JP2009190279A - 液体噴射ヘッドの液漏れ検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液漏れを正確に判定することができる液体噴射ヘッドの漏れ検査方法を提供する。
【解決手段】第１及び第２の流路２６，１３とノズル２１とを含む液体流路の一方の開口を封止すると共に、他方の開口にチューブ状の連結部材５１の係合部５４を気密状態で接続し、ホルダ部材１１によってシール部材２７に付与される押圧力を、ホルダ部材１１に貯留部材を装着したときにシール部材２７に付与される押圧力以下とした状態で、連結部材５１を介して液体流路内に流体を供給するか又は液体流路内を吸引して液体流路内を所定圧力とし、その後の液体流路内の圧力変化に基づいて液体流路からの液漏れの有無を判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドの液漏れ検査方法に関する。

液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズルに連通する圧力室を有する流路ユニットと、流路ユニットが固定され圧力室に連通するケース流路（第１の流路）を有するヘッドケースとを有する部材（ヘッド部材）と、下面にヘッド部材が取り付けられると共に上面にインクカートリッジ等の液体貯留手段に接続されるインク導入針（インク供給針）が固定されインク導入針とケース流路とを連通するインク導入路（第２の流路）が形成された導入針ユニット（ホルダ部材）とを有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、製造過程で流路ユニットを構成する部材にクラックが生じることがあり、このクラックからインクジェット式記録ヘッドの外部にインクが漏洩（液漏れ）する等の不具合が生じる虞がある。このため、インクジェット式記録ヘッドを構成する各部材を組み付けた段階で、液漏れが生じていないことを確認するための液漏れ検査が行われている。

特許文献１に記載されているように、液漏れ検査の方法としては、例えば、インク導入口にチューブ部材を気密状態に接続し、このチューブ部材を介して液体流路（インク流路）内を吸引して液体流路内を減圧し、その後の液体流路内の圧力変化によって液漏れの有無を判定する方法がある。

特開２００７−１９０８９０号公報

ここで、上述したインクジェット式記録ヘッドの構成においては、一般的に、ヘッド部材とホルダ部材との間には、第１の流路と第２の流路とを気密状態で連通するためのシール部材が配されている。このシール部材は、ヘッド部材及びホルダ部材には固定（接着）されることなく、これらヘッド部材とホルダ部材との間に挟持されている。このため、例えば、ヘッド部材とホルダ部材との組み付け精度が悪いと、ヘッド部材又はホルダ部材とシール部材との間からも液漏れが生じてしまう虞がある。このため、ヘッド部材とホルダ部材とを組み付けた状態で、液漏れ検査を行う必要がある。

このようなヘッド部材とホルダ部材とを組み付けた状態での液漏れ検査にも、上述した特許文献１に記載の液漏れ検査を適用することが考えられる。しかしながら、上述の液漏れ検査方法は、流路ユニットが固定されたヘッド部材に対する液漏れを検出方法であるため、ヘッド部材とホルダ部材とを組み付けた状態での液漏れ検査に、単純に適用しても、以下に説明するようにヘッド部材又はホルダ部材とシール部材との間からの液漏れを正確に検出することができない虞がある。

ホルダ部材にはインクが貯留された貯留部材が搭載されるが、このときホルダ部材がヘッド部材側に若干押し込まれ、ホルダ部材によってシール部材には所定の押圧力が付与された状態となる。このためインクジェット式記録ヘッドは、シール部材に押圧力が付与されていない状態で液漏れが生じなければ勿論問題ないが、上述のようにシール部材に所定の押圧力が付与された状態で液漏れが生じなければよい。

つまりヘッド部材とホルダ部材とを組み付けた状態での液漏れ検査は、シール部材に付与される押圧力を考慮して検査する必要があるが、従来の漏れ検査方法では、この点は考慮されておらず、ヘッド部材又はホルダ部材とシール部材との間からの液漏れを正確に検出することができない虞がある。

なおこのような問題は、勿論、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、他の液滴を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、液漏れを正確に判定することができる液体噴射ヘッドの漏れ検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、液滴を吐出するノズルに連通する第１の流路を有するヘッド部材と、液体が貯留される貯留部材に接続される供給針が固定され当該貯留部材が装着される装着部を有すると共に一端側が前記供給針に連通し他端側が前記第１の流路に連通する第２の流路を有するホルダ部材と、前記ヘッド部材と前記ホルダ部材との間に挟持され前記第１の流路と前記第２の流路とを連通する連通口を有するシール部材とを具備する液体噴射ヘッドの液漏れ検査方法であって、前記第１及び第２の流路と前記ノズルとを含む液体流路の一方の開口を封止すると共に、他方の開口にチューブ状の連結部材を気密状態で接続し、前記ホルダ部材によって前記シール部材に対して所定の押圧力が付与された状態で、前記連結部材を介して前記液体流路内に流体を供給するか又は当該液体流路内を吸引して前記液体流路内を所定圧力とし、その後の前記液体流路内の圧力変化に基づいて当該液体流路からの液漏れの有無を判定することを特徴とする液体噴射ヘッドの液漏れ検査方法にある。

