(57)【要約】【課題】インク吐出ヘッドの加減速や振動等に伴う、インク吐出ヘッドやヘッドに接続されたインク供給配管内部のインクに対する予期せぬ圧力変化を抑制するため、インク圧力緩衝機構を設置し、かつ、インク供給機構が有するインク吐出ヘッドのメニスカス制御の機能を、精度良く行う事が可能なインク吐出装置およびインク圧力緩衝方法を提供する事。【解決手段】前記インク圧力緩衝機構が、インク圧力変動を抑制するための可撓性部材と、可撓性部材を覆うように設置された空間部からなり、該空間部に外気との連通／密閉を切り換えるための弁を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク吐出ヘッドと、該インク吐出ヘッドに一定圧力でインクを供給するためのインク供給機構と、インク吐出ヘッドとインク供給機構とを接続するインク供給配管と、インク供給配管に設置され、インク圧力変動を抑制するためのインク圧力緩衝機構とを備えたインク吐出装置において、
前記インク圧力緩衝機構が、インク圧力変動を抑制するための可撓性部材と、可撓性部材を覆うように設置された空間部からなり、該空間部に外気との連通／密閉を切り換えるための弁を備えた事を特徴とするインク吐出装置。
【請求項２】
前記インク圧力緩衝機構の可撓性部材が、可撓性を有するチューブからなる事を特徴とする、請求項１に記載のインク吐出装置。
【請求項３】
前記インク圧力緩衝機構の可撓性部材が、可撓性を有するフィルム膜からなる事を特徴とする、請求項１に記載のインク吐出装置。
【請求項４】
前記インク圧力緩衝機構の可撓性部材を覆うように設置された空間部が、液体で満たされた事を特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のインク吐出装置。
【請求項５】
前記インク圧力緩衝機構の可撓性部材を覆うように設置された空間部に満たされた液体が、不揮発性を有する液体である事を特徴とする請求項４に記載のインク吐出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のインク吐出装置を用いて、前記インク圧力緩衝機構の、可撓性部材を覆うように設置された空間部に備えた弁を開閉する事で、インク圧力変動を抑制する効果の有効／無効を切り換える事を特徴とする、インク圧力緩衝方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク吐出記録方式によって、インク吐出ヘッドのノズル孔からインクを吐出して、画像等を記録するインク吐出装置において、インク吐出ヘッドの移動に伴う加減速や振動等による、インク吐出ヘッドやインク供給配管内部のインク圧力変化を抑制する事が可能な、インク圧力緩衝機構を備えたインク吐出装置およびインク圧力緩衝方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に広く用いられているインク吐出記録方式によるインク吐出ヘッドのインク吐出方法には、インク液滴を吐出するために用いられる吐出エネルギー発生素子として、圧電素子を利用する方式や電気熱変換素子を利用する方式等があり、いずれも電気信号によりインク液滴の吐出量や吐出タイミングを制御する事が可能である。近年の技術進歩によりこれらの方式によるインク吐出ヘッドを用いたプリンター、印刷機が多く使用されるようになり、その印刷品質も高品位なものが求められている。
【０００３】
インク吐出記録方式を用いたプリンター、印刷機により画像等を印刷する場合、印刷媒体に対してインク吐出ヘッドを往復移動させ、一定ラインずつ印刷を行う方式や、インク吐出ヘッドを所定位置に静止させ、印刷媒体を移動させ印刷を行う方式等様々な方式がとられているが、一定ラインずつ印刷を行う場合は、印刷を行う最中に、またインク吐出ヘッドを静止させ、印刷媒体を移動させる場合においても、インク吐出ヘッドを待機位置から印刷位置へ移動させる場合や、インク吐出ヘッドをメンテナンス位置に移動させる場合等に、インク吐出ヘッドの移動が必要となり、インク吐出ヘッド移動に伴う加減速や振動等によって、インク吐出ヘッドやヘッドに接続されたインク供給配管内部のインクに対し圧力変化が発生する。
【０００４】
インク吐出ヘッドやインク供給配管内部のインクに予期せぬ圧力変化が加わると、インク吐出ヘッドのノズル孔部においてメニスカスが保てなくなり、その結果インク吐出ヘッドから吐出されるインクに飛翔曲がり（ミスディレクション）が発生したり、ノズル孔部へのエア混入に伴う吐出不良が発生したり、さらにはノズル孔部からのインク漏れ等が発生して、印刷品質の著しい低下を引き起こす原因となる。このため、インク吐出ヘッドやインク供給配管内部のインクへの圧力変化を抑制するため、インク供給配管にインク圧力緩衝機構を取り付ける例が多く見られる。
【０００５】
