JP2000108365A - インクジェットプリンタ用の洗浄流体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確で再現性のあるインキ滴を一貫して送出
して、均一、正確且つ一定したプリントをもたらす単純
で経済的なインクジェットプリントヘッド洗浄溶液がな
お必要とされている。 【解決手段】 注入点における表面が所定の材料によっ
て形成されるインキを注入するオリフィスを備えるイン
クジェットプリンタと共に用いられる洗浄流体９５は、
殺虫剤、界面活性剤および保湿剤として機能するジまた
はトリヒドロキシシランを含む、前記オリフィスの前記
表面を洗浄する液体を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンティングに関し、更に詳しくは、流体力学的洗浄装
置でインクジェットプリンティングヘッドを洗浄する洗
浄流体に関する。

【０００２】インクジェットプリンティングは、ディジ
タル信号に応答して基板（紙、透明フィルム、布地な
ど）上にインキ小滴を付着させることにより画像を生じ
させる非衝撃的方法である。インクジェットプリンタ
は、工業ラベリングからデスクトップ文書への短期間プ
リンティングおよび画像撮像に及んでマーケット中に広
い用途を獲得してきた。近年、インクジェットプリンタ
の滴サイズはますます小さくなる傾向にあり、より高い
解像度およびより高品質のプリントをもたらしている。
より小さい滴サイズは、インクジェットプリントヘッド
中のより小さいノズル開口によって達成される。これら
のより小さいノズル開口は、異質付着物を詰めやすく、
異質付着物に対してより敏感であり、こうした異質付着
物はインクジェット滴のサイズ精度および配置精度の両
方に影響を及ぼしうる。

【０００３】

【従来の技術】例えば、プリントヘッドを使用している
時にオリフィスを定期的に洗浄することにより、および
／またはプリンタが用いられていないか、または長時間
休止している時にプリントヘッドに蓋をすることによ
り、インクジェットプリントヘッドのインキ噴出ノズル
を保守することが必要とされることが認識されてきた。
プリントヘッドに蓋をすることは、プリントヘッド中の
インキの乾燥を防止しようとするものである。プリント
ヘッドの流路を完全にインキで満たし、流路に異物も気
泡もないことを確実にするため、またオリフィスの適切
な動作を定期的に保守するため、使用前にプリントヘッ
ドを始動することも必要とされている。種々の型式のイ
ンクジェットプリンタのプリントヘッドに対する保守お
よび／または始動ステーションは、例えば、米国特許第
４，８５５，７６４号、米国特許第４，８５３，７１７
号および米国特許第４，７４６，９３８号に記載されて
いる。プリンティング中にプリントヘッドのインキ溜め
から気体を除去することは米国特許第４，６７９，０５
９号に記載されている。カスガヤマ（Ｋａｓｕｇａｙａ
ｍａ）らによる米国特許第４，３０６，２４５号におい
て、オリフィスを洗浄し保護する洗浄保護手段を具備し
た液体ジェット記録装置が記載されている。洗浄保護手
段は、装置の走査シャフトの一端にあるリセット位置に
おいて具備される。

【０００４】ノザワ（Ｎｏｚａｗａ）による米国特許第
５，１２８，６９０号には、インクを排出する複数の排
出開口を備えたインクジェットヘッドを具備するインク
ジェット装置が記載されている。一切の異物を共通液体
チャンバに押し出すために蓋付き排出開口を通して十分
な圧力を供給できる圧力源に、排出開口の少なくとも１
つに蓋することができる部分蓋部材を接続している。異
物をインクジェットヘッドからフラッシュするために、
共通チャンバ内に液体の流れを設けている。

【０００５】フィッシャー（Ｆｉｓｈｅｒ）らによる米
国特許第５，２５０，９６２号には、長い直線状ノズル
列を備えたプリントヘッドを具備するインクジェットプ
リンタと共に用いられる可動始動ステーションが記載さ
れている。可動始動ステーションは、長い直線状ノズル
列に沿って移動することが可能な支持体および一端付近
に真空ポートを有する真空チューブを備えている。支持
体は、直線状ノズル列に沿って移動される時、真空ポー
トがプリントヘッドのノズルを含む表面に接触しないよ
うに制御される。

