JP2824146B2

JP2824146B2 - インクジェットヘッド及びその洗浄処理方法

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Publication number: JP2824146B2
Application number: JP31807290A
Authority: JP
Inventors: 庸修里井; 理佐藤; 浩二山川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH04189548A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、インクを吐出口から吐出させて被記録媒体
に記録を行なうインクジェットヘッド及びその洗浄処理
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

インクを吐出口から吐出して被記録媒体に記録を行な
うインクジェットヘッドについて、まず、説明する。

インクが吐出される吐出口はインクジェットヘッドに
形成された吐出口面に開口しており、また、前記吐出口
に連通するインク流路は吐出口面の背面側に形成されて
いる。インクは前記インク流路を通って吐出口から被記
録媒体に向けて吐出される。

前記吐出口の穿孔は、あらかじめインク流路が形成さ
れたインクジェットヘッドの吐出口面の背面に短波長の
レーザ光を照射することにより行なわれており、前記レ
ーザ光により穿孔された吐出口は、レーザ光の照射方向
に進むにしたがって内径（開口形状が矩形の場合は内
幅）が徐々に小さくなる形状に仕上がる。吐出口の形状
は、インクの吐出方向に進むにしたがってラッパのよう
に内径または内幅が徐々に大きくなるものであると、イ
ンクの吐出性能が悪くなるので、前記レーザ光の照射方
向はインクの吐出方向と同じにしてある。

前記吐出口の穿孔の際にレーザ光が照射された部分
は、原子間結合がレーザ光のエネルギにより切断されて
ガスとなって空気中に放出され、このガスの一部が吐出
口およびその周囲のインク流路の壁面に固着して固着物
となる。前記固着物は浴式の超音波洗浄などの洗浄処理
方法により洗浄されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術において、インクジェットヘッドの吐
出口およびその周囲のインク流路に固着した固着物は、
浴式の超音波洗浄では完全に除去することができず、ま
た、一般に、多数個並列して形成されたインク流路は非
常に微細な凹凸形状となっているので、機械的触媒によ
り固着物を除去するスクラバ洗浄などの洗浄処理の方法
を取ることもできない。

前記固着物がインク流路の壁面に残ったままインクジ
ェットヘッドを使用して記録を続けると、インクの吐出
が繰り返されるうちにインク流路の壁面から固着物が剥
れ、インクに運ばれて引いては吐出口を詰まらせてしま
うという問題点がある。

本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みてな
されたものであり、短波長のレーザ光によりインクジェ
ットヘッドの吐出口を穿孔する際に該吐出口およびその
周囲に固着した固着物を完全に除去することができ、固
着物により吐出口が詰まることを防止することができる
インクジェットヘッド及びその洗浄処理方法を提供する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明のインクジェットヘ
ッドの洗浄処理方法は、インク流路が形成されたインクジェットヘッドに該イ
ンク流路と連通する吐出口を該インク流路側から短波長
のレーザ光を照射して穿孔したのち、前記吐出口の穿孔の際に前記インクジェットヘッドの
吐出口およびその周囲の前記インク流路の壁面に固着さ
れた固着物を、超音波振動を加えた水を噴射することで
除去することを特徴とする。

また、インク流路が形成されたインクジェットヘッド
に該インク流路と連通する吐出口を該インク流路側から
短波長のレーザ光を照射して穿孔したのち、前記インクジェットヘッドを複数個一列に並べ、超音波振動を加えた水を噴射する噴射手段を前記インク
ジェットヘッドの列の方向に沿って移動させ、前記吐出
口の穿孔の際に前記インクジェットヘッドの吐出口およ
びその周囲の前記インク流路の壁面に固着された固着物
を、超音波振動を加えた水を前記噴射手段から噴射する
ことで除去することを特徴とする。

噴射手段は複数個であるものもある。

また、本発明は、インク流路と連通する吐出口を有
し、該吐出口が前記インク流路側から短波長のレーザ光
を照射することで穿孔されており、前記吐出口およびそ
の周囲の前記インク流路の壁面が、超音波振動を加えた
水の噴射により洗浄処理されて成ることを特徴とするイ
ンクジェットヘッドにある。

