JP4823038B2 - インクジェットヘッドカートリッジ、記録ヘッド、インク収納容器及びインクジェットヘッドカートリッジの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録ヘッドとそれに供給するインク収納容器とを一体的に構成してインクジェットヘッドカートリッジ、記録ヘッド及びインク収納容器に関し、特に、温度変化により発生するインク収納容器と記録素子基板との間の応力を抑えるものに関する。また、前記インクジェットヘッドカートリッジを製造するインクジェットヘッドカートリッジの製造方法に関する。

インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、記録における騒音が殆ど生じないと言った特徴を持つ。また、高速な記録と様々な記録媒体に対して記録することが可能である。このようなことから、インクジェット記録装置は、プリンター、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録機構を担う装置として、広く採用されている。

このようなインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドに、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させるものがある。このような電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドには、電気熱変換素子が記録液室内に設けられている。記録の際には、記録信号に基づいて電気熱変換素子に対し電気パルスを供給して発熱させることにより、インクに熱エネルギーが与えられる。そのとき、記録液の相変化により生じるインクの発泡時（沸騰時）の気泡圧力を利用して、微小な吐出口から微小なインク滴を吐出させる。このようにして、記録ヘッドからインク滴を吐出させ、記録媒体に対し記録を行う。

以上のようなバブルジェット方式（以下、ＢＪ方式と称す）は、低価格でカラープリントが出力できる利点がある。ブラックインク用の記録ヘッド及びシアン、マゼンタ、イエローを吐出するそれぞれの色のインクを吐出する記録ヘッドを用いることによってカラー記録を行うことができる。

このようなプリンターでは、一般に記録ヘッドの吐出口の数は、増加傾向にある。プリンターの高画質化等のため、従来用いられていた６４個のものから１２８個、２５６個のものも用いられるようになっている。また、これら多数の吐出口を３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉといった高密度で配列する。これらの吐出口に対して配置される電気熱変換体としての発熱体は、数μｓｅｃオーダーから１０μｓｅｃオーダーのパルス的な駆動によって応答して、膜沸騰による気泡を形成する。このように、電気熱変換体は高周波に駆動することが可能なため、高速プリント、高画質の形成に適している。

また、前記バブルジェット方式の改良として、本願出願人は、大気連通方式、いわゆるバブルスルージェット方式（以下、ＢＴＪ方式と称す）による記録ヘッドを用いたプリンターも提案している。この方式は、気泡をその生成過程で大気に連通させることで、安定した微小液滴の吐出を可能にするものである。この方式によるプリンターも、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローなど、それぞれのインク色毎の記録ヘッドを用い、微小液滴の安定吐出量による高画質プリントを達成している。

また、プリンターによって銀塩写真と同等の高品位カラー記録を達成するためには、紙上でドットが確認できない（粒状感が無い）程度に小ドット化することが必要である。そのため、カラーインクの液滴は、約５ｐｌ（ピコリットル、１０^−１２リットル）、ドット径４０〜５０μｍ、解像度６００×１２００〜１２００×１２００ｄｐｉ（ｄｐｉは１インチ当たりのドット数を示す単位）程度の設定がなされ、記録が行われる。このように、ＢＴＪ方式によるプリンターは、銀塩写真と同等なカラー記録への要求に対して十分対応可能である。

以上のようにインクジェット記録ヘッドは比較的微小インクを吐出し、紙に対する液滴の着弾位置が高精度に要求される。そのため、記録素子基板に変形が生じると記録装置としての性能に大きな影響を及ぼすことになるので、このような変形はできるだけ抑制することが望ましい。

一方、昨今のインクジェット記録ヘッドは、一つの傾向として小型化やロープロファイル化への要求が高まっている。このような需要に対して、インクを収容するインク収納容器とインクを吐出する記録ヘッドとが一体になったタイプのものが提案されている。

この一体型のインクジェットヘッドカートリッジタイプのインクジェット記録ヘッドにおける、インク収納容器の製造は、コストや製造が簡易である等の点から、樹脂を成形することによって製造することが一般的である。樹脂成形を用いることにより、複雑な形状のものを製造することが可能となる。また、このインク収納容器の一部分には直接記録素子基板を接合できるようにするために、平面精度の高い接合面が形成される。この接合面も、樹脂成形を採用することで平面精度を確保することができる。

この接合面に接着剤等で記録素子基板を貼り付けることで、簡単な構成でインクジェット記録ヘッドを組み立てることが可能となる。また、製造コストの点からも、上記のように製造することで、安価で高性能なインクジェット記録ヘッドが得られる。

