JP2011240343A - 印刷ヘッド及び印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した印刷が可能な印刷ヘッドと印刷装置を提供する。
【解決手段】
本発明の印刷ヘッド２０では、直線状の本管４２に分岐管４４が斜めに接続され、分岐管４４が本管４２に接続された接続部分４７はインクの流れの上流側に向けられている。従って、印刷時やインクを循環させる時に、インクの流れが接続部分４７で淀まず、気泡やスペーサ粒子がインク室４６に入り込み難い。また、本管４２から接続部分４７に流れ込むインクの流量は大きいので、ノズル４５からインクを強制排出する時には、インク室４６内に渦流が生じ、気泡やスペーサ流水が押し流される。従って、インク室４６からは気泡やスペーサ粒子が効率良く除去される。
【選択図】図５

Description

本発明は印刷装置の技術分野に関し、特にインクジェット印刷に用いられる印刷ヘッドと印刷装置に関する。

従来より、液晶表示素子のカラーフィルター、スペーサー、配向膜、有機ＥＬ表示素子の発光層、プラズマ表示素子の配線等、ＦＰＤ分野の製造、実装配線基板の製造等にはインクジェットプリンタが用いられている。

図１４は従来技術のインクジェットプリンタに用いられる印刷ヘッドを説明するための平面図であり、印刷ヘッド１２０内には本管１４２と、複数のインク室１４６が設けられている。

各インク室１４６は分岐管１４４によって本管１４２にそれぞれ接続されており、本管１４２を流れるインクは各分岐管１４４に分配され、インク室１４６に供給される。インク室１４６にはノズル１４５が接続されており、吐出手段１３０によってインク室１４６内に圧力がかかると、インク室１４６に蓄液されたインクがノズル１４５から吐出される。

ところで、本管１４２を流れるインクには気泡が混入することがあり、気泡が分岐管１４４を通ってインク室１４６に入り込むと、ノズル１４５からのインクの吐出量が不安定になったり、甚だしい場合はノズル１４５からインクが吐出されなくなる。

また、スペーサ粒子等の粒子材料が分散されたインクを用いた場合、粒子材料は分岐管１４４が本管１４２に接続された部分に溜まることがあり、インク室１４６に供給されるインクの粒子材料密度が不均一になり、その結果、ノズル１４５から吐出されるインクの粒子材料密度も不均一になるという問題がある。

インク室１４６内のインクをポンプ等によって押し出すか、印刷ヘッド外部の吸引手段でノズル１４５から吸引し、インク室１４６内からインクを強制排出すれば、インク室１４６に溜まった気泡や粒子材料がある程度除去されるが、従来の印刷ヘッド１２０では強制排出を行っても、気泡や粒子材料がヘッド内に残ることがある。

特開平２００５−１３８４４５号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は気泡や粒子材料を効率良く除去可能な印刷ヘッドを提供することである。

