WO2024034264A1 - 液滴吐出装置、及び印刷物の製造方法 - Google Patents

液滴吐出装置、及び印刷物の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024034264A1
WO2024034264A1 PCT/JP2023/022883 JP2023022883W WO2024034264A1 WO 2024034264 A1 WO2024034264 A1 WO 2024034264A1 JP 2023022883 W JP2023022883 W JP 2023022883W WO 2024034264 A1 WO2024034264 A1 WO 2024034264A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
droplet ejection
ink
liquid
chamber
head
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/022883
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
忠 京相
努 草苅
哲史 若松
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
Publication of WO2024034264A1 publication Critical patent/WO2024034264A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/18—Ink recirculation systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/195—Ink jet characterised by ink handling for monitoring ink quality

Definitions

  • the present invention relates to a droplet ejection device and a method for producing printed matter, and particularly relates to a technique for stabilizing the ejection state.
  • Patent Document 1 discloses a printing system that performs printing using an inkjet method, and includes an inkjet head that has a nozzle that ejects droplets of curable ink that hardens in response to energy received from the outside onto a medium. , an ultraviolet irradiation unit that is a curing energy generating unit that generates energy to cure ink that has landed on the medium, a vacuum chamber that accommodates at least the inkjet head and the medium, and a pressure reduction chamber that reduces the pressure in the vacuum chamber to a pressure lower than atmospheric pressure.
  • an ultraviolet irradiation unit that is a curing energy generating unit that generates energy to cure ink that has landed on the medium
  • a vacuum chamber that accommodates at least the inkjet head and the medium
  • a pressure reduction chamber that reduces the pressure in the vacuum chamber to a pressure lower than atmospheric pressure.
  • a printing system includes a pump as a depressurizing means for reducing the pressure, and a water cooling device as a cooling means for cooling the ultraviolet irradiation section via a refrigerant having a higher specific heat than the air in the depressurized chamber.
  • Patent Document 1 has a problem in that there is a limit to the ink that can be used. For example, depending on the type of ink, there is a problem in that the solvent component in the ink evaporates, resulting in poor ejection conditions.
  • the present invention has been made in view of these circumstances, and aims to provide a droplet ejection device that maintains a good ejection state even in a reduced pressure environment, and a method for producing printed matter.
  • a droplet ejection device includes a droplet ejection head that ejects a liquid, a relative movement mechanism that relatively moves a base material and the droplet ejection head, and a base material.
  • a control device that prints an image on the substrate by moving the material and the droplet ejection head relative to each other and ejecting liquid from the droplet ejection head, and a vacuum is provided between the droplet ejection head and the substrate.
  • the droplet ejection head includes a circulation flow path inside the droplet ejection head, and the control device is a droplet ejection device that circulates liquid in the circulation flow path at least during printing. According to this aspect, a good discharge state can be maintained.
  • a droplet ejection apparatus is the droplet ejection apparatus according to the first aspect, in which the droplet ejection head includes an ejection element including a nozzle, a pressure chamber, and an ejection energy generating element.
  • the circulation channel includes a supply channel that supplies liquid to the ejection element and a recovery channel that recovers the liquid from the ejection element.
  • a droplet ejection device is the droplet ejection device according to the first or second aspect, and includes a first liquid tank that stores a liquid, and a second liquid tank,
  • the control device supplies the liquid from the first liquid tank to the droplet ejection head based on the water head difference, and recovers the liquid from the droplet ejection head to the second liquid tank based on the water head difference.
  • a droplet ejection device is the droplet ejection device according to the third aspect, which includes a droplet ejection head, a relative movement mechanism, a first liquid tank, a second liquid tank, It is preferable that the chamber is provided with a chamber that accommodates the inside of the chamber, and an exhaust mechanism that evacuates the inside of the chamber, and that the water head difference is based on the pressure inside the chamber.
  • a droplet ejection device is the droplet ejection device according to the fourth aspect, including a liquid feeding mechanism that supplies liquid from the second liquid tank to the first liquid tank. is preferably located outside the chamber.
  • a droplet ejection device is a droplet ejection device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the control device controls the amount of liquid circulated during printing to the amount of liquid circulated during non-printing. It is preferable to increase the amount more than the circulation amount.
  • the control device stops the circulation of the liquid during non-printing.
  • a droplet ejection device is a droplet ejection device according to any one of the first to seventh aspects, in which the control device prevents droplets from being ejected to non-ejection nozzles during printing. It is preferable to apply some degree of vibration.
  • a droplet ejection device is a droplet ejection device according to any one of the first to eighth aspects, wherein the liquid includes a solvent, and a concentration measuring device is provided to measure the concentration of the circulated liquid.
  • the controller adds an amount of solvent to the liquid to compensate for evaporation of the solvent.
  • a droplet ejection device is the droplet ejection device according to the fourth aspect, wherein the liquid preferably includes a solvent, and the solvent is preferably disposed inside the chamber in an open state.
  • a droplet ejection device is the droplet ejection device according to the fourth or tenth aspect, and includes a circuit element for driving the droplet ejection head, and the circuit element is located outside the chamber. It is preferable that the
  • the vacuum is preferably 0.5 atm to 0.01 atm.
  • the liquid is preferably an aqueous ink containing water as a solvent.
  • a method for manufacturing a printed matter according to a fourteenth aspect of the present disclosure includes creating a vacuum between the droplet ejection head and the base material and relatively moving the base material and the droplet ejection head.
  • This is a method for producing a printed matter, including printing an image on a base material by discharging a liquid from a droplet discharge head, and circulating the liquid in a circulation channel of the droplet discharge head at least during printing. According to this aspect, a good discharge state can be maintained.
  • a good discharge state can be maintained even under a reduced pressure environment.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a printing apparatus.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the printing apparatus.
  • FIG. 3 is a perspective view of the droplet ejection head.
  • FIG. 4 is a plan perspective view showing an example of the structure of a silicon die.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 in FIG.
  • FIG. 6 is a 5-5 sectional view of FIG. 4 according to a modified example.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a vacuum environment and ink circulation of a printing device.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration example of a printing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a printing apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a printing apparatus.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the printing apparatus.
  • FIG. 3 is a perspective view of the droplet ejection
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example of a printing apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration example of a printing apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration example of a printing apparatus according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the electrical configuration of the printing device.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing the printing device 10
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the printing device 10.
  • the printing device 10 is a droplet discharge device that prints an image on the base material 1.
  • the printing device 10 includes a transport device 12 and a droplet ejection head 14.
  • the conveyance device 12 is a relative movement mechanism that relatively moves the base material 1 and the droplet ejection head 14 by conveying the base material 1 in the Y direction, which is a horizontal direction.
  • the droplet ejection head 14 is an inkjet head that ejects droplets I of aqueous ink (an example of a "liquid") containing water as a solvent using an inkjet method.
  • the printing device 10 forms an image by ejecting ink droplets I from the droplet ejection head 14 onto the recording surface of the base material 1 that is transported in the Y direction by the transport device 12.
  • the base material 1 is, for example, a printed circuit board
  • the ink is, for example, a conductive ink containing a conductive substance.
  • the printing device 10 may include a head carriage that moves the droplet ejection head 14 in the X direction.
  • Atmospheric pressure is the pressure of the atmosphere in the printing apparatus 10, and may be 1 atmosphere. Further, negative pressure means approximately 0.5 atm to 0.01 atm at room temperature, but is not limited to this. Negative pressure is a value measured by a vacuum gauge (for example, EA106B manufactured by Esco).
  • the printing device 10 By making the space S a low vacuum, air resistance to the droplet I can be reduced. As a result, the printing device 10 maintains a good ejection state even when the distance between the droplet ejection head 14 and the base material 1 is relatively wide, such as 5 mm to 30 mm, and the droplet I can be made to land on the base material 1 with high precision. In a typical printing device, the distance between the droplet ejection head and the base material is approximately 0.5 mm to 2 mm to ensure accurate droplet landing.
  • FIG. 3 is a perspective view of the droplet ejection head 14.
  • the droplet ejection head 14 includes an L-shaped bracket 16, a silicon die 24, an ink supply path 18, an ink recovery path 20, and a filter housing 22.
  • the L-shaped bracket 16 is a member for fixing the droplet discharge head 14 to a head support member (not shown).
  • the ink supply path 18 is connected to the upper ink tank 32 (see FIG. 7).
  • the ink supply path 18 supplies ink from the upper ink tank 32 to the droplet ejection head 14 .
  • the ink recovery path 20 is connected to a lower ink tank 34 (see FIG. 7). The ink recovery path 20 recovers the ink supplied to the droplet ejection head 14 into the lower ink tank 34.
  • the filter housing 22 houses a filter for removing foreign matter contained in the ink inside the droplet ejection head 14.
  • the silicon die 24 includes a nozzle surface 200 (see FIG. 5) that faces the base material 1 transported by the transport device 12.
  • FIG. 4 is a plan perspective view showing an example of the structure of the silicon die 24, and
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG.
  • the silicon die 24 includes a nozzle plate 230 in which a nozzle 202, which is an ejection opening for ink droplets, is formed, and a channel plate 232 in which an ink channel is formed.
  • the nozzle plate 230 and the channel plate 232 are laminated and bonded.
  • the channel plate 232 has a structure in which one or more substrates are laminated.
  • the nozzle plate 230 and the channel plate 232 are made of silicon and can be processed into a desired shape by a semiconductor manufacturing process.
  • the silicon die 24 includes a plurality of nozzles 202 on a nozzle surface 200, which is the bottom surface. Further, a plurality of ink chamber units 206 each including a pressure chamber 204 and the like provided corresponding to each nozzle 202 are two-dimensionally arranged in a fixed arrangement pattern. This achieves a substantial increase in the density of the nozzle intervals projected so as to line up along the X direction.
