【００３６】
ここで、支持部材に対して、さらにインク供給部材との親和性を高めるための第３の樹脂として、エポキシ化合物を共重合したポリエチレン系共重合体等を含有させることができる。
【００３７】
支持部材にはフィラーを充填することで線膨張係数を下げることができる。フィラーとしては無機フィラーであるガラスフィラー、カーボンフィラー、球状シリカ、球状アルミナ、雲母、タルク等、樹脂の線膨張係数を低下させる物が使用可能である。フィラーを充填する場合には、表面の平坦性の観点と、膨張率に異方性を生じさせないという観点において球状の粒子である球状フィラーを使用することが好ましい。さらに、フィラーの粒子径は小さい方が良い。通常液体吐出ヘッドに使用される吐出素子基板（シリコン基板＋樹脂流路）の線膨張係数が３ｐｐｍであり、それに近づけるためには、充填量を多くすることが好ましい。フィラーは粒子径の異なる２種類以上のフィラーを組み合わせることで、大きな粒子の隙間に小さな粒子を充填していくことを繰り返して空隙率を下げ、充填率を高めることが好ましい。例えば、平均粒径３０μｍの球状フィラーを７５〜８５質量％と、平均粒径６μｍの球状フィラーを１５〜２５質量％使用した場合、高密度の充填が可能である。フィラーは支持部材に対して８０質量パーセントの割合で含有させると、支持部材の線膨張係数は十分下がり、吐出素子基板との線膨張係数差を十分に小さくできる。支持部材に対して８０質量パーセントの割合でフィラーを含有させようとした場合、支持部材にはフィラーに対してＰＰＳを３．８質量％以上、好ましくは５質量％以上の割合で使用すると、支持部材の成形時の流動性が非常に良い。
【００３８】
記録ヘッドの製造方法に関連して、支持部材１２１の形成方法の一例を以下に述べる。支持部材１２１の作製方法としては、まず支持部材材料を混練し、ペレット化する。このとき、支持部材原料がフィラーを７５質量％以上含有する場合などは、高温下、強力な剪断力をかけることが可能な混練装置を用いることが好ましい。例えば、オープンロール連続押出機「ニーデックス」（商品名：三井鉱山（株）社製）を用いた場合、支持部材原料を該装置に供給することで、混練からペレット化まで連続して行うことができる。
【００３９】
次に、ペレットを、成形機を用いて所定の形状の金型内に流し込み、射出成形により支持部材を作製する。このとき、支持部材材料のフィラー含有率が高く、流動性が低い場合、支持部材材料を高速で流し込むことが可能な高速・高圧対応成形機を用いる。通常の成形機では、射出速度が５００ｍｍ／ｓｅｃ程度であるのに対し、高速・高圧対応成形機では１５００〜２０００ｍｍ／ｓｅｃの射出速度が得られる。成型条件としては、射出速度は１０００ｍｍ／ｓｅｃ以上、射出圧力は３００ＭＰａ以上で充填性を高めることが好ましい。
【００４０】
成形時の金型温度としては、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇに対して、Ｔｇ−３０℃以上、Ｔｇ℃以下とすることが好ましい。金型温度を前記温度範囲とすることにより、離型の際に起きる支持部材１２１の変形を抑制することができ、樹脂の流動性と密着性を確保することができる。また、吐出素子基板１３１の接合面１２２の平面度を高くできる点で好ましい。
【００４１】
また、支持部材材料の射出を終了した時点から、支持部材成形品を金型から取り出すまでの時間（以下、冷却時間とする）を６０秒以上とし、取り出し時の金型温度をＴｇ−３０℃以上、Ｔｇ℃以下とすることが好適である。冷却時間を６０秒以上とすることにより、離型の際に生じる支持部材１２１の変形を抑制することができ、支持部材１２１の平面度２０μｍ以下を達成することができる。例えば、本発明の熱可塑性樹脂に用いることのできるＰＰＥとＰＳのポリマーアロイである変性ＰＰＥのＴｇは、変性ＰＰＥ中のＰＰＥとＰＳとの比率にもよるが、約１１０℃である。
【００４２】
図５（ａ）に示されるように支持部材１２１を本体部１１１の金型内に装着し、固定した状態で、インク供給部材１１６と本体部１１１とを形成するための材料を射出成形する。このときインク供給部材１１６と支持部材１２１との接合面が融着され、図５（ｂ）に示される状態を得る。一般にインサート成形と呼ばれる一体成形の方法であり、この方法により支持部材１２１を確実に本体部１１１と接合することが可能である。なお、インサート成型に用いる金型の、支持部材１２１の接合面１２２に対応した金型面の平面度は、５μｍ以下であることが好ましい。
