JP6112990B2 - 液体吐出ヘッドのメンテナンス方法、液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドのメンテナンス方法、液体吐出ヘッドに係り、特に、複数のヘッドモジュールを繋ぎ合わせて形成される液体吐出ヘッドのメンテナンス方法、液体吐出ヘッドに関する。

液体吐出ヘッドにより高速印字を実現するためには、複数のヘッドモジュールを繋ぎ合わせたラインヘッドによる１パススキャン方式を採用する必要がある。このラインヘッドを低コストで実用するためには、個々のヘッドモジュールを交換可能な構成にすることが必要となる。これにより例えば１個のモジュールが不良を生じた場合ラインヘッド全体を交換することなく、対象モジュールのみを交換することで低いメンテナンスコストを実現することができる。

個々のヘッドモジュールを交換可能な構成とすると、おのずとヘッドモジュール間に隙間が生じる。ヘッドモジュール間に隙間が生じると、印字の際、ノズルから吐出したインクミストなどが隙間に入り込んだり、メンテナンス時にノズル面をワイプすることで、ノズル面のインクが隙間に押し込まれたりする。隙間に入り込んだインクは、液状の場合、インク垂れの原因となり、印字中に記録媒体を汚す原因となっている。

そこで、特許文献１には、この隙間をワックスなどの隙間充填剤で埋める技術が公開されている。この技術では、４０℃程度の低温で溶融するワックスを用いることで、ヘッド交換の際にはワックスを溶融して取り外すことができる。しかし、ワックスなどは溶剤性インクなどを用いた際はワックスが溶解してしまい、ノズル面を詰らせてしまったり、ヘッド交換時に溶融したワックスがノズルを詰らせてしまったりすることがある。

特許文献２には、ヘッドとスペーサーの隙間に撥水シートを付けることで、ヘッド周辺にインクが付着する事を防ぐ技術が公開されている。しかし、一般的に、このような撥水シートは数百μｍの厚みがあり、交換用のラインヘッドに用いる場合、隙間を１ｍｍ程度空けなければ撥水シートを貼り付けることはできず、高密度ノズルヘッドの場合用いることができない。そして、吐出するインクは水よりも表面張力が低いことが多いが、隙間での接触角が９０°未満の場合、側面に撥水コートを行ったとしても、インクは理論的に侵入してしまう。撥水シートは粘着剤でヘッド側面に貼り付けるが、インクが一度侵入してしまった場合、一度インクが側面に侵入してしまった場合、容易に剥がれてしまい、側面の撥水性は失われてしまう。

そこで、特許文献２の問題点を克服するために特許文献３に開示されている技術を用いることが可能である。特許文献３には、フィラーを含む強化成形体にシロキサン膜を成膜し、その後クロロシラン系化学吸着剤で撥水膜を形成することで、強固で安定した撥水膜を形成することができることが開示されている。特許文献３では、化学結合によって撥水膜が密着しているので、撥水シートのように粘着剤が溶出して剥がれるということがない。また、厚みも非常に薄いため、ヘッド隙間の設計が制約されることもない。なお、特許文献３は、内膜層（プライマー層）としてＳｉＣｌ_４を用い、表層膜としてクロロシラン系の化学吸着剤 ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７（ＣＨ_２）_２ＳｉＣｌ_３を用いている。特許文献３のようなクロロシラン系の撥水材料は、空気中の水分と容易に反応し、吸着剤自身同士が重合してしまうという問題があるため、一般的には真空チャンバ中やドライ窒素雰囲気のグローブボックスなど水分がない環境で反応させ、その後空気中の水分と反応させ加水分解を行うということが行われている。

特開２００８−８０７６２号公報 特開２００５−１０３７８１号公報 特開平６−９３１２１号公報

しかしながら、特許文献３の技術では、反応性の高い試薬を用いるため、製造設備などが煩雑となり、安定して良質な撥水膜を得ることは難しい。

そこで、内膜層（プライマー層）としてテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）のように直ちには加水分解しないＳｉＯ_２系のコート剤を用い、その上に撥水材料を成膜することが行われている。このようなプライマー層は、一度塗布した後良く拭き取り、その後上に撥水材料を塗布するという方法が一般的である。なお、拭き取らないプライマー層を用いた場合、十分に加水分解していないプライマー層が間に入り、撥水膜の密着性が逆に低下するという問題がある。また、拭き取り作業は、ばらつきを生じるため、撥水膜の性能がばらつくという問題もある。

そのため、プライマー層を用いないことが好ましいが、エポキシなどのプラスチック素材に撥水材料を用いる場合、密着性を得るための親水基がないために、直接シランカップリング剤を塗布した場合、密着性を得ることはできない。そこで、直接シランカップリング剤を塗布した場合に、密着性の良い撥水膜が求められる。

なお、ヘッドモジュール間の隙間は、インクが侵入することはあるが、機械的に擦られるわけではない。したがって、撥水膜は、インクのケミカルアタックに対して密着が良く、製造適性のあるものが求められる。

ところで、ヘッドモジュール間の隙間に撥水性を付与したとしても、接触角９０°以下の液体においては、インクが侵入する確率を減らすことはできるが、インクの侵入を完全に防ぐことはできない。したがって、隙間にインクが侵入して、そのインクが乾燥してしまうと、隙間の撥水膜は機能しなくなり、更なるインク侵入を許してしまうという問題が生じる。