インクの圧力変化を抑制するインク圧力緩衝機構としては、例えば特許文献１に示したように、インク供給経路にインクバッファ部を設け、その一部を可撓性フィルム膜で覆い、フィルム膜へ重りを取り付け、ダンパとしての効果を持たせるインク圧力緩衝機構や、インク吐出ヘッドへのインク供給配管とは別に、インク供給配管と連通したインク配管とインク送液手段を設け、インク圧力を相殺する方向にインク流動を発生させて、インク圧力変化を抑制するインク圧力緩衝機構など、様々な対策がとられている。
【特許文献１】特許第３８０４９０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年の装置大型化や印刷要求品質の高品位化に伴い、インク吐出記録方式を用いたプリンター、印刷機において、より多数のインク吐出ヘッドを搭載し、それぞれのインク吐出ヘッドに対し、吐出エネルギー発生素子を働かせる前の吐出ヘッドノズル孔部での液面形状を安定化する、いわゆるメニスカス制御を精度良く行う必要性が高まってい
る。メニスカス制御のためには、インク圧力を制御する機能を有してインク吐出ヘッドに一定圧力でインクを供給するためのインク供給機構が必要である。インク供給機構は、インクを貯蔵してある容器と、該容器からインクを過不足なく送液するためのポンプ、例えばダイヤフラムポンプやチューブポンプ、タービンポンプなどと、メニスカスが形成されるインク吐出ヘッドノズル孔部の圧力を測定、監視するための圧力センサと、該圧力センサからの信号を処理し、送液ポンプの駆動指令信号へとフィードバックするための信号処理部などから構成され、印刷要求品質の高品位化に対応するべく、その性能は著しく向上している。
【０００７】
一方、前述のとおり、インク吐出ヘッド移動に伴う加減速や振動等による、インク吐出ヘッドやヘッドに接続されたインク供給配管内部のインクに対する予期せぬ圧力変化を抑制するため、インク供給配管にインク圧力緩衝機構を取り付けることも重要である。
【０００８】
しかしながら、インク圧力変化を抑制するためのインク圧力緩衝機構をインク供給配管に設置すると、その緩衝効果により圧力変化が過剰に抑制されるため、インク供給機構が有する、高精度なメニスカス制御に伴うインク圧力の微妙な調整機能も吸収されてしまい、メニスカス制御が妨げられ、その結果、濃度ムラ等の品質不良を発生させてしまう問題があった。
【０００９】
本発明の課題は、インク吐出ヘッドの加減速や振動等に伴う、インク吐出ヘッドやヘッドに接続されたインク供給配管内部のインクに対する予期せぬ圧力変化を抑制するため、インク圧力緩衝機構を設置し、かつ、インク供給機構が有するインク吐出ヘッドのメニスカス制御の機能を、精度良く行う事が可能なインク吐出装置およびインク圧力緩衝方法を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明は以下の構成を採用する。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、インク吐出ヘッドと、該インク吐出ヘッドに一定圧力でインクを供給するためのインク供給機構と、インク吐出ヘッドとインク供給機構とを接続するインク供給配管と、インク供給配管に設置され、インク圧力変動を抑制するためのインク圧力緩衝機構とを備えたインク吐出装置において、前記インク圧力緩衝機構が、インク圧力変動を抑制するための可撓性部材と、可撓性部材を覆うように設置された空間部からなり、該空間部に外気との連通／密閉を切り換えるための弁を備えた事を特徴とするインク吐出装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記インク圧力緩衝機構の可撓性部材が、可撓性を有するチューブからなる事を特徴とする請求項１に記載のインク吐出装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記インク圧力緩衝機構の可撓性部材が、可撓性を有するフィルム膜からなる事を特徴とする請求項１に記載のインク吐出装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記インク圧力緩衝機構の可撓性部材を覆うように設置された空間部が、液体で満たされた事を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインク吐出装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記インク圧力緩衝機構の可撓性部材を覆うように設置された空間部に満たされた液体が、不揮発性を有する液体である事を特徴とする請求項４に記載のインク吐出装置である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のインク吐出装置を用いて、前記インク圧力緩衝機構の、可撓性部材を覆うように設置された空間部に備えた弁を開閉する事で、インク圧力変動を抑制する効果の有効／無効を切り換える事を特徴とする、インク圧力緩衝方法である。