JP2009248495A - 印刷システム、インクジェットプリンタ、及び印刷方法 - Google Patents

印刷システム、インクジェットプリンタ、及び印刷方法 Download PDF

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Abstract

【課題】インクジェット方式により高精細な画像を適切に印刷する。
【解決手段】インクジェット方式で印刷を行う印刷システム１０であって、液滴の容量が１ｐｌ以下のインクを媒体５０に対して吐出するノズルを有するインクジェットヘッド１０２と、少なくとも媒体５０とインクジェットヘッド１０２のノズルとの間の領域の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧手段である真空ポンプ１６とを備える。真空ポンプ１６は、例えば、少なくとも、媒体５０とノズルとの間の全体を減圧することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷システム、インクジェットプリンタ、及び印刷方法に関する。
近年、インクジェットプリンタを用いて高精細画像を印刷する技術が広く用いられている。インクジェットプリンタは、インクの微小な液滴をインクジェットヘッドのノズルから媒体に向かって吐出することにより、印刷を行う。
また、近年、例えばデジタルカメラの性能向上や、インクジェットプリンタの用途の広がりに応じて、インクジェットプリンタに対しても、より高精細な画像の印刷を行うことが求められている。そして、インクジェットプリンタにおいて、より高精細な画像の印刷を行うためには、例えば、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインクの液滴を小液滴化することが重要になる。しかし、インクジェットヘッドのノズルから吐出されたインクの液滴は、媒体に達するまでの間、空気抵抗の影響を受ける。そして、空気抵抗の影響は、インクの液滴のサイズが小さくなる程、大きくなる。
そこで、本願の発明者は、この問題点について更に鋭意研究を行った。そして、例えばインクの液滴の容量が１ｐｌ以下になると、空気抵抗の影響が特に大きくなり、急激に液滴の飛翔速度が低下することを見出した。液滴の飛翔速度が低下すると、インクのミスト化等の問題が生じる。そして、インクのミスト化等が生じると、媒体へインクの液滴が適切に到達しなくなるため、インクジェット方式での印刷を行うのが困難になる。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる印刷システム、インクジェットプリンタ、及び印刷方法を提供することを目的とする。
尚、本発明の完成後、関連する先行技術を出願人が調査したところ、インクジェットヘッドによるパターニング装置に関する特許文献１を発見した。しかし、特許文献１の構成は、本発明とは全く異なる目的を実現するための構成である。そのため、例えばこの構成をそのままインクジェットプリンタに適用したとしても、本発明にはならない。
特開２００４−１３４４９０号公報
上記の課題を解決するため、本発明は、以下の構成を有する。
（構成１）インクジェット方式で印刷を行う印刷システムであって、液滴の容量が１ｐｌ以下のインクを媒体に対して吐出するノズルを有するインクジェットヘッドと、少なくとも媒体とインクジェットヘッドのノズルとの間の領域の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧手段とを備える。減圧手段は、例えば、少なくとも、媒体とノズルとの間の全体を減圧することが好ましい。
このように構成すれば、例えば、インクの液滴が受ける空気抵抗の影響を適切に抑えることができる。そのため、液滴の容量が小さい場合にも、インクのミスト化等を防ぎ、適切にインクを吐出できる。また、これにより、インクジェット方式により高精細な画像を適切に印刷できる。