なお、インクに限らず、撥水膜をケミカルアタックする液体が液体吐出ヘッドのヘッドモジュール間の隙間に侵入するときも同様である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドモジュール間の隙間への液体の入り込みを抑制し、隙間に液体が入り込んでも耐久性を有し、製造適性のある撥水膜を備え、ヘッドモジュール間の隙間の撥水膜表面を清浄に保つことができる液体吐出ヘッドのメンテナンス方法、液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、液体を吐出する複数のノズルが配置されたノズル面を有するヘッドモジュールを複数繋ぎ合わせた液体吐出ヘッドのメンテナンス方法であって、隣り合うヘッドモジュールと隙間を介して対向するヘッドモジュールの側面には、フッ素を含有する撥水材料を塗布した撥水膜を有し、隙間に洗浄液を侵入させる工程と、隙間の洗浄液を吸い取る工程と、を有する液体吐出ヘッドのメンテナンス方法を提供する。

本実施態様によれば、隣り合うヘッドモジュールと隙間を介して対向するヘッドモジュールの側面には、フッ素を含有する撥水材料を塗布した撥水膜を有しているので、ヘッドモジュール間の隙間への液体の入り込みを抑制し、隙間に液体が入り込んでも耐久性を備えており、フッ素を含有する撥水材料を塗布したものであるので製造適性も良い。

そして、フッ素を含有する撥水材料を塗布した撥水膜をヘッドモジュールの側面に有し、隙間に洗浄液を侵入させる工程と隙間の洗浄液を吸い取る工程とを有することで、隙間に液体が侵入してしまっても、隙間の撥水膜表面を清浄に保つことができる。

したがって、本発明によれば、ヘッドモジュール間の隙間への液体の入り込みを抑制し、隙間に液体が入り込んでも耐久性を備えた製造適性のある撥水膜であって、隙間の撥水膜表面を清浄に保つことができる。

本実施態様において、ヘッドモジュールの側面は、ガラスフィラー入りのプラスチック材料で構成され、撥水膜は、ガラスフィラー入りのプラスチック材料の上に、メトキシ基で終端されたフッ素系シランカップリング剤を塗布し、加湿したものであることが好ましい。

メトキシ基で終端されたフッ素系シランカップリング剤は、クロロシラン系の撥水材料と比べ、空気中で扱うことができるので、製造設備などが煩雑にはならず、安定して良質な撥水膜を得ることができる。また、側面をガラスフィラー入りのプラスチック材料で構成しているので、プライマー層を必要とせずに直接、撥水材料を塗布することができるので、撥水膜を設けるのが容易であり、撥水膜の性能がばらつくということがない。

本実施態様において、隙間に洗浄液を侵入させる工程は、噴射ノズルで洗浄液を噴射することで隙間に洗浄液を侵入させ、隙間の洗浄液を吸い取る工程は、吸い取り部材で洗浄液を吸い取ることが好ましい。

噴射ノズルで洗浄液を噴射することで隙間に洗浄液を侵入させ、吸い取り部材で洗浄液を吸い取ることで、容易に隙間の撥水膜表面を清浄に保つことができる。

本実施態様において、吸い取り部材は、繊維布であることが好ましい。

繊維布であれば、洗浄液を好適に吸い取ることができる。

本実施態様において、繊維布は、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる繊維布であることが好ましい。

ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる繊維布であれば、繊維屑が発生し難いので、発塵による液体吐出ヘッドのノズルの詰まりを防ぐことができる。なお、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる繊維の他に、ポリエチレンテレフタレート樹脂とナイロン樹脂からなる混合繊維も好ましい。より好ましくはポリエチレンテレフタレート樹脂からなる繊維布である。

本実施態様において、隙間の洗浄液を吸い取る工程は、更に、吸引ノズルで洗浄液を吸引することも可能である。

繊維布で洗浄液を吸い取るだけでなく、更に、吸引ノズルで洗浄液を吸引することで、隙間の撥水膜表面を更に清浄に保つことができる。なお、隙間の洗浄液を吸い取る工程は、吸引ノズルでの洗浄液の吸引だけでも可能であり、繊維布での吸い取りと吸引ノズルでの洗浄液の吸引との併用も可能である。

本実施態様において、隙間に洗浄液を侵入させる工程と隙間の洗浄液を吸い取る工程は、一定期間毎に行うことが好ましい。

一定期間毎に、隙間に洗浄液を侵入させる工程と隙間の洗浄液を吸い取る工程を行うことで、好適に隙間の撥水膜表面を清浄に保つことができる。

本実施態様において、撥水材料の塗布は、２回以上行うことが好ましい。

撥水材料を２回以上塗布して撥水膜とすることで、空気泡などによる抜けの無い撥水膜を有することができる。なお、本実施態様に係る撥水材料は、部品の一部分を撥水化させるため、例えばディスペンサーのような液を塗布する装置を用いることが好ましい。本実施態様に係る撥水材料は、塗布法が好ましいが、例えば、撥水が不要な箇所をテープなどで予めマスキングしておくことで、蒸着法やＣＶＤ法などの気相法を用いることもできる。