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、インク吐出ヘッドと、該インク吐出ヘッドに一定圧力でインクを供給するためのインク供給機構と、前記インク吐出ヘッドと前記インク供給機構とを接続するインク供給配管と、該インク供給配管に設置され、インク圧力変動を抑制するためのインク圧力緩衝機構とを備えたインク吐出装置において、インク圧力緩衝機構の可撓性部材を覆うように設置された空間部に、外気と連通／密閉するための弁を備え、インク吐出ヘッドの加減速や振動等に伴うインクの圧力変動が発生する場合には、空間部に設置された弁を開放する事でインク圧力緩衝機構を有効とし、可撓性部材の変形によってインクの圧力変化を抑制し、また、インク吐出ヘッドが印刷状態にある時には、空間部に設置された弁を密閉する事でインク圧力緩衝機構を無効とし、可撓性部材の変形を妨げ、インク供給機構による圧力制御を阻害する事なく、インク吐出ヘッドのメニスカス制御の機能を精度良く行う事が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について説明する。図１は本発明によるインク吐出装置の実施形態を示す概念図である。図１において、１はインク吐出ヘッド、２は一定圧力でインクを供給するためのインク供給機構、３はインク吐出ヘッド１とインク供給機構２を結ぶインク供給配管、１０はインク供給配管３の途中に設置された、インク圧力変動を抑制するためのインク圧力緩衝機構、２０は印刷媒体、２１はインク吐出ヘッド１より吐出された印刷パターンを示す。また図２は、本発明によるインク圧力緩衝機構において、可撓性部材が可撓性を有するチューブにより構成されたインク圧力緩衝機構を示す概念図である。また図３は、本発明によるインク圧力緩衝機構において、可撓性部材が可撓性を有するフィルム膜により構成されたインク圧力緩衝機構を示す概念図である。図２および図３において、１１はインク圧力緩衝機構の可撓性部材、１２は可撓性部材を覆うように設置された空間部、１３は空間部１２に満たされた液体、１４は空間部１２に設置され、空間部１２を外気連通／密閉に切り換えるための弁を示す。
【００１９】
図１に示したインク吐出装置では、インク吐出ヘッド１を所定位置に静止させ、印刷媒体２０を移動させ印刷パターン２１を描く場合を例示しているが、図１に示したインク吐出装置において、図示しないヘッドメンテナンス位置からのインク吐出ヘッド１の移動や、非印刷時の待機位置からのインク吐出ヘッド１の移動、さらには印刷媒体有効幅方向へのインク吐出ヘッド１の移動など、インク吐出ヘッド１に図中矢印方向への移動が発生する。すると、インク吐出ヘッド１の移動に伴う加減速や振動等によって、インク吐出ヘッド１やヘッドに接続されたインク供給配管３内部のインクに対し圧力変化が発生し、インク吐出ヘッド１のノズル孔部において正常なメニスカスが保てなくなり、インク吐出ヘッド１から吐出されるインクの飛翔曲がり（ミスディレクション）や、ノズル孔部へのエア混入に伴う吐出不良、さらにはノズル孔部からのインク漏れ等が発生してしまう。これを防止するために、インク圧力緩衝機構１０により圧力変化を抑制する。
【００２０】
この時、図２および３に示したインク圧力緩衝機構の、可撓性部材１１の変形を利用してインクの圧力変化を抑制するが、可撓性部材１１を覆うように設置された空間部１２に設置された弁１４を外気開放状態とする事で、可撓性部材を覆うように設置された空間部１２に満たされた液体１３は、自由に体積変化が可能な状態となり、インク圧力緩衝機構の可撓性部材１１の変形を妨げる事はなく、可撓性部材１１の変形によってインクの圧力変化が吸収抑制される。
【００２１】
一方、印刷媒体２０へ印刷パターン２１を印刷する最中は、図１に示したインク供給機構２によるインク吐出ヘッド１のノズル孔部のメニスカス制御を行うが、この時、図２および３に示したインク圧力緩衝機構の可撓性部材１１が変形すると、その効果により圧力変化が過剰に抑制されるため、インク供給機構２によるメニスカス制御のためのインク圧力の微妙な調整が吸収され、メニスカス制御が妨げられるために濃度ムラ等の品質不良を発生させてしまう。
【００２２】
そこで、図２および３に示したインク圧力緩衝機構において、可撓性部材１１を覆うように設置された空間部１２の弁１４を閉鎖し、空間部を密閉する事で、可撓性部材１１を覆うように設置された空間部１２に満たされた液体１３は、体積変化が困難な状態となり、インク圧力緩衝機構の可撓性部材１１の変形が妨げられるので、図１に示したインク供給機構２による、インク吐出ヘッド１のノズル孔部のメニスカス制御に伴うインク圧力の微妙な調整を阻害する事がない。
【００２３】
なお、図２および３に示したインク圧力緩衝機構１０において、可撓性部材１１を覆うように設置された空間部１２の弁１４は、例えばボールバルブやダイヤフラムバルブ、ニードルバルブなど、外気との連通／密閉を切り替える事が可能であれば構わない。
