JP2008037042A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用する記録用液状体の乾燥性溶媒の種類を問わず、しかも当該記録装置の駆動タイミングを意識することなく、ノズル開口部の液状体メニスカス面からの溶媒成分の乾燥による記録用液状体の増粘を抑え、ノズルから吐出する液滴の吐出量不足やノズル詰まりなどを防止し、汎用性に富み高画質記録が可能な記録装置を得ること。
【解決手段】溶媒蒸気制御手段５１、記録ヘッド１のノズル面に、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量を５×ρ［ｇ／ｍ³］以上で、かつ、飽和蒸気量未満にする比重ρの乾燥性溶媒の蒸気を供給し、ノズル開口部の液状体メニスカス面からの液状体溶媒成分の乾燥による記録用液状体の増粘を防止する。併せて、フラッシング吐出を１００ｓｅｃ以下の所定時間毎に実行し、１発吐出〜１０００発連続吐出を行うことで、ノズル開口部の液状体メニスカス面からの液状体溶媒成分の乾燥防止効果をさらに高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、乾燥性溶媒を含む記録用液状体を記録ヘッドのノズルから液滴の形で記録媒体上に吐出して文字や画像を印刷記録する記録装置に関するものである。

乾燥性溶媒を含む記録用液状体を記録ヘッドのノズルから吐出する記録装置において記録画質不良を起こす原因の一つに、記録ヘッドのノズルからの吐出量不足やノズル詰まりがある。

即ち、記録ヘッドのノズル開口部は、記録装置の非稼働時では、キャッピングによって塞がれているので、ノズル開口部からの溶媒成分の乾燥は抑制されるが、記録装置の稼働時では、記録用液状体の吐出に備えて常にノズル開口部は露出した状態にあるので、吐出が行われないノズルでは溶媒成分の乾燥によって記録用液状体が乾燥し易くなる。特に、記録動作時間が長くなると、吐出が行われない状態が継続するノズルでは、その開口部に滞留している記録用液状体の粘度が増加する。その結果、上記した記録ヘッドのノズルからの吐出量不足やノズル詰まりが起こる。

そこで、記録装置の記録動作時における上記した記録ヘッドのノズル付近の乾燥を防止するため、ノズル付近に加湿空気を供給する加湿器を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１，２など）。
特開２０００−２５５０５３号公報 特開２０００−７９６９６号公報

しかしながら、この種の記録装置で用いる記録用液状体は、使用する乾燥性溶媒の種類によって、水を溶媒とする水性系、低分子量タイプの炭化水素などを溶媒とする油性系、エタノールなどを溶媒とする溶剤系、光重合開始剤などを溶媒とするＵＶ硬化系など各種あるが、上記加湿器を設ける従来の技術では、加湿空気の供給であるので、使用できる記録用液状体は、水溶媒を含む記録用液状体に限られる。つまり、汎用性に欠けるという問題がある。

そして、上記加湿器を設ける従来の技術では、ノズル開口部の液状体表面（メニスカス面）からの水溶媒乾燥による記録用液状体の増粘を抑え、吐出量不足やノズル詰まりなどを防止できる加湿器の駆動条件が明確でないので、加湿器駆動時の記録装置駆動のタイミングを判断できないという問題もある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、使用する記録用液状体の乾燥性溶媒の種類を問わず、しかも当該記録装置の駆動タイミングを意識することなく、ノズル開口部の液状体メニスカス面からの溶媒成分の乾燥による記録用液状体の増粘を抑え、ノズルから吐出する液滴の吐出量不足やノズル詰まりなどを防止し、汎用性に富み高画質記録が可能な記録装置を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、乾燥性溶媒を含む記録用液状体の液滴をノズルから吐出して、記録媒体の記録面上に液状体液滴によるドットパターンを形成する記録ヘッドを有する記録装置において、前記記録ヘッドの配置位置に対し前記記録媒体の供給側に設けられ、前記記録ヘッドのノズル面におけるノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量を所定の量にする溶媒蒸気を前記記録ヘッドのノズル面と前記記録媒体の記録面との間に向けて供給する溶媒蒸気制御手段を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量を制御するので、使用する記録用液状体の乾燥性溶媒の種類を問わず、しかも当該記録装置の駆動タイミングを意識することなく、ノズル開口部の液状体メニスカス面からの溶媒成分の乾燥による記録用液状体の増粘を抑えることができるので、ノズルから吐出する液滴の吐出量不足やノズル詰まりなどを防止することができ、汎用性に富み高画質記録が可能な記録装置を得ることができる。