【００４３】
さらに別な成形方法でも、支持部材１２１とインク供給部材を作ることが可能であり、一例を以下に述べる。図６は本発明の実施形態である記録ヘッドの一部を示す模式図であり、Ａ―Ａ´に沿った断面を図７に示す。第１の樹脂と第２の樹脂との混合材料からなる支持部材１２１と第１の樹脂からなるインク供給部材１１６、本体部１１１とが接合されている。図８（ａ）〜（ｄ）は成形の手順を示すもので、図８（ａ）は、第１の金型１５１と第２の金型１５２とを使って、第１の樹脂で射出成形を行い、インク供給部材１１６、本体部１１１が形成される。次に図８（ｂ）のように第２の金型１５２を取り外す。このときインク供給部材１１６と本体部１１１は第１の金型１５１に固定された状態で待置される。さらに図８（ｃ）のように、支持部材１２１を形成する第３の金型１５３を、インク供給部材１１６と本体部１１１を待置された第１の金型１５１とを接合させ、第１の樹脂と第２の樹脂との混合材料を注入することで射出成形する。このときインク供給部材１１６と支持部材１２１との接合面が融着される。次に図８（ｄ）のように第３の金型１５３を取り外し、成形品を取り出す。一般に二色成形と呼ばれる一体成形の方法であり、この方法により支持部材１２１とインク供給部材１１６および本体部１１１との相対寸法精度を出しやすい利点がある。このときも、支持部材の射出時の金型温度など、必要に応じて上述した支持部材の好適な成形条件を適用可能である。
【００４４】
支持部材について熱的な観点でさらに説明を行う。吐出素子基板を長尺にすることで記録速度が向上する。記録装置において液体吐出ヘッドを走査させて記録を行う時には、記録速度向上のため走査の回数を減らすことが望まれる。こうした観点から、吐出素子基板としては２５〜４０ｍｍ程度がしばしば用いられる。製造的な観点から余りに長尺な吐出素子基板は困難であると思われる。
【００４５】
次に、支持部材の熱容量について説明する。熱容量とはその物体の温度を一度上昇させるのに必要な熱量を指す。吐出素子基板が、２５〜４０ｍｍ程度であるときには支持部材の熱容量は２．５〜３．９Ｊ／Ｋであることが好ましい。エネルギー発生素子を駆動するために電気パルスを印加することによって生じる熱エネルギー量の総和は、吐出素子基板が長尺化するほど増加する。このとき、吐出素子基板を搭載する支持部材が適切な熱容量を有していれば、熱エネルギーを吐出素子基板から支持部材へ受け渡すことができる。それにより吐出素子基板への熱の蓄積を抑制し、吐出の安定化につながる。一方製造の観点から見ると、例えば、支持部材を射出成形で得る場合、冷却時間の増大を抑制する意味で熱容量は３．９Ｊ／Ｋ以下であることが好ましい。熱容量が３．９Ｊ／Ｋ以下である場合、射出成形後の冷却時間は３０秒程度で、射出成形のメリットを享受し、安価で簡便な製造を行うことができる。
【００４６】
また、支持部材の平面度は２０μｍ以下であることが好ましい。この平面度とすることで、長尺化した吐出素子基板を水平に支持し、良好な吐出へとつながる。
【００４７】
また、熱容量を適正化することのほかに、熱伝導率が０．５〜１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが望ましい。熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることにより、支持部材への熱エネルギーの受け渡しをより円滑にすることができる。また、例えばインサート成形において、発生する可能性がある弊害を抑えることができる。ここで、インサート成形において、インク供給部材を形成するため射出された材料が先にインサートしておいた支持部材に触れた際、支持部材が高い熱伝導率をもっていると、インク供給部材の材料が速やかに熱を奪われ、単体で冷え固まってしまう場合がある。したがって、インサート成形により支持部材とインク供給部材を接合する場合は、特に支持部材の熱伝導率が１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましい。
【実施例】
【００４８】
以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
【００４９】
（実施例１）
以下のようにしてまずインク供給部材と一体化した支持部材を作成した。
【００５０】
