インクジェットヘッド
【課題】部材としてポリイミドを使用するインクジェットヘッドにより強アルカリ性のインクを出射しても、電気的な故障によるインクの不吐出を起こさないインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】電気的な接続手段として、ポリイミドを有する配線基板又はフレキシブルケーブル１０を備え、アルカリ溶液を吐出するインクジェットヘッドにおいて、酸性物質を含む保護材料２１を有する。
【解決手段】電気的な接続手段として、ポリイミドを有する配線基板又はフレキシブルケーブル１０を備え、アルカリ溶液を吐出するインクジェットヘッドにおいて、酸性物質を含む保護材料２１を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット記録方式に用いられるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの保護材料に関し、特にインクとして強アルカリ性のインクを用いるインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドの保護材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体を微小な液滴の状態で吐出可能な液体噴射ヘッドは、例えば、記録紙上にインク滴を吐出して画像等を記録するインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッド等として広く普及してきている。
【０００３】
それに伴い最近は、インクジェットの産業用への応用が進み、様々なインクによるインクジェット記録が研究されおり、電子部品の製造にインクジェットを適用することも研究されている。
【０００４】
例えば、シリコンウエハのエッチングにはアルカリ溶液が用いられるが、インクジェットによりアルカリをシリコンウエハ上に所望のパターン状に付着させることにより、フォトレジストの工程を経ずにパターン状にエッチングを施すことができる。
【０００５】
これらの分野では、例えば、１Ｎ（規定）以上の濃度のＫＯＨ溶液のように非常に高ｐＨのアルカリ性インクを吐出することが要望されている。
【０００６】
インクジェットヘッドは、インク流路部及び電気回路を含むヘッド駆動部と、それを覆う筐体から構成されている。
【０００７】
電気回路部分の支持体や被服材料には、耐熱性、柔軟性、コスト等の点からポリイミドが広く用いられている。しかし、１Ｎ以上の濃度のＫＯＨ溶液のように非常に強いアルカリ性のインクを出射し続けると、ノズルからインクが出射しないチャネルが発生することが問題となっていた。
【０００８】
不吐出チャネルに繋がる配線部分を調べると、ＡＣＦ接続部分や配線を覆っているポリイミドに、アルカリにより溶解したと思われる小さな穴と、穴の部分には、複数の配線を跨いだ異物又は断線が観察された。
【０００９】
インクジェットヘッドのノズルからは、記録媒体に打ち込まれるメイン液滴だけではなく、それより小さなサテライト液滴が射出されやすい。サテライト液滴は記録媒体に届かずに、ミストになってヘッド周辺に浮遊するものが多い。
【００１０】
上記ミストはヘッドを覆う筐体の隙間から進入して、ヘッドの内部に付着すると考えられる。これらの浮遊しているアルカリ性のミストが、配線を覆っているポリイミドに付着すると、ポリイミドはアルカリにより加水分解されるため、ミストが付着した部分のポリイミドが溶解すると考えられる。
【００１１】
ヘッドの内部には、インクが吐出する複数のノズルが設けられたヘッドチップとチップにインクを導入するマニホールド等のインク流路が備えられている。また、ヘッドチップは各ノズルに連通する複数の圧力室を備えており、各圧力室はインクに圧力を掛けるための圧力発生手段を備えている。該圧力発生手段としては、圧電素子により圧力室の壁面を動かすもの、静電力により圧力室の壁面を動かすもの及び発熱素子による熱でインクを沸騰させるものが、一般的に使用されている。
【００１２】
該圧力発生手段は何れも電気的エネルギーにより作動し、各圧力発生手段と接続されている電極はチップの外に引き出され、チップ外の電気回路と接続されている。この接続には、ポリイミドフィルムに導電パターンが形成された配線基板やフレキシブルケーブルが用いられ、配線基板やフレキシブルケーブルはＡＣＰ（導電性微粒子を含有した熱硬化性の接着剤の存在下で、前記電極を向かい合わせて、加熱圧着される方法により接続するための異方性導電ペースト）を介してチップの接続電極と接続される。さらに該電気回路は、インクジェットヘッドのコネクターを介してプリンターに設けられている回路と接続されている。
【００１３】
電気回路部分は、例えば、外部より駆動信号を送る信号ケーブルと接続するためのコネクターを有する配線基板のみの場合と、外部より送られてくる画像信号により駆動信号を発生する機能を有する場合がある。外部の駆動信号又は画像信号を受けるコネクターは筐体の内部にあり覆われている場合と、筐体から一部露出している場合がある。また、インク流路部に連通し、インク供給チューブと接続するためのインク供給口も、筐体の内部にある場合と、筐体から一部露出している場合がある。
【００１４】
コネクター又はインク供給口が筐体の内部にある場合、筐体を外してメンテナンスの作業を容易に行える利点がある。しかし、ケーブルやインク供給チューブを通すために、筐体に切り欠きを設ける必要があり、ケーブルやインク供給チューブと筐体の切欠きの間隙が生じる。
【００１５】
一方、コネクターやインク供給口が筐体から露出している場合は、上記より間隙は生じにくいが、コネクターの封止が困難であり、若干の間隙が生じる。
【００１６】
前記ミスとは、これらの間隙を通って筐体内部に侵入し、配線基板やフレキシブルケーブルに付着すると考えられる。
【００１７】
ポリイミドはサーマルタイプのインクジェットヘッドにおいて、圧力室の壁面に設けられた配線の保護膜として使用した場合、ｐＨ１０のアルカリ性インクによって、加水分解を受けて剥離してしまうことが、特許文献１に記載されているように、アルカリに対する耐久性は低い。
【００１８】
本発明のインクジェットヘッドにて出射される電子工業用のアルカリ性インクは、ｐＨ１３以上の非常に強いアルカリ性である場合が多く、ポリイミドフィルムを用いたフレキシブルケーブル等に付着しただけで、ポリイミドフィルムは加水分解を受けて溶解し、ポリイミドの層により覆われていた配線の断線やショートを引き起こす可能性が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平９−２４６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、部材としてポリイミドを使用するインクジェットヘッドにより強アルカリ性のインクを出射しても、電気的な故障によるインクの不吐出を起こさないインクジェットヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
１．電気的な接続手段として、ポリイミドを有する配線基板又はポリイミドを有するフレキシブルケーブルを備え、かつ該配線基板及び該フレキシブルケーブルを覆う筐体を備えて、アルカリ溶液を吐出するインクジェットヘッドにおいて、酸性物質を含む保護材料を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【００２２】
２．前記保護材料を筐体の内部に有することを特徴とする前記１に記載のインクジェットヘッド。
【００２３】
３．前記酸性物質がクエン酸、ホウ酸、燐酸、サリチル酸から選ばれた少なくとも１つを含むことを特徴とする前記１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【００２４】
４．前記保護材料が繊維状材料を含むことを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【００２５】
５．前記保護材料が酸性紙であることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【００２６】
６．前記酸性紙が硫酸アルミニウムを含むことを特徴とする前記５に記載のインクジェットヘッド。
【００２７】
７．前記保護材料が、塗布後、ゲル化して形成されたことを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【００２８】
８．前記繊維状材料が布であることを特徴とする前記４に記載のインクジェットヘッド。
【００２９】