本発明によれば、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量を制御するので、使用する記録用液状体の乾燥性溶媒の種類を問わず、しかも当該記録装置の駆動タイミングを意識することなく、ノズルから吐出する液滴の吐出量不足やノズル詰まりなどを効果的に防止することができるので、汎用性に富み高画質記録が可能な記録装置が得られるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、本発明にかかる記録装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるシリアル方式の記録装置の外観構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、シリアル方式の記録装置Ａは、一般に、シリアルヘッドタイプの記録ヘッド１と、この記録ヘッド１を記録用紙４１の幅方向（主走査方向）Ｘに往復移動させる機構（キャリッジ３１、キャリッジ軸３２等）と、記録用紙４１を主走査方向Ｘと直交する方向（副走査方法）Ｙに搬送する機構（搬送ローラ４２等）とを備えている。

具体的に説明すると、記録ヘッド１は、キャリッジ３１に固定支持されている。このキャリッジ３１は、主走査方向Ｘに延びるキャリッジ軸３２に移動自在に支持されている。そして、キャリッジ３１には、図示しないキャリッジモータが設けられており、このキャリッジモータによって、記録ヘッド１およびキャリッジ３１がキャリッジ軸３２にガイドされて主走査方向Ｘに往復動するようになっている。

前記記録用紙４１は、図示しない搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ４２の間を通るよう給送されるので、この搬送モータおよび各搬送ローラ４２により、記録用紙４１が記録ヘッド１の下方を主走査方向Ｘと垂直な副走査方向Ｙに搬送されるようになっている。

記録ヘッド１は、その上面側から「乾燥性溶媒を含む記録用液状体」が充填された液状体カートリッジ３５が装着され、記録用紙４１と対面するその下面側はノズル配置面（図２参照）となっている。

この液状体カートリッジ３５が装着された記録ヘッド１が主走査方向Ｘに移動し、記録用紙４１が副走査方向Ｙに移動する過程で、図２〜図４に示す構造によって、その下面に設けたノズルから、液状体カートリッジ３５の充填された「乾燥性溶媒を含む記録用液状体」を記録用紙４１上に吐出することで、記録用紙４１上に文字や画像を示すドットパターンを形成する。

このような記録装置Ａにおいて、図示しない蒸気量検出手段と溶剤蒸気制御手段５１と液状体排出部５２と溶剤蒸気回収手段５３とを設けてある。

図示しない蒸気量検出手段は、記録ヘッド１の下面に設けたノズル近傍の液状体溶媒の蒸気量を検出する。溶剤蒸気制御手段５１は、例えば、記録用紙４１上において記録ヘッド１の配置位置に対して記録用紙４１の給紙端側（イ）の所定位置に、記録用紙４１を主走査方向Ｘに跨ぎ、かつ記録用紙４１の記録面に非接触の状態で配置される。溶剤蒸気回収手段５３は、記録用紙４１上において記録ヘッド１の配置位置に対して記録用紙４１の排出端側（ロ）の所定位置に、記録用紙４１を主走査方向Ｘに跨ぎ、かつ記録用紙４１の記録面に非接触の状態で配置される。また、液状体排出部５２は、記録ヘッド１の移動方向（主走査方向Ｘ）の一端側であって記録用紙４１の搬送路を外れた位置に配置される。

これらの説明の前に、本発明の理解を容易にするため、図２〜図４を参照して、記録ヘッド１における記録用液状体の吐出構造及び吐出動作を概略説明する。なお、図２は、図１に示す記録ヘッドのノズル配置面側から見た内部構造を説明する概念図である。図３は、図２に示すａ−ａ線矢視断面図である。図４は、図２に示すｂ−ｂ線矢視断面図である。

図２において、左右方向は主走査方向Ｘを示し、上下方向は副走査方向を示している。９は、記録ヘッド１の本体下面に貼り付けてあるノズル板である。ノズル板９には、ノズル１４が副走査方向に所定の間隔で設けられている。