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、インク供給系からインクが供給される直線状の本管と、前記本管内をインクが流れる方向に沿って配置され、前記本管にそれぞれ接続された複数の分岐管と、前記各分岐管にそれぞれ接続され、前記本管から前記各分岐管に分配された前記インクが導入されるインク室と、前記各インク室にそれぞれ接続され、前記インク室に設けられた吐出手段によって前記インク室内の前記インクが吐出される吐出口とを有する印刷ヘッドであって、前記分岐管の前記本管に接続された接続部分の内部が、前記本管の前記インクの流れの上流側に向くように、前記接続部分は前記本管の当該接続部分よりも上流側に対して鈍角を持って配置された印刷ヘッドである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の印刷ヘッドであって、前記インク室の平面形状は六角形以上の多角形にされた印刷ヘッドである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷ヘッドであって、前記直線管と、前記インク室にはスペーサ粒子が分散されたインクが配置された印刷ヘッドである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドにインクを供給する供給系とを有する印刷装置である。
請求項５記載の発明は、インク供給系からインクが供給される直線状の本管と、前記本管内をインクが流れる方向に沿って配置され、前記本管にそれぞれ接続された複数の分岐管と、前記各分岐管にそれぞれ接続され、前記本管から前記各分岐管に分配された前記インクが導入されるインク室と、前記各インク室にそれぞれ接続され、前記インク室に設けられた吐出手段によって前記インク室内の前記インクが吐出される吐出口とを有する印刷ヘッドであって、前記分岐管の前記本管に接続された接続部分の内部が、前記本管の前記インクの流れの上流側に向くように、前記接続部分は前記本管の当該接続部分よりも上流側に対して鈍角を持って配置され、前記インク室内と、前記インク室に接続された前記分岐管とは、前記分岐管から前記インク室内に流入した前記インクが前記インク室内で壁面に沿って流れ、渦流を形成するように構成された印刷ヘッドである。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の印刷ヘッドであって、前記インク室にはそれぞれ個別排出管の一端が接続され、前記個別排出管の他端は直線状の排出部に接続され、前記個別排出管の前記他端は、前記排出部内を流れる前記インクの下流方向に向けられ、前記排出部内を流れる前記インクの方向に沿って、前記個別排出管を流れた前記インクが前記排出部に排出されるようにされた印刷ヘッドである。
請求項７記載の発明は、請求項５記載の印刷ヘッドであって、前記本管は前記インク室の両側に配置され、前記インク室には、一端が前記インク室の両側の前記本管にそれぞれ接続された二本の前記分岐管の他端が接続され、二本の前記分岐管の前記本管に接続された接続部分の内部が、前記本管の前記インクの流れの上流側に向くように、前記接続部分は前記本管の当該接続部分よりも上流側に対して鈍角を持って配置され、前記インク室内の互いに反対側の位置で、前記インクは二本の前記分岐管から逆向きの方向で流入し、前記インク室内で前記渦流が形成されるように構成された印刷ヘッドである。
請求項８記載の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載の印刷ヘッドであって、前記インク室の平面形状は六角形以上の多角形にされた印刷ヘッドである。
請求項９記載の発明は、請求項５乃至請求項８のいずれか１項記載の印刷ヘッドであって、前記直線管と、前記インク室にはスペーサ粒子が分散されたインクが配置された印刷ヘッドである。
請求項１０記載の発明は、請求項５乃至請求項９のいずれか１項記載の印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドにインクを供給する供給系とを有する印刷装置である。
請求項１１記載の発明は、インク供給系からインクが供給される直線状の本管と、前記本管内をインクが流れる方向に沿って配置され、前記本管にそれぞれ接続された複数の分岐管と、前記各分岐管にそれぞれ接続され、前記本管から前記各分岐管に分配された前記インクが導入されるインク室と、前記各インク室にそれぞれ接続され、前記インク室に設けられた吐出手段によって前記インク室内の前記インクが吐出される吐出口とを有する印刷ヘッドであって、前記分岐管の前記本管に接続された接続部分の内部が、前記本管の前記インクの流れの上流側に向くように、前記接続部分は前記本管の当該接続部分よりも上流側に対して鈍角を持って配置され、前記インク室にはそれぞれ個別排出管の一端が接続され、前記個別排出管の他端は直線状の排出部に接続され、前記個別排出管の前記他端は、前記排出部内を流れる前記インクの下流方向に向けられ、前記排出部内を流れる前記インクの方向に沿って、前記個別排出管を流れた前記インクが前記排出部に排出されるようにされ、前記インク室内と、前記インク室に接続された前記分岐管とは、前記分岐管から前記インク室内に流入した前記インクが前記インク室内で壁面に沿って流れ、渦流を形成するように構成された印刷ヘッドである。
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の印刷ヘッドであって、前記インク室の平面形状は六角形以上の多角形にされた印刷ヘッドである。
請求項１３記載の発明は、請求項１１又は請求項１２のいずれか１項記載の印刷ヘッドであって、前記本管と、前記インク室にはスペーサ粒子が分散されたインクが配置された印刷ヘッドである。
請求項１４記載の発明は、請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項記載の印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドにインクを供給する供給系とを有する印刷装置である。

本発明は上記のように構成されており、分岐管の接続部分はインクの流れの上流側に向けられているので、印刷中や、インクの循環中や、又は、インクを強制排出する時に、接続部分でインクが淀まない。従って、本管を流れる気泡は接続部分に溜まらないので、インク室に気泡が入り込まない。

また、スペーサ粒子等の粒子材料が溶剤に分散されたインクを用いる場合には、粒子材料も接続部分に溜まらないので、インク室に供給されるインクの粒子材料密度が均一になる。

接続部分がインクの流れの上流に向けられていると、強制排出の時にインクが本管から流れこむ流量が大きくなり、インク室内には渦流が発生するので、インク室内に溜まった気泡や粒子材料は効率良く排出される。

本発明によれば、インク室に気泡が入り込み難いので、ノズルからのインクの吐出が安定して行われる。また、インク室に供給されるインクの粒子材料密度が均一になるので、ノズルからは粒子材料密度が均一なインクが吐出されることになり、印刷対象物表面には、粒子材料密度が均一なインク層が形成される。また、強制排出の時には、インク室内に渦流が発生するので、気泡や粒子材料はインク室から効率良く排出される。