９．保護材料がｐＨ指示薬を含有することを特徴とする前記１〜８のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【００３０】
１０．保護材料が乾燥剤を酸性物質で覆う構成からなることを特徴とする前記１〜９のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【００３１】
１１．インクジェットヘッドの筐体が取り外し可能であることを特徴とする前記１〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【発明の効果】
【００３２】
非常に強いアルカリ性のインクを出射し続けると、強アルカリ性のミストが配線を覆っているポリイミドに付着して加水分解を起こし付着した部分のポリイミドが溶解する。酸性物質を含む保護材料を備えることで強アルカリのミストが付着した配線基板の界面でｐＨを下げる、もしくはアルカリと保護材料が接触し、中和することで残存するミストが減少すると考えられ、経時的に与える配線基板の溶解や、ポリイミドの損傷に因る電流のリークを防ぐことができた。
【００３３】
乾燥剤を酸性物質で覆い筐体内に配置することで、配線基板の溶解やポリイミドの損傷による電流のリークや断線を防止できた。乾燥剤は筐体内の強アルカリのミストの水分を吸収することができ、酸性物質と併用することにより、ポリイミドに対する腐食を相乗的に抑制できると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）インクジェットヘッドＡの駆動部（インク流路部と配線基板）、（ｂ）配線基板の側面図。
【図２】インクジェットヘッドＡの斜視図。
【図３】（ａ）インクジェットヘッドＡの（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図。（ｂ）（ｃ）該インクジェットヘッドの側面図。
【図４】（ａ）筐体の内側にシート状の保護材料を接着したインクジェットヘッドＡの（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図。（ｂ）（ｃ）該インクジェットヘッドの側面図。
【図５】ヘッド駆動部が保護材料により覆われたインクジェットヘッドＡの斜視図。
【図６】（ａ）ヘッド駆動部が保護材料により覆われたインクジェットヘッドＡの（ｂ）（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面図。（ｂ）（ｃ）該インクジェットヘッドの側面図。
【図７】（ａ）筐体の内側に乾燥剤と酸性物質からなる保護材料が設けられたインクジェットヘッドＡの（ｂ）におけるＤ−Ｄ断面図。（ｂ）（ｃ）該インクジェットヘッドの側面図。
【図８】インクジェットヘッドＢの斜視図。
【図９】（ａ）インクジェットヘッドＢの（ｂ）におけるＥ−Ｅ断面図。（ｂ）該インクジェットヘッドの側面図。
【図１０】（ａ）筐体の内側に乾燥剤と酸性物質を含む保護材料が設けられたインクジェットヘッドＢの（ｂ）におけるＦ−Ｆ断面図。（ｂ）（ｃ）該インクジェットヘッドの側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に本発明について、図を参照しながら詳細に記載するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００３６】
（配線基板）
前記配線基板は補強板（金属などの強度の大きな材料）などにより、固定された形状を保つものであり、接続電極部分を除き配線はポリイミドのフィルムにより被覆されている。また、配線基板には配線以外のコネクター等の部品を備えることが可能である。
【００３７】
補強板には耐蝕性、強度の点からステンレスが好ましく用いられる。
【００３８】
配線は、電気伝導度、コストの点から、銅が一般的に用いられる。
【００３９】
（フレキシブルケーブル）
前記フレキシブルケーブルは端部の接続電極を除き、ポリイミドのフィルムにより並列する複数の配線を両面から被覆した屈曲可能な配線材料である。配線は、上記と同様に、銅が一般的に用いられる。
【００４０】
（アルカリ溶液）
前記インクジェットヘッドにより吐出されるアルカリ溶液はｐＨ１３以上の溶液であり、アルカリ成分としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムなどが挙げられる。
【００４１】
アルカリ溶液の溶媒としては、水が用いられるが、ノズル詰まりを防止するために、水と共に水溶性の有機溶媒を有することが好ましい。
【００４２】
図１はインクジェットヘッドの１例であるインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を示す図である。（ａ）は正面図であり、（ｂ）は駆動部に設けられている配線基板の側面図である。（ｂ）では、分かりやすいように、カバーレイ１（厚さ１２．５μｍ）、カバーレイ５（厚さ１２．５μｍ）、配線６（厚さ１８μｍ）、ベース材３（２５μｍ）及び補強板４（３００μｍ）をそれぞれ厚み方向に拡大して描いている。
【００４３】
配線基板は配線６、コネクター２及びビアホール（配線６とコネクター２を電気的に接続する）からなる。
【００４４】
配線６はベース材３上に形成され、主要部分がカバーレイ５で覆われている。配線６の一部はカバーレイ５により被覆されておらず、接続用の電極として露出している。ベース材３の配線が設けられていない面にはコネクター２が設けられており、コネクターの周辺部分はカバーレイ１で覆われている。
【００４５】
インク流路部７は図示されていないノズルプレート（天板２７と同一平面内の天板２７の中央部に位置する）に形成された複数のインク吐出ノズル（図示せず）に、それぞれ連通するインクチャネル（図示せず）、複数のインクチャネルと連通する共通インク室（図示せず）、各インクチャネルのインクに圧力を付与するための圧力付与手段（図示せず）、圧力付与手段を動作させるための電極（図示せず）、該電極外部まで引き出し露出させた接続用の電極（図示せず）からなる。前記共通インク室はインクチューブコネクター３０と連通しており、インクチューブコネクターはプリンターのインク供給装置（図示せず）とインク供給チューブ（図示せず）により繋がっている。
【００４６】
インク流路部７の接続用電極と前記６の電極とがＡＣＰにより接続されている。
【００４７】
カバーレイ５の表面には補強板４が接着されている。ここで、ベース材３及びカバーレイ５はポリイミドフィルムより形成されたものである。補強板４は例えばステンレス製であれば腐食に対して耐久性があり好ましい。
【００４８】
図２はインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を覆っている筐体８２を引き上げたときの斜視図を示している。破線は図３の切断箇所を示す。
【００４９】
底面側の筐体８１の開口部にノズルプレート部分がはめ込まれており、固定用支持部材３１によりヘッド駆動部が底面側の筐体８１上に固定されている。アルカリ溶液は下方Ｇの方向に吐出される。
【００５０】
図３はヘッド駆動部を筐体が覆っているインクジェットヘッドＡである。（ｂ）はインクジェットヘッドＡを横から見た図であり、（ａ）はインクジェットヘッドＡを（ｂ）のＡ−Ａで切断したときに正面から見た図である。（ｃ）はインクジェットヘッドＡを（ｂ）とは反対側から見た図である。
【００５１】
電子工業用のインクジェットヘッドは、泡抜き、異物除去などのメンテナンスを手作業で行うことがあり、インクジェットヘッドＡの筐体８２はメンテナンスのためにヘッド駆動部と着脱可能になっている。
【００５２】
底面側の筐体８１の開口部には、ノズルプレートを同一平面内の中央部に有する天板１３がはめ込まれており、上側の筐体８２はヘッド駆動部を覆う形で、底面側の筐体８１の上に接着されずに置かれている。インク供給チューブ９及び信号ケーブル１０を通すために上側の筐体８２の裾部分には切欠き２８、２９が設けられている。そのため、インク供給チューブと筐体の間、プリンターからの信号ケーブルと筐体との間などに空隙が生じやすい。
【００５３】
図４は筐体の内側にシート状の酸性物質を含む保護材料２１を接着しているインクジェットヘッドＡを示している。
【００５４】
（ｂ）はインクジェットヘッドＡを横から見た図であり、（ａ）はインクジェットヘッドＡを（ｂ）のＢ−Ｂで切断し切断面の正面から見た図である。（ｃ）はインクジェットヘッドＡを（ｂ）とは反対側から見た図である。
【００５５】
（酸性物質）
