JP3284352B2 - インクジェット記録ヘッドの収納容器 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドの収納容器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体インクを噴射して
記録媒体に記録を行う液体噴射（インクジェット）記録
装置における記録ヘッドの収納容器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドを収納
する容器としては、図１１ないし図１３に示すようなも
のであった。インクカートリッジの場合は、図１１，図
１２に示すような形態をとっており、インクジェットチ
ップＩＪＣの吐出口面２６の吐出口９及び大気連通孔２
３をシール部材２２でふさぎ、押え部材２１によって保
持した状態にし、容器本体２５と蓋部材２４の間に入れ
て、両者を熱シール等でパッケージングしている。
【０００３】また、記録ヘッド単体をパッケージングす
る場合は、図１３に示すように、吐出口９をシール部材
２２でふさぐとともに、インク供給口２２００側をキャ
ップ部材３０にてふさぎ、これを図１２に示すようなパ
ッケージに収容している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来例では、吐出口９と大気連通孔２３の両者を
シール部材２２でふさがなければならず、これを確実に
行うには、充分安定した装置を用いて行うか、あるいは
熟練した作業者が行わなければならず、非常にシビアな
作業であるという問題点があった。
【０００５】また、吐出口面２６と大気連通孔２３の材
質は必ずしも同一のものを使用するわけではなく、シー
ル部材２２の対相手部材に対する接着性（接着力）も同
等ではない場合が多く、特にはがしたあとで吐出口９の
周辺に対してはシール部材２２の粘着剤が残ることは記
録品位を劣化させることになるので、粘着性については
吐出口面２６を優先することとなる。この結果、最悪の
場合は経時とともに大気連通孔２３の部分の粘着力が弱
まり、インクがにじみ出す恐れがあるという問題点があ
った。
【０００６】そして、上記の場合、従来のようなパッケ
ージ形態ではにじみ出たインクをパッケージ容器側に受
ける部分がなく、容器内側をインクが動き回ってしま
う。
【０００７】また、記録ヘッド単体をパッケージする場
合、従来では図１３のように吐出口９の部分及びインク
供給口２２００の部分の両者を弾性部材でしっかり密閉
状態に保持するためにキャップ部材３０等を用いていた
が、これでは確実にインクのにじみ出しを防止すること
かできるが、部品点数が多くなり、コストアップにつな
がるという問題点をかかえていた。更に、本体に装着す
る時に両者を外さなければならないという煩雑さや、外
し忘れて本体に装着してしまうというトラブルも心配さ
れている。
【０００８】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、安価且つ簡易な構成で、組立作業及び
取付作業が容易になり、またインク等が外部ににじみ出
ることのないインクジェット記録ヘッドの収容容器を提
供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドの収納容器は、次のように構成したものであ
る。
【００１０】（１）インクを吐出するインク吐出口と該
吐出口から吐出されるインクを導入するためのインク供
給部とを備えるインクジェットヘッドを収容するための
容器本体と、該容器本体の開口部を覆う蓋部材と、を備
えるインクジェット記録ヘッドの収納容器において、前
記インクジェットヘッドは前記インク吐出口を覆うシー
ル部材を有するとともにインク供給部を露出した状態で
容器本体内に収納されるとともに、該容器は、前記イン
クジェットヘッドを支持するための支持部と、該支持部
により支持された前記インクジェットヘッドのインク供
給部と対向する領域に吸着部と、を備え、該吸着部は、
前記収納容器内に前記インクジェットヘッドを保持して
いる際に該インクジェットヘッドのインク供給部から流
出したインクもしくは保存液に対して毛管現象により吸
着力を発生する複数の細い溝により形成されているよう
にした。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】（２）上記（１）の収納容器において、吸
着部は、あらかじめ加湿用の液体を含むようにした。
【００１６】
【００１７】
【作用】本発明のインクジェット記録ヘッドの収納容器
においては、インクジェットヘッドの収納空間を有した
容器本体に、インクジェットヘッド内のインク等を毛管
現象により吸着する吸着部を有しているので、インク等
が外部ににじみ出ることがなく、また組立作業及び取付
作業も容易である。
【００１８】
【実施例】図６及び図７は本発明に使用するインクジェ
ットチップＩＪＣの具体的な構成例を示す図である。同
図に示されるように、インクジェットチップＩＪＣは、
インク吐出圧発生素子を設けたヒータボード（基板）１
と、このヒータボード１と接合されてインク（記録液