本発明の印刷装置の一例を説明する平面図 本発明の印刷装置の一例を説明する断面図 （ａ）：印刷対象物の一例を説明する平面図、（ｂ）：スペーサが形成された状態の印刷対象物の平面図 印刷ヘッドと供給系の関係の一例を説明するブロック図 本発明第一例の印刷ヘッドを説明する平面図 本発明第一例の印刷ヘッドを説明する断面図 本発明第二例の印刷ヘッドを説明する平面図 本発明第三例の印刷ヘッドを説明する平面図 （ａ）：図８のＢ−Ｂ切断線断面図、（ｂ）：図８のＣ−Ｃ切断線断面図 本発明第四例の印刷ヘッドを説明する平面図 印刷ヘッドと供給系の関係の一例を説明するブロック図 本発明第五例の印刷ヘッドを説明する平面図 本発明第六例の印刷ヘッドを説明する平面図 従来技術の印刷ヘッドを説明する平面図

図１は本発明の印刷装置１０の平面図であり図２は側面図である。印刷装置１０は、台１５と、台１５上に配置された保持体１６と、保持体１６の台１５と対向する面に取り付けられた１又は２以上の印刷ヘッド２０とを有している。

台１５の側方にはレール１７ａ、１７ｂが延設されており、保持体１６はレール１７ａ、１７ｂの延設方向に沿って、レール１７ａ、１７ｂに往復移動可能に取り付けられている。図１、２の符号Ｄは保持体１６が移動する移動方向を示している。

図１、２は台１５上に印刷対象物７が配置された状態を示しており、印刷ヘッド２０は印刷対象物７の表面から所定距離だけ離間するように保持体１６に取り付けられており、保持体１６が移動すると各印刷ヘッド２０は印刷対象物７の表面上を移動方向Ｄに沿って移動する。

各印刷ヘッド２０の一面には後述するノズル（吐出口）がそれぞれ複数列設されている。ここでは、印刷ヘッド２０は保持体１６に千鳥状になるよう取り付けられており、各印刷ヘッド２０のノズルは印刷ヘッド２０の移動方向Ｄと直交する方向の間隔が一定になるように同一方向に並べられている。

印刷対象物７は、例えば液晶パネルの仕掛品であって、その表面上には電極やカラーフィルタが形成された複数の表示領域８が行列状に設けられている（図３（ａ））。

表示領域８と表示領域８の間の位置を印刷位置とすると、各印刷ヘッド２０はノズルが配置された面を鉛直下方に向け、ノズルの間隔が印刷位置の間隔と一致するように保持体１６に取り付けられている。

印刷対象物７は表示領域８が形成された面を鉛直上方に向けて配置されており、印刷ヘッド２０が並べられた列と垂直な方向に保持体１６を移動させ、各印刷ヘッド２０を移動させる。

各印刷ヘッド２０には後述する供給系４からスペーサ粒子が溶剤に分散されたインクが供給されるようになっており、ノズルが印刷位置上に位置した時にインクを吐出すると、各印刷位置にインクが塗布される。印刷位置に塗布されたインクを乾燥し、溶剤を除去すると印刷位置にスペーサ粒子が残り、スペーサ９が形成される（図３（ｂ））。

供給系４は保持体１６外部に配置された据え置きタンク２４と、保持体１６内部に配置された移動タンク２１とを有しており、移動タンク２１と据え置きタンク２４は可撓性配管２９によって互いに接続され、保持体１６が移動する時も、不図示のポンプによって据え置きタンク２４から移動タンク２１にインクが供給される。

据え置きタンク２４は供給元１４に接続されており、不図示のポンプによって供給元１４から据え置きタンク２４にインクが補充される。移動タンク２１には太いパイプであるヘッダ２２が接続され、移動タンク２１に蓄液されたインクはヘッダ２２に供給される。

ここでは、印刷ヘッド２０は二列に並べられ、ヘッダ２２は印刷ヘッド２０の列と列の間に延設されている。各印刷ヘッド２０の後述する供給管は分配管８１によってヘッダ２２に接続されており、ヘッダ２２内を流れるインクは各分配管８１に分配され、供給管に供給される。尚、各分配管８１の途中にはフィルタ２３が設けられており、分配管８１に分配されたインクはフィルタ２３で異物が除去される。

図５は印刷ヘッド２０を模式的に示す平面図である。
印刷ヘッド２０は上述した複数のノズル４５に加え、供給管４１と、複数のインク室４６とを有している。

図６は図５のＡ−Ａ切断線断面図を示しており、印刷ヘッド２０は更にノズルプレート３５を有している。ノズルプレート３５には貫通孔が設けられており、上述したノズル４５は該貫通孔のノズルプレート３５表面側の開口で構成されている。

ノズルプレート３５裏面には第一の絶縁層３６ａが配置されている。第一の絶縁層３６ａはエッチングによって太い溝と、複数の多角形の開口と、各開口を太い溝に接続する細い溝が設けられており、各溝と各開口の底面にはノズルプレート３５の裏面が露出している。