〔作用〕

上記のように構成された本発明のインクジェットヘッ
ドの洗浄処理方法において、超音波振動が加えられてキャビティが発生した水は、
短波長のレーザ光により穿孔された吐出口およびその周
囲に噴射され、前記キャビティが消滅するときの衝撃に
より前記吐出口およびその周囲に固着した固着物を除去
する。また、除去された固着物は、噴射された水ととも
に前記吐出口およびその周囲から流れ去る。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、インクジェットヘッドについて説明する。

第２図（ａ）および（ｂ）において、ワーク１は、イ
ンクを吐出口から吐出させて被記録媒体に記録を行なう
インクジェットヘッドであって、耐インク性のある樹脂
からなり、射出成形などの方法により一体成形されたも
のである。外形が直方体状の天板部３の一面には孔2aを
有するインク供給口部２が形成されており、天板部３の
インク供給口部２と反対側の面には、前記孔2aと連通す
る凹状の共通液室（不図示）と、該共通液室にそれぞれ
連通する複数個の溝状のインク流路（不図示）とが形成
されている。前記天板部３の端部には板状部４が形成さ
れており、該板状部４の天板部３と反対側の面は複数個
の吐出口が開口する吐出口面4aになっている。

前記複数個のインク流路５および吐出口６などについ
て、第３図、第４図（ａ）および第４図（ｂ）も参照し
て説明する。ここで、第３図は第２図（ａ）に示したワ
ーク１を図示下方から見た要部斜視図であり、また、第
４図（ａ）は第２図（ｂ）のＡ−Ａ断面図、第４図
（ｂ）は第４図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

複数個のインク流路５は、等ピッチで互いに平行に形
成されており、板状部４の背面4bに対して垂直方向にそ
れぞれ伸びている。各インク流路５の一端は板状部４の
背面4dまで達し、他端は不図示の共通液室まで達してい
る。一例として、インク流路５のピッチは70.5μｍであ
り、各インク流路５の深さは43.5μｍである。また、吐
出口６は、板状部４の各インク流路５に対応した位置
に、後述する方法によりそれぞれ穿孔されている。

インクジェットヘッドの完成時には、前記天板部３の
各インク流路５が形成された面に、図示しない、インク
を各吐出口６から吐出させるための吐出手段を備えた基
板が貼り付けられ、該基板により各インク流路５および
共通液室がそれぞれ密封される。前記インク供給口部２
の孔2aを通して共通液室に供給されたインクは、各イン
ク流路５に流入して前記吐出手段により各吐出口６から
それぞれ吐出される。

つぎに、前記各インク流路５が形成されたワーク１
に、各インク流路５とそれぞれ連通する各吐出口６を、
短波長のレーザ光を照射して穿孔する方法の一例につい
て説明する。第５図にレーザ加工機10を模式的に示す。

あらかじめ各インク流路５が形成されたワーク１は、
トレイ17（第６図参照。トレイ17には多数個のワーク１
が収納される。）からオートハンドなどの産業ロボット
により取り出されて位置調節装置15に、インク供給口部
２を下方にして載せられる。一方、レーザ発振器11から
放射された短波長のレーザ光であるエキシマレーザ光
は、照明光学系12を透過して、複数個の微細孔が穿孔さ
れたマスク13を均一な強度で照射する。前記マスク13の
各微細孔からもれたエキシマレーザ光は、結像光学系14
を透過して、前記ワーク１のインク流路５側から板状部
４の背面4dに照射される。

前記板状部４の背面4dには、結像光学系14を透過した
エキシマレーザ光によりマスク13の像が結像される。こ
のマスク13の像の位置合わせは、画像処理を利用した前
記位置調節装置15により、μｍ単位の高精度でエキシマ
レーザ光に対してワーク１を移動させることにより行な
われる。また、前記エキシマレーザ光の光軸16とインク
流路５が伸びる方向とが平行であると、エキシマレーザ
光がインク流路５の壁面にあたって反射してしまうおそ
れがあるので、エキシマレーザ光の光軸16に対してイン
ク流路５の伸びる方向を適宜角度だけ傾斜させている。