まず支持部材１２１を以下のように作成した。ＰＰＳ（東ソー（株）製；ＳＵＳＴＥＥＬ  Ｂ−０６０Ｐ）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製；ＳＥ１−Ｘ）と平均粒径が３０μｍの球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で８／２／９０の割合で樹脂温度を２８０〜２９０℃で混錬を行い、ペレット化した。この材料を支持部材１２１の金型内に射出速度１５００ｍｍ／ｓ、射出圧３４３ＭＰａ、樹脂温度３２０℃、金型温度１００℃、冷却時間６０ｓｅｃの条件で成形を行った。以上により図２（ａ）に示すような支持部材を得た。
【００５１】
次に得られた支持部材１２１を本体部１１１とインク供給部材１１６との型内に予めインサートして、ここに変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製；ＳＥ１−Ｘ）樹脂を流し込みインサート成形を行った。本体部１１１の成形条件は、射出速度７０ｍｍ／ｓ、射出圧は６５ＭＰａ、樹脂温度３２０℃、金型温度１００℃とした。支持部材１２１は、縦１３ｍｍ×横９ｍｍ×厚さ１ｍｍであり、縦９．５ｍｍ×横０．５ｍｍの開口部が設けられている。以上により、支持部材１２１、インク供給部材１１６、本体部１１１とが一体化した成形物を得た。
【００５２】
次いで、樹脂の吐出口、流路形成部材が形成されたＳｉ基板を有する吐出素子基板を用意し、吐出素子基板の吐出口面と反対側のＳｉの面を成形物の支持部材１２１の部分に対して接着剤で接着した。なお吐出素子基板は幅４．３２ｍｍ、長さ１１．６５９ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍであった。以上のようにして記録ヘッドを得た。
【００５３】
（実施例２）
支持部材１２１の材料としてＰＰＳ（東ソー（株）製）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で９．６／６．４／８４の割合に変更する以外は同様にして記録ヘッドを作成した。
【００５４】
（実施例３）
ＰＰＳ（東ソー（株）製）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で１６／４／８０の割合に変更する以外は実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００５５】
（実施例４）
ＰＰＳ（東ソー（株）製）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で１２／８／８０の割合に変更する以外は実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００５６】
（実施例５）
ＰＰＳ（東ソー（株）製）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で１０／１０／８０の割合に変更する以外は実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００５７】
（実施例６）
ＰＰＳ（東ソー（株）製）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で８／１２／８０の割合に変更する以外は実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００５８】
（実施例７）
ＰＰＳ（東ソー（株）製）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で４／１６／８０の割合に変更する以外は実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００５９】
（実施例８）
ＰＰＳ（東ソー（株）製）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で３／１７／８０の割合に変更する以外は実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００６０】
（実施例９）
ＰＰＳ（東ソー（株）製）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で２．５／２２．５／７５の割合に変更する以外は実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００６１】