第一の絶縁層３６ａの表面には、上記太い溝と開口と対応する位置に、対応する形状の太い溝と開口がそれぞれ形成された第二の絶縁層３６ｂが貼付され、第一の絶縁層３６ａの太い溝と第二の絶縁層３６ｂの太い溝は連通し、第一の絶縁層３６ａの開口と第二の絶縁層３６ｂの開口も互いに連通するが、第一の絶縁層３６ａの細溝は第二の絶縁層３６ｂで蓋され、蓋がされた細溝の内部空間で分岐管４４が構成される。

第二の絶縁層３６ｂの表面には、連通した太い溝と、連通した開口を蓋するようにカバーシート３７が貼付され、連通した太い溝の内部空間で上記供給管４１が構成され、連通した開口の内部空間で上記インク室４６が構成されている。

上述したように、開口と各溝の底面にはノズルプレート３５の裏面が露出しており、従ってインク室４６と供給管４１と分岐管４４の底面にはノズルプレート３５の裏面が露出している。

ノズルプレート３５裏面が露出する底面を床面とし、床面と反対側の面を天井とすると、インク室４６と供給管４１の天井はカバーシート３７表面で構成され、分岐管４４の天井は第二の絶縁層３６ｂの表面で構成される。

従って、インク室４６と供給管４１と分岐管４４の各床面は同一平面上に位置するが、分岐管４４の天井はインク室４６や供給管４１の天井よりも低い位置にある。

インク室４６天井の上には吐出手段３０が設けられている。吐出手段３０は、例えば、圧電体３１が電極３２、３３で挟まれた圧電素子で構成されており、電極３２、３３に通電して圧電体３１に電圧を印加すると、インク室４６の内部圧力が変化するようになっている。ここでは、圧電体３１の電極３２、３３から露出する側面は、カバーシート３７上に形成された保護膜３９で覆われ、圧電体３１は外部雰囲気から保護される。

移動タンク２１にはヘッダ２２の他に排出管８３が接続されている。供給管４１は一端が上述した分配管８１に接続され、他端が排出管８３に接続されており、分配管８１から供給管４１に供給されたインクは、供給管４１内部を一端から他端に向かって流れ、排出管８３に排出された後、移動タンク２１に戻る。従って、インクは供給管４１と供給系４の間を循環する。

各インク室４６は分岐管４４によって供給管４１に接続されているため、供給管４１を流れるインクの一部は分岐管４４を通ってインク室４６に供給される。
印刷ヘッド２０は分岐管４４とインク室４６と供給管４１の各床面が鉛直上方に向くように配置されているので、供給管４１を流れるインクに気泡が存在する場合には気泡は天井側を流れる。上述したように、分岐管４４の天井は供給管４１の天井よりも低くされているので、気泡は分岐管４４が供給管４１に接続された接続部分４７を通らず、インク室４６内には供給されない。

一般にスペーサ粒子の比重は溶剤の比重よりも重いので、インクのスペーサ粒子密度は、供給管４１天井部分よりも床面部分で高くなりやすいが、分岐管４４は供給管４１の床面部分に接続されているので、スペーサ粒子密度の高いインクが分岐管４４に流れ込む。

分岐管４４の床面とインク室４６の床面と供給管４１の床面を構成するノズルプレート３５の裏面は平坦であり、印刷ヘッド２０は各床面が略水平になるよう配置されている。分岐管４４の床面には凹凸が存在しないので、分岐管４４の途中でスペーサ粒子が溜まらず、インク室４６にはスペーサ粒子密度の高いインクが供給され、インク室４６の床面は略水平なのでインク室４６内でスペーサ粒子の分布に偏りが生じない。

インク室４６はノズル４５を構成する貫通孔の真上に形成されており、貫通孔のノズル４５とは反対側の開口はインク室４６の内部空間に面するため、ノズル４５は貫通孔によってインク室４６に接続されている。従って、インク室４６に蓄液されたインクは貫通孔内に入り込む。

インク室４６内の圧力が所定値に維持された状態ではインクは表面張力によって貫通孔内に保持され、ノズル４５から吐出されないが、吐出手段３０によりインク室４６内の圧力を高めると、インクが貫通孔に押し出されてノズル４５から吐出され、吐出手段３０によってインク室４６の圧力を下げると、供給管４１を流れるインクが分岐管４４に吸い込まれて、インク室４６に補充される。

供給管４１の各分岐管４４が接続された部分は、ノズル４５が並べられた列と平行な直線状にされている。
図５の符号４２は供給管４１の直線状にされた本管を示しており、各インク室４６の大きさは互いに等しく、各分岐管４４の径や長さは互いに等しく、しかも、各分岐管４４は本管４２に同じ角度で接続されているので、供給管４１とインク室４６と貫通孔とで構成されるインク流路のコンダクタンスは互いに略等しくなる。

図５の符号Ｆは本管４２内をインクが流れる方向を示しており、本管４２の中心線ｃ１の分岐管４４の中心線ｃ２との交点よりも上流側の部分と、分岐管４４の中心線とが成す角度を、分岐管４４の接続角度とすると、接続角度θは鈍角になっている。

