(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々オリフィスを含むノズルを複数個備え、前記ノズルの少なくとも１個が機能不全のノズルであるノズル板を有する連続インクジェットプリントヘッドの性能の修正方法であって、
ａ）前記ノズル板のどのノズルが機能不全であるかを定め；
ｂ）前記ノズル板の表面上に熱活性材料を施し、
ｃ）前記機能不全ノズルに熱を加えることにより、前記熱活性材料を前記機能不全ノズルの前記オリフィス中に流入させてそのオリフィスをブロックし；そしてｄ）過剰の熱活性材料を除去する
ことを含む、連続インクジェットプリントヘッドの性能の修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数ノズルを用いる連続インクジェットプリントヘッドを利用するインクジェット印刷のための修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンターは、印刷業界において周知である。インクジェットプリンターは、開発されてきた多くの各種タイプの印刷方式，例えば、レーザー電子写真プリンター、ＬＥＤ電子写真プリンター、ドットマトリックスインパクトプリンター、感熱紙プリンター、フィルムレコーダー、感熱ワックスプリンター及び色素拡散感熱転写プリンターの１つに過ぎない。インクジェット印刷は、デジタル制御の電子印刷業界では優れたものと認められるようになった。これは、その非衝撃性、低ノイズ特性、普通紙が使用できること、トナー転写及び定着が回避できることによるものである。しかしながら、高品質カラー画像を標準紙を使用しながら高スピード且つ低コストで形成することが可能な改良デジタル制御印刷方式に対する要望が引き続き存在する。
【０００３】
米国特許第４，３４６，３８７号は、インク液滴が流体形で射出される点の近傍に配置された静電荷電トンネルを利用する連続インクジェットプリンターを開示する。選択された液滴が荷電トンネルにより荷電される。荷電された液滴は、それぞれの間に予め定められた電位差を有する変位板の存在により流れに沿って変位される。荷電液滴を遮断するのに側溝を用いても良く、一方荷電されなかった液滴は自由に記録媒体に当る。
【０００４】
米国特許第６，０７９，８２１号は、液滴を変位させるのに熱エネルギーを利用する連続インクジェットプリンターを開示しする。ヒーター部分を用いて熱を非対称にインク流に加えて、印刷方向と非印刷方向間でインク流の方向を制御する。
【０００５】
連続インクジェットプリンターは、高印刷スピード及び高生産性の利点を有するが、機能不全ノズルに起因する課題がある。例えば、プリントヘッドが完璧に製造されることは稀であるので、プリントヘッドのノズルには不完全なものが低パーセント存在する。加えて、低パーセントのノズルが印刷中に損傷を受けることもある。修正しないとプリントヘッド上のそれらの機能不全ノズルは、例えば、インクジェットが誤った方向に向けられることに基づく印刷不全が起こることもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、機能不全ノズルを含む複数個のノズルを備えた連続インクジェットプリントヘッドの性能を、他のノズルの性能に影響を与えることなく修正する方法を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、熱開始技法によりインクジェットプリントヘッドの機能不全ノズルを選択的にブロックすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
これらの及び他の目的は、各々オリフィスを含むノズルを複数個備え、それらのノズルの少なくとも１個が機能不全のノズルであるノズル板を有する連続インクジェットプリントヘッドの性能を修正する方法であって、
ａ）ノズル板のどのノズルが機能不全であるかを定め；、
ｂ）ノズル板の表面上に熱活性材料を施し、
ｃ）機能不全ノズルに熱を加えることにより、熱活性材料を機能不全ノズルのオリフィス中に流入させてそのオリフィスをブロックし；そして
ｄ）過剰の熱活性材料を除去する
ことを含む修正方法である本発明により達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を用いれば、他のノズルに影響を与えることなく、機能不全ノズルをブロックできるので、プリントヘッドを引き続き使用できる。このプリンターは、機能しているノズルのみを使用するようにプログラムすることができる。
【００１０】
図１は、インクジェットプリントヘッド用のノズル板１０の断面図である。ノズル板は多くのオリフィス２０を有し、このオリフィスを介してインクが記録媒体（図示せず）上に射出される。ノズル板１０上の層４０は、表面に施された熱活性材料である。ヒーター３０が各ノズルの周りに配備されている。図２では、ノズルの周りのヒーターにより開始されて、熱活性材料は機能不全ノズル中に流入している。図３では過剰の熱活性材料が除去されて、機能不全ノズルは塞がれた状態で残されている。