特許文献１には、この一体型インクジェットヘッドカートリッジの例が示されており、そのインクジェットヘッドカートリッジの構成及び製造方法が開示されている。特許文献１では、記録素子基板が接着剤等でインク収納容器に対して接着固定されて形成される。図９に、記録素子基板がインク収納容器に接着されて形成されるインクジェットヘッドカートリッジの例を示す。

特開２００５−３４２９９４号公報

ところで、図９に示すように従来のインクジェットヘッドカートリッジは、インク収納容器Ｈ５５０１側の容器側インク供給口Ｈ５２０１、Ｈ５２０２、Ｈ５２０３がノズル配列方向に対して平行に延在されて構成されている。また、この容器側インク供給口Ｈ５２０１、Ｈ５２０２、Ｈ５２０３に連通される記録素子基板Ｈ５１０１側の基板側インク供給口Ｈ５１０２ａ、Ｈ５１０２ｂ、Ｈ５１０２ｃも合わせてノズル配列方向に対して平行に延在されて形成されている。しかしながらこの場合は、インク収納容器Ｈ５５０１が上述したように樹脂によって製造され、記録素子基板Ｈ５１０１の接合面がシリコンによって製造されることに起因して記録素子基板Ｈ５１０１が変形を生じるという問題がある。すなわち、インク収納容器Ｈ５５０１を型成形で製造する際には、インク収納容器Ｈ５５０１の容器側インク供給口Ｈ５２０１、Ｈ５２０２、Ｈ５２０３の間に沿ってノズル配列方向に樹脂が流れて充填されることになる。従って、成形後は、樹脂内に含まれるガラスフィラーの向きがノズル配列方向に対して平行に延在した向きとなる。この場合、ガラスフィラーの配向方向に直交する方向の線膨張係数の方が、配向方向の線膨張係数よりも大きくなる。一方、シリコンによって形成された記録素子基板Ｈ５１０１は、インク収納容器Ｈ５５０１に接着されることになる。このとき、シリコンと樹脂とでは本来線膨張係数が異なるものである上に、上述のように樹脂に含まれたガラスフィラーの配向方向に対して直交する方向の線膨張係数が比較的大きなものとなる。これにより、インク収納容器Ｈ５５０１と記録素子基板Ｈ５１０１との接合面における両者間の線膨張係数の差は大きなものとなる。そして、インクジェットヘッドカートリッジが温度変化を受けると、上記の線膨張係数の大きな差によって記録素子基板やインク収納容器が変形し、結果として記録ヘッドのインクの吐出性能に影響を及ぼすことになる。

例えば、このような構成及び材料の特性を有するインクジェットヘッドカートリッジは、組立工程において熱硬化タイプの接着剤を硬化させるために、高温の状態に保たれることが必要とされる。その工程では、温度が１００℃以上にまで上げられる。ゆえに、接着剤が１００℃で硬化したとすると、シリコンと樹脂との線膨張係数の違いによってΔ７５℃分の収縮による材料間の応力が発生する。さらに、物流状態を考慮し−３０℃の低温環境下まで考慮すると、さらにΔ５５℃分の収縮による材料間の応力が発生する。このとき、線膨張率の差が大きければ大きいほど材料間で発生する応力は大きくなる。ゆえに、線膨張率の差に起因する残留応力によって、製品の変形が生じる恐れがある。

特に、インクジェットヘッドカートリッジが複数の色のインクを吐出可能である場合、例えば、記録素子基板がＣ、Ｍ、Ｙの３色一体の構成であった場合、それぞれの色にインクを供給するためのそれぞれのインク供給口が、ノズル配列方向に対して平行に並ぶ。ここで、Ｃ、Ｍ、Ｙとは、シアン、マゼンタ、イエローの色を指す。このとき、各色のノズル列の間が狭い場合、その部分を構成する部材が細長いために、ノズル配列方向と直交する方向に対しては構造上、インク収納容器及び記録素子基板の強度が弱くなり、それぞれ変形しやすくなる。