本実施態様において、撥水膜は、側面の全面に形成されていることが好ましい。

一般的に、ヘッドモジュール側面のノズル面近傍側に部分的に撥水処理をすると、隙間に入り込んだ液体は毛細管力により吸い上げられ、撥水処理されていないヘッドモジュール側面の親水部に液体が溜まってしまう。また、撥水面の近傍に親水面があると、撥水部に侵入した液体は一般的に親水部に移動しやすい。したがって、毛細管力による液体の吸い上げをより抑制するために、側面全面に撥水処理を施しておくことが好ましい。

なお、ここで、ヘッドモジュール側面の全面とは、隙間を形成する側面の全面を意味する。隙間を形成しない長手方向の側面は撥水処理をしなくても良い。長手方向にも撥水処理をすると、親水部に移動するインクが低減され、より耐久性が向上する。また、長手方向に撥水処理をしないと、撥水材料を設ける面積が減るため、コストダウンにつながる。

本発明は前記目的を達成するために、液体を吐出する複数のノズルが配置されたノズル面を有するヘッドモジュールを複数繋ぎ合わせた液体吐出ヘッドであって、隣り合うヘッドモジュールと隙間を介して対向するヘッドモジュールの側面は、ガラスフィラー入りのプラスチック材料で構成され、ガラスフィラー入りのプラスチック材料の上に、メトキシ基で終端されたフッ素系シランカップリング剤を塗布し、加湿した撥水膜を有する液体吐出ヘッドを提供する。

本実施態様によれば、ヘッドモジュール間の隙間への液体の入り込みを抑制し、隙間に液体が入り込んでも耐久性を有し、製造適性のある撥水膜を備え、ヘッドモジュール間の隙間の撥水膜表面を清浄に保つことができる。なお、本実施態様によれば、使用して撥水性が低下した場合は、モジュール側面部材を溶剤などで拭き取り洗浄した後、フッ素系シランカップリング剤を再塗布する事も可能である。

本発明の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法、液体吐出ヘッドによれば、ヘッドモジュール間の隙間への液体の入り込みを抑制し、隙間に液体が入り込んでも耐久性を備えた製造適性のある撥水膜であって、隙間の撥水膜表面を清浄に保つことができる液体吐出ヘッドのメンテナンス方法、液体吐出ヘッドを提供することができる。

インクジェット記録装置の全体構成図である。 インクジェットヘッドの斜視図である。 図２に示すインクジェットヘッドの構成例を示す平面図である。 図３の一部拡大図である。 図３に示すヘッドモジュールの平面透視図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドのメンテナンスを示す断面図である。 実験１を示す表図である。 実験２Ａを示す表図である。 実験２Ｂを示す表図である。 実験２Ｄを示す表図である。

以下、添付図面に従って本発明に係る液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法の好ましい実施の形態について説明する。なお、以下では、液体吐出ヘッドの一例として、インクジェットヘッドについて説明する。また、このインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置について説明する。

≪インクジェット記録装置の全体構成≫
まず、インクジェット記録装置の全体構成について説明する。図１は、インクジェット記録装置の全体構成を示した構成図である。

このインクジェット記録装置１０は、描画部１６の圧胴（描画ドラム７０）に保持された記録媒体２４（便宜上「用紙」と呼ぶ場合がある。）にインクジェットヘッド７２Ｍ、７２Ｋ、７２Ｃ、７２Ｙから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成する圧胴直描方式のインクジェット記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体２４上に処理液（ここでは凝集処理液）を付与し、処理液とインク液を反応させて記録媒体２４上に画像形成を行なう２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。

図示のように、インクジェット記録装置１０は、主として、給紙部１２、処理液付与部１４、描画部１６、乾燥部１８、定着部２０、および排出部２２を備えて構成される。

（給紙部）
給紙部１２は、記録媒体２４を処理液付与部１４に供給する機構であり、当該給紙部１２には、枚葉紙である記録媒体２４が積層されている。給紙部１２には、給紙トレイ５０が設けられ、この給紙トレイ５０から記録媒体２４が一枚ずつ処理液付与部１４に給紙される。

本例のインクジェット記録装置１０では、記録媒体２４として、紙種や大きさ（用紙サイズ）の異なる複数種類の記録媒体２４を使用することができる。給紙部１２において各種の記録媒体をそれぞれ区別して集積する複数の用紙トレイ（不図示）を備え、これら複数の用紙トレイの中から給紙トレイ５０に送る用紙を自動で切り換える態様も可能であるし、必要に応じてオペレータが用紙トレイを選択し、若しくは交換する態様も可能である。なお、本例では、記録媒体２４として、枚葉紙（カット紙）を用いるが、連続用紙（ロール紙）から必要なサイズに切断して給紙する構成も可能である。

（処理液付与部）
処理液付与部１４は、記録媒体２４の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１６で付与されるインク中の色材（本例では顔料）を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。

図１に示すように、処理液付与部１４は、給紙胴５２、処理液ドラム５４、および処理液塗布装置５６を備えている。処理液ドラム５４は、記録媒体２４を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム５４は、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）５５を備え、この保持手段５５の爪と処理液ドラム５４の周面の間に記録媒体２４を挟み込むことによって記録媒体２４の先端を保持できるようになっている。処理液ドラム５４は、その外周面に吸着穴を設けるとともに、吸着穴から吸引を行なう吸引手段を接続してもよい。これにより記録媒体２４を処理液ドラム５４の周面に密着保持することができる。