【００１１】
インクジェットプリントヘッド用のノズル板は、好ましくはオリフィスアレーを有するシリコンであり、インクはこれらのオリフィスを介して射出される。オリフィスは慣用のエッチング技法により製造する。ノズル板はまた金属酸化物又は金属窒化物の塗膜を有してもよい。当該技術分野において知られているように、シリコン以外の他の材料、例えば、電子形成ニッケル又はポリイミドを用いてノズル板の下側層（ｔｈｅ  ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ  ｎｏｚｚｌｅ  ｐｌａｔｅ）を調製してもよいことを理解すべきである。更に他の金属，例えば、金、銀，白金及び銅を用いてノズル板の下側材料をコーティングしてもよい。前記のように、用いられるインクジェットプリントヘッドはノズル板上に複数個のノズルを有する。
【００１２】
ノズル板の機能不全ノズルは、目視で又はビデオカメラによる検査により決定することができる。加えて、機能不全ノズルは、テストパターンを印刷しその後液滴の付着精度についてそのパターンを検査することにより決定してもよい。ノズルが機能不全であるか否かを決定する他の方法は、タイム−オブ−フライト測定により、又は液滴サイズを測定することにより、ノズル状態を電子的に検査することによるものであり、これらの方法は当業者に周知である。
【００１３】
本発明の好ましい態様において、ノズル板の各ノズルは少なくとも１個のアドレス可能なヒーターをオリフィスの周りに備えており、これらのヒーターを用いて機能不全ノズルに熱を加える。機能不全ノズルのヒ−ターが選択的に着火して熱活性材料を溶融し、熱活性材料をノズルオリフィスへ流入させノズルを塞ぐ。
【００１４】
本発明に使用できる熱活性材料は、ワックス，例えば、パラフィン、カルナバ、オーリクリー蝋、鯨油、デグラ、Ｃａｒｂｏｗａｘ（登録商標）又はポリエチレン；コロイド分散体，例えば、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレン，微結晶ワックス、パラフィン、又は植物及び動物由来のワックスの水性もしくは非水性分散体；熱溶融ポリマー、例えば、ポリオレフィン、ポリ（エチルビニルアセテート）、ポリエチレンアジペート、ポリエステル又はポリアミド；熱硬化性もしくは光硬化性材料、例えば、エポキシ配合物、イソシアネート／ビスフェノール及びイソシアネート／ビスアミン配合物、ポリイミドもしくはＮｏｖｏｌａｃ（登録商標）樹脂；又は熱可逆ポリマーゲル、例えば、Ｎ−アルキル置換アクリルアミドポリマー及びＮ−アルキル置換アクリルアミドのコポリマーもしくはグラフトコポリマーであってよい。
【００１５】
本発明の好ましい態様において、熱活性材料はポリ（メチルメタクリレート）−β−ポリ（ｎ−ブチルアクリレート）−β−ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ−ＰＢＡ−ＰＭＭＡ）のトリブロックコポリマーを含む熱可逆性ポリマーゲルである。熱活性材料は、適切な溶媒，例えば、エタノール、プロパノールｉｓｏ−プロパノール、ｎ−ブタノール又は２−エチルヘキサノール中３〜４０％の濃度で使用できる。熱可逆性ポリマー配合物は、室温で２．５ｘ１０３Ｐａという低いヤング率のポリマーを形成する（Ｍｏｗｅｒｙ、Ｃ．Ｌ．等、”Ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ  Ｇｅｌｓ  ｔｏ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ”，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９７，１３，６１０１）。高温、例えば、７０℃でこのゲルは溶融し、熱活性材料は１Ｈｚで１０Ｐａ・ｓの典型的複合体粘度を有する粘ちょうな液体として挙動する。高温でこの材料を冷却すると、ゲル化が極めて迅速に起こり、再びゲルを形成する。
【００１６】
本発明の別の態様において、熱−もしくは光−開始架橋剤を熱可逆性ゲルに添加してこのゲルを熱もしくは光−硬化性にする。硬化後、ゲルはさらに硬くなり、ノズル中で永久栓になる。
【００１７】
使用できる熱−もしくは光−開始架橋剤の例としては、照射もしくは熱硬化性材料であるエチレン系不飽和有機化合物が挙げられる。これらの化合物は１分子当り少なくとも１個の末端エチレン基を含有し、典型的に液体である。本発明の好ましい態様において、１分子当り２個以上の末端エチレン基を有するポリエチレン系不飽和化合物、例えば、多価アルコールのエチレン系不飽和酸のエステル、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート又はジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレートを用いる。