本発明は、上記の課題を解決すべく、簡単な構成で、しかも信頼性の高いインクジェット記録ヘッド、インクジェットヘッドカートリッジ、インク収納容器及びこれらの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のインクジェットヘッドカートリッジにおいては、細長の容器側インク供給口を有し、フィラー材を含んだ樹脂から形成されてインクを収容するインク収納容器と、基板側インク供給口とインクを吐出する吐出口とインクへエネルギーを付加するエネルギー付加手段とを有する記録素子基板と、を備え、前記記録素子基板が前記インク収納容器に貼り付けられ、前記インク収納容器に収容されたインクは前記容器側インク供給口及び前記基板側インク供給口を介して前記吐出口へ送られて吐出されるインクジェットヘッドカートリッジにおいて、前記インク収納容器の前記容器側インク供給口には、前記容器側インク供給口の長手方向に対して直交する方向に前記容器側インク供給口を横断する梁部材が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の記録ヘッドにおいては細長の容器側インク供給口を有し、フィラー材を含んだ樹脂から形成され、インクを収容するインク収納容器に貼り付けられ、基板側インク供給口とインクを吐出する吐出口とインクへエネルギーを付加するエネルギー付加手段とを有する記録ヘッドであって、インク収納容器に収容されたインクは容器側インク供給口及び基板側インク供給口を介して吐出口へ送られて吐出口から吐出される記録ヘッドにおいて、容器側インク供給口に容器側インク供給口の長手方向に対して直交する方向にインク供給口を横断する梁部材が形成されたインク収納容器に貼り付けられることを特徴とする。

また、本発明のインク収納容器においては、細長の容器側インク供給口を有し、フィラー材を含んだ樹脂から形成されてインクを収容するインク収納容器と、基板側インク供給口とインクを吐出する吐出口とインクへエネルギーを付加するエネルギー付加手段とを有する記録素子基板が貼り付けられ、収容されたインクは容器側インク供給口及び基板側インク供給口を介して吐出口へ送られて吐出口から吐出されるインク収納容器において、インク収納容器の容器側インク供給口には、容器側インク供給口の長手方向に対して直交する方向にインク供給口を横断する梁部材が形成されていることを特徴とする。

また、本発明のインクジェットヘッドカートリッジの製造方法においては、型に、フィラー材を含む樹脂を流し込んで、型成形によりインク供給口の長手方向に対し横断する梁部材が形成されたインク収納容器を形成し、前記インク収納容器に記録素子基板が貼り付けられることで形成されるインクジェットカートリッジの製造方法において、前記樹脂を型に流し込む工程では、インク収納容器における記録素子基板との接合面に対応した位置からインク供給口の長手方向に対して直交する方向にずれた位置から樹脂の流し込みが行われることを特徴とする。

インク収納容器における容器側インク供給口に容器側インク供給口を横断する梁部材を形成することにより、インク収納容器を形成する樹脂に含まれたフィラー材が、梁部材の内部でインク供給口の長手方向に対して直交する方向に配向することになる。これにより、インク収納容器とインク収納容器に貼り付けられた記録素子基板との間での線膨張係数の差が小さくなる。従って、温度変化に起因するインク収納容器と記録素子基板との間の接合面での残留応力によるインク収容部材及び記録素子基板が変形する変形量を抑えられる。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図５から図８は、本発明が実施される好適な記録ヘッドを説明するための説明図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素について説明する。

（１）記録ヘッド
図５に示すように、本実施形態における記録ヘッドＨ１００１は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いたバブルジェット（登録商標）方式の記録ヘッドである。また、それと同時に、電気熱変換体とインク吐出口とが対向するように配置された、いわゆるサイドシュータ型の記録ヘッドである。本実施形態の記録ヘッドＨ１００１は、記録ヘッド部とインク収納容器とが一体となって構成されたインクジェットヘッドカートリッジとして形成されている。

記録ヘッドＨ１００１はＣ、Ｍ、Ｙの３色のインクを吐出させるためのものである。記録ヘッドＨ１００１が、図６の分解斜視図に示されている。記録ヘッドＨ１００１は、記録素子基板Ｈ１１０１、電気配線テープＨ１３０１、インク収納容器Ｈ１５０１、蓋部材Ｈ１９０１およびシール部材Ｈ１８０１から構成されている。インク収納容器Ｈ１５０１には、フィルタＨ１７０１、Ｈ１７０２、Ｈ１７０３を介してインク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３が設置されている。

（２）記録素子基板
図７は、記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部破断して示す斜視図であり、シアン、マゼンタ、イエロー用の３個のインク供給口Ｈ１１０２が並列して形成されている。それぞれのインク供給口Ｈ１１０２を挟んでその両側に、エネルギーを付加するエネルギー付加手段としての電気熱変換素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７とが一列に並んで千鳥状に配置されて形成されている。そして記録素子基板Ｈ１１０１は、Ｓｉ基板Ｈ１１１０、および電気配線、ヒューズ、電極部Ｈ１１０４等から形成されている。そして、Ｓｉ基板Ｈ１１１０には、樹脂によって形成されてフォトリソグラフィ技術によってインク流路壁Ｈ１１０６や吐出口Ｈ１１０７が形成された天井部Ｈ１１２０が貼り付けられている。Ｓｉ基板Ｈ１１１０には、電気配線に電力を供給するための電極部Ｈ１１０４が形成されており、電極部Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。