酸性物質とは水に溶解又は分散することにより、該水のｐＨが６以下となる化合物である。酸性物質の例としては、硫酸アルミニウム、酸性白土、活性白土、ゼオライト、酸型イオン交換樹脂（ポリスチレンスルホン酸系樹脂（例えばオルガノ社製アンバーリスト（Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ）１５）、Ｈ形アクリル系樹脂（例えばオルガノ社製アンバーライト（Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ）ＩＲＣ−７６）等）、クエン酸、ホウ酸、燐酸、サリチル酸、安息香酸、シュウ酸などが挙げられる。
【００５６】
（保護材料）
これらの酸性物質は水溶性樹脂の水溶液に溶解又は分散して、塗布することにより、保護材料の層中に含有させても良い。ゲル形成のための分散質を添加すると、塗布後にゲル化させることにより、厚く塗布することが出来て、一層効果的である。
【００５７】
ゲルは分散媒として水を用いるヒドロゲルが酸性物質を添加しやすい点から好ましい。ゲルを形成するための分散質としては、加温した状態では流動性を有し、冷却することによりゲル化する水溶性樹脂が好ましい。該水溶性樹脂の好ましい例としては、ゼラチン、寒天、架橋されたポリビニルアルコール等が挙げられ、無機の分散質の好ましい例としてはチキソトロピー性の気相法シリカ微粒子が挙げられる。
【００５８】
ゲル状態を保ったまま乾燥すれば、厚く均一な保護材料の膜を形成することができることから、多量の酸性物質を保持させることが出来、大きな効果を発揮する。
【００５９】
保護材料は酸性物質を繊維状材料に含ませたものも、上記と同様に多くの酸性物質を保持させることから好ましい。該繊維状材料の例としては、綿、紙、ガーゼ、織物、不織布、などが挙げられる。前記繊維状材料を構成する物質としては、セルロース、羊毛、絹、合成繊維（ポリエステル、ナイロン、アクリル、ポリプロピレン等）が挙げられる。
【００６０】
前記繊維状材料として紙を用いた酸性紙は廉価であり、加工が容易な点から好ましい。酸性紙はセルロースと硫酸アルミニウムを有する紙であり、例えば、Ｃａｎｏｎ Ｄｒｙ（キャノン販売株式会社製、酸性紙）、ＥＰＰ（エプソン販売株式会社製、酸性紙）、Ｘｅｒｏｘ ４０２４ ３Ｒ７２１（Ｘｅｒｏｘ社、酸性紙）、やまゆり（王子製紙株式会社製、酸性紙）、Ｒｉｃｏｐｙ ６２００（株式会社リコー製、酸性紙）、Ｘｅｒｏｘ Ｒ （富士ゼロックス株式会社製、酸性紙）として市販され、また、Ｎｅｅｎａｈ ｂｏｎｄ社からも市販されている。
【００６１】
保護材料には酸性物質の他に、ｐＨ指示薬を有することが好ましい。インクミストの付着により、酸性物質の中和が進行する状態が観察できることから、保護材料の交換時期の目安にすることができる。ｐＨ指示薬は水に溶解し、保護材料の一部に滴下して、乾燥させることによりスポット状に配置すればよい。該スポットの色を観察することにより、保護材料が酸性に保たれているかどうか判定できる。
【００６２】
本発明で用いられるｐＨ指示薬としては、ブロモチモールブルー、ブロムクレゾールパープル、フェノールフタレイン、メチルオレンジ、メチルレッド、チモールブルー等が挙げられる。
【００６３】
図５はヘッド駆動部が前記保護材料２２により覆われたインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を覆っている筐体８２を引き上げたときの斜視図を示している。破線は図６の切断箇所を示す。保護材料が切断面３２により切断されたときの、ヘッド駆動が現れた様子を示している。インク供給チューブ９と信号ケーブル１０は保護材料を貫通し、外部に導きさされている。
【００６４】
図６（ｂ）は図５で示したヘッド駆動部が前記保護材料により覆われたインクジェットヘッドＡを横から見た図である。（ａ）は保護材料２２により覆われたインクジェットヘッドＡを（ｂ）のＣ−Ｃで切断したときに正面から見た図である。（ｃ）はインクジェットヘッドＡを（ｂ）とは反対側から見た図である。
【００６５】
例えば、インクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を酸性紙で覆った後に筐体を取り付けることにより、ヘッド駆動部を保護することができる。保護材料は接着剤によりヘッド駆動部に接着固定してもよいし、保護材料を袋状に形成しヘッド駆動部に被せるだけでもよい。これにより保護材料の交換が容易になる。
【００６６】
図７はインクジェットヘッドＡの筐体の内面に乾燥剤と酸性物質を含む保護材を設けた構成を示している。例えば、筐体の内面に乾燥剤２３を接着し、その上から酸性物質を含む保護材料２４を被せて固定することができる。筐体内部を乾燥剤により乾燥することにより、アルカリによるポリイミドの侵食や水蒸気による回路の腐食を低減することができる。
【００６７】
（乾燥剤）
乾燥剤としては、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、酸化カルシウム、酸化スロトンチウム、五酸価リンなどの潮解性無機塩、ゼオライト、シリカゲル、酸化アルミニウム、モレキュラーシーブなどの多孔質の乾燥剤、親水性樹脂等があるが、多孔質の乾燥剤や親水性樹脂が、吸湿しても流れることが無いため、好ましく用いられる。
【００６８】
具体的には、帝人ファイバー製のベルサニー、ダイニック製のゲッターシートなどが市販されている。乾燥剤は透湿性のフィルムにより形成された袋に収められて密封された状態で用いることができる。
【００６９】
図８はインクジェットヘッドのもう一つの例であるインクジェットヘッドＢの斜視図、を示している。
【００７０】
図９（ａ）はインクジェットヘッドＢを（ｂ）に示したＥ−Ｅで切断したときの断面図である。（ｂ）はインクジェットヘッドＢの側面図である。共通インク室と共通インク室からインク供給口までのインク流路は図示されていないが、流路部材１９と第１の筐体部材１４とにより形成されている。
【００７１】
ノズルプレートは天板２７と同一平面内で天板の中央部に配置されており、ノズルプレートに形成されたノズルよりアルカリ溶液が下方に吐出される。
【００７２】
インク供給口はインク供給用のチューブと接続される。第１の筐体部材と流路部材の間は接着剤により封止されているために、筐体を着脱することはできない。コネクター１１は第１の筐体部材１４により位置が規制されているが、筐体との間で接着されていない。筐体は第１の筐体部材１４及び第２の筐体部材１５から構成され１５は１４と接着されている。
【００７３】
コネクター１１はフレキシブルケーブル１６により回路基板１７と接続されている。回路基板と流路部１９の電極２０とはフレキシブルケーブル１８で接続されている。フレキシブルケーブル１６と１８は並列する複数の配線が２枚のポリイミドフィルムに挟まれた構成から成り、柔軟性を有する。
【００７４】
インクジェットヘッドＢはインク供給路が筐体を貫通する部分に間隙を有さないが、コネクターと筐体の間は封止されていないため、外部のミストが筐体内部に進入しうる間隙を有する。封止を行わないのは、プリンター側のコネクターとの接続、切断の際に、コネクターに力が加わるため、筐体とコネクターとの間の接着を保つことが困難なためである。
【００７５】
図１０（ａ）、（ｂ）はインクジェットヘッドＢの筐体の内面に、乾燥剤２５と酸性物質２６を設けた状態を示している。（ａ）は該インクジェットヘッドＢを（ｂ）に示したＥ−Ｅで切断したときの断面図であり、（ｂ）は側面図である。
【実施例】
【００７６】
（試料の作成）
試料１（比較例）
図１で示すインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部（シェアモード、２５６ノズル）を用意した。ここで、電極・配線６は厚さ１９μｍ、幅１８μｍの複数の銅からなる配線パターンの列であり、配線６は両側をポリイミド製のベース材３（厚さ２５μｍ）とポリイミド製のカバーレイ５（厚さ１２．５μｍ）により覆われている。カバーレイ５により覆われていない電極部分は流路部７の引き出し電極と接続するための引き出し電極となる。該引き出し電極と流路部７の引き出し電極は、互いにＡＣＰ接続されて、接続部分は熱硬化性樹脂により、接着補強され、かつ覆われている。
【００７７】
コネクター２と配線６はベース材３に設けられたビアホールを通して電気的に接続されている。
【００７８】
コネクターの周辺のベース材をカバーレイ１（厚さ１２．５μｍ）により覆い接着した。
【００７９】
カバーレイ５にはステンレス製の補強板４（厚さ３００μｍ）を接着した。
【００８０】
図２及び図３で示すように、前記ヘッド駆動部のコネクター２に信号ケーブル１０を接続し、インクチューブコネクター３０にインク供給チューブ９を接続した。
【００８１】