（実施例１０）
ポリマーアロイＰＰＳ（東ソー（株）製；ＳＵＳＴＥＥＬ  ３０１−０６６）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で２０／８０の割合に変更する以外は実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００６２】
（実施例１１）
ＰＰＳ（東ソー（株）製）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で６／２４／７０の割合に変更する以外は実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００６３】
（実施例１２）
まず変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製；ＳＥ１−Ｘ）樹脂を射出速度７０ｍｍ／ｓ、射出圧は６５ＭＰａ、樹脂温度３２０℃、金型温度１００℃で流し込み本体部１１１の成形を行った。
【００６４】
次にＰＰＳ（東ソー（株）製；ＳＵＳＴＥＥＬ  Ｂ−０６０Ｐ）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製；ＳＥ１−Ｘ）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で８／２／９０の割合で樹脂温度を２８０〜２９０℃で混錬を行い、ペレット化した。この材料を本体部１１１が金型内に待置された状態で支持部材１２１の成形を射出速度１５００ｍｍ／ｓ、射出圧３４３ＭＰａ、樹脂温度３２０℃、金型温度１００℃、冷却時間６０ｓｅｃの条件で成形を行った。
【００６５】
以上により、支持部材１２１、インク供給部材１１６、本体部１１１とが一体化した成形物を得た。以下、実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００６６】
（実施例１３）
実施例６と同様にして、まず支持部材１２１を作成した。実施例６と異なる点は、支持部材１２１の吐出素子基板を搭載する面は、３４ｍｍ×４ｍｍの平面を有しており、吐出素子基板側に２８．５ｍｍ×１ｍｍで、供給部材側３０ｍｍ×１ｍｍのテーパー形状の開口を一つ有している。レーザー３次元測定機にて平面度を測定すると９μｍであった。また、支持部材１２１の厚さは４ｍｍ、質量は８ｇ、密度は１．８８ｇ／ｃｍ3、熱容量は３．５Ｊ／Ｋであった。なお、支持部材１２１を作成する前のペレットの熱伝導率を測定すると０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱を測定すると０．８１７Ｊ／（Ｋ・ｇ）であった。なお、比熱［Ｊ／（Ｋ・ｇ）］の測定方法は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２３に従い、ＤＳＣ法にて測定した。熱容量［Ｊ／Ｋ］は先に測定した比熱［Ｊ／（Ｋ・ｇ）］と電子天秤で測定した支持部材の質量［ｇ］の積から次式により算出した（式；熱容量［Ｊ／Ｋ］＝比熱［Ｊ／（Ｋ・ｇ）］×質量［ｇ］）。また、熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は、レーザーフラッシュ法にて測定した。
【００６７】
さらに実施例６と同様にして記録ヘッドを作成した。但し、実施例６と異なり、支持部材１２１と接合した吐出素子基板は幅１．２ｍｍ、長さ３３ｍｍ、厚さ０．７ｍｍであった。また吐出素子基板は３０ｐｌを吐出可能な６００ノズルを備えている。
【００６８】
（実施例１４）
搭載する吐出素子基板を幅１．２ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚さ０．７ｍｍに変更する以外は実施例１３と同様に行った。
【００６９】
（実施例１５）
搭載する吐出素子基板を幅１．２ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍに変更する以外は実施例１３と同様に行った。
【００７０】
（実施例１６）
支持部材１２１の厚さを４．５ｍｍとした以外は実施例１３と同様にして記録ヘッドを作成した。支持部材の平面度は１２μｍ、熱容量は３．９Ｊ／Ｋであった。
【００７１】
（実施例１７）