【０００６】タカハシ（Ｔａｋａｈａｓｈｉ）らによる
英国特許出願ＧＢ２２０３９９４には、インキ滴プリン
タのプリントヘッドのノズル保持面に抗湿潤組成物を塗
布するアプリケータが記載されている。プラテンの面を
横切って往復運動するプリントヘッドは、アプリケータ
を配置しているプラテンの一端に移動される。アプリケ
ータは、プリントヘッドの面を拭き取る伸長可能なパッ
ドを備えている。

【０００７】フンク（Ｆｕｎｋ）らによる欧州特許出願
０２６３６８９には、圧力パルスによって、または流体
の流れを制御するバルブ手段によって、複数のノズルオ
リフィスを通して流体を噴出させる流体アプリケータヘ
ッドが記載されている。アプリケータヘッドは、アプリ
ケータヘッドを流体の滴を塗布する位置から基板および
フラッシング位置に移動させるように適応させているノ
ズルオリフィスを通してフラッシング流体を通すことに
よりフラッシュされる。このフラッシング位置におい
て、ノズルオリフィスはフラッシング部材に係合して、
フラッシング流体はノズルオリフィスまたはノズルオリ
フィスに付随した導管を通して流れることができる。

【０００８】クラフリン（Ｃｌａｆｌｉｎ）らによる欧
州特許出願０６２１１３６には、全幅インクジェットプ
リンタ用のウェットワイプ保守装置が記載されている。
シャトルは、プリントヘッドの表面に形成されたノズル
開口列に平行な固定経路を通ってトラック上で移動する
ように適応されている。ノズル開口に液を塗布するアプ
リケータおよびノズル開口に吸引をかける真空装置はシ
ャトル上に搭載されている。アプリケータは、水を供給
するウレタンフェルトの芯である。

【０００９】カスガヤマ（Ｋａｓｕｇａｙａｍａ）らに
よる米国特許第４，３０６，２４５号には、インクジェ
ット記録ヘッドの排出オリフィスを洗浄する装置が記載
されている。記録ヘッドがプリント走査領域に移動する
時、排出オリフィスまわりに接着する記録媒体液は、回
収ポート付近のこすり落としポートにはめ込まれた液体
アブソーバによってこすり落とされる。

【００１０】カスガヤマ（Ｋａｓｕｇａｙａｍａ）らに
よる米国特許第４，３０６，２４５号には、蓋体を記録
ヘッドのノズルに接触させて、ノズルを密封シールする
蓋閉めモードを含むインクジェットレコーダが記載され
ている。回収モードにおいて、蓋体および真空ポンプは
互いに連通して、記録ヘッドを通常動作状態に戻す。

【００１１】従来の連続インクジェットプリンティング
は、インキ滴を流れの中に形成する点付近に配置される
静電帯電「トンネル」を利用している。この方式におい
て、個々の滴を帯電させることができ、ディフレクタプ
レート間に大きな電位差を有するディフレクタプレート
の存在によってこれらの滴を下流に向けることができ
る。ガッタ（時には「キャッチャー」として知られてい
る）は、無帯電滴を自由に記録媒体に衝突させながら、
帯電滴を遮断するために用いることができる。電場がな
い場合、または滴分岐点が電場から十分に遠い場合（滴
分岐点前の流れの一部がたとえ電場の存在のもとにある
としても）、帯電は起きない。

【００１２】高速インクジェット滴プリンタ用のインキ
は、多くの特別な特性をもたなければならない。水性イ
ンキは、一般に、その導電率範囲および粘度範囲のため
に用いられてきた。従って、ジェット滴プリンタに用い
るために、インキは、約５０００オーム−ｃｍ未満、好
ましくは約５００オーム−ｃｍ未満の固有抵抗を有して
導電性でなければならない。微小オリフィスを通る良好
な流動性のために、水性インキは、一般に、２５℃で１
〜１５センチポイズの間の範囲の粘度を有する。

【００１３】この他に、インキは、長期間にわたって安
定で、インクジェット材料に適合し、微生物を含まず、
プリンティング後に機能できなければならない。必要な
機能特性には、プリンティング後の耐汚染性、紙上での
高速乾燥性および乾いた時の耐水性が挙げられる。

【００１４】水性インクジェットインキで解決すべき問
題には、乾燥に要する大きなエネルギー、紙表面上の大
きなプリント面のしわ、インキの摩擦に対する影響され
やすさ、抗菌剤が必要なこと、乾いたインキおよびその
他の外来異物からのインクジェットプリンタオリフィス
の目詰まりが挙げられる。