前記背面4bのエキシマレーザ光が照射された部分は、
樹脂の原子間結合が切断されてガスとなって空気中に放
出され、その結果、前記各吐出口６が穿孔される。ま
た、前記各吐出口６は、第４図（ｂ）に示すように、エ
キシマレーザ光の照射方向（インク流路５から吐出口面
4aに進む方向）に進むにしたがって内幅が徐々に小さく
なる形状に仕上がる。

前記ガスとなって空気中に放出されたものの一部は、
第３図または第４図（ｂ）に示すように、各吐出口６お
よびその周囲のインク流路５の壁面に固着して固着物７
となる。

つぎに、前記ワーク１の各吐出口６およびその周囲
に、超音波振動を加えた水を噴射する際に、ワーク１を
固定する洗浄治具について、第１図および第７図を参照
して説明する。

底板22の両端には、互いに平行な２個の側板21a、21b
が底板22に対して垂直にそれぞれ２個のねじ29e、29f
（他は不図示）により固定されて取り付けられており、
また、底板22にはその長手方向に伸びる長孔22aが穿孔
されている。前記各側板21a、21bには、支持板21c、21d
が側板21a、21bに対して垂直でかつ底板22と平行にそれ
ぞれ外側に向けて穿孔されている。前記２個の側板21
a、21bの間には、細長い板状のワークホルダ25がその両
端部を各側板21a、21bにそれぞれ２個のねじ29a〜29dに
より固定されて取り付けられており、ワークホルダ25は
底板22に対して傾斜している。前記ワークホルダ25の底
板22に近い側の一辺には、凹状の８個の保持部23a〜23h
が等間隔に形成されており、各保持部23a〜23hの内壁に
は段24a〜24hがそれぞれ形成されている。他方、前記２
個の側板21a、21bに両端がそれぞれ固定されたシャフト
28には、８個の押え板26（第７図では、解りやすくする
ために１個だけ示してある。）の各一端部がそれぞれ回
動自在に嵌合されており、８個の押え板26の各他端部は
前記各保持部23a〜23hにそれぞれ対応した位置にある。
また、前記各押え板26の他端部と底部22との間には１個
ずつコイルスプリング27が配設されており、各コイルス
プリング27の弾発力により、各押え板26の他端部は、常
に、矢印Ｃ方向にそれぞれ付勢されている。

前記ワーク１は、第１図に示すように、天板部３が保
持部23aに嵌入されて天板部３のインク供給口部２側の
面の縁が段24aと当接する。この状態で、吐出口面4aが
押え板26の他端部の一面により矢印Ｃ方向に押圧される
ことにより、前記ワーク１がワークホルダ25に固定され
る構成となっている。これと同じ構成で、１個の洗浄治
具20について、８個のワーク１が固定される。また、ワ
ーク１の固定されているときの姿勢は、吐出口面4aが底
板22に対して垂直な位置から底板22にやや向いて傾斜し
たものとなっている。

つぎに、前記ワークの各吐出口６およびその周囲に、
超音波振動を加えた水を噴射して、ワーク１を洗浄する
洗浄装置について説明する。

第８図（ａ）および（ｂ）において、洗浄装置30の上
部には、一方の端から順に後述する洗浄部31、ドライエ
アブロー部32および熱風乾燥炉部33が一列に並んで設け
られており、また、前記洗浄治具20を搬送して洗浄部3
1、ドライエアブロー部32および熱風乾燥炉部33を順次
通過させるための搬送機構34が設けられている。