従って、分岐管４４の本管４２に接続された接続部分４７はインクの流れる方向Ｆの上流側に向けられた状態になっており、インクは本管４２から分岐管４４に淀みなく流れ込むので、インク中のスペーサ粒子は接続部分４７に溜まらずに、分岐管４４を通ってインク室４６に流れ込む。

インク室４６に沈降したスペーサ粒子や気泡が溜まった時には、供給系４からインク又は溶剤を供給しながら、印刷ヘッド２０に設けられたポンプ等の排出手段でノズル４５からインクを押し出すか、印刷ヘッド２０外部に設けられた吸引手段でノズル４５からインクを吸出すると、分岐管４４にインクや溶剤が淀み無く吸い込まれてインク室４６内に渦流が発生し、インク室４６内のスペーサ粒子や気泡が渦流に押し流され、インクや溶剤と一緒にノズル４５から吸い出される。

インク室４６の平面形状は六角形以上の多角形にされており、インク室４６の角部分で気泡やスペーサ粒子が溜まらないので、インク室４６からは気泡やスペーサ粒子が効率良く除かれる。

尚、強制排出に用いる排出手段は例えばインクを押し出すポンプがあり、ポンプの取り付け位置は特に限定されないが、具体的には分岐管４４とインク室４６とで構成される流路の途中や、供給管４１に取り付けることができる。

また、上述した第一例の印刷ヘッド２０と、後述する第二〜第五例の印刷ヘッドに用いる吸引手段の構成も特に限定されないが、その一例を述べると、吸引手段はキャップとポンプを有し、キャップで印刷ヘッド２０のノズル４５が配置された面を密閉し、ポンプでキャップ内を排気することで、ノズル４５からインクを吸い込むことができる。これら排出手段と吸引手段はどちらか一方だけを用いてもよいし、両方を用いてもよい。また排出手段及び／又は吸引手段と一緒に、吐出手段３０を動作させて強制排出を行うこともできる。

以上は、１つの供給管４１に本管４２が１つ設けられた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
図７は本発明第二例の印刷ヘッド５０を模式的に示す平面図であり、供給管５１はノズル４５の並べられた列の両側に、当該ノズル４５の列に沿って延設された２つの本管５２ａ、５２ｂを有しており、本管５２ａ、５２ｂ同士は接続管５３によって互いに接続されている。

この印刷ヘッド５０では、図５に示した印刷ヘッド２０と同様に、インク室４６、５６はノズル４５の真上に位置するが、図８に示した第三例の印刷ヘッド６０のように、一方の本管６２ａに接続されたインク室６６の列と、他方の本管６２ｂに接続されたインク室６６の列とが離間し、インク室６６がノズル４５の真上位置から外れた位置に位置する場合も本発明には含まれる。

図９（ａ）は図７のＢ−Ｂ切断線断面図を、図９（ｂ）は図７のＣ−Ｃ切断線断面図を示している。
ここでは、ノズルプレート７５は第一〜第三のプレート７６ａ〜７６ｃが記載した順番に積層されて構成されており、第一のプレート７６ａにはノズル４５位置に第一の貫通孔が形成され、第二のプレート７６ｂには一端が第一の貫通孔に接続され、他端がインク室６６の真下まで横方向に伸ばされた第二の貫通孔が設けられ、第三のプレート７６ｃには一端が第二の貫通孔に接続され、他端がインク室６６に接続された第三の貫通孔が形成されている。従って、第一〜第三の貫通孔は連通し、ノズル４５とインク室６６は連通した第一〜第三の貫通孔で接続されている。

従って、インク室６６が同じ直線上に並んでいない場合でおらず、ノズル４５の列から離れている位置に配置された場合でも、ノズル４５にインク室６６を接続することができる。

また、図１０に示した第四例の印刷ヘッド８０のように、本管８２の両側にインク室８６がそれぞれ並べることも可能であり、ノズル４５が一例に並べられている場合には、上述した第三例の印刷ヘッド７０のように、ノズルプレート３５内に横方向に伸びる貫通孔を形成することで、各列のインク室８６を対応するノズル４５に接続することができる。

更に、図１１、１２に示した第五例の印刷ヘッド９０のように、各インク室９６が本管４２だけではなく、個別排出管９９によって、供給管９１の本管４２よりも下流の部分に接続された場合も本発明には含まれる。図１２の符号９３は本管９２よりも下流部分であって、個別排出管９９がそれぞれ接続された排出部を示している。

この印刷ヘッド９０では分岐管９４によって本管９２から供給されたインクは、インク室９６に蓄液された後、一部が個別排出管９９を通って排出部９３に排出され、供給管９１を流れたインクと一緒に、排出管８３に排出される。