  • the pressure chamber 204 is communicated with a supply tributary stream 210 via a supply throttle 208, and each supply tributary stream 210 is communicated with a common flow path 212. Further, the descender 214 that communicates with each pressure chamber 204 is communicated with a common circulation channel 220 via an ink circulation channel 216 and a recovery branch 218.
  • the silicon die 24 is provided with an ink supply port 18A and an ink discharge port 20A.
  • the ink supply path 18 (see FIG. 3) is connected to the ink supply port 18A.
  • An ink recovery path 20 (see FIG. 3) is connected to the ink discharge port 20A.
  • the ink supply port 18A and the ink discharge port 20A of the silicon die 24 are connected to the common flow path 212, the supply tributary 210, the supply throttle 208, the pressure chamber 204, the descender 214, the ink circulation path 216, the collection tributary 218, and the circulation They are configured to communicate via a common flow path 220.
  • the ink supplied from the ink supply path 18 to the ink supply port 18A flows through the common flow path 212, the supply tributary 210, the supply throttle 208, the pressure chamber 204, and the descender 214, and a portion is ejected from each nozzle 202.
  • the remaining ink is discharged from the ink discharge port 20A to the ink recovery path 20 via the ink circulation path 216, the collection branch 218, and the circulation common flow path 220.
  • a piezo actuator 228 equipped with individual electrodes is joined to a diaphragm 226 that forms the top surface of the pressure chamber 204 and also serves as a common electrode.
  • the piezo actuator 228 deforms in a direction that causes the pressure chamber 204 to contract.
  • ink is ejected from the nozzle 202.
  • the piezo actuator 228 deforms in a direction that expands the pressure chamber 204.
  • new ink is supplied from the common flow path 212 to the pressure chamber 204 through the supply branch 210 and the supply throttle 208.
  • the piezo actuator 228 is used as the ejection energy generating element for the ink ejected from the nozzle 202, but a thermal method is used in which a heater is provided in the pressure chamber 204 and the ink is ejected using the pressure of film boiling caused by heating of the heater. It is also possible to apply
  • the droplet ejection head 14 has the ejection element 222 including the nozzle 202, the pressure chamber 204, and the piezo actuator 228.
  • the droplet ejection head 14 includes a supply branch 210 (an example of a "supply channel”) that supplies ink to the ejection elements 222, and a recovery branch 218 (an example of a "recovery channel”) that collects ink from the ejection elements 222. ,including.
  • the supply tributary 210 and the recovery tributary 218 constitute a "circulation flow path.”
  • the ink circulation path 216 is provided around the nozzle 202.
  • the ink circulation path 216 is provided in a region communicating with the descender 214 and in contact with the nozzle plate 230 of the channel plate 232. This allows the ink to circulate near the nozzle 202, thereby preventing the ink from thickening inside the nozzle 202 and allowing stable ejection.
  • FIG. 6 is a 5-5 sectional view of FIG. 4 according to a modified example.
  • the ink circulation path 216 is provided in a region communicating with the descender 214 and in contact with the diaphragm 226. Even with this configuration, although the effect is lower than that of the ink chamber unit 206 shown in FIG. 5, ink circulates near the nozzle 202 and stable ejection is possible.
  • the heat generated from the droplet ejection head 14 can be extracted to the outside through the ink.
  • the printing device 10 prints by applying ink to the base material 1 using the droplet ejection head 14 while transporting the base material 1 using the transport device 12 .
  • the period from when the substrate 1 reaches the position facing the droplet ejection head 14 until it finishes passing through the position facing the droplet ejection head 14 is the printing time, and the rest is the non-printing time.
  • the amount of ink circulation during printing is generally 1,000 pL/sec to 10,000 pL/sec per nozzle, but if the same ink is used, it is desirable to circulate the ink at twice the ink circulation rate, or 3 times as much. It is more desirable that the amount of ink circulation is equal to or greater than that, and even more desirable that the amount of ink circulation is 5 times or more.
  • the ink circulation amount is desirable to reduce to a level that prevents the nozzle 202 from solidifying due to ink evaporation compared to during printing. For example, if the pressure is around 0.1 atm, the nozzle 202 will not clog for several minutes even with water-based ink, so in that case, stopping the ink circulation for a short period of time may be an option to suppress solvent evaporation. can. In other words, during non-printing, the cycle of circulation stop ⁇ several minutes later ⁇ circulation ⁇ several minutes later ⁇ circulation stop, etc. may be repeated. In this way, unnecessary ink evaporation can be reduced by stopping ink circulation at unnecessary timing or reducing the amount of ink circulation.
  • the piezo actuator 228 apply vibrations to the extent that ink is not ejected to non-ejecting nozzles that do not eject ink during printing (so-called meniscus vibration).
  • meniscus vibration By combining this with ink circulation, it is possible to send fresh ink to the nozzle 202, which makes it possible to further suppress an increase in ink viscosity in the nozzle 202 and achieve more stable ejection.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of the vacuum environment and ink circulation of the printing apparatus 10.
  • the printing device 10 includes a chamber 30, an exhaust mechanism 31, an upper ink tank 32, a lower ink tank 34, a return flow path 36, and an ink pump 38.
  • the chamber 30 accommodates the transport device 12 (not shown in FIG. 7), the droplet ejection head 14, the upper ink tank 32, the lower ink tank 34, the return flow path 36, and the ink pump 38.
  • the chamber 30 is provided with an exhaust port (not shown).
  • the inside of the chamber 30 is depressurized by an exhaust mechanism 31 such as a vacuum pump through an exhaust port.
  • an exhaust mechanism 31 such as a vacuum pump through an exhaust port.
  • the inside of the chamber 30 is maintained at a low vacuum atmosphere of 0.1 atmosphere. That is, the space S between the droplet discharge head 14 and the base material 1 is at a low vacuum of 0.1 atmosphere.
  • the upper ink tank 32 (an example of a "first liquid tank”) is a container for storing ink to be supplied to the droplet ejection head 14.
  • the upper ink tank 32 communicates with the droplet ejection head 14 via the ink supply path 18. Further, the inside of the upper ink tank 32 is open to the atmosphere inside the chamber 30.
  • the upper ink tank 32 is supported by a first vertical movement mechanism 72 (see FIG. 13) that is movable in the vertical direction (Z direction), and is arranged at a height that provides a desired water head difference.
  • the lower ink tank 34 (an example of a "second liquid tank”) is a container for storing ink collected from the droplet ejection head 14.
  • the lower ink tank 34 communicates with the droplet ejection head 14 via the ink recovery path 20. Further, the inside of the lower ink tank 34 is open to the atmosphere inside the chamber 30.
  • the lower ink tank 34 is supported by a second vertical movement mechanism 74 (see FIG. 13) that is movable in the vertical direction, and is arranged at a height that provides a desired water head difference.
  • the return flow path 36 communicates the upper ink tank 32 and the lower ink tank 34.
  • An ink pump 38 serving as a liquid feeding mechanism is provided in the return flow path 36 and feeds ink from the lower ink tank 34 to the upper ink tank 32.
  • the droplet ejection head 14 is arranged between the upper ink tank 32 and the lower ink tank 34.
  • the upper ink tank 32 and the lower ink tank 34 are mechanisms that flow ink to the droplet ejection head 14 based on the water head difference using gravity based on the internal pressure of the chamber 30. This provides a simple ink circulation configuration, eliminates the need to provide a mechanism for following pressure changes in the low vacuum region, and facilitates control.
  • the ink may be circulated by pressure control using a pump based on atmospheric pressure.
  • the method shown in FIG. 7 is simple and easy to control.
  • Control of the ink circulation amount can be realized by the first vertical movement mechanism 72 and the second vertical movement mechanism 74. In order to minimize the influence on ejection, it is desirable to move the upper ink tank 32 and the lower ink tank 34 up and down at a time when ink is not being ejected from the droplet ejection head 14.
  • ⁇ Ink pump arrangement second embodiment> It is better not to provide the ink pump 38 in a low vacuum area. Although there are pumps that can handle low vacuum areas, they are expensive and there is a concern that the grease in the ink pump 38 may evaporate. Therefore, the ink pump 38 is installed outside the low vacuum area.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration example of a printing device 10A according to the second embodiment.
  • the ink pump 38 is located outside the chamber 30.
  • the ink pump 38 can be operated in an environment where it is easy to operate. It is confirmed from the detection result of the first liquid level sensor 76 (see FIG. 13) provided in the upper ink tank 32 that the ink stored in the upper ink tank 32 is decreasing, and the first liquid level sensor 76 provided in the lower ink tank 34 is detected. If there is sufficient ink stored in the lower ink tank 34 based on the detection result of the second liquid level sensor 78 (see FIG. 13), the ink pump 38 is operated to pump ink from the lower ink tank 34 to the upper ink tank 32. can be pumped up.
  • the first liquid level sensor 76 see FIG. 13
  • the tube of the return flow path 36 arranged in the atmospheric pressure region needs to be a hard tube or piping so that it will not be crushed by external pressure when ink under negative pressure flows.
  • the tube of the return flow path 36 since pressure changes occur in the tube of the return flow path 36 disposed in the low vacuum region, it is desirable that the tube be a hard tube.
  • a cableveyor (registered trademark) (not shown) is used for the tubes in the return flow path 36. Therefore, it is desirable that the tube of the return flow path 36 is hard enough to withstand the movement of the cable carrier (registered trademark).
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a printing apparatus 10B according to the third embodiment.
  • the printing device 10B includes a first ink pump 38A, a first valve 40, a refill ink tank 42, a refill channel 44, a second ink pump 46, and a second valve 48. .
  • the first ink pump 38A is arranged outside the chamber 30.
  • a first valve 40 is provided in the return flow path 36 outside the chamber 30 .
  • the first valve 40 switches between passing and blocking the ink in the return flow path 36 under the control of the control device 70 (see FIG. 13).
