(57)【要約】【課題】低線膨張係数を有する支持部材と保持部材との一体化を可能とし、良好な印字品位を有し、かつ、高速印字が可能な記録ヘッドを実現する。【解決手段】本発明の記録ヘッドでは、記録素子基板３４が支持部材３２を介して保持部材３１に固定されている。支持部材３２は、記録素子基板３４が固定された裏面３２ｍと、裏面３２ｍの反対側に位置し、保持部材３１と対向する表面３２ｎと、表裏面に連なる複数の側面とを有する。さらに、支持部材３２の複数の側面のうち、少なくとも一つの側面３２ｔは、裏面３２ｍに近づくに連れて対向する他の側面から離間するように傾斜している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクの吐出手段を備えた少なくとも１つの記録素子基板が支持部材を介して保持部材に固定されたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記支持部材は、前記記録素子基板が固定された裏面と、前記裏面の反対側に位置し、前記保持部材と対向する表面と、前記裏面及び前記表面に連なる複数の側面とを有し、
前記複数の側面の少なくとも一つは、前記裏面に近づくに連れて対向する他の側面から離間するように傾斜してい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】
複数の前記側面のうち、対向する少なくとも一組の側面が、前記裏面に近づくに連れて互いに離間するように傾斜していることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
傾斜している前記側面が、前記記録素子基板の長手方向と交差する側面であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記支持部材の線膨張係数が２５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記支持部材が、Ａｌ2Ｏ3系、ＺｒＯ2系、Ｓｉ3Ｎ4系、ＳｉＣ系又はＡｌＮ系のセラミックで形成されていることを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記支持部材が、ＰＰＳ系、ＰＥＴ系又はＰＰ系の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記支持部材が、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｇ又はＡｕのいずれかの金属で形成されていることを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記支持部材が、ＳｉＯ2で形成されていることを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
前記樹脂には、カーボン、セラミック又はガラスが混入されていることを特徴とする請求項６記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】
インクの吐出手段を備えた少なくとも１つの記録素子基板が支持部材を介して保持部材に固定されたインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記記録素子基板が固定される裏面と、前記裏面の反対側に位置する表面と、前記裏面及び前記表面に連なる複数の側面とを有し、前記複数の側面の少なくとも一つは、前記裏面に近づくに連れて対向する他の側面から離間するように傾斜している前記支持部材を、前記裏面が金型面と対向するように金型内に配置する工程と、
前記支持部材が配置された前記金型内に前記保持部材の材料樹脂を供給し、前記裏面に沿って流れる前記材料樹脂の圧力によって前記支持部材を前記金型面に押し付けつつ、前記支持部材と前記保持部材とを一体的に成形する工程と、を有す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１１】