【００１５】インクジェットインキの非水成分は、一般
に、水の沸点（１００℃）よりも高い沸点を有する保湿
剤として機能する。インキの液状ビヒクル成分、すなわ
ち、水および保湿剤は、一般に、インキをインクジェッ
トプリンティング法において用いる時、紙上での吸収特
性および必要なインクジェットプリンティング速度を見
込んだ気化特性を有する。

【００１６】多くのインクジェットインキ配合物が特許
されてきた。１９９８年４月１４日発行のサンティリ
（Ｄｏｍｅｎｉｃ Ｓａｎｔｉｌｌｉ）らによる米国特
許第５，７３８，７１６号は、水に顔料を分散させるこ
とによるインクジェットインキの調製を記載している。

【００１７】１９９５年７月１１日発行のヤマシタ（Ｙ
ｏｓｈｉｒｏ Ｙａｍａｓｈｉｔａ）らによる米国特許
第５，４３１，７２２号は、インクジェットインキのｐ
Ｈの制御のための緩衝液の使用を開示している。

【００１８】１９９４年９月２７日発行のパン（Ａｌｆ
ｒｅｄ Ｉ Ｐａｎ）らによる米国特許第５，３５０，６
１６号は、非湿り性表面と湿り性表面とを組み合わせた
ノズルオリフィスを記載している。

【００１９】１９９４年４月１９日発行のシャンツ（Ｃ
ｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ａ． Ｓｃｈａｎｔｚ）らによる
米国特許第５，３０５，０１５号は、レーザーでポリア
ミド膜からノズル開口を融除している。

【００２０】１９９５年６月２０日発行のウェンツェル
（Ｄｏｎａｌｄ Ｅ Ｗｅｎｚｅｌ）らによる米国特許第
５，４２６，４５８号は、ノズル表面被膜としてポリ−
ｐ−キシリレン膜を用いている。

【００２１】１９９８年３月１０日発行のカールソン
（Ｊａｍｅｓ Ｇ Ｃａｒｌｓｏｎ）らによる米国特許第
５，７２５，６４７号は、保湿剤を添加された着色イン
キを開示している。

【００２２】インクジェットプリントヘッド用の有効な
洗浄溶液は、用いられるインキおよび上述のインキに関
する多くの制約に適合しなければならない。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】正確で再現性のあるイ
ンキ滴を一貫して送出して、均一、正確且つ一定したプ
リントをもたらす単純で経済的なインクジェットプリン
トヘッド洗浄溶液がなお必要とされている。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、インク
ジェットプリントヘッド用の効果的で経済的な洗浄流体
を提供することである。

【００２５】この目的は、注入点における表面が所定の
材料によって形成されるインキを注入するオリフィスを
備えるインクジェットプリンタと共に用いられ、殺虫
剤、界面活性剤および保湿剤として機能するジまたはト
リヒドロキシシランを含む、前記オリフィスの前記表面
を洗浄する液体を含む洗浄流体によって達成される。

【００２６】本発明の利点は、洗浄流体が経済的に配合
されることである。

【００２７】本発明のもう一つの利点は、洗浄溶液がイ
ンクジェットプリントヘッドから乾いたインキおよびそ
の他の外来異物を除去するのに有効であることである。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、インクジェットプリント
ヘッド１の断面図を示している。図示された出口オリフ
ィス板５などのオリフィス形成構造体は、直径「ｄ」と
したオリフィス９を備え、電鋳法またはシートメタル加
工法によって製造することができる。出口オリフィス板
５が実際には多インキ滴を形成するために複数のオリフ
ィスを備えることは言うまでもないであろう。出口オリ
フィス板５は圧電壁３に接着されている。インキ２は、
吸入排出キャビティ８中に入れられる。入口オリフィス
板４中に形成された入口オリフィス７によって、インキ
を吸入排出キャビティ８に送出することができる。イン
キのメニスカス６は、オリフィス９中に形成される。

