(57)【要約】【課題】  微粒子含有溶液を安定してと出可能な、信頼性の高いインクジェットプリントヘッド及びインクジェット式液滴吐出装置を提供することを課題とする。【解決方法】  インクを蓄える複数の加圧室が形成されたチャンバプレートと、該チャンバプレートに接着された振動板と、該加圧室にインクを供給するインク流路を有するハウジングと、前記ハウジング内にインク中の異物を除去するフィルタと、前記加圧室からインクを吐出させるオリフィスと前記オリフィスからインク液滴を噴射するための圧力を発生させる圧電素子を有するインクジェットヘッドにおいて、前記ハウジングに、前記ハウジング内のインク吐出時のインクの流れに対してフィルタより上流側に、インクを供給する第一の開口部と、前記ハウジング内のインク吐出時のインクの流れに対してフィルタより下流側に連通する第二の開口部を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを蓄える複数の加圧室が形成されたチャンバプレートと、該チャンバプレートに接着された振動板と、該加圧室にインクを供給するインク流路を有するハウジングと、前記ハウジング内にインク中の異物を除去するフィルタと、前記加圧室からインクを吐出させるオリフィスと前記オリフィスからインク液滴を噴射するための圧力を発生させる圧電素子を有するインクジェットヘッドにおいて、前記ハウジングに、前記ハウジング内のインク吐出時のインクの流れに対してフィルタより上流側に、インクを供給する第一の開口部と、前記ハウジング内のインク吐出時のインクの流れに対してフィルタより下流側に連通する第二の開口部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】
前記第一の開口部と前記第二の開口部は各々２個以上であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
インクを蓄える複数の加圧室が形成されたチャンバプレートと、該チャンバプレートに接着された振動板と、該加圧室にインクを供給するインク流路を有するハウジングと、前記ハウジング内にインク中の異物を除去するフィルタと、前記加圧室からインクを吐出させるオリフィスと前記オリフィスからインク液滴を噴射するための圧力を発生させる圧電素子を有するインクジェットヘッドにおいて、前記ハウジングに、前記ハウジング内のインク吐出時のインクの流れに対してフィルタより上流側に、インクを供給する第一の開口部と、前記ハウジング内のインク吐出時のインクの流れに対してフィルタより下流側に連通する第二の開口部を有するインクジェットヘッドを、被吐出基板に対向して配置し、前記インクジェットヘッド及び前記被吐出基板の移動機構を備えたことを特徴とするインクジェット式液滴吐出装置。
【請求項４】
前記第二の開口部よりインクを導入し、前記第一の開口部からインクを排出する機構を有することを特徴とする請求項３記載のインクジェット式液滴塗布装置。
【請求項５】
前記オリフィス面に超音波加振を行いながらインクの排出を行う機構を有することを特徴とする請求項４記載のインクジェット式液滴塗布装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインク滴の吐出によって記録を行うインクジェットヘッド及びそれを用いたインクジェット式液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは一般に、インク導入口から導入されたインクに、圧電素子等を駆動させて圧力を加え、オリフィスから吐出させるように構成されている。近年のインクジェット技術の発達により、紙上への印字、印刷のみならず、定量液滴吐出装置として、配線パターンや液晶のカラーフィルタ製造などの産業用途への展開も行われている。
これらの用途では吐出液体として水性インクだけではなく、金属や有機物の微粒子が分散された溶液が使用される場合もある。微粒子含有インクは溶媒に比べて比重の重い微粒子を含むことが多く、経時変化により微粒子の沈殿や２次凝集による粒径の増大が発生する場合がある。インクジェットヘッドのインク流路には、インク中の異物や上記の理由により発生した粒径の大きな粒子によるノズル詰まりを防止するためにフィルタが設けられているが、微粒子含有インクの場合には固形分の量が多いためにフィルタに目詰まりが発生し、吐出不良にいたることがある。
【０００３】