次に、ヘッド駆動部の天板２７を筐体８１に形成された開口部に嵌め込んだ。筐体８１の周縁部と筐体８２の下部が接するように、ヘッド駆動部を筐体８２で覆った。ここで、インク供給チューブは筐体８２の切欠き２８を通し、信号ケーブルは切欠き２９を通し、それぞれ、プリンターのインク供給装置、駆動信号発生装置と接続した。筐体８１と筐体８２とは接着しなかった。
【００８２】
試料２（本発明）
Ｃａｎｏｎ−Ｄｒｙ（キャノン販売株式会社製、酸性紙）を図４に示した保護材料２１の様に、インクジェットヘッドＡの筐体８２の内面に貼り付けた。その他は試料１と同様に試料２を作製した。
【００８３】
試料３（本発明）
保護材料として、フェノールフタレイン溶液（ｐＨ指示薬）を一部分に滴下し乾燥させた「やまゆり」（王子製紙株式会社製、酸性紙）を用いて、図５、６に示した保護材料２２の様に、両面テープで２枚の保護材料を貼り合わせて作製した袋でインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を覆うように包んだ。インク供給チューブ９と信号ケーブル１０は該袋に空けた穴を通して外側に導出された。それ以外は試料１と同様にして、試料３を作製した。
【００８４】
試料４（本発明）
下記酸性液１を染み込ませ、乾燥した不織布（ナイロン製）で試料３と同様にインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を覆った。その他は試料３と同様に試料４を作製した。
【００８５】
試料５（本発明）
下記酸性液２を染み込ませ、乾燥した不織布を、両面テープでインクジェットヘッドＡの天板２７の挿入口付近の筐体８１の内面に接着した。更にインク供給チューブ９を通すための筐体８２の切欠き２８の周辺の筐体内面、及び信号ケーブル１０を通すための筐体８２の切欠き２９の周辺の筐体内面に、前記酸性液２を染み込ませ、乾燥した不織布を両面テープで接着した。その他は試料１と同様に試料４を作製した。
【００８６】
試料６（本発明）
図７に示したように、インクジェットヘッドＡの筐体８２の内面に、乾燥剤２３（ベルサニー；帝人ファイバー製）を両面テープで接着し、それを覆うようにＸｅｒｏｘ４０２４ ３Ｒ７２１（Ｘｅｒｏｘ社製、酸性紙）を接着した。その他は試料１と同様に試料６を作製した。
【００８７】
試料７（比較例）
インクジェットヘッドＢにおいて、図９に示したとおり、フレキシブルケーブル１８の一方の端部と回路基板１７とをＡＣＦで接続し、該フレキシブルケーブル１８のもう一方の端部と流路部１９の引き出し電極とをＡＣＰで接続することにより、ヘッド駆動部（シェアモード、５１２ノズル）を作製した。回路基板１７には駆動信号発生回路が搭載されており、プリンターより送られてくる画像信号に基づいて、圧力発生手段に印加する駆動信号を発生させる。該ヘッド駆動部の流路部を第１の筐体部材１４に接着し、インク流路を完成させた。
【００８８】
コネクター１１に接続されているフレキシブルケーブル１６の端部の接続電極を回路基板１７のコネクター（図示せず）に差し込んで接続する。コネクター１１を第１の筐体部材１４の開口部に嵌め込んだ。前記フレキシブルケーブルは、複数の銅製の配線が接続電極を除いてポリイミドフィルムにより覆われている。
【００８９】
最後に、第２の筐体部材１５を第１の筐体部材１４に接着し封止した。
【００９０】
試料８（本発明）
インクジェットヘッドＢの第１の筐体部材１４のコネクター挿入用開口部の周辺の内面に、４０℃の下記酸性液３を塗布し、冷却してゲル化させた後、乾燥した。このように酸性液で処理した筐体部材１４を用いたほかは、試料７と同様にして試料８を作製した。
【００９１】
（酸性液１）
硫酸アルミニウム ８質量部
水 ９２質量部。
【００９２】
（酸性液２）
クエン酸 １０質量部
水 ９０質量部。
【００９３】
（酸性液３）
酸処理ゼラチン １０質量部
水 ９０質量部
４０℃の上記溶液にクエン酸水溶液（５０質量％）を添加してｐＨ４．０に調整。
【００９４】
試料９（本発明）
インクジェットヘッドＢの第２の筐体部材１５の接着代（第１の筐体部材１４との接合部）を除く全面に、両面テープでやまゆり（王子製紙株式会社製、酸性紙）を接着した。該第２の筐体部材１５の酸性紙が接着された面を内側にして、第１の筐体部材に接着し封止した。その他は試料７と同様にして試料９を作製した。
【００９５】
試料１０（本発明）
図１０に示すように、インクジェットヘッドＢの第２の筐体部材１５に両面テープで乾燥剤２５（ベルサニー；帝人ファイバー製）を接着し、乾燥剤を覆うように接着しろを除く全面に、両面テープでやまゆり（王子製紙株式会社製、酸性紙）を接着した。
【００９６】
前記第２の筐体部材１５の乾燥剤と酸性紙が接着された面を内側にして、第１の筐体部材に接着し封止した。その他は試料７と同様にして試料１０を作製した。
【００９７】
（耐久試験方法）
常温の環境下で、下記のインクを不吐出のノズルが発生するまで、２４℃環境下、駆動周波数：１０ｋＨｚ、パルス幅：６．２μｓ、駆動電圧：１４．１Ｖで連続して出射し、連続出射した回数を表１に示した。試験は吐出回数の上限を１ノズル当たり４０億回とし、４０億回に達した時点で終了した。
【００９８】
不吐出のノズルが発生したヘッドの不吐出のチャネルに繋がる配線部分を観察したところ、インクジェットヘッドＡは、いずれのヘッドも、カバーレイ部分に穴が空き、穴の部分の複数の配線の間に跨って、黒色の異物が観察された。
【００９９】
インクジェットヘッドＢで、不吐出が発生したヘッドの筐体部材１５を剥がし、不吐出のチャネルに繋がるフレキシブルケーブルの部分を観察したところ、いずれのヘッドも、ポリイミドフィルムに穴が空き、穴の部分では複数の配線の間に跨って、黒色の異物が観察された。
【０１００】
（インク組成）
ＫＯＨ ３質量部
グリセリン １０質量部
水 ７質量部。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
表１より、本発明のインクジェットヘッドは、アルカリインクを連続して出射したときの耐久性が、改善されていることが分かる。
【符号の説明】
【０１０３】
１ カバーレイ
２ コネクター
３ ベース材
４ 補強板
５ カバーレイ
６ 電極・配線
７ 流路部
９ インク供給チューブ
１０ 信号ケーブル
１１ コネクター
１２ インク供給口
１３ 天板
１４ 第１の筐体部材
１５ 第２の筐体部材
１６ フレキシブルケーブル
１７ 回路基板
１８ フレキシブルケーブル
１９ 流路部材
２０ 接続電極
２１ 保護材料
２２ 保護材料
２３ 乾燥剤
２４ 酸性物質を含む保護材料
２５ 乾燥剤
２６ 酸性物質を含む保護材料
２７ 天板
２８ 切欠き
２９ 切欠き
３０ インクチューブコネクター
３１ 固定用支持部材
３２ 保護部材の切断面
８１ 筐体
８２ 筐体
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット記録方式に用いられるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの保護材料に関し、特にインクとして強アルカリ性のインクを用いるインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドの保護材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体を微小な液滴の状態で吐出可能な液体噴射ヘッドは、例えば、記録紙上にインク滴を吐出して画像等を記録するインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッド等として広く普及してきている。
【０００３】
それに伴い最近は、インクジェットの産業用への応用が進み、様々なインクによるインクジェット記録が研究されおり、電子部品の製造にインクジェットを適用することも研究されている。
【０００４】
例えば、シリコンウエハのエッチングにはアルカリ溶液が用いられるが、インクジェットによりアルカリをシリコンウエハ上に所望のパターン状に付着させることにより、フォトレジストの工程を経ずにパターン状にエッチングを施すことができる。
【０００５】
これらの分野では、例えば、１Ｎ（規定）以上の濃度のＫＯＨ溶液のように非常に高ｐＨのアルカリ性インクを吐出することが要望されている。
【０００６】
インクジェットヘッドは、インク流路部及び電気回路を含むヘッド駆動部と、それを覆う筐体から構成されている。
【０００７】
電気回路部分の支持体や被服材料には、耐熱性、柔軟性、コスト等の点からポリイミドが広く用いられている。しかし、１Ｎ以上の濃度のＫＯＨ溶液のように非常に強いアルカリ性のインクを出射し続けると、ノズルからインクが出射しないチャネルが発生することが問題となっていた。
【０００８】
