(57)【要約】      （修正有）【課題】インクジェットヘッドの吐出口先端からの溶媒蒸発による目詰まりを防止し、高信頼性を有するインクジェットヘッドを提供すること。【解決手段】記録インク吐出列の記録方向側、前記記録インク吐出列と平行する位置に少なくとも一つの保湿剤吐出列を有する構成により、加湿するための新規の装置を用いることなく、インクジェットヘッド内に、新規の吐出列を一列増加するだけで、吐出口先端の加湿する手段を得ることができ、装置の大型化を抑えることができる。【選択図】図３
2006315192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吐出口を有するインクジェットヘッドにおいて、記録インクを吐出する記録インク吐出列の記録方向側、前記記録インク吐出列と平行する位置に少なくとも一つの保湿剤を吐出する保湿剤吐出列を有することを特徴としたインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記記録インク吐出列と前記保湿剤吐出列の配置は、前記記録インク吐出列の記録インク種に応じて変更することを特徴とした請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記保湿剤が水または水を主成分とした液体であることを特徴とした請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記保湿剤の吐出パターンは、前記記録インク吐出列の印字Ｄｕｔｙ及び前記記録インク種に応じて変更することを特徴とした請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記記録インク吐出列のうち、ある印字Ｄｕｔｙの第一の吐出口群と、前記第一の吐出口群よりも印字Ｄｕｔｙの低い第二の吐出口群がある場合、前記第一の吐出口群と隣接する保湿剤吐出口群のＤｕｔｙは、前記第二の吐出口群と隣接する保湿剤吐出口群のＤｕｔｙよりも低いことを特徴とした請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
吐出された前記保湿剤の液滴体積は、吐出された前記記録インクの液滴体積よりも小さく、記録面には到達しないことを特徴とした請求項１から５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって、所望の液体を吐出することのできるインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、外部よりエネルギーを加えることによってインクなどの所望の液体を飛翔させることができる。外部にエネルギーを与える方法として、さまざまな方法が提案されているが、代表的なものとしてはバブルジェット（登録商標）方式や圧電方式がある。
【０００３】
バブルジェット（登録商標）方式は、構造が単純であり、微細構造に向いていることが特徴としてあげられ、インク室内のヒーターにより急激にインクの加熱・冷却を繰り返すことで、インク室内でインクが発泡と消泡を繰り返し、その圧力変化でインクが吐出される。圧電方式は、インク吐出の制御性が良いことが特徴としてあげられ、圧電素子両面の電極に電圧を印加することにより圧電素子が変形し、圧電素子及び振動板がたわみ変形を起こし、その体積変化でインクが吐出される。
【０００４】
例えば図１は、バブルジェット（登録商標）方式インクジェットヘッドの記録素子基板の断面図である。
【０００５】
ヒーター２の対向する位置に吐出口１が存在しており、吐出方向４へ記録インク５を吐出する。３は吐出口１を有するオリフィスプレート表面である。
【０００６】
図１のように、インクジェットヘッドの吐出口の先端は、通常、外気にさらされた状態にあるため、記録インク中に含まれる溶媒、特に水分の蒸発により吐出口先端のインク粘度が増加し、吐出口の目詰まりが発生し、吐出が正常にならず、延いては記録画像の劣化を引き起こしてしまう問題があった。
【０００７】
