(57)【要約】【課題】液体吐出ヘッドのノズルプレートの撥水膜を損傷することなく液体吐出ヘッドの洗浄が実施できる液体吐出ヘッドの洗浄液及びその洗浄方法を提供する。【解決手段】液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドの洗浄液において、前記洗浄液は、水とアンモニアを含有し、前記洗浄液の抵抗率が、１ｋΩ・ｍ以下であることを特徴とする液体吐出ヘッドの洗浄液。【選択図】図１
2007290159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドの洗浄液において、
前記洗浄液は、水とアンモニアを含有し、前記洗浄液の抵抗率が、１ｋΩ・ｍ以下であることを特徴とする液体吐出ヘッドの洗浄液。
【請求項２】
液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドの洗浄液において、
前記洗浄液は、水と酢酸を含有し、前記洗浄液の抵抗率が、１ｋΩ・ｍ以下であることを特徴とする液体吐出ヘッドの洗浄液。
【請求項３】
液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドの洗浄液において、
水と、
前記洗浄液は、金、銀、胴、パラジウム、白金、ニッケル、クロムのいずれかまたは複数と、
を含有し、前記洗浄液の抵抗率が、１ｋΩ・ｍ以下であることを特徴とする液体吐出ヘッドの洗浄液。
【請求項４】
前記洗浄液はアルコールを含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの洗浄液。
【請求項５】
前記アルコールはイソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの洗浄液。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの洗浄液を用いた液体吐出ヘッドの洗浄方法。
【請求項７】
前記液体吐出ヘッドには前記ノズルを構成するノズルプレートの表面に撥水膜が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッドの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの洗浄に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液体吐出ヘッドを用いた式のプリンターがオンデマンド方式の印刷方式として広く利用されている。
【０００３】
方式としては、流路内のインクをヒータにより加熱発砲させ液滴をノズルから噴射するバブルジェット方式と流路内のインクを振動板に固定された圧電素子を変位させ液滴をノズルから噴射するピエゾ方式が一般的である。
【０００４】
液滴を安定にまっすぐに噴射する為には、流路内の設計やインクに圧力を印加する方法を最適化するのはもちろん必須な技術である。しかし、それだけでは不十分であり、さらにインクを噴射するノズルの周りをいつも安定な表面状態に保持する必要がある。
【０００５】
その為には、インク吐出面のノズル周辺部にインクが付着、残留しないように撥水性もしくは撥インク性を付与する必要がある。
【０００６】
具体的には、撥水性を付与する方法としてシリコン系もしくはフッ素系の樹脂をノズルを形成しているオリフィスプレートに塗布する方法が広く知られている。このような撥水膜の多くは絶縁性の材料からなっている。
【０００７】
また、近年液体吐出ヘッドを利用した工業用パターニングに利用されている。工業用のパターニングは民生用に比べてさらに液滴の着弾精度の向上が求められている。
【０００８】
一般に、ヘッド内のクリーニングやインクとの馴染みを増すために液体吐出ヘッドの洗浄が行われる。洗浄液としては水やアルコール系の溶液を利用する。