かかる本発明では、シール部材にかかる押圧力を考慮した状態で液漏れの検査を実施しているため、ヘッド部材及びホルダ部材とシール部材との間からの液漏れを含む、液体流路からの液漏れの有無を正確に判定することができる。

ここで、前記シール部材に付与される所定の押圧力を、前記ホルダ部材に前記貯留部材を装着したときに前記シール部材に付与される押圧力以下とすることが好ましい。特に、前記シール部材に付与される所定の押圧力を、前記ホルダ部材に前記貯留部材を装着したときに前記シール部材に付与される押圧力とすることが好ましい。これにより、液体流路からの液漏れをさらに正確に判定することができる。

また、前記ノズルを封止すると共に前記ヘッド部材を支持し、前記連結部材を前記供給針に向かって移動させて当該連結部材の一端側に前記供給針を嵌合させた後、前記連結部材を前記ホルダ部材から離れる方向に若干移動させることで前記シール部材に所定の押圧力が付与された状態とすることが好ましい。これにより、シール部材に付与される押圧力を比較的容易に調整することができる。

またこのように連結部材を移動させる場合、前記シール部材に付与されている押圧力を、前記ホルダ部材と前記ヘッド部材との間隔に基づいて検出することが好ましい。これにより、シール部材に付与される押圧力を容易且つ正確に調整することができる。

さらに前記連結部材をエアシリンダによって移動させることが好ましい。連結部材の移動を高精度に制御することができ、シール部材に付与される押圧力をより正確に調整することができる。

以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（実施形態１）
まずは、本実施形態に係る液漏れ検査の対象である液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドの構成について説明する。図１は、インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。

図１に示すように、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）１０を構成するホルダ部材の一例であるカートリッジホルダ１１は、インクが貯留された貯留手段であるインクカートリッジ（図示なし）が装着されるカートリッジ装着部１２を有する。例えば、このカートリッジ装着部１２に、ブラックインク及び複数色のカラーインクが充填された各インクカートリッジがそれぞれ装着される。カートリッジホルダ１１の底面には、一端が各カートリッジ装着部１２に開口し、他端が後述するヘッドケース側に開口する複数のインク連通路（第２の流路）１３がそれぞれ形成された管状の流路形成部１４が突設されている（図２参照）。

カートリッジホルダ１１の上面側、すなわち、カートリッジ装着部１２のインク連通路１３の開口部分には、インクカートリッジに挿入されインク導入路１５ａを有する複数のインク供給針１５が、インク内の気泡や異物を除去するためのフィルタ１６を介して固定されている。

カートリッジホルダ１１の下面側には、ヘッド部材１７が固定されている。ヘッド部材１７は、複数の圧電素子を有する圧電素子ユニット１８を収容するための中空箱体状の部材であるヘッドケース１９と、このヘッドケース１９のカートリッジホルダ１１とは反対側の端面に固定される流路ユニット２０とで構成されている。流路ユニット２０は、複数のノズル２１が穿設されたノズルプレート２２と、ノズル２１に連通する圧力発生室２３を含む流路が形成された流路形成基板２４と、流路形成基板２４のノズルプレート２２とは反対面側に固定される振動板２５とで構成されている。これらノズルプレート２２及び振動板２５と流路形成基板２４とはそれぞれ接着剤によって接合されている。またヘッドケース１９には、一端側が圧力発生室２３に連通すると共に他端側がカートリッジホルダ１１のインク連通路１３に連通するインク供給路（第１の流路）２６が設けられている。

これらカートリッジホルダ１１とヘッド部材１７（ヘッドケース１９）との間には、シール部材２７及び回路基板２８が介装されている。そして、シール部材２７はカートリッジホルダ１１とヘッド部材１７との間に所定の押圧力が付与された状態で挟持されており、シール部材２７に設けられたインク連通口２７ａを介してインク連通路１３とインク供給路２６とが連通している。すなわちこのシール部材２７によってインク連通路１３とインク供給路２６とが気密状態に接続されている。なおシール部材２７は、カートリッジホルダ１１及びヘッドケース１９の何れにも固定（接着）されることなく、これらカートリッジホルダ１１とヘッドケース１９との間に挟持されている。

