(57)【要約】【課題】インクの消費量を増加させることなく、またインク混合比を変化させることなく、吐出ノズル内のインクの蒸発を抑制し、乾燥を防止することができるインク吐出装置を提供すること。【解決手段】インク吐出装置は、インク液滴を吐出するためのエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子と、前記インク液滴を吐出する複数のインク吐出ノズルとを有するインク吐出ヘッド部（１）と、インクを保持するインクタンク（２）と、インクを供給するインク供給経路（３）と、少なくとも前記インク吐出ヘッド部を囲むように設けられた気密室（４）と、前記気密室を加圧するための加圧機構（５）と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク吐出ヘッドを有するインク吐出装置において、
インク吐出ヘッド部近傍を大気より陽圧に保つ手段を有することを特徴とするインク吐出装置。
【請求項２】
前記インク吐出ヘッド部近傍を大気より陽圧に保つ手段が、
前記インク吐出ヘッド部を囲むように設けられた気密室と、該気密室を加圧する加圧手段とを有すること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】
インク吐出ヘッドからインクを吐出しないときに、該インク吐出ヘッド部近傍を大気より陽圧に保つことを特徴とするインク吐出ヘッドの先端部にあるインクの乾燥防止方法。
【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、吐出ノズル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と電気熱変換素子を利用する方式があり、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ことが可能である。
【０００３】
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、その印字品質もより高品位なものが求められている。しかしながら、上記のようなインク吐出記録方式を採用したプリンター、印刷機においてはインク吐出ヘッドの吐出ノズルにおいてインクが乾燥固化することによるインクの飛翔曲がりやノズル不吐出の発生が印字品質を低下させる一つの要因となっており、種々の吐出ノズル乾燥防止方法が考案されている。
【０００４】
吐出ノズル乾燥防止の代表的な方法としては、インク吐出ヘッドが非印字領域もしくは待機位置に達したときに、吐出ノズルにノズルキャップ部材を密着させて、外気と遮断する方法がある。また上記ノズルキャップ部材に吸引手段を設け吐出ノズルよりインクを強制的に吸引する方法や、ノズルキャップ部材内部にインクを構成する水あるいは溶剤を保持する部材を設ける方法や、吐出ノズルを含むインク吐出ヘッド先端部を、インクを構成する水あるいは溶剤を満たした受け皿に浸す方法などがある。
【特許文献１】特開平６−６４１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吐出ノズルにノズルキャップ部材を密着させる方法は、ノズルキャップの気密性が十分に保たれていないと外気と接することになりノズル乾燥を防止することはできず、ノズル乾燥防止方法としては十分とはいえない。また吸引手段により吐出ノズル内のインクを強制的に吸引する方法では、吐出ノズル内の乾燥固化物を取り除くため多量のインクを勢いよく吸引する必要があり、インクの消費量を増加させてしまう。またノズルキャップ部材にインクを構成する水あるいは溶剤を保持する部材を設ける方法や、インク吐出ヘッド先端部を、インクを構成する水あるいは溶剤を満たした受け皿に浸す方法では、吐出ノズル内に水または溶剤が進入し、インクの混合比を変化させ印字品質の低下を引き起こす。
【０００６】
本発明の課題は、インクの消費量を増加させることなく、またインク混合比を変化させることなく、吐出ノズル内のインクの蒸発を抑制し、乾燥を防止することができるインク吐出装置およびインク吐出ヘッドの先端部にあるインクの乾燥防止方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
インク吐出ヘッドを有するインク吐出装置において、
インク吐出ヘッド部近傍を大気より陽圧に保つ手段を有することを特徴とするインク吐出装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、
前記インク吐出ヘッド部近傍を大気より陽圧に保つ手段が、
前記インク吐出ヘッド部を囲むように設けられた気密室と、該気密室を加圧する加圧手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のインク吐出装置である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、
インク吐出ヘッドからインクを吐出しないときに、該インク吐出ヘッド部近傍を大気より陽圧に保つことを特徴とするインク吐出ヘッドの先端部にあるインクの乾燥防止方法である。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、吐出ノズル内に形成されるメニスカス部の大気に接する側を大気より陽圧にすることによりメニスカス部からのインクを構成する水あるいは溶剤の蒸発を抑制し、ノズルの乾燥を防止することができる。従って、吐出ノズル内のインクを強制的に吸引する必要が無く、またインクを構成する水または溶剤にて吐出ノズルを浸す必要もないため、インクの消費量を増加させることなく、またインク混合比を変化させることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の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図である。図１において１はインク吐出ヘッド部、２はインクを保持するインクタンク、３はインクを供給するインク供給経路、４はインク吐出ヘッド部１を囲むように設けられた気密室、５は気密室４を加圧するための加圧機構、６はヘッドユニット１が通過するための気密室４に取り付けられた開閉機構、７は気密室４内圧力を大気圧に戻す場合に用いる大気解放弁、１０は印字領域、１１は非印字領域、２０は印刷媒体である。また図２は吐出ノズルの断面模式図である。図２において３０は吐出ノズル内インク、３１は吐出ノズル内インクのメニスカス部、３２はノズル内インク乾燥により発生したインク吐出ヘッドの先端にあるインク固化物である。