【０００９】
例えば、特開平４−１１５９５４号公報では、水と有機溶剤と界面活性剤を含む洗浄液が提案されている。さらに、特開平６−８４７１号公報には高アルカリ溶液や界面活性剤を含む洗浄液を用いた洗浄方法が提案されている。
【００１０】
また、特開平１１−１５２４９９号公報では以下の性状をもつ洗浄液が提案されている：
−  水を８０重量％以上含む
−  粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上の物質／または固体の物質の含有率が１．０重量％以下
−  生菌数が０．５個／ｍｌ以下
−  粘度が０．６ないし３．０ｍＰａ・ｓ
−  導電率が３×１０-2ないし３×１０-5Ｓ／ｍ以上。
【００１１】
実際には、この洗浄液をヘッド内にインク供給側から加圧もしくはノズルプレート側に吸引パッドを押し付け吸引パッド内の圧力を減圧することにより、吸引することによりヘッド内及びノズル周りの洗浄を実施する方法が採用されている。
【００１２】
ヘッドの洗浄効果を上げる為には、洗浄液を最適化することは非常に有効であるが、それと共に洗浄時の圧力も重要であり、出来るだけ圧力を上げて洗浄をすることが望まれている。
【００１３】
このように圧力を上昇させて、洗浄液の流速を上げることにより、洗浄の効果を上げ、液体吐出ヘッド内の異物除去やヘッド内の吐出液滴との親和性を向上させている。
【００１４】
しかし、この方法ではヘッド内に吐出液体とは別の成分が混入されることにより吐出液体内に不純物がまざってしまう。
【００１５】
さらに、加圧・吸引方式の洗浄方法では、ヘッドの洗浄効果を上げる為に圧力を上げることにより、ノズルプレート上のノズルの周りに形成してある撥水膜が損傷し、欠落してしまう現象が発生してしまう。
【００１６】
また、圧力の印加とは別の手法として特開２００５−２８７５８号公報では、洗浄液に超音波を重畳させノズル周辺の洗浄効果を高めることも考えられているが、ノズルの置く側やヘッド内の異物を有効に除去することが出来ない。
【特許文献１】特開平４−１１５９５４号公報
【特許文献２】特開平６−８４７１号公報
【特許文献３】特開平１１−１５２４９９号公報
【特許文献４】特開２０００−１２７４１９号公報
【特許文献５】特開２００５−２８７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前述したように洗浄工程で薄膜が損傷する現象は洗浄工程で洗浄液がノズルから噴射された時にノズル周りが帯電することが原因であることが分かった。
【００１８】
この現象は、洗浄液がノズルから噴射する時に摩擦帯電によって電荷の授受がノズルプレートのノズル近傍で発生することで起こる現象である。
【００１９】
ノズルプレートは帯電量が増加するとやがて放電現象をひきおこしてしまう。放電現象が発生すると表面の撥水膜の剥離損傷が引き起こされてしまう。当然ノズル周辺部の撥水膜が無くなってしまうと液滴の着弾精度が悪化してしまう。
【００２０】
本発明は、液体吐出ヘッドのノズルプレートの撥水膜を損傷することなく液体吐出ヘッドの洗浄が実施できる液体吐出ヘッドの洗浄液及びその洗浄方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明はこの目的を達成するためのものである。すなわち、
液体をノズルから吐出して基材に画像を形成する為の液体吐出ヘッドの洗浄液において、水を主成分とし、かつ導電性材料を含有することを特徴とする液体吐出ヘッドの洗浄液であり、好ましくは、洗浄液の抵抗率が１ｋΩ・ｍ以下（０．１ＭΩ・ｃｍ以下）となることを特徴とする。
【００２２】
また、好ましくは洗浄液にアルコールを含むことを特徴とする。
【００２３】