吐出口先端の液体の粘度増加による目詰まりを解消する方法としては、吐出口先端近傍の湿度を高く保ち溶媒（特に水）の蒸発を抑制する方法が考えられる。具体的には、特許文献１において、インクジェット装置内にインクジェットヘッドとは別に加湿器を設け、前記加湿器からパイプにより加湿空気を前記インクジェットヘッドの吐出口近傍に供給するとともに、供給された加湿空気を排出するためのパイプ及びファンを有する構成が公開されている。
【０００８】
また、特許文献２には、吐出口が開口しているオリフィスプレート表面の吐出口近傍に親水性をもった蒸発抑制溝を有した構成が公開されている。さらに、特許文献３では、上記２案を組み合わせた構成が公開されている。
【特許文献１】特開２０００−７９６９６号公報
【特許文献２】特開平１１−５３０７号公報
【特許文献３】特開２００３−１４５７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したインクジェットヘッド以外に別途加湿装置を設ける構成においては、インクジェット装置内に送り込まれた加湿空気は、吐出口近傍だけでなく前記インクジェット装置内部にも滞留してしまうため、結露や電気系統の絶縁不良等の動作不良、また記録メディアの膨潤や吸湿等による記録不良が予想されるため、加湿空気の排気機構が不可欠となってしまう。結果として、記録するためのインクジェットヘッド以外の装置（加湿用と排気用）が少なくとも２種類以上必要となり、装置全体の大型化そしてコスト高をまねいてしまう恐れがある。
【００１０】
もう一方の吐出口近傍に蒸発抑制溝を配置する構成は、吐出口近傍の蒸気圧を高く保つことにより吐出口先端の蒸発を抑制する効果があるが、回復時以外の保湿をおこなう機会が少ないために、特に低湿度環境下においては、記録中保持された水分を補給する手段がないと、蒸発を抑制するだけの湿度を保つことはできないと考えられる。
【００１１】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、インクジェットヘッドの吐出口先端からの溶媒蒸発による目詰まりを防止し、高信頼性を有するインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点は、記録インクを吐出する記録インク吐出列の記録方向側、前記記録インク吐出列と平行する位置に少なくとも一つの保湿剤を吐出する保湿剤吐出列を有することを特徴としたインクジェットヘッドによって解決される。
【００１３】
上記問題点は、前記記録インク吐出列と前記保湿剤吐出列の配置は、前記記録インク吐出列の記録インク種に応じて変更することを特徴としたインクジェットヘッドによって解決される。
【００１４】
上記問題点は、前記保湿剤が水または水を主成分とした液体であることを特徴としたインクジェットヘッドによって解決される。
【００１５】
上記問題点は、前記保湿剤の吐出パターンは、前記記録インク吐出列の印字Ｄｕｔｙ及び前記記録インク種に応じて変更することを特徴としたインクジェットヘッドによって解決される。
【００１６】
上記問題点は、前記記録インク吐出列のうち、ある印字Ｄｕｔｙの第一の吐出口列と、前記第一の吐出口列よりも印字Ｄｕｔｙの低い第二の吐出口列がある場合、前記第一の吐出口列と隣接する保湿剤吐出口列のＤｕｔｙは、前記第二の吐出口列と隣接する保湿剤吐出口列のＤｕｔｙよりも低いことを特徴としたインクジェットヘッドによって解決される。
【００１７】
上記問題点は、吐出された前記保湿剤の液滴体積は、吐出された前記記録インクの液滴体積よりも小さく、記録面には到達しないことを特徴としたインクジェットヘッドによって解決される。
【発明の効果】
【００１８】
記録インクを吐出する吐出列の記録方向側に少なくとも一つの保湿剤を吐出する吐出列を有する構成により、加湿するための新規の装置を用いることなく、インクジェットヘッド内に、新規の吐出列を一列増加するだけで、吐出口先端の加湿する手段を得ることができ、装置の大型化を抑えることができる。
【００１９】
