(57)【要約】【課題】  吐出口に侵入した異物を除去し、異物が不規則に浮遊するのを防止する。【解決手段】  異物が侵入し、不吐やヨレとなった不良吐出口の開口面積を広げる加工を施し、吸引または加圧することで異物を外部へ除去し、異物除去後の不良吐出口を不吐にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインク流路と前記インク流路に対応した吐出口を有し、前記インク流路内のインクを記録媒体上に吐出して画像を形成するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
印字不良の不良吐出口を検知する検知工程と、
前記不良吐出口の開口面積を広げる加工工程と、
前記加工工程後に前記不良吐出口内を吸引または加圧する工程と、
前記不良吐出口を印字不可にする工程と、
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２】
前記検知工程は、異物が侵入した不良吐出口を検知する工程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記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記加工工程は、レーザーによる加工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記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記印字不可にする工程は、前記不良吐出口を封止剤で封止する工程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】
本発明は吐出口よりインクを吐出して記録媒体に画像を形成するインクジェット記録ヘッドにおいて、吐出口に侵入した異物がインクジェット記録ヘッド内のインク流動や外部からの衝撃や振動によって不規則に浮遊して正常な吐出口に移り、画像品位を劣化させる課題を解決するインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、低騒音、低ランニングコスト、小型化およびカラー化が容易などの利点を有することから、プリンタ、ファックス、複写機等へ応用されている。近年では高解像度化やカラー化が進み、画像品位が著しく向上したことから、急速に普及してきている。
【０００３】
特に熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドは、エッチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロセスを経て、基板上に製膜された記録素子、電極、インク流路壁などを形成することにより、高密度の吐出口配置を有するものを容易に配置することができ、一層のコンパクト化を図ることができる。熱エネルギー発生手段である記録素子として電気熱変換体を用い、かつ半導体製造プロセスを経て製造された吐出口を有するインクジェット記録ヘッドとしては、各吐出口に対応したインク流路が設けられ、インク流路毎に電気熱変換体である記録素子が具備され、かつ各インク流路に連通している共通液室より各インク流路にインクが供給される構成のものが知られている。
【０００４】
このようなインクジェット記録ヘッドには、インクを吐出する吐出口が複数個形成され、これらの吐出口からインク滴を吐出して画像を形成する。インク滴を吐出する吐出口の集積密度を上げながら、吐出口の大きさを小さくし、１ドット当たりのインク吐出量を小さくすることで高解像度画像の記録を実現する。最近では銀塩写真に迫る高画質の要求が非常に高まり、吐出口の大きさは益々小さくなりつつある。
【０００５】
このように多数の吐出口を有するインクジェット記録ヘッドの製造工程では、駆動パルスを与えてもインクを吐出しなかったり（以下、「不吐」と呼ぶ。）、吐出はするものの、他の吐出口に対し、記録媒体へのインク滴の着弾位置が大きくずれた位置に記録してしまったり（以下、「ヨレ」と呼ぶ。）するような不良吐出口が発生する。また、吐出口が高い集積密度で配列され、吐出口の大きさが小さくなると、不良吐出口が発生する確率は一層高くなる。多くの吐出口が正常であっても、ひとつの吐出口に不吐やヨレが生じると、はっきりとした白スジが画像に現れ、画像品位は劣化する。特に近年要求される写真調の画像においては実使用が困難になるほどである。このような場合、従来では、不吐になった不良吐出口が本来記録すべきであった箇所を他の正常な吐出口が代わりに記録する補完処理（不吐補完）を行う方法で対処している。
【０００６】
又、別の従来例としては、インク流路内の異物を除去して印刷不良、特に初期不良を防止することのできるインクジェット式記録ヘッドの製造方法（例えば特許文献１参照）をあげることが出来る。