さらに好ましくは導電性材料としてアンモニア、酢酸、金属イオン及び金属ナノ粒子から選択される少なくとも１つを含有していることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、インクをノズルから吐出して基材に画像を形成する為の液体吐出ヘッドの洗浄が水を主成分とし、かつ抵抗率が１ｋΩ・ｍ以下（０．１ＭΩ・ｃｍ以下）となる導電性材料を含有する洗浄液を用いることを特徴とする液体吐出ヘッドの洗浄方法であり、好ましくは洗浄液が、液体吐出ヘッドのノズル側から相対的に減圧、加圧によるノズルを通過することを特徴とする。
【００２５】
また、好ましくは、ノズル周りに水を主成分とする溶媒を接触させた状態で液体吐出ヘッドの洗浄を実施することを特徴とする。
【００２６】
さらに好ましくは、導電性洗浄液を接地した状態で洗浄することを特徴とする。
【００２７】
またさらに好ましくは、前記ノズル周りに接触させた水を主成分とする溶媒が導電性洗浄液由来の成分を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
上記のように構成された本発明においては、液体吐出ヘッドの洗浄液が導電性をもつことにより、液体吐出ヘッドの洗浄液が洗浄時にノズルから噴射する時に発生する剥離帯電を抑制することが可能となる。
【００２９】
導電性を持たない洗浄液では洗浄効果を上げる為に洗浄圧力を上げることや洗浄効果を上げる為に洗浄液として純水にアルコール等を付与することが必要になってくる。この場合には、さらに帯電量が増加することがある。
【００３０】
このような洗浄液においても撥水性のあるノズルプレートを持つ液体吐出ヘッドの洗浄時の帯電による損傷劣化を防止することが出来る液体吐出ヘッドの洗浄が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
本発明で用いる洗浄液の主成分である水には、純水を用いている。特に不純物の少ない理想的な純水である超純水においては、抵抗値が１８０ｋΩ・ｍ（＝１８ＭΩ・ｃｍ）である。
【００３３】
一方で、通常、純水として販売・供給されているものは、わずかに電解質が残存しており、また、超純水であっても大気中に放置（大気中の二酸化炭素を吸収）すると電解質を生じる。
【００３４】
このような状態のものは、抵抗値が１０ｋΩ・ｍ（＝１ＭΩ・ｃｍ）程度まで減少しているものもあるが、本発明の目的を達成するためには充分な純度である。以下において、特に「超純水」を用いると断らない限りは通常の純水を指すものとする。
【００３５】
導電性材料として、２８％アンモニア水を純水で希釈して濃度を調整し、アンモニアを０．００３ｗｔ％ないし２ｗｔ％含有させることにより抵抗率が０．０１ないし１ｋΩ・ｍ（０．００１ないし０．１ＭΩ・ｃｍ）の洗浄液を得ることができる。
【００３６】
また、導電性材料として、酢酸を純水中に溶解させて所望の抵抗値にすることも可能である。
【００３７】
さらに、液体吐出ヘッドの吐出液体として利用される材料に含まれる金属成分を洗浄液に含有させることも有効である。例えば、吐出液体として銀を含有する液体吐出ヘッドの洗浄液には銀の微粒子を含有させた洗浄液を使用しても良い。
【００３８】
当然、吐出液体種に含まれる金属成分と同一な金属成分を用いることが必要である。金属種としては、金、銀、銅、パラジウム、Ｐｔ、ニッケル、クロム等が挙げられる。
【００３９】
また、液体吐出ヘッド内の洗浄物に対応して様々なアルコールを付与することも可能である。
【００４０】
アルコール種として好ましいものとしては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−プロパノールが挙げられるが、特にｉｓｏ−プロパノールが好ましい。また、好ましい含有量は５ないし５０ｗｔ％である。
【００４１】