処理液ドラム５４の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置５６が設けられる。処理液塗布装置５６は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニロックスローラと、アニロックスローラと処理液ドラム５４上の記録媒体２４に圧接されて計量後の処理液を記録媒体２４に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置５６によれば、処理液を計量しながら記録媒体２４に塗布することができる。

処理液付与部１４で処理液が付与された記録媒体２４は、処理液ドラム５４から中間搬送部２６を介して描画部１６の描画ドラム７０へ受け渡される。

（描画部）
描画部１６は、描画ドラム（第２の搬送体）７０、用紙抑えローラ７４、およびインクジェットヘッド７２Ｍ，７２Ｋ，７２Ｃ，７２Ｙを備えている。描画ドラム７０は、処理液ドラム５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）７１を備える。描画ドラム７０に固定された記録媒体２４は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド７２Ｍ，７２Ｋ，７２Ｃ，７２Ｙからインクが付与される。

インクジェットヘッド７２Ｍ，７２Ｋ，７２Ｃ，７２Ｙはそれぞれ、記録媒体２４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）とすることが好ましい。インク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列が形成されている。各インクジェットヘッド７２Ｍ，７２Ｋ，７２Ｃ，７２Ｙは、記録媒体２４の搬送方向（描画ドラム７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。

描画ドラム７０上に密着保持された記録媒体２４の記録面に向かって各インクジェットヘッド７２Ｍ，７２Ｋ，７２Ｃ，７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１４で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材（顔料）が凝集され、色材凝集体が形成される。これにより、記録媒体２４上での色材流れなどが防止され、記録媒体２４の記録面に画像が形成される。

なお、本例では、ＣＭＹＫの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

描画部１６で画像が形成された記録媒体２４は、描画ドラム７０から中間搬送部２８を介して乾燥部１８の乾燥ドラム７６へ受け渡される。

（乾燥部）
乾燥部１８は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図１に示すように、乾燥ドラム７６、および溶媒乾燥装置７８を備えている。

乾燥ドラム７６は、処理液ドラム５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）７７を備え、この保持手段７７によって記録媒体２４の先端を保持できるようになっている。

溶媒乾燥装置７８は、乾燥ドラム７６の外周面に対向する位置に配置され、複数のＩＲヒータ８２と、各ＩＲヒータ８２の間にそれぞれ配置された温風噴出しノズル８０とで構成される。

各温風噴出しノズル８０から記録媒体２４に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各ＩＲヒータ８２の温度を適宜調節することにより、様々な乾燥条件を実現することができる。

また、乾燥ドラム７６の表面温度は５０℃以上に設定されている。記録媒体２４の裏面から加熱を行なうことによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができる。なお、乾燥ドラム７６の表面温度の上限については、特に限定されるものではないが、乾燥ドラム７６の表面に付着したインクをクリーニングするなどのメンテナンス作業の安全性（高温による火傷防止）の観点から７５℃以下（より好ましくは６０℃以下）に設定されることが好ましい。

乾燥ドラム７６の外周面に、記録媒体２４の記録面が外側を向くように（即ち、記録媒体２４の記録面が凸側となるように湾曲させた状態で）保持し、回転搬送しながら乾燥することで、記録媒体２４のシワや浮きの発生を防止でき、これらに起因する乾燥ムラを確実に防止することができる。

乾燥部１８で乾燥処理が行なわれた記録媒体２４は、乾燥ドラム７６から中間搬送部３０を介して定着部２０の定着ドラム８４へ受け渡される。

（定着部）
定着部２０は、定着ドラム８４、ハロゲンヒータ８６、定着ローラ８８、およびインラインセンサ９０で構成される。定着ドラム８４は、処理液ドラム５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）８５を備え、この保持手段８５によって記録媒体２４の先端を保持できるようになっている。

定着ドラム８４の回転により、記録媒体２４は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ８６による予備加熱と、定着ローラ８８による定着処理と、インラインセンサ９０による検査が行なわれる。

ハロゲンヒータ８６は、所定の温度（例えば、１８０℃）に制御される。これにより、記録媒体２４の予備加熱が行なわれる。

定着ローラ８８は、乾燥させたインクを加熱加圧することによってインク中の自己分散性熱可塑性樹脂微粒子を溶着し、インクを皮膜化させるためのローラ部材であり、記録媒体２４を加熱加圧するように構成される。具体的には、定着ローラ８８は、定着ドラム８４に対して圧接するように配置されており、定着ドラム８４との間でニップローラを構成するようになっている。これにより、記録媒体２４は、定着ローラ８８と定着ドラム８４との間に挟まれ、所定のニップ圧（例えば、０．１５ＭＰａ）でニップされ、定着処理が行なわれる。

また、定着ローラ８８は、熱伝導性の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプを組み込んだ加熱ローラによって構成され、所定の温度（たとえば６０〜８０℃）に制御される。この加熱ローラで記録媒体２４を加熱することによって、インクに含まれる熱可塑性樹脂微粒子のＴｇ温度（ガラス転移点温度）以上の熱エネルギーが付与され、熱可塑性樹脂微粒子が溶融される。これにより、記録媒体２４の凹凸に押し込み定着が行なわれるとともに、画像表面の凹凸がレベリングされ、光沢性が得られる。

なお、図１の実施形態では、定着ローラ８８を１つだけ設けた構成となっているが、画像層厚みや熱可塑性樹脂微粒子のＴｇ特性に応じて、複数段設けた構成でもよい。

一方、インラインセンサ９０は、記録媒体２４に定着された画像について、チェックパターンや水分量、表面温度、光沢度などを計測するための計測手段であり、ＣＣＤラインセンサなどが適用される。