排出部９３はノズル４５の列と平行な直線状であって、個別排出管９９は、排出部９３に接続された部分がインクの流れる方向Ｆの下流側に向けられている。従って、個別排出管９９から排出部９３に排出されるインクは、排出部９３内のインクの流れに逆らわず、インクの流れる方向Ｆに沿って排出される。

以上は、各インク室に１本の分岐管が接続される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つのインク室に２本以上の分岐管を接続してもよい。

図１３の符号１００は本発明の第六例の印刷ヘッドを示している。この印刷ヘッド１００の供給管１０１は第一、第二の本管１０２ａ、１０２ｂを有しており、各インク室１０６は第一、第二の分岐管１０４ａ、１０４ｂによって第一、第二の本管１０２ａ、１０２ｂにそれぞれ接続されている。

ここでは、ノズル４５はインク室１０６の略中央位置の真下に配置されており、第一、第二の分岐管１０４ａ、１０４ｂは、中心軸線が離間して互いに平行にされ、ノズル４５を挟んで反対側の位置でインク室１０６にそれぞれ接続されている。

第一、第二の本管１０２ａ、１０２ｂはインク室１０６の両側に互いに平行に延設されているが、第一の本管１０２ａ内をインクが流れる方向Ｆａと、第二の本管１０２ｂ内をインクが流れる方向Ｆｂは逆向きになっているので、第一、第二の分岐管１０４ａ、１０４ｂ内を流れるインクは、互いに平行であるが、逆向きに流れ、インク室１０６のノズル４５を挟んで反対側の位置に流れ込む。

第一の分岐管１０４ａからインク室１０６に流れ込んだインクは、インク室１０６の壁面に沿って流れ、インク室１０６のノズル４５を挟んで反対側の位置に到達した時には、第二の分岐管１０４ｂから流れ込むインクと同じ方向に流れることになる。従って、第一、第二の分岐管１０４ａ、１０４ｂからインク室１０６に流れ込むインクは、互いの流れを妨げず、インク室１０６内にはインクの渦流が発生する。

第一、第二の分岐管１０４ａ、１０４ｂのインク室１０６に接続された部分は、渦流の下流側にそれぞれ向けられた状態になっているので、インク室１０６内を流れるインクが第一、第二の分岐管１０４ａ、１０４ｂに逆流せず、インクの淀みも発生しない。

第一、第二の本管１０２ａ、１０２ｂを同じ供給管１０１の上流側の部分、下流側の部分でそれぞれ構成し、第一の本管１０２ａから第一の分岐管１０４ａに分配された残りのインクを第二の本管１０２ｂから第二の分岐管１０４ｂに分配するようにしてもよいし、第一、第二の本管１０２ａ、１０２ｂを別々の供給管１０１の一部分で構成し、供給系４から第一、第二の本管１０２ａ、１０２ｂに別々に供給されたインクを第一、第二の分岐管１０４ａ、１０４ｂにそれぞれ分配してもよい。

尚、上述した第二〜第六の印刷ヘッド５０、６０、８０、９０、１００においても、各分岐管５４、６４、８４、９４、１０４ａ、１０４ｂは、接続部分５７、６７、８７、９７、１０７ａ、１０７ｂがインクの流れる方向Ｆ、Ｆａ、Ｆｂの上流側に向くように本管５２、６２、８２、９２、１０２ａ、１０２ｂに接続されているので、インクは接続部分５７、６７、８７、９７、１０７ａ、１０７ｂで淀まず、強制排出の時にはインク室５６、６６、８６、９６、１０６内の気泡やスペーサ粒子が効率良く排出される。

以上は、吐出手段３０に圧電素子を用いる場合について説明したが、本発明に用いる吐出手段３０はこれに限定されるものではない。例えば圧電素子の代わりに加熱手段をインク室４６に設け、加熱手段でインク室４６内のインクを加熱してバブル（気泡）を発生させ、発生したバブルの圧力又は発生したバブルのはじける力によってインクをノズル４５に押し出す方法も用いることができる。

吐出手段３０を設ける位置も特に限定されず、図６に示したようにインク室４６の外部に設けてもよいし、インク室４６の内部に設けてもよい。
本発明に用いるインクも特に限定されるものではなく、スペーサ粒子の代わりに、顔料や金属粒子等他の粒子材料が溶剤に分散されたインクや、樹脂や染料が溶剤中に溶解したインクを用いることもできる。

インク室４６の形状も特に限定されないが、インク室４６内に渦流を発生させるためには、平面形状が六角形以上の多角形であることが望ましい。また、平面形状が円形のインク室４６も用いることができるが、多角形の場合に比べて強制排出の際に生じる渦流の発生が小さいので、インク室４６の平面形状は多角形がより好ましい。