ここで、前記搬送機構34について説明する。洗浄装置
30の一方の端から他方の端までの長さより長い一対の固
定板36a、36bが、洗浄部31、ドライエアブロー部32およ
び熱風乾燥炉部33をそれぞれ貫通して、水平で互いに平
行に洗浄装置30に固定されている。前記各固定板36a、3
6bの上辺には複数個の突起が一端から他端まで等間隔に
形成されており、前記突起と突起との間隔はその間に洗
浄治具20の支持板21c、21dが嵌入することができる長さ
になっている。前記一対の固定板36a、36bの内側には、
一対の固定板26a、36bとそれぞれ同一形状の一対の搬送
板35a、35bが水平で互いに平行に各固定板36a、36bにそ
れぞれ沿って配置されており、該一対の搬送板35a、35b
は、この姿勢を保ったまま、不図示の駆動手段により各
搬送板35a、35bを含む平面内で矢印Ｄ方向に回転される
構成となっている。

前記搬送機構34により洗浄治具20が搬送されるときの
動作について、第９図（ａ）〜（ｅ）を参照して説明す
る。なお、第９図（ａ）〜（ｅ）において、搬送板35a
には、固定板36aと区別するために斜線を引いている
が、断面を示すものではない。

洗浄治具20は、一対の固定板36a、36bの間に、両端の
各支持板21c、21dが各固定板36a、36bによりそれぞれ支
持されて置かれる（第９図（ａ）参照）。このときの洗
浄治具20の長手方向は固定板36aに対して垂直であり、
また、洗浄治具20の底板22は下方になっている。前記洗
浄治具20の両端の各支持板21c、21dは、矢印Ｄ方向に回
転して上昇してきた各搬送板35a、35bにより、各固定板
36a、36bからそれぞれ持ち上げられ（第９図（ｂ）参
照）、各固定板36a、36bの突起１個をそれぞれ越えたの
ち下げられて隣りの凹み（突起と突起の間）にそれぞれ
載せられる（第９図（ｃ）参照）。前記一対の搬送板35
a、35bは、その後も矢印Ｄ方向に回転を続けて下降し
（第９図（ｄ）参照）、再び上昇してきて前記洗浄治具
20の各支持板21c、21dにそれぞれ達し（第９図（ｅ）参
照）、前述と同じ動作を繰り返す。このようにして、洗
浄治具20は一対の固定板36a、36bの一端から他端まで矢
印Ｅ方向に搬送される。

つぎに、前記洗浄部31の内部に設けられた噴射手段で
ある洗浄ヘッドについて第１図を参照して説明する。

前記洗浄ヘッド40には不図示の純水供給装置と接続さ
れた注水口43が設けられており、純水44が給水供給装置
により注水口43を通して洗浄ヘッド40内に供給される。
前記洗浄ヘッド40内の純水44と接触する位置には、例え
ば、1.5MHzの超音波振動を発振する公知の超音波振動子
41が設えられている。前記超音波振動子41により超音波
振動が加えられた純水44は、洗浄ヘッド40に設けられた
ノズル42から公知の手段により噴射される構成となって
いる。

前記洗浄ヘッド40は洗浄部31の内部に公知の移動手段
（不図示）を介して設けられた１個のブラケット（不図
示）に２個並べて装着されており、該２個の洗浄ヘッド
40は、搬送機構34により洗浄部31の内部の所定の位置に
搬送されてきた洗浄治具20の上方にそれぞれ位置してい
る。前記２個の洗浄ヘッド40の各ノズル42の配置につい
て説明する。前記洗浄治具20に一列に固定された８個の
ワーク１のうち、一端側から１番目のワーク１の上方に
一方の洗浄ヘッド40のノズル42が位置すると５番目のワ
ークの上方に他方の洗浄ヘッド40のノズル42が位置する
というように、２個の洗浄ヘッド40の各ノズル42は、３
個のワーク１を間に挟んだ２個のワーク１の上方にそれ
ぞれ対応して位置するように、間隔をおいて配置されて
いる。また、前記各ノズル42から噴射される純水44の噴
射方向は、第１図に示すように、洗浄治具20の底板22に
対してそれぞれ垂直である。前記１個のブラケットに装
着された２個の洗浄ヘッド40は、共に、前記移動手段に
より、洗浄治具20の８個のワーク１の列の方向に沿って
往復移動される構成となっている。

