(57)【要約】【課題】  インク吐出ヘッドの乾燥を防止し、ノズル表面の乾燥異物の付着やノズル詰まりの発生を回避できるインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法およびそのインク吐出ヘッドを用いたパターン印刷方法を提供すること。【解決手段】  非印字時にノズル面近傍までメニスカス面２２を移動させた状態でインクまたはノズルに微振動２３を与えることにより、ノズル中のインクだけでなく、ノズル表面付近のインクにも流動性を与え、ノズル表面における乾燥異物２４の形成を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク吐出ヘッドのノズル内のインクの乾燥を防止するインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法であって、
非印字時に前記インク吐出ヘッドのノズルにインク滴を吐出しない程度の微振動を与え、かつ、前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時よりもノズル表面近傍へ移動させ、非印字時における前記インク吐出ヘッドのノズル内のインクの乾燥を防止するインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法。
【請求項２】
インク吐出ヘッドのノズル内のインクの乾燥を防止するインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法であって、
非印字時に前記インク吐出ヘッドのノズル内のインクにインク滴を吐出しない程度の微振動を与え、かつ、前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時よりもノズル表面近傍へ移動させ、非印字時における前記インク吐出ヘッドのノズル内のインクの乾燥を防止するインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法。
【請求項３】
前記メニスカス面をインクタンクの液面と前記インク吐出ヘッド内のインクの液面間の水頭差により生じる負圧により制御することを特徴とする請求項１または２記載のインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法。
【請求項４】
前記インクタンクの液面の位置を検出し前記インクタンクの高さを調節することにより、前記インクタンクの液面と前記インク吐出ヘッド内のインクの液面間の水頭差により生じる負圧を制御することを特徴とする請求項３記載のインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法。
【請求項５】
前記メニスカス面をダイヤフラムポンプにより前記インク吐出ヘッド内へインクを送出、吸引して制御することを特徴とする請求項１または２記載のインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法。
【請求項６】
前記メニスカス面をプランジャーポンプにより前記インク吐出ヘッド内へインクを送出、吸引して制御することを特徴とする請求項１または２記載のインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法。
【請求項７】
前記インク吐出ヘッド内におけるインク配管内のインク圧力を検出し、前記検出したインク圧力に応じて、前記送出、吸引をすることを特徴とする請求項５または６記載のインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法。
【請求項８】
前記インク吐出ヘッド近傍のインク配管内のインク圧力を検出し、前記検出したインク圧力に応じて、前記送出、吸引をすることを特徴とする請求項５または６記載のインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法。
【請求項９】
インク吐出方式がインクジェット方式であることを特徴とする請求項１乃至８何れか１項記載のインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法。
【請求項１０】
インクジェット方式によりインク吐出ヘッドから吐出されたインクによりパターンを印刷するパターン印刷方法であって、
前記パターンの非印字時には、前記インク吐出ヘッドのノズルにインク滴を吐出しない程度の微振動を与え、かつ、前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時よりもノズル表面近傍へ移動させ、
前記パターンの印字時には、前記微振動を停止させ、かつ前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時の位置に戻し、前記インク吐出ヘッドから吐出されたインクによりパターンを印刷するパターン印刷方法。
【請求項１１】
インクジェット方式によりインク吐出ヘッドから吐出されたインクによりパターンを印刷するパターン印刷方法であって、
前記パターンの非印字時には、前記インク吐出ヘッドのノズル内のインクにインク滴を吐出しない程度の微振動を与え、かつ、前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時よりもノズル表面近傍へ移動させ、
前記パターンの印字時には、前記微振動を停止させ、かつ前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時の位置に戻し、前記インク吐出ヘッドから吐出されたインクによりパターンを印刷するパターン印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法およびそのインク吐出ヘッドを用いたパターン印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においてカラーフィルタや有機エレクトロルミネッセンス素子などのパターンを得るに際して、精細なパターン印刷に優れたインク吐出プリンタ装置が用いられるようになってきている。このような工業用のインク吐出プリンタ装置には、インク供給タンクに接続された単数もしくは複数のインク通路の内部に圧電素子を持ったインク吐出ヘッドを設け、このインク吐出ヘッドのノズルからインクを吐出させて印字するものがある。