また、３は、記録ヘッド１の本体内に設けられる圧力室用凹部である。圧力室用凹部３は、所定幅を有して主走査方向Ｘに所定長延在し両端部がほぼ半円形状となる形で、副走査方向にノズル１４と対応して所定の間隔で設けられる。数値例を示すと、各圧力室用凹部３は、幅が例えば約１３０μｍであり、全長が例えば約１２５０μｍである。

各圧力室用凹部３内には、圧力室４がその内周形状に沿って形成される。圧力室４の長手方向一端側には記録用液状体を圧力室４内の取り込む供給口３ａが設けられ、長手方向他端側には記録用液状体をノズル１４に向けて吐出する吐出口３ｂが設けられる。２３は、圧力室４の天井側に設けられる圧電素子である。

また、１１は供給用液状体流路であり、１２は吐出用液状体流路である。供給用液状体流路１１は、圧力室用凹部３とノズル板９との間において、記録ヘッド１に装着した液状体カートリッジ３５と副走査方向に並ぶ各圧力室４の供給口３ａとを連通するように設けられている。吐出用液状体流路１２は、圧力室用凹部３とノズル板９との間において、吐出口３ｂとノズル１４とを１対１の関係で連通するように設けられている。

図３は、副走査方向に並ぶ各ノズル１４に関わる構成を示し、図４は、１つの圧力室用凹部３に関わる構成を示している。図３及び図４において、記録ヘッド本体２内に設けられる各圧力室用凹部３は、所定高さの圧力室部品６で図２に示した形状に区画される形で形成され、圧力室４は、この圧力室部品６を側壁部としている。この圧力室部品６は、以降、側壁部６というが、例えば約２００μｍ厚さの感光性ガラス製で構成されている。

側壁部６の下端面には、各圧力室用凹部３の底部面（つまり各圧力室４の床面）を構成する液状体流路部品７が接着固定され、この液状体流路部品７の下端面にノズル板９が接着固定されている。

液状体流路部品７は、肉厚の厚い５枚のステンレス鋼板と肉厚の薄い１枚のステンレス鋼板との積層体であり、そのうち一番上が肉厚の厚いステンレス鋼板で、２番目が肉厚の薄いステンレス鋼板で、その下の４つが肉厚の厚いステンレス鋼板である。この液状体流路部品７内に、供給用液状体流路１１と吐出用液状体流路１２とが形成されている。

即ち、各圧力室４の供給口３ａに対応する位置では、肉厚の薄いステンレス鋼板の下に積層される肉厚の厚い４つのステンレス鋼板がかなり広い幅だけ副走査方向に向かって除かれて供給用液状体流路１１が形成され、一番上の肉厚の厚いステンレス鋼板が所定幅だけ副走査方向に向かって除かれ、露出した肉厚の薄いステンレス鋼板に、各供給口３ａと供給用液状体流路１１とを連通するオリフィス８が形成されている。オリフィス８の孔径は、例えば約３８μｍである。

また、各圧力室４の吐出口３ｂに対応する位置では、液状体流路部品７を構成する６枚のステンレス鋼板に、各吐出口３ｂと対応する各ノズル１４とを連通する吐出用液状体流路１２が円形状に設けられている。

ノズル板９は、ステンレス鋼板であり、その下面は、撥水膜９ａで被覆されている。各ノズル１４は、ノズル径が吐出方向の内端側から外端側に向かって小さくなるテーパ部と、このテーパ部の外端側からノズル板９の下面まで一定のノズル径で垂直に降下するストレート部とからなり、このストレート部のノズル径は、例えば約２０μｍに設定されている。つまり、ノズル１４から記録用紙４１上に吐出される記録用液状体の液滴１５の外径は、約２０μｍである。

そして、各圧力室用凹部３の上部には、圧電アクチュエータ２１が設けられている。この圧電アクチュエータ２１は、全ての圧力室４に共通の電極となる振動板２２と、この振動板２２上に各圧力室４と１対１の関係で設けられるアクチュエータ部（２３，２４，２５）とで構成される。

振動板２２は、全ての圧力室用凹部３の上端開口を塞ぐように側壁部６の上端面に接着固定され、各圧力室４に共通の振動する天井板となっている。この振動板２２は、Ｃｒ製の薄膜で形成され、その厚みは、例えば約６μｍに設定されている。