上記の如く構成された定着部２０によれば、乾燥部１８で形成された薄層の画像層内の熱可塑性樹脂微粒子が定着ローラ８８によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体２４に固定定着させることができる。また、定着ドラム８４の表面温度を５０℃以上に設定することで、定着ドラム８４の外周面に保持された記録媒体２４を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができるとともに、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。

また、インク中にＵＶ硬化性モノマーを含有させた場合は、乾燥部で水分を充分に揮発させた後に、ＵＶ照射ランプを備えた定着部で、画像にＵＶを照射することで、ＵＶ硬化性モノマーを硬化重合させ、画像強度を向上させることができる。

（排出部）
図１に示すように、定着部２０に続いて排出部２２が設けられている。排出部２２は、排出トレイ９２を備えており、この排出トレイ９２と定着部２０の定着ドラム８４との間に、これらに対接するように渡し胴９４、搬送ベルト９６、張架ローラ９８が設けられている。記録媒体２４は、渡し胴９４により搬送ベルト９６に送られ、排出トレイ９２に排出される。

また、図には示されていないが、本例のインクジェット記録装置１０には、上記構成の他、各インクジェットヘッド７２Ｍ，７２Ｋ，７２Ｃ，７２Ｙにインクを供給するインク貯蔵／装填部、処理液付与部１４に対して処理液を供給する手段を備えるとともに、各インクジェットヘッド７２Ｍ，７２Ｋ，７２Ｃ，７２Ｙのクリーニング（ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等）を行なうヘッドメンテナンス部や、用紙搬送路上における記録媒体２４の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。

〔インクジェットヘッドの構成〕
図２に、インクジェットヘッドの斜視図を示す。図２では、インクジェットヘッド７２の下方（斜め下方向）から吐出面を見上げた様子が図示されている。このインクジェットヘッド７２は、インクジェット記録装置の描画部に設置されるプリントヘッドであり、複数個のヘッドモジュール７２−ｉを用紙幅方向に並べて繋ぎ合わせて長尺化したフルライン型のバーヘッド（シングルパス印字方式のページワイドヘッド）となっている。ここでは１７個のヘッドモジュール７２−ｉを繋ぎ合わせた例を示しているが、モジュールの構成、モジュールの個数及び配列形態については、図示の例に限定されない。符号１０４は、複数のヘッドモジュール７２−ｉを固定するための枠体となるハウジング（バー状のラインヘッドを構成するためのハウジング）、符号１０６は、各ヘッドモジュール７２−ｉに接続されたフレキシブル基板である。

図３は、ヘッド７２の構造例を示す平面図であり、ヘッド７２をノズル面７２Ａ側から見た図である。また、図４は図３の一部拡大図である。

図３に示すように、ヘッド７２はｎ個のヘッドモジュール７２−ｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）を長手方向（記録媒体２４（図１参照）の搬送方向と直交する方向）に沿ってつなぎ合わせた構造を有し、記録媒体の全幅に対応する長さにわたって複数のノズル（図３中不図示）が設けられている。

各ヘッドモジュール７２−ｉは、ヘッド７２における短手方向の両側からヘッドモジュール支持部材７２Ｂによって支持されている。また、ヘッド７２の長手方向における両端部はヘッド支持部材７２Ｄによって支持されている。

図４に示すように、各ヘッドモジュール７２−ｉ（ｎ番目のヘッドモジュール７２−ｎ）は、複数のノズルがマトリクス状に配列された構造を有している。図４において符号１５１Ａを付して図示した斜めの実線は、複数のノズルが一列に並べられたノズル列を表している。

図５（ａ）は、ヘッドモジュール７２−ｉの平面透視図であり、図５（ｂ）はその一部の拡大図である。

記録媒体２４上に形成されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド７２におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッドモジュール７２−ｉは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、インク吐出口であるノズル１５１と、各ノズル１５１に対応する圧力室１５２等からなる複数のインク室ユニット（記録素子単位としての液滴吐出素子）１５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（記録媒体２４の搬送方向と直交する方向；主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

各ノズル１５１に対応して設けられている圧力室１５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部の一方にノズル１５１が設けられ、他方に供給口１５４が設けられている。なお、圧力室１５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。

かかる構造を有するインク室ユニット１５３を図５（ｂ）に示す如く、主走査方向に沿う行方向および主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×ｃｏｓθとなり、主走査方向については、各ノズル１５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

＜ヘッドモジュール側面の構成＞
次にヘッドモジュール側面の構成について説明する。図６は、ヘッドモジュールを複数繋ぎ合わせた液体吐出ヘッドのヘッドモジュールの並びに沿った断面図である。

図６に示すように、隣り合うヘッドモジュール７２−（ｉ−１），７２−ｉと隙間１６０を介して対向する側面２０２は撥水膜が形成されている。なお、本発明において「撥水膜」とは、水の静的接触角が６０°以上の膜のことである。

