(57)【要約】【課題】ノズル撥水面に接触せずにインクジェットヘッドのリーク検査を行うこと【解決手段】インクジェットヘッドを構成する接続部品であって1次側にインクタンク、またはインク供給チューブが接続され、2次側にフィルタ部に粘性流体が付与されてメニスカス保持されているインクジェットヘッドに接続される、インクジェットヘッドとインクタンクを接続して流路を形成する部品であって、前記フィルタに付与された粘性流体のメニスカス保持力によって密閉し、前記接続部品の1次側から正圧流体を送り込むことによって行う前記接続部品の接続状態を検査するリーク検査方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドを構成する接続部品であって１次側にインクタンク、またはインク供給チューブが接続され、２次側にフィルタ部に粘性流体が付与されてメニスカス保持されているインクジェットヘッドに接続される、インクジェットヘッドとインクタンクを接続して流路を形成する部品であって、前記フィルタ部に付与された粘性流体のメニスカス保持力によって密閉し、前記接続部品の１次側から正圧流体を送り込むことによって行う前記接続部品の接続状態を検査するインクジェットヘッドのリーク検査方法。
【請求項２】
前記フィルタ部に粘性流体を付与され、前記粘性流体のメニスカス保持力によって前記フィルタ部が密閉状態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のリーク検査方法。
【請求項３】
前記リーク検査のために送り込む正圧流体の圧力が、粘性流体のメニスカス保持力よりも低いことを特徴とする請求項1に記載のリーク検査方法。
【請求項４】
前記正圧流体が空気であることを特徴とする請求項１に記載のリーク検査方法。
【請求項５】
前記粘性流体が容易に色インクと混ざり合う流体であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の粘性流体。
【請求項６】
前記粘性流体がグリセリンと水を主体としており、粘度が10〜80mPa・sであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項５の何れか一項に記載の粘性流体。
【請求項７】
前記接続部品が弾性体を挟んでビス締めにより接続されて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ヘッド。
【請求項８】
前記接続部品が透明樹脂から成り、レーザ溶着によってインクジェットヘッドに接合されて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ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドのリーク検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドはベースとなる筐体に複数の部品を接続して構成されており、これら接続には接着材による接着、レーザや超音波振動を用いた溶融による溶着、弾性体部品を介してビス締めによる接続などがある。一方で、これら接続部はインクが漏れないように密閉性を確保することが重要である。
【０００３】
接続部にわずかな隙間があると、毛細管現象によりインクが漏れ出してしまう場合がある。たとえインクの漏れが微小であってもインクジェットヘッドの使用期間が長くなると、プリンタ本体にまでインクが伝わりインク汚れを引き起こしてしまう。そのため接続部からインク漏れがあるようなインクジェットヘッドは不良品として検出して、市場への流出を防ぐことが重要であり、そのために接続部の密閉性を判定するリーク検査を行っている。
【０００４】
リーク検査には通常、特許文献１はインクジェットプリンタで用いられるインク収容体に関する記述であり、リーク検査対象として複数の開口部がある。この場合、１つの開口を除いたすべての開口部にフィルムテープや弾性体部材などで開口を塞ぎ、残った１つの開口部から空気を送り込んだ状態で保持する。または、減圧した状態で保持しても構わない。その後、一定時間経過後、与えた空気圧力からの変化量が所定量以下であるかを検査するリーク検査方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３２８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように、インクジェットヘッドのリーク検査を行うにはいずれの開口部もフィルムテープや弾性体部材を接触させて塞ぐ、もしくは、空気を送り込むために接続部品を開口部に接触させる必要がある。特にインクを吐出するノズルを塞ぐために、フィルムテープや弾性部材を接触させると、ノズル撥水面の撥水性を低下させたり、ゴミを付着させてしまう懸念がある。また検査のために送り込む空気圧よりも高い圧力で開口部を塞ぐ必要があるため、チップ割れやノズル剥がれを引き起こしてしまう可能性がある。そのため、リーク検査を行うためのノズル撥水面を塞ぐ行為によって、２次的に不良を発生させてしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のインクジェットヘッドのリーク検査方法では、ノズル撥水面にテープなどを接触させて密閉する方法を回避するため、インクジェットヘッドのフィルタに粘性流体を付与して、そのメニスカス保持力により密閉する方法を採用する。