アクチュエータ部（２３，２４，２５）は、各圧力室４に対応した位置において、振動板２２側から上に向かって、Ｃｕ製の中間層２５、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電素子２３及びＰｔ製の個別電極２４とこの順に積層されている。

各圧電素子２３、各個別電極２４および各中間層２５は、全て薄膜で形成されている。具体的には、各圧電素子２３は厚みが８μｍ以下（例えば約３μｍ）の薄膜であり、各個別電極２４は厚みが例えば約０．２μｍの薄膜であり、各中間層２５は厚みが例えば約３μｍの薄膜である。

各圧電アクチュエータ２１は、各圧力室４の共通電極である振動板２２と各圧力室４に１対１の関係で対応した各個別電極２４とを介して各圧電素子２３にパルス電圧を印加して振動板２２の圧力室４に対応する部分を変形させることで、当該圧力室４内の記録用液状体を吐出口３ｂからノズル１４に向けて押し出し、ノズル１４から液滴１５を吐出させるようになっている。

即ち、振動板２２と個別電極２４との間にパルス電圧を印加すると、圧電素子２３はその圧電効果によって、パルス電圧の立ち上がりに応答してその厚み方向と垂直な幅方向に収縮し、パルス電圧の立ち下がりに応答してその厚み方向と垂直な幅方向に伸張するのに対し、振動板２２、個別電極２４及び中間層２５はそのような変動を起こさないので、圧力室４では、いわゆるバイメタル効果が起こり、圧電素子２３の収縮・伸張に応じて容積が変化する。

圧電素子２３がパルス電圧の立ち上がりに応答してその厚み方向と垂直な幅方向に収縮すると、振動板２２の圧力室４に対応する部分が圧力室４側へ凸状に撓んで変形する。圧力室４では容積が小さくなるので、圧力室４内の圧力が高まり、この圧力で圧力室４内の記録用液状体が吐出口３ｂ、吐出用液状体流路１２を経由してノズル１４から押し出される。

そして、圧電素子２３が当該パルス電圧の立ち下がりに応答してその厚み方向と垂直な幅方向に伸張すると、振動板２２の圧力室４に対応する部分が元の状態に復帰し、圧力室４では容積が大きくなるので、圧力室４内の圧力が低くなる。すると、吐出口３ｂから吐出用液状体流路１２に向けて押し出されていた記録用液状体が圧力室４内に引き戻されるので、ノズル１４から押し出されていた記録用液状体は、吐出用液状体流路１２内の液状体から引きちぎられて液状体液滴１５（例えば３ｐｌ）となって記録用紙４１に吐出される。これによって、記録用紙４１面上に液状体液滴１５がドット状に付着することとなる。

また、振動板２２が凸状に撓んで変形した状態から元の状態に復帰して圧力室４内の圧力が低くなるのに伴い、圧力室４内には、液状体カートリッジ３５から供給用液状体流路１１、供給口３ａを介して記録用液状体が充填される。

なお、各圧電素子２３に印加するパルス電圧としては、前記のように押し引きタイプの他に、例えば、第１の電圧から当該第１の電圧よりも低い第２の電圧まで立ち下がった後に当該第１の電圧まで立ち上がる引き押しタイプのものも使用される。

以上説明した圧電アクチュエータ２１の動作を踏まえて図１に示した記録装置Ａで行われる記録用紙４１への記録動作を具体的に説明する。

各圧電素子２３への駆動パルス電圧の印加は、記録ヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向Ｘにおいて記録用紙４１の一端から他端まで略一定速度で移動させている間に、所定時間（例えば５０μｓ程度：吐出駆動周波数２０ｋＨｚ）毎に行われる。この場合、記録ヘッド１が記録用紙４１における液状体液滴１５を着弾させない箇所に達したときには駆動パルス電圧を印加しない制御も並行して行われる。これによって、記録用紙４１の所定位置に液状体液滴１５を着弾させる。

そして、１走査分の記録が終了すると、搬送モータ及び各搬送ローラ４２によって記録用紙４１を副走査方向Ｙに所定量搬送し、再度、記録ヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向Ｘに移動させながら液状体液滴１５を吐出させ、新たな１走査分の記録を行なう。この動作を繰り返すことによって、記録用紙４１の記録面全体に所望の文字や画像が形成される。