本発明における構成では、インクジェットヘッドからの液滴吐出を加湿機構として用いているので、インクジェットヘッド内のミクロな部分における湿度制御が可能となった。よって本発明では、加湿空気を排気する手段を用いずに、記録インクの印字Ｄｕｔｙ及び記録インク種に応じて保湿剤の吐出パターンを変更させることで、必要以上に加湿することを防ぐことができ、結露や電気系統の絶縁不良による動作不良を引き起こすことなく、吐出口先端の湿度を一定に保つことができる。さらに、排気装置を擁していないことより、装置の大型化を避けることもできる。
【００２０】
吐出された保湿剤液滴の大きさを記録インク液滴よりも十分に小さくし、前記保湿剤液滴が記録面へ到達しないように設計することで、吐出された前記保湿剤液滴全てが吐出口近傍の加湿に使われることとなり、保湿剤による記録面の膨潤や吸湿等により記録不良を引き起こすことなく、吐出口先端の湿度を一定に保つことができる。
【００２１】
また、複数の記録インク吐出列が平行に並んでいる場合、保湿剤吐出列からの距離を吐出する前記記録インクの種類に応じて配置することで、より効率的に前記記録インク吐出口近傍の湿度を一定に保つことができる。
【００２２】
以上より、保湿剤吐出列の追加という比較的簡易な構成で、吐出口先端の目詰まりを起こすことなく、高信頼性をもったインクジェットヘッドを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態として、記録インク吐出列の記録方向側に保湿剤吐出列を配置したバブルジェット（登録商標）方式インクジェットヘッドをあげる。
【００２４】
前記保湿剤吐出列は、記録面に到達しない保湿剤液滴を吐出するために、記録インク吐出列より吐出口径を小さくした。前記吐出口径を小さくすることで前記保湿剤液滴の吐出体積を小さくすることができ、記録インクは記録面に到達するが、空気抵抗や気流によって前記保湿剤液滴は記録面に到達せずに前記記録インク吐出口近傍の湿度を高める効果を得ることができる。
【００２５】
前記保湿剤としては水がよいと考えられるが、バブルジェット（登録商標）方式の吐出安定性を考慮して、前記水に数％のアルコールを添加するとよいと考えられる。
【００２６】
前記保湿剤の吐出パターンは前記記録インク吐出列の吐出パターン／吐出列配置／インク種に応じて、変更するとよい。
【００２７】
例えば、印字Ｄｕｔｙの高い個所においては、吐出口先端およびインク室内において常にインクが入れ替わっているため、前記吐出口先端濃度が一定に保たれ、目詰まりが起こることはない。一方、印字Ｄｕｔｙの低い個所においては、吐出口先端にインクが滞留し、前記吐出口先端濃度の増大によって目詰まりが起こり、記録の劣化を引き起こしてしまう。
【００２８】
要するに、印字Ｄｕｔｙの高い個所においては加湿をする必要は少なく、逆に、印字Ｄｕｔｙの低い個所においては加湿をする必要が高いと考えられる。そこで、印字Ｄｕｔｙの低い個所において積極的に加湿をおこなえば、効率的に保湿することができる。
【００２９】
具体的には、記録インク吐出列と保湿剤吐出列が隣接している場合を考える。
【００３０】
図２は、前記記録インク吐出列の吐出パターンとそれに対応した前記保湿剤吐出列の吐出パターンの一例を示している。前記記録インク吐出列の吐出信号と全く逆の信号を隣接する前記保湿剤吐出列に与えることによって、吐出駆動の電気的制御を容易におこないながらも、吐出口先端濃度が高くなると予想される印字Ｄｕｔｙの低い吐出口近傍へは保湿剤が供給され、前記吐出口先端濃度は一定に保たれる。一方、吐出口先端濃度が一定に保たれ、安定した吐出をすると予想される印字Ｄｕｔｙの高い吐出口近傍への無駄な保湿剤供給は防ぐことができる。
【００３１】
また、前記保湿剤吐出列から離れるほど保湿剤が回りにくくなることが予想されるため、前記保湿剤吐出列と加湿したい記録インク吐出列との距離を考慮に入れ、前記保湿剤の吐出パターンを変更すると、さらに効率的な加湿をおこなうことができる。
【００３２】
目詰まりしやすいインク等がある場合、前記目詰まりしやすいインクを吐出する吐出列から順に、前記保湿剤吐出列から最も近い位置に配置することによって、より効率的な加湿をおこなうことができる。
【実施例１】
【００３３】
上述した発明を実施するための最良の形態をより具体的に実施例１に示していく。
【００３４】