尚、インクジェットヘッドが吐出するインクの液滴の容量は、好ましくは０．５ｐｌ以下、より好ましくは０．１ｐｌ以下である。このように構成すれば、より高精細な画像を適切に印刷できる。
（構成２）インクに含まれる主成分の２５℃における飽和蒸気圧は、１／２０気圧以下である。この飽和蒸気圧は、例えば１０ｍｍＨｇ以下、より好ましくは、５ｍｍＨｇ以下である。また、インク全体の蒸気圧も、例えば大気圧の１／２０以下であることが好ましい。
本願の発明者は、更なる鋭意研究により、液体のインクを吐出する構造であるインクジェットプリンタにおいては、単に減圧を行おうとしても、インクが安定に使用できる減圧の範囲が狭いため、適切に空気抵抗を低減できないことを見出した。例えば従来公知のインクを用いる場合、ノズルと媒体との間を減圧しようとしても、インクの蒸気圧の影響によりインクの成分が蒸発して、インクの特性が変化するため、十分に減圧を行うことは困難である。そのため、減圧手段を単に用いたとしても、十分に減圧をすることができず、インクの液滴が受ける空気抵抗の影響を、十分かつ適切に軽減することは困難である。
これに対し、このように構成した場合、例えば、インクの蒸気圧の影響を適切に抑えることができる。また、これにより、例えばノズルと媒体との間を適切に減圧できる。そのため、このように構成すれば、例えば、インクの液滴が受ける空気抵抗の影響を、十分かつ適切に低減できる。また、これにより、液滴の容量が小さい場合にも、適切に印刷を行うことができる。
尚、インクの主成分とは、例えば、インクに含まれる割合が最も多い成分である。インク中の主成分の含有量は、例えば５０％以上、好ましくは６５％以上（例えば６５〜８５％）である。また、インクに含まれる主成分の飽和蒸気圧とは、例えば、印刷を行う環境下での飽和蒸気圧である。例えば、この飽和蒸気圧は、２５℃、１気圧の大気中における蒸気圧であってよい。
（構成３）インクは、モノマー及びオリゴマーの少なくとも一方を主成分として含み、当該主成分の重合により硬化するインクである。このインクは、例えば光（例えば可視光）、紫外線、電子線、放射線、あるいは熱等により重合硬化する。例えば、このインクは、紫外線ＵＶ硬化型インク、又は熱硬化型インクであってよい。このインクは、電子線等の照射により硬化するインクであってもよい。
インクの成分（揮発成分）の飽和蒸気圧が低い場合、例えば水性インクやソルベントインクのように、インクの成分を蒸発させてインクを乾燥させようとすると、非常に多くの時間がかかることとなる。しかし、例えば蒸発を早めるために媒体を加熱するとすれば、高い温度まで加熱することが必要になり、熱による媒体の変形等が生じるおそれもある。また、十分にインクを乾燥させることができないと、滲み等の発生により、印刷の品質が低下することとなる。そのため、この印刷システムで用いるインクが、媒体への定着をインクの乾燥により行うインクであるとすると、適切に印刷を行うことが困難になるおそれがある。
これに対し、このように構成した場合、光（例えば可視光）、紫外線、電子線、放射線、あるいは熱等により主成分が重合硬化するインクを用いることにより、インクの成分の蒸発によらずに、媒体にインクを定着させることができる。そのため、このように構成すれば、インクの成分の飽和蒸気圧が低い場合であっても、適切に印刷を行うことができる。
尚、インクは、モノマー及びオリゴマーの両方を主成分として含んでもよい。モノマー及びオリゴマーの両方を主成分として含むとは、例えば、モノマーとオリゴマーの合計の含有量が、他のいずれの成分よりも多いことである。この場合、主成分の含有量とは、モノマーとオリゴマーの合計の含有量であってよい。
また、インクは、例えば、重合の開始剤を更に含む。この開始剤の飽和蒸気圧は、例えば１０ｍｍＨｇ以下、好ましくは、５ｍｍＨｇ以下である。このように構成すれば、例えば、インクの蒸気圧の影響を、より適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、インクの液滴が受ける空気抵抗の影響を、より適切に低減できる。