【００２９】図２は、洗浄流体中に部分的に沈められ、
オリフィス９を形成する構造体から間隔をとった回転洗
浄ロール９１をシャフト９３に装着させて示している。
その間隔は、キャビティ空隙８０を形成する。洗浄流体
は、液体および少なくとも１種のトリ−またはジ−ヒド
ロキシシランを含む。液体およびシランの種類は以下で
論じる。洗浄ロール９１は回転するにつれて、表面張力
によって、洗浄流体９５の被膜９４をキャビティ空隙８
０および出口オリフィス板５に運ぶ。ロールまたはロー
ル表面は、洗浄流体が湿らすことができる材料から製造
される。こうしたロール表面材料は、アルミニウム、テ
フロン、ポリ塩化ビニル、ステンレススチール、ガラス
およびチタンからなる群から選択することができる。洗
浄流体は洗浄キャビティ８０を満たす。静止出口オリフ
ィス板５と回転洗浄ロール９１との間の液表面摩擦は、
大きな乱れと液せん断を引き起こして、オリフィス９お
よびその付近で出口オリフィス板５から汚物およびイン
キを除去する。「ｒ」と印された矢印は、洗浄ロール９
１の回転方向の可能な２方向の一方を示している。

【００３０】図３は、ベクトル１０１によって示された
流体摩擦が、どのように洗浄流体の流れを引き起こし
て、出口オリフィス板５から永続的に汚物および他の粒
子４０を剥ぎ取るかを拡大した形式で示している。ベク
トル１０１は、オリフィス板５と洗浄ロール９１との表
面摩擦によって引き起こされる洗浄キャビティ８０中の
流体の流れを示す。

【００３１】発明の背景に関する節で記載したように、
細菌コロニーの増殖、インキ粒子の乾燥およびノズル表
面が湿っていないことがインクジェットの目詰まりの原
因として挙げられる。これらの理由のために、殺虫剤、
保湿剤および界面活性剤または洗浄剤がインクジェット
インキに加えられる。すべての殺虫剤、保湿剤および界
面活性剤がインクジェットプリンティングにおいて用い
られる着色剤に適合するとは限らない。特に、分散され
た顔料を着色剤として用いる場合、不適合成分は顔料の
凝集および塊を生じさせて、ａ）インクジェットヘッド
の目詰まりおよびｂ）着色剤の隠ぺい力および画像密度
の損失のいずれか一方または両方の原因になりうる。こ
れは、インクジェットインキ用の着色剤の選択範囲を限
定して、より高価なインキおよび決して最適色相とはい
えない着色剤の原因になりうる。

【００３２】本発明において、殺虫剤、保湿剤および界
面活性剤の機能はすべて１種の化合物、ジ−またはトリ
−ヒドロキシシランによって実現され、これらの機能
は、インキでなくて洗浄流体で達成することができる。
本発明の好ましい実施の形態において、洗浄流体は、水
中に約５％〜約５０％の３−アミノプロピルトリヒドロ
キシシランを含む。３−（２−アミノエチル）アミノプ
ロピルトリヒドロキシシラン、Ｎ−トリメトキシシリル
プロピル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムクロリ
ド、トリヒドロキシシリルプロパンスルホン酸およびそ
の塩、３−アミノプロピルトリヒドロキシシランとグリ
シドールなどの種々のエポキシドとの反応生成物、およ
び３−グリシドキシプロピルトリヒドロキシシランとベ
ンジルアミンなどの種々のアミンとの反応生成物などの
水中で安定な溶液を形成するその他のシランを用いるこ
とができる。

【００３３】主液、通常は水、および洗浄流体中に加え
られるシランの他に、Ｎ−メチルピロリドンおよびブチ
ロラクトンなどの共溶媒、エチレングリコールおよびソ
ルビトールなどの保湿剤、トリコサン（スイス、バーゼ
ルのチバ・スペシャリティケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐ
ｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））などの殺虫
剤、ポリエチレングリコールなどの粘度上昇剤、ゾニル
（Ｚｏｎｙｌ） ＦＳＮ（デラウエア州ウィルミントン
のデュポン（ｄｕＰｏｎｔ Ｃｏｒｐ．））などの界面
活性剤、湿潤剤および均染剤などを添加して、洗浄流体
の必要な特性をもたらすことができる。