また、本発明で確認される液体吐出ヘッドを図１に示す。液体吐出ヘッドのノズルプレート１１と流路及び吐出液体に圧力を印加する圧力室からなるヘッド本体５が接着剤４でアライメント接着されている。
【００４２】
ヘッド本体５には枠体が形成されている。ヘッド本体には、流路に吐出液体を供給するための供給口８が設けられている。本発明では、金属からなるノズルプレート基体１の吐出側に撥水膜２が形成されている。この撥水膜にはシリコン系やテフロン系の撥水膜が用いられる。
【００４３】
ノズルプレート基体１にはノズル３が複数形成されている。
【００４４】
洗浄方法として、図２に示す装置を利用した。液体吐出ヘッド１に洗浄液供給系１０が接続されている。洗浄液供給系は密閉された洗浄タンク１１に接続されている。洗浄タンク１１には洗浄液１２として導電性洗浄液が満たされている。
【００４５】
洗浄タンク１１は洗浄タンク１１に接続されている圧力計１３によって洗浄タンク内の圧力を制御している。バルブ１４には外部から圧縮空気もしくは高圧窒素が接続されており、圧力計１３で規定の圧力になるように圧力を制御している。
【００４６】
本発明では、加圧圧力範囲として１９．６ないし２９４ｋＰａ（Ｇａｕｇｅ）（０．２ないし３ｋｇｆ／ｃｍ2（Ｇａｕｇｅ））の範囲で制御した。
【００４７】
図３に洗浄方法として吸引方式の洗浄装置の概略図を示す。図中１５は吸引キャップであり、吸引キャップの材質はシリコンゴムである。吸引キャップは液体吐出ヘッド１のノズルプレート２に押し付け密着されている。
【００４８】
吸引キャップ内は、タンク１１内の洗浄液１２が液体吐出ヘッド内を通過洗浄するためにタンク内の圧力より減圧状態にしている。
【００４９】
通常タンク内は大気圧に設定されているため、吸引キャップ内の圧力は大気圧に比べて、−１９．６ないし−９８ｋＰａ（Ｇａｕｇｅ）（−０．２ないし−１．０ｋｇｆ／ｃｍ2（Ｇａｕｇｅ））の範囲で減圧となるように圧力計１６により制御した。
【００５０】
図４には、供給系側からの加圧洗浄方式のさらなる改良方式を示している。
【００５１】
図２の加圧洗浄方式に比べての改善点は液体吐出ヘッド１のノズルプレートが純水を主成分とする溶媒１９に浸漬されている点である。溶媒１９はヘッド洗浄受け１８に満たされている。
【００５２】
図５には、図３に示す吸引方式の洗浄装置に対して、導電性洗浄液タンク１１が材質金属製タンク（ＳＵＳ３０４）からなり、かつ接地した状態に保つようにしてあることである。
【００５３】
このようにすることで、導電性洗浄液が接地されている状態になっている。
【００５４】
以下、実施例中では上記の装置の一部を用いた例を示すが、それらに限定されるものではなく、これまでに述べた洗浄装置は必要に応じて適宜、選択して用いることができる。
【００５５】
また必要に応じて、ノズルのから洗浄液を吸入して、洗浄を行うことも可能である。例えば、ノズル図４に示すような装置で供給系側を減圧にして、吐出側から洗浄液を吸入し、供給側へと、流出させることも可能である。
【実施例１】
【００５６】
（洗浄する対象となる液体吐出ヘッドその１）
図１において、材質がニッケルからなり板厚が１００μｍのノズルプレート１にプレス加工によりノズル３が複数形成されている。ノズルは出射側が直径２５μｍで入射側が５０μｍである。
【００５７】
プレス加工を施した後、ノズルプレートの両面はバリ処理のため研磨工程によりノズル周辺部の平滑化処理を行った。
【００５８】
ノズルが形成されたノズルプレートに撥水膜２を真空蒸着法により形成した。撥水膜の材質としては、シリコン系のＷＲ−１（メルク製）を用いた。撥水膜の下地密着層としてＳｉＯ2を成膜した。
【００５９】
流路及び加圧室及び加圧室に圧力を印加するための振動板及びＰＺＴはシリコン基板にフォトリソ工程によりパターニングされノズル３に対応して形成してある。