また、インクは、例えば、顔料、分散剤、ゲル化防止剤、及び表面調整剤等を更に含む。インクは、各種の添加剤を更に含んでもよい。このインクにおいては、例えば、実質的な成分の飽和蒸気圧が、いずれも１０ｍｍＨｇ以下であることが好ましい。インクの実質的な成分の飽和蒸気圧は、より好ましくは、例えば、いずれも５ｍｍＨｇ以下である。
インクの実質的な成分とは、例えば、インクジェットヘッド内においてインクの組成物としてインク中に残る成分である。インクの実質的な成分は、このような組成物の全てであることが好ましい。また、実用上、インクの実質的な成分は、このような組成物のうち、例えば、含有量が少ない一部の成分を除いた９５％以上の部分とすることも考えられる。
（構成４）インク中に５％以上含まれる成分の２５℃における飽和蒸気圧は、１／２０気圧以下である。この飽和蒸気圧は、例えば１０ｍｍＨｇ以下、より好ましくは、５ｍｍＨｇ以下である。このように構成すれば、例えば、インクの蒸気圧の影響をより適切に抑えることができる。尚、インク中に５％以上含まれる成分が複数ある場合、これらの全ての成分の２５℃における飽和蒸気圧が、上記の範囲にあることが好ましい。
（構成５）減圧手段は、媒体とノズルとの間の領域の気圧を、０．５気圧以下に減圧する。減圧手段は、媒体とノズルとの間の領域の気圧を、好ましくは０．１気圧以下、より好ましくは０．０１気圧以下に減圧する。このように構成すれば、空気抵抗の影響を、より大きく軽減できる。また、これにより、液滴の容量が小さい場合にも、より適切に印刷を行うことができる。
（構成６）インクジェット方式で印刷を行うインクジェットプリンタであって、液滴の容量が１ｐｌ以下のインクを媒体に対して吐出するノズルを有するインクジェットヘッドを備え、少なくとも媒体とインクジェットヘッドのノズルとの間の領域の気圧は、大気圧よりも低い圧力に減圧される。このように構成すれば、例えば、構成１と同様の効果を得ることができる。
（構成７）インクジェット方式で印刷を行う印刷方法であって、少なくとも媒体とインクジェットヘッドのノズルとの間の領域の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧し、インクジェットヘッドのノズルにより、液滴の容量が１ｐｌ以下のインクを媒体に対して吐出する。このようにすれば、例えば、構成１と同様の効果を得ることができる。
本発明によれば、例えば、インクジェット方式により高精細な画像を適切に印刷できる。
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る印刷システム１０の構成の一例を示す。印刷システム１０は、媒体５０に対してインクジェット方式で印刷を行う印刷システムであり、インクジェットプリンタ１４、及び真空ポンプ１６を備える。また、本例において、媒体５０は、例えば紙、フィルム、布等である。印刷システム１０は、例えば屋外広告やポスター、又は出版物等を印刷する産業用途の印刷システムであってよい。
ここで、本例の印刷システム１０において、少なくともインクジェットプリンタ１４は、減圧室１２内に設けられる。減圧室１２は、インクジェットプリンタ１４を内部に収容する気密室であり、真空ポンプ１６により減圧される。また、印刷システム１０は、外部のホストＰＣ１８の制御に応じて、印刷を行う。ホストＰＣ１８は、インクジェットプリンタ１４の印刷動作を制御するコンピュータである。
インクジェットプリンタ１４は、インクジェット方式で印刷を行う印刷装置であり、インクジェットヘッド１０２、ガイドレール１０４、プラテン１０６、及びインクカートリッジ１０８を有する。インクジェットヘッド１０２は、媒体５０の被印刷面に対してインクを吐出するノズルを有する印刷ヘッドである。本例において、インクジェットヘッド１０２は、例えば、ノズルから、液滴の容量が１ｐｌ以下のインクを吐出する。液滴の容量は、好ましくは０．５ｐｌ以下、より好ましくは０．１ｐｌ以下である。
