(57)【要約】【課題】吐出不良の原因を的確に究明することができる機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法を提供する。【解決手段】吐出不良と判定されたインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッド１に対して、アルコールを通液しヘッド内流路を洗浄・乾燥する洗浄工程Ｓ１と、吐出機能部から機能液導入部を分離するヘッド分解工程Ｓ２と、機能液滴吐出ヘッド１のヘッド内流路に、樹脂硬化剤を注入・充填する硬化剤充填工程Ｓ３と、樹脂硬化剤が硬化した後に、機能液滴吐出ヘッド１から、ノズルプレート６を引き剥がすノズルプレート剥離工程Ｓ４と、硬化した樹脂硬化剤を取り出し、その中の異物Ａの有無を観察・分析する観察工程Ｓ５および分析工程Ｓ６と、を備えた機能液滴吐出ヘッド１の吐出不良究明方法である。【選択図】図６
2009189976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出不良と判定されたインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに対して、前記吐出不良の原因を究明する機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法であって、
前記機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に、樹脂硬化剤を注入・充填する硬化剤充填工程と、
前記樹脂硬化剤が硬化した後に、前記機能液滴吐出ヘッドから、複数の吐出ノズルを形成したノズルプレートを引き剥がすノズルプレート剥離工程と、
硬化した前記樹脂硬化剤を取り出して、前記樹脂硬化剤中の異物の有無を観察する観察工程と、を備えたことを特徴とする機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法。
【請求項２】
前記観察工程において、異物が観察された場合、前記異物の材質を分析する分析工程を、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法。
【請求項３】
前記ノズルプレート剥離工程において、前記樹脂硬化剤が引きちぎられて前記ノズルプレート側に残った場合、引きちぎられた樹脂硬化剤片を前記各吐出ノズルからそれぞれ突き出すようにして取り出すことを特徴とする請求項１または２に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法。
【請求項４】
前記機能液滴吐出ヘッドは、相互の連通口部分で、流入側に接続口を有する機能液導入部と、流出側に前記複数の吐出ノズルを有する吐出機能部と、に分離可能に構成されており、
前記硬化剤充填工程に先立ち、前記吐出機能部から前記機能液導入部を分離するヘッド分解工程を、更に備え、
前記硬化剤充填工程では、前記吐出機能部に前記樹脂硬化剤を注入・充填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機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法。
【請求項５】
前記ヘッド分解工程に先立ち、前記機能液滴吐出ヘッドにアルコールを通液して前記ヘッド内流路を洗浄し、前記ヘッド内流路に残ったアルコールの気化を待つ洗浄工程を、更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに対して、吐出不良の原因を究明する機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェットヘッド（機能液滴吐出ヘッド）の吐出不良の検査では、実際に印刷用紙に吐出検査のためのテストパターンを印刷した後に、そのテストパターンをＣＣＤカメラで読み取る。そして、制御装置によって、その読み取ったテストパターンと予め用意された検査用データとのマッチング処理を行い、マッチングの整合・不整合を判定することにより吐出不良の有無を判断する。その後、吐出不良と判断された機能液滴吐出ヘッドに対し、吸引等のクリーニング処理を施して、吐出不良を解消するようにしている。
【特許文献１】特開２００６−０３５７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このようなクリーニング処理を行っても吐出不良が解消されないヘッドも存在し、機能液滴吐出ヘッドの歩留りを考慮すると、吐出不良の原因を特定する必要がある。
【０００４】
かかる場合、ノズルプレートを引き剥がすようにして機能液滴吐出ヘッドを分解し、その原因を究明することが考えられる。しかし、このようにすると、ノズルプレートを引き剥がしたはずみで、その吐出不良の原因と考えられる微小な異物が飛散し、その原因の究明が不能となってしまうと想定される。
【０００５】