インクの吐出手段を備えた少なくとも１つの記録素子基板が支持部材を介して保持部材に固定されたインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記記録素子基板が固定される裏面と、前記裏面の反対側に位置する表面と、前記裏面及び前記表面に連なる複数の側面とを有し、前記複数の側面の少なくとも一つは、前記裏面に近づくに連れて対向する他の側面から離間するように傾斜している前記支持部材を、前記裏面が金型面と対向するように金型内で成形する工程と、
前記支持部材が成形された前記金型内に前記保持部材の材料樹脂を供給し、前記裏面に沿って流れる前記材料樹脂の圧力によって前記支持部材を前記金型面に押し付けつつ、前記支持部材と前記保持部材とを一体的に成形する工程と、を有す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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（以下「記録ヘッド」という場合もある。）及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置の印刷速度を向上させる有効な手段の一つとして、記録素子基板を長手方向（吐出口列方向）に延長、長尺化し、吐出口数を増やすことで、１スキャン当たりの印字数（記録面積）を増やす手法が挙げられる。
【０００３】
しかし、さらなる高速化を図るために、記録素子基板を長尺化した場合、記録素子基板を構成している材料と、保持部材を構成している材料との線膨張係数差による応力の増大が課題となる。具体的には、印字中に温度が上昇した際に、上記線膨張係数差によって記録素子基板と保持部材との接合面に応力が発生する。その結果、記録素子基板の変形や破損が生じ、印字不良を起こしてしまう。
【０００４】
そこで、保持部材の、記録素子基板の支持面（固定面）に、低線膨張係数を有する支持部材を用意し、その支持部材を保持部材に組込み、固定するという方法が考えられる。
【０００５】
支持部材と保持部材との固定方法としては、接着剤による固定以外にインサート成形法を利用した固定方法が考えられる。具体的には、支持部材を保持部材の成形前の金型内にインサートしてから、該金型内に保持部材の材料樹脂を流し込み、支持部材と保持部材とを一体成形することで、支持部材を保持部材に固定する。
【０００６】
また低線膨張係数を有する支持部材がカーボンやガラスが添加されたＰＰＳ等の樹脂である場合、２色成形法を利用することもできる。例えば、１次成形で支持部材を成形した後、２次成形で保持部材を成形して一体成形することによっても、支持部材を保持部材に固定することが可能である。
【特許文献１】特開平１０−４４４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、インサート成形法や２色成形法によって、支持部材と保持部材との接合体を得ようとすると、次のような問題が発生する。すなわち、図５に示すように、インサート成形法などで支持部材２００と保持部材１５０との接合体を得ようとすると、保持部材１５０の材料樹脂Ｐが支持部材２００上に露出する。この結果、後に記録素子基板が固定される支持部材２００の面２０１が材料樹脂Ｐによって被覆されてしまう場合がある。このような現象は、成形時に、面２０１と金型面（キャビティ形成面）との間に材料樹脂Ｐが侵入することによって起こる。
【０００８】
支持部材２００が材料樹脂Ｐによって被覆されると、支持部材２００の面２０１の低線膨張化が阻害されるだけでなく、該面２０１に凹凸が発生し、平面度も低下してしまう。また、金型内（キャビティ内）へインサートされる支持部材２００は、一体成形が行われる時、吸着若しくはメカクランプによって金型内に固定されているが、これらの固定法によってインサート成形を行うと、さらに以下の問題が発生する場合がある。
【０００９】
[吸着による固定の場合]
吸着によって支持部材２００が金型内に固定される場合、支持部材２００は、金型に設けられた吸着孔を介して面２０１が吸着されることで金型に固定される。先に述べた様な樹脂の侵入（記録素子基板が支持固定される面２０１と金型面との間への材料樹脂Ｐの侵入）が起きると、金型の吸着孔にまで樹脂が到達し、目詰まりを起こしてしまう場合がある。
【００１０】
[メカクランプによる固定の場合]
メカクランプによって支持部材２００が金型内に固定される場合、支持部材２００は、金型に設けられたメカクランプによる固定機構によって側面を挟み込まれ、金型に固定される。この際、メカクランプによって側面にかかる外力により支持部材２００が変形したり、割れたりする場合がある。