【００６０】
このように作成されたヘッド本体５とノズルプレート１に接着剤４を塗布し、ノズルプレート１のノズル３の位置とヘッド本体のノズル位置に相当する位置にアライメントし接着硬化させる。
【００６１】
次に、ヘッド本体５に枠体６に接着硬化させる。さらに、ヘッド本体に供給口８を接着させる。
【００６２】
このようにして、本実施例の液体吐出ヘッド図１を形成した。
【００６３】
（実施例１‐１）
アンモニア０．０１％と純水９９．９９％の洗浄液を用いて図２に示す洗浄装置で液体吐出ヘッドの洗浄を行った。
【００６４】
本洗浄液の抵抗率を計測したところ、１４０Ω・ｍ（＝０．０１４ＭΩ・ｃｍ）であった。加圧圧力として、９８ｋＰａ（Ｇａｕｇｅ）（＝１ｋｇｆ／ｃｍ2（Ｇａｕｇｅ））とした。
【００６５】
洗浄液の総量として２００ｍｌ×２回を使用し、ヘッド内の洗浄を行った。本洗浄を行った後の吐出状態は極めて良好であった。さらに、ノズル周りの撥水膜の損傷も確認されなかった。（図６参照）
（比較例１‐１）
次に、比較として洗浄液として純水１００％を用いて図２に示す洗浄装置で同一の条件で洗浄を行ったところ、複数のノズルにおいてノズル周辺部に撥水膜の剥れが発生した。撥水膜の剥れの光顕写真を図７に示す。
【００６６】
（実施例１‐２）
同様に、前記実施例で使用した液体吐出ヘッドを用いて、前記実施例と同じアンモニア０．００５％と純水９９．９９５％の洗浄液を用いて、図３に示す洗浄装置で液体吐出ヘッドの洗浄を行った。
【００６７】
本洗浄液の抵抗率を計測したところ、２００Ω・ｍ（＝０．０２ＭΩ・ｃｍ）であった。吸引圧力として、−９８ｋＰａ（Ｇａｕｇｅ）（＝−１ｋｇｆ／ｃｍ2（Ｇａｕｇｅ））とした。
【００６８】
洗浄液の総量として２００ｍｌ×２回を使用し、ヘッド内の洗浄を行った。本洗浄を行った後の吐出状態は極めて良好であった。さらに、ノズル周りの撥水膜の損傷も確認されなかった。
【００６９】
（比較例１‐２）
また、比較例として純水１００％を用いて図３に示す洗浄装置で同一の条件で洗浄を行ったところ、複数のノズルにおいてノズル周辺部に撥水膜の剥れが発生した。
【００７０】
（実施例１‐まとめ）
加圧あるいは吸引の何れの方法においても、液体吐出ヘッドの洗浄液としてアンモニアを含有させ導電性を付与させたものを利用することにより極めて良好な洗浄が実施でき、かつノズル周りの撥水膜の損傷が無いことが確認できた。
【００７１】
また、本実施例では、アンモニア含有率が０．０００３ないし１ｗｔ％の場合同様に良好な洗浄が可能であり、ノズル周りの撥水膜の損傷も無かった。この場合の洗浄液の抵抗値は、０．０１ないし１ｋΩ・ｍ（０．００１ないし０．１ＭΩ・ｃｍ）であった。
【００７２】
また、洗浄後のヘッド内には、アンモニアが残存していないことを液体クロマトグラフィー法で確認した。
【実施例２】
【００７３】
（洗浄する対象となる液体吐出ヘッドその２）
図１において、材質がＳＵＳ３０４からなり板厚が７０μｍのノズルプレート１にプレス加工によりノズル３が複数形成されている。ノズルは出射側が直径２０μｍで入射側が４０μｍである。
【００７４】
プレス加工を施した後、ノズルプレートの両面はバリ処理のため研磨工程によりノズル周辺部の平滑化処理を行った。
【００７５】
ノズルが形成されたノズルプレートに撥水膜２を真空蒸着法により形成した。撥水膜の材質としては、テフロンを用いた。撥水膜の下地密着層としてＳｉＯ2を成膜した。
【００７６】
流路及び加圧室及び加圧室に圧力を印加するための振動板及びＰＺＴはシリコン基板にフォトリソ工程によりパターニングされノズル３に対応して形成してある。
【００７７】
このように作成されたヘッド本体５とノズルプレート１に接着剤４を塗布し、ノズルプレート１のノズル３の位置とヘッド本体のノズル位置に相当する位置にアライメントし接着硬化させる。