また、インクジェットヘッド１０２は、ガイドレール１０４に沿って所定のスキャン方向であるＹ方向へ往復運動することにより、Ｙ方向における媒体５０の各位置にインクを吐出する。更に、インクジェットヘッド１０２は、Ｙ方向と直交するＸ方向へ媒体５０に対して相対的に移動することにより、Ｘ方向における媒体５０の各位置に、インクを吐出する。
尚、インクジェットプリンタ１４は、例えば、媒体５０を搬送することにより、媒体５０に対して相対的に、Ｘ方向へインクジェットヘッド１０２を移動させる。この場合、インクジェットプリンタ１４は、例えば、媒体５０を搬送するローラ等を更に備える。インクジェットプリンタ１４は、例えば媒体５０の搬送を行わずに、インクジェットヘッド１０２の側を移動させてもよい。
ガイドレール１０４は、Ｙ方向へのインクジェットヘッド１０２の移動をガイドする部材であり、例えば、ホストＰＣ１８の指示に応じて、インクジェットヘッド１０２にスキャン動作を行わせる。プラテン１０６は、媒体５０を挟んでインクジェットヘッド１０２と対向する台状部材であり、インクジェットヘッド１０２のノズルと対向させて媒体５０を支持する。インクカートリッジ１０８は、インクジェットヘッド１０２が吐出するインクを貯蔵するカートリッジであり、例えばチューブ等のインク供給経路を介して、インクジェットヘッド１０２へインクを供給する。
真空ポンプ１６は、減圧手段の一例であり、例えばオペレータの操作に応じて、減圧室１２内の圧力を減圧する。これにより、真空ポンプ１６は、インクジェットプリンタ１４におけるインクジェットヘッド１０２のノズルと媒体５０との間の領域の気圧を、大気圧よりも低い圧力に減圧する。本例において、真空ポンプ１６は、この領域の気圧を、例えば０．５気圧以下（例えば０．００１〜０．５気圧）、好ましくは０．１気圧以下、より好ましくは０．０１気圧以下に減圧する。
尚、本発明の変形例において、真空ポンプ１６は、インクジェットプリンタ１４が備える構成として設けられてもよい。この場合、例えば、インクジェットプリンタ１４自体が印刷システム１０となる。また、インクジェットプリンタ１４の全体を収容する減圧室１２に代えて、例えばインクジェットプリンタ１４が備える構成として、減圧室が設けられてもよい。この減圧室は、例えば、少なくともインクジェットヘッド１０２と媒体５０との間の領域を囲む気密室である。この場合、真空ポンプ１６は、この減圧室内を減圧することにより、インクジェットヘッド１０２のノズルと媒体５０との間の領域の気圧を、大気圧よりも低い圧力に減圧する。減圧室は、インクジェットプリンタ１４に取り外し可能に取り付けられる印刷ユニット内に設けられてもよい。また、印刷システム１０で用いられる媒体は、例えば立体的な媒体等の、被印刷面に凹凸を有する媒体であってもよい。
ここで、本例で用いられるインクについて、詳しく説明する。本例において、インクは、主成分としてモノマーを含み、当該モノマーの重合により硬化するインクである。このようなインクとしては、例えば、紫外線の照射に応じてモノマーが重合して硬化するＵＶ硬化型のインクを用いることができる。
この場合、ＵＶ硬化型のインクは、例えば、顔料、分散剤、開始剤（増感剤）、ゲル化防止剤、表面調整剤、モノマー、及びオリゴマーを含む。このうち、モノマーの含有量は、例えば６５〜８５％、オリゴマーの含有量は、例えば１０〜２０％である。顔料の含有量は、例えば４％程度、開始剤の含有量は、例えば７％程度である。分散剤、ゲル化防止剤、及び表面調整剤の含有量は、それぞれ数％である。