次に、図５〜図８を参照して、本発明が問題とする記録用液状体の溶媒に関する事項について説明し、図示しない蒸気量検出手段、溶剤蒸気制御手段５１、液状体排出部５２及び溶剤蒸気回収手段５３の内容を明らかにする。なお、図５は、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量と正常吐出ノズル率との関係を示す特性図である。図６は、ノズル開口部の液状体メニスカス面の溶媒蒸気平衡層を説明する図である。図７は、ノズル開口部の液状体が増粘したことで液状体液滴の吐出量不足を起こした状態を示す図である。図８は、ノズル開口部の液状体が増粘したことでノズル詰まりを起こした状態を示す図である。

記録装置Ａで用いる記録用液状体の種類は、前記したが、詳細に説明すると、使用する溶媒によって、（１）水を溶媒とする水性系、（２）低分子量タイプの炭化水素やシリコーンを溶媒とする油性系、（３）エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール、シクロヘキサン、ジエチレングリコール誘導体、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、酢酸エチルなどを溶媒とする溶剤系、（４）光重合開始剤やアクリレートを溶媒とするＵＶ硬化系など各種ある。

これらの液状体溶媒は乾燥性を有するが、その蒸気量は、その蒸気中に含まれる水や、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素等の特定ガス量と液状体溶媒蒸気の蒸気量との相関性を予め計測して１つの特定ガス量に対する検量線を定め、その検量線と実際に測定した１つの特定ガス量とを比較することで間接的に検量することができる。

また、水、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素等の特定ガス量を測定する装置としては、水蒸気であれば湿度計が使用でき、酸素や二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素等であれば気体熱電動式、隔膜ガルバニ電池式、ジルコニア限界電流方式、赤外線式吸収法等の検知原理の測定装置が使用できる。

つまり、図示しない蒸気量検出手段は、このような方法で、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量を検出する。そして、検出した蒸気量に応じて溶剤蒸気制御手段５１の駆動を制御するようになっている。溶剤蒸気制御手段５１は、駆動指令を受けると、溶媒蒸気の発生を制御する。溶媒蒸気制御手段５１が発生した溶媒蒸気は、記録用紙４１上を給紙端側（イ）から排出端側（ロ）に向かって向かって流れるので、ノズル板９のノズル面に溶媒蒸気を効率良く供給することができる。このことから、溶媒蒸気制御手段５１は、前記の通り記録用紙４１上において記録ヘッド１の配置位置から給紙端側（イ）に非接触の状態で配備することが適しているが、ノズル面に充分な溶媒蒸気を供給することができればよいので、記録用紙４１上ではない給紙端側（イ）外部に配備してもよい。

この溶媒蒸気制御手段５１で利用できる溶媒蒸気発生方式の種類は大きく分けて、液体噴霧方式、蒸気噴霧方式及び気化式の３種類がある。液体噴霧方式には、流体ノズル方式や超音波方式、遠心式がある。蒸気噴霧方式には、蒸気ボイラー式や蒸気皿式、電極式、電熱式がある。また、気化式には、回転式や静止式、透湿膜式がある。

ところで、液状体溶媒には、上記したように種々ある。それらと「乾燥」との関係について図５〜図８を参照して説明する。これによって、検出した蒸気量に応じて溶剤蒸気制御手段５１の駆動を制御する内容を明らかにする。

図５では、４００個のノズルが配設された記録ヘッド１の液状体カートリッジ３５に、比重ρ＝１の水溶媒を用いた記録用液状体を充填し、記録ヘッド駆動時の液状体液滴吐出に対するノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量［ｇ／ｍ³］を測定した結果が示されている。図７は、この場合に記録ヘッド１のノズル開口部に形成される液状体メニスカスを示している。図７に示すように、液状体メニスカス面１６の周囲には、液状体メニスカス面１６での水分乾燥量と水分溶解量とが平衡状態にある溶媒蒸気平衡層１７が形成される。

図６と図７において、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量が５［ｇ／ｍ³］未満であると、液状体メニスカス面１６の溶媒蒸気平衡層１７の体積が小さく、つまり、液状体メニスカス面１６の溶媒蒸気（今の例では水分蒸気）被覆割合が低く、記録用液状体への水分溶解量が不十分であるので、水分乾燥量の方が水分供給量より多くなり液状体が増粘する。その結果、吐出される液状体液滴の吐出量不足（図８）やノズル詰まり（図９）を起こし易い。