【００２４】
また、図２および３に示したインク圧力緩衝機構において、可撓性部材１１を覆うように設置された空間部１２の弁１４開閉の選択は、例えばボールバルブ開閉用のノブを手動にて操作したり、あるいはダイヤフラムバルブをエアオペレートタイプとし、エアの供給有無により手動にて操作したりしても構わないが、例えばエアオペレートタイプのダイヤフラムバルブを用い、図１に示したインク吐出ヘッド１の移動状態を監視し、インク吐出ヘッド１が移動状態にあり、インク圧力の変動が発生する場合には開放を選択し、インク吐出ヘッド１が印刷状態にある時には密閉を選択するように、バルブオペレート用のエア供給切り換えを自動制御し、開閉を選択する事が好ましい。
【００２５】
また、図２および３に示したインク圧力緩衝機構において、可撓性部材１１を覆うように設置された空間部１２に満たされた液体１３は、不揮発性を有する液体である事が好ましい。すなわち、可撓性部材１１を覆うように設置された空間部１２の弁１４が外気開放状態にある時でも、液体１３の外気への蒸発が発生しないため、液体１３の補充やメンテナンス頻度を低減させる事が可能である。
【００２６】
なお、本発明のインク吐出装置およびインク圧力緩衝方法においては、カラーフィルタの画素形成のための有色インクや、ＥＬディスプレイの発光層形成のための液滴や、ＩＣタグのアンテナ形成のための金属含有液滴などを吐出する事が可能である。すなわち記録媒体として、液晶表示装置等に用いるカラーフィルタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、配線回路等を例示する事が可能である。
【実施例１】
【００２７】
次に、実施例を以て本発明を具体的に説明する。図１に示したインク吐出装置を用いてパターン印刷を行った。インクには顔料１５ｗｔ％、樹脂１５ｗｔ％、アルコール系溶媒７０ｗｔ％の混合物を使用し、インク吐出ヘッドには圧電素子方式のインク吐出ヘッドを用いた。印刷媒体として紙を使用し、メニスカス制御のためのインク供給機構には、ダイヤフラムポンプにより構成されたインク供給機構を用いた。インク供給配管の途中に、図２に示したインク圧力緩衝機構を設置した。インク圧力緩衝機構の可撓性部材としてフッ素系の可撓性チューブを用い、可撓性部材を覆うように設置した空間部にはシリコン系オイルを充填した。可撓性部材を覆うように設置した空間部の弁にはエアオペレートタイプのダイヤフラムバルブを使用し、弁の開閉の選択はインク吐出ヘッドの移動状態を監視す
る自動制御にて実施した。
【００２８】
インク吐出ヘッドを待機位置からメンテナンス位置へ移動させ、インク吐出ヘッドのメンテナンスを実施した後、インク吐出ヘッドをメンテナンス位置より印刷位置に移動し、インク吐出ヘッドの全てのノズル孔からインクを吐出させるパターンを紙上に印刷し、印刷終了後にインク吐出ヘッドを待機位置へ移動させるまでの動作を１動作とし、１００回の繰り返し動作によるパターン印刷を実施した。動作毎に印刷パターンを確認したが、ミスディレクションや吐出不良、濃度ムラは確認されなかった。
【実施例２】
【００２９】
インク供給配管の途中に図３に示したインク圧力緩衝機構を設置し、インク圧力緩衝機構の可撓性部材として樹脂フィルム膜を使用した以外は、実施例１と同様に印刷を行ったところ、動作毎の印刷パターンには、ミスディレクションや吐出不良、濃度ムラは確認されなかった。
【実施例３】
【００３０】
（比較例）
インク圧力緩衝機構の可撓性部材を覆うように設置された空間部の弁を常に開放状態とし、インク圧力緩衝機構を常に有効とした以外は、実施例１と同様に印刷を行ったところ、動作毎の印刷パターンには、ミスディレクションや吐出不良は確認されなかったが、濃度ムラが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるインク吐出装置の実施形態を示す概念図である。
【図２】本発明によるインク圧力緩衝機構において、可撓性部材が可撓性を有するチューブにより構成されたインク圧力緩衝機構を示す概念図である。
【図３】本発明によるインク圧力緩衝機構において、可撓性部材が可撓性を有するフィルム膜により構成されたインク圧力緩衝機構を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・インク吐出ヘッド
２・・・インク供給機構
３・・・インク供給配管
１０・・・インク圧力緩衝機構
１１・・・インク圧力緩衝機構の可撓性部材
１２・・・可撓性部材を覆うように設置された空間部
１３・・・空間部に満たされた液体
１４・・・空間部に設置された弁
２０・・・印刷媒体
２１・・・印刷パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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