【００１１】
以上のことから、吸着方式やメカクランプ方式によらずして、支持部材を金型内で固定し、保持部材との一体成形を行うことが必要とされる。
【００１２】
本発明の目的は、上記問題を回避しつつ、低線膨張係数を有する支持部材と保持部材とを一体化することを可能とし、良好な印字品位を有し、かつ、高速印字が可能な記録ヘッドを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクの吐出手段を備えた少なくとも１つの記録素子基板が支持部材を介して保持部材に固定されたインクジェット記録ヘッドである。支持部材は、記録素子基板が固定された裏面と、裏面の反対側に位置し、保持部材と対向する表面と、表裏面に連なる複数の側面とを有する。さらに、支持部材の複数の側面の少なくとも一つは、裏面に近づくに連れて対向する他の側面から離間するように傾斜している。
【００１４】
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インクの吐出手段を備えた少なくとも１つの記録素子基板が支持部材を介して保持部材に固定されたインクジェット記録ヘッドを製造する方法であって、少なくとも次の（１）（２）の工程を有する。
（１）記録素子基板が固定される裏面、該裏面の反対側の表面及び表裏面に連なる複数の側面を有し、側面の少なくとも一つが裏面に近づくに連れて対向する側面から離間するように傾斜している支持部材を、裏面が金型面と対向するように金型内に配置する工程
（２）支持部材が配置された金型内に保持部材の材料樹脂を供給し、裏面に沿って流れる材料樹脂の圧力によって支持部材を金型面に押し付けつつ、支持部材と保持部材とを一体的に成形する工程
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記課題の少なくとも一つが解決され、所期の目的を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る記録ヘッド３の構成を示す分解斜視図である。図２は、図１に示す記録ヘッド３が備える支持部材３２を示す説明図である。図３（ａ）は、図１に示す記録ヘッド３の製造工程の一部を示す模式的断面図である。
【００１７】
図１に示す記録ヘッド３では、保持部材３１と低線膨張係数を有する支持部材３２とが一体化されたインク供給接合体３３に、記録素子基板Ｈ３４が第１の接着剤で接着固定されている。
【００１８】
記録素子基板３４の基本的構造は、公知の記録素子基板と同一である。すなわち、記録液が吐出可能な複数の吐出口がインク供給口の長辺に沿って配列されている。もっとも、記録素子基板３４は、従来の一般的な基板に比べて、吐出口列方向に長尺化されており、より多くの吐出口を具備している。具体的には、記録素子基板３４は、幅２〜３ｍｍ、長さ（吐出口方向）２５〜３５ｍｍ、厚み０．５〜０．８ｍｍの寸法を有する。
【００１９】
既述のように、低線膨張係数を有する支持部材３２は、保持部材３１と一体化されている。具体的には、支持部材３２は、記録素子基板３４が接着固定される第１の面３２ｍ（以下「裏面３２ｍ」という。）が露出するように、保持部材３１と一体化されて、インク供給接合体３３を構成している。
【００２０】
記録素子基板３４は、インク供給接合体３３に、第１の接着剤によって精度良く接着固定されている。この際、記録素子基板３４のインク供給口（不図示）と、支持部材３２のインク供給口３２ｓ及び保持部材３１のインク供給口３１ｓは、すべてが連通するように配置され、固定されている。上記構成によって、保持部材３１内に格納された記録液は、記録素子基板３４に供給され、吐出口から吐出される。
【００２１】
支持部材３２について、図１及び図２を参照してより詳しく説明する。支持部材３２は、平面形状が略長方形で、厚み（ｔ）が1〜３ｍｍの部材であり、裏面３２ｍに記録素子基板３４が接着固定されている。すなわち、裏面３２ｍが記録素子基板３４を支持する支持面となっている。ここで、説明の便宜上、記録素子基板３４の支持面である裏面３２ｍと反対側の第２の面を表面３２ｎと定義する。また、裏面３２ｍと表面３２ｎとをつなぐ第３の面を側面３２ｔと定義する。