記録インク吐出列８の記録方向１０側に保湿剤吐出列７を一列配置したバブルジェット（登録商標）方式インクジェットヘッドの断面図を図３（ａ）に、正面図を図３（ｂ）に示す。
【００３５】
記録インク吐出列８として２ｐｌのインクを吐出することのできるバブルジェット（登録商標）方式のインクジェットヘッドを使用した。前記記録インク吐出列８と並行して一つの保湿剤吐出列７を配置した。前記保湿剤吐出列７は、前記記録インク吐出列８よりも吐出口径を小さくすることで、０．０５ｐｌの液滴を吐出できる。前記保湿剤吐出列７より吐出した保湿剤液滴は、体積が小さいため空気の抵抗や気流の影響を受け、記録面１１に到達することなく、インクジェットヘッドオリフィスプレート表面近傍で蒸発させることができる。
【００３６】
本実施例においては、記録インク吐出列８と保湿剤吐出列７の吐出口の数は同じとしたが、この限りではなく、記録インク吐出口一つにつき、複数の保湿剤吐出口を有していても、また逆であっても良い。ただし、吐出駆動の電気的制御性を考慮に入れると、同数であるほうが好ましい。
【００３７】
保湿剤としては、バブルジェット（登録商標）方式の吐出安定性を考慮して、水に１０ｗｔ％グリセリンおよび２ｗｔ％イソプロピルアルコールを添加したものを使用した。本実施例では、グリセリン及びイソプロピルアルコールを溶剤として用いたが、この限りではない。ただし、インク吐出列近傍の保湿作用を考慮に入れると、インク組成に似た組成が好ましい。また、溶剤の添加量は、加湿作用の効率性を考慮に入れると、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％を最大限とした方が好ましい。
【００３８】
保湿剤の吐出パターンは記録インク吐出列の吐出パターン／吐出列配置／インク種に応じて変更する。印字Ｄｕｔｙの高い個所においては加湿をする必要は少なく、逆に、印字Ｄｕｔｙの低い個所においては加湿をする必要が高いので、印字Ｄｕｔｙの低い個所において積極的に加湿をおこなうことにより、効率的に保湿することができる。
【００３９】
また、最も記録方向側に位置する記録インク吐出列の横に一つの保湿剤吐出列７を配置した構成になっており、保湿剤吐出列７から離れるほど保湿剤は回りにくくなることが予想されるため、保湿剤吐出列からの距離も計算にいれて、保湿剤の吐出パターンを組む必要がある。具体的には、保湿剤吐出列７から遠い記録インク吐出列に関しては、印字Ｄｕｔｙが高めであっても保湿剤のＤｕｔｙを高めに設定しておく方が好ましい。
【００４０】
また、記録インク種によって目詰まりのしやすさの度合いが違うことから、保湿剤吐出列７の隣接する吐出列から順に目詰まりしやすい記録インクを吐出する吐出列を配置すれば、より効率的な保湿をおこなうことができる。
【実施例２】
【００４１】
実施例２として、フルマルチ型のインクジェットプリンタをあげる。
【００４２】
フルマルチ型のインクジェットプリンタのヘッドとしては、バブルジェット（登録商標）方式及び圧電方式のどちらでも構わないが、本実施例では、バブルジェット（登録商標）方式のインクジェットヘッドを用いたプリンタとする。
【００４３】
フルマルチ型のインクジェットプリンタは、図４（ａ）のように記録ヘッド１７が固定されており、記録面１１である紙が動くこととする。記録インク吐出列８が複数並んでおり、各記録インク吐出列に保湿剤吐出列７を配置したインクジェットヘッドの断面図を図４（ｂ）に、正面図を図４（ｃ）に示す。
【００４４】
保湿剤吐出列８としては、記録インク吐出列８よりも吐出口径１２の小さいものを配置し、０．０５ｐｌ吐出をすることで、保湿剤液滴を記録面１１に到達しないようにした。記録インクは記録面１１に到達するが、保湿剤は記録面に到達せずに記録インク吐出口１４先端の湿度を高める効果を得ることができる。
【００４５】
保湿剤インクとしては、実施例１と同様に、バブルジェット（登録商標）方式の吐出安定性を考慮して、水に１０ｗｔ％グリセリンおよび２ｗｔ％イソプロピルアルコールを添加したものを使用した。
【００４６】
本実施例における記録中の記録インク吐出列８と保湿剤吐出列７の吐出パターンの対応を図２に示す。
【００４７】