体）を収容する液室７及びインク路８を構成する凹凸部
を有した溝付天板（基板）２とからなる。この溝付天板
２は、インク路８に連通したインクを吐出するためのイ
ンク吐出口９を有するオリフィスプレート４を一体的に
併せ持っている。
【００１９】ヒータボード１は支持基板３に接着剤によ
り接着固定され、溝付天板２はヒータボード１上で、該
ヒータボード１上に配置されているインク吐出圧発生素
子としてのヒータ部と、溝付天板２のインク路８とが合
致するように仮接着され、溝付天板２の有しているオリ
フィスプレート４は、支持基板３の前端面に前ダレのよ
うに配置されている。
【００２０】インクは、インク供給部材５から、溝付天
板２の上部に具備されたインク供給口２ａを通って供給
され、インク供給部材５は突起棒を有しており、支持基
板３上に設けられた貫通穴にその突起棒を挿入して熱か
しめすることにより、支持基板３に固定される。
【００２１】インク供給部材５とヒータボード１，溝付
天板２等の隙間１０ａ，１０ｂ、及びオリフィスプレー
ト４と支持基板３の前端面との間に封止剤が封入されう
るべくわずかな隙間が設けられた接合領域は、接着空間
として封止剤が流し込まれる。
【００２２】また図６に示すように、溝３Ａは、封止材
を十分良好に封入することが可能な溝であればよい。そ
して上述のように、支持基板３上に、ヒータボード１が
接着剤により固定され、さらに溝付天板２はヒータボー
ド１上に配置されているヒータ部と、溝付天板２のイン
ク路８とが合致するようにヒータボード１上に接着剤で
仮止めされた後、押えばね６による機械的付勢力によっ
て固定される。溝付天板２は、オリフィスプレート４を
有しており、オリフィスプレート４は支持基板３の前端
面に前ダレのように配置されている。インク供給部材５
は、インク供給部材に設けられた不図示の突起棒を支持
基板３に設けられた貫通穴と合致されて熱かしめするこ
とにより、支持基板３に固定される。この際、オリフィ
スプレート４とインク供給部材５との隙間は均一な隙間
１０ａ及び１０ｂが形成される。
【００２３】支持基板３に設けたられた溝３Ａは、オリ
フィスプレート４とインク供給部材５との隙間と連続す
る空間を形成していることが重要である。この溝３Ａが
完全にオリフィスプレート４で覆われていたり、前記隙
間１０ａ及び１０ｂと独立していることは好ましくな
い。なぜなら、注入された封止材の流路が断たれること
となり、良好な封止が達成できなくなってしまうからで
ある。
【００２４】支持基板３の前端面に形成される溝３Ａ
は、量産性を考慮して、通常プレスにて形成される。
【００２５】封止材は、インク供給部材５の上部の封止
材注入口（不図示）から注入され、電気信号を伝達する
ためのワイヤボンディング部１１を封止すると同時に、
オリフィスプレート４とインク供給部材５との隙間１０
ａ及び１０ｂを封止し、さらに支持基板３に設けられた
溝３Ａを通り、オリフィスプレート４と支持基板３の前
端面との隙間領域を完全に封止する。このように、封止
材がインク吐出口９をふさがずに隙間を封止するために
は、適当なチキソトロピーと適当な粘度が必要である。
すなわち、封止材の粘度が低過ぎると溝付天板２内のノ
ズルやオリフィスプレート４にまで入り込み、目詰まり
を起こしてしまう。反対に粘度が高過ぎるとオリフィス
プレート４の周囲まで完全に封止材が回り込まなくな
る。
【００２６】したがって、本発明に用いられる封止材の
粘度は、１．０００〜１５．０００ｃｐｓ、さらに好ま
しくは２．０００〜１０．０００ｃｐｓ、最も好ましく
は４．０００〜１０．０００ｃｐｓである。
【００２７】また、封止材には、シリコンウエハから成
るヒータボード１，金属から成る支持基板３及び合成樹
脂から成る溝付天板２及びオリフィスプレート４，イン
ク供給部材５等の良好な接着性が要求される。そして、
これらの熱膨張係数の異なる複数の異種材料同士を接合
するためには、温度環境による熱膨張の差を吸収できる
ような柔らかい材料、具体的にはＪＩＳ規格Ａ１００以
下の硬度を示す封止材を用いる必要がある。
【００２８】一方、この封止材は、ワイヤボンディング
部１１を覆って保護する役目も果たしているために、ア
ルミワイヤボンディング部やアルミ電極に対して腐食を
起こさないような材料でなければならない。電極やワイ
ヤボンディングに腐食を起こさないためには、封止材中
のＣＩ- やＮａ+ 等の不純物イオン濃度が３０ｐｐｍ以
下であることが好ましい。
【００２９】このような材料には、局部的にインクと接
触するために耐インク性、特に耐溶剤性や耐アルカリ性
に優れている等といった性能も要求される。さらには、
酸素や窒素，水蒸気に対する透過性も低いことも必要で
ある。
【００３０】図８はインクジェットヘッドユニットＩＪ
ＨＵの構成を示す分解斜視図である。このインクジェッ
トヘッドユニットＩＪＨＵ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て記録を行うユニットであ
る。
【００３１】図８において、１はＳＩ基板上に複数の列
状に配された電気熱変換体（吐出ヒータ）と、これに電