また、この場合、主成分であるモノマーの２５℃での飽和蒸気圧は、例えば１／２０気圧以下（例えば０．０１〜１０ｍｍＨｇ）、好ましくは５ｍｍＨｇ以下（例えば２〜３ｍｍＨｇ）である。また、含有量の多い成分であるオリゴマー、及び開始剤の飽和蒸気圧も、１／２０気圧以下（例えば０．０１〜１０ｍｍＨｇ）、好ましくは５ｍｍＨｇ以下（例えば２〜３ｍｍＨｇ）であることが望ましい。また、インク中に１％以上含まれるその他の成分の飽和蒸気圧も、１／２０気圧以下（例えば０．０１〜１０ｍｍＨｇ）、好ましくは５ｍｍＨｇ以下（例えば２〜３ｍｍＨｇ）であることが望ましい。
本例によれば、真空ポンプ１６により減圧室１２内を減圧する場合に、インクの蒸気圧の影響を適切に抑えることができる。また、これにより、減圧室１２内を適切に減圧し、インクの液滴が受ける空気抵抗を十分かつ適切に低減できる。
また、本例においては、モノマーの重合により硬化するインクを用いることにより、インクの成分の蒸発によらずに、媒体５０にインクを定着させることができる。そのため、本例によれば、成分の飽和蒸気圧が低いインクを用いて、適切に印刷を行うことができる。
尚、モノマーの重合により硬化するインクとしては、例えば加熱により硬化する熱硬化型インクや、紫外線以外の光（可視光等）、電子線、又は放射線の照射により硬化するインクを用いることもできる。これらの場合も、各成分の飽和蒸気圧は、上記と同一又は同様とすることが好ましい。このようにすれば、ＵＶ硬化型インクを用いる場合と同様に、成分の飽和蒸気圧が低いインクを用いて、適切に印刷を行うことができる。
また、インクとして、例えばモノマー以外の成分を主成分とするインクを用いることも考えられる。例えば、オリゴマーを主成分として含むインクを用いることも考えられる。また、モノマー及びオリゴマーの両方を主成分として含むインクを用いることも考えられる。これらの場合、当該主成分の飽和蒸気圧は、例えば１０ｍｍＨｇ以下、好ましくは５ｍｍＨｇ以下とすることが望ましい。
本例によれば、例えば、インクジェットヘッド１０２のノズルと媒体５０との間の領域を、適切に減圧できる。そのため、インクの液滴が受ける空気抵抗の影響を抑え、例えばインクの液滴の容量が小さい場合にも、インクのミスト化等を適切に防ぐことができる。また、これにより、インクジェット方式により高精細な画像を適切に印刷することが可能になる。以下、インクが受ける空気抵抗の影響について更に詳しく説明する。
図２は、インクの液滴の運動エネルギーと空気抵抗の関係について説明するグラフである。本グラフにおいては、運動エネルギー及び空気抵抗の各成分を示す曲線及び直線が座標点（１，１）で交わるように、正規化を行っている。
インクの速度をｖとした場合、液滴の運動エネルギーＥは、Ｅ＝（１／２）ｍｖ２となる。また、液滴の半径をｒとした場合、液滴の質量ｍは体積に比例するため、質量ｍは、ｒ３に比例することとなる。そのため、液滴の速度ｖが一定の場合、液滴の運動エネルギーｖは、ｒ３に比例することとなる。
また、液滴が受ける空気抵抗には、液滴の半径ｒに比例する成分の空気抵抗ＲＳと、液滴の断面積に比例する成分の空気抵抗ＲＬとがあることが知られている。また、液滴の断面積は、ｒ２に比例するため、空気抵抗ＲＬは、ｒ２に比例する。
そのため、例えば液滴の半径ｒが十分に小さい場合、空気抵抗ＲＳの成分の方が大きくなり、液滴は、実質的に半径ｒに比例する空気抵抗を受ける。また、液滴の半径ｒが十分に大きい場合、空気抵抗ＲＬの成分の方が大きくなり、液滴は、実質的に半径ｒの２乗（ｒ２）に比例する空気抵抗を受ける。そして、液滴の半径ｒが、両者の間の大きさの場合、液滴は、空気抵抗ＲＳの成分と空気抵抗ＲＬの成分とを合わせた空気抵抗を受ける。この場合、インクの液滴が実際に受ける空気抵抗は、グラフにおいて、空気抵抗ＲＬを示す曲線と、空気抵抗ＲＳを示す直線とに挟まれる領域の値を取ることとなる。
そのため、インクの液滴の運動エネルギーと空気抵抗の関係を考えると、グラフから分かるように、半径ｒが大きい場合、液滴の運動エネルギーＥは、空気抵抗と比べて大きくなる。そして、液滴の運動エネルギーＥが空気抵抗よりも十分に大きければ、液滴は、空気抵抗の影響を受けにくくなる。一方、半径ｒが小さい場合、液滴の運動エネルギーＥは、空気抵抗と比べて小さくなる。そのため、半径ｒが小さくなる程、液滴は、空気抵抗の影響を受けやすくなる。