これと同様の現象が、比重ρの乾燥性溶媒を使用する油性系、溶剤系またはＵＶ硬化系の記録用液状体でも認められ、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量を５×ρ［ｇ／ｍ³］未満であると、液状体メニスカス面１６の溶媒蒸気平衡層１７の体積が小さく、記録用液状体への溶媒溶解量が不十分であるので、溶媒乾燥量の方が溶媒供給量よりも多くなり、記録用液状体が増粘する。その結果、上記と同様に、吐出される液状体液滴の吐出量不足（図８）やノズル詰まり（図９）を起こし易い。

一方、液状体溶媒蒸気の飽和蒸気量以上の過飽和状態では、ノズル面で溶媒蒸気が凝結し、液状体液滴の飛行曲がりや不吐出を起こす要因となり好ましくない。実際、例えば、水溶媒（比重ρ＝１）の記録用液状体を用いた記録装置Ａでは、２５℃環境において、飽和蒸気量未満の相対湿度９９％ＲＨでは、液状体液滴の飛行曲がりや不吐出を起こすことなく良好に吐出したが、飽和蒸気量に達した相対湿度１００％ＲＨの環境下では、ノズル面が結露し、液状体液滴の飛行曲がりを起こした。

図６では、吐出環境温度が２５℃の場合を示しているが、その他の吐出環境温度（例えば、５℃〜４０℃）においても、正常に記録用液状体を吐出するノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量は、５×ρ［ｇ／ｍ³］以上で、かつ、飽和蒸気量未満が妥当な範囲ということになる。

水の飽和水蒸気量Ｖ［ｇ／ｍ³］は、温度ｔ℃における飽和水蒸気圧Ｅ［ｈＰａ］を次のＴｅｔｅｎｓの（式１）を用いて導き、それを水蒸気の状態方程式から導かれる（式２）に適用することで得ることができ、前記の２５℃環境での飽和水蒸気量Ｖは２３［ｇ／ｍ³］と求められる。

Ｅ＝６．１１×１０＾（７．５×ｔ／（ｔ＋２３７．３））・・・（式１）
Ｖ＝２１７×Ｅ／（ｔ＋２７３．１５）・・・（式２）
したがって、水溶媒（比重ρ＝１）の記録用液状体を用いた記録装置Ａでは、２５℃環境においては、ノズル近傍の有効な液状体溶媒蒸気の蒸気量は、５［ｇ／ｍ³」以上であり、かつ、飽和水蒸気量２３［ｇ／ｍ³］未満の範囲内が妥当である。

以上の検討結果から、この実施の形態では、溶剤蒸気制御手段５１の駆動を制御する好適な基準として乾燥性溶媒の比重ρを用い、図示しない蒸気量検出手段は、検出したノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量が、５×ρ［ｇ／ｍ³］未満の場合に溶媒蒸気制御手段５１を駆動し、飽和蒸気量以上になると、溶媒蒸気の不必要な供給を防止するため溶媒蒸気制御手段５１の駆動を停止するようにしている。

なお、図示しない蒸気量検出手段は、溶剤蒸気制御手段５１の駆動を制御する機能も添えているとしたが、図示しない蒸気量検出手段は、単に蒸気量の検出機能のみを有し、溶剤蒸気制御手段５１が、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量が５×ρ［ｇ／ｍ³］以上で、かつ、飽和蒸気量未満となるように、図示しない蒸気量検出手段にて検出された蒸気量が５×ρ［ｇ／ｍ³］未満であるとき溶媒蒸気の供給を開始し、図示しない蒸気量検出手段にて検出された蒸気量が飽和蒸気量を超えると溶媒蒸気の供給を停止するようにしてもよい。

また、この実施の形態では、図示してないが、ノズル面の温度及びノズル近傍の液状体溶媒蒸気の温度をそれぞれ検出する温度検出手段を備え、溶媒蒸気制御手段５１は、各温度検出手段の検出温度に基づき、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気温度がノズル面温度以下となるように、供給する溶媒蒸気温度を制御するようになっているので、ノズル面での溶媒蒸気の凝結を防止し、液状体液滴の飛行曲がりや不吐出を防止することができる。

