(57)【要約】【課題】記録ヘッドの製造時にノズル内部や共通液室内部に混入したゴミを溶解するため、インク流路にアルカリ溶液等を充填する方法があるが、インク流路を形成している部材を溶解したり接着部の接着剤を溶解してしまう懸念がある。【課題を解決するための手段】記録ヘッド製造時、インク流路を形成、接合後、第一級アルコールまたは第二級アルコールを含む液体を充填することにより改善できる。含まれる第一級アルコールまたは第二級アルコールの量が１〜３０％の範囲であると好適である。又液体が記録に使用するインク成分も含有することが好ましい。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する吐出口とインクを吐出させるためのエネルギーをインクに作用させるエネルギー発生素子と該吐出口へインクを供給するインク流路を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記吐出口と前記エネルギー発生素子と前記インク流路を形成、接合後に揮発性溶剤を含む液体を充填することを特徴とするインクジェット記録ヘッド製造方法。
【請求項２】
揮発性溶剤の含有量が１〜３０％の範囲に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製造方法。
【請求項３】
前記揮発性溶剤が第一級アルコールまたは第二級アルコールであることを特徴とする請求項１または２いずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド製造方法。
【請求項４】
前記液体が記録に用いられるインク成分を含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド製造方法。
【請求項５】
前記揮発性溶剤を含む液体を充填後、ヘッド補充液に置換する工程を含むことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド製造方法。
【請求項６】
前記ヘッド補充液が色材を含む液体であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド製造方法。
【請求項７】
前記ヘッド補充液が記録に用いるインクから色材を除去した液体であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項に記載の製造方法により製造されたインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
インクを吐出する吐出口とインクを吐出させるためのエネルギーをインクに作用させるエネルギー発生素子と該吐出口へインクを供給するインク流路を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記吐出口と前記エネルギー発生素子と前記インク流路を形成、接合後に揮発性溶剤を含む液体を充填工程と、インク流路にヘッド補充液を充填する工程とを有するインクジェット記録ヘッド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録信号に応じて被記録媒体へインクを吐出して記録を行う記録ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録ヘッドはインクを吐出する吐出口とインクタンクからのインクを吐出口に供給するためのインク流路とインク流路に配置されインク流路内のインクに与える吐出エネルギーを発生するためのエネルギー発生素子とを備えたものが知られている。
【０００３】
そして、その構造としては吐出口およびインク流路を構成する溝が形成された溝付部材を、エネルギー発生素子が設けられた基板上に接合した構成のものが一般的である。
【０００４】
インクジェット記録ヘッドの吐出口は５〜１００ミクロンの微小なノズルよりインクを吐出して印刷する技術であるため、それに使用されるインクジェット記録ヘッド構成材料やインクは不純物が少ないことが要求される。
【０００５】
従来技術では例えば、インクジェット記録ヘッドの流路中にフィルタ室と負圧室を設けたフィルタ装置等によって異物の除去を行なう。
【０００６】
しかしながら、こうしたフィルタでは記録装置のインク流路等から記録ヘッドに混入するゴミは除去することができるが、記録ヘッドの製造時に記録ヘッドのノズル内部や共通液室内部に付着したゴミを取り除くことができないため、印刷中にこうしたゴミがインクとともに記録ヘッド内を移動し、最悪の場合、吐出口を塞いでしまい、不吐の原因になってしまう。
【０００７】
また別の方法として、インク流路にアルカリ溶液を充填し親インク性に処理することにより印字品位と信頼性を保つものがある。
【０００８】
しかしながらインク流路にアルカリ溶液を充填した際、インク流路を形成している部材を溶解したり接着剤を溶解してしまう場合があり使用可能な部材が限定されてしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって本発明は吐出安定性を向上できるインクジェット記録ヘッド製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。
【００１１】
インクを吐出する吐出口とインクを吐出させるためのエネルギーをインクに作用させるエネルギー発生素子と該吐出口へインクを供給するインク流路を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記吐出口と前記エネルギー発生素子と前記インク流路を形成、接合後に少なくとも第一級アルコールまたは第二級アルコールを含む液体を充填することにより達成できる。