（３）電気配線テープ
電気配線テープＨ１３０１は、記録素子基板Ｈ１１０１に対してインクを吐出するための電気信号を印加する電気信号経路を形成するものである。電気配線テープＨ１３０１には記録素子基板Ｈ１１０１を組み込むための開口部が形成されており、この開口部の縁付近には、記録素子基板Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４に接続される電極端子Ｈ１３０４が形成されている。また、電気配線テープＨ１３０１には、本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０２が形成されており、電極端子Ｈ１３０４と外部信号入力端子Ｈ１３０２は連続した銅箔の配線パターンでつながれている。

電気配線テープＨ１３０１と記録素子基板Ｈ１１０１とは電気的に接続されている。例えば、記録素子基板Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４に形成されたバンプＨ１１０５と、記録素子基板Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４に対応する電気配線テープＨ１３０１の電極端子Ｈ１３０４とが熱超音波圧着法により電気接合されることでなされる。

（４）インク収納容器
インク収納容器Ｈ１５０１は、樹脂を成形することにより形成されている。樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。樹脂内にフィラー材を含有させると、フィラー材の配向する向きによって線膨張率が変化するという特性が現れる。

図６に示すように、インク収納容器Ｈ１５０１は、内部にＣ、Ｍ、Ｙのインクを保持するために負圧を発生するためのインク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３をそれぞれ独立して保持するための空間を有し、インク収納容器としての機能を有している。また、記録素子基板Ｈ１１０１の各インク供給口Ｈ１１０２に、それぞれインクを導くための独立したインク流路を形成することでインク供給機能を備えている。インク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３は、ＰＰ繊維を圧縮したものが使われているが、ウレタン繊維を圧縮したものでも良い。各インク流路の上流部のインク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３との境界部には、記録素子基板Ｈ１１０１内部にゴミの進入を防ぐためのフィルタＨ１７０１，Ｈ１７０２，Ｈ１７０３がそれぞれ溶着により接合されている。各フィルタＨ１７０１、Ｈ１７０２、Ｈ１７０３は、ＳＵＳ金属メッシュタイプでも良いが、ＳＵＳ金属繊維焼結タイプのほうが好ましい。

インク流路の下流部には、記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼンタ、イエローの各インクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３が形成されている。記録素子基板Ｈ１１０１の各インク供給口１１０２がインク収納容器Ｈ１５０１の各インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３に連通するよう、記録素子基板Ｈ１１０１がインク収納容器Ｈ１５０１に対して位置精度良く接着固定される。記録素子基板Ｈ１１０１が接着されたインク収納容器Ｈ１５０１を図８に示す。この接着に用いられる第１の接着剤は、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。例えば、第１の接着剤としては、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤が用いられ、その際の接着層の厚みは５０μｍ程度が望ましい。

また、インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３付近周囲の平面には、電気配線テープＨ１３０１の一部の裏面が第２の接着剤により接着固定される。図８に示されるように、記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３０１との電気接続部分は、第１の封止剤Ｈ１３０７および第２の封止剤Ｈ１３０８により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。第１の封止剤Ｈ１３０７は、主に電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板のバンプＨ１１０５との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤Ｈ１３０８は、上述の接続部の表側を封止している。そして、電気配線テープＨ１３０１の未接着部は折り曲げられ、インク収納容器Ｈ１５０１のインク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３を有する面にほぼ直交した側面に熱カシメもしくは接着等で固定される。

（５）蓋部材
蓋部材Ｈ１９０１は、インク収納容器Ｈ１５０１の上部開口部に溶着されることで、インク収納容器Ｈ１５０１内部の独立した空間をそれぞれ閉塞するものである。但し、蓋部材Ｈ１９０１にはインク収納容器Ｈ１５０１内部の各部屋の圧力変動を逃がすための細口Ｈ１９１１、Ｈ１９１２、Ｈ１９１３と、それぞれに連通した微細溝Ｈ１９２１、Ｈ１９２２、Ｈ１９２３を有している。微細溝Ｈ１９２１およびＨ１９２２の他端は微細溝Ｈ１９２３の途中に合流している。さらに、細口Ｈ１９１１、Ｈ１９１２、Ｈ１９１３と微細溝Ｈ１９２１、Ｈ１９２２、および微細溝Ｈ１９２３のほとんどをシール部材Ｈ１８０１で覆い、微細溝Ｈ１９２３の他端部を開口することで大気連通口を形成している。また、記録ヘッドをインクジェット記録装置に固定するための係合部Ｈ１９３０を有している。