不吐出チャネルに繋がる配線部分を調べると、ＡＣＦ接続部分や配線を覆っているポリイミドに、アルカリにより溶解したと思われる小さな穴と、穴の部分には、複数の配線を跨いだ異物又は断線が観察された。
【０００９】
インクジェットヘッドのノズルからは、記録媒体に打ち込まれるメイン液滴だけではなく、それより小さなサテライト液滴が射出されやすい。サテライト液滴は記録媒体に届かずに、ミストになってヘッド周辺に浮遊するものが多い。
【００１０】
上記ミストはヘッドを覆う筐体の隙間から進入して、ヘッドの内部に付着すると考えられる。これらの浮遊しているアルカリ性のミストが、配線を覆っているポリイミドに付着すると、ポリイミドはアルカリにより加水分解されるため、ミストが付着した部分のポリイミドが溶解すると考えられる。
【００１１】
ヘッドの内部には、インクが吐出する複数のノズルが設けられたヘッドチップとチップにインクを導入するマニホールド等のインク流路が備えられている。また、ヘッドチップは各ノズルに連通する複数の圧力室を備えており、各圧力室はインクに圧力を掛けるための圧力発生手段を備えている。該圧力発生手段としては、圧電素子により圧力室の壁面を動かすもの、静電力により圧力室の壁面を動かすもの及び発熱素子による熱でインクを沸騰させるものが、一般的に使用されている。
【００１２】
該圧力発生手段は何れも電気的エネルギーにより作動し、各圧力発生手段と接続されている電極はチップの外に引き出され、チップ外の電気回路と接続されている。この接続には、ポリイミドフィルムに導電パターンが形成された配線基板やフレキシブルケーブルが用いられ、配線基板やフレキシブルケーブルはＡＣＰ（導電性微粒子を含有した熱硬化性の接着剤の存在下で、前記電極を向かい合わせて、加熱圧着される方法により接続するための異方性導電ペースト）を介してチップの接続電極と接続される。さらに該電気回路は、インクジェットヘッドのコネクターを介してプリンターに設けられている回路と接続されている。
【００１３】
電気回路部分は、例えば、外部より駆動信号を送る信号ケーブルと接続するためのコネクターを有する配線基板のみの場合と、外部より送られてくる画像信号により駆動信号を発生する機能を有する場合がある。外部の駆動信号又は画像信号を受けるコネクターは筐体の内部にあり覆われている場合と、筐体から一部露出している場合がある。また、インク流路部に連通し、インク供給チューブと接続するためのインク供給口も、筐体の内部にある場合と、筐体から一部露出している場合がある。
【００１４】
コネクター又はインク供給口が筐体の内部にある場合、筐体を外してメンテナンスの作業を容易に行える利点がある。しかし、ケーブルやインク供給チューブを通すために、筐体に切り欠きを設ける必要があり、ケーブルやインク供給チューブと筐体の切欠きの間隙が生じる。
【００１５】
一方、コネクターやインク供給口が筐体から露出している場合は、上記より間隙は生じにくいが、コネクターの封止が困難であり、若干の間隙が生じる。
【００１６】
前記ミスとは、これらの間隙を通って筐体内部に侵入し、配線基板やフレキシブルケーブルに付着すると考えられる。
【００１７】
ポリイミドはサーマルタイプのインクジェットヘッドにおいて、圧力室の壁面に設けられた配線の保護膜として使用した場合、ｐＨ１０のアルカリ性インクによって、加水分解を受けて剥離してしまうことが、特許文献１に記載されているように、アルカリに対する耐久性は低い。
【００１８】
本発明のインクジェットヘッドにて出射される電子工業用のアルカリ性インクは、ｐＨ１３以上の非常に強いアルカリ性である場合が多く、ポリイミドフィルムを用いたフレキシブルケーブル等に付着しただけで、ポリイミドフィルムは加水分解を受けて溶解し、ポリイミドの層により覆われていた配線の断線やショートを引き起こす可能性が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平９−２４６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、部材としてポリイミドを使用するインクジェットヘッドにより強アルカリ性のインクを出射しても、電気的な故障によるインクの不吐出を起こさないインクジェットヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
１．電気的な接続手段として、ポリイミドを有する配線基板又はポリイミドを有するフレキシブルケーブルを備え、かつ該配線基板及び該フレキシブルケーブルを覆う筐体を備えて、アルカリ溶液を吐出するインクジェットヘッドにおいて、酸性物質を含む保護材料を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【００２２】
２．前記保護材料を筐体の内部に有することを特徴とする前記１に記載のインクジェットヘッド。
【００２３】
３．前記酸性物質がクエン酸、ホウ酸、燐酸、サリチル酸から選ばれた少なくとも１つを含むことを特徴とする前記１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【００２４】
４．前記保護材料が繊維状材料を含むことを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【００２５】
５．前記保護材料が酸性紙であることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【００２６】
６．前記酸性紙が硫酸アルミニウムを含むことを特徴とする前記５に記載のインクジェットヘッド。
【００２７】
７．前記保護材料が、塗布後、ゲル化して形成されたことを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【００２８】
８．前記繊維状材料が布であることを特徴とする前記４に記載のインクジェットヘッド。
【００２９】
９．保護材料がｐＨ指示薬を含有することを特徴とする前記１〜８のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【００３０】
１０．保護材料が乾燥剤を酸性物質で覆う構成からなることを特徴とする前記１〜９のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【００３１】
１１．インクジェットヘッドの筐体が取り外し可能であることを特徴とする前記１〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【発明の効果】
【００３２】
非常に強いアルカリ性のインクを出射し続けると、強アルカリ性のミストが配線を覆っているポリイミドに付着して加水分解を起こし付着した部分のポリイミドが溶解する。酸性物質を含む保護材料を備えることで強アルカリのミストが付着した配線基板の界面でｐＨを下げる、もしくはアルカリと保護材料が接触し、中和することで残存するミストが減少すると考えられ、経時的に与える配線基板の溶解や、ポリイミドの損傷に因る電流のリークを防ぐことができた。
【００３３】
乾燥剤を酸性物質で覆い筐体内に配置することで、配線基板の溶解やポリイミドの損傷による電流のリークや断線を防止できた。乾燥剤は筐体内の強アルカリのミストの水分を吸収することができ、酸性物質と併用することにより、ポリイミドに対する腐食を相乗的に抑制できると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）インクジェットヘッドＡの駆動部（インク流路部と配線基板）、（ｂ）配線基板の側面図。
【図２】インクジェットヘッドＡの斜視図。
【図３】（ａ）インクジェットヘッドＡの（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図。（ｂ）（ｃ）該インクジェットヘッドの側面図。
【図４】（ａ）筐体の内側にシート状の保護材料を接着したインクジェットヘッドＡの（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図。（ｂ）（ｃ）該インクジェットヘッドの側面図。
【図５】ヘッド駆動部が保護材料により覆われたインクジェットヘッドＡの斜視図。
【図６】（ａ）ヘッド駆動部が保護材料により覆われたインクジェットヘッドＡの（ｂ）（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面図。（ｂ）（ｃ）該インクジェットヘッドの側面図。
【図７】（ａ）筐体の内側に乾燥剤と酸性物質からなる保護材料が設けられたインクジェットヘッドＡの（ｂ）におけるＤ−Ｄ断面図。（ｂ）（ｃ）該インクジェットヘッドの側面図。
