(57)【要約】【課題】  インクジェットプリンタでノズルからインクの乾燥により吐出口近傍でインク濃度が向上してしまうことに起因する、吐出不良及びヨレなどを防止する。ノズルからのインク乾燥を防止する。【解決手段】  吐出口付近を溶剤雰囲気にすることによって、ノズルからのインクの乾燥を抑制する。インク吐出用のノズルとは別にインク乾燥防止液専用ノズルを形成する。【選択図】  図１
2008093847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルよりインクを噴射して記録媒体に描画を行うインクジェット記録装置において、インク吐出口近傍を溶剤雰囲気にすることにより、ノズル内のインク乾燥を防止する機構を有していることを特徴としたインクジェット記録装置。
【請求項２】
インクが注入されたノズルとは別に、ノズル内のインク乾燥を防ぐ目的のインク乾燥防止液が注入されたノズルを有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記録装置。
【請求項３】
インク乾燥防止液として記録媒体に吐出されるインクの溶媒を使用することを特徴とした請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置の一種であるPC用プリンタのみならず最近、デバイス製造などの産業用途としての応用展開が著しいインクジェット記録装置に関し、特に微小な口径のノズル部を乾燥させること無く安定にインクを噴射させる機構を有したインクジェット記録装置に関する。記録媒体に直接インクを噴射するインクジェット記録装置は記録媒体への制限が無く、高速で低騒音などの観点から、近年、その発展が著しく、また、それに伴ってインクジェット記録装置のコアである、ヘッドの信頼性の確保も重要度を増している。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報処理産業の発展に伴って、プリンタに要求される画質、解像度などの諸特性が急激に高度化し、プリンタの代表的な手法の一つであるインクジェット記録装置においても、ノズル径の微小化、駆動制御、等の技術が進み、要求される高品位な描画を可能とした。しかしながら、このノズル径の微小化に伴い、インク溶剤乾燥によりインク濃度が増加する、インク内に気泡が入る、等の諸問題がより一層顕著になった。この様な状態は本来の描画精度を低下させ、信頼性確保の点で、大きな問題となっている。
【０００３】
上述した問題を解決する手段として、インク自体に尿素、チオ尿素、エチレン尿素、エチレングリコール、等の乾燥防止剤を添加する手段があるが、インク自体に不純物を添加する為、後工程で問題となる可能性があり、また、インクによっては添加することが不可能な場合もある。一方、装置側で乾燥を防止する手段として、インクジェットヘッドが非描画領域に達したときに、ノズルにノズルキャップを被せて外気と遮断する方法があるが、ノズルキャップの気密性に問題があり、乾燥防止法としては不十分である。更に、別の方法では、非記録領域にインクの吐出を行って、乾燥を防止、或いはノズルキャップを通して、インクを吸引することにより、粘度上昇、微小気泡の混入等非正常状態にあるインクを除去する等の方法もあるが、これらの方法ではインクを多量に捨てているため、コストの点で問題が残っている。そこで、特開平6-336018においては、ノズルの目詰まりを防止するために吸引するインクの消費量を少なくするために、ノズルからインクを吸引する前に、ノズルに対して接離自在に駆動されるノズルキャップと負圧発生手段に接続された減圧室とを接続し、非描画時にノズルにノズルキャップを被せ、負圧発生手段により減圧室及びノズルキャップの内部を負圧状態に維持することにより、ノズルの内部でインクのメニスカスを移動させることによって、たとえノズル内でインクが固まっていたとしても流動可能な状態に活性化する方法がある。この方法を用いることにより、民生プリンタでは十分な効果を得ることが可能であるが、近年、応用展開されている産業用途で極端に乾燥の速いインクを使用する際には、キャップをはずした後、描画開始までの時間で、インク吸引の効果が無くなってしまい、現実には、非描画領域でインクの予備吐出を行うなどの対策を立てる必要が生じている。また、特開平11-157090では非描画領域に繊維質又は多孔質材料からなるスポンジ及びこのスポンジに含浸された不揮発性流体からなるバックアップ装置を有し、この装置がノズル部と圧接又は離反可能とし、圧接時にはノズル部が不揮発性流体に包囲されることによって、乾燥を防止する方法が提案されている。しかしながら、この方法も産業用途としては上述の理由と同様に、不十分である。
【特許文献１】特開平6-336018号公報