【特許文献１】特開２００１−３４１３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このようなインクジェット記録装置において、異物が吐出口に侵入し、吐出口が目詰まりを起こすことによって不吐やヨレが生じた場合、インクジェット記録ヘッドのインク流路内での流動や外部からの振動あるいは衝撃によって、異物が不規則に浮遊し、不吐やヨレを生じる不良吐出口が経時的に変わる可能性があった。特に、不吐が生じた場合、従来の方法で不吐補完処理を行おうとしても、不良吐出口が継続的に同一でない可能性があるため、画像品位を維持するためには十分対応できない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するため、本発明では、複数のインク流路と前記インク流路に対応した吐出口を有し、前記インク流路内のインクを記録媒体上に吐出して画像を形成するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、印字不良の不良吐出口を検知する検知工程と、前記不良吐出口の開口面積を広げる加工工程と、前記加工工程後に前記不良吐出口を吸引または加圧する工程と、前記不良吐出口を印字不可にする工程と、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を提案するものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように、本発明によれば、インクジェット記録ヘッドの製造方法において、不良吐出口の開口面積を広げて異物を除去することで、インク流路内での流動や外部からの振動あるいは衝撃によって異物が不規則に浮遊して他の正常な吐出口に移り、不吐やヨレを生じて画像品位を劣化させる不具合を解消し、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に用いるインクジェット記録ヘッド１０１の一例を示す斜視図、図２は図１のインクジェット記録ヘッド１０１を斜め下方から見た斜視図である。本実施例のインクジェット記録ヘッドは、写真調の高画質なカラー記録を可能とするため、インクを貯えるインクタンク１０２として、例えば、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ、シアン、マゼンタ及びイエローの各色独立の６つのインクタンク１０２がインク供給部１０３に装着される。装着された各々のインクタンク１０２から、図１および図２に示すように、外部からの異物を濾過するフィルター１０４を介してインクジェット記録ヘッド１０１のインク流路内へと導入したインクを、吐出口２０２より吐出する構成となっている。２０１はインク吐出部であり、インク供給部１０３と反対側に設けられている。このインク吐出部２０１にはインク滴を吐出するための吐出口２０２を有する記録素子基板２０３が備えられており、各吐出口２０２に記録素子が設けられている。２０４は入力端子部であり、インクジェット記録装置に電気的に接続されて、インクジェット記録ヘッド１０１へ記録信号を入力する。記録素子基板２０３にはインクジェット記録ヘッド１０１からの記録データに基づいて記録素子に記録信号が供給され、その記録素子からの熱エネルギーによってインクを加熱して膜沸騰現象を起こし、膜沸騰による気泡の生成に伴って吐出口２０２よりインク滴を吐出し、記録媒体に画像を形成する。図３（ａ）は図２のインク吐出部２０１側からみた吐出口３０１を示す模式図であり、図３（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。本発明の実施例では、発熱抵抗素子である記録素子と対向する側にインクの吐出を行う所謂サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドであり、エッチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロセスを経て、記録素子基板３０５上に製膜された記録素子３０２、インク流路３０３、および共通液室３０４などから構成されている。記録用のインクは、インクタンク（インク貯蔵室）１０２から共通液室３０４内に供給される。共通液室３０４内に供給されたインクは、毛管現象により各吐出口３０１内に供給され、該吐出口３０１の先端でメニスカスを形成することにより安定に保持される。ここで、インクジェット記録装置からの記録データに基づいて、記録素子３０２に記録信号が供給されることで、記録素子３０２の面上のインクが記録素子３０２からの熱エネルギーによって加熱され、膜沸騰現象が発生し、その発泡エネルギーにより共通液室３０４に連通する吐出口３０１からインク滴が吐出される。
【００１１】
以上のような構成のインクジェット記録ヘッドを例として、以下に本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図４に本発明の第一の実施例を示し、不吐やヨレを生じる不良吐出口が不規則に変化することのない信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを製造する方法を説明する。まず、工場出荷時には、インクジェット記録ヘッドの性能をチェックするため、実際にインク４０３を吐出させて画像を記録媒体に形成し、所望の印字品位が達成されているかどうかを確認する試験をする。このとき、所定のチェックパターンを印字することで、全ての吐出口４０１のうち、例えば吐出口４０１’に不吐やヨレといった印字不良が生じている場合、吐出口４０１’を不良吐出口４０１’として検知する（図４（ａ））。