本発明は、吐出不良と判断された機能液滴吐出ヘッドに対して、その吐出不良の原因を的確に究明することができる機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法は、吐出不良と判定されたインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに対して、吐出不良の原因を究明する機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法であって、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に、樹脂硬化剤を注入・充填する硬化剤充填工程と、樹脂硬化剤が硬化した後に、機能液滴吐出ヘッドから、複数の吐出ノズルを形成したノズルプレートを引き剥がすノズルプレート剥離工程と、硬化した樹脂硬化剤を取り出して、樹脂硬化剤中の異物の有無を観察する観察工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この方法によれば、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に注入した樹脂硬化剤が硬化した後にノズルプレートを引き剥がすと、硬化した樹脂硬化剤中に異物が混入した状態で取り出される。これにより、ノズルプレート剥離工程においての異物の飛散を防止することができる。そして、この硬化した樹脂硬化剤を切断し、顕微鏡等により異物を観察することで、その原因を的確に究明することができる。なお、異物はヘッド内流路において最も狭い吐出ノズルの基部につかえていることが多い。
【０００８】
この場合、観察工程において、異物が観察された場合、異物の材質を分析する分析工程を、更に備えていることが好ましい。
【０００９】
この方法によれば、硬化した樹脂硬化剤に混入した異物を観察し、分析することにより、その異物がどのような材質かを特定することができる。これにより、その異物が、どこからどのように機能液滴吐出ヘッド内に入り込んだのかを特定するのに役立てることができる。そして、異物が混入した経路を特定することにより機能液滴吐出ヘッドの吐出不良の効果的な予防策を講じることが可能となる。
【００１０】
また、ノズルプレート剥離工程において、樹脂硬化剤が引きちぎられて前記ノズルプレート側に残った場合、引きちぎられた樹脂硬化剤片を各吐出ノズルからそれぞれ突き出すようにして取り出すことが好ましい。
【００１１】
この方法によれば、ノズルプレート剥離工程において、硬化した樹脂硬化剤が吐出ノズルに残ってしまった場合でも、この樹脂硬化剤片を適切に取り出すことができる。
【００１２】
さらに、また、機能液滴吐出ヘッドは、相互の連通口部分で、流入側に接続口を有する機能液導入部と、流出側に前記複数の吐出ノズルを有する吐出機能部と、に分離可能に構成されており、硬化剤充填工程に先立ち、吐出機能部から機能液導入部を分離するヘッド分解工程を、更に備え、硬化剤充填工程では、吐出機能部に樹脂硬化剤を注入・充填することが好ましい。
【００１３】
この方法によれば、吐出機能部に樹脂硬化剤を注入し易くなり、さらに、樹脂硬化剤をヘッド内流路の隅々まで行き渡らせることができる。
【００１４】
この場合、ヘッド分解工程に先立ち、機能液滴吐出ヘッドにアルコールを通液してヘッド内流路を洗浄し、ヘッド内流路に残ったアルコールの気化を待つ洗浄工程を、更に備えていることが好ましい。
【００１５】
この方法によれば、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路を洗浄することにより、機能液を完全に洗い流し、ヘッド内流路に液体が存在しない状態（乾燥状態）となる。これにより、より明確に、吐出不良の原因となる異物の観察が可能となる。さらに、分析する際にも分析対象を明確に把握することができるため、より正確な分析が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法について説明する。この吐出不良究明方法は、機能液滴吐出ヘッドを分解することを前提としている。そこで、吐出不良究明方法の説明に先立ち、機能液滴吐出ヘッドについて説明する。
【００１７】
図１に示すように、機能液滴吐出ヘッド１は、２本のノズル列６１を有するものであり、２本の接続針２１を有する機能液導入部２と、機能液導入部２の下側に連なり機能液滴を吐出させる吐出機能部３と、で構成されている。また、吐出機能部３は、機能液導入部２の下側に連なるヘッド基板３１と、ヘッド基板３１の下側に連なり２本のノズル列６１を有する吐出部本体３２と、で構成されている。
【００１８】
機能液導入部２は、機能液の導入口となる２本の接続針２１と、接続針２１の下側に連なる導入部本体２２と、で構成されている。導入部本体２２の接続針２１側の面には、一対の窪み部が形成されており、この部分に２つのフィルタ２２１が組み込まれている。各接続針２１は、各フィルタ２２１を内包して導入部本体２２に熱圧着されている。また、導入部本体２２の吐出機能部３側の面には、吐出機能部３に連通する２つの接続口２２２が形成されている（図５（ａ）参照）。一方、導入部本体２２の長辺方向の両端部には、一対の貫通孔２２３が形成されており、機能液導入部２は、この貫通孔２２３およびヘッド基板３１を貫通させて吐出部本体３２に螺合した２本のネジにより、吐出機能部３に固定されている。