以上は、所定の印刷位置にインクを塗布する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各ノズル４５からインクを吐出しながら、保持体１６を移動方向Ｄに移動させ、印刷対象物７に移動方向に沿ってインクを連続して塗布することもできる。

第一、第二の絶縁層３６ａ、３６ｂは例えば、シリコンプレートや、石英板、ガラス板、セラミクスプレートや、プラスチックプレート等で構成される。また、第一、第二の絶縁層３６ａ、３６ｂの代わりに、開口や溝が形成された金属板を用い、該金属板の開口や溝で上述したインク室や、本管や、分岐管を構成してもよい。

１０……印刷装置 ２０、５０、６０、８０、９０……印刷ヘッド ４５……ノズル ４６、５６、６６、８６、９６……インク室 ４２、５２ａ、５２ｂ、６２ａ、６２ｂ、８２、９２……本管 ４４、５４、６４、８４、９４……分岐管 ４７、５７、６７、８７、９７……接続部分

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、インク供給系からインクが供給される直線状の本管と、前記本管内をインクが流れる方向に沿って配置され、前記本管にそれぞれ接続された複数の分岐管と、前記各分岐管にそれぞれ接続され、前記本管から前記各分岐管に分配された前記インクが導入されるインク室と、前記各インク室にそれぞれ接続され、前記インク室に設けられた吐出手段によって前記インク室内の前記インクが吐出される吐出口とを有する印刷ヘッドであって、前記分岐管の前記本管に接続された接続部分の内部が、前記本管の前記インクの流れの上流側に向くように、前記接続部分は前記本管の当該接続部分よりも上流側に対して鈍角を持って配置され、前記インク室にはそれぞれ個別排出管の一端が接続され、前記個別排出管の他端は直線状の排出部に接続され、前記個別排出管の前記他端は、前記排出部内を流れる前記インクの下流方向に向けられ、前記排出部内を流れる前記インクの方向に沿って、前記個別排出管を流れた前記インクが前記排出部に排出されるようにされ、前記インク室内と、前記インク室に接続された前記分岐管とは、前記分岐管から前記インク室内に流入した前記インクが前記インク室内で壁面に沿って流れ、前記分岐管から供給されたインクは、前記インク室に蓄液された後、一部が前記個別排出管を通って前記排出部に排出されるように構成された印刷ヘッドである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の印刷ヘッドであって、前記インク室の平面形状は六角形以上の多角形にされた印刷ヘッドである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷ヘッドであって、前記本管と、前記インク室にはスペーサ粒子が分散されたインクが配置された印刷ヘッドである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドにインクを供給する供給系とを有する印刷装置である。

この印刷ヘッド５０では、図５に示した印刷ヘッド２０と同様に、インク室５６はノズル４５の真上に位置するが、図８に示した第三例の印刷ヘッド６０のように、一方の本管６２ａに接続されたインク室６６の列と、他方の本管６２ｂに接続されたインク室６６の列とが離間し、インク室６６がノズル４５の真上位置から外れた位置に位置する場合も本発明には含まれる。

従って、インク室６６が同じ直線上に並んでおらず、ノズル４５の列から離れている位置に配置された場合でも、ノズル４５にインク室６６を接続することができる。

また、図１０に示した第四例の印刷ヘッド８０のように、本管８２の両側にインク室８６をそれぞれ並べることも可能であり、ノズル４５が一例に並べられている場合には、上述した第三例の印刷ヘッド６０のように、ノズルプレート３５内に横方向に伸びる貫通孔を形成することで、各列のインク室８６を対応するノズル４５に接続することができる。

更に、図１１、１２に示した第五例の印刷ヘッド９０のように、各インク室９６が本管９２だけではなく、個別排出管９９によって、供給管９１の本管９２よりも下流の部分に接続された場合も本発明には含まれる。図１２の符号９３は本管９２よりも下流部分であって、個別排出管９９がそれぞれ接続された排出部を示している。

尚、上述した第二〜第六の印刷ヘッド５０、６０、８０、９０、１００においても、各分岐管５４、６４、８４、９４、１０４ａ、１０４ｂは、接続部分５７、６７、８７、９７、１０７ａ、１０７ｂがインクの流れる方向Ｆ、Ｆａ、Ｆｂの上流側に向くように本管５２ａ、５２ｂ、６２ａ、６２ｂ、８２、９２、１０２ａ、１０２ｂに接続されているので、インクは接続部分５７、６７、８７、９７、１０７ａ、１０７ｂで淀まず、強制排出の時にはインク室５６、６６、８６、９６、１０６内の気泡やスペーサ粒子が効率良く排出される。

Claims (14)