そして、吐出されたインクの液滴の速度は、液滴の運動エネルギーと空気抵抗とのバランスに応じて、時間とともに減速する。そのため、空気抵抗の影響が大きくなると、吐出された液滴は、直ちに減速し、例えばミスト化等が生じることとなる。その結果、液滴の半径ｒが小さくなると、液滴の飛距離を十分に確保することが困難になる。
図３は、インクの液滴が受ける空気抵抗の影響の一例を示す図である。尚、本例のインクジェットプリンタ１４（図１参照）において、インクジェットヘッド１０２は、複数のノズルを有する。しかし、以下の説明においては、説明の便宜上、インクジェットヘッド１０２の１個のノズル２０２から吐出されるインクの液滴についてのみ説明を行う。
図３（ａ）は、Ｙ方向へ移動中のインクジェットヘッド１０２からインクが吐出される様子の概略の一例を示す。本例において、インクジェットヘッド１０２は、ノズル２０２から、初速度ｖで、鉛直下方へインクを吐出する。また、インクジェットヘッド１０２は、Ｙ方向へ移動速度Ｖで移動する。
ここで、Ｙ方向における位置（Ｙ座標）がＹ０の地点においてインクジェットヘッド１０２がインクを吐出する場合を考える。この場合、仮に、インクジェットヘッド１０２の移動速度Ｖが０であるとすれば、吐出されたインクの液滴は、そのまま、媒体５０上におけるＹ座標がＹ０の位置へ着弾する。
一方、実際の印刷時のように、インクジェットヘッド１０２が移動速度Ｖで移動しつつインクを吐出する場合、インクの着弾位置（到達点）のＹ座標は、Ｙ０からずれることとなる。そして、インクの初速度ｖが小さくなる程、着弾位置のずれは大きくなる。例えば、ある初速度でインクを吐出した場合の着弾位置のＹ座標をＹ１、それよりも小さなある初速度でインクを吐出した場合の着弾位置のＹ座標をＹ２とした場合、後者におけるずれ量ΔＹ２＝Ｙ２−Ｙ０は、前者におけるずれ量ΔＹ１＝Ｙ１−Ｙ０よりも大きくなる。
これに対し、インクジェットプリンタ１４は、例えば、インクジェットヘッド１０２が移動速度Ｖ、インクの初速度ｖ、及びインクジェットヘッド１０２と媒体５０との間の距離等に基づき、着弾位置のずれ量を予測して、インクの吐出のタイミングを制御する。これにより、インクジェットプリンタ１４は、媒体５０上の所望の位置に、インクの液滴を着弾させる。
しかし、例えば空気中等の空気抵抗の大きな状態でインクを吐出する場合、インクジェットヘッド１０２から吐出された後、媒体５０に着弾するまでの間、インクの液滴の速度は、インクの液滴の運動エネルギーと空気抵抗のバランスに応じて、次第に減速する。そのため、例えばインクの液滴の容量が小さい場合、着弾位置のずれ量に対する空気抵抗の影響が大きくなり、ずれ量を適切に予測することが困難になる。その結果、インクの吐出タイミングを適切に制御することが困難になる。
また、例えば液滴の容量が１ｐｌ以下になると、単に着弾位置がずれるだけではなく、例えば空気抵抗の影響で速度が小さくなり過ぎ、ミスト化が生じてしまう。そのため、例えば大気圧中のように空気抵抗の影響が大きい場合、このように容量が小さな液滴を適切に吐出することは困難である。また、その結果、インクの液滴の容量が小さくなると、インクジェット方式で適切に印刷を行うことが困難になる。
尚、空気抵抗の影響を抑えるためには、液滴の質量又は吐出の初速度を大きくすることにより、液滴の運動エネルギーを大きくすればよいようにも考えられる。しかし、近年求められている高精細な画質での印刷を行うためには、液滴の容量を小さくすることが必要である。そのため、液滴の質量を大きくすることは困難である。また、吐出の初速度についても、インクジェットプリンタの構成上、様々な最適化が行われるものであり、簡単に大きくはできない。また、小さな液滴の初速度を大きくし過ぎれば、表面張力で液滴形状を維持できなくなり、適切な吐出を行えなくなる。