（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態について、図１及び図２を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態を説明するための模式図である。図１には、記録素子基板Ｈ１１０１及びインク収納容器Ｈ１５０１が示されている。図１に示されるインク収納容器Ｈ１５０１は、図６におけるインク収納容器Ｈ１５０１を矢印Ｉの方向に見た矢視図を模式的に示したものである。インク収納容器Ｈ１５０１は、上部に示された記録素子基板Ｈ１１０１が貼り付けられる領域の接合面Ａを有している。図２に、図１に示す接合面Ａの周囲を拡大し模式的に示した図を示す。インク収納容器Ｈ１５０１の接合面Ａ内には、三列の容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３がインク収納容器Ｈ１５０１に収容されているインクの色であるＣ、Ｍ、Ｙの三色に対応して設けられている。各色の容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３にはそれぞれに二つの梁部材１００が配置されている。従って、梁部材１００によってそれぞれ細長の容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３が列ごとに三つに分離されて合計九つの容器側インク供給口に分離されている。そして、それぞれの容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３に形成された梁部材１００は、本実施形態では、計六個の梁部材１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆから構成されている。本実施形態においては、それぞれの梁部材１００は、容器側インク供給口の長手方向に対して直交する方向にインク供給口を横断するように配置される。ここで、容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３が延在する方向とノズル配列方向とは一致していて同じ方向である。

図１には、インク収納容器Ｈ１５０１と共に記録素子基板Ｈ１１０１が配置されている。記録素子基板Ｈ１１０１には、インクの色（Ｃ、Ｍ、Ｙ）に対応した三つの基板側インク供給口Ｈ１１０２ａ、Ｈ１１０２ｂ、Ｈ１１０２ｃが、インク収納容器Ｈ１５０１と接合される面に形成されている。記録素子基板Ｈ１１０１の基板側インク供給口Ｈ１１０２ａ、Ｈ１１０２ｂ、Ｈ１１０２ｃがインク収納容器Ｈ１５０１の容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３に連通するように位置決めされて貼り付けられ記録ヘッドが形成される。

記録装置による記録時には、まず、インク収納容器Ｈ１５０１内部のインク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３から、インクが、インク収納容器Ｈ１５０１の容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３に供給される。そして、インクが記録素子基板Ｈ１１０１に形成された基板側インク供給口Ｈ１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃの内部に収容されて、インク収納容器Ｈ１５０１から記録素子基板Ｈ１１０１に供給される。そして、電気熱変換素子Ｈ１１０３に駆動信号が与えられて熱エネルギーが与えられることになるので、電気熱変換素子Ｈ１１０３の温度が急速に上昇する。これにより、インクに熱エネルギーが与えられ、電気熱変換素子Ｈ１１０３上でインクが沸騰して気泡を形成し、このインク内での気泡の成長・収縮によりインクが吐出口Ｈ１１０７へ送られる。そして、インク収納容器Ｈ１５０１の下部に配置された記録媒体へ向けて、吐出口Ｈ１１０７からインクが吐出される。

次に、インク収納容器Ｈ１５０１と記録素子基板Ｈ１１０１の関係と、インク収納容器Ｈ１５０１における、記録素子基板Ｈ１１０１との接合面について説明する。

インク収納容器Ｈ１５０１に記録素子基板Ｈ１１０１が貼り付けられた後は、容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３と、基板側インク供給口Ｈ１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃとが、各色ごとに連通する構成となっている。

インク収納容器Ｈ１５０１及び記録素子基板Ｈ１１０１のそれぞれの材料は、インク収納容器Ｈ１５０１はガラスフィラーを含む樹脂から形成され、記録素子基板Ｈ１１０１はシリコンから形成されている。

インク収納容器Ｈ１５０１の容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３に形成されたそれぞれの梁部材１００は、細く形成されている。これらの梁部材１００は、後で説明するように本実施形態では２ｍｍ以下の幅で形成される。そのため、梁部材１００を成形によって製造する際には、樹脂が梁部材１００の延在する方向に沿って流動することになる。これにより、成形後、梁部材１００の内部に存在するガラスフィラーの向きは、梁部材１００が延在する方向と一致して分布することになる。本実施形態では、樹脂の流動方向は図２（ａ）の矢印で示す方向となる。容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３の間の梁部材１００の内部では、ノズル配列方向と直交する方向にガラスフィラーが配向することになる。