従来のインクジェットヘッドでは、インク中に発生した気泡を除去するために、例えば特開２００３−１５９８０７ではインク供給路のフィルタの上流側にインク供給用の開口部と、気泡排出用の開口部を有するヘッドが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。これによると、インク供給路の上部に溜まった気泡を効率よく排出可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５９８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したインクジェットヘッドは、インクより比重の小さい気泡においては効率よく排出可能であるが、金属微粒子のように比重の大きい物質はフィルタ部に沈殿或いは目詰まりにより堆積するため、フィルタ上部に開口部を設けてインクの流れを発生させても排出することは難しい。
【０００６】
本発明の目的は、このような事情に鑑み、金属等の微粒子を含有するインクの安定吐出が可能であり、高信頼性を有するインクジェットヘッド及び液滴吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、インクを蓄える複数の加圧室が形成されたチャンバプレートと、該チャンバプレートに接着された振動板と、該加圧室にインクを供給するインク流路を有するハウジングと、前記ハウジング内にインク中の異物を除去するフィルタと、前記加圧室からインクを吐出させるオリフィスと前記オリフィスからインク液滴を噴射するための圧力を発生させる圧電素子を有するインクジェットヘッドにおいて、前記ハウジングに、前記ハウジング内のインク吐出時のインクの流れに対してフィルタより上流側に、インクを供給する第一の開口部と、前記ハウジング内のインク吐出時のインクの流れに対してフィルタより下流側に連通する第二の開口部を有することに一つの特徴がある。
【０００８】
本発明の他の特徴は、上記のように構成されたインクジェットヘッドを被吐出基板に対向して配置し、前記インクジェットヘッド及び前記被吐出基板の移動機構を備えたインクジェット式液滴吐出装置を実現したことにある。
【０００９】
本発明の他の特徴は、上記のように構成されたインクジェット式液滴吐出装置において、前記第二の開口部よりインクを導入し、前記第一の開口部からインクを排出する機構を有することにある。
【００１０】
本発明の更に他の特徴は、上記のように第二の開口部よりインクを排出する際に前記オリフィス面に超音波加振を行うことにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるインクジェットヘッドは、インク供給路に洗浄液供給用の開口部を設けることにより、短時間で効率のよいインクの交換が可能な高性能のインクジェットヘッド及びインクジェット式液滴吐出装置が実現可能である。
【００１２】
さらに、インク交換時に超音波加振を併用することにより、微粒子含有インク交換時に、インク流路に沈殿した微粒子を効率よく排出可能となり、信頼性の高い高性能なインクジェット式液滴吐出装置が実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係るインクジェットヘッドのノズル部の構成の一実施例を示す断面図である。１０１はインク加圧部、１０３、１０４は共通インク通路、９はフィルタ、１５はハウジング、１０５はハウジング１５にインクを供給する第一の開口部、１０６は共通インク流路１０３、１０４内のインクを排出する際に洗浄液を供給する第二の開口部である。
【００１５】
通常のインク吐出時には第一の開口部１０５から供給されたインクは共通インク通路１０４、フィルタ９、共通インク通路１０３を通り、インク流路部１０２を経由してオリフィスプレート１０１のオリフィスから吐出される。
【００１６】
図２は、図１のＡ−Ａ断面のインク流路部を拡大したものである。１はオリフィス、２は加圧室、３は振動板、４は圧電素子、５ａと５ｂは信号入力端子、６は圧電素子固定板、７は共通インク供給管８と加圧室２とを連結し加圧室２へのインク流入を制御するリストリクタ、８は共通インク供給路、９はフィルタ、１０は振動板３と圧電素子４とを連結するシリコン接着剤等の弾性を有する接着剤、１１はリストリクタ７を形成するリストリクタプレート、１２は加圧室２を形成する加圧室プレート、１３はオリフィス１を形成するオリフィスプレート、１４は振動板３を補強する支持板、１５は共通インク供給管８を有するハウジング、１６はフィルタ９を形成するフィルタプレートである。なお、図１におけるインク加圧部１０１は、図２の振動板３、リストリクタプレート１１、加圧室プレート１２、オリフィスプレート１３が積層した部分である。
【００１７】
振動板３、リストリクタプレート１１、加圧室プレート１２、支持板１４は、例えばステンレス材から作られ、オリフィスプレート１３はニッケル材あるいはステンレス材から作られている。また、圧電素子固定板６は、セラミックス、ポリイミドなどの絶縁物から作られている。インクは、上流から下流へ向かって、共通インク供給管８の途中で、フィルタ９を通過して、リストリクタ７、加圧室２、オリフィス１の順に流れる。圧電素子４は信号入力端子５ａと５ｂの間に電位差が印加されたときに伸縮し、信号入力端子５ａと５ｂ間に電位差が無くなれば伸縮前の形に戻る。この圧電素子４の変形によって、加圧室２内のインクに圧力が加わり、オリフィス１からインクが吐出する。