力を供給するＡｌ等の電気配線とが成膜技術により形成
されて成る上述のヒータボードである。２００はこのヒ
ータボード１に対する配線基板であり、ヒータボード１
の配線に対応する配線（例えばワイヤボンディングによ
り接続される）と、この配線の端部に位置し本体装置か
らの電気信号を受けるパッド２０１とを有している。
【００３２】２は複数のインク流路をそれぞれ区分する
ための隔壁や各インク流路へインクを与えるためにイン
クを吸収するための共通液室等を設けた上述の溝付天板
で、インクタンクＩＴから供給されるインクを受けて上
述の共通液室へ導入するインク受け口２ａと、各インク
流路に対応した吐出口を複数有するオリフィスプレート
４を一体成型したものである。これらの一体成型材料と
してはポリサルフォンが好ましいが、他の成型用樹脂材
料を用いてもよい。
【００３３】３は配線基板２００の裏面を平面で支持す
る上述の支持基板で、例えば金属により形成されてい
る。６は押えばねであり、Ｍ字形状でそのＭ字の中央で
共通液室を軽圧で押圧するとともに、前だれ部６０１で
液路の一部、好ましくは吐出口近傍の領域を線圧で集中
押圧する。ヒータボード１及び天板２を押えばね６の足
部が支持基板３の穴３１２１を通って該支持基板３の裏
面側に係合することで、これらを挟み込んだ状態で両者
を係合させることにより、押えばね６とその前だれ部６
０１の集中付勢力によってヒータボード１と天板２とを
圧着固定する。
【００３４】支持基板３に対する配線基板２００の取付
は、接着剤等で粘着して行われる。なお、支持基板３の
凹部２４００，２４００は、それぞれ位置決め用突起２
５００，２６００の近傍に設けられており、インク供給
部材５は、前述したインク供給管２２００に連続するイ
ンク導管１６００を供給管２２００側が固定の片持ちば
りとして形成し、インク導管の固定側とインク供給管２
２００との毛管現象を確保するための封止ボール６０２
が挿入されている。７００は供給管のタンク側端部に設
けられたフィルタである。
【００３５】上記インク供給部材５は、モールド成型さ
れているので、安価で位置精度が高く形成製造上の精度
低下を無くしているだけでなく、片持ちばりの導管１６
００によって大量生産時においても導管１６００の上述
インク受け口２ａに対する圧接状態が安定化できる。本
例では、この圧接状態下で封止用接着剤をインク供給部
材側から流し込むだけで、より完全な連通状態を確実に
得ることができている。なお、インク供給部材５の支持
基板３に対する固定は、支持基板３の穴１９０１，１９
０２に対するインク供給部材５の裏面側ピン（不図示）
を支持基板３の穴１９０１，１９０２を介して貫通突出
せしめ、該支持基板３の裏面側に突出した部分を熱融着
することで簡単に行われる。
【００３６】図９，図１０は記録ヘッドデバイスの構成
を示したものである。複数個のインクジェットチップＩ
ＪＣを並列に並べて、それぞれに異なる色のインクを供
給することで、容易にカラー記録への対応が可能とな
る。また、複数個のインクジェットチップに同一のイン
クを供給すれば、高速記録が可能となる。これらの両者
とも、各インクジェットチップは互いに高精度で配置さ
れていることが必要である。
【００３７】図９において、４０００は複数個のインク
ジェットチップを高精度で配置且つ維持するためのユニ
ット枠であり、外壁４００１と内壁４００２もしくは内
壁４００２同士によって囲まれる保持部４００３にイン
クジェットチップを配置する。上記ユニット枠４０００
とインクジェットチップの位置決めは、各インクジェッ
トチップの基準とそれを受けるユニット枠４０００の受
け部を突き当てて、接着あるいは固定部材等で固定する
手法で行っている。この場合、各インクジェットチップ
は基準からオリフィスまでの精度を高精度に加工し、か
つユニット枠４０００の受け部も各インクジェットチッ
プごとの相対距離を高精度に出しておく必要がある。
【００３８】また、別の手法としては、各インクジェッ
トチップを画像処理等の技術を用いて、ユニット枠４０
００に突き当てることなく配置し、接着等で固定し、各
インクジェットチップ間の位置精度を出すような手法等
もある。
【００３９】４００５は多孔質部材で、ヘッドデバイス
をカラー用として用いる場合、フェイス面の回復操作と
してワイパーふきを行った時、ワイパーに付着したイン
クを吸って隣接するインクジェットチップのフェイス面
に異なる色のインクを付けないようにするもので、各イ
ンクジェットチップの間に配置されている。
【００４０】図１０中、４１００はユニット枠４０００
にインクジェットチップを配置した状態のチップユニッ
トである。４５００は中継コネクタであり、各インクジ
ェットチップに電気信号を供給するための接点部材４５
０１が一つのインクジェットチップあたり複数個１列に
並べられ、さらに複数チップ分、並列に設けられてい
る。これらは、ハウジング４５０６によって位置決め保
持されている。４５０２はコネクション部であり、本体
キャリッジ上に設けられているコネクションパッドと接
触し、電気的に接続される。
【００４１】４５０３は位置決め穴であり、上記本体キ
ャリッジにある位置決めピンと嵌合することにより、コ