【０００８】
すなわち、インクジェットヘッドを構成する接続部品であって１次側にインクタンク、またはインク供給チューブが接続され、２次側にフィルタ部に粘性流体が付与されてメニスカス保持されているインクジェットヘッドに接続される、インクジェットヘッドとインクタンクを接続して流路を形成する部品であって、前記フィルタに付与された粘性流体のメニスカス保持力によって密閉し、前記接続部品の１次側から正圧流体を送り込むことによって行う前記接続部品の接続状態を検査する。
【発明の効果】
【０００９】
フィルタ部に粘性流体を付与して、そのメニスカス保持力によって密閉空間を形成することでノズル撥水面を塞ぐ必要がなくなり、撥水性の低下や異物付着といった不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】筐体とフィルタの斜視図
【図２】弾性体部材の斜視図
【図３】インクジェットヘッドの分解の斜視図
【図４】インクジェットヘッドの斜視図
【図５】本発明におけるリーク検査配管図
【図６】本発明におけるリーク検査配管図２
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明におけるインクジェットヘッドのリーク検査方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。一般的なインクジェットヘッドである４色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）を搭載したインクジェットヘッドである。
【００１２】
図１の筐体１にはフィルタ２が溶着されており、フィルタにグリセリンと水を主体とした粘性流体を付与する。粘性流体によって形成されるメニスカス保持力を利用してリーク検査するため、その保持力が高くなる方が良く、微小な空隙を有するフィルタに付与するのが最も適している。同じく、フィルタに付与したメニスカス保持力を利用してリーク検査を行うため、粘性流体の物性値は重要で、リーク検査の観点と色インクへの入れ替え性の観点から、適正な粘性流体を選択する必要がある。
【００１３】
前者のリーク検査を行う観点からは、粘性流体の粘度は、高い方がフィルタでのメニスカス保持力が高くなるため、リーク検査の検査圧力の選択範囲が広くなるため、より容易にリーク検査を行うことが可能となる。
【００１４】
一方で、後者の色インクへの入れ替え性については、インクジェットヘッドとして使用するために、ヘッド内に色インクを導入する必要がある。このとき、粘性流体を色インクに混ぜて、ヘッド外（液室や流路外）に排出して、ヘッド内を十分に色インクへ置き換える必要がある。色インクの導入方法としては、ノズル側から−数十ｋＰａで減圧することにより、色インクをヘッド内に導入する方法が知られている。粘性流体がある形態のヘッドにおいても従来同様の手法で色インクを導入できることが望ましい。
【００１５】
このことからも、粘性流体が高粘度になると、色インクの導入方法を変更したり、色インクへの置き換えに時間を要する、また色インクに置き換えるために多くの色インクを消費してしまうといったことが挙げられる。また染料、顔料といった色材は、粘性流体に含んでいてもリーク検査には影響はないが、含まない方が色インクへの置き換え性が良い。
【００１６】
よって、両者を両立させるために、使用する粘性流体の物性値は重要で、本実施形態においては、色材を含まず、粘度が１０〜８０ｍＰａ・ｓになるように、水とグリセリンを混合してリーク検査に使用する粘性流体を作製した。
【００１７】
こうして混合作製した粘性流体をフィルタに付与する方法は何でも良いが、一般的なディスペンス方式が容易であり、今回は、フィルタ周囲への飛散や垂れがないように、サックバック機能を有するディスペンス方式にて行った。
【００１８】
以降、図面を用いて説明する。図２のフィルタ２に粘性流体をディスペンス塗布した後、弾性体部材３を介して、接続部品４をビス５によって接続、固定する。図３はその斜視図で、図４は接続部品４を接続後のインクジェットヘッドである。こうして完成したインクジェットヘッドのリーク検査するための配管形態が図５である。リーク検査配管は、１流路ずつリーク検査可能な形態となっており、図５は４色搭載しているインクジェットヘッドでの検査形態を、図６は１色のみ検査配管を接続した状態を示しており、説明の便宜上、図６を用いて以下に解説する。
【００１９】
図２〜図４を用いて前述したように、筐体１にフィルタ２が溶着されたヘッドに、水とグリセリンを混合して、粘度が１０〜８０ｍＰａ・ｓの範囲になるように混合した粘性流体をディスペンス塗布する。今回、粘度が４５ｍＰａ・ｓとなるように水とグリセリンを混合したものを粘性流体として用いた。次に弾性部材３を介して、接続部品４をビス５をによって接続、固定し、接続部品４の開口部分に検査配管を接続する。