従って、樹脂は内部に含まれるガラスフィラーの流動方向に対しての方が流動方向に直交する方向に対してよりも線膨張係数が小さいので、梁部材１００においては記録素子基板Ｈ１１０１と収納容器Ｈ１５０１との間の線膨張係数の差が小さくなる。線膨張係数の差が小さくなると、記録素子基板Ｈ１１０１及び収納容器Ｈ１５０１が温度変化を受けたとしても、接合面Ａでの両者の材料による膨張量の差が小さくなる。従って、温度変化によって発生する接合面Ａにおけるノズル配列方向と直交する方向への残留応力を抑えることができ、インク収納容器Ｈ１５０１の変形が抑えられる。また、これに加えてインク収納容器Ｈ１５０１のノズル配列方向と直交する方向に対しての強度自体が向上することになるので、よりインク収納容器Ｈ１５０１の変形が抑えられる。これにより、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。

ここで、本実施形態ではインク収納容器に使用される樹脂は、ガラスフィラー３０％を含む日本ＧＥプラスチックス社製のＰＣＮ２９１０（変性ＰＰＯ）である。樹脂の線膨張係数は、カタログスペックで樹脂の流動方向に対して：２１×１０Ｅ−６、流動方向に直交した方向に対して：３３×１０Ｅ−６とされている。

従って、シリコンの線膨張係数：３×１０Ｅ−６に対して、従来の記録素子基板では樹脂はノズルの配列方向に流動しているので、樹脂の線膨張係数は３３×１０Ｅ−６ということになり、結合面での線膨張係数の差は約１０倍であった。
ここで、物体の線膨張係数αは、
α＝ΔＬ/（ΔＴ・Ｌ₀） [１/℃]
α：線膨張係数
ΔＬ：加熱による物体の伸び
ΔＴ：加熱の前後の物体の温度差
Ｌ₀：加熱前の物体の長さ
で表される。

梁部材１００の内部に存在するガラスフィラーの向きがノズルの配列方向に対して直交する方向に向いている。従って、本実施形態の材料の線膨張係数は、シリコンの線膨張係数：３×１０Ｅ−６に対して、梁部材１００の延在方向への線膨張係数：２１×１０Ｅ−６となる。

従って、梁部材１００では、従来のインク収納容器と記録素子基板との間の接合面での線膨張係数の関係よりも線膨張係数の差を抑えることができる。これにより、温度変化による接合面での応力発生を抑えることができ、製品に及ぼす変形も、抑えることができる。

ここで、容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３に形成された梁部材１００は、その幅をなるべく細く構成したほうがより効果が現れる。樹脂内のガラスフィラーの配向は成形時の樹脂の流れ方向に沿い、梁部材１００の幅が細いほど梁部材１００が延在する方向に向けて樹脂が流れ、その樹脂の流れに沿って樹脂内のフィラーが配向する。もし梁部材１００の太さを太く形成すると、フィラーが梁部材１００内部で分散してしまい、フィラーの配向が安定せずにその配向を制御できなくなる可能性がある。従って、梁部材１００を太く形成してしまうと、フィラーの配向を安定させるためにゲート位置を正確に設計する必要が生じ、製造が難しくなる。フィラー自体の大きさは、φ１０ミクロン×３００ミクロン程度である。実験の結果から、容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３の間の梁部材１００はおおむね２ｍｍ以下程度が望ましく、それ以上の幅の場合はフィラーの配向が安定せずに、梁部材１００を配置したことへの効果が薄れてしまう。

また、梁部材１００の形状としては、よりガラスフィラーが梁の形状に沿って流れ込みやすいように、容器側インク供給口の角にＲを付けたりテーパを付けたりすることが好ましい。容器側インク供給口の角をこのように形成することで、樹脂が流動する際に梁部材１００の内部でフィラーが一定の方向に配向し易くなる。

また、さらに周囲の温度変化による接合面Ａでの残留応力を低減させる方法として、より好ましくは、容器側インク供給口の間の梁部材１００を増やすことが考えられる。梁部材１００が増えるほど、接合面における材料間で線膨張係数の差が小さい領域の面積が増えることになり、接合面での周囲の温度変化によって発生する残留応力を抑制する効果が大きくなる。従って、容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３に梁部材１００を形成することによる容器側インク供給口の開口面積の減少によってインク供給不足にならない範囲で、できるだけ多くの梁部材１００を設けることが望ましい。