  • the refill ink tank 42 is provided outside the chamber 30.
  • the refill ink tank 42 is a container for storing ink to replenish the lower ink tank 34.
  • the replenishment ink tank 42 communicates with the return flow path 36 via a replenishment flow path 44 . Further, the inside of the replenishment ink tank 42 is open to the atmospheric pressure atmosphere outside the chamber 30.
  • a second ink pump 46 and a second valve 48 are provided in the replenishment channel 44.
  • the second ink pump 46 transports ink from the replenishment ink tank 42 to the upper ink tank 32.
  • the second valve 48 switches between passing and blocking the ink in the replenishment channel 44 under the control of the control device 70 (see FIG. 13).
  • the ink in the upper ink tank 32 and the lower ink tank 34 becomes insufficient, printing is performed until a suitable interval is reached, and then the interior of the chamber 30 is opened to the atmosphere. Thereafter, by opening the second valve 48 and driving the first ink pump 38A and the second ink pump 46, the ink stored in the refill ink tank 42 can be sent to the upper ink tank 32. .
  • the first valve 40 and the second valve 48 and drive the second ink pump 46 to send the ink stored in the refill ink tank 42 to the bottom. It can be sent to the ink tank 34.
  • the first ink pump 38A and the second ink pump 46 may be driven slowly.
  • the solvent in the ink gradually decreases even though the ink is circulating. Therefore, by extracting ink from an ink extraction location (not shown) in the atmospheric pressure region and evaluating the components of the ink using a concentration sensor 80 (see FIG. 13, an example of a "density measuring device"), the ink can be kept in an appropriate state. It is possible to determine whether it is present or not. Further, by adding the insufficient solvent to the ink in the solvent addition device 82 (see FIG. 13), the concentration can be adjusted to an appropriate concentration.
  • the thickened ink may be removed from the ink tube (not shown) and disposed of, and new ink may be supplied from the replenishment ink tank 42. good.
  • the upper ink tank 32 and the lower ink tank 34 may be closed with something soft and able to follow changes in external pressure, such as a damper film.
  • the upper ink tank 32 and the lower ink tank 34 may be constructed of something that can be deformed as a whole, such as a pouch.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example of a printing apparatus 10C according to the fourth embodiment.
  • the printing apparatus 10C includes a container 50 inside the chamber 30.
  • the container 50 is arranged at a position below the droplet ejection head 14 in the vertical direction.
  • the container 50 contains an ink solvent (water here) inside, and the solvent is open to the interior space of the chamber 30 . Therefore, the solvent inside the container 50 naturally evaporates. As a result, although the degree of vacuum inside the chamber 30 decreases to some extent, the partial pressure of the solvent can be increased and ink evaporation from the nozzle 202 can be prevented.
  • ⁇ Heat generation of droplet ejection head Fifth embodiment> When a droplet discharge head is operated in a low vacuum region, there is a concern that the droplet discharge head itself will generate heat. In the case of an inkjet head using a piezo actuator, the piezo actuator itself generates heat, and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) that outputs a drive voltage for controlling the piezo actuator generates heat. Of course, the substrate itself that supplies power and transmits signals to the inkjet head also generates heat.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the substrate be placed outside the low vacuum region.
  • the ASIC is not mounted on the inkjet head itself, but placed at a position away from the inkjet head, and outside the low vacuum region.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration example of a printing device 10D according to the fifth embodiment.
  • the printing device 10D includes a control board 52, an ASIC 54, and a flexible cable 56.
  • the control board 52 transmits a control signal for controlling the droplet ejection head 14 to the ASIC 54.
  • the ASIC 54 (an example of a "circuit element") distributes the signal received from the control board 52 to the plurality of piezo actuators 228, and outputs a driving voltage.
  • the flexible cable 56 is a wiring that transmits signals and drive voltage between the control board 52, ASIC 54, and droplet ejection head 14.
  • control board 52 is placed at the end of the flexible cable 56, and the ASIC 54 is placed between the ends of the flexible cable 56.
  • Control board 52 and ASIC 54 are located outside chamber 30.
  • ink circulation also has the effect of dissipating heat from the droplet ejection head 14.
  • Ink circulation has an effect on both easy evaporation and poor thermal conductivity that occur in low vacuum regions.
  • ink cooling mechanism 84 (see FIG. 13) to the ink supply path 18, ink recovery path 20, upper ink tank 32, lower ink tank 34, etc., ink can be cooled.
  • the ink cooling mechanism 84 can use a chiller in which cooling water flows, a Peltier device, or the like.
  • the ink cooling mechanism 84 cools the ink to, for example, 20°C. If the viscosity of the cooled ink increases, the voltage waveform applied to the piezo actuator 228 of the droplet ejection head 14 may be increased.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration example of a printing apparatus 10E according to the sixth embodiment.
  • the chamber 30 of the printing device 10E includes a carry-in slit 60A, a carry-out slit 60B, a first shutter 64A, a second shutter 64B, a third shutter 64C, and a fourth shutter 64D, each of which can be opened and closed. Equipped with.
  • the carry-in slit 60A is a slit-shaped opening for carrying the base material 1 from the outside of the chamber 30 into the inside.
  • the carry-out slit 60B is a slit-shaped opening for carrying out the base material 1 from the inside of the chamber 30 to the outside.
  • the first shutter 64A, the second shutter 64B, the third shutter 64C, and the fourth shutter 64D are arranged on the transport path of the base material 1 by the transport device 12, respectively.
  • the first shutter 64A is arranged at the carry-in slit 60A, and opens and closes the carry-in slit 60A.
  • the fourth shutter 64D is arranged at the carry-out slit 60B, and opens and closes the carry-out slit 60B.
  • the chamber 30 has a first shutter space between the first shutter 64A and the second shutter 64B, which is a relatively narrow space with respect to the low vacuum region in which the droplet ejection head 14 and the like inside the chamber 30 are arranged. It has a pressure adjustment chamber 66A. Further, the chamber 30 has a second pressure adjustment chamber 66B between the third shutter 64C and the fourth shutter 64D, which is a relatively narrow space with respect to the low vacuum region inside the chamber 30.
  • the first pressure adjustment chamber 66A and the second pressure adjustment chamber 66B each include a vacuum pump (not shown).
  • the second shutter 64B switches between opening and closing the first pressure adjustment chamber 66A and the low vacuum region.
  • the third shutter 64C switches between opening and closing the low vacuum region and the second pressure adjustment chamber 66B.
  • first open the first shutter 64A When transporting the base material 1 outside the chamber 30 into the chamber 30, first open the first shutter 64A, transport the base material 1 into the first pressure adjustment chamber 66A using the transport device 12, and then open the first shutter 64A. Close 64A. Next, the inside of the first pressure adjustment chamber 66A is brought to a low vacuum state (for example, 0.1 atm) using a vacuum pump, the second shutter 64B is opened, and the substrate 1 is transferred to the low vacuum region of the chamber 30 using the transfer device 12. It is carried in and the second shutter 64B is closed.
  • a low vacuum state for example, 0.1 atm
  • the inside of the first pressure adjustment chamber 66A is brought into a low vacuum state using a vacuum pump.
  • the third shutter 64C is opened, the substrate 1 is carried into the second pressure adjustment chamber 66B by the transport device 12, and the third shutter 64C is closed.
  • the fourth shutter 64D is opened, the substrate 1 is carried out of the chamber 30 by the transport device 12, and the fourth shutter 64D is closed.
  • the inside of the second pressure adjustment chamber 66B is brought into a low vacuum state.
  • the base material 1 By transporting the base material 1 as described above, the base material 1 can be transported into the low vacuum region where the droplet ejection head 14 is located without introducing a large amount of air into the low vacuum region.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the electrical configuration of printing devices 10, 10A, 10B, 10C, 10D, and 10E.
  • the printing devices 10, 10A, 10B, 10C, 10D, and 10E include a control device 70.
  • Control device 70 includes a processor 70A and a memory 70B.
  • the processor 70A executes instructions stored in the memory 70B.
  • the hardware structure of the processor 70A includes the following types of processors.
  • Various types of processors include the CPU (Central Processing Unit), which is a general-purpose processor that executes software (programs) and acts as various functional units, the GPU (Graphics Processing Unit), which is a processor specialized in image processing, A circuit designed specifically to execute a specific process, such as a PLD (Programmable Logic Device), which is a processor whose circuit configuration can be changed after manufacturing, such as an FPGA (Field Programmable Gate Array), or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • One processing unit may be composed of one of these various processors, or two or more processors of the same type or different types (e.g., multiple FPGAs, a combination of a CPU and an FPGA, or a combination of a CPU and an FPGA). (a combination of GPUs).
  • a plurality of functional units may be configured by one processor.
  • one processor is configured with a combination of one or more CPUs and software, as typified by a computer such as a client or server. There is a form in which a processor acts as multiple functional units.
  • circuitry that is a combination of circuit elements such as semiconductor elements.
  • the memory 70B stores instructions for the processor 70A to execute.
  • the memory 70B includes a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory).
  • the processor 70A uses the RAM as a work area, executes software using various programs and parameters stored in the ROM, and uses the parameters stored in the ROM etc. to operate the printing apparatuses 10, 10A, 10B. , 10C, 10D, and 10E.
  • the control device 70 controls the exhaust mechanism 31. That is, the control device 70 reduces the pressure inside the chamber 30 using the exhaust mechanism 31, and maintains the inside of the chamber 30 in a low vacuum atmosphere of, for example, 0.1 atmosphere. In addition, when the base material 1 is carried in and carried out, the control device 70 reduces the pressure inside the first pressure adjustment chamber 66A and the second pressure adjustment chamber 66B using a vacuum pump (not shown) to bring them into a low vacuum state.