撥水膜の成膜方法は、特に限定されず、撥水材料を塗布、乾燥することで成膜することができる。

撥水膜の材料としては、フッ素を含有する撥水材料を用いることができる。

また、好ましくは、ヘッドモジュールの側面２０２をガラスフィラー入りのプラスチック材料として、メトキシ基で終端されたフッ素系シランカップリング剤を用いることができる。なお、ヘッドモジュールの側面２０２は、ガラスフィラー入りのプラスチック材料であるのが最適であるが、酸化物フィラー入りのプラスチック材料であれば良い。

撥水膜の膜厚は、ヘッドモジュール７２−ｉ間の距離により決定される。

ヘッドモジュール７２−ｉ間の距離が大きくなると、隙間部を補正するようにノズルを配置しなくてはならないため、許容できるヘッドモジュール間距離は、ノズル間距離の２／３以下である。例えば、１２００ｄｐｉの高密度ヘッドの場合、最低ノズル間距離は、３００μｍ程度である。一方、隙間が狭すぎる場合、モジュール交換の際、モジュール同士をぶつけ、破損する可能性がある。また、毛管長は隙間の大きさに反比例するため、隙間へのインク侵入はより間隔が広い方が好ましい。この観点から、例えば隙間は１５０μｍ以上が好ましい。

したがって、撥水膜は、ヘッドモジュールの両側に形成されるため、モジュール間距離の１／２以下（たとえば１５０μｍ以下）である必要がある。また、毛管長は隙間の大きさに反比例するため、塗布した撥水膜によって隙間が狭くならないことが好ましい。例えば、隙間間隔の１％以下、例えば片面で１．５μｍ以下となることが好ましい。

撥水材料の塗布は、２回以上行うことが好ましい。撥水材料を２回以上塗布して撥水膜とすることで、空気泡などによる抜けの無い撥水膜を有することができる。

なお、メトキシ基で終端されたフッ素系シランカップリング剤を撥水材料とする場合、クロロ系の撥水材料と異なり、空気中でもすぐには加水分解しない。したがって、２５℃湿度５０％の常温常湿環境では１日以上、好ましくは１週間程度の加湿放置を必要とする。なお、高温高湿環境ではこの時間を短くすることができる。

撥水膜２０４は、ヘッドモジュール側面２０２の全面に形成されていることが好ましい。 一般的に、ヘッドモジュール側面のノズル面近傍側に部分的に撥水処理をすると、隙間に入り込んだ液体は毛細管力により吸い上げられ、撥水処理されていないヘッドモジュール側面の親水部に液体が溜まってしまう。また、撥水面の近傍に親水面があると、撥水部に侵入した液体は一般的に親水部に移動しやすい。したがって、毛細管力による液体の吸い上げをより抑制するために、側面全面に撥水処理を施しておくことが好ましい。なお、ここで、ヘッドモジュール側面の全面とは、隙間１６０を形成する側面２０２の全面を意味する。

＜液体吐出ヘッドのメンテナンス方法＞
上記のように構成されたヘッドモジュール側面のメンテナンス方法について説明する。

本実施形態の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法は、ヘッドモジュールの隙間に洗浄液を侵入させる工程と、ヘッドモジュールの隙間に洗浄液を吸い取る工程と、を有する。隙間に洗浄液を侵入させる工程と、隙間の洗浄液を吸い取る工程と、を有することで、隙間にインクが侵入してしまっても、隙間の撥水膜表面を清浄に保つことができる。なお、ヘッドモジュールを複数並べたラインヘッドにおいて、ヘッドモジュール側面に上記のような撥水膜が設けられていても、隙間にインクが侵入することは不可避である。

本実施態様において、ヘッドモジュールの隙間に洗浄液を侵入させる工程は、噴射ノズルで洗浄液を噴射することで隙間に洗浄液を侵入させ、隙間の洗浄液を吸い取る工程は、吸い取り部材で洗浄液を吸い取ることが好ましい。吸い取り部材としては、紙、布、多孔質材料などが考えられるが、布が好ましく、布の中でも繊維布であることが好ましい。

図６は、ヘッドモジュール側面のメンテナンス方法を実施するための一例である隙間インク吸い取り機構３００を示している。

図６の隙間インク吸い取り機構３００は、噴射ノズル３０２と繊維布押し付け部３０４とを有する。そして、図６の噴射ノズル３０２と繊維布押し付け部３０４は、同じ架台３０６に備えられている。

噴射ノズル３０２と繊維布押し付け部３０４とを有する隙間インク吸い取り機構３００は、架台３０６が動くことで、ラインヘッドの幅方向に移動可能となっている。架台３０６、噴射ノズル３０２、繊維布押し付け部３０４は、不図示の制御部により制御されている。なお、図６では、隙間インク吸い取り機構３００がラインヘッドの幅方向に移動可能であることを示しているが、隙間インク吸い取り機構３００は固定されラインヘッドが移動可能であっても良い。

噴射ノズル３０２は、ヘッドモジュールの隙間１６０に洗浄液を噴射する。繊維布押し付け部３０４は、繊維布押し付け部３０４に設けられた繊維布３０４ａにより、ヘッドモジュールの隙間１６０に噴射された洗浄液を吸い取る。

このように、噴射ノズル３０２で洗浄液を噴射することで隙間に洗浄液を侵入させ、繊維布３０４ａで洗浄液を吸い取ることで、容易に隙間１６０の撥水膜表面を清浄に保つことができる。したがって、隙間１６０にインクが侵入して側面２０２が汚れてしまった場合でも、隙間インク吸い取り機構３００によって撥水性を維持することができる。