ネクション部４５０２とキャリッジ上のコネクションパ
ッドの位置ズレを防止し、接触信頼性を確保するもので
ある。また、接点部材４５０１からコネクション部４５
０２への配線は、ハウジング４５０６に保持された配線
部４５０７の中で、各ヘッド間で電気的にまとめられる
もの、例えばＧＮＤ等はまとめて本体とのコネクション
数を減らしてある。
【００４２】４５０４はユニット枠４０００との位置決
め及び接点部材４５０１の力を受けるためのピンで、ユ
ニット枠４０００にある穴４０１１に嵌合する。４５０
５はユニット枠４０００の係止部４０１０と係合し、中
継コネクタを該ユニット枠４０００に固定するためのも
のである。
【００４３】４００６はカバーであり、ヘッドデバイス
として完成した時に、内部の精密部分をカバーし保護す
るためのもので、インク供給管２２００及びフィルタ７
００を通す穴４００９が明けられている。４００８は係
止用つめで、ユニット枠４０００の係止部４００７にカ
バー４００６を固定するためのものである。
【００４４】図１は前述の図６〜図１０で説明した記録
ヘッドユニットを用いた本発明の一実施例によるインク
ジェット記録ヘッドの収納容器を示す分解斜視図であ
る。この収納容器は、インクジェットヘッドＩＪＨを容
器本体２５及び蓋部材２４によってパッケージングする
ものであり、容器本体２５に蓋部材２４が接合されるこ
とによりインクジェットヘッドＩＪＨの収納空間（凹
部）が形成される。
【００４５】上記インクジェットヘッドＩＪＨの吐出口
面２６は、シール部材２２によって複数（ここでは４
つ）のインクジェットチップが同時に覆われており、各
チップへインクを供給するインク供給部２２００は、シ
ール部材を用いずにむき出しとなっている。
【００４６】また、容器本体２５の内側にあるヘッド支
持部５０によって、インクジェットヘッドＩＪＨの枠４
０００を受け、インクジェットヘッドＩＪＨを容器内に
支持するようになっている。
【００４７】５１は枠の底面部を受ける受け部であり、
これらによって、インクジェットヘッドＩＪＨは、左右
方向を支持部５０により、上下方向を受け部５１と蓋部
材２４によって支持される。５２は容器本体２５の壁に
一体的に設けられた吸着部で、後述する図４に明らかな
ように、インクジェットヘッドＩＪＨのインク供給部２
２００と対向する位置に設けられている。
【００４８】図２は上記容器本体２５を開口側より見た
平面図である。また図３は図２のＡ−Ａ線断面図であ
り、図４はインクジェットヘッドＩＪＨをパッケージン
グした状態を示す図である。これらの図からもわかるよ
うに、吸着部５２はインクジェットヘッドＩＪＨの受け
部５１よりも一段下がった位置にあり、周囲を受け部５
１と支持部５０によって囲まれた形となっている。これ
は、仮にインクジェットヘッドＩＪＨ内の記録用のイン
クもしくは保存液が流出した場合、このインクもしくは
保存液が容器本体２５の内側のすきな所へ移動してしま
うのを防止するためであり、吸着部５２によってインク
もしくは保存液を吸収することができる。
【００４９】ここで、上記吸着部５２は、図に示すよう
に溝構造を有しており、その毛管現象による吸着力によ
って液体が動かないようになっている。このため、上記
受け面５１と支持部５０による囲いは必ずしも必要では
なく、なくしてもよい。
【００５０】また、図ではインクジェットＩＪＨのイン
ク供給部２２００の近傍の一面にしか吸着部５２を設け
ていないが、容器本体２５の内側の複数の面に設けるこ
ともでき、この場合、インクもしくは保存液を蓄える量
がより増加するという効果がある。
【００５１】図５は本発明の他の実施例を示す図であ
り、図１と同一符号は同一構成部分を示している。前述
の実施例では、複数の細い溝で形成された吸着部５２を
設けた例を示したが、本実施例では、複数個の細かいボ
スで形成された吸着部５４を設けている。
【００５２】このような構成としても図１の実施例と同
様の作用効果が得られ、安価且つ簡易な構成で、組立作
業及び取付作業が容易になり、またインク等が外部にに
じみでることはない。
【００５３】また図示しないが、上述の吸着部は、シボ
状に形成してもよく、同様の作用効果か得られる。更
に、この吸着部にあらかじめ加湿（調湿）用の液体を含
ませるようにすることも有効であり、パッケージングさ
れたインクジェットヘッドＩＪＨを常に調湿，加湿され
た状態で維持することが可能となる。
【００５４】なお、本発明は、特にインクジェット記録
装置の中でも、インクの吐出を行わせるために利用され
るエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段を備
え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起さ
せる方式の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果
をもたらすものである。かかる方式によれば、記録の高
密度化、高精細化が達成できるからである。