  • the control device 70 controls the droplet ejection head 14. That is, the control device 70 causes the ink droplets I to be ejected from the nozzles 202 of the droplet ejection head 14 to form an image on the base material 1 . Further, during printing, the control device 70 vibrates the meniscus of the non-discharging nozzle 202 by applying vibration to the extent that no ink is discharged using the piezo actuator 228 of the non-discharging nozzle 202 .
  • the control device 70 controls the transport device 12, the first shutter 64A, the second shutter 64B, the third shutter 64C, and the fourth shutter 64D. That is, the control device 70 causes the conveyance device 12 to convey the base material 1 in the Y direction. Further, when carrying the base material 1 into the chamber 30, the control device 70 sequentially opens and closes the first shutter 64A and the second shutter 64B, so that a large amount of air is released into the low vacuum region inside the chamber 30. prevent from entering. Furthermore, when carrying out the substrate 1 to the outside of the chamber 30, the control device 70 sequentially opens and closes the third shutter 64C and the fourth shutter 64D, so that a large amount of air is released into the low vacuum area inside the chamber 30. prevent from entering.
  • the control device 70 controls the ink pump 38. That is, the control device 70 uses the ink pump 38 to pump ink from the lower ink tank 34 to the upper ink tank 32.
  • the control device 70 controls the first ink pump 38A, the second ink pump 46, the first valve 40, and the second valve 48. That is, the control device 70 opens the first valve 40 and drives the first ink pump 38A to send ink from the lower ink tank 34 to the upper ink tank 32. Further, the control device 70 opens the second valve 48 and drives the first ink pump 38A and the second ink pump 46 to send ink from the replenishment ink tank 42 to the upper ink tank 32. Further, the control device 70 opens the first valve 40 and the second valve 48, drives the second ink pump 46, and sends ink from the refill ink tank 42 to the lower ink tank 34.
  • the control device 70 controls the first vertical movement mechanism 72 and the second vertical movement mechanism 74. That is, the control device 70 adjusts the vertical position of the upper ink tank 32 using the first vertical movement mechanism 72, adjusts the water head difference between the upper ink tank 32 and the droplet ejection head 14, and adjusts the vertical position of the upper ink tank 32 using the first vertical movement mechanism 72.
  • the movement mechanism 74 adjusts the vertical position of the lower ink tank 34 and adjusts the water head difference between the droplet ejection head 14 and the lower ink tank 34, thereby controlling the circulation of ink in the droplet ejection head 14.
  • the control device 70 makes the amount of ink circulation when the droplet ejection head 14 prints larger than the amount of ink circulation when not printing.
  • the control device 70 stops ink circulation when not printing.
  • the control device 70 acquires detection results from the first liquid level sensor 76 and the second liquid level sensor 78. That is, the control device 70 checks the amount of ink stored in the upper ink tank 32 from the detection result of the first liquid level sensor 76. Further, the control device 70 checks the amount of ink stored in the lower ink tank 34 from the detection result of the second liquid level sensor 78.
  • the control device 70 acquires the detection results from the concentration sensor 80. That is, the control device 70 checks the amount of solvent in the ink based on the detection result of the concentration sensor 80.
  • the control device 70 controls the solvent addition device 82. That is, the control device 70 adds an amount of solvent to the ink according to the detection result of the concentration sensor 80, and adjusts the concentration of the solvent in the ink.
  • the control device 70 controls the ink cooling mechanism 84. That is, the control device 70 cools the ink to a desired temperature using the ink cooling mechanism 84.
  • the space S between the droplet ejection head 14 and the base material 1 is made into a low vacuum, and the droplet ejection Printing on the base material 1 by circulating ink in the head 14 and discharging ink from the droplet discharge head 14 by relatively moving the base material 1 and the droplet discharge head 14 using the transport device 12;
  • a method for producing a printed matter including the following can be carried out.
  • the space S between the droplet ejection head 14 and the base material 1 is in a low vacuum, so that air resistance to the droplets I can be reduced. Further, by circulating the ink through the droplet ejection head 14, the ejection state can be stabilized even if the solvent from the ink evaporates.
  • a printing device that applies conductive ink to a printed circuit board has been described as a droplet ejecting device, but the base material and ink are not limited to this.
  • the droplet discharge device can be applied to a base material having an uneven surface, such as paper, cloth, leather, metal, resin, glass, or wood.