【図８】インクジェットヘッドＢの斜視図。
【図９】（ａ）インクジェットヘッドＢの（ｂ）におけるＥ−Ｅ断面図。（ｂ）該インクジェットヘッドの側面図。
【図１０】（ａ）筐体の内側に乾燥剤と酸性物質を含む保護材料が設けられたインクジェットヘッドＢの（ｂ）におけるＦ−Ｆ断面図。（ｂ）（ｃ）該インクジェットヘッドの側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に本発明について、図を参照しながら詳細に記載するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００３６】
（配線基板）
前記配線基板は補強板（金属などの強度の大きな材料）などにより、固定された形状を保つものであり、接続電極部分を除き配線はポリイミドのフィルムにより被覆されている。また、配線基板には配線以外のコネクター等の部品を備えることが可能である。
【００３７】
補強板には耐蝕性、強度の点からステンレスが好ましく用いられる。
【００３８】
配線は、電気伝導度、コストの点から、銅が一般的に用いられる。
【００３９】
（フレキシブルケーブル）
前記フレキシブルケーブルは端部の接続電極を除き、ポリイミドのフィルムにより並列する複数の配線を両面から被覆した屈曲可能な配線材料である。配線は、上記と同様に、銅が一般的に用いられる。
【００４０】
（アルカリ溶液）
前記インクジェットヘッドにより吐出されるアルカリ溶液はｐＨ１３以上の溶液であり、アルカリ成分としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムなどが挙げられる。
【００４１】
アルカリ溶液の溶媒としては、水が用いられるが、ノズル詰まりを防止するために、水と共に水溶性の有機溶媒を有することが好ましい。
【００４２】
図１はインクジェットヘッドの１例であるインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を示す図である。（ａ）は正面図であり、（ｂ）は駆動部に設けられている配線基板の側面図である。（ｂ）では、分かりやすいように、カバーレイ１（厚さ１２．５μｍ）、カバーレイ５（厚さ１２．５μｍ）、配線６（厚さ１８μｍ）、ベース材３（２５μｍ）及び補強板４（３００μｍ）をそれぞれ厚み方向に拡大して描いている。
【００４３】
配線基板は配線６、コネクター２及びビアホール（配線６とコネクター２を電気的に接続する）からなる。
【００４４】
配線６はベース材３上に形成され、主要部分がカバーレイ５で覆われている。配線６の一部はカバーレイ５により被覆されておらず、接続用の電極として露出している。ベース材３の配線が設けられていない面にはコネクター２が設けられており、コネクターの周辺部分はカバーレイ１で覆われている。
【００４５】
インク流路部７は図示されていないノズルプレート（天板２７と同一平面内の天板２７の中央部に位置する）に形成された複数のインク吐出ノズル（図示せず）に、それぞれ連通するインクチャネル（図示せず）、複数のインクチャネルと連通する共通インク室（図示せず）、各インクチャネルのインクに圧力を付与するための圧力付与手段（図示せず）、圧力付与手段を動作させるための電極（図示せず）、該電極外部まで引き出し露出させた接続用の電極（図示せず）からなる。前記共通インク室はインクチューブコネクター３０と連通しており、インクチューブコネクターはプリンターのインク供給装置（図示せず）とインク供給チューブ（図示せず）により繋がっている。
【００４６】
インク流路部７の接続用電極と前記６の電極とがＡＣＰにより接続されている。
【００４７】
カバーレイ５の表面には補強板４が接着されている。ここで、ベース材３及びカバーレイ５はポリイミドフィルムより形成されたものである。補強板４は例えばステンレス製であれば腐食に対して耐久性があり好ましい。
【００４８】
図２はインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を覆っている筐体８２を引き上げたときの斜視図を示している。破線は図３の切断箇所を示す。
【００４９】
底面側の筐体８１の開口部にノズルプレート部分がはめ込まれており、固定用支持部材３１によりヘッド駆動部が底面側の筐体８１上に固定されている。アルカリ溶液は下方Ｇの方向に吐出される。
【００５０】
図３はヘッド駆動部を筐体が覆っているインクジェットヘッドＡである。（ｂ）はインクジェットヘッドＡを横から見た図であり、（ａ）はインクジェットヘッドＡを（ｂ）のＡ−Ａで切断したときに正面から見た図である。（ｃ）はインクジェットヘッドＡを（ｂ）とは反対側から見た図である。
【００５１】
電子工業用のインクジェットヘッドは、泡抜き、異物除去などのメンテナンスを手作業で行うことがあり、インクジェットヘッドＡの筐体８２はメンテナンスのためにヘッド駆動部と着脱可能になっている。
【００５２】
底面側の筐体８１の開口部には、ノズルプレートを同一平面内の中央部に有する天板１３がはめ込まれており、上側の筐体８２はヘッド駆動部を覆う形で、底面側の筐体８１の上に接着されずに置かれている。インク供給チューブ９及び信号ケーブル１０を通すために上側の筐体８２の裾部分には切欠き２８、２９が設けられている。そのため、インク供給チューブと筐体の間、プリンターからの信号ケーブルと筐体との間などに空隙が生じやすい。
【００５３】
図４は筐体の内側にシート状の酸性物質を含む保護材料２１を接着しているインクジェットヘッドＡを示している。
【００５４】
（ｂ）はインクジェットヘッドＡを横から見た図であり、（ａ）はインクジェットヘッドＡを（ｂ）のＢ−Ｂで切断し切断面の正面から見た図である。（ｃ）はインクジェットヘッドＡを（ｂ）とは反対側から見た図である。
【００５５】
（酸性物質）
酸性物質とは水に溶解又は分散することにより、該水のｐＨが６以下となる化合物である。酸性物質の例としては、硫酸アルミニウム、酸性白土、活性白土、ゼオライト、酸型イオン交換樹脂（ポリスチレンスルホン酸系樹脂（例えばオルガノ社製アンバーリスト（Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ）１５）、Ｈ形アクリル系樹脂（例えばオルガノ社製アンバーライト（Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ）ＩＲＣ−７６）等）、クエン酸、ホウ酸、燐酸、サリチル酸、安息香酸、シュウ酸などが挙げられる。
【００５６】
（保護材料）
これらの酸性物質は水溶性樹脂の水溶液に溶解又は分散して、塗布することにより、保護材料の層中に含有させても良い。ゲル形成のための分散質を添加すると、塗布後にゲル化させることにより、厚く塗布することが出来て、一層効果的である。
【００５７】
ゲルは分散媒として水を用いるヒドロゲルが酸性物質を添加しやすい点から好ましい。ゲルを形成するための分散質としては、加温した状態では流動性を有し、冷却することによりゲル化する水溶性樹脂が好ましい。該水溶性樹脂の好ましい例としては、ゼラチン、寒天、架橋されたポリビニルアルコール等が挙げられ、無機の分散質の好ましい例としてはチキソトロピー性の気相法シリカ微粒子が挙げられる。
【００５８】
ゲル状態を保ったまま乾燥すれば、厚く均一な保護材料の膜を形成することができることから、多量の酸性物質を保持させることが出来、大きな効果を発揮する。
【００５９】
保護材料は酸性物質を繊維状材料に含ませたものも、上記と同様に多くの酸性物質を保持させることから好ましい。該繊維状材料の例としては、綿、紙、ガーゼ、織物、不織布、などが挙げられる。前記繊維状材料を構成する物質としては、セルロース、羊毛、絹、合成繊維（ポリエステル、ナイロン、アクリル、ポリプロピレン等）が挙げられる。
【００６０】
前記繊維状材料として紙を用いた酸性紙は廉価であり、加工が容易な点から好ましい。酸性紙はセルロースと硫酸アルミニウムを有する紙であり、例えば、Ｃａｎｏｎ Ｄｒｙ（キャノン販売株式会社製、酸性紙）、ＥＰＰ（エプソン販売株式会社製、酸性紙）、Ｘｅｒｏｘ ４０２４ ３Ｒ７２１（Ｘｅｒｏｘ社、酸性紙）、やまゆり（王子製紙株式会社製、酸性紙）、Ｒｉｃｏｐｙ ６２００（株式会社リコー製、酸性紙）、Ｘｅｒｏｘ Ｒ （富士ゼロックス株式会社製、酸性紙）として市販され、また、Ｎｅｅｎａｈ ｂｏｎｄ社からも市販されている。
【００６１】
保護材料には酸性物質の他に、ｐＨ指示薬を有することが好ましい。インクミストの付着により、酸性物質の中和が進行する状態が観察できることから、保護材料の交換時期の目安にすることができる。ｐＨ指示薬は水に溶解し、保護材料の一部に滴下して、乾燥させることによりスポット状に配置すればよい。該スポットの色を観察することにより、保護材料が酸性に保たれているかどうか判定できる。