【００１２】
インク吐出記録方式による印字は、インクタンク２内のインクがインク供給経路３を経てインク吐出ヘッド１へ供給された状態で、インク吐出ヘッド１がヘッド移動機構（図示せず）により印字領域１０へ移動した後、インク吐出ヘッド１内の吐出エネルギー発生素子（圧電素子もしくは電気熱変換素子）を電気信号により所望のタイミングで駆動し、吐出ノズルよりインク液滴を吐出させ印刷媒体２０にパターンを印字する。非印字時にはインク吐出ヘッド１は非印字領域１１にて待機する。
【００１３】
通常、非印字領域１１にインク吐出ヘッド１が位置する時、インクの吐出は行われないため吐出ノズル内のインクに流動は発生しない。そのため大気と接する吐出ノズル内インクのメニスカス部３１からはインクを構成する水または溶剤が自然乾燥により蒸発し、吐出ノズル周辺やノズル内部に乾燥個化したインク固化物３２が形成され、インク飛翔曲がりやノズル不吐出が発生する。
【００１４】
本発明では、インクの吐出が行われない非印字領域１１部に、少なくともヘッドユニット１を囲むような状態で設置された気密室４と、気密室４を加圧するためのたとえばダイヤフラムポンプ、ロータリーポンプ、ギアポンプ等の加圧機構５と、ヘッドユニット１が気密室４から印字領域１０に移動する場合に通過するための開閉機構６と、気密室４を大気圧に戻すための大気解放弁７を設け、ヘッドユニット１が非印字領域１１にある場合、開閉機構６を閉じ、加圧機構５により気密室４を大気より陽圧の状態に加圧する。すなわち吐出ノズル内に形成されるメニスカス部３１の大気に接する側を大気より陽圧にすることにより、メニスカス部からのインクを構成する水あるいは溶剤分子の持つ自然蒸発に必要なエネルギーを抑え込むことでインクを構成する水あるいは溶剤の蒸発を抑制し、インク固化物３２の形成を阻害することでインク吐出ヘッドのノズル乾燥を防止することができる。印字を行う場合は気密室４に取り付けられた大気解放弁７により気密室４を大気圧に戻し、開閉機構６を開けた上でインク吐出ヘッド１を印字領域１０へと移動し印字すればよい。
【００１５】
インク吐出記録方式の場合、印字に最適な吐出ノズル内メニスカス部の形状を保持するため、通常メニスカス部は大気よりやや負圧になるよう制御されている。その制御方法には大別し、インク供給経路内にインク搬送手段、たとえばターボポンプ、ダイヤフラムポンプ、チュービングポンプ等と、インク供給圧力をモニタする圧力測定機構とを備え、インク供給圧力により制御する負圧制御方式と、大気解放されたインクタンクの液面とインク吐出ヘッドの吐出ノズル内メニスカス部との高さ調整により制御する水頭圧差方式とがある。
【００１６】
本発明のようにインク吐出ヘッド内のメニスカス部を大気より陽圧にする場合、メニスカス部の圧力バランスを保つためには、負圧制御方式の場合はインク供給圧力測定機構により、メニスカス部を大気より陽圧にした場合の差圧分を測定しインク供給圧力にフィードバックすればよく、また水頭圧差制御の場合は大気より陽圧にした気密室にヘッドユニットとインクタンクを設置すればよい。
【００１７】
なお、本発明のインク吐出装置は、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ことが出来る。
【実施例１】
【００１８】
次に本発明を実施例をもって具体的に説明する。図１に示すインク吐出記録装置を用い塗工を実施した。インクは顔料２０ｗｔ％、アルコール系溶剤８０ｗｔ％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、印刷媒体として紙を使用した。印字領域にて紙上にインク吐出ヘッドの全ての吐出ノズルからインク液滴を吐出する印字パターンを印字し、全ての吐出ノズルからインクが吐出されていることを確認した後、インク吐出ヘッドを非印刷領域に設置した気密室内に移動させ、気密室の圧力を大気圧＋１００ｋＰａとなるよう調節した状態で２時間放置した。その後再び前記印字パターンを印字したところ、インク飛翔曲がりやノズル不吐出の発生はなく、全ての吐出ノズルから良好なインク吐出が得られた。
【００１９】
＜比較例＞
気密室を設置しない以外は実施例と同様に塗工を行った。実施例と同様に２時間放置後印字パターンを印字したところ、インク飛翔曲がりやノズル不吐出が多数確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるインク吐出装置の実施形態を示す図
【図２】吐出ノズルの断面模式図
【符号の説明】
【００２１】
１・・・インク吐出ヘッド部
２・・・インクタンク
３・・・インク供給経路
４・・・気密室
５・・・加圧機構
６・・・開閉機構
７・・・大気解放弁
１０・・・印字領域
１１・・・非印字領域
２０・・・印刷媒体
３０・・・吐出ノズル内インク
３１・・・インクのメニスカス部
３２・・・インク固化物
【図１】
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【図２】
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