  • the base material is not limited to one that fits entirely within the chamber, but may have a long shape that extends inside and outside the chamber.
  • the droplet ejecting device can apply inks such as color inks containing coloring materials, ultraviolet curable inks that are cured by ultraviolet irradiation, and insulating inks that have insulation properties.
  • the droplet ejection device can use a number of droplet ejection heads depending on the type of ink, and a plurality of droplet ejection heads may be arranged in one chamber, or each droplet ejection head can have a separate chamber. may be provided.
  • Flexible cable 60A Carrying in slit 60B... Carrying out slit 64A... First shutter 64B... Second shutter 64C... Third shutter 64D... Fourth shutter 66A... First pressure adjustment chamber 66B... Second pressure Adjustment chamber 70...control device 70A...processor 70B...memory 72...first vertical movement mechanism 74...second vertical movement mechanism 76...first liquid level sensor 78...second liquid level sensor 80...concentration sensor 82...
  • Solvent addition device 84 ...Ink cooling mechanism 200...Nozzle surface 202...Nozzle 204...Pressure chamber 206...Ink chamber unit 210...Supply tributary 212...Common flow path 214...Descender 216...Ink circulation path 218...Recovery tributary 220...Circulating common flow Channel 222...Discharge element 226...Vibration plate 228...Piezo actuator 230...Nozzle plate 232...Flow channel plate I...Droplet S...Space

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

使用するインクにかかわらず良好な吐出状態を維持する液滴吐出装置、及び印刷物の製造方法を提供する。液体を吐出する液滴吐出ヘッドと、基材と液滴吐出ヘッドとを相対移動させる相対移動機構と、基材と液滴吐出ヘッドとを相対移動させて液滴吐出ヘッドから液体を吐出させることで基材に画像を印刷する制御装置と、を備え、液滴吐出ヘッドと基材との間は真空であり、液滴吐出ヘッドは、液体を循環させる循環流路を備え、制御装置は、少なくとも印刷時に液体を循環させる。

Description

液滴吐出装置、及び印刷物の製造方法
　本発明は液滴吐出装置、及び印刷物の製造方法に係り、特に吐出状態を安定させる技術に関する。
　インクジェット技術の応用範囲を広げるため、インクジェットヘッドと基材間の距離が広い場合でも、空気抵抗の影響を強く受けることなく、液滴を基材に着弾させたい、という課題がある。
　この課題に対し、特許文献１には、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、外部から受けるエネルギーに応じて硬化する硬化型のインクの液滴を媒体へ吐出するノズルを有するインクジェットヘッドと、媒体へ着弾したインクを硬化させるエネルギーを発生する硬化用エネルギー発生部である紫外線照射部と、インクジェットヘッド及び媒体を少なくとも収容する減圧室と、減圧室内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ポンプと、減圧された減圧室内の空気よりも比熱が高い冷媒を介して紫外線照射部を冷却する冷却手段である水冷装置と、を備える印刷システムが開示されている。
特許第５７３８５１３号公報 特開２０１７－６５１５９号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された印刷システムでは、使用できるインクに制限があるという問題点があった。例えば、インクの種類によってはインク中の溶媒成分が蒸発し、吐出状態が悪化するという問題点があった。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、減圧環境下であっても良好な吐出状態を維持する液滴吐出装置、及び印刷物の製造方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本開示の第１態様に係る液滴吐出装置は、液体を吐出する液滴吐出ヘッドと、基材と液滴吐出ヘッドとを相対移動させる相対移動機構と、基材と液滴吐出ヘッドとを相対移動させて液滴吐出ヘッドから液体を吐出させることで基材に画像を印刷する制御装置と、を備え、液滴吐出ヘッドと基材との間は真空であり、液滴吐出ヘッドは、液滴吐出ヘッドの内部に循環流路を備え、制御装置は、少なくとも印刷時に循環流路に液体を循環させる液滴吐出装置である。本態様によれば、良好な吐出状態を維持することができる。
　本開示の第２態様に係る液滴吐出装置は、第１態様に係る液滴吐出装置において、液滴吐出ヘッドは、ノズルと、圧力室と、吐出エネルギー発生素子と、を含む吐出素子を有し、循環流路は、吐出素子に液体を供給する供給流路と、吐出素子から液体を回収する回収流路と、を含むことが好ましい。
　本開示の第３態様に係る液滴吐出装置は、第１態様又は第２態様に係る液滴吐出装置において、液体を貯留する第１の液体タンクと、第２の液体タンクと、を備え、制御装置は、水頭差により第１の液体タンクから液滴吐出ヘッドに液体を供給し、かつ水頭差により液滴吐出ヘッドから第２の液体タンクに液体を回収することが好ましい。
　本開示の第４態様に係る液滴吐出装置は、第３態様に係る液滴吐出装置において、液滴吐出ヘッドと、相対移動機構と、第１の液体タンクと、第２の液体タンクと、を内部に収容するチャンバと、チャンバの内部を真空にする排気機構と、を備え、水頭差の基準は、チャンバの内部の圧力であることが好ましい。
　本開示の第５態様に係る液滴吐出装置は、第４態様に係る液滴吐出装置において、第２の液体タンクから第１の液体タンクに液体を供給する送液機構を備え、送液機構は、チャンバの外側に配置されることが好ましい。
　本開示の第６態様に係る液滴吐出装置は、第１態様から第５態様のいずれかに係る液滴吐出装置において、制御装置は、印刷時の液体の循環量を非印刷時の液体の循環量よりも多くすることが好ましい。
　本開示の第７態様に係る液滴吐出装置は、第１態様から第６態様のいずれかに係る液滴吐出装置において、制御装置は、非印刷時に液体の循環を停止させることが好ましい。
　本開示の第８態様に係る液滴吐出装置は、第１態様から第７態様のいずれかに係る液滴吐出装置において、制御装置は、印刷時の非吐出ノズルに対して液滴が吐出しない程度の振動を付与することが好ましい。
　本開示の第９態様に係る液滴吐出装置は、第１態様から第８態様のいずれかに係る液滴吐出装置において、液体は溶媒を含み、循環した液体の濃度を測定する濃度測定装置を備え、制御装置は、液体に溶媒の蒸発を補う量の溶媒を添加することが好ましい。
　本開示の第１０態様に係る液滴吐出装置は、第４態様に係る液滴吐出装置において、液体は溶媒を含み、溶媒をチャンバの内部に開放状態で配置することが好ましい。
　本開示の第１１態様に係る液滴吐出装置は、第４態様又は第１０態様に係る液滴吐出装置において、液滴吐出ヘッドを駆動するための回路素子を備え、回路素子は、チャンバの外側に配置されることが好ましい。
　本開示の第１２態様に係る液滴吐出装置は、第１態様から第１１態様のいずれかに係る液滴吐出装置において、真空は、０．５気圧～０．０１気圧であることが好ましい。
　本開示の第１３態様に係る液滴吐出装置は、第１態様から第１２態様のいずれかに係る液滴吐出装置において、液体は溶媒として水を含む水性インクであることが好ましい。
　上記目的を達成するために、本開示の第１４態様に係る印刷物の製造方法は、液滴吐出ヘッドと基材との間を真空にして、基材と液滴吐出ヘッドとを相対移動させて液滴吐出ヘッドから液体を吐出させることで基材に画像を印刷することと、少なくとも印刷時に液滴吐出ヘッドの循環流路に液体を循環させることと、を含む印刷物の製造方法である。本態様によれば、良好な吐出状態を維持することができる。
　本発明によれば、減圧環境下であっても良好な吐出状態を維持することができる。
図１は、印刷装置の概略を示す側面図である。 図２は、印刷装置の概略を示す平面図である。 図３は、液滴吐出ヘッドの斜視図である。 図４は、シリコンダイの構造例を示す平面透視図である。 図５は、図４の５－５断面図である。 図６は、変形例に係る図４の５－５断面図である。 図７は、印刷装置の真空環境とインク循環の構成例を示す概略図である。 図８は、第２の実施形態に係る印刷装置の構成例を示す概略図である。 図９は、第３の実施形態に係る印刷装置の構成例を示す概略図である。 図１０は、第４の実施形態に係る印刷装置の構成例を示す概略図である。 図１１は、第５の実施形態に係る印刷装置の構成例を示す概略図である。 図１２は、第６の実施形態に係る印刷装置の構成例を示す概略図である。 図１３は、印刷装置の電気的構成を示すブロック図である。
　以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。各実施形態の説明において、他の実施形態と共通する部分の図示、及び説明は適宜省略する。
　＜印刷装置の概略：第１の実施形態＞
　図１は、印刷装置１０の概略を示す側面図であり、図２は、印刷装置１０の概略を示す平面図である。印刷装置１０は、基材１に画像を印刷する液滴吐出装置である。
　印刷装置１０は、搬送装置１２と、液滴吐出ヘッド１４と、を備える。搬送装置１２は、基材１を水平方向であるＹ方向に搬送することで基材１と液滴吐出ヘッド１４とを相対移動させる相対移動機構である。液滴吐出ヘッド１４は、インクジェット方式で溶媒として水を含む水性インク（「液体」の一例）の液滴Ｉを吐出するインクジェットヘッドである。
　印刷装置１０は、搬送装置１２によりＹ方向に搬送される基材１の記録面に、液滴吐出ヘッド１４からインクの液滴Ｉを吐出して画像を形成する。基材１は、例えばプリント基板であり、インクは、例えば導電性物質を含む導電性インクである。印刷装置１０は、液滴吐出ヘッド１４をＸ方向に移動させるヘッドキャリッジを備えてもよい。