【０００３】
この種のインク吐出ヘッドにおいては細いノズル内でインクが乾燥するため、種々の乾燥防止法が採用されている。代表的な方法としては、インク吐出ヘッドが非印字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し、外部からノズル内のインクを負圧にする方法がある（特許文献１参照）。あるいは、インク滴がノズルから飛び出さない程度の振動を圧力発生室に付与する方法がある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−３３６０１８号公報
【特許文献２】特開２００５−４１０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、従来のインク吐出ヘッドにおける乾燥防止法では、非印字時にメニスカス面がノズル内部に維持されるために、特に外気に接したノズル表面においてインクの乾燥異物が発生してしまい、結果として印字時において乾燥異物起因によるインクのミスディレクションやノズル詰まりによる不吐出が発生してしまう。その結果、カラーフィルタや有機エレクトロルミネッセンス素子などのパターンを塗工する場合、インクのミスディレクションによる画素間混色や、インクの不吐出による色度不良の発生が起こり得るという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インク吐出ヘッドの乾燥を防止し、ノズル表面の乾燥異物の付着やノズル詰まりの発生を回避できるインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法およびそのインク吐出ヘッドを用いたパターン印刷方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法は、インク吐出ヘッドのノズル内のインクの乾燥を防止するインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法であって、非印字時に前記インク吐出ヘッドのノズルにインク滴を吐出しない程度の微振動を与え、かつ、前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時よりもノズル表面近傍へ移動させ、非印字時における前記インク吐出ヘッドのノズル内のインクの乾燥を防止することを特徴とする。
【０００７】
また、上記目的を達成するために、本発明のインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法は、インク吐出ヘッドのノズル内のインクの乾燥を防止するインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法であって、非印字時に前記インク吐出ヘッドのノズル内のインクにインク滴を吐出しない程度の微振動を与え、かつ、前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時よりもノズル表面近傍へ移動させ、非印字時における前記インク吐出ヘッドのノズル内のインクの乾燥を防止することを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明のパターン印刷方法は、インクジェット方式によりインク吐出ヘッドから吐出されたインクによりパターンを印刷するパターン印刷方法であって、前記パターンの非印字時には、前記インク吐出ヘッドのノズルにインク滴を吐出しない程度の微振動を与え、かつ、前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時よりもノズル表面近傍へ移動させ、前記パターンの印字時には、前記微振動を停止させ、かつ前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時の位置に戻し、前記インク吐出ヘッドから吐出されたインクによりパターンを印刷することを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明のパターン印刷方法は、インクジェット方式によりインク吐出ヘッドから吐出されたインクによりパターンを印刷するパターン印刷方法であって、前記パターンの非印字時には、前記インク吐出ヘッドのノズル内のインクにインク滴を吐出しない程度の微振動を与え、かつ、前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時よりもノズル表面近傍へ移動させ、前記パターンの印字時には、前記微振動を停止させ、かつ前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時の位置に戻し、前記インク吐出ヘッドから吐出されたインクによりパターンを印刷することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のインク吐出ヘッドのノズル乾燥防止方法によれば、非印字時において増粘或いは固化したインクの凝集物のノズル表面への付着を防止することができるので、インク吐出時において安定した印字品質を得ることができる。
【００１１】
本発明のパターン印刷方法によれば、塗工時におけるインクのミスディレクションによる画素間混色やインクの不吐出による色度不良の発生を未然に防止することが可能になるため、安定した高品質のパターンの印刷が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この実施の形態のノズル乾燥防止方法が適用されるダイヤフラムポンプ方式のインク吐出装置を示す構成図である。インクタンク１中に納められたインク２は、吸引側の管路７を通ってダイヤフラムポンプ５へと通じている。ダイヤフラムポンプ５に供給されたインクはサーボモータ６の動作によって送出側の管路８へと送り出され、インク吐出ヘッド４中のインクのメニスカス面は、サーボモータ６によるインクの加圧／減圧によって送出／吸引することで制御することが可能である。なお、ポンプは、ダイヤフラムポンプ５に代えてプランジャーポンプを用いても構わない。