なお、このようにカートリッジホルダ１１の下面側に、シール部材２７、回路基板２８、ヘッド部材１７を構成するヘッドケース１９及び流路ユニット２０を配し、これら各部材の外側に流路ユニット２０のノズル２１を露出する窓部２９を有する枠体３０をはめ込み、ネジ３１によってカートリッジホルダ１１に固定することで記録ヘッド１０が形成されている。

以下、このような記録ヘッド１０の液漏れ検査方法について説明する。図３は、本発明に係る液漏れ検査方法に用いる液漏れ検査装置の概略構成を示す図である。

液漏れ検査装置５０は、図３に示すように、記録ヘッド１０のインク供給針１５に連結される連結部材５１と、接続パイプ５２を介して連結部材５１に接続される加減圧手段としての真空ポンプ５３とを具備する。

連結部材５１は、複数の各インク供給針１５に対応して設けられるチューブ状の係合部５４と各係合部５４を繋ぐ連結路５５を有する本体部５６とを有する。この連結部材５１の本体部５６には、駆動手段としてのエアシリンダ５７が接続されており、連結部材５１はエアシリンダ５７によって直線移動可能に構成されている。本実施形態では、エアシリンダ５７として、例えば、シリンダ５８内にピストン５９で区画された第１の隔室６１と第２の隔室６２とを有し、これら第１及び第２の隔室６１，６２にそれぞれエアを供給する第１及び第２の供給管６３，６４が接続された複動式のエアシリンダを採用している。

加減圧手段である真空ポンプ５３は、検査対象である記録ヘッド１０内、具体的にはインク導入路１５ａ、インク供給路（第１の流路）２６、インク連通路（第２の流路）１３、圧力発生室２３、ノズル２１等を含むインク流路１００を吸引することで、インク流路１００内を所定の減圧状態とする。

また液漏れ検査装置５０は、接続パイプ５２の途中に配されインク流路１００内の圧力を検出する圧力センサ６５と、記録ヘッド１０のヘッド部材１７（ヘッドケース１９）を支持する支持手段としての把持部材６６と、ノズルプレート２２のノズル２１の列に対応して設けられる凹部６７を有するノズル２１を封止するキャップ部材６８とを具備する。

このような液漏れ検査装置による液漏れ検査方法を、図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５は、本実施形態に係る液漏れ検査方法を模式的に示す図である。なおカートリッジホルダ１１とヘッド部材１７（ヘッドケース１９）との間には、上述したようにシール部材２７と共に回路基板２８が挟持されているが、図４及び図５では回路基板の図示は省略する。

まず図４（ａ）に示すように、複数の各ノズル２１を封止すると共に、把持部材６６によってヘッド部材１７を把持する。本実施形態ではノズルプレート２２の表面に、複数の凹部６７を有するキャップ部材６８を押し当てることによって各ノズル２１を封止し、ヘッド部材１７の周縁部を把持部材６６によって把持している。この把持部材６６によってヘッド部材１７を把持してヘッド部材１７の下方への移動を規制する。また、本実施形態ではノズルプレート２２にキャップ部材６８を押し当てているため、把持部材６６によってキャップ部材６８による押圧力でヘッド部材１７が上方に移動するのを規制している。

なおノズル２１の封止方法は特に限定されず、例えば、ノズルプレート２２の表面に粘着フィルム等を貼り付けることによって各ノズル２１を封止するようにしてもよい。この場合、ヘッド部材１７が上方に移動することはないため、例えば、ヘッド部材１７周縁部の下面を所定の支持手段によって支持して、ヘッド部材１７の下方への移動のみを規制するようにしてもよい。

次いで、図４（ｂ）に示すように、エアシリンダ５７によって連結部材５１を記録ヘッド１０に向かって移動させて、係合部５４をインク供給針１５に接続する。すなわちシリンダ５８内の第１の隔室６１に第１の供給管６３からエアを供給し、ピストン５９と共に連結部材５１を記録ヘッド１０に向かって移動させ、各係合部５４にインク供給針１５を嵌合させる。これにより、連結部材５１の連結路５５とインク供給針１５のインク導入路１５ａとが気密状態に連通する。