【００１８】
本発明に使用する熱−硬化性熱活性材料に用いられる熱開始剤は、例えば、ア”Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ”、Ｊ．Ｂｒａｎｄｒｕｐ，Ｅ．Ｈ．Ｉｍｍｅｒｇｕｔ、第３版、Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，ＩＩ／１−ＩＩ／５９に開示されている。
【００１９】
本発明に使用する光−硬化性熱活性材料に用いられる光−開始剤は、例えば、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、１９８３、２３、１０２２及び米国特許第４，３６６，２２８号；第４，７４３，５２８号；第４，７４３，５２９号；第４，７４３，５３０号；第４，７４３，５３１号；第４，７７７，５４１号；及び第５，１５１，５２０号に開示されている。
【００２０】
本発明に有用な光−硬化性熱活性材料に使用しうる光源としては、慣用のランプ、発光装置、レーザー又は直接配送できる光、及びファイバー光学によるものが挙げられる。
【００２１】
熱活性材料は、各種方法，例えば、アプリケーターを用いる散布、噴霧、積層等によりノズル板表面上に施すことができる。
【００２２】
使用に当っては、熱活性材料，例えば、ＰＭＭＡ−ＰＢＡ−ＰＭＭＡ熱可逆性ポリマーゲルをノズル板の表面に施す。選択された機能不全ノズルのヒーターを、電圧印加により着火させ、温度が、例えば、６５℃以上まで上昇するにつれて熱可逆性ポリマーゲルを溶融し、機能不全ノズル中に流入させる。ヒーターに、一定時間、例えば、１〜６０秒電圧をかけ、熱可逆性ポリマーゲルを溶融し、ノズル中に流入させて栓を形成すべきである。次にノズル板上の非使用熱可逆性ポリマーゲルを除去して、機能不全ノズルを塞いだ状態のままにする。非使用熱可逆性ポリマーゲルを除去するのに、各種技法，例えば、スクラッピング、積層解除、溶剤拭取り等を用いることができる。この栓を更に硬化させ、熱処理して永久に閉塞されたノズルを形成してもよい。閉塞材料は、使用されるインク及びメインテナンス溶剤を浸透させない。
【００２３】
以下の例により本発明の実施を説明する。
【００２４】
【実施例】
例１−熱可逆性ゲルの調製
重量平均分子量、Ｍｗが１５８，０００及び中間ブロックについてのＭｗが１０３，０００のＰＭＭＡ−ＰＢＡ−ＰＭＭＡのトリブロックコポリマー２ｇをｉｓｏ−プロパノール１０ｇに７０℃で溶解した。溶液を室温まで冷却すると不透明なゲルが生じた。このゲルは６５℃より高い温度まで加熱すると溶融して液体となり、冷却するとゲルになった。
例２−熱可逆性及び硬化性ゲルの調製
例１のＰＭＭＡ−ＰＢＡ−ＰＭＭＡを、熱架橋剤、１ｇのトリメチロールプロパントリアクリレート、Ｓａｒｔｏｍｅｒ（登録商標）ＳＲ３５１（ＳａｒｔｏｍｅｒＣｏ．）及び９ｇのｉｓｏ−プロパノールに７０℃で溶解した。溶液を室温まで冷却するとゲルが生じ、このゲルは６５℃で溶融した。温度を７０℃温度まで上げ、ポリマー溶液は脱気し、１０ｍｇのベンゾイルペルオキシドを溶液に添加した。この混合物を６０℃に２時間保持して、白色ゴム様固体を形成した。この固体は７０℃よ高い温度で溶融せず、ｉｓｏ−プロパノールに７０℃で溶解しなかった。
例３：機能不全ノズルのブロッキング
直径略１０μｍのノズル８個のアレーを備えたプリントヘッドに、ノズルの周囲２分の１を囲むヒーターを取り付けた。これらのヒーターの平均抵抗は４００Ωであった。例２において配合したようなゲル層（厚さ１〜２ｍｍ）をノズル板上に注入し、すべてのノズルを覆った。機能不全ノズルのヒーターに電圧２．５Ｖを３０秒間印加した。その後残留ゲルを、ノズル板から剥がして除去した。次にブロックを更に６０℃で２時間熱処理した。
【００２５】
このプリントヘッドを試験すると、ブロックされたノズルはジェットインクを止め、一方他のノズルは正常に機能し続けた。このことは、本発明が機能不全ノズルをブロックするのに成功したことを示すものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットプリントヘッド用ノズル板の断面図である。
【図２】ノズルの周りのヒーターにより、熱活性材料が機能不全ノズル中に流入した状態のインクジェットプリントヘッド用ノズル板の断面図である。
【図３】過剰の熱活性材料が除去されて、機能不全ノズルが塞がれた状態のインクジェットプリントヘッド用ノズル板の断面図である。
【符号の説明】
１０…ノズル板
２０…オリフィス
３０…ヒーター
４０…層
【図１】
0004050499.tif 000002
【図２】
0004050499.tif 000003
【図３】
0004050499.tif 000004