【００５５】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行なうものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、
結果的にこの駆動信号に一対一対応し液体（インク）内
の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長，
収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出さ
せて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号を
パルス形状とすると、即時適切に気泡の成長，収縮が行
われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出
が達成でき、より好ましい。
【００５６】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、前記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００５７】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液路または直角液流路）のほ
かに熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第
４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に有効で
ある。
【００５８】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開
示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギー
の圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開
示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成
としても本発明は有効である。
【００５９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、インク
ジェットヘッドの収納空間を有した容器本体に、インク
ジェット内のインク等を毛管現象により吸着する吸着部
を設けたので、安価且つ簡易な構成で、組立作業及び取
付作業が容易になり、またインク等が外部ににじみ出る
ことがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す分解斜視図
【図２】 図１の容器本体を開口部より見た平面図
【図３】 図２のＡ−Ａ線断面図
【図４】 インクジェットヘッドをパッケージングした
状態を示す断面図
【図５】 本発明の他の実施例を示す分解斜視図
【図６】 本発明に使用するインクジェットチップの構
成例を示す説明図
【図７】 本発明に使用するインクジェットチップの構
成例を示す断面図
【図８】 インクジェットユニットの構成を示す分解斜
視図
【図９】 記録ヘッドデバイスの構成を示す分解斜視図
【図１０】 記録ヘッドデバイスの構成を示す分解斜視
図
【図１１】 従来例を示す斜視図
【図１２】 従来例を示す斜視図
【図１３】 他の従来例を示す斜視図
【符号の説明】
９ インク吐出口 ２２ シール部材 ２４ 蓋部材 ２５ 容器本体 ５０ ヘッド支持部 ５１ 受け部 ５２ 吸着部 ５４ 吸着部 ＩＪＨ インクジェットヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクを吐出するインク吐出口と該吐出
    口から吐出されるインクを導入するためのインク供給部
    とを備えるインクジェットヘッドを収容するための容器
    本体と、 該容器本体の開口部を覆う蓋部材と、を備えるインクジ
    ェット記録ヘッドの収納容器において、 前記インクジェットヘッドは前記インク吐出口を覆うシ
    ール部材を有するとともにインク供給部を露出した状態
    で容器本体内に収納されるとともに、 該容器は、前記インクジェットヘッドを支持するための
    支持部と、該支持部により支持された前記インクジェッ
    トヘッドのインク供給部と対向する領域に吸着部と、を
    備え、 該吸着部は、前記収納容器内に前記インクジェットヘッ
    ドを保持している際に該インクジェットヘッドのインク
    供給部から流出したインクもしくは保存液に対して毛管
    現象により吸着力を発生する複数の細い溝により形成さ
    れていることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの
    収納容器。
  2. 【請求項２】 吸着部は、あらかじめ加湿用の液体を含
    んでいることを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
    ット記録ヘッドの収納容器。
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