ここで、連結部材５１の連結路５５とインク供給針１５のインク導入路１５ａとを気密状態に接続するためには、連結部材５１の係合部５４にインク供給針１５を比較的きつく嵌合する必要がある。このため、図４（ｂ）に示すように連結部材５１の係合部５４にインク供給針１５を嵌合させる際には、カートリッジホルダ１１にヘッド部材１７に向かう方向の強い押圧力がかかり、カートリッジホルダ１１はヘッド部材１７側に向かって若干押し込まれ、カートリッジホルダ１１とヘッド部材１７（ヘッドケース１９）との間隔が若干狭くなる。すなわち、カートリッジホルダ１１とヘッド部材１７との間に挟持されているシール部材２７が、カートリッジホルダ１１によって押し潰された状態となる。

このときシール部材２７に付与される押圧力は、貯留部材をカートリッジホルダ１１のカートリッジ装着部１２に装着した際にシール部材２７に付与される押圧力と比べて、はるかに強い。すなわちインク供給針１５が係合部５４に嵌合される際には、実使用時には付与されることの無い強さの押圧力がシール部材２７に付与される。

したがって、仮に実使用時にはカートリッジホルダ１１又はヘッド部材１７とシール部材２７との間から液漏れが生じる場合でも、このような押圧力がシール部材２７に付与された状態では、カートリッジホルダ１１及びヘッド部材１７とシール部材２７とが密着し、液漏れが生じない虞がある。つまり、上述のようにシール部材２７が押し潰された状態では、液漏れを正確に検出することができない虞がある。

このため本発明では、次のステップで、カートリッジホルダ１１によってシール部材２７に付与されている押圧力を、カートリッジホルダ１１に貯留部材を装着したときにシール部材２７に付与される押圧力以下となるようにしている。例えば本実施形態では、図５（ａ）に示すように、連結部材５１をカートリッジホルダ１１から離れる方向に若干移動させて、シール部材２７に付与される押圧力を調整している。具体的には、エアシリンダ５７の第２の隔室６２に第２の供給管６４からエアを供給することによって、ピストン５９と共に連結部材５１をカートリッジホルダ１１から離れる方向に若干移動させる。これにより、カートリッジホルダ１１によってシール部材２７に付与される押圧力を調整して、この押圧力がカートリッジホルダ１１に貯留部材を装着したときにシール部材２７に付与される押圧力以下となるようにしている。

シール部材２７に付与される押圧力は、カートリッジホルダ１１とヘッド部材１７との間隔ｄ１に相関する。すなわち、カートリッジホルダ１１とヘッド部材１７との間隔ｄ１が狭くなるほどシール部材２７に付与される押圧力は大きくなる。このためシール部材２７に付与される押圧力は、これらカートリッジホルダ１１とヘッド部材１７との間隔ｄ１を測定し、その測定結果に基づいて比較的容易に検出することができる。勿論、シール部材２７への押圧力の検出方法は、特に限定されるものではない。

次に、図５（ｂ）に示すように、連結部材５１を介して真空ポンプ５３によってインク流路１００内を吸引して、インク流路１００内を所定圧力、本実施形態では、所定の減圧状態とする。すなわち圧力センサ６５が所定値となるまでインク流路１００内を真空ポンプ５３によって吸引する。そして、インク流路１００内を所定の減圧状態に一定期間放置した後、インク流路１００内の圧力変化に基づいて、インク流路１００からの液漏れの有無を判定する。具体的には、圧力センサ６５の示す値が所定値からどの程度上昇しているかによってインク流路１００からの液漏れの有無を判定する。

以上説明したように、本実施形態ではカートリッジホルダ１１によってシール部材２７に付与されている押圧力が、カートリッジホルダ１１に貯留部材を装着したときにシール部材２７に付与される押圧力以下となるように調整した上で、インク流路１００内を減圧状態として液漏れ検査を実施するようにしたので、流路ユニット２０に発生したクラック等からの液漏れだけでなく、カートリッジホルダ１１又はヘッド部材１７とシール部材２７との間からの液漏れも正確に検出することができる。

なお本実施形態では、カートリッジホルダ１１によってシール部材２７に付与されている押圧力を、カートリッジホルダ１１に貯留部材を装着したときの押圧力以下となるようにしたが、特に、シール部材２７に付与されている押圧力が、カートリッジホルダ１１に貯留部材を装着したときの押圧力と一致していることが好ましい。これにより、実使用における液漏れの発生をより正確に検出することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態に基づいて詳細に説明したが、勿論、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、エアシリンダによって連結部材を移動させるようにしたが、これに限定されず、勿論、機械的に連結部材を移動させるようにしてもよい。また、例えば、上述したエアシリンダの第２の隔室内にバネ部材を配し、連結部材のカートリッジホルダ１１から離れる方向の移動は、このバネ部材によって制御するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では加減圧手段として真空ポンプを例示したが、加減圧手段は、インク流路に流体を供給することでインク流路内を所定の加圧状態とするものであってもよい。また、流体としては、空気や窒素等の気体に限定されず、例えば、純水やインク等の液体を用いてもよい。