【００１３】
圧力センサ３は、送出側の管路８に並行するように配置されており、送出側の管路８内のインク圧力を常時検知している。或いは、圧力センサ３をインク吐出ヘッド４自体に設けることも可能である。また、この圧力センサ３で検知したインク圧力のデータをサーボモータ６にフィードバックするために通信ケーブ９が接続されており、これによりインクのメニスカス面の調節を行うことができる。
【００１４】
図２は、この実施の形態のノズル乾燥防止方法が適用される水頭差方式のインク吐出装置を示す構成図である。
図２によれば、高さ調節ステージ１２の上下動によってインク吐出ヘッド４内のインクのメニスカス面の位置を操作することが可能である。またインクタンク１には位置センサ１３が設けられており、通信ケーブル９によって高さ調節ステージ１２へデータがフィードバックされ、インクのメニスカス面の調節を行うことができる。
【００１５】
図１および図２に示すインク吐出装置におけるインク吐出ヘッド４によるインク吐出には印字時と非印字時があり、印字時にはインクがインク吐出ヘッド４に送出され、ある一定間隔で吐出を行い、非印字時にはインク吐出ヘッド４内のノズルにインクが充填された状態のまま保持する。
【００１６】
図３は、吐出時に最適なインクのメニスカスを示す説明図である。印字時には、図３に示すように一定の負圧状態にしてメニスカス面２２を弓形に保つ必要がある。その理由は、陽圧状態のままインキの吐出を行うとメニスカス面の位置が安定せず、吐出量を適正に保つことが難しいからである。
【００１７】
非印字時においては、インク吐出ヘッドのノズルにインク滴を吐出しない程度の微振動を与えインクを流動させることによりノズル中のインクの増粘や固化を防止することが可能である。
図４は、非吐出時において吐出時のメニスカスを保ちつつインクに微振動を与えた際に、ノズル表面にインク異物が付着した様子を示す説明図である。図４に示すように、非吐出時に印字時と同様の状態でメニスカス面２２を弓形に保持すると、ノズル表面は外気に接するために乾燥した状態になり、そのため乾燥異物２４がノズル表面に付着し易い傾向となる。その結果、印字時において乾燥異物起因によるインクのミスディレクションや、ノズル詰まりによる不吐出が起こり得る。
【００１８】
そこで図５に示すように、非印字時にノズル面近傍までメニスカス面２２を移動させた状態でインクまたはノズルに微振動２３を与えることにより、ノズル中のインクだけでなく、ノズル表面付近のインクにも流動性を与えることができ、ノズル表面における乾燥異物２４の形成を防止することができる。図５は、非吐出時に最適なインクのメニスカスを示す説明図である。
なお、インクに微振動を与えずにノズル面近傍までインクを移動させただけでは、長時間放置した場合にメニスカス面のインキが固化しやすく好ましくない。
【００１９】
非吐出時においてインクに微振動を付与する方法としては、インク吐出ヘッド内に超音波を与える方法やアクチュエータによりノズル内部の容積をインクを吐出させないレベルで増減させる方法が存在するが、これらに限定されるものではない。
【００２０】
印字時においてメニスカス面を吐出に最適な弓形に保つには、インクの粘度が２０ｃｐ、温度が４０℃の際には、インクの圧力を−１０００〜−１５００Ｐａの範囲内にすることが好ましい。また、非印字時においては同様のインクを用いた場合、好ましくは−３００〜−８００Ｐａの範囲内で圧力を保つことにより液だれを起こすことなくノズル表面にインクを移動させることが可能である。なお、印字時、非印字時双方における最適圧力は、インクの粘度や温度、比重等の特性によって左右される。
【００２１】
カラーフィルタや有機エレクトロルミネッセンス素子は、インクを受像層型或いは隔壁型透明基板の着色層に吐出を行なった後、溶剤を蒸発させ、インク中の樹脂を硬化させることにより完成する。
すなわち、カラーフィルタや有機エレクトロルミネッセンス素子を形成しようとする着色層のパターンの印刷に際し、非印字時には、前記インク吐出ヘッド４のノズルまたはそのノズル内のインクにインク滴を吐出しない程度の微振動を与え、かつ、前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時よりもノズル表面近傍へ移動させ、また、前記印字時には、前記微振動を停止させ、かつ前記ノズル内のインクのメニスカス面を印字時の位置に戻し、前記インク吐出ヘッド４から吐出されたインクによりパターンを印刷する。
上記方法により作製されたカラーフィルタや有機エレクトロルミネッセンス素子はインクのミスディレクションによる画素間混色やインクの不吐出による色度不良の発生の無い高品質な製品となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態のノズル乾燥防止方法が適用されるダイヤフラムポンプ方式のインク吐出装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態のノズル乾燥防止方法が適用される水頭差方式のインク吐出装置を示す構成図である。
【図３】吐出時に最適なインクのメニスカスを示す説明図である。
【図４】非吐出時において吐出時のメニスカスを保ちつつインクに微振動を与えた際に、ノズル表面にインク異物が付着した様子を示す説明図である。
【図５】非吐出時に最適なインクのメニスカスを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１……インク供給タンク、２……インク、３……圧力センサ、４……インク吐出ヘッド、５……ダイヤフラムポンプ、６……サーボモータ、７……吸引側の管路、８……送出側の管路、９……通信ケーブル、１１……水頭差方式における管路、１２……高さ調節ステージ、１３……液面センサ、２１……インク吐出ヘッド断面、２２……メニスカス面、２３……インクに付与した微振動、２４……乾燥異物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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