ＰＰＳと変性ＰＰＥと球状シリカとの質量比を２０／３０／５０に変更した以外は、実施例６と同様にして支持部材１２１を作成した。ペレットの熱伝導率は０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、支持部材１２１の平面度は２０μｍ、熱容量は２．５Ｊ／Ｋであった。さらに実施例１３と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００７２】
（実施例１８）
実施例１３と異なる点として、支持部材１２１の材料として、ＰＰＳと変性ＰＰＥと平均粒径が３０μｍの球状アルミナ（マイクロン（株）製）を質量比で８／１２／８０の割合で混練した。支持部材１２１の厚さを２．５ｍｍとし、それ以外は実施例１３と同様にして記録ヘッドを作製した。
【００７３】
（実施例１９）
支持部材１２１の厚さを２．５ｍｍに変更する以外は実施例１３と同様にして記録ヘッドを作製した。支持部材１２１の平面度は８μｍ、熱容量は２．２Ｊ／Ｋであった。
【００７４】
（比較例１）
ＰＰＳ（東ソー（株）製）と変性ＰＰＥ（ＳＡＢＩＣ（株）製）と球状シリカ（マイクロン（株）製）を質量比で２０／０／８０の割合に変更する以外は実施例１と同様にして記録ヘッドを作成した。
【００７５】
（比較例２）
支持部材１２１はＰＰＳ（出光（株）製ＮＡＣ−１１７）として、支持部材１２１の金型内に射出速度１５００ｍｍ／ｓ、射出圧３４３ＭＰａ、樹脂温度３５０℃、金型温度８０℃、冷却時間；型温度５０℃まで冷却の成形条件で行った。なお、支持部材１２１に使用した材料はフィラーとして繊維状フィラーを含んでいる。本体部１１１の成形条件は、実施例１と同一条件であった。
【００７６】
＜試験＞
各実施例、各比較例の記録ヘッドの複数について、以下のような温度サイクルを経験させた後、吐出素子基板およびその周辺の観察を行った。周辺の観察は、視認性を上げるためにイエローインクを充填し、基板−支持部材間の接合、および支持部材−供給部材間の剥がれに着目して行った。試験（１）に比較して、試験（２）は温度変化が激しいため、過酷な条件での試験であるといえる。
【００７７】
試験（１）高温低温サイクル試験
常温（２５℃）２時間、低温（−３０℃）２時間、常温（２５℃）２時間、高温（６０℃）２時間、のサイクルを１０回繰り返した後にヘッドを観察した。
【００７８】
試験（２）高温低温衝撃試験
高温（６０℃）２時間、低温（−３０℃）２時間、のサイクルを１０回繰り返したヘッドを観察した。
【００７９】
試験（３）物流試験
温度６０℃、湿度２０％の環境で３６０時間放置した後にヘッドを観察した。また、本試験については上記の温度、湿度を経験したヘッドを記録装置に搭載し、複数のカラーインクを装着して画像の記録を行った。
【００８０】
＜評価＞
実施例、比較例について吐出素子基板の観察を行った結果を表１に示す。
【００８１】
＜評価基準＞
（基板−支持部材間）
◎：吐出素子基板と支持部材との間に剥がれ箇所が見られない。かつ吐出素子基板に反りが見られない。
○：吐出素子基板と支持部材との間に剥がれ箇所が見られない。吐出素子基板には稀に反りが見られるが、わずかであり吐出には影響がない程度である。
△：吐出素子基板と支持部材との間に剥がれが見られない。極小滴を吐出した場合に影響がある程度の吐出素子基板の反りが生じているものが見られる場合がある。
×：吐出素子基板の一部に割れなどの損傷が見られる。または吐出口素子基板が支持部材から剥がれている。
【００８２】
（支持部材−供給部材間）
◎：支持部材と供給部材との間に剥がれは見られない。
○：支持部材と供給部材との間にわずかな剥がれが生じている場合が極まれにある。
×：支持部材と供給部材との間に剥がれが生じている場合がしばしばある。
【００８３】
（流動性）
◎：成形初期から連続して、形状精度の高い支持部材の成形を行うことができた。
○：若干の成形回数を経て、形状精度の高い支持部材の成形を連続して行うことができた。
−：未評価。
【００８４】
【表１】
2010247508.tif 000003
表１から以下のことが分かる。
【００８５】
試験（１）の基板−支持部材間の評価においては、すべての実施例において非常に良好な結果が得られた。より厳しい試験である試験（２）の基板−支持部材間の評価結果では、支持部材中のフィラー含有量が８０質量％以上である実施例１〜８と１１〜１２が非常に優れた結果が得られた。以上より、支持部材中のフィラー含有量が８０質量％以上である場合、基板−支持部材間の剥離が特に抑制されていることがわかる。これは支持部材の線膨張係数がより基板と近くなっていることによると思われる。