【００７８】
このようにして、本実施例の液体吐出ヘッド図１を形成した。
【００７９】
（実施例２‐１）
銀ナノパーティクル０．０５％とｉｓｏ―プロパノール１０％と純水８９．９５％の洗浄液を用いて図４に示す洗浄装置で液体吐出ヘッドの洗浄を行った。液体吐出ヘッド１のノズルプレートは純水１９中に浸漬した状態に保持した。
【００８０】
加圧圧力として、９８ｋＰａ（Ｇａｕｇｅ）（＝１ｋｇｆ／ｃｍ2（Ｇａｕｇｅ））とした。洗浄液の総量として１００ｍｌ×２回を使用し、ヘッド内の洗浄を行った。さらに、洗浄後のヘッドは、純水１００％で加圧圧力９．８ｋＰａ（Ｇａｕｇｅ）（＝０．１ｋｇｆ／ｃｍ2（Ｇａｕｇｅ））で置換洗浄した。
【００８１】
本洗浄を行った後の吐出状態は極めて良好であった。さらに、ノズル周りの撥水膜の損傷も確認されなかった。
【００８２】
（比較例２‐１）
次に、比較として洗浄液としてｉｓｏ―プロパノール１０％と純水９０％を用いて図４に示す洗浄装置で同一の条件で洗浄を行ったところ、複数のノズルにおいてノズル周辺部に撥水膜の剥れが発生した。
【００８３】
（実施例２‐２）
同様に、前記実施例で使用した液体吐出ヘッドを用いて、銀ナノパーティクル０．１％とｉｓｏ―プロパノール２０％と純水７９．９％の洗浄液を用いて、図５に示す洗浄装置で液体吐出ヘッドの洗浄を行った。
【００８４】
この時、導電性洗浄液はＳＵＳ３０４からなる金属洗浄液タンク２０内に溜められかつ金属洗浄液２０は接地状態とし、間接的に導電性洗浄液が接地された状態とした。吸引圧力として、−９．８ｋＰａ（Ｇａｕｇｅ）（＝−１ｋｇｆ／ｃｍ2（Ｇａｕｇｅ））とした。
【００８５】
洗浄液の総量として５００ｍｌ×１回を使用し、ヘッド内の洗浄を行った。本洗浄を行った後の吐出状態は極めて良好であった。さらに、ノズル周りの撥水膜の損傷も確認されなかった。
【００８６】
（比較例２‐２）
また、比較例としてｉｓｏ―プロパノール２０％と純水８０％の洗浄液を用いて図５に示す洗浄装置で同一の条件で洗浄を行ったところ、複数のノズルにおいてノズル周辺部に撥水膜の剥れが発生した。
【００８７】
（実施例２‐まとめ）
加圧あるいは吸引の何れの方法においても液体吐出ヘッドの洗浄液として銀ナノパーティクルを含有させ導電性を付与させたものを利用することにより極めて良好な洗浄が実施でき、かつノズル周りの撥水膜の損傷が無いことが確認できた。
【００８８】
また、本液体吐出ヘッドは銀ナノパーティクルを含有した吐出液体の洗浄方法であるが、銀イオンを含有するものでも良い。
【００８９】
導電性付与金属として銀以外にも金、パラジウム、銅、白金、クロム等限定されず何れでも良好な洗浄が可能である。導電性付与金属種の選択は実際に吐出させる液体や用途により選択される。
【００９０】
以上、一実施例の形態を詳細に説明したが本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。
【図２】本発明の実施形態の効果を示す洗浄装置である。
【図３】本発明の実施形態の効果を示す洗浄装置である。
【図４】本発明の実施形態の効果を示す洗浄装置である。
【図５】本発明の実施形態の効果を示す洗浄装置である。
【図６】本発明の正常ノズル写真である。
【図７】比較の為の異常ノズル写真である。
【符号の説明】
【００９２】
３          ノズル
５          ヘッド本体
１２        洗浄液
【図１】
2007290159.tif 000003
【図２】
2007290159.tif 000004
【図３】
2007290159.tif 000005
【図４】
2007290159.tif 000006
【図５】
2007290159.tif 000007
【図６】
2007290159.tif 000008
【図７】
2007290159.tif 000009