【００１９】
各接続針２１の先端には、機能液を供給するための複数の導入孔２１１が形成されており、配管接続部材（図示省略）を介して機能液を供給する機能液タンク（図示省略）に接続されている。各接続針２１から流入した機能液は、フィルタ２２１で濾過され、接続口２２２につながる流路を流れて、吐出機能部３に流下する。
【００２０】
ヘッド基板３１には、制御用回路配線が形成されており、ヘッド基板３１の機能液導入部２側の面には、制御ケーブルが接続される２つのコネクタ３１１が設けられている。この制御ケーブルを介して、後述する圧電素子５１に電力を印加することにより、吐出部本体３２から機能液滴が吐出される。また、ヘッド基板３１には、導入部本体２２の各貫通孔２２３と連通する位置に、一対の遊嵌孔３１２が形成されている。
【００２１】
吐出部本体３２は、ヘッド基板３１の下側に連なる略方形のフランジ部４と、フランジ部４の下側に連なり各ノズル列６１に対応する２つのポンプ部５と、ポンプ部５の下側に接着され、複数の吐出ノズル６２を形成したノズルプレート６と、で構成されている。
【００２２】
フランジ部４には、ヘッド基板３１の各遊嵌孔３１２に嵌合されるように突出した一対のネジ孔部４１が設けられている（図５参照）。各ネジ孔部４１には、導入部本体２２の貫通孔２２３を通るネジと螺合するように、一対のネジ孔４１１が形成されている（図５参照）。
【００２３】
図２および図３に模式的に示すように、各ポンプ部５は、吐出ノズル６２の数に対応する圧電素子５１と、圧電素子５１を収容した機構部５２と、接着フィルム５３を介してノズルプレート６と共に機構部５２に接合されるシリコンキャビティ５４と、で構成されている。つまり、ノズルプレート６は、シリコンキャビティ５４に接着されている。シリコンキャビティ５４は、接着フィルム５３を介して、機構部５２に接着され、圧力室５５を構成している。
【００２４】
また、ポンプ部５内には、吐出する機能液を溜める圧力室５５と、各圧力室５５に供給するための機能液を溜めると共に上記の接続口２２２に連通する共通室５６と、各圧力室５５と共通室５６とをつなぐ供給路５７と、が形成されている。そして、各圧力室５５は、吐出ノズル６２（圧電素子５１）の数に対応しており、各吐出ノズル６２に連通している。
【００２５】
ポンプ部５の機能液導入部２側の面には、フランジ部４を貫通して、２つの流入口５８が形成されている（図５参照）。流入口５８と導入部本体２２の接続口２２２とは、シール部材Ｃ（図５（ａ）参照）を介して連通しており、各流入口５８から流入した機能液は、各ポンプ部５内の流路を満たす。これにより、各接続針２１から流入した機能液は、機能液滴吐出ヘッド１全体のヘッド内流路を満たす。
【００２６】
ノズルプレート６は、ステンレス板等で形成されおり、そのノズル面には、２本のノズル列６１が相互に平行に列設されている。各ノズル列６１は、等ピッチで並べた１８０個（図１（ｂ）では模式的に表している）の吐出ノズル６２で構成されており、２本のノズル列６１は半ピッチずれた状態で配設されている。そして、各吐出ノズル６２のノズル口６２１は、撥水層６３を形成した円形窪み部６４の奥に開口している。
【００２７】
ところで、機能液滴吐出ヘッド１に導入されたインクは、上記のフィルタ２２１を通過するため、異物Ａにより機能液滴吐出ヘッド１にノズル詰まりが生ずることは考え難い。しかし、現実には、無視できない頻度で吐出不良が発生する。そして、吐出不良となった機能液滴吐出ヘッド１は、その原因を特定することなく廃棄処分されてしまう。これでは、吐出不良の原因が特定できず、再び同様の原因により、同様の吐出不良が生じることとなり、結果的に歩留りの悪化等につながる。そこで、機能液滴吐出ヘッド１の吐出不良の原因を、的確に特定・究明すべく、本実施形態では、以下のような、吐出不良究明方法を実施するようにしている。
【００２８】
以下、図４ないし図６を参照して、機能液滴吐出ヘッド１の吐出不良究明方法について説明する。この方法は、吐出不良と判定されたインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッド１に対して、ヘッド内流路を洗浄液で洗浄・乾燥後、樹脂硬化剤を注入し、その硬化を待つ工程と、この工程の後、ノズルプレート６を引き剥がし、吐出不良の原因となっている異物Ａを混入し硬化した樹脂硬化剤を取り出し、その異物Ａを観察・分析する工程と、に大別される。
【００２９】