（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について、図３を参照して説明する。
上記の第一の実施形態においては、容器側インク供給口Ｈ１２０１に形成した梁部材１００の表面の、容器側インク供給口Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３の底面からの高さは、インク収納容器Ｈ１５０１におけるその他の表面の高さと同じ高さとした。しかし、第二の実施形態においては、梁部材の表面をインク収納容器における接合面よりも引込んだ形状とした。このように構成されたインク収納容器Ｈ２００１を図３に示す。梁部材２００を周囲の接合面よりも凹ませて引込んだ形状としたことで、記録素子基板Ｈ１１０１を貼り合わせる際に接合面からはみ出した接着剤が引込んだ梁部材２００と記録素子基板Ｈ１１０１との間の隙間に収容されることになる。従って、接合面からはみ出した接着剤が容器側インク供給口Ｈ２０１０の内部へ入り込むことを防ぐことができる。この場合においても、梁部材２００内部のガラスフィラーの配向方向は第一の実施形態で説明した構成と同様にノズル配列方向に対して直交方向になるので、その効果も第一の実施形態と同様である。

（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態について、図４を参照して説明する。
図４は、インク収納容器Ｈ１５０１における、記録素子基板Ｈ１１０１を貼り付ける接合面Ａと、インク収納容器の製造における型成形による成形の際に成形型の内部に樹脂を注入するための注入口であるところのゲートとの位置関係を表した模式図である。本実施形態のゲート位置に対応したインク収納容器Ｈ１５０１上における位置を図４のＥで示す。

第一の実施形態で説明したように、インク収納容器Ｈ１５０１の接合面Ａにおけるガラスフィラーの配向方向は、ノズル配列方向に対して直交する方向になる方が、記録素子基板Ｈ１１０１との線膨張係数の差に対して有利になる。そのため、成形時の樹脂の流動方向を考慮すると、成形型におけるインク収納容器と記録素子基板との接合面Ａからノズルの配列方向に対して直交する方向にずれた位置であって、接合面Ａからなるべく距離をとった位置にゲートを設けることが望ましい。このようにゲートを配置することで、成形型に樹脂を注入した際に、インク収納容器Ｈ１５０１における梁部材１００以外の部分においても、樹脂の内部に含まれるガラスフィラーがノズルの配列方向に対して直交する方向に配向し易くなる。従って、インク収納容器Ｈ１５０１と記録素子基板Ｈ１１０１との接合面Ａにおける容器側インク供給口Ｈ１２０１の外側においても、樹脂に含まれるガラスフィラーがノズルの配列方向に対して直交する方向に配向した部分が多くなる。これにより、接合面Ａにおける容器側インク供給口Ｈ１２０１の外側においても接合面Ａにおける材料間の線膨張係数の差が小さくなり、周囲の温度変化により生じる接合面Ａでの応力発生を抑えることができる。このことは、流動解析の結果からも明らかであり、実際の成形品を比較しても、ゲート位置が中央にあるものと本実施形態のように外側にあるものとでは、接合面Ａにおけるガラスフィラーの配向方向に違いが出ている。

ここで、本発明の構成による効果を確認するために、本発明による実施例１から５と、比較例１としてフィラーを含まない樹脂の場合、及び比較例２として梁部材を設けない場合との比較実験を行った。構成の条件は、将来的にノズル配列長さが長尺化および高密度化していくことを鑑みて、ノズル長さを１インチ／６００ｄｐｉとした。実験方法としては、それぞれのサンプルを−３０℃と６０℃との間で温度サイクル試験を経た後、印字を行い着弾精度を測定した。本発明の実施例及び比較例のそれぞれの実験条件は、下記の表１における「梁部材の幅」、「フィラー」、「ゲート位置」であり、その結果得られたインク収納容器を用い、印字を行った際のインクの着弾精度を表１の「印字品位」に記した。ただし、「梁部材の幅」は、容器側インク供給口Ｈ１２０１に形成された梁部材１００のノズル配列方向への幅であり、「フィラー」は、樹脂材料中に占める棒状ガラスフィラーの割合を示している。また、「ゲート位置」は、インク収納容器の製造の際における成形型内部に樹脂を注入する際の注入口の位置に対応したインク収納容器上の位置であり、Ｅ、Ｆは、それぞれ図４における位置Ｅ及び位置Ｆである。そして、実験結果である「印字品位」は、ラインを印字した時の着弾精度が２０μｍ以下を○、３０μ以下を△、３０μｍ以上を×、としてそれぞれの実施例及び比較例の評価を行っている。

このように、インク収納容器Ｈ１５０１を形成する樹脂の内部にガラスフィラーが含まれていない場合や、梁部材１００を設けない場合には印字した際の着弾精度は、あまり良くなかった。また、梁部材１００を同様に形成した場合のインク収納容器Ｈ１５０１におけるゲート位置による実施例４と５との比較では、ゲート位置Ｆの実施例５よりもゲート位置Ｅの実施例４の方が印字した際の着弾精度は良かった。また、梁部材１００の幅による実施例３と５との比較では、梁部材１００の幅を２ｍｍとした実施例３の方が梁部材１００の幅が３ｍｍである実施例５よりも印字した際の着弾精度は良かった。