なお、本実施態様において、隙間の洗浄液を吸い取る工程では、更に吸引ノズル（不図示）により洗浄液を吸引することができる。繊維布で洗浄液を吸い取るだけでなく、更に、吸引ノズルで洗浄液を吸引するので、隙間の撥水膜表面を更に清浄に保つことができる。

しかし、隙間の洗浄液を吸い取るのに吸引ノズルのみも考えられる。しかし、ラインヘッドの隙間１６０は１ｍｍ未満であるケースが多く、吸引ノズルだけでは洗浄液を吸い取り難いので、繊維布で吸い取るのが好ましい。また、洗浄液の吸い取りに関しては、どのような布でも、また紙でも構わないが、拭き取りにより布から繊維クズが発生してノズルを詰らせてしまうという問題があるため、例えば東レ製トレシー（登録商標）のような、発塵の少ない、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる繊維布が好ましい。また、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる繊維の他に、ポリエチレンテレフタレート樹脂とナイロン樹脂からなる混合繊維も好ましい。また、旭化成製ベンリーゼ（登録商標）のような、繊維クズが出にくい不織物も使用可能である。繊維布の直径は、２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

本実施態様において、隙間に洗浄液を侵入させる工程と隙間の洗浄液を吸い取る工程は、一定期間毎に行うことが好ましい。一定期間毎に、隙間に洗浄液を侵入させる工程と隙間の洗浄液を吸い取る工程を行うことで、好適に隙間の撥水膜表面を清浄に保つことができる。

なお、本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。例えば、モジュールの配列形態については、図２〜図４の例に限定されず、隣り合うヘッドモジュールの側面が対向する部分が一部であっても、一部の部分により隙間が形成されていれば、本発明は成り立つ。

（実験１）
ヘッドモジュールを連接した簡易ラインヘッドを試作して、水系顔料インクの浸漬による評価試験を行った。

この連接モジュールのノズル面にインクが浸漬するようにして浸漬放置した。なお、インクの温度は６０℃とした。そして、インクは一定時間おきに補充し、常にインクがノズル面に浸っている状態を保持した。

（サンプル１〜９）
図７の表１に示すサンプル１〜９を作成した。表１に示すように、インクジェットヘッドのヘッドモジュールの側面は、ガラス繊維を混合したエポキシ材料を用いた。比較として、サンプル１は通常のエポキシ材料を用いた。

側面の材料は、ハーベス社ＤＳ−５２１０ＴＨ（０．１ｗｔ％）を用いた。プライマーとして、ハーベス社ＰＣ−３Ｂ ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）０．５ｗｔ％ を準備した。サンプル５は、フッ素樹脂分散液のみで構成されているハーベス社ＤＳ−３３２０とした。サンプル６は、ダイキン製撥水シートＡＳＦ１１６ＴＦＲを貼り付けて、インク浸漬を行った。なお、側面の材料の塗布は、武蔵エンジニアリング製チュービングディスペンサＭＴ−４１０と卓上型ロボットＳｈｏｔ Ｍａｓｔｅｒを用いて行った。

インクにヘッドモジュール側面隙間をさらした後、６０℃で１００時間おきにヘッドモジュール側面の接触角を水にて測定した。そして、接触角が９０°を切ったときの時間を計った。

［測定結果］
サンプル１は、エポキシの上に撥水膜を塗っただけのものであるが、ヘッド側面には結合できる基がないため、容易に劣化した。また、サンプル２〜４のようにプライマーを塗布したものは、塗布後拭き取りを行うと長寿命なものが得られる一方で、拭き取りまでの時間を伸ばしてしまうと、プライマーが乾いてしまい、拭き取り効果は全く得られない。このため、プライマーを間に挟む場合は、製造ロバストネスの点で問題があった。

一方、サンプル７〜９のように、プライマーを塗布せず、ガラスフィラー入りエポキシに直接塗布したものは、優れたアルカリインク浸漬耐久性が得られた。また、上に塗布する撥水膜は、塗布量に関わらず同じ性能が得られ、塗り方依存性による性能差がなく、製造ロバストに優れる。

そして、サンプル５のようにシランカップリング剤でない塗布液を用いると、撥水性はインク浸漬で容易に消失した。また、サンプル６では１００時間で撥水シートの剥がれが起こっていた。よって、シランカップリング剤を用いることが有効であることがわかる。

（実験２Ａ）
撥水膜のないモジュールを４個連接したヘッド（以下、サンプル１０という）と、上記実験１で作製されたヘッド（サンプル８）と、の連続駆動試験を行い、３ヶ所ある隙間の汚れ具合を評価した。なお、モジュールは４個連接してモジュール間の隙間は３００μｍとなるように調整した。

連続駆動試験では、（１）全ノズル１５０ｍｍ長さの線を印字、（２）ノズル面を洗浄液（オルフィン１ｗｔ％・水９９ｗｔ％）で湿らせたポリエステルテレフタレート（ＰＥＴ）極細繊維布にて拭き取り、を１サイクルとして、１日あたり８００サイクル実施し、経過を観察した。９日間まで観察した結果を図８の表２に示す。