【００２２】
上記定義に基づいて、支持部材３２の形状についてさらに詳しく説明する。図１及び図２に示すように、支持部材３２の対向する一組の側面３２ｔは、裏面３２ｍに近づくに連れて互いに離間するように傾斜している。換言すれば、支持部材３２の長手方向（基板の吐出口列方向）と平行な断面は、表面３２ｎ側から裏面３２ｍ側に向けて次第に拡張する略台形の形状を有する。もっとも、一組の側面３２ｔの一方のみを、裏面３２ｍに近づくに連れて他方から次第に離間するように傾斜させてもよい。
【００２３】
支持部材３２の側面３２ｔは、図２に示すように、裏面３２ｍに対する傾斜角度（θ）が７０°〜８５°となるように傾斜している。また、支持部材３２の幅（ｗ）は２．５〜４．０ｍｍ、吐出口列方向の長さ（Ｌ）は２６．０〜３７．０ｍｍである。また、支持部材３２の中央には、前述のインク供給口３２ｓが形成されている。インク供給口３２ｓの幅（ｗｌ）は１．０〜１．５ｍｍ、供給口長さ（Ｌｓ）は２３．０〜３３．０ｍｍである。
【００２４】
支持部材３２の材料には、低線膨張係数（望ましくは２５ｐｐｍ以下）を有する材料で、かつ、記録液に接触しても腐食等を起こし難い材料が選択される。そのような材料の具体例としては、Ａｌ2Ｏ3系（アルミナ系）、ＺｒＯ2系（ジルコニア系）、Ｓｉ3Ｎ4系（窒化珪素）、ＳｉＣ系（炭化珪素系）又はＡｌＮ系（窒化アルミ系）のセラミックが挙げられる。また、ＳＵＳ３１６、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属及びＰＰＳ系、ＰＥＴ系、ＰＰ系の樹脂も挙げられる。また、ＳｉＯ2（石英）も支持部材３２の材料の一例として挙げられる。尚、支持部材３２を樹脂で形成する場合には、カーボン、セラミック、ガラスなどを混入させて、形状的剛性を向上させてもよい。支持部材３２は、射出成形や圧縮成形、切削加工によって作製することができる。
【００２５】
次に、図１に示す記録ヘッド３の製造方法について説明する。もっとも、記録ヘッド３の製造工程のうち、従来と同様の工程については説明を省略し、本発明の記録ヘッドの製造方法の特徴的工程についてのみ説明する。すなわち、保持部材３１と支持部材３２とを一体化（一体成形）してインク供給接合体３３を得る工程について以下に説明する。
【００２６】
先に述べたように、インク供給接合体３３は、インサート成形法や２色成形法によって作製することができる。図３（ａ）は、インサート成形法によって、支持部材３２と保持部材３１を一体化させる際の状態を示した模式図である。
【００２７】
予め成形された支持部材３２は、記録素子基板３４の支持面となる裏面３２ｍが第１の金型Ｃの金型面（キャビティ形成面）Ｃ１と対向する向きで、第１の金型Ｃのキャビティ内にインサートされる。この際、支持部材３２のインク供給口３２ｓ（図１）には、第１の金型Ｃの金型突起部Ｃ２が挿入され、位置が決められている。また、成形時、金型面Ｃ１には、記録素子基板３４が固定される支持部材３２の裏面３２ｍが当接された状態となる。支持部材３２の裏面３２ｍには、高い平面性が要求される為、金型面Ｃ１は平面度５μｍ以下に抑えられているのが望ましい。尚、金型が閉じられた時、支持部材３２と第２の金型Ｄとの間のクリアランスは０.０２〜０.０７ｍｍとなる様に構成されている。クリアランスが無い場合、金型が閉じられた時に、支持部材３２に型締め力による負荷がかかり、支持部材３２が変形したり、破損したりする。
【００２８】
支持部材３２が第１の金型Ｃ内にインサートされた後、金型は閉じられ、保持部材３１の材料樹脂が、ゲート１５ｇから供給される。ゲート１５ｇから供給された材料樹脂は、流動方向ＦＤに従って型内に広がり、インサートされた支持部材３２まで到達する。支持部材３２に到達した材料樹脂は、支持部材３２の傾斜した側面３２ｔに沿って流動していく。傾斜した側面３２ｔに沿って材料樹脂が流動するとき、その側面３２ｔには、樹脂圧力によって金型方向への押付け力Ｎが作用し、支持部材３２の裏面３２ｍは、金型面Ｃ１に押付けられる。この結果、金型面Ｃ１と支持部材３２の裏面３２ｍとの間の隙間への材料樹脂の侵入が防止される。
【００２９】