ここで、印字したチェックパターンの読み取りは、ＣＣＤカメラやスキャナ等の任意の画像読取機器を用いてよい。次に、エキシマレーザー等の光エネルギーによって、検知された不良吐出口４０１’の開口面積を広げる加工を施す（図４（ｂ））。次いで、開口面積を広げられた不良吐出口４０１’をインク吐出部２０１側よりポンプで吸引する。ここで、ポンプによる吸引に限定されず、インク供給部１０３側よりエアー等で加圧してもよい。最後に、開口面積を広げられた不良吐出口４０１’よりインク４０３を吐出させないようにするため、インクジェット記録ヘッドに実装されたメモリ等の記憶媒体に、不良吐出口４０１’からインク４０３を吐出させないための非印字情報を格納する。以上のように、印字不良が検知された不良吐出口の開口面積を広げて、インク吐出部側より吸引またはインク供給側より加圧した後、不良吐出口を確実に不吐にすることで、印字不良となる吐出口が不規則に変化することのない信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを製造することができる。
【００１３】
なお、本発明によって不吐になった不良吐出口は、経時的に同一吐出口で不吐となるため、印字時には従来の不吐補完処理を行うと、良好な印字が得られる。
【００１４】
また、本実施例では不良吐出口を検知する方法として、所定のチェックパターンによる検知を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、光ビームを用いて検知する方法であってもよい。すなわち、発光素子（ＬＥＤ）と受光素子（フォトダイオード）を用いる方法であって、発光素子から出力された光ビームの中にインク滴を打ち込み、その光ビームの受ける受光素子の出力変化から不良吐出口を検知する方法であってもよい。
【実施例２】
【００１５】
図５に本発明の第二の実施例を示し、異物５０４の詰まった不良吐出口５０１’を広げて異物５０４を除去し、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを製造する方法を示す。まず、工場出荷時等のインクジェット記録ヘッドの性能試験時に、透明なインク５０３をインク供給部１０３側よりインク流路５０２内に流し込む（図５（ａ））。ここで、インク流路５０２内に流し込むインク５０３は、透明に限定されないが、次の検知工程で、吐出口５０１内が良好に確認できるものが望ましい。次に、ＣＣＤカメラやスキャナ等の画像読取装置や金属顕微鏡等の光学機器５０７を用い、全ての吐出口５０１について異物５０４が存在するか否かを判断し、異物５０４の存在する不良吐出口５０１’を検知する（図５（ｂ））。ここで、吐出口５０１内に異物５０４が存在することが確認された不良吐出口５０１’を、実施例１と同様に、エキシマレーザー等の光エネルギーを用いて開口面積を広げる加工を施す（図５（ｃ））。次いで、不良吐出口５０１’内に存在する異物５０４を除去するため、インク吐出部２０１側よりポンプで吸引し、インクジェット記録ヘッドの外部へと排出する（図５（ｄ））。ここで、異物５０４を外部へ除去する手段として、ポンプによる吸引に限定されず、インク供給部１０３側よりエアー等で加圧して、異物５０４を外部へ押し出してもよい。最後に、異物５０３が除去された不良吐出口５０１’からインク５０３を吐出させないようにするため、インクジェット記録ヘッドに実装されたメモリ等の記録媒体に、異物５０４除去後の不良吐出口５０１’からインク５０３を吐出させないようにするための非印字情報を格納する。以上のような工程を経ることで、インクジェット記録ヘッド内のインク流動や外部からの衝撃や振動によって、異物が浮遊して不規則に他の正常な吐出口に移って不吐やヨレを生じて画像品位を劣化させる不具合を解消し、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを製造することができる。このように、実施例１では、所定のチェックパターン印字において印字不良であった吐出口を不良吐出口として検知しており、インク回復不良等の異物に起因しない不良吐出口も含めて、開口面積を広げる加工を施す可能性があったが、本実施例では、異物を直接検知するため、異物にのみ起因する不良吐出口だけに開口面積を広げる加工を施すことができ、より好適である。さらに、不良吐出口に存在する様々な大きさの異物を確実に除去するために、それぞれの異物に見合った大きさの開口面積を有するように不良吐出口を広げる加工が可能であり、より効果的に不良吐出口から異物を除去でき、不規則に浮遊する不具合を解消できる。
【００１６】
なお、本発明によって不吐になった不良吐出口は、経時的に同一吐出口で不吐となるため、印字時には従来の不吐補完処理を行うと、良好な印字が得られる。
【００１７】
また、不良吐出口の開口面積を広げる加工において、加工後の不良吐出口の穴形状は円形に限定されず、吐出口に侵入した異物が除去しやすい任意形状でよい。
【実施例３】
【００１８】
図６に本発明の第三の実施例を示し、異物６０４の詰まった不良吐出口６０１’を広げて異物６０４を除去し、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを製造する方法を説明する。本実施例は、実施例１および実施例２ともに適用可能であるが、ここでは、実施例２に適用した場合について詳細に述べる。