そして、記録用紙４１上において記録ヘッド１の配置位置に対して記録用紙４１の排出端側（ロ）の所定位置に配置した溶媒蒸気回収手段５３が、例えば吸引方式で溶媒蒸気を吸引し所定容器にガス状で貯蔵する方式、または、冷却により液化した上で貯蔵する方式によって、溶媒蒸気制御手段５１がノズル面に供給した溶媒蒸気のうち、ノズル面直下を通過して記録用紙４１の排出端側（ロ）に向かって流れてくる溶媒蒸気を効率良く回収するようにしている。

加えて、記録装置Ａでは、記録ヘッド１内の吐出用液状体流路１２及びノズル１４の開口部をフラッシングするためのフラッシング吐出が行われるが、この実施の形態では、液状体排出部５２を記録用紙４１の搬送路を外れた位置に設け、記録ヘッド１をそのノズル面がこの液状体排出部５２を覆うようにこの液状体排出部５２の直上位置に移動して待機させた状態で、この液状体排出部５２に向けてフラッシング吐出を行うようにしているので、記録用紙４１を全く汚すことなく記録することができる。

この場合に、このフラッシング吐出は、１００ｓｅｃ以下の所定時間毎に実行するようにし、ノズル開口部の液状体メニスカス面からの液状体溶媒成分の乾燥を防止する効果をさらに高めるようにしている。

但し、フラッシング吐出が連続１０００発を超えると、過度のフラッシングとなる上に記録用液状体消費量が不必要に多くなるので適当でない。したがって、フラッシング吐出は、１発吐出〜１０００発連続吐出としている。また、フラッシング吐出を記録時と同一の吐出駆動周波数で行うことで吐出制御をシンプルにするようにしている。

以上説明したように、実施の形態１によれば、使用する記録用液状体の溶媒の種類を問わず、しかも当該記録装置の駆動タイミングを意識することなく、ノズル開口部の液状体メニスカス面からの溶媒成分の乾燥による記録用液状体の増粘を抑えることができるので、ノズル開口部の液状体メニスカスを安定的に形成することができ、ノズルから吐出する液滴の吐出量不足やノズル詰まりなどを効果的に防止することができる。

そして、フラッシング吐出を併用することで、より一層確実に吐出量不足やノズル詰まりなどを防止することができ、またフラッシング吐出を行っても記録用紙を汚さずに記録することができる。

したがって、汎用性に富み高画質記録が可能な記録装置が実現できるので、民生用や産業用のインクジェット記録装置、印刷機や複写機、基板配線パターン描画装置など広い分野での利用が可能である。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２によるライン方式の記録装置の外観構成を示す概略斜視図である。なお、図９では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図９に示すように、ライン方式の記録装置Ｂでは、図１（実施の形態１）に示した構成において、液状体排出部５２を除いた構成となる。ラインヘッドタイプの記録ヘッド６０は、シリアルヘッドタイプの記録ヘッド１の複数個で構成されるので、実施の形態１での説明をそのまま適用することができる。

つまり、実施の形態１と異なる点は、この実施の形態２によるライン方式の記録装置Ｂでは、記録動作を維持したまま記録用紙４１の記録面に向けてフラッシング吐出を行う方式を採る点である。

したがって、この実施の形態２によれば、実施の形態１にて説明した作用・効果に加えて、記録動作を中断せずに高速記録が可能になる効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる記録装置は、使用する記録用液状体の乾燥性溶媒の種類を問わず、しかも当該記録装置の駆動タイミングを意識することなく、ノズル開口部の液状体メニスカスを安定的に形成してノズルから吐出する液滴の吐出量不足やノズル詰まりなどを効果的に防止するのに有用であり、特に、民生用や産業用のインクジェット記録装置、印刷機や複写機、基板配線パターン描画装置など広い分野での利用に好適である。

本発明の実施の形態１によるシリアル方式の記録装置の外観構成を示す概略斜視図 図１に示す記録ヘッドのノズル配置面側から見た内部構造を説明する概念図 図２に示すａ−ａ線矢視断面図 図２に示すｂ−ｂ線矢視断面図 ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量と正常吐出ノズル率との関係を示す特性図 ノズル開口部の液状体メニスカス面の溶媒蒸気平衡層を説明する図 ノズル開口部の液状体が増粘したことで液状体液滴の吐出量不足を起こした状態を示す図 ノズル開口部の液状体が増粘したことでノズル詰まりを起こした状態を示す図 本発明の実施の形態２によるライン方式の記録装置の外観構成を示す概略斜視図