【００１２】
前記液体に含まれる第一級アルコールまたは第二級アルコールの量が１〜３０％の範囲であると好適である。
【００１３】
また前記液体が記録に用いられるインク成分が少なくとも含有することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、インクジェット記録ヘッドの吐出安定性に影響を与える種々の要因について鋭意検討した結果、インクを吐出する吐出口とインクを吐出させるためのエネルギーを該インク流路のインクに作用させるエネルギー発生素子と吐出口へインクを供給するインク流路を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記吐出口と前記ノズルと前記エネルギー発生素子と前記インク流路を形成、接合後に第一級アルコールまたは第二級アルコールを含む液体を充填することにより上記問題を解決できることを見出した。
【００１５】
記録ヘッド製造の際、機械加工や接着等により機械加工残留物やその他付着物により流路表面が荒れたりする。
【００１６】
このような状態で記録ヘッドを製造すると記録時に付着物が剥離しノズル詰まりが発生したり、付着物に気泡が滞留し吐出特性が低下し、画像品位の低下を招く。また、インク流路が荒れていると流体抵抗が増加し、インクの吐出特性が低下し画像品位の低下を招いてしまう。
【００１７】
そこで第一級アルコールあるいは第二級アルコールを含む液体を充填した場合、インク流路内の付着物が剥離し、流路表面の平滑性があがるため、吐出特性の低下を招くことのないインクジェット記録ヘッド製造方法が提供できる。
【００１８】
本発明に使用可能インクは、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料、反応性染料、分散染料、建染染料、可溶性建染染料、反応分散染料、油性染料、顔料が挙げられる。
【００１９】
使用する用途にあわせて、安全性の面から水性のインクが好ましく、耐候性を考慮した場合には、水性の顔料インクがより好ましい。
【００２０】
これらの記録剤の含有量は液媒体成分の種類、インクに要求される特性等に依存して決定されるが、一般的にはインク全重量に対して０．２〜２０重量％、好ましくは０．５〜１０重量％、より好ましくは１〜５重量％を占める割合である。
【００２１】
好適なインク物性として、２５［℃］における粘度が０．５〜２０［ｃｐｓ］、更に好ましくは０．５〜１０［ｃｐｓ］の範囲、２５［℃］における表面張力が２５〜６８［ｄｙｎ／ｃｍ］の範囲に調整されることが望ましい。
【００２２】
インクジェット記録ヘッドに充填される第一級アルコールまたは第二級アルコールはメチルアルコール、エチルアルコール、ｎープロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎーブチルアルコール、ｓｅｃーブチルアルコール、ｔｅｒｔーブチルアルコール、イソブチルアルコール等が使用可能であるが好ましくはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールがよい。
【００２３】
充填される液体における第一級アルコールまたは第二級アルコール含有量が１％以下の場合、吐出安定性向上効果が得られない。
【００２４】
また、３０％以上含有した場合、インクジェット記録ヘッド構成部材を溶解させてしまう等の弊害があり好ましくない。
【００２５】
インクジェット記録ヘッドへの充填時間は０．５〜３０時間、充填環境は１５〜６０［℃］の範囲が好ましいが、作業性等を考慮し実験的に決定できる。また、充填後、記録に使用されるインクあるいは物流時に使用されるインクに置換したほうが好ましいため、本充填液体として少なくともこうしたインクに含まれる成分を含有するものを用いることが好ましい。
【００２６】
このような液体を用いることによりインク置換に要する時間を短縮することが可能になりヘッド製造の効率を上げることが可能となる。
【００２７】
本発明で用いられる記録ヘッドは、熱エネルギーを利用したサーマルジェット方式、ピエゾ振動板を利用したピエゾ方式等を使用したオンデマンド型等が使用可能であるが特に熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装置に於いて、優れた効果をもたらすものである。
【００２８】
例えば記録信号に応じて熱エネルギーをインクに加えてインクを吐出、飛翔させる方式の場合、気泡が滞留するとヒータで発生させたエネルギーが効率よくインクに伝達されず、吐出口から飛翔するインク液滴量や速度が変化し、所望とする画像が得られないという問題がある。
【００２９】
また、エネルギーがインク中に効率良く伝わらないためにヒータに蓄積されて過熱し、断線などを起こすこともある。
【００３０】
この記録方式を簡単に説明すると、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インクに核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じる様な急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、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を生じさせる。
【００３１】
この様にインクから電気熱変換体に付与する駆動信号に一対一対応した気泡を形成できるため、オンデマンド型の記録法に有効である。
【００３２】
この気泡の成長、収縮により吐出孔を介してインクを吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。
【００３３】