【００１９】
まず、工場出荷時等のインクジェット記録ヘッドの性能試験時に、透明なインク６０３でインク流路６０２内を充填し（図６（ａ））、ＣＣＤカメラやスキャナ等の画像読取機器や金属顕微鏡等の光学機器６０７を用いて、異物６０４が侵入した不良吐出口６０１’を検知する（図６（ｂ））。ここで、インク流路６０２内に充填するインク６０３は透明に限定されないが、次の検知工程で、吐出口６０１内が良好に確認できるものが望ましい。次に、実施例１および２と同様な方法に、エキシマレーザー等の光エネルギーを用いて、異物６０４が検知された不良吐出口６０１’の開口面積を広げる加工を施す（図６（ｃ））。次いで、インク吐出部２０１側より不良吐出口６０１’内を吸引すると、不良吐出口６０１’内のインク６０３と共に、異物６０４がインクジェット記録ヘッドの外部へと除去される（図６（ｄ））。ここで、異物６０４を外部へ除去する手段として、ポンプによる吸引に限定されず、インク供給部１０３側よりエアー等で加圧して、異物６０４を外部へ押し出してもよい。最後に、異物６０４が除去された不良吐出口６０１’からインク６０３を吐出させないようにするため、不良吐出口６０１’内に封止剤６０８を注入し、不良吐出口６０１’を完全に封止する（図６（ｅ））。以上のような工程を経ることで、実施例１および２と同様に、インクジェット記録ヘッド内のインク流動や外部からの衝撃や振動によって、異物６０４が浮遊して不規則に他の正常な吐出口６０１に移って不吐やヨレを生じて画像品位を劣化させる不具合を解消し、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを製造することができる。このように、本実施例は、実施例２と同様に、異物を直接検知するため、異物にのみ起因する不良吐出口だけに開口面積を広げる加工を施すことができる。さらに、図６に示すような大型の異物６０４を除去する場合、それに伴って不良吐出口６０１’の開口面積を大きく広げると、開口部でメニスカスが安定しないためにインクを保持できずにインク漏れを生じる可能性があるが、本実施例では、広げられた不良吐出口６０１’からのインクの漏れを封止剤によって防ぐことができるため、色間の混色防止が可能となり、より信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを製造することができる。また、本実施例によれば、外部からの異物が開口面積を広げられた不良吐出口６０１’からインク流路内へ侵入する心配も無く、より好適である。
【００２０】
また、本実施例は、前述のように、実施例１においても適用可能であり、開口面積を広げられた不良吐出口を封止剤で封止すると、不良吐出口からのインク漏れを防止でき、また、外部からの異物が不良吐出口からインク流路内へ侵入することも無い。
【００２１】
なお、本発明によって不吐になった不良吐出口は、経時的に同一吐出口で不吐となるため、印字時には従来の不吐補完処理を行うと、良好な印字が得られる。
【００２２】
また、不良吐出口の開口面積を広げる加工において、加工後の不良吐出口の穴形状は円形に限定されず、吐出口に侵入した異物が除去しやすい任意形状でよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に用いるインクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録ヘッドを斜め下方からみた斜視図である。
【図３】（ａ）図２に示すインクジェット記録ヘッドをインク吐出部側から見た図である。
【００２４】
（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】本発明の第一の実施例によるインクジェット記録ヘッドの製造方法を示した図である。
【図５】本発明の第二の実施例によるインクジェット記録ヘッドの製造方法を示した図である。
【図６】本発明の第三の実施例によるインクジェット記録ヘッドの製造方法を示した図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０１  インクジェット記録ヘッド
１０２  インクタンク
１０３  インク供給部
１０４  フィルター
２０１  インク吐出部
２０２、３０１、４０１、５０１、６０１    吐出口
４０１’、５０１’、６０１’  不良吐出口
２０３、３０５、４０５、５０６、６０６  記録素子基板
２０４  入力端子部
３０２、４０４、５０５、６０５  記録素子
３０３、４０２、５０２、６０２  インク流路
３０４  共通液室
４０３、５０３、６０３  インク
５０４、６０４  異物
５０７、６０７  光学機器
６０８  封止剤
【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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【図６】
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