前記洗浄部31およびドライエアブロー部32の下方に
は、第８図（ｂ）に示すように、受け皿37が配設されて
おり、前記受け皿37には不図示の廃水処理装置に接続さ
れた排水ダクト38が接続されている。前記各洗浄ヘッド
40のノズル42から噴射されて各ワーク１の洗浄に使用さ
れた汚れた純水は、前記受け皿37に流れ落ち、排水ダク
ト38を通って廃水処理装置へ流れていく。また、後述す
るドライエアブロー部32で各ワーク１から吹き落とされ
た汚れた純水も、同様に、受け皿37に流れ落ち、排水ダ
クト38を通って廃水処理装置へ流れていく。

つぎに、前記洗浄装置30を使用して行なう、インクジ
ェットヘッドであるワーク１の洗浄処理方法の一例につ
いて説明する。

前記レーザ加工機10により各吐出口６が穿孔されたワ
ーク１は、不図示の自動供給装置にセットされ、該自動
供給装置により１個の洗浄治具20に８個ずつ固定され
る。前記洗浄治具20は、洗浄装置30の搬送機構34の端部
に載せられ、該搬送機構34により矢印Ｅ方向に搬送され
る。前記洗浄治具20が洗浄部31の内部の所定の位置に達
して停止すると、あらかじめ、洗浄治具20の８個のワー
ク１のうち一端側から１番目のワーク１および５番目の
ワーク１の上方にそれぞれ位置していた２個の洗浄ヘッ
ド40の各ノズル42から、前記超音波振動を加えられた純
水44が１番目および５番目のワーク１の各吐出口６およ
びその周囲のインク流路５の壁面にそれぞれ同時に噴射
される。この噴射中、２個の洗浄ヘッドは、前記移動手
段により、ワーク１の１個分の幅だけ適宜回数往復移動
して、前記各ワーク１の一端から他端までまんべんなく
前記純水44をそれぞれ噴射する。前記１番目および５番
目のワーク１への噴射が終了すると、２個の洗浄ヘッド
40は移動手段により移動され、２個の洗浄ヘッド40の各
ノズル42が２番目のワーク１および６番目のワーク１の
上方にそれぞれ移動する。ついで、前記各ノズル42から
前記超音波振動を加えられた純水44が２番目および６番
目のワーク１にそれぞれ同時に噴射されて前述と同じ動
作を繰り返す。以上の動作を４番目のワーク１および８
番目のワーク１まで順次繰り返して行ない、１個の洗浄
治具20に固定された８個のワーク１への前記純水44の噴
射の動作を終了する。つぎに、前記洗浄治具20は、搬送
機構34により矢印Ｅ方向に搬送が開始されてドライエア
ブロー部32の内部に移動する。ドライエアブロー部32の
内部ではドライエアが各ワーク１に吹き付けられて、水
きりが行なわれる。前記洗浄治具20は、その後、ドライ
エアブロー部32から熱風乾燥炉部33の内部に移動され、
各ワーク１が完全に乾燥されて熱風乾燥炉部33の外へ移
動される。

本実施例において、洗浄ヘッド40の内部に供給された
純水44には、超音波振動子41により超音波振動（例え
ば、1.5MHz）が加えられてキャビティが発生する。前記
純水44は、ワーク１のエキシマレーザ光により穿孔され
た各吐出口６およびその周囲のインク流路５の壁面に噴
射され、前記キャビティが消滅するときの衝撃により各
吐出口６およびその周囲のインク流路５の壁面に固着し
た固着物７を除去する。また、除去された固着物７は前
記噴射された純水44とともに各吐出口６およびその周囲
のインク流路５の壁面から流れ去る。その結果、前記ワ
ーク１からなるインクジェットヘッドを記録に使用した
場合には、従来のような、インクの吐出を繰り返すうち
にインク流路の壁面から固着物が剥れて該固着物により
吐出口が詰まってしまうという吐出口の目詰まりを、防
止することができる。