【００２０】
検査配管は、ポンプ１０から加圧気体（空気）を送って、検査するワーク側に接続されるワーク側配管１６とマスター側配管に２分岐される。それぞれの分岐先にはバルブ１３が配置され、差圧計は、ワーク側配管１６とマスター側配管１２に並列に接続される。
【００２１】
ここで、マスター側配管の容積は、ワーク側配管の配管内積と接続部品４の内積容量と同じになるように設定することが望ましい。例えば、用いる配管径と長さをワーク側配管と同じにして、その先に接続部品４を接続して、接続部分の開口部を密閉１５すれば、理想的に同じ容積のマスター側配管を作製できる。同じ容積とすることでリーク検査精度が向上する。
【００２２】
以下に検査順序を記す。
１）バルブ１３を開ける
２）ポンプ１０から加圧空気を送る（例えば５秒間）
３）バルブ１３を閉じる
４）配管内の圧力が安定するまで待つ（例えば３０秒間）
５）差圧計の値を読み取り、リーク値が判定できる
このとき、差圧計の値が小さいほど、接続部品の密閉性が高く、大きい値になるに従って、接続部品がリークしている可能性がある。また、差圧は必ずしも０で有る必要はなく、検査対象の液室や配管に求められる耐圧で決まる。インクジェットヘッド内の液室にはプリンタ使用時、それほど高い圧力がかからないため、リーク検査時の差圧が１００Ｐａ程度でも製品使用上、問題ない場合もある。
【００２３】
一方で、本発明でのリーク検査における重要なパラメータの１つとして、前述したように粘性流体の粘度があるが、色インクへの入れ替えに関連して限度があるため、最大でも伝度が８０ｍＰａ・ｓ程度となるよう、水とグリセリンを混合した。
【００２４】
他に考えられるパラメータの組み合わせにより、フィルタでの粘性流体のメニスカス保持力が最大となるように設定することが望ましい。
【００２５】
まず、フィルタへの粘性流体の付与量と、リーク検査時の圧力に対するメニスカス保持力を確認した結果を表１に示す。用いたフィルタの空隙率は０．７５で、フィルタの空隙体積は以下の数式で示される。すなわち、粘性流体がフィルタ空隙をちょうど満たす量を１００％として、５０％、７５％、２００％ので確認した。
【００２６】
粘性流体は、粘度４５ｍＰａ・ｓのものを用いた。粘性流体の付与量が  ５０％では、粘性流体がフィルタの空隙を埋めて密閉状態にならず、フィルタでのメニスカス形成出来なかった。一方で、メニスカス形成出来れば、リーク検査圧力にほとんど影響しないことが分かった。
【００２７】
フィルタ空隙体積＝（フィルタ面積）×（フィルタ厚み）×（空隙率）
【００２８】
【表１】
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【００２９】
次に、メニスカス保持力に影響を及ぼすパラメータとしては、フィルタの構造が考えられる。そのパラメータとしては、面積と厚みで決まる体積、フィルタ機能を示す指標の１つとしての空隙率（＝粘性流体が入り込む）があるが、フィルタの厚みと空隙率はフィルタのゴミの捕集能力に影響するため、変更することは難しい。またフィルタ面積に関しても、フィルタ厚みと空隙率が決定された後、インク通過流量との関係から必要なフィルタ面積が最適決定されるため変更は難しい。
【００３０】
ただ、インクジェット機種毎に異なった面積のフィルタが設けられている場合が多いので、２種のフィルタ面積でリーク検査圧力との関係を確認した。フィルタの空隙率は０．７５で厚みは０．３ｍｍのものを用いて、空隙体積１００％の量の粘性流体を付与した。粘性流体は、粘度４５ｍＰａ・ｓのものを用いた。結果を表２に示す。
結果はフィルタ面積が小さい方が、リーク検査１１ｋＰａまでメニスカス保持し、大きい方は、８ｋＰａまでメニスカス保持し、フィルタ面積が小さい方が、高いリーク検査圧力までメニスカス保持出来ることが分かった。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
今回、粘性流体の付与量とフィルタの面積についてリーク検査圧力との関係を一例として示したが、パラメータは、それぞれのスペックや物性値の組み合わせにより、リーク検査時の加圧圧力に対する粘性流体のメニスカス保持力に影響するため、実使用形態（部品）で評価して決定することが望ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１  筐体、２  フィルタ、３  弾性体部材、４  接続部品、５  ビス、
６  インクジェットヘッド、１０  ポンプ、１１  差圧計、１２  マスター側配管、
１３  バルブ、１４  接続部品または接続部品と同じ体積の部材、１５  密閉部材、
１６  ヘッド側配管
【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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