【００８６】
また、支持部材−供給部材間の評価結果では、試験（１）ではすべての実施例について非常に良い結果が得られた。一方比較例のヘッドでは支持部材−供給部材間に剥離が生じていた。また試験（１）よりも厳しい試験である試験（２）では、実施例５〜９、１１〜１２と他の実施例との間で差が見られ、実施例５〜９、１１〜１２は他の実施例に比べて良い結果であった。以上からインク供給部材の形成材料である変性ＰＰＥを支持部材のフィラーを除いた樹脂成分中に、５０質量％以上の割合で含む（実施例５〜９、１１〜１２）ことが特に好適であることが分かる。つまりポリフェニレンエーテルの質量はポリフェニレンサルファイドの質量以上であることが好適であると言える。
【００８７】
さらに支持部材の成形時の流動性という観点において、支持部材中のフィラー量を８０質量％以上とする際には、フィラーに対して５質量％以上のＰＰＳを使用することが好ましいことが分かる。これは、フィラーに対して５質量％以上のＰＰＳが支持部材に含まれている実施例１〜７は、フィラーに対して５質量パーセント以下のＰＰＳが含まれている実施例８、９よりも流動性の評価が良好であったことによる。以上からフィラーを除いた樹脂成分中において、ＰＰＳの量は流動性に、ＰＰＥの量は支持部材と供給部材との親和性に影響を与えるといえる。
【００８８】
実施例５〜７は、試験（１）〜（３）の基板支持部材間、支持部材−供給部材間のいずれの評価においても、非常に良好な結果が得られている。このことから支持部材中のフィラー含有量が８０質量％以上であり、フィラーに対して５質量％以上のＰＰＳを含み、フィラーを除く樹脂成分のうち変性ＰＰＥの割合が５０質量％以上であることが特に好ましいといえる。
【００８９】
また、試験（３）における吐出結果は、実施例の記録ヘッドについては全て良好な記録画像が得られ、画像にスジ、ムラなどは見られなかった。一方、比較例の記録ヘッドには画像に乱れが生じていた。これは、支持部材−供給部材間での剥がれによって異なる色のインク同士が混ざってしまったことが原因と推定される。
【００９０】
（昇温評価）
実施例１３〜１９で得られた記録ヘッドについて、記録装置に搭載し、吐出周波数５０００Ｈｚにて３０秒間インクを吐出し続けた時の吐出素子基板の温度をダイオードセンサーで計測し、判断した。結果をまとめて表２に示す。
◎：５０．１℃未満
○：５０．１℃以上。
【００９１】
【表２】
2010247508.tif 000004
表２より、実施例１３と実施例１６で熱容量の違いが生じているが、これは厚さの違いに起因する。また実施例１３〜１８と実施例１９とを比較すると、支持部材の熱容量を２．５Ｊ／Ｋ以上とすることにより、２５ｍｍ以上の長尺の吐出素子基板での連続吐出を行った際の温度上昇を４７℃以下と比較的低温に抑えることが可能となった。
【符号の説明】
【００９２】
１０１      記録ヘッド
１１１      本体部
１１２      インク供給路
１１３      凹部
１１４      底面
１１５      中間壁
１１６      インク供給部材
１２１      支持部材
１２２      接合面
１２３      開口部
１３１      吐出素子基板
１３２      インク供給口開口部
１３３      インク吐出口
１４１      接着剤
１５１      第１の金型
１５２      第２の金型
１５３      第３の金型
Ｈ１１０１  流路
Ｈ１１０２  インク供給口
Ｈ１１０３  エネルギー発生素子
Ｈ１１０６  インク流路壁
Ｈ１１０７  吐出口
Ｈ１１１０  基板
【図１】
2010247508.tif 000005
【図２】
2010247508.tif 000006
【図３】
2010247508.tif 000007
【図４】
2010247508.tif 000008
【図５】
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【図６】
2010247508.tif 000010
【図７】
2010247508.tif 000011
【図８】
2010247508.tif 000012
【図９】
2010247508.tif 000013