また、インクのミスト化を防ぐためには、例えばインクジェットヘッド１０２と媒体５０との間の距離を小さくすればよいようにも考えられる。しかし、適切に印刷を行うためには、例えば媒体５０とインクジェットヘッド１０２との接触を防ぐこと等が必要となる。そして、そのためには、両者の間をある程度空けておく必要がある。そのため、インクジェットヘッド１０２と媒体５０との間の距離を小さくしてインクのミスト化を防ぐことは困難である。
図３（ｂ）は、水平方向へインクを吐出する場合の液滴の様子の概略の一例を示す。インクジェットプリンタ１４において、インクジェットヘッド１０２の構成は、ノズル２０２から水平方向へインクを吐出する構成とすることも考えられる。
この場合も、液滴の容量を小さくすると、液滴の運動エネルギーと空気抵抗のバランスによって、速度の低下によるインクのミスト化が生じる。また、この場合、液滴は、空気抵抗に加え、鉛直下方への重力を受ける。そのため、空気抵抗により速度が低下すると、液滴は、媒体５０に向かわず、鉛直下方へ落下することとなる。従って、この場合、インクジェットヘッド１０２と媒体５０との間の距離を大きくすることは、より困難になる。そのため、この場合も、図３（ａ）を用いて説明した場合と同様に、例えば、インクの液滴の容量を一定量より小さくすると、空気中においてインクジェット方式で印刷を行うことが困難になる。
図４は、インクの液滴の飛距離について説明する図である。図４（ａ）は、大気圧下における液滴の半径と最大飛距離との関係の一例を示すグラフである。図２に関連して説明したように、インクの液滴の半径が大きくなると、液滴の運動エネルギーは大きくなる。そして、液滴の運動エネルギーが大きい場合、空気抵抗の影響を受けにくくなる。そのため、液滴を適切に吐出し得る最大距離は、インクの液滴の半径に応じて決まる。例えば、グラフに示した場合において、液滴の半径が７μｍの場合、インクの液滴の最大飛距離は２ｍｍとなる。半径が７μｍの液滴は、容量が約３ｐｌの液滴に相当する。
しかし、例えば液滴の容量が１ｐｌ以下の場合、グラフから分かるように、最大飛距離は、例えば０．５ｍｍ程度以下に大きく低下する。このように最大飛距離が小さくなると、インクジェット方式で適切に印刷を行うことは困難である。そのため、空気中においては、インクの液滴の容量を１ｐｌ以下にするとインクジェット方式で適切に印刷を行うことが困難になることが分かる。
図４（ｂ）は、インクジェットヘッド１０２のノズル２０２と媒体５０との間の領域の気圧と液滴の最大飛距離との関係の一例を示す表であり、液滴の容量が３ｐｌの場合の関係を示す。液滴の容量が３ｐｌの場合、大気圧（１気圧）下においては、図４（ａ）を用いて説明したように、最大飛距離は、約２ｍｍとなる。
これに対し、本例の印刷システム１０の構成により、ノズル２０２と媒体５０との間の領域の気圧を、０．５気圧、０．１気圧、及び０．０１気圧にそれぞれ減圧すると、空気抵抗の影響が抑えられるため、最大飛距離は、例えば、４ｍｍ、２０ｍｍ、及び２００ｍｍにそれぞれ増大する。
また、具体的な数値の記載は省略するが、例えばインクの容量がより小さい場合も同様に、ノズル２０２と媒体５０との間の領域の気圧を減圧することにより、インクのミスト化等を防ぎ、液滴の最大距離を増大させることができる。例えば、インクの液滴の容量が１ｐｌの場合、ノズル２０２と媒体５０との間の領域の気圧を、０．１気圧以下にすれば、最大飛距離を２ｍｍ以上にできる。これにより、例えばインクの液滴の容量が１ｐｌ以下の場合も、インクジェットヘッド１０２と媒体５０との間の距離を、必要な距離だけ空けることが可能になる。