【００６２】
本発明で用いられるｐＨ指示薬としては、ブロモチモールブルー、ブロムクレゾールパープル、フェノールフタレイン、メチルオレンジ、メチルレッド、チモールブルー等が挙げられる。
【００６３】
図５はヘッド駆動部が前記保護材料２２により覆われたインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を覆っている筐体８２を引き上げたときの斜視図を示している。破線は図６の切断箇所を示す。保護材料が切断面３２により切断されたときの、ヘッド駆動が現れた様子を示している。インク供給チューブ９と信号ケーブル１０は保護材料を貫通し、外部に導きさされている。
【００６４】
図６（ｂ）は図５で示したヘッド駆動部が前記保護材料により覆われたインクジェットヘッドＡを横から見た図である。（ａ）は保護材料２２により覆われたインクジェットヘッドＡを（ｂ）のＣ−Ｃで切断したときに正面から見た図である。（ｃ）はインクジェットヘッドＡを（ｂ）とは反対側から見た図である。
【００６５】
例えば、インクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を酸性紙で覆った後に筐体を取り付けることにより、ヘッド駆動部を保護することができる。保護材料は接着剤によりヘッド駆動部に接着固定してもよいし、保護材料を袋状に形成しヘッド駆動部に被せるだけでもよい。これにより保護材料の交換が容易になる。
【００６６】
図７はインクジェットヘッドＡの筐体の内面に乾燥剤と酸性物質を含む保護材を設けた構成を示している。例えば、筐体の内面に乾燥剤２３を接着し、その上から酸性物質を含む保護材料２４を被せて固定することができる。筐体内部を乾燥剤により乾燥することにより、アルカリによるポリイミドの侵食や水蒸気による回路の腐食を低減することができる。
【００６７】
（乾燥剤）
乾燥剤としては、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、酸化カルシウム、酸化スロトンチウム、五酸価リンなどの潮解性無機塩、ゼオライト、シリカゲル、酸化アルミニウム、モレキュラーシーブなどの多孔質の乾燥剤、親水性樹脂等があるが、多孔質の乾燥剤や親水性樹脂が、吸湿しても流れることが無いため、好ましく用いられる。
【００６８】
具体的には、帝人ファイバー製のベルサニー、ダイニック製のゲッターシートなどが市販されている。乾燥剤は透湿性のフィルムにより形成された袋に収められて密封された状態で用いることができる。
【００６９】
図８はインクジェットヘッドのもう一つの例であるインクジェットヘッドＢの斜視図、を示している。
【００７０】
図９（ａ）はインクジェットヘッドＢを（ｂ）に示したＥ−Ｅで切断したときの断面図である。（ｂ）はインクジェットヘッドＢの側面図である。共通インク室と共通インク室からインク供給口までのインク流路は図示されていないが、流路部材１９と第１の筐体部材１４とにより形成されている。
【００７１】
ノズルプレートは天板２７と同一平面内で天板の中央部に配置されており、ノズルプレートに形成されたノズルよりアルカリ溶液が下方に吐出される。
【００７２】
インク供給口はインク供給用のチューブと接続される。第１の筐体部材と流路部材の間は接着剤により封止されているために、筐体を着脱することはできない。コネクター１１は第１の筐体部材１４により位置が規制されているが、筐体との間で接着されていない。筐体は第１の筐体部材１４及び第２の筐体部材１５から構成され１５は１４と接着されている。
【００７３】
コネクター１１はフレキシブルケーブル１６により回路基板１７と接続されている。回路基板と流路部１９の電極２０とはフレキシブルケーブル１８で接続されている。フレキシブルケーブル１６と１８は並列する複数の配線が２枚のポリイミドフィルムに挟まれた構成から成り、柔軟性を有する。
【００７４】
インクジェットヘッドＢはインク供給路が筐体を貫通する部分に間隙を有さないが、コネクターと筐体の間は封止されていないため、外部のミストが筐体内部に進入しうる間隙を有する。封止を行わないのは、プリンター側のコネクターとの接続、切断の際に、コネクターに力が加わるため、筐体とコネクターとの間の接着を保つことが困難なためである。
【００７５】
図１０（ａ）、（ｂ）はインクジェットヘッドＢの筐体の内面に、乾燥剤２５と酸性物質２６を設けた状態を示している。（ａ）は該インクジェットヘッドＢを（ｂ）に示したＥ−Ｅで切断したときの断面図であり、（ｂ）は側面図である。
【実施例】
【００７６】
（試料の作成）
試料１（比較例）
図１で示すインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部（シェアモード、２５６ノズル）を用意した。ここで、電極・配線６は厚さ１９μｍ、幅１８μｍの複数の銅からなる配線パターンの列であり、配線６は両側をポリイミド製のベース材３（厚さ２５μｍ）とポリイミド製のカバーレイ５（厚さ１２．５μｍ）により覆われている。カバーレイ５により覆われていない電極部分は流路部７の引き出し電極と接続するための引き出し電極となる。該引き出し電極と流路部７の引き出し電極は、互いにＡＣＰ接続されて、接続部分は熱硬化性樹脂により、接着補強され、かつ覆われている。
【００７７】
コネクター２と配線６はベース材３に設けられたビアホールを通して電気的に接続されている。
【００７８】
コネクターの周辺のベース材をカバーレイ１（厚さ１２．５μｍ）により覆い接着した。
【００７９】
カバーレイ５にはステンレス製の補強板４（厚さ３００μｍ）を接着した。
【００８０】
図２及び図３で示すように、前記ヘッド駆動部のコネクター２に信号ケーブル１０を接続し、インクチューブコネクター３０にインク供給チューブ９を接続した。
【００８１】
次に、ヘッド駆動部の天板２７を筐体８１に形成された開口部に嵌め込んだ。筐体８１の周縁部と筐体８２の下部が接するように、ヘッド駆動部を筐体８２で覆った。ここで、インク供給チューブは筐体８２の切欠き２８を通し、信号ケーブルは切欠き２９を通し、それぞれ、プリンターのインク供給装置、駆動信号発生装置と接続した。筐体８１と筐体８２とは接着しなかった。
【００８２】
試料２（本発明）
Ｃａｎｏｎ−Ｄｒｙ（キャノン販売株式会社製、酸性紙）を図４に示した保護材料２１の様に、インクジェットヘッドＡの筐体８２の内面に貼り付けた。その他は試料１と同様に試料２を作製した。
【００８３】
試料３（本発明）
保護材料として、フェノールフタレイン溶液（ｐＨ指示薬）を一部分に滴下し乾燥させた「やまゆり」（王子製紙株式会社製、酸性紙）を用いて、図５、６に示した保護材料２２の様に、両面テープで２枚の保護材料を貼り合わせて作製した袋でインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を覆うように包んだ。インク供給チューブ９と信号ケーブル１０は該袋に空けた穴を通して外側に導出された。それ以外は試料１と同様にして、試料３を作製した。
【００８４】
試料４（本発明）
下記酸性液１を染み込ませ、乾燥した不織布（ナイロン製）で試料３と同様にインクジェットヘッドＡのヘッド駆動部を覆った。その他は試料３と同様に試料４を作製した。
【００８５】
試料５（本発明）
下記酸性液２を染み込ませ、乾燥した不織布を、両面テープでインクジェットヘッドＡの天板２７の挿入口付近の筐体８１の内面に接着した。更にインク供給チューブ９を通すための筐体８２の切欠き２８の周辺の筐体内面、及び信号ケーブル１０を通すための筐体８２の切欠き２９の周辺の筐体内面に、前記酸性液２を染み込ませ、乾燥した不織布を両面テープで接着した。その他は試料１と同様に試料４を作製した。
【００８６】
試料６（本発明）
図７に示したように、インクジェットヘッドＡの筐体８２の内面に、乾燥剤２３（ベルサニー；帝人ファイバー製）を両面テープで接着し、それを覆うようにＸｅｒｏｘ４０２４ ３Ｒ７２１（Ｘｅｒｏｘ社製、酸性紙）を接着した。その他は試料１と同様に試料６を作製した。
【００８７】
試料７（比較例）
インクジェットヘッドＢにおいて、図９に示したとおり、フレキシブルケーブル１８の一方の端部と回路基板１７とをＡＣＦで接続し、該フレキシブルケーブル１８のもう一方の端部と流路部１９の引き出し電極とをＡＣＰで接続することにより、ヘッド駆動部（シェアモード、５１２ノズル）を作製した。回路基板１７には駆動信号発生回路が搭載されており、プリンターより送られてくる画像信号に基づいて、圧力発生手段に印加する駆動信号を発生させる。該ヘッド駆動部の流路部を第１の筐体部材１４に接着し、インク流路を完成させた。
【００８８】