【００１８】
図３により、上述のインクジェットヘッドを用いた本発明のインクジェット式液滴吐出装置の一実施例について説明する。
【００１９】
筺体３０の上部にヘッドベース３１が配置され、その上に１個又は複数個のプリントヘッドを搭載したヘッド組３２が設けられている。プリントヘッド組３２には吐出溶液供給管３４から吐出溶液が供給される。ヘッド組３２のノズルのオリフィス１（図２参照）と対向するように被吐出基板ベース３３が設けられ、これに液滴吐出基板３５を設置する。本実施例ではヘッド組３２が図示されているＸ方向に移動できる機構となっており、被吐出基板ベース３３がＹ方向に移動できる機構になっており、任意のパターンが液滴吐出基板３５上に形成可能である。
【００２０】
次に、プリントヘッド内のインクの交換時のシーケンスについて図４を用いて説明する。インクの交換時にはプリントヘッドはオリフィスシール部材５１が取付けられた超音波加振装置５２にそのオリフィス部を圧接し、インクがもれないようにセットする。次に吐出溶液供給管３４及び洗浄溶液供給管３７のバルブ５３を開放し、洗浄溶液供給管３７より洗浄溶液を連続的に供給する。このとき、オリフィスはシールされているため、プリントヘッド内のインク及び洗浄液は、吐出溶液供給管３４より排出される。またインク排出時には超音波加振装置５２により常に加振した状態を保つことにより、共通インク通路、特にフィルタ部周辺に沈殿している微粒子はインク中に再度分散されるため、フィルタの下流側からの洗浄溶液の流れとともに効率よく吐出溶液供給管から排出される。
【００２１】
微粒子分散インクの吐出時には時間経過とともに、微粒子の沈殿及び２次凝集が発生し、フィルタ詰まりによる液滴の不吐出が発生する。そのため定期的なインクの交換及びクリーニングが必要となる。
【００２２】
表１は本発明のプリントヘッド及びインクの排出方法を実施した場合とインク供給路のみを有するヘッドで単純にインクの交換した場合（従来方式）の、交換後のインクの連続吐出を行ったときの１００ノズルにおける不吐出ノズルの発生時間を比較したものである。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
従来方式では一度目のインク交換後約１時間程度で不吐出が発生しており、さらにインクの交換回数を重ねるほど、インクの連続吐出可能時間は短くなる傾向にある。一方、本発明方式を実施した場合には一度目のインク交換後の連続吐出可能時間が従来方式の約３倍であり、さらに交換回数を重ねても連続吐出可能時間はほとんど変化したいことがわかる。これは従来方式ではインク交換時に洗浄しきれずにインク流路に微粒子が残留しているため、インクの交換回数の増加とともにインク流路内の残留微粒子が増加するのに対し、本発明方式によれば、各インク交換時にインク流路内部の微粒子はほぼ完全に除去されていることを示している。なお使用したインクは１次粒径０．２〜０．３ミクロンのセラミック微粒子を１０％含有した溶剤系のものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの一実施例を示す断面図。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの一実施例を示す図１とは別角度から見た断面図。
【図３】本発明のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット式液滴塗布装置の概要図。
【図４】本発明のインクジェット式液滴塗布装置のインク交換システムの概要を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１はオリフィス、２は加圧室、３は振動板、４は圧電素子、５ａと５ｂは信号入力端子、６は圧電素子固定基板、７はリストリクタ、８は共通インク供給路、９はフィルタ、１０は接着剤、１１はリストリクタプレート、１２は加圧室プレート、１３はオリフィスプレート、１４は支持板、１５はハウジング、１６はフィルタプレート、１７はステンレス基板、１８はレジスト、１９は貫通穴、３０は筐体、３１はヘッドベース、３２はヘッド組、３３は被吐出基板ベース、３４は吐出溶液供給管、３５は液滴吐出基板、３７は洗浄液供給管、５１はオリフィスシール材、５２は超音波加振装置、５３はバルブ、１０３，１０４は共通インク通路、１０５は第一の開口部、１０６は第二の開口部である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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