【特許文献２】特開平11-157090号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上の様にノズル乾燥による不吐、ヨレなどの諸問題を解決する方法が種々、提案されているが、いずれの方法も産業用途としては、今だ不十分である。これは、上述の各方法はヘッドが非描画領域にある時に、ノズル乾燥を防止する方法の提供であり、産業用途で使用する様な極端に乾燥の速いインクでは、ヘッドが非描画領域から描画領域へ移動し、実際に描画を開始するまでの時間で乾燥が進み、吐出不良を起こしてしまうことが原因となっている。
【０００５】
この様な課題に対して、不良ヘッドの交換という手段がとられているが、コスト向上を招いている為、これを回避する手段が求められている。
【０００６】
そこで本発明の目的は、ノズルの乾燥防止、特に描画領域内でのノズル乾燥の進行を抑えることによって、産業用途として、極端に乾燥の速いインクを使用した際にもノズル乾燥すること無く、休止状態から再吐出を行った際にも、１発目から正常に吐出が行われる様なノズル乾燥防止機構を備えたヘッドを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的は、以下に示す構成により達成することができる。即ち、本発明はノズルよりインクを噴射して記録媒体に描画を行うインクジェット記録装置において、インク吐出口近傍を溶剤雰囲気にすることにより、ノズル内のインク乾燥を防止する機構を有していることを特徴としたインクジェット記録装置である。
【０００８】
更に、本発明はインクが注入されたノズルとは別に、ノズル内のインク乾燥を防ぐ目的のインク乾燥防止液が注入されたノズルを有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記録装置である。
【０００９】
更に、本発明はインク乾燥防止液として記録媒体に吐出されるインクの溶媒を使用することを特徴とした請求項２に記載のインクジェット記録装置である。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によるインク乾燥防止能を備えたヘッドを採用することにより、インク乾燥に起因する吐出不良及びヨレなどの不良の発生が無い信頼性の高い、インクジェット記録装置を提供可能とした。
【００１１】
また、本インクジェット記録装置を産業用途に用いることにより、記録媒体側（デバイス部品、等）の歩留まり向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明によるインクジェット記録装置のヘッド構成図である。インクジェットヘッド１は圧電素子6とインク用ノズル31、インク乾燥防止液用ノズル41及びオリフィスプレート2とを有している。圧電素子6はチタン酸ジルコン酸鉛系のセラミックス材料で形成されている。また、オリフィスプレートはポリイミド或いはNi等の金属製であり、吐出口側がテフロン（登録商標）材等で撥水処理されている。ノズルはインク用とインク乾燥防止液用が交互に並んで、一直線上に列をなしている。図１に示したヘッドを共通流路が形成されている平面（a−ｂ平面）で切断したものが図２である。インクジェットヘッド1は各ノズルにインク及びインク乾燥防止液を供給するためのインクマニホールド７を有している。図に示した様に共通流路はインク用流路３とインク乾燥防止液用流路４に分かれていて、吐出液量等はそれぞれで調整可能となっている。また、図中31及び41はタンクからのインク、インク乾燥防止液をそれぞれの共通流路に送り込むための受け口である。
【００１４】
本案ではエネルギー発生手段を圧電素子としているが、発熱体によるバブル発生、等インク及びインク乾燥防止液に影響を及ぼさない手段であれば、特に限定されるものではない。
【００１５】
ノズル配置に関しては上述の様に、交互に配列したもの以外に図３に示す様に列単位で双方の液体を分けているもの、更に図４に示す様に列単位で且つ千鳥配列となっているもの、等が考えられるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
図６はノズルを交互に配列したヘッドからインクを吐出した状態の模式図である。インクノズルからはインクが吐出していて、インク乾燥防止液ノズル内では吐出口近傍までインク乾燥防止液が満たされている。尚、インク乾燥防止液ノズルに独自の圧電素子駆動を行う等して、メニスカス面が常に一定の位置にいる様にしておくことによって、インク乾燥防止の防止効果を高めることが可能である。
【００１７】
図５はインク用吐出口列33を囲む様にインク乾燥防止機構が取り付けてあるヘッドを示している。インク乾燥防止機構としては繊維質又は多孔質材料からなるスポンジに揮発性の高いインク乾燥防止液を含浸してあるもの等であり、インク乾燥防止液はスポンジに逐次供給される構造となっている。以上の様にインク乾燥防止機構としては、専用ノズルを形成する以外にも、吐出口近傍を溶剤雰囲気とすることが可能で、且つ吐出性に影響を及ぼさない手段であれば、特に方式は限定されない。