　印刷装置１０は、少なくとも液滴吐出ヘッド１４と基材１との間の空間Ｓが、大気圧よりも相対的に低い圧力（負圧）の低真空となっている。大気圧とは、印刷装置１０の雰囲気の圧力であり、１気圧であってよい。また、負圧とは、常温において０．５気圧～０．０１気圧程度を意味するが、この限りではない。負圧は、真空計（例えばエスコ社製EA106B）により測定される値である。
　空間Ｓを低真空にすることで、液滴Ｉに対する空気抵抗を減らすことができる。これにより、印刷装置１０は、液滴吐出ヘッド１４と基材１との間の距離が５ｍｍ～３０ｍｍのような相対的に広い場合であっても、良好な吐出状態を維持し、液滴Ｉを精度よく基材１に着弾させることができる。一般的な印刷装置では、精度よく着弾させるための液滴吐出ヘッドと基材との間の距離は０．５ｍｍ～２ｍｍ程度である。
　〔液滴吐出ヘッドの構成〕
　空間Ｓを低真空にすると、インクの溶媒蒸発による吐出悪化が懸念される。本実施形態では、インクからの溶媒の蒸発が発生した場合でも、吐出状態を安定させるために、ノズル周辺までインク循環する液滴吐出ヘッドを利用する。
　図３は、液滴吐出ヘッド１４の斜視図である。液滴吐出ヘッド１４は、Ｌ型ブラケット１６と、シリコンダイ２４と、インク供給路１８と、インク回収路２０と、フィルタハウジング２２と、を備える。
　Ｌ型ブラケット１６は、液滴吐出ヘッド１４を不図示のヘッド支持部材に固定するための部材である。
　インク供給路１８は、上インクタンク３２（図７参照）と接続される。インク供給路１８は、上インクタンク３２から液滴吐出ヘッド１４にインクを供給する。インク回収路２０は、下インクタンク３４（図７参照）と接続される。インク回収路２０は、液滴吐出ヘッド１４に供給されたインクを下インクタンク３４に回収する。
　フィルタハウジング２２は、液滴吐出ヘッド１４の内部のインクに含まれる異物等を除去するためのフィルタを収納する。
　シリコンダイ２４は、搬送装置１２によって搬送される基材１と対向するノズル面２００（図５参照）を備える。図４は、シリコンダイ２４の構造例を示す平面透視図であり、図５は、図４の５－５断面図である。
　シリコンダイ２４は、インク滴の吐出口であるノズル２０２が形成されたノズルプレート２３０と、インクの流路が形成された流路板２３２と、を含んでいる。ノズルプレート２３０及び流路板２３２は、積層接合されている。流路板２３２は１枚又は複数枚の基板を積層した構造である。ノズルプレート２３０及び流路板２３２は、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。
　シリコンダイ２４は、底面であるノズル面２００にノズル２０２を複数備えている。また、各ノズル２０２に対応して設けられた圧力室２０４等からなる複数のインク室ユニット２０６が、一定の配列パタンで２次元的に配置されている。これにより、Ｘ方向に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔の高密度化を達成している。
　圧力室２０４は，供給絞り２０８を介して供給支流２１０と連通されており、各供給支流２１０は、共通流路２１２と連通されている。また、各圧力室２０４に連通するディセンダー２１４は、インク循環路２１６、及び回収支流２１８を介して循環共通流路２２０と連通されている。シリコンダイ２４には、インク供給口１８Ａ及びインク排出口２０Ａが設けられている。インク供給口１８Ａには、インク供給路１８（図３参照）が接続される。インク排出口２０Ａには、インク回収路２０（図３参照）が接続される。
　このように、シリコンダイ２４のインク供給口１８Ａ及びインク排出口２０Ａは、共通流路２１２、供給支流２１０、供給絞り２０８、圧力室２０４、ディセンダー２１４、インク循環路２１６、回収支流２１８、及び循環共通流路２２０を介して連通された構成となっている。
　したがって、インク供給路１８からインク供給口１８Ａへ供給されたインクは、共通流路２１２、供給支流２１０、供給絞り２０８、圧力室２０４、及びディセンダー２１４を流れ、一部は各ノズル２０２から吐出され、残りのインクはインク循環路２１６、回収支流２１８、及び循環共通流路２２０を経由してインク排出口２０Ａからインク回収路２０へ排出される。
　また、圧力室２０４の天面を構成し、共通電極と兼用される振動板２２６には、不図示の個別電極を備えたピエゾアクチュエータ２２８が接合されている。個別電極に所定の電圧が印加されると、ピエゾアクチュエータ２２８は圧力室２０４を収縮させる方向に変形する。これにより、ノズル２０２からインクが吐出される。その後、ピエゾアクチュエータ２２８は圧力室２０４を膨張させる方向に変形する。これにより、共通流路２１２から供給支流２１０、供給絞り２０８を通って新しいインクが圧力室２０４に供給される。
　ここでは、ノズル２０２から吐出させるインクの吐出エネルギー発生素子としてピエゾアクチュエータ２２８を適用したが、圧力室２０４内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。
　このように、液滴吐出ヘッド１４は、ノズル２０２と、圧力室２０４と、ピエゾアクチュエータ２２８と、を含む吐出素子２２２を有する。液滴吐出ヘッド１４は、吐出素子２２２にインクを供給する供給支流２１０（「供給流路」の一例）と、吐出素子２２２からインクを回収する回収支流２１８（「回収流路」の一例）と、を含む。供給支流２１０と回収支流２１８とで、「循環流路」を構成する。
　インク循環路２１６は、ノズル２０２の周辺に設けられる構成が好ましい。ここでは、インク循環路２１６は、ディセンダー２１４と連通する領域であって、流路板２３２のノズルプレート２３０と接する領域に設けられている。これにより、ノズル２０２近傍をインクが循環するようになるので、ノズル２０２内部のインク増粘が防止され、安定吐出が可能となる。
　図６は、変形例に係る図４の５－５断面図である。図６に示す変形例では、インク循環路２１６は、ディセンダー２１４と連通する領域であって、振動板２２６と接する領域に設けられている。このように構成した場合であっても、図５に示したインク室ユニット２０６よりも効果は下がるが、ノズル２０２近傍をインクが循環し、安定吐出が可能となる。
　〔液滴吐出ヘッドの制御〕
　インクが循環する液滴吐出ヘッド１４を用いることで、ノズル２０２からのインクの溶媒の蒸発が発生するにもかかわらず、次々と新しいインクがインク室ユニット２０６に供給される。このため、真空環境下であっても吐出状態を維持することができる。特に、水は蒸気圧が高く蒸発しやすいため、水性インクは真空を用いた印刷装置では使用しにくいが、インク循環により水性インクの使用が可能となる。また、後述するように、真空中の熱伝導性低下による液滴吐出ヘッド１４の放熱不足に対して、インク循環することにより液滴吐出ヘッド１４の発熱を、インクを通じて外部に取り出すことができる。
　印刷装置１０の印刷時と非印刷時とでインク循環量を変更することが望ましい。印刷時とは、少なくとも液滴吐出ヘッド１４と基材１とが対向した状態を含む。印刷装置１０は、搬送装置１２により基材１を搬送しながら、液滴吐出ヘッド１４によりインクを付与して印刷する。本実施形態では、基材１が液滴吐出ヘッド１４と対向する位置に到達してから液滴吐出ヘッド１４と対向する位置を通過し終えるまでが印刷時であり、それ以外が非印刷時である。
　印刷時は常に新鮮なインクがインク室ユニット２０６に流れることが望ましいため、インク循環量をできるだけ増やす。印刷時のインク循環量は、一般的なインク循環が１ノズル当り１０００ｐＬ／秒～１００００ｐＬ／秒に対し、同じインクであれば２倍以上のインク循環量でインクを循環させることが望ましく、３倍以上のインク循環量であることがより望ましく、５倍以上のインク循環量であることがさらに望ましい。
　一方、非印刷時はインク蒸発をできるだけ抑えたいため、ノズル２０２がインク蒸発により固化しないレベルでインク循環量を印刷時よりも減らすことが望ましい。例えば、０．１気圧程度であれば、水性インクでも数分はノズル２０２の詰まりが発生しないため、その場合は、短時間のみインク循環を止めることも、溶媒蒸発を抑制するための方法として選択できる。つまり非印刷時は、循環停止→数分後→循環→数分後→循環停止……を繰り返してもよい。このように、不要なタイミングでのインク循環を停止、又はインク循環量を減らすことで、余計なインク蒸発を減らすことができる。
　また、インク溶媒蒸発による吐出への悪影響を抑えるため、印刷時にインクを吐出しない非吐出ノズルにはインクを吐出しない程度の振動をピエゾアクチュエータ２２８から与えること（いわゆるメニスカス揺らし）が望ましい。これをインク循環と組み合わせることで、ノズル２０２に新鮮なインクを送ることができるので、ノズル２０２のインク粘度上昇をより抑制でき、より安定した吐出を実現することができる。
　〔真空環境とインク循環の構成〕
　図７は、印刷装置１０の真空環境とインク循環の構成例を示す概略図である。印刷装置１０は、チャンバ３０と、排気機構３１と、上インクタンク３２と、下インクタンク３４と、帰還流路３６と、インクポンプ３８と、を備える。
　チャンバ３０は、搬送装置１２（図７では不図示）と、液滴吐出ヘッド１４と、上インクタンク３２と、下インクタンク３４と、帰還流路３６と、インクポンプ３８と、を収容する。チャンバ３０は、不図示の排気口が設けられる。チャンバ３０は、排気口を介して真空ポンプ等の排気機構３１により内部が減圧される。ここでは、チャンバ３０の内部は、０．１気圧の低真空の雰囲気に保たれている。すなわち、液滴吐出ヘッド１４と基材１との間の空間Ｓは、０．１気圧の低真空である。
　上インクタンク３２（「第１の液体タンク」の一例）は、液滴吐出ヘッド１４に供給するインクを貯留するための容器である。上インクタンク３２は、インク供給路１８を介して液滴吐出ヘッド１４と連通している。また、上インクタンク３２の内部は、チャンバ３０の内部の雰囲気に開放されている。上インクタンク３２は、鉛直方向（Ｚ方向）に移動可能な第１の上下動機構７２（図１３参照）に支持されており、所望の水頭差になる高さに配置される。
　下インクタンク３４（「第２の液体タンク」の一例）は、液滴吐出ヘッド１４から回収したインクを貯留するための容器である。下インクタンク３４は、インク回収路２０を介して液滴吐出ヘッド１４と連通している。また、下インクタンク３４の内部は、チャンバ３０の内部の雰囲気に開放されている。下インクタンク３４は、鉛直方向に移動可能な第２の上下動機構７４（図１３参照）に支持されており、所望の水頭差になる高さに配置される。
　帰還流路３６は、上インクタンク３２と下インクタンク３４を連通している。送液機構であるインクポンプ３８は、帰還流路３６に設けられ、下インクタンク３４から上インクタンク３２へインクを送液する。
　このように、印刷装置１０は、上インクタンク３２と下インクタンク３４との間に、液滴吐出ヘッド１４が配置される。上インクタンク３２及び下インクタンク３４は、液滴吐出ヘッド１４に対してチャンバ３０の内部の圧力を基準として重力を使った水頭差でインクを流す機構である。こうすることで、シンプルなインク循環構成になり、また、低真空領域内に、圧力変化に追従する機構を準備する必要性がなくなり、制御が容易になる。
　もちろん、特許文献２に記載されているように、大気圧基準でポンプによる圧力制御でインク循環させてもよい。しかしながら、図７に示した方法がシンプルで制御が簡単である。
　インク循環量の制御は、第１の上下動機構７２及び第２の上下動機構７４により実現することができる。吐出への影響を最小限にするため、上インクタンク３２及び下インクタンク３４の上下動は、液滴吐出ヘッド１４からインクを吐出していないタイミングで実施することが望ましい。