記録中、記録インク吐出列の吐出パターンとは、まったく逆の信号を隣接する保湿剤吐出列に与えることによって、吐出口先端濃度が高くなると予想される印字Ｄｕｔｙの低い前記吐出口へは保湿剤が供給され、前記吐出口先端濃度は一定に保たれる。一方、吐出口先端濃度が一定に保たれ、安定した吐出をすると予想される印字Ｄｕｔｙの高い前記吐出口への無駄な保湿剤供給を防ぐことができ、加湿空気の装置内への滞留による動作不良や結露を起こさないですむ。
【００４８】
また、記録インク種によって目詰まりのしやすさが異なるので、目詰まりのしやすい記録インクを吐出する吐出列と隣接する保湿剤吐出列では印字Ｄｕｔｙは高めに、目詰まりしにくい記録インクを吐出する吐出列と隣接する保湿剤吐出列では印字Ｄｕｔｙを低めに設定すると、より効率的に保湿をおこなうことができる。
【実施例３】
【００４９】
実施例３として、記録インク吐出列８の記録方向１０側に保湿剤吐出列７を一列配置したバブルジェット（登録商標）方式インクジェットヘッドあげ、インクジェットヘッド断面図を図５（ａ）に、正面図を図５（ｂ）に示す。
【００５０】
保湿剤吐出列７及び記録インク吐出列８として同じ吐出口径を持ち、２ｐｌのインクを吐出することのできる吐出列を使用した。前記保湿剤吐出列７の吐出口１２に電界発生手段２０を配置することにより、前記保湿剤吐出列７より吐出する保湿剤が吐出する前に電荷を帯びるようにした。
【００５１】
液滴表面に電荷を徐々に増加させた場合、ある一定以上の電荷を帯びると、液滴が元の形状を保つことができなくなり、いくつかの小さな液滴に分裂するという現象は一般的に知られており、液滴の保持できる電荷の限界値をレイリー限界という。
【００５２】
前記保湿剤吐出列７より吐出する保湿剤は、前記電界発生手段２０により電荷を与えられているので、吐出後の保湿剤液滴は電荷を帯びている。保湿剤液滴の帯びている電荷が、レイリー限界以上の電荷であれば、保湿剤液滴は分裂を繰り返し微小な液滴となり、記録面１１に到達することなく、インクジェットヘッドオリフィスプレート表面近傍で蒸発させることができる。本実施例の場合、２ｐｌであるので、レイリー限界を超える電荷を前記保湿剤液滴が帯びるには、数百Ｖの電界をかける必要があると試算される。
【００５３】
保湿剤インクとしては、実施例１と同様に、バブルジェット（登録商標）方式の吐出安定性を考慮して、水に１０ｗｔ％グリセリンおよび２ｗｔ％イソプロピルアルコールを添加したものを使用した。
【００５４】
また、実施例１と同様に記録インク吐出パターン／記録インク種／吐出列配置に合わせて、保湿剤を吐出することにより、効率的に記録インク吐出口１４先端近傍の湿度を一定に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】バブルジェット（登録商標）方式インクジェットヘッド形態断面図
【図２】保湿剤を吐出するための印字パターン説明図
【図３】（ａ）実施例１におけるインクジェットヘッド形態断面図、（ｂ）実施例１におけるインクジェットヘッド形態正面図
【図４】（ａ）実施例２におけるフルマルチ型インクジェットプリンタ模式図、（ｂ）実施例２におけるインクジェットヘッド形態断面図、（ｃ）実施例２におけるインクジェットヘッド形態正面図
【図５】（ａ）実施例３におけるインクジェットヘッド形態断面図、（ｂ）実施例３におけるインクジェットヘッド形態正面図
【符号の説明】
【００５６】
１    吐出口
２    ヒーター
３    オリフィスプレート
４    吐出方向
５    記録インク
６    記録ヘッド
７    保湿剤吐出列
８    記録インク吐出列
９    保湿剤供給
１０  ヘッド移動方向（記録方向）
１１  記録面
１２  保湿剤吐出口
１３  インク供給口
１４  記録インク吐出口
１５  記録面
１６  記録面移動方向
１７  記録ヘッド
１８  給紙
１９  排紙
２０  電界発生手段
【図１】
2006315192.tif 000003
【図２】
2006315192.tif 000004
【図３】
2006315192.tif 000005
【図４】
2006315192.tif 000006
【図５】
2006315192.tif 000007