［結果］
側面隙間撥水を施したヘッドは、インク汚れがない状態が長続きするが、これは、撥水性を有するためと推定される。しかし、インクは接触角が８０°程度、洗浄液は７０°程度であり、隙間があったとしてもインクや洗浄液が理屈上は侵入してしまう。そのため、湿らせた極細繊維布が隙間を通過する度に少しずつ液が入って汚れが溜まっていくと推定される。撥水性を有したヘッドでも、一度汚れが付着してしまうと、すぐに多量のインク汚れが隙間を埋める状態となる。このため、使用頻度が多い状況では、このようにヘッドをメンテナンスしても十分ではないと判断できる。

（実験２Ｂ）
次に、汚れが発生する６日おきにヘッドの内部に洗浄液（オルフィン１ｗｔ％・水９９ｗｔ％）を噴射して隙間を埋め、その後隙間を乾いたＰＥＴ極細繊維布で吸い出す隙間洗浄清掃を実施した。１８日間まで観察した結果を図９の表３に示す。

［結果］
サンプル８においては、侵入した隙間の汚れを吸いだす事ができ、常に清浄な状態を保つことができた。一方、サンプル１０では、最初の隙間洗浄は効果があったが、２回目の隙間洗浄は効果がほとんどなかった。

（実験２Ｃ）
実験２Ｂのサンプル８は、汚れが溜まり易く、汚れが溜まり易い状態で隙間洗浄を実施することになっている。そこで、サンプル１０において、１日おきに洗浄を実施すれば、サンプル８同様に隙間の清浄性が維持できると考え、１日おきに実験２Ｂに記載の隙間洗浄清掃を実施した。

［結果］
サンプル１０において隙間洗浄の頻度を上げても、１２日目にはインク付着汚れがたまって行った。これは、実験２Ｂのサンプル８においては、洗浄した液を吸い取る際に、表面が撥水性を有するために完全に吸い取れるのに対し、サンプル１０の撥水膜の塗布がないものに関しては、液残りが発生してしまうためと考えられる。

（実験２Ｄ）
次に、サンプル５のヘッドを用い、実験２Ｂと同様の実験を行った。３０日間まで観察した結果を図１０の表４に示す。

［結果］
サンプル５のように隙間に撥水膜を設ければ、実験２Ｂのサンプル１と比較すれば、良好な隙間清浄性を維持することができることが分かる。使用頻度が低いラインヘッドにおいては、隙間洗浄を行えばサンプル５を用いても、良好な汚れ除去機能が維持できると考えられる。

一方で、繰り返し隙間洗浄作業を行っていると、サンプル５は、清浄維持機構が劣化してきた。ヘッドを取り外すと、サンプル８のシランカップリング剤を用いた膜では、撥水膜の有無を目視で確認することはできないが、水を滴下して撥水性を確認すると撥水性を維持していた。一方、サンプル５の膜は、撥水膜が厚いため目視で撥水膜の有無を確認できるが、局所的に撥水膜が剥がれているのが確認された。

１０…インクジェット記録装置、１２…給紙部、１４…処理液付与部、１６…描画部、１８…乾燥部、２０…定着部、２２…排出部、２４…記録媒体、７０…描画ドラム、７２…インクジェットヘッド、７２Ａ…ノズル面、７２−ｉ…ヘッドモジュール、１６０…隙間、２０２…（ヘッドモジュールの）側面、３００…隙間インク吸い取り機構、３０２…噴射ノズル、３０４…繊維布押し付け部、３０４ａ…繊維布、３０６…架台

Claims (9)

1. 液体を吐出する複数のノズルが配置されたノズル面を有するヘッドモジュールを複数繋ぎ合わせた液体吐出ヘッドのメンテナンス方法であって、
   隣り合うヘッドモジュールと隙間を介して対向するヘッドモジュールの側面には、フッ素を含有する撥水材料を塗布した撥水膜を有し、
   前記ヘッドモジュールの側面は、ガラスフィラー入りのプラスチック材料で構成され、
   前記撥水膜は、前記ガラスフィラー入りのプラスチック材料の上に、メトキシ基で終端されたフッ素系シランカップリング剤を直接塗布し、加湿したものであり、
   前記隙間に洗浄液を侵入させる工程と、前記隙間の洗浄液を吸い取る工程と、を有する液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
2. 前記隙間に洗浄液を侵入させる工程は、噴射ノズルで前記洗浄液を噴射することで前記隙間に前記洗浄液を侵入させ、
   前記隙間の洗浄液を吸い取る工程は、吸い取り部材で前記洗浄液を吸い取る請求項１に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
3. 前記吸い取り部材は、繊維布である請求項２に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
4. 前記繊維布は、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる繊維布である請求項３に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
5. 前記隙間の洗浄液を吸い取る工程は、更に、吸引ノズルで前記洗浄液を吸引する請求項２から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
6. 前記隙間に洗浄液を侵入させる工程と前記隙間の洗浄液を吸い取る工程は、一定期間毎に行う請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
7. 前記撥水材料の塗布は、２回以上行う請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
8. 前記撥水膜は、前記側面の全面に形成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
9. 液体を吐出する複数のノズルが配置されたノズル面を有するヘッドモジュールを複数繋ぎ合わせた液体吐出ヘッドであって、
   隣り合うヘッドモジュールと隙間を介して対向するヘッドモジュールの側面は、ガラスフィラー入りのプラスチック材料で構成され、前記ガラスフィラー入りのプラスチック材料の上に、メトキシ基で終端されたフッ素系シランカップリング剤を直接塗布し、加湿した撥水膜を有する液体吐出ヘッド。

Images