　＜インクポンプの配置：第２の実施形態＞
　インクポンプ３８は、低真空領域内に設けない方がよい。低真空領域に対応できるポンプも存在するが、コストが高くなり、インクポンプ３８のグリスが蒸発する懸念もある。そこで、インクポンプ３８を低真空領域の外に設置する。
　図８は、第２の実施形態に係る印刷装置１０Ａの構成例を示す概略図である。図８に示す例では、インクポンプ３８は、チャンバ３０の外部に配置されている。
　このように、大気圧の領域にインクポンプ３８を設けることで、インクポンプ３８を動作容易な環境で動作させることができる。上インクタンク３２に設けられた第１の液面センサ７６（図１３参照）の検出結果から上インクタンク３２に貯留されたインクが減少していることを確認し、下インクタンク３４に設けられた第２の液面センサ７８（図１３参照）の検出結果から下インクタンク３４に貯留されたインクが十分にあれば、インクポンプ３８を稼働させて下インクタンク３４から上インクタンク３２へインクを汲み上げることができる。
　なお、大気圧領域に配置される帰還流路３６のチューブは、負圧状態のインクが流れた際に外部の圧力で潰れないように、硬質のチューブ又は配管である必要がある。
　同様に、低真空領域内に配置される帰還流路３６のチューブも圧力変化が発生するため、硬質のチューブであることが望ましい。一方、液滴吐出ヘッド１４の動作に伴うチューブ捌きのため、帰還流路３６のチューブには不図示のケーブルベア（登録商標）が用いられる。したがって、帰還流路３６のチューブは、ケーブルベア（登録商標）の動きに耐えられる程度の硬質であることが望ましい。例えば、日本ポリエチレン社製ノバテック（登録商標） LD-LA320を用いることが好ましい。
　＜インクの補充：第３の実施形態＞
　さらに、インク補充についても低真空領域の外部から実施することが望ましい。図９は、第３の実施形態に係る印刷装置１０Ｂの構成例を示す概略図である。
　印刷装置１０Ｂは、第１のインクポンプ３８Ａと、第１のバルブ４０と、補充用インクタンク４２と、補充流路４４と、第２のインクポンプ４６と、第２のバルブ４８と、を備える。
　第１のインクポンプ３８Ａは、チャンバ３０の外部に配置されている。第１のバルブ４０は、チャンバ３０の外部において帰還流路３６に設けられる。第１のバルブ４０は、制御装置７０（図１３参照）の制御に応じて帰還流路３６のインクの通過及び遮断を切り替える。
　補充用インクタンク４２は、チャンバ３０の外部に設けられる。補充用インクタンク４２は、下インクタンク３４に補充するためのインクを貯留するための容器である。補充用インクタンク４２は、補充流路４４を介して帰還流路３６と連通している。また、補充用インクタンク４２の内部は、チャンバ３０の外部の大気圧の雰囲気に開放されている。
　第２のインクポンプ４６及び第２のバルブ４８は、補充流路４４に設けられる。第２のインクポンプ４６は、補充用インクタンク４２から上インクタンク３２へインクを送液する。第２のバルブ４８は、制御装置７０（図１３参照）の制御に応じて補充流路４４のインクの通過及び遮断を切り替える。
　このように構成された印刷装置１０Ｂは、上インクタンク３２及び下インクタンク３４のインクが不足してきた場合、印刷をちょうどいい区切りまで実施してから、チャンバ３０の内部を大気開放する。その後、第２のバルブ４８を開けて、第１のインクポンプ３８Ａ及び第２のインクポンプ４６を駆動することで、補充用インクタンク４２に貯留されたインクを上インクタンク３２に送ることができる。下インクタンク３４にインクを送る場合は、第１のバルブ４０及び第２のバルブ４８を開けて、第２のインクポンプ４６を駆動することで、補充用インクタンク４２に貯留されたインクを下インクタンク３４へ送ることができる。
　望ましくはないが、印刷時に補充用インクタンク４２に貯留されたインクを上インクタンク３２に補充したい場合は、第２のバルブ４８を開けた後、第１のインクポンプ３８Ａ及び第２のインクポンプ４６を緩やかに駆動させればよい。
　また、低真空領域では溶媒の蒸発が早いため、インク循環しているとはいえ、インク中の溶媒は少しずつ減少してしまう。そこで、大気圧領域にある不図示のインク抜き取り場所からインクを抜き取り、濃度センサ８０（図１３参照、「濃度測定装置」の一例）によりインクの成分を評価することで、インクが適切な状態にあるか否かを判断することができる。また、不足している溶媒を溶媒添加装置８２（図１３参照）においてインクに追加することで、適切な濃度に調整することができる。
　なお、インク中の溶媒が大きく減少していることが明らかになった場合は、不図示のインクチューブから増粘したインクを抜き取り処分し、新品のインクを補充用インクタンク４２から供給してもよい。
　＜溶媒蒸発の防止：第４の実施形態＞
　上インクタンク３２及び下インクタンク３４の液面からのインク溶媒蒸発を防ぐために、液面にフィルム又はビーズを浮かせて露出する表面積を減らしてもよい。
　また、上インクタンク３２及び下インクタンク３４は、チャンバ３０の内部の雰囲気に開放するのではなく、ダンパ膜のような柔らかく外圧の変化に追従できるもので塞いでもよい。上インクタンク３２及び下インクタンク３４は、パウチのような全体が変形できるもので構成してもよい。
　さらに、液滴吐出ヘッド１４のノズル２０２からの溶媒蒸発を防ぐために、チャンバ３０の内部に予め溶媒だけを追加しておいてもよい。図１０は、第４の実施形態に係る印刷装置１０Ｃの構成例を示す概略図である。印刷装置１０Ｃは、チャンバ３０の内部に容器５０を備える。容器５０は、液滴吐出ヘッド１４の鉛直方向下方の位置に配置される。容器５０は、内部にインクの溶媒（ここでは水）を含み、溶媒はチャンバ３０の内部の空間に対して開放状態となっている。したがって、容器５０の内部の溶媒は自然に蒸発する。これにより、チャンバ３０の内部の真空度は多少下がってしまうが、溶媒の分圧を上げることができ、ノズル２０２からのインク蒸発を防ぐことができるようになる。
　＜液滴吐出ヘッドの発熱：第５の実施形態＞
　低真空領域で液滴吐出ヘッドを扱うと、液滴吐出ヘッド自体の発熱が懸念される。ピエゾアクチュエータを用いたインクジェットヘッドの場合、ピエゾアクチュエータそのものの発熱、及びピエゾアクチュエータを制御するための駆動電圧を出力するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）が発熱する。もちろん、インクジェットヘッドに電力供給及び信号を送信する基板自体も発熱する。
　基板は、当然ながら低真空領域の外側に配置されることが望ましい。また、ＡＳＩＣについては、インクジェットヘッド自体に搭載せず、インクジェットヘッドから離れた位置に配置し、低真空領域の外側であることが望ましい。
　図１１は、第５の実施形態に係る印刷装置１０Ｄの構成例を示す概略図である。印刷装置１０Ｄは、制御基板５２と、ＡＳＩＣ５４と、フレキシブルケーブル５６と、を備える。
　制御基板５２は、液滴吐出ヘッド１４を制御するための制御信号をＡＳＩＣ５４に送信する。ＡＳＩＣ５４（「回路素子」の一例）は、制御基板５２から受信した信号を複数のピエゾアクチュエータ２２８に分配し、駆動電圧を出力する。フレキシブルケーブル５６は、制御基板５２、ＡＳＩＣ５４、及び液滴吐出ヘッド１４の間で信号及び駆動電圧を伝送する配線である。
　制御基板５２は、フレキシブルケーブル５６の端部に配置され、ＡＳＩＣ５４は、フレキシブルケーブル５６の両端の間の位置に配置される。制御基板５２及びＡＳＩＣ５４は、チャンバ３０の外部に配置される。このように、熱源をチャンバ３０の外部に配置することで、チャンバ３０の外部で放熱させることができ、チャンバ３０の内部の低真空領域の温度上昇を防止することができる。
　なお、当然ながら、インク循環することで液滴吐出ヘッド１４からの放熱の効果もある。低真空領域で発生する、蒸発しやすくなることと、熱伝導性が悪くなることの両方に対して、インク循環の効果は存在する。
　なお、インクの蒸発をなるべく抑制するために、インクは冷却して使うことが望ましい。インク冷却機構８４（図１３参照）をインク供給路１８、インク回収路２０、上インクタンク３２、下インクタンク３４等に付与することにより、インクを冷却することができる。インク冷却機構８４は、冷却水を流したチラー、ペルチェ素子等を使用することができる。インク冷却機構８４は、例えばインクを２０℃に冷却する。冷却したインクの粘度が上昇する場合は、液滴吐出ヘッド１４のピエゾアクチュエータ２２８に印加する電圧波形を大きくすればよい。
　＜基材の搬入及び搬出：第６の実施形態＞
　図１２は、第６の実施形態に係る印刷装置１０Ｅの構成例を示す概略図である。印刷装置１０Ｅのチャンバ３０は、搬入スリット６０Ａと、搬出スリット６０Ｂと、それぞれ開閉可能な第１のシャッター６４Ａと、第２のシャッター６４Ｂと、第３のシャッター６４Ｃと、第４のシャッター６４Ｄと、を備える。
　搬入スリット６０Ａは、チャンバ３０の外部から内部へ基材１を搬入するためのスリット状の開口部である。搬出スリット６０Ｂは、チャンバ３０の内部から外部へ基材１を搬出するためのスリット状の開口部である。
　第１のシャッター６４Ａ、第２のシャッター６４Ｂ、第３のシャッター６４Ｃ、及び第４のシャッター６４Ｄは、それぞれ搬送装置１２による基材１の搬送経路に配置される。第１のシャッター６４Ａは、搬入スリット６０Ａに配置され、搬入スリット６０Ａを開閉する。第４のシャッター６４Ｄは、搬出スリット６０Ｂに配置され、搬出スリット６０Ｂを開閉する。
　チャンバ３０は、第１のシャッター６４Ａと第２のシャッター６４Ｂとの間に、チャンバ３０の内部の液滴吐出ヘッド１４等が配置される低真空領域に対して相対的に狭い空間である第１の圧力調整室６６Ａを有する。また、チャンバ３０は、第３のシャッター６４Ｃと第４のシャッター６４Ｄとの間に、チャンバ３０の内部の低真空領域に対して相対的に狭い空間である第２の圧力調整室６６Ｂを有する。第１の圧力調整室６６Ａ及び第２の圧力調整室６６Ｂは、それぞれ不図示の真空ポンプを備える。
　第２のシャッター６４Ｂは、第１の圧力調整室６６Ａと低真空領域との開放及び遮断を切り替える。第３のシャッター６４Ｃは、低真空領域と第２の圧力調整室６６Ｂとの開放及び遮断を切り替える。
　チャンバ３０の外部の基材１をチャンバ３０の内部に搬送する場合、まず第１のシャッター６４Ａを開け、搬送装置１２により基材１を第１の圧力調整室６６Ａに搬入し、第１のシャッター６４Ａを閉じる。次に、真空ポンプにより第１の圧力調整室６６Ａ内を低真空状態（例えば０．１気圧）にし、第２のシャッター６４Ｂを開け、搬送装置１２により基材１をチャンバ３０の低真空領域に搬入し、第２のシャッター６４Ｂを閉じる。
　また、チャンバ３０の内部の基材１をチャンバ３０の外部に搬送する場合、まず真空ポンプにより第１の圧力調整室６６Ａ内を低真空状態にする。その後、第３のシャッター６４Ｃを開け、搬送装置１２により基材１を第２の圧力調整室６６Ｂに搬入し、第３のシャッター６４Ｃを閉じる。次に、第４のシャッター６４Ｄを開け、搬送装置１２により基材１をチャンバ３０の外部に搬出し、第４のシャッター６４Ｄを閉じる。その後、第２の圧力調整室６６Ｂ内を低真空状態にする。
　以上のように基材１を搬送することで、液滴吐出ヘッド１４がある低真空領域に大量の空気を入れることなく、基材１を低真空領域内に搬入することができる。
　＜電気的構成＞
　図１３は、印刷装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅの電気的構成を示すブロック図である。印刷装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅは、制御装置７０を備える。制御装置７０は、プロセッサ７０Ａと、メモリ７０Ｂと、を含む。