また、液滴の容量が０．５ｐｌの場合も、ノズル２０２と媒体５０との間の領域の気圧を、例えば０．０５気圧以下にすれば、最大飛距離を２ｍｍ以上にできる。また、液滴の容量が０．１ｐｌ以下の場合も、ノズル２０２と媒体５０との間の領域の気圧を、例えば０．０１気圧以下にすれば、最大飛距離を２ｍｍ以上にできる。そのため、本例によれば、例えば、液滴の容量が１ｐｌ以下、０．５ｐｌ以下、又は０．１ｐｌ以下等の場合にも、空気抵抗の影響を抑え、インクジェットヘッド１０２と媒体５０との間の距離を確保して、インクを適切に吐出することが可能になる。また、これにより、インクジェット方式により、高精細な画像を適切に印刷できる。
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
本発明は、例えば印刷システムに好適に利用できる。
本発明の一実施形態に係る印刷システム１０の構成の一例を示す図である。 インクの液滴の運動エネルギーと空気抵抗の関係について説明するグラフである。 インクの液滴が受ける空気抵抗の影響の一例を示す図である。図３（ａ）は、Ｙ方向へ移動中のインクジェットヘッド１０２からインクが吐出される様子の概略の一例示す。図３（ｂ）は、水平方向へインクを吐出する場合の液滴の様子の概略の一例を示す。 インクの液滴の飛距離について説明する図である。図４（ａ）は、大気圧下における液滴の半径と最大飛距離との関係の一例を示すグラフである。図４（ｂ）は、インクジェットヘッド１０２のノズル２０２と媒体５０との間の領域の気圧と液滴の最大飛距離との関係の一例を示す表である。
符号の説明
１０・・・印刷システム、１２・・・減圧室、１４・・・インクジェットプリンタ、１６・・・真空ポンプ（減圧手段）、１８・・・ホストＰＣ、５０・・・媒体、１０２・・・インクジェットヘッド、１０４・・・ガイドレール１０４、１０６・・・プラテン（媒体支持部）、１０８・・・インクカートリッジ、２０２・・・ノズル

Claims (7)

  1. インクジェット方式で印刷を行う印刷システムであって、
    液滴の容量が１ｐｌ以下のインクを媒体に対して吐出するノズルを有するインクジェットヘッドと、
    少なくとも前記媒体と前記インクジェットヘッドの前記ノズルとの間の領域の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧手段と
    を備えることを特徴とする印刷システム。
  2. 前記インクに含まれる主成分の２５℃における飽和蒸気圧は、１／２０気圧以下であることを特徴とする請求項１に記載の印刷システム。
  3. 前記インクは、モノマー及びオリゴマーの少なくとも一方を前記主成分として含み、当該主成分の重合により硬化するインクであることを特徴とする請求項２に記載の印刷システム。
  4. 前記インク中に５％以上含まれる成分の２５℃における飽和蒸気圧は、１／２０気圧以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の印刷システム。
  5. 前記減圧手段は、前記媒体と前記ノズルとの間の領域の気圧を、０．５気圧以下に減圧することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の印刷システム。
  6. インクジェット方式で印刷を行うインクジェットプリンタであって、
    液滴の容量が１ｐｌ以下のインクを媒体に対して吐出するノズルを有するインクジェットヘッドを備え、
    少なくとも前記媒体と前記インクジェットヘッドの前記ノズルとの間の領域の気圧は、大気圧よりも低い圧力に減圧されることを特徴とするインクジェットプリンタ。
  7. インクジェット方式で印刷を行う印刷方法であって、
    少なくとも媒体とインクジェットヘッドのノズルとの間の領域の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧し、
    前記インクジェットヘッドの前記ノズルにより、液滴の容量が１ｐｌ以下のインクを媒体に対して吐出することを特徴とする印刷方法。
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