【００３４】

【実施例】以下の実施例は本発明の実施技術を説明す
る。

【００３５】実施例１．４０ミリアンペアの電流で１０
０ミリトール（１３．３Ｐａ）のアルゴン圧において顕
微鏡用スライドガラス上に金を、３分間または金が不透
明になるまで真空スパッタリングすることにより、滑ら
かな金表面を形成した。この滑らかな表面は、インクジ
ェットノズルオリフィス板の表面を代表するものであ
る。マゼンタインクジェットインキを金表面上に滴下
し、放置して対流炉において８０℃で乾燥した。用いた
インキは、５０％のジエチレングリコール、２２％のジ
エチレングリコールモノブチルエーテル、１％の尿素、
０．１５％のスルフィノ（ｓｕｒｆｙｎｏ）１４４０
（エアープロダクツ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃ
ｏ．）からの界面活性剤）および１０％の４−（２−ヒ
ドロキシ−１−ナフチルアゾ）−１−ナフタレンスルホ
ン酸、そのナトリウム塩の混合物で、この混合物の残り
は水であった。その後、流体力学的洗浄装置と共に水で
スライドを洗浄した。空気流で乾燥した時、インキの大
部分は除去されたと観察されたが、残留マゼンタインキ
の目に見える汚れがあった。その後、スライドを３−ア
ミノプロピルトリエトキシシランの１０％水溶液で洗浄
すると、汚れがなくなった。この実施例は、淡水と比べ
て本発明の洗浄溶液の優位性を示している。

【００３６】実施例２．４０ミリアンペアの電流で１０
０ミリトール（１３．３Ｐａ）のアルゴン圧において粒
状陽極処理アルミニウムリソグラフィプリンティング板
上に金を、３分間または金が不透明になるまで真空スパ
ッタリングすることにより、粗い金表面を形成した。こ
の粗い表面は、圧電インクジェット圧力チャンバの表面
を代表するものである。実施例１に記載した通り、マゼ
ンタインクジェットインキを金表面上に滴下し、放置し
て対流炉において８０℃で乾燥した。空気流で乾燥した
時、インキの大部分は除去されたと観察されたが、残留
マゼンタインキの目に見える汚れがあった。その後、ス
ライドを３−アミノプロピルトリエトキシシランの１０
％水溶液で洗浄すると、汚れがなくなった。この実施例
は、淡水と比べて本発明の洗浄流体の優位性を示してい
る。

【００３７】本発明の特定の好ましい実施の形態に特に
言及しながら、本発明を詳細に説明してきたが、変形お
よび修正は本発明の精神および範囲内で達成できること
が理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 代表的な圧電インクジェットプリントヘッド
を示す先行技術の断面概略図である。

【図２】 本発明による洗浄機構を示す図である。

【図３】 洗浄ロールの回転方向と逆方向の洗浄流体被
膜の乱流を図示している、洗浄流体被膜を示す拡大図で
ある。

【符号の説明】

１ インクジェットプリントヘッド、２ インキ、３
圧電壁、４ 入口オリフィス板、５ 出口オリフィス
板、６ インキのメニスカス、７ 入口オリフィス、８
吸入排出キャビティ、９ オリフィス、４０ 粒子、
８０ キャビティ空隙、９１ 洗浄ロール、９３ シャ
フト、９４ 表面被膜、９５ 洗浄流体。

フロントページの続き (72)発明者 ジョン イー ムーニー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ロチェ スター ローズデイル ストリート 335

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入点における表面が所定の材料によっ
   て形成されるインキを注入するオリフィスを備えるイン
   クジェットプリンタと共に用いらる洗浄流体であって、 殺虫剤、界面活性剤および保湿剤として機能するジまた
   はトリヒドロキシシランを含む、前記オリフィスの前記
   表面を洗浄する液体を含有することを特徴とする洗浄流
   体。
2. 【請求項２】 前記液体が水を含み、前記ジまたはトリ
   ヒドロキシシランが約５％〜約５０％の３−アミノプロ
   ピルトリヒドロキシシランを含むことを特徴とする請求
   項１に記載の洗浄流体。
3. 【請求項３】 前記液体が水を含み、前記ジまたはトリ
   ヒドロキシシランが３−（２−アミノエチル）アミノプ
   ロピルトリヒドロキシシラン、Ｎ−トリメトキシシリル
   プロピル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムクロリ
   ド、トリヒドロキシシリルプロパンスルホン酸およびそ
   の塩、３−アミノプロピルトリヒドロキシシランと種々
   のエポキシドとの反応生成物からなる群から選択される
   ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄流体。