　プロセッサ７０Ａは、メモリ７０Ｂに記憶された命令を実行する。プロセッサ７０Ａのハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の機能部として作用する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、画像処理に特化したプロセッサであるＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
　１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されていてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサ（例えば、複数のＦＰＧＡ、又はＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ、あるいはＣＰＵとＧＰＵの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の機能部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の機能部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアント又はサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組合せで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の機能部として作用させる形態がある。第２に、ＳｏＣ（System On Chip）等に代表されるように、複数の機能部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の機能部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。
　さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。
　メモリ７０Ｂは、プロセッサ７０Ａに実行させるための命令を記憶する。メモリ７０Ｂは、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。プロセッサ７０Ａは、ＲＡＭを作業領域とし、ＲＯＭに記憶された各種のプログラム及びパラメータを使用してソフトウェアを実行し、かつＲＯＭ等に記憶されたパラメータを使用することで、印刷装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅを制御するための各種の処理を実行する。
　制御装置７０は、排気機構３１を制御する。すなわち、制御装置７０は、排気機構３１によりチャンバ３０の内部を減圧し、チャンバ３０の内部を例えば０．１気圧の低真空の雰囲気に保つ。また、制御装置７０は、基材１の搬入時及び搬出時に、不図示の真空ポンプにより第１の圧力調整室６６Ａ及び第２の圧力調整室６６Ｂの内部を減圧し、低真空状態にする。
　制御装置７０は、液滴吐出ヘッド１４を制御する。すなわち、制御装置７０は、液滴吐出ヘッド１４のノズル２０２からインクの液滴Ｉを吐出させて基材１に画像を形成する。また、制御装置７０は、印刷時に非吐出のノズル２０２のピエゾアクチュエータ２２８によりインクを吐出しない程度の振動を与えて非吐出のノズル２０２のメニスカスを振動させる。
　制御装置７０は、搬送装置１２、第１のシャッター６４Ａ、第２のシャッター６４Ｂ、第３のシャッター６４Ｃ、及び第４のシャッター６４Ｄを制御する。すなわち、制御装置７０は、搬送装置１２により基材１をＹ方向に搬送する。また、制御装置７０は、基材１をチャンバ３０の内部に搬入する際に、第１のシャッター６４Ａ、及び第２のシャッター６４Ｂを順に開閉し、チャンバ３０の内部の低真空領域に大量の空気が入ることを防止する。さらに、制御装置７０は、基材１をチャンバ３０の外部に搬出する際に、第３のシャッター６４Ｃ、及び第４のシャッター６４Ｄを順に開閉し、チャンバ３０の内部の低真空領域に大量の空気が入ることを防止する。
　制御装置７０は、インクポンプ３８を制御する。すなわち、制御装置７０は、インクポンプ３８により、下インクタンク３４から上インクタンク３２へインクを汲み上げる。
　制御装置７０は、第１のインクポンプ３８Ａ、第２のインクポンプ４６、第１のバルブ４０、及び第２のバルブ４８を制御する。すなわち、制御装置７０は、第１のバルブ４０を開けて、第１のインクポンプ３８Ａを駆動し、下インクタンク３４から上インクタンク３２へインクを送る。また、制御装置７０は、第２のバルブ４８を開けて、第１のインクポンプ３８Ａ及び第２のインクポンプ４６を駆動し、補充用インクタンク４２から上インクタンク３２へインクを送る。さらに、制御装置７０は、第１のバルブ４０及び第２のバルブ４８を開けて、第２のインクポンプ４６を駆動し、補充用インクタンク４２から下インクタンク３４へインクを送る。
　制御装置７０は、第１の上下動機構７２、及び第２の上下動機構７４を制御する。すなわち、制御装置７０は、第１の上下動機構７２により上インクタンク３２の鉛直方向の位置を調整し、上インクタンク３２と液滴吐出ヘッド１４との水頭差を調整し、第２の上下動機構７４により下インクタンク３４の鉛直方向の位置を調整し、液滴吐出ヘッド１４と下インクタンク３４との水頭差を調整することで、液滴吐出ヘッド１４のインクの循環を制御する。
　制御装置７０は、液滴吐出ヘッド１４による印刷時のインクの循環量を非印刷時のインクの循環量よりも多くする。制御装置７０は、非印刷時にインクの循環を停止させる。
　制御装置７０は、第１の液面センサ７６、及び第２の液面センサ７８から検出結果を取得する。すなわち、制御装置７０は、第１の液面センサ７６の検出結果から上インクタンク３２に貯留されたインクの量を確認する。また、制御装置７０は、第２の液面センサ７８の検出結果から下インクタンク３４に貯留されたインクの量を確認する。
　制御装置７０は、濃度センサ８０から検出結果を取得する。すなわち、制御装置７０は、濃度センサ８０の検出結果からインクの溶媒量を確認する。
　制御装置７０は、溶媒添加装置８２を制御する。すなわち、制御装置７０は、濃度センサ８０の検出結果に応じた量の溶媒をインクに追加し、インクの溶媒の濃度を調整する。
　制御装置７０は、インク冷却機構８４を制御する。すなわち、制御装置７０は、インク冷却機構８４によりインクを所望の温度に冷却する。
　以上のように構成された印刷装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅによれば、液滴吐出ヘッド１４と基材１との間の空間Ｓを低真空にすることと、液滴吐出ヘッド１４にインクを循環させることと、搬送装置１２により基材１と液滴吐出ヘッド１４とを相対移動させて液滴吐出ヘッド１４からインクを吐出させることで基材１に印刷することと、を含む印刷物の製造方法を実施することができる。
　印刷装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅによれば、液滴吐出ヘッド１４と基材１との間の空間Ｓが低真空のため、液滴Ｉに対する空気抵抗を減らすことができる。また、液滴吐出ヘッド１４にインクを循環させることで、インクからの溶媒の蒸発が発生した場合でも、吐出状態を安定させることができる。
　＜その他＞
　ここでは、液滴吐出装置としてプリント基板に導電性インクを付与する印刷装置を説明したが、基材及びインクはこれに限定されない。液滴吐出装置は、紙、布、皮革、金属、樹脂、ガラス、木材等の表面に凹凸のある基材を適用可能である。基材は、チャンバ内に全体が収まるものに限定されず、チャンバの内外に渡る長尺状であってもよい。
　液滴吐出装置は、色材を含有するカラーインク、紫外線照射により硬化する紫外線硬化型インク、絶縁性を有する絶縁インク等のインクを適用可能である。液滴吐出装置は、インクの種類に応じた数の液滴吐出ヘッドを使用することができ、１つのチャンバに複数の液滴吐出ヘッドを配置してもよいし、液滴吐出ヘッドごとにチャンバを設けてもよい。
　本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。
１…基材
１０…印刷装置
１０Ａ…印刷装置
１０Ｂ…印刷装置
１０Ｃ…印刷装置
１０Ｄ…印刷装置
１０Ｅ…印刷装置
１２…搬送装置
１４…液滴吐出ヘッド
１６…Ｌ型ブラケット
１８…インク供給路
１８Ａ…インク供給口
２０…インク回収路
２０Ａ…インク排出口
２２…フィルタハウジング
２４…シリコンダイ
３０…チャンバ
３１…排気機構
３２…上インクタンク
３４…下インクタンク
３６…帰還流路
３８…インクポンプ
３８Ａ…第１のインクポンプ
４０…第１のバルブ
４２…補充用インクタンク
４４…補充流路
４６…第２のインクポンプ
４８…第２のバルブ
５０…容器
５２…制御基板
５４…ＡＳＩＣ
５６…フレキシブルケーブル
６０Ａ…搬入スリット
６０Ｂ…搬出スリット
６４Ａ…第１のシャッター
６４Ｂ…第２のシャッター
６４Ｃ…第３のシャッター
６４Ｄ…第４のシャッター
６６Ａ…第１の圧力調整室
６６Ｂ…第２の圧力調整室
７０…制御装置
７０Ａ…プロセッサ
７０Ｂ…メモリ
７２…第１の上下動機構
７４…第２の上下動機構
７６…第１の液面センサ
７８…第２の液面センサ
８０…濃度センサ
８２…溶媒添加装置
８４…インク冷却機構
２００…ノズル面
２０２…ノズル
２０４…圧力室
２０６…インク室ユニット
２１０…供給支流
２１２…共通流路
２１４…ディセンダー
２１６…インク循環路
２１８…回収支流
２２０…循環共通流路
２２２…吐出素子
２２６…振動板
２２８…ピエゾアクチュエータ
２３０…ノズルプレート
２３２…流路板
Ｉ…液滴
Ｓ…空間

Claims (14)

  1. 　液体を吐出する液滴吐出ヘッドと、
    　基材と前記液滴吐出ヘッドとを相対移動させる相対移動機構と、
    　前記基材と前記液滴吐出ヘッドとを相対移動させて前記液滴吐出ヘッドから液体を吐出させることで前記基材に画像を印刷する制御装置と、
    　を備え、
    　前記液滴吐出ヘッドと前記基材との間は真空であり、
    　前記液滴吐出ヘッドは、前記液滴吐出ヘッドの内部に循環流路を備え、
    　前記制御装置は、少なくとも印刷時に前記循環流路に液体を循環させる、
    　液滴吐出装置。
  2. 　前記液滴吐出ヘッドは、ノズルと、圧力室と、吐出エネルギー発生素子と、を含む吐出素子を有し、
    　前記循環流路は、前記吐出素子に液体を供給する供給流路と、前記吐出素子から液体を回収する回収流路と、を含む、
    　請求項１に記載の液滴吐出装置。
  3. 　液体を貯留する第１の液体タンクと、第２の液体タンクと、を備え、
    　前記制御装置は、水頭差により前記第１の液体タンクから前記液滴吐出ヘッドに液体を供給し、かつ水頭差により前記液滴吐出ヘッドから前記第２の液体タンクに液体を回収する、
    　請求項１に記載の液滴吐出装置。
  4. 　前記液滴吐出ヘッドと、前記相対移動機構と、前記第１の液体タンクと、前記第２の液体タンクと、を内部に収容するチャンバと、
    　前記チャンバの内部を真空にする排気機構と、
    　を備え、
    　前記水頭差の基準は、前記チャンバの内部の圧力である、
    　請求項３に記載の液滴吐出装置。
  5. 　前記第２の液体タンクから前記第１の液体タンクに液体を供給する送液機構を備え、
    　前記送液機構は、前記チャンバの外側に配置される、
    　請求項４に記載の液滴吐出装置。
  6. 　前記制御装置は、印刷時の液体の循環量を非印刷時の液体の循環量よりも多くする、
    　請求項１に記載の液滴吐出装置。
  7. 　前記制御装置は、非印刷時に液体の循環を停止させる、
    　請求項１に記載の液滴吐出装置。
  8. 　前記制御装置は、印刷時