ここで、支持部材３２の側面３２ｍが傾斜していない場合、上記金型方向への押付け力Ｎは発生せず、樹脂圧力によって支持部材３２がずれる。すると、金型面Ｃ１と支持部材３２の裏面３２ｍとの間の隙間へ材料樹脂が侵入してしまう。その結果、記録素子基板３４が固定される支持基板３２の裏面３２ｍに材料樹脂が露出してしまうのである（図５参照）。
【００３０】
先述した作用効果、すなわち、材料樹脂の侵入を防止するだけの金型方向への押付け力Ｎを発生させるためには、支持部材３２の側面３２ｍの傾斜角度（θ）を８５°以下とする必要がある。一方、傾斜角度（θ）が過剰に小さいと、樹脂圧力により発生する金型方向への押付け力Ｎが過大となり、かつ、薄厚化により支持部材３２の剛性が低下してしまう。その影響として、記録素子基板３４が固定される裏面３２ｍ上に撓みｗａが生じてしまう（図３（ｂ）参照）。以上を考慮すると、支持部材３２の側面３２ｔの傾斜角度（θ）は７０〜８５°であることが望ましい。
【００３１】
次に、支持部材３２の複数の側面のうち、吐出口列方向と交差する一組の側面３２ｔを上記のように傾斜させることが望ましい。その理由を以下に説明する。
【００３２】
先述した様に、支持基板３２には、インク供給口３２ｓ（図１）が形成されている。そして、インク供給口３２ｓは吐出口列方向に沿って細長い長穴となっている。従って、支持部材３２は、吐出口列に平行な方向（長手方向）に比較して、吐出口列に垂直な方向（短手方向）からの力に対して剛性が弱くなる。この結果、吐出口列方向と平行な側面に上記傾斜を設けると、図３（ｃ）に示すように、成形時に樹脂圧力が加わった際に撓みｗａが生じ、裏面３２ｍの平面性を低下させてしまう場合がある。よって、支持部材３２の４つの側面のうち、吐出口列方向に対して垂直な側面３２ｔを上記のように傾斜させることが望ましい。
【００３３】
以上のように、支持部材３２の側面３２ｔを傾斜させることによって、裏面３２ｍと金型面Ｃ１との間への樹脂の侵入が防止され、裏面３２ｍ上に樹脂露出の無いインク供給接合体３３を得ることができる（図４参照）。その結果、インク供給接合体３３において、記録素子基板３４が支持固定される面（支持部材の裏面３２ｍ）の低線膨張化が実現され、長尺化された記録素子基板３４も搭載可能となる。
【００３４】
長尺化された記録素子基板３４を搭載可能となることで、良好な印字品位を有し、かつ、高速印字が可能なインクジェット記録ヘッドを実現することも可能となる。
【００３５】
また同時に、成形時の樹脂圧力により支持部材３２を金型面Ｃ１に当接させることが可能になったことで、金型内で支持部材３２を固定するための吸着機構やクランプ機構等の固定機構も不要となる。
【００３６】
尚、本発明は、ブラック用の記録ヘッドのみでなく、カラー用の記録ヘッドに対しても有効であり、両方の記録ヘッドに対して適用可能である。また、インサート成形法によって支持部材と保持部材とを一体的に成形する場合のみではなく、２色成形法によってそれら部材を一体的に成形する場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。尚、２色成形法によって支持部材と保持部材とを一体的に成形する場合には、支持部材を成形するのに用いた金型の全部又は一部をそのまま利用して保持部材を成形する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の記録ヘッドの実施形態の一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す支部部材の拡大図である。
【図３】（ａ）は、図１に示す記録ヘッドの製造工程の一部を示す模式的断面図である。（ｂ）（ｃ）は、支持部材に撓みが生じる様子を示す説明図である。
【図４】本発明による効果の一つを示す説明図である。
【図５】支持部材の支持面に樹脂が露出した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
３１  保持部材
３２  支持部材
３２ｍ  裏面
３２ｎ  表面
３２ｔ  側面
３４  記録素子基板
Ｃ  第１の金型
Ｃ１  金型面
Ｄ  第２の金型
【図１】
2009061710.tif 000003
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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