コネクター１１に接続されているフレキシブルケーブル１６の端部の接続電極を回路基板１７のコネクター（図示せず）に差し込んで接続する。コネクター１１を第１の筐体部材１４の開口部に嵌め込んだ。前記フレキシブルケーブルは、複数の銅製の配線が接続電極を除いてポリイミドフィルムにより覆われている。
【００８９】
最後に、第２の筐体部材１５を第１の筐体部材１４に接着し封止した。
【００９０】
試料８（本発明）
インクジェットヘッドＢの第１の筐体部材１４のコネクター挿入用開口部の周辺の内面に、４０℃の下記酸性液３を塗布し、冷却してゲル化させた後、乾燥した。このように酸性液で処理した筐体部材１４を用いたほかは、試料７と同様にして試料８を作製した。
【００９１】
（酸性液１）
硫酸アルミニウム ８質量部
水 ９２質量部。
【００９２】
（酸性液２）
クエン酸 １０質量部
水 ９０質量部。
【００９３】
（酸性液３）
酸処理ゼラチン １０質量部
水 ９０質量部
４０℃の上記溶液にクエン酸水溶液（５０質量％）を添加してｐＨ４．０に調整。
【００９４】
試料９（本発明）
インクジェットヘッドＢの第２の筐体部材１５の接着代（第１の筐体部材１４との接合部）を除く全面に、両面テープでやまゆり（王子製紙株式会社製、酸性紙）を接着した。該第２の筐体部材１５の酸性紙が接着された面を内側にして、第１の筐体部材に接着し封止した。その他は試料７と同様にして試料９を作製した。
【００９５】
試料１０（本発明）
図１０に示すように、インクジェットヘッドＢの第２の筐体部材１５に両面テープで乾燥剤２５（ベルサニー；帝人ファイバー製）を接着し、乾燥剤を覆うように接着しろを除く全面に、両面テープでやまゆり（王子製紙株式会社製、酸性紙）を接着した。
【００９６】
前記第２の筐体部材１５の乾燥剤と酸性紙が接着された面を内側にして、第１の筐体部材に接着し封止した。その他は試料７と同様にして試料１０を作製した。
【００９７】
（耐久試験方法）
常温の環境下で、下記のインクを不吐出のノズルが発生するまで、２４℃環境下、駆動周波数：１０ｋＨｚ、パルス幅：６．２μｓ、駆動電圧：１４．１Ｖで連続して出射し、連続出射した回数を表１に示した。試験は吐出回数の上限を１ノズル当たり４０億回とし、４０億回に達した時点で終了した。
【００９８】
不吐出のノズルが発生したヘッドの不吐出のチャネルに繋がる配線部分を観察したところ、インクジェットヘッドＡは、いずれのヘッドも、カバーレイ部分に穴が空き、穴の部分の複数の配線の間に跨って、黒色の異物が観察された。
【００９９】
インクジェットヘッドＢで、不吐出が発生したヘッドの筐体部材１５を剥がし、不吐出のチャネルに繋がるフレキシブルケーブルの部分を観察したところ、いずれのヘッドも、ポリイミドフィルムに穴が空き、穴の部分では複数の配線の間に跨って、黒色の異物が観察された。
【０１００】
（インク組成）
ＫＯＨ ３質量部
グリセリン １０質量部
水 ７質量部。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
表１より、本発明のインクジェットヘッドは、アルカリインクを連続して出射したときの耐久性が、改善されていることが分かる。
【符号の説明】
【０１０３】
１ カバーレイ
２ コネクター
３ ベース材
４ 補強板
５ カバーレイ
６ 電極・配線
７ 流路部
９ インク供給チューブ
１０ 信号ケーブル
１１ コネクター
１２ インク供給口
１３ 天板
１４ 第１の筐体部材
１５ 第２の筐体部材
１６ フレキシブルケーブル
１７ 回路基板
１８ フレキシブルケーブル
１９ 流路部材
２０ 接続電極
２１ 保護材料
２２ 保護材料
２３ 乾燥剤
２４ 酸性物質を含む保護材料
２５ 乾燥剤
２６ 酸性物質を含む保護材料
２７ 天板
２８ 切欠き
２９ 切欠き
３０ インクチューブコネクター
３１ 固定用支持部材
３２ 保護部材の切断面
８１ 筐体
８２ 筐体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的な接続手段として、ポリイミドを有する配線基板又はポリイミドを有するフレキシブルケーブルを備え、かつ該配線基板及び該フレキシブルケーブルを覆う筐体を備えて、アルカリ溶液を吐出するインクジェットヘッドにおいて、酸性物質を含む保護材料を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記保護材料を筐体の内部に有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記酸性物質がクエン酸、ホウ酸、燐酸、サリチル酸から選ばれた少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記保護材料が繊維状材料を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記保護材料が酸性紙であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記酸性紙が硫酸アルミニウムを含むことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記保護材料が、塗布後、ゲル化して形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記繊維状材料が布であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
保護材料がｐＨ指示薬を含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
保護材料が乾燥剤を酸性物質で覆う構成からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
インクジェットヘッドの筐体が取り外し可能であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１】
電気的な接続手段として、ポリイミドを有する配線基板又はポリイミドを有するフレキシブルケーブルを備え、かつ該配線基板及び該フレキシブルケーブルを覆う筐体を備えて、アルカリ溶液を吐出するインクジェットヘッドにおいて、酸性物質を含む保護材料を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記保護材料を筐体の内部に有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記酸性物質がクエン酸、ホウ酸、燐酸、サリチル酸から選ばれた少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記保護材料が繊維状材料を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記保護材料が酸性紙であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記酸性紙が硫酸アルミニウムを含むことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記保護材料が、塗布後、ゲル化して形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記繊維状材料が布であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
保護材料がｐＨ指示薬を含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
保護材料が乾燥剤を酸性物質で覆う構成からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
インクジェットヘッドの筐体が取り外し可能であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−５０８６１（Ｐ２０１１−５０８６１Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２３９６（Ｐ２００９−２０２３９６）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（３０５００２３９４）コニカミノルタＩＪ株式会社 (317)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（３０５００２３９４）コニカミノルタＩＪ株式会社 (317)
【Ｆターム（参考）】
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