まず、機能液滴吐出ヘッド１を洗浄装置に持ち込み、機能液導入部２から洗浄液（エタノール等のアルコール）を供給すると共に、ノズル側から吸引を行って、ヘッド内流路に洗浄液を所定時間、通液する（洗浄工程Ｓ１）。これにより、ヘッド内流路の機能液を洗浄液で溶解しつつ完全に洗い流す。洗浄後、ヘッド内流路にわずかに残った洗浄液が気化し完全に乾燥するように、常温で一定時間（２４時間）放置する。これにより、ヘッド内流路には、吐出不良の原因となっている異物Ａだけが残ることになる。なお、ヘッド内流路の洗浄において、機能液導入部２から洗浄液を加圧供給するようにしてもよい。
【００３０】
続いて、図５（ａ）に示すように、導入部本体２２の両端のネジを外し、機能液導入部２と吐出機能部３とを分離して機能液導入部２を取り去る（ヘッド分解工程Ｓ２）。これにより、吐出機能部３の表面には、一対の流入口５８が露出した状態となる。ここで、図５（ｂ）に示すように、シリンジＳｙ等を用い、各流入口５８から吐出機能部３のヘッド内流路に樹脂硬化剤を注入する（硬化剤充填工程Ｓ３）。この樹脂注入にあっては、樹脂硬化剤をヘッド内流路の隅々まで行き渡らせるべく、圧力をかけ且つ吐出ノズル６２から樹脂硬化剤が液だれするまで注入を行う。このようにして樹脂硬化剤を充填したら、それが硬化するまで一定時間（２４時間）放置する。なお、樹脂硬化剤は、ヘッド内流路の隅々まで行き渡らせるべく粘度の低いものが好ましく、また硬化後、取り出して観察を容易にするため無色透明であることが好ましい。
【００３１】
樹脂硬化剤が硬化したら、図６（ａ）に示すように、吐出機能部３からノズルプレート６を、その一端から斜めに引っ張るようにして引き剥がし、硬化した樹脂硬化剤を取り出す（ノズルプレート剥離工程Ｓ４）。硬化した樹脂硬化剤は、圧力室５５や共通室５６等の型を採るように取り出される場合や、圧力室５５や共通室５６等に貼りついたままノズルプレート６だけが引き剥がされる場合等がある。後者の場合には、硬化した樹脂硬化剤が、引きちぎられて、吐出ノズル６２内に残る場合がある。このような場合には、ノズル口側から吐出ノズル６２にマニュピレータＭ（針）を差し込むようにして、硬化した樹脂硬化剤片をノズルプレート６から突き出すようにして取り出す（図６（ｂ））。
【００３２】
取り出された樹脂硬化剤は、吐出不良の原因となった異物Ａを包み込んで硬化している。吐出不良の原因となった異物Ａは、最も狭い吐出ノズル６２の基部につかえていることが多いため、吐出不良の吐出ノズル６２部分を重点的に観察することで、その異物Ａを容易に確認することができる（観察工程Ｓ５）。また、樹脂硬化剤が無色透明の場合には、異物Ａの大きさ・色にもよるが、異物Ａをより明確に把握できるため、目視による異物Ａの確認・観察が可能となる。より詳しく観察する場合には、異物Ａ付近又は異物Ａ部分で樹脂硬化剤を切断し、その切断面を顕微鏡で観察する（観察工程Ｓ５）。これにより、異物Ａの表面組織観察が可能となり、その異物Ａがどのような材質であるかを特定することができる。さらに、異物Ａを取り出すことが可能であれば、分析器にかけて異物Ａの材質を分析する（分析工程Ｓ６）。
【００３３】
なお、吐出不良の原因となる異物Ａとして気泡（空気）が入り込むことも考えられる。その気泡が、機能液滴吐出ヘッド１内において、最も狭い吐出ノズル６２内に入り込んで、洗浄工程Ｓ１および硬化剤充填工程Ｓ３を経ても残っていた場合には、樹脂硬化剤に気泡が混入した状態で硬化する。これにより、吐出不良の原因が気泡であることが明確に確認できるため、効果的な予防策を講じることが可能となる。
【００３４】
以上のように、本発明の方法によれば、ノズルプレート剥離工程Ｓ４において、異物Ａの飛散を防止することができる。さらに、分析工程Ｓ６により、吐出不良の原因を的確に究明し、それに応じて予防策を講じることにより、吐出不良の機能液滴吐出ヘッド１を減少させることができる（歩留りの向上）。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態の機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図２】機能液滴吐出ヘッドのポンプ部を模式的に表した拡大断面図である。
【図３】機能液滴吐出ヘッドのポンプ部を模式的に表した拡大斜視図である。
【図４】機能液滴吐出ヘッドの吐出不良究明方法のフローチャートである。
【図５】吐出不良究明方法におけるヘッド分解工程および硬化剤充填工程を示す斜視図である。
【図６】吐出不良究明方法におけるノズルプレート剥離工程を示す斜視図および剥離したノズルプレートの概略断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・機能液摘吐出ヘッド、２・・・機能液導入部、３・・・吐出機能部、６・・・ノズルプレート、６２・・・吐出ノズル、Ａ・・・異物、Ｍ・・・マニュピレータ
【図１】
2009189976.tif 000003
【図２】
2009189976.tif 000004
【図３】
2009189976.tif 000005
【図４】
2009189976.tif 000006
【図５】
2009189976.tif 000007
【図６】
2009189976.tif 000008