【００１８】
インク乾燥防止液としてはインクの乾燥速度を抑制する材料であれば、特に限定されるものでは無いが、インクへの影響を考慮すると、インク溶媒を使用することが好ましい。
【００１９】
図１に示したノズル配列のエネルギー発生源が圧電素子である、インクジェットヘッドを作成した。
【００２０】
次いで、以下のようなインク及びインク乾燥防止液を調整した。
【００２１】
Ｒインク
Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ  ｏｒａｎｇｅ  １４８          ：３．５重量部
Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ  ｒｅｄ  ２８９                ：０．５重量部
ジエチレングリコール                            ：  ３０重量部
イソプロピルアルコール                          ：  ２０重量部
イオン交換水                                    ：  ４０重量部
上記硬化成分                                    ：    ６重量部
Ｇインク
Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ  ｙｅｌｌｏｗ  ２３            ：    ２重量部
亜鉛フタロシアニンスルホアミド                  ：    ２重量部
ジエチレングリコール                            ：  ３０重量部
イソプロピルアルコール                          ：  ２０重量部
イオン交換水                                    ：  ４０重量部
上記硬化成分                                    ：    ６重量部
Ｂインク
Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  ｂｌｕｅ  １９９          ：    ４重量部
ジエチレングリコール                            ：  ３０重量部
イソプロピルアルコール                          ：  ２０重量部
イオン交換水                                    ：  ４０重量部
上記硬化成分                                    ：    ６重量部
インク乾燥防止液
ジエチレングリコールとイソプロピルアルコールの混合溶液
上述のインク及びインク乾燥防止液を上述の作成したインクジェットヘッドにそれぞれ供給し、インクをヘッド吐出口まで吸引した。
【００２２】
次いで、該ヘッドを付けたインクジェット記録装置を使用して、ブラックマトリックスの形成してある透明基板の画素相当部分にインクの付与を行った。尚、この際インク乾燥防止液には様な駆動制御を行って、メニスカス位置補正を実施した。途中、吐出の一時停止を数回繰り返し行ったが、再吐出時にヨレ、吐出不良などの問題の発生無く、安定した吐出が行われ、更に作成したカラーフィルターを光学顕微鏡で観察したところ、混色などの問題の無いことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるインクジェット記録装置のヘッド構成図。
【図２】本発明によるインクジェット記録装置のヘッド内インクマニホールドの構成図。
【図３】本発明によるインクジェット記録装置のノズル配置構成例。
【図４】本発明によるインクジェット記録装置のノズル配置構成例。
【図５】本発明によるインクジェット記録装置のノズル配置構成例。
【図６】本発明によるインクジェット記録装置のよりインクを吐出している状態を示す図。
【符号の説明】
【００２４】
１  インクジェットヘッド
２  オリフィスプレート
３  インク用共通流路
３１  インク受け口
３２  インク用ノズル
３３  インク用吐出口
４  インク乾燥防止液用共通流路
４１  インク乾燥防止液受け口
４２  インク乾燥防止液用ノズル
４３  インク乾燥防止液用吐出口
５  スポンジ
６  圧電素子
７  インクマニホールド
【図１】
2008093847.tif 000003
【図２】
2008093847.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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