本発明の第一の実施形態におけるインク収納容器及び記録素子基板の記録面側から見た模式図である。 図１のインク収納容器と記録素子基板との間の接合面Ａを拡大した模式図及びＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 第二の実施形態におけるインク収納容器と記録素子基板との間の接合面Ａを拡大した模式図及びＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 第三の実施形態におけるインク収納容器と記録素子基板との接合面Ａと、インク収納容器の成形の際に、成形型の内部に樹脂を注入するゲートの位置を表した模式図である。 本発明の第一の実施形態に係るインクジェットヘッドカートリッジを上方及び下方から見た外観斜視図である。 図５のインクジェットヘッドカートリッジを下方から見た外観斜視図及び図５のインクジェットヘッドカートリッジの分解斜視図である。 図５のインクジェットヘッドカートリッジにおける記録素子基板の一部を破断した斜視図である。 図５のインクジェットヘッドカートリッジにおけるインク収納容器及び記録素子基板の断面図である。 従来のインク収納容器と記録素子基板との間の接合面を拡大した模式図及びＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

符号の説明

１００、２００ 梁部材
Ｈ１１０１ 記録素子基板
Ｈ１１０２ａ、Ｈ１１０２ｂ、Ｈ１１０２ｃ 基板側インク供給口
Ｈ１２０１、Ｈ１２０２、Ｈ１２０３ 容器側インク供給口
Ｈ１５０１ インク収納容器

Claims (6)

1. 細長の容器側インク供給口を有し、フィラー材を含んだ樹脂から形成されてインクを収容するインク収納容器と、
   基板側インク供給口とインクを吐出する吐出口とインクへエネルギーを付加するエネルギー付加手段とを有する記録素子基板と、
   を備え、前記記録素子基板が前記インク収納容器に貼り付けられ、前記インク収納容器に収容されたインクは前記容器側インク供給口及び前記基板側インク供給口を介して前記吐出口へ送られて吐出されるインクジェットヘッドカートリッジにおいて、
   前記インク収納容器の前記容器側インク供給口には、前記容器側インク供給口の長手方向に対して直交する方向に前記容器側インク供給口を横断する梁部材が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッドカートリッジ。
2. 前記インク供給口が延在する方向への前記梁部材の幅は２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドカートリッジ。
3. 前記梁部材は、前記記録素子基板と前記インク収納容器との間の接合面よりも引込んでいることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッドカートリッジ。
4. 細長の容器側インク供給口を有し、フィラー材を含んだ樹脂から形成され、インクを収容するインク収納容器に貼り付けられ、
   基板側インク供給口とインクを吐出する吐出口とインクへエネルギーを付加するエネルギー付加手段とを有する記録ヘッドであって、
   インク収納容器に収容されたインクは容器側インク供給口及び基板側インク供給口を介して吐出口へ送られて吐出口から吐出される記録ヘッドにおいて、
   容器側インク供給口に容器側インク供給口の長手方向に対して直交する方向に容器側インク供給口を横断する梁部材が形成されたインク収納容器に貼り付けられることを特徴とする記録ヘッド。
5. 細長の容器側インク供給口を有し、フィラー材を含んだ樹脂から形成されてインクを収容するインク収納容器と、
   基板側インク供給口とインクを吐出する吐出口とインクへエネルギーを付加するエネルギー付加手段とを有する記録素子基板が貼り付けられ、
   収容されたインクは容器側インク供給口及び基板側インク供給口を介して吐出口へ送られて吐出口から吐出されるインク収納容器において、
   インク収納容器の容器側インク供給口には、容器側インク供給口の長手方向に対して直交する方向にインク供給口を横断する梁部材が形成されていることを特徴とするインク収納容器。
6. 型に、フィラー材を含む樹脂を流し込んで、型成形によりインク供給口の長手方向に対し横断する梁部材が形成されたインク収納容器を形成し、前記インク収納容器に記録素子基板が貼り付けられることで形成されるインクジェットヘッドカートリッジの製造方法において、
   前記樹脂を型に流し込む工程では、インク収納容器における記録素子基板との接合面に対応した位置からインク供給口の長手方向に対して直交する方向にずれた位置から樹脂の流し込みが行われることを特徴とするインクジェットヘッドカートリッジの製造方法。

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