符号の説明

１ 記録ヘッド
２ 記録ヘッド本体
３ 圧力室用凹部
３ａ 供給口
３ｂ 吐出口
４ 圧力室
６ 圧力室部品（側壁部）
７ 液状体流路部品
８ オリフィス
９ ノズル板
９ａ 撥水膜
１１ 供給用液状体流路
１２ 吐出用液状体流路
１４ ノズル
１５ 液状体液滴
１６ 液状体メニスカス面
１７ 溶媒蒸気平衝層
２１ 圧電アクチュエータ
２２ 振動板
２３ 圧電素子
２４ 個別電極
２５ 中間層
３１ キャリッジ
３２ キャリッジ軸
３５ 液状体カートリッジ
４１ 記録用紙
４２ 搬送ローラ
５１ 溶媒蒸気制御手段
５２ 液状体排出部
５３ 溶媒蒸気回収手段
６０ ラインヘッドタイプの記録ヘッド
Ａ シリアル方式の記録装置
Ｂ ライン方式の記録装置

Claims (10)

1. 乾燥性溶媒を含む記録用液状体の液滴をノズルから吐出して、記録媒体の記録面上に液状体液滴によるドットパターンを形成する記録ヘッドを有する記録装置において、
   前記記録ヘッドの配置位置に対し前記記録媒体の供給側に設けられ、前記記録ヘッドのノズル面におけるノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量を所定の量にする溶媒蒸気を前記記録ヘッドのノズル面と前記記録媒体の記録面との間に向けて供給する溶媒蒸気制御手段、
   を備えていることを特徴とする記録装置。
2. 前記記録ヘッドのノズル面におけるノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量を検出する蒸気量検出手段を備え、
   溶媒蒸気制御手段は、前記乾燥性溶媒の比重をρとしたとき、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量が５×ρ［ｇ／ｍ³］以上で、かつ、飽和蒸気量未満となるように、前記蒸気量検出手段にて検出された蒸気量が５×ρ［ｇ／ｍ³］未満であるとき溶媒蒸気の供給を開始し、前記蒸気量検出手段にて検出された蒸気量が飽和蒸気量を超えると溶媒蒸気の供給を停止する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記記録ヘッドのノズル面におけるノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量を検出する蒸気量検出手段であって、前記乾燥性溶媒の比重をρとしたとき、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の蒸気量が５×ρ［ｇ／ｍ³］以上で、かつ、飽和蒸気量未満となるように、検出した蒸気量が５×ρ［ｇ／ｍ³］未満であるとき前記溶媒蒸気制御手段を駆動し、検出した蒸気量が飽和蒸気量を超えると前記溶媒蒸気制御手段の駆動を停止する蒸気量検出手段、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
4. 前記記録ヘッドのノズル面の温度とノズル近傍の液状体溶媒蒸気の温度とをそれぞれ検出する温度検出手段を備え、
   前記溶媒蒸気制御手段は、検出された両温度に基づき、ノズル近傍の液状体溶媒蒸気の温度がノズル面の温度以下となるように、供給する溶媒蒸気の温度を制御する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の記録装置。
5. 前記記録ヘッドの配置位置に対し前記記録媒体の排出側に設けられ、前記記録ヘッドのノズル面と前記記録媒体の記録面との間を通過してくる溶媒蒸気を回収する溶媒蒸気回収手段、
   を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の記録装置。
6. 前記記録ヘッドでのフラッシング吐出を制御する手段は、当該フラッシング吐出を１００ｓｅｃ以下の所定時間毎に実行することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の記録装置。
7. 前記記録ヘッドがシリアルヘッドタイプであるときは、当該記録ヘッドの配置位置において前記記録媒体の搬送路を外れた位置に配置した液状体排出部に向けて前記フラッシング吐出を行うことを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
8. 前記記録ヘッドがラインヘッドタイプであるときは、記録動作を維持したまま前記フラッシング吐出を行うことを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
9. 前記フラッシング吐出は、１発吐出〜１０００発連続吐出で行われることを特徴とする請求項７または８に記載の記録装置。
10. 前記フラッシング吐出は、記録動作時と同じ吐出駆動周波数で行われることを特徴とする請求項７または８に記載の記録装置。

Images