JP2008093847A - Inkjet head equipped with drying preventing ability at its tip - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates not only to a printer for PC, which is a kind of information processing apparatus, but also to an ink jet recording apparatus that has recently been remarkably applied for industrial use such as device manufacturing, and in particular, stably without drying a nozzle portion having a small aperture The present invention relates to an ink jet recording apparatus having a mechanism for ejecting ink. An ink jet recording apparatus that directly ejects ink onto a recording medium is not limited to the recording medium, and has developed significantly in recent years from the viewpoint of high speed and low noise. In addition, the head is the core of the ink jet recording apparatus. Ensuring the reliability of the company is also gaining importance.
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。 In recent years, along with the development of the information processing industry, characteristics such as image quality and resolution required for printers have rapidly advanced, and even in an ink jet recording apparatus which is one of the typical methods of printers, the nozzle diameter is very small. Advances in technology such as computerization and drive control have enabled the required high-quality drawing. However, with the miniaturization of the nozzle diameter, various problems such as an increase in ink concentration due to drying of the ink solvent and bubbles in the ink have become more prominent. Such a state lowers the original drawing accuracy and is a big problem in terms of ensuring reliability.
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。
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。 As described above, various methods for solving various problems such as undischarge due to nozzle drying and misalignment have been proposed. However, any of these methods is still insufficient for industrial use. This is the provision of a method for preventing nozzle drying when each of the above-described methods is in a non-drawing area. With extremely fast drying ink as used in industrial applications, the head draws from the non-drawing area. This is because drying progresses in the time from moving to the region and actually starting drawing, resulting in ejection failure.
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。 In order to deal with such a problem, a means of replacing a defective head has been taken, but since the cost has been increased, a means for avoiding this is required.
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。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent drying of the nozzle, particularly by suppressing the progress of nozzle drying in the drawing area, so that it is possible to pause without drying the nozzle even when using extremely fast ink as an industrial application. It is an object of the present invention to provide a head provided with a nozzle drying prevention mechanism that allows normal discharge from the first shot even when re-discharge is performed from the state.
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。 Such an object can be achieved by the following configuration. That is, the present invention has a mechanism for preventing ink drying in the nozzles by making the vicinity of the ink discharge port a solvent atmosphere in an ink jet recording apparatus that performs drawing on a recording medium by ejecting ink from the nozzles. Inkjet recording apparatus characterized by the above.
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。 2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, further comprising a nozzle into which an ink drying prevention liquid for preventing ink drying in the nozzle is injected, in addition to the nozzle into which ink is injected. is there.
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。
Furthermore, the present invention is the ink jet recording apparatus according to
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。 As described above, by employing the head having the ink drying prevention capability according to the present invention, it is possible to provide a highly reliable ink jet recording apparatus that is free from defects such as ejection failure and twist due to ink drying. It was.
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。 Further, by using this inkjet recording apparatus for industrial purposes, the yield on the recording medium side (device parts, etc.) can be improved.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 is a head configuration diagram of an ink jet recording apparatus according to the present invention. The ink jet head 1 has a piezoelectric element 6, an
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。 In this proposal, the energy generating means is a piezoelectric element, but it is not particularly limited as long as it does not affect the ink and the ink drying prevention liquid, such as bubble generation by a heating element.
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。 As for the nozzle arrangement, as described above, in addition to the alternating arrangement, both liquids are divided in units of columns as shown in FIG. 3, and further, the arrangement is staggered in units of columns as shown in FIG. However, it is not limited to these.
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。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which ink is ejected from a head in which nozzles are alternately arranged. Ink is ejected from the ink nozzle, and the ink drying preventing liquid is filled in the ink drying preventing liquid nozzle to the vicinity of the ejection opening. It should be noted that the effect of preventing ink drying can be enhanced by making the meniscus surface always at a certain position by, for example, driving the ink drying preventing liquid nozzle with a unique piezoelectric element.
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。
FIG. 5 shows a head to which an ink drying prevention mechanism is attached so as to surround the ink
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。 The ink drying preventing liquid is not particularly limited as long as it is a material that suppresses the drying speed of the ink, but it is preferable to use an ink solvent in consideration of the influence on the ink.
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。 An ink jet head in which the energy generation source of the nozzle arrangement shown in FIG. 1 is a piezoelectric element was produced.
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。 Next, the following ink and ink drying preventing liquid were prepared.
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。
R ink C.I. I. Acid orange 148: 3.5 parts by weight C.I. I. Acid red 289: 0.5 part by weight Diethylene glycol: 30 part by weight Isopropyl alcohol: 20 part by weight Ion exchange water: 40 part by weight The above curing component: 6 part by weight G ink C.I. I. Acid yellow 23: 2 parts by weight Zinc phthalocyanine sulfoamide: 2 parts by weight Diethylene glycol: 30 parts by weight Isopropyl alcohol: 20 parts by weight Ion-exchanged water: 40 parts by weight The above curing component: 6 parts by weight B ink C.I. I. Direct blue 199: 4 parts by weight Diethylene glycol: 30 parts by weight Isopropyl alcohol: 20 parts by weight Ion-exchanged water: 40 parts by weight Curing component: 6 parts by weight Ink drying preventing liquid Mixed solution of diethylene glycol and isopropyl alcohol The above ink and ink drying prevention The liquid was supplied to each of the ink jet heads prepared above, and the ink was sucked to the head discharge port.
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。 Next, using an ink jet recording apparatus provided with the head, ink was applied to a pixel-corresponding portion of the transparent substrate on which the black matrix was formed. At this time, various drive controls were performed on the ink drying prevention liquid to correct the meniscus position. In the middle, the discharge was paused several times, but when discharging again, there was no problem such as twisting or discharge failure, stable discharge was performed, and the color filter created was observed with an optical microscope. It was confirmed that there was no problem.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
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JP2006275264A JP2008093847A (en) | 2006-10-06 | 2006-10-06 | Inkjet head equipped with drying preventing ability at its tip |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102180017A (en) * | 2010-01-08 | 2011-09-14 | 精工爱普生株式会社 | Fluid ejecting apparatus |
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2006
- 2006-10-06 JP JP2006275264A patent/JP2008093847A/en not_active Withdrawn
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