また、上述の実施形態では、圧力センサによってインク流路内の圧力を検出したが、これに限定されず、例えば、インク流路内の流量を検出し、この流量からインク流路内の圧力を間接的に検出するようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、ノズルを封止してインク供給針からインク流路内を加圧又は減圧して液漏れ検査を行うようにしたが、これに限定されるものではない。インク流路内を加圧又は減圧する際のカートリッジホルダによる押圧力を、カートリッジホルダに貯留部材を装着したときの押圧力以下とすることができれば、勿論、インク供給針を封止して、ノズルからインク流路内を加圧又は減圧するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを説明したが、検査対象となる液体噴射ヘッドは、特に限定されるものではない。本発明の液漏れ検査方法は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。

記録ヘッドの一例を示す分解斜視図である。 記録ヘッドの一例を示す断面図である。 実施形態１に係る液漏れ検査装置の概略構成を示す図である。 実施形態１に係る液漏れ検査方法を模式的に示す図である。 実施形態１に係る液漏れ検査方法を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ 記録ヘッド、 １１ カートリッジホルダ、 １３ インク連通路、 １４ 流路形成部、 １５ インク供給針、 １５ａ インク導入路、 １７ ヘッド部材、 １８ 圧電素子ユニット、 １９ ヘッドケース、 ２０ 流路ユニット、 ２１ ノズル、 ２２ ノズルプレート、 ２４ 流路形成基板、 ２６ インク供給路、 ２７ シール部材、 ２８ 回路基板、 ３０ 枠体、 ５０ 液漏れ検査装置、 ５１ 連結部材、 ５２ 接続パイプ、 ５３ 真空ポンプ、 ５４ 係合部、 ５５ 連結路、 ５６ 本体部、 ５７ エアシリンダ、 ５８ シリンダ、 ５９ ピストン、 ６１ 第１の隔室、 ６２ 第２の隔室、 ６３ 第１の供給管、 ６４ 第２の供給管、 ６５ 圧力センサ、 ６６ 把持部材、 ６７ 凹部、 ６８ キャップ部材、 １００ インク流路

Claims (5)

1. 液滴を吐出するノズルに連通する第１の流路を有するヘッド部材と、液体が貯留される貯留部材に接続される供給針が固定され当該貯留部材が装着される装着部を有すると共に一端側が前記供給針に連通し他端側が前記第１の流路に連通する第２の流路を有するホルダ部材と、前記ヘッド部材と前記ホルダ部材との間に挟持され前記第１の流路と前記第２の流路とを連通する連通口を有するシール部材とを具備する液体噴射ヘッドの液漏れ検査方法であって、
   前記第１及び第２の流路と前記ノズルとを含む液体流路の一方の開口を封止すると共に、他方の開口にチューブ状の連結部材を気密状態で接続し、
   前記ホルダ部材によって前記シール部材に付与される押圧力を、前記ホルダ部材に前記貯留部材を装着したときに前記シール部材に付与される押圧力以下とした状態で、前記連結部材を介して前記液体流路内に流体を供給するか又は当該液体流路内を吸引して前記液体流路内を所定圧力とし、
   その後の前記液体流路内の圧力変化に基づいて当該液体流路からの液漏れの有無を判定することを特徴とする液体噴射ヘッドの液漏れ検査方法。
2. 前記シール部材に付与される所定の押圧力を、前記ホルダ部材に前記貯留部材を装着したときに前記シール部材に付与される押圧力とすることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドの液漏れ検査方法。
3. 前記ノズルを封止すると共に前記ヘッド部材を支持し、前記連結部材を前記供給針に向かって移動させて当該連結部材の一端側に前記供給針を嵌合させた後、前記連結部材を前記ホルダ部材から離れる方向に若干移動させることで前記シール部材に付与される押圧力を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドの液漏れ検査方法。
4. 前記シール部材に付与されている押圧力を、前記ホルダ部材と前記ヘッド部材との間隔に基づいて検出することを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッドの液漏れ検査方法。
5. 前記連結部材を複動式のエアシリンダによって移動させることを特徴とする請求項３又は４に記載の液体噴射ヘッドの液漏れ検査方法。

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