本実施例に示した洗浄治具20は、８個のワーク１が固
定できるものであるが、８個に限る必要はなく複数個の
ワーク１を固定できるものであればよい。また、２個の
洗浄ヘッド40から超音波振動を加えた純水44を噴射する
例を示したが、洗浄ヘッド40の個数は２個に限る必要は
なく、適宜複数個用いてもよい。洗浄ヘッド40の間隔を
ワーク１の４個分の間隔とした例を示したが、これに限
る必要はなく、洗浄治具に固定するワークの数および洗
浄ヘッド40を数に合わせて適宜変更してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したとおり構成されているので、
以下に記載するような効果を奏する。

短波長のレーザ光を照射して穿孔されたインクジェッ
トヘッドの吐出口およびその周囲に超音波振動を加えた
水を噴射することにより、前記吐出口およびその周囲に
固着していた固着物を完全に除去することができ、ま
た、前記固着物は噴射された水とともに流れ去るので吐
出口およびその周囲に再付着することもない。その結
果、インクジェットヘッドの吐出口が前記固着物により
詰まることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の洗浄ヘッドの模式図と洗浄
治具の断面図とを共に示した合成図、第２図は同実施例
のワークを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は
平面図、第３図は第２図（ａ）に示したワークを斜め下
方から見た要部斜視図、第４図は同実施例のワークの断
面図であって、（ａ）は第２図（ｂ）のＡ−Ａ断面図、
（ｂ）は第４図（ａ）のＢ−Ｂ断面図、第５図は同実施
例のレーザ加工機の模式図、第６図は同実施例のトレイ
の斜視図、第７図は同実施例の洗浄治具の斜視図、第８
図は同実施例の洗浄装置を示す図であって、（ａ）は正
面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、第９図（ａ）〜
（ｅ）は同実施例の洗浄装置の搬送機構の動作を説明す
るための説明図である。１……ワーク、２……インク供給口部、３……天板部、４……板状部、 4a……吐出口面、4b……背面、５……インク流路、６……吐出口、７……固着物、10……レーザ加工機、 11……レーザ発振器、20……洗浄治具、 21a、21b……側板、 21c、21d……支持板、 22……底板、22a……長孔、 23a〜23h……保持部、 24a〜24h……段、25……ワークホルダ、 26……押え板、27……コイルスプリング、 28……シャフト、29a〜29f……ねじ、 30……洗浄装置、31……洗浄部、 32……ドライエアブロー部、 33……熱風乾燥炉部、34……搬送機構、 37……受け皿、38……排水ダクト、 40……洗浄ヘッド、41……超音波振動子、 42……ノズル、43……注水口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/135 B08B 3/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インク流路と連通する吐出口を有し、該吐
出口が前記インク流路側から短波長のレーザ光を照射す
ることで穿孔されており、前記吐出口およびその周囲の
前記インク流路の壁面が、超音波振動を加えた水の噴射
により洗浄処理されて成るインクジェットヘッド。
【請求項２】インク流路が形成されたインクジェットヘ
ッドに該インク流路と連通する吐出口を該インク流路側
から短波長のレーザ光を照射して穿孔したのち、前記吐出口の穿孔の際に前記インクジェットヘッドの吐
出口およびその周囲の前記インク流路の壁面に固着され
た固着物を、調音波振動を加えた水を噴射することで除
去するインクジェットヘッドの洗浄処理方法。
【請求項３】インク流路が形成されたインクジェットヘ
ッドに該インク流路と連通する吐出口を該インク流路側
から短波長のレーザ光を照射して穿孔したのち、前記インクジェットヘッドを複数個一列に並べ、超音波振動を加えた水を噴射する噴射手段を前記インク
ジェットヘッドの列の方向に沿って移動させ、前記吐出
口の穿孔の際に前記インクジェットヘッドの吐出口およ
びその周囲の前記インク流路の壁面に固着された固着物
を、超音波振動を加えた水を前記噴射手段から噴射する
ことで除去するインクジェットヘッドの洗浄処理方法。
【請求項４】噴射手段は複数個である請求項２に記載の
インクジェットヘッドの洗浄処理方法。