1. インク供給系からインクが供給される直線状の本管と、
   前記本管内をインクが流れる方向に沿って配置され、前記本管にそれぞれ接続された複数の分岐管と、
   前記各分岐管にそれぞれ接続され、前記本管から前記各分岐管に分配された前記インクが導入されるインク室と、
   前記各インク室にそれぞれ接続され、前記インク室に設けられた吐出手段によって前記インク室内の前記インクが吐出される吐出口とを有する印刷ヘッドであって、
   前記分岐管の前記本管に接続された接続部分の内部が、前記本管の前記インクの流れの上流側に向くように、前記接続部分は前記本管の当該接続部分よりも上流側に対して鈍角を持って配置された印刷ヘッド。
2. 前記インク室の平面形状は六角形以上の多角形にされた請求項１記載の印刷ヘッド。
3. 前記直線管と、前記インク室にはスペーサ粒子が分散されたインクが配置された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷ヘッド。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷ヘッドと、
   前記印刷ヘッドにインクを供給する供給系とを有する印刷装置。
5. インク供給系からインクが供給される直線状の本管と、
   前記本管内をインクが流れる方向に沿って配置され、前記本管にそれぞれ接続された複数の分岐管と、
   前記各分岐管にそれぞれ接続され、前記本管から前記各分岐管に分配された前記インクが導入されるインク室と、
   前記各インク室にそれぞれ接続され、前記インク室に設けられた吐出手段によって前記インク室内の前記インクが吐出される吐出口とを有する印刷ヘッドであって、
   前記分岐管の前記本管に接続された接続部分の内部が、前記本管の前記インクの流れの上流側に向くように、前記接続部分は前記本管の当該接続部分よりも上流側に対して鈍角を持って配置され、
   前記インク室内と、前記インク室に接続された前記分岐管とは、前記分岐管から前記インク室内に流入した前記インクが前記インク室内で壁面に沿って流れ、渦流を形成するように構成された印刷ヘッド。
6. 前記インク室にはそれぞれ個別排出管の一端が接続され、前記個別排出管の他端は直線状の排出部に接続され、
   前記個別排出管の前記他端は、前記排出部内を流れる前記インクの下流方向に向けられ、前記排出部内を流れる前記インクの方向に沿って、前記個別排出管を流れた前記インクが前記排出部に排出されるようにされた請求項５記載の印刷ヘッド。
7. 前記本管は前記インク室の両側に配置され、
   前記インク室には、一端が前記インク室の両側の前記本管にそれぞれ接続された二本の前記分岐管の他端が接続され、
   二本の前記分岐管の前記本管に接続された接続部分の内部が、前記本管の前記インクの流れの上流側に向くように、前記接続部分は前記本管の当該接続部分よりも上流側に対して鈍角を持って配置され、
   前記インク室内の互いに反対側の位置で、前記インクは二本の前記分岐管から逆向きの方向で流入し、
   前記インク室内で前記渦流が形成されるように構成された請求項５記載の印刷ヘッド。
8. 前記インク室の平面形状は六角形以上の多角形にされた請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載の印刷ヘッド。
9. 前記直線管と、前記インク室にはスペーサ粒子が分散されたインクが配置された請求項５乃至請求項８のいずれか１項記載の印刷ヘッド。
10. 請求項５乃至請求項９のいずれか１項記載の印刷ヘッドと、
    前記印刷ヘッドにインクを供給する供給系とを有する印刷装置。
11. インク供給系からインクが供給される直線状の本管と、
    前記本管内をインクが流れる方向に沿って配置され、前記本管にそれぞれ接続された複数の分岐管と、
    前記各分岐管にそれぞれ接続され、前記本管から前記各分岐管に分配された前記インクが導入されるインク室と、
    前記各インク室にそれぞれ接続され、前記インク室に設けられた吐出手段によって前記インク室内の前記インクが吐出される吐出口とを有する印刷ヘッドであって、
    前記分岐管の前記本管に接続された接続部分の内部が、前記本管の前記インクの流れの上流側に向くように、前記接続部分は前記本管の当該接続部分よりも上流側に対して鈍角を持って配置され、
    前記インク室にはそれぞれ個別排出管の一端が接続され、前記個別排出管の他端は直線状の排出部に接続され、
    前記個別排出管の前記他端は、前記排出部内を流れる前記インクの下流方向に向けられ、前記排出部内を流れる前記インクの方向に沿って、前記個別排出管を流れた前記インクが前記排出部に排出されるようにされ、
    前記インク室内と、前記インク室に接続された前記分岐管とは、前記分岐管から前記インク室内に流入した前記インクが前記インク室内で壁面に沿って流れ、渦流を形成するように構成された印刷ヘッド。
12. 前記インク室の平面形状は六角形以上の多角形にされた請求項１１記載の印刷ヘッド。
13. 前記本管と、前記インク室にはスペーサ粒子が分散されたインクが配置された請求項１１又は請求項１２のいずれか１項記載の印刷ヘッド。
14. 請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項記載の印刷ヘッドと、
    前記印刷ヘッドにインクを供給する供給系とを有する印刷装置。

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