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なわれるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成できる。
【００３４】
記録ヘッドの構成としては吐出口、インク流路、エネルギー発生素子を組み合わせた構成のものが好適である。さらに、本発明が有効に利用される記録ヘッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがある。
【００３５】
このフルラインヘッドは、記録ヘッドを複数組み合わせることによってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。
【００３６】
加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
（実施例）
本発明の実施例について図を用いて詳細に説明する。
本発明を実施した記録ヘッドの構造図を図１に示す。
記録ヘッドの各ノズル１０１には、それぞれのノズルに対応した発熱体１０３（ノズルヒータ）が設けられており、ヘッド駆動回路から選択的にパルス電圧を印加することにより、ノズルヒータ１０３を加熱、膜沸騰による気泡を発生させ、その作用でノズル１０１からインク液滴を吐出する。
【００３７】
なお、１０４はノズル間の隔壁であり、１０５は天板と呼称する押さえ板である。
【００３８】
例えば記録幅約８．５［ｉｎｃｈ］の記録ヘッドを得るために、シリコン基板上に分解能３６０［ｄｐｉ］のノズルヒータ１０３を１２８素子もつサブユニット２０１をアルミ製ベースプレート２０３上に２４個配列した模式図を図２に示す。
【００３９】
サブユニット２０１のすき間は、配列精度ならびにシリコンウェハの切断精度から、実際には２〜１５ミクロンとなった。
【００４０】
また、サブユニット２０１をベースプレート２０３に配列する直前に、ベースプレート２０２上にスクリーン印刷にて厚さ数ミクロンの熱硬化型ダイボン接着層を設けた。
【００４１】
また、配列したサブユニット２０１は、高さを±１［μｍ］にそろえるために、シリコンウェハから切り出したものを用いた。
【００４２】
ダイボン接着層を硬化させた後、配列したサブユニット２０１間のすき間は、シリコン系封止剤（ＴＳＥ３９９，ＧＥ東芝シリコーン社製）２０４を後方に０．３ｇ滴下し、毛細管現象により埋めて基板を得た。
【００４３】
次に、ワイヤーボンディングによってサブユニット２０１と、ベースプレート２０３上に既に貼付けてあるＰＣＢボード２０２とを結線した後、前記ノズルヒータ１０３に対応して、接合することにより流路を形成するノズル１０１を有する天板１０５を接合し、封止等の実装工程を経て、インクジェット記録ヘッドが完成した。
【００４４】
得られたインクジェット記録ヘッドに下記の液体を充填した。
【００４５】
（インク）
Ｃ．Ｉ．フードブラック２　　　　　　　　　　　　　１０部
ジエチレングリコール　　　　　　　　　　　　　　　３０部
蒸留水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０部
充填する液体を下記のとおり作製した。
【００４６】
上記インク　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８０部
イソプロピルアルコール　　　　　　　　　　　　　　２０部
記録ヘッドへの液体充填経路を図３に示す。
【００４７】
記録ヘッドの（インク）注入口３００から上記液体を注入し、共通液室１０２へ満たしていき満たされた後は排出口３０１、及び吐出ノズル１０１から排出され充填は完了する。
【００４８】
次に混入したゴミや付着物の剥離作業工程について図４のフローで説明する。
【００４９】
図１、２で述べたベースプレート２０２、天板１０５の貼りあわせを含むアセンブリ（４００）を完了したら、揮発性溶剤を含む上記液体を充填（４０１）し、１５〜６０［℃］の環境で保管（４０２）、その後充填した液体を排出（４０３）し、次にヘッド補充液を充填して完了する。
【００５０】
上記液体を充填、室温において１２時間放置後、上記インクを用いてＡ４、５％ｄｕｔｙパターン５００枚／日、１ヶ月の間欠記録を実施したところ、ヨレ、吐出不良等全く発生せず、美しい品位の印字が得られた。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では吐出ノズルとノズルヒータとインク流路を形成、接合後に第一級アルコールまたは第二級アルコールを充填することにより記録ヘッドの部材や接着層への影響が最小限でありながら、製造時に混入したゴミや付着物を効果的に剥離することによって長期にわたって不吐やヨレの発生しない吐出安定性の良好なインクジェット製造方法が提供できる。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット記録ヘッドの一部透視した斜視図である。
【図２】インクジェット記録ヘッドの構造を説明するための模式図である。
【図３】液体の充填経路を説明するための模式図である。
【図４】混入したゴミや付着物の剥離作業工程を示すフローである。
【符号の説明】
１０１　　吐出ノズル
１０２　　共通液室
１０３　　ノズルヒータ
１０４　　ノズル間隔壁
１０５　　天板
２０１　　サブユニット
２０２　　ＰＣＢボード
２０３　　ベースプレート
２０４　　隙間を埋めた流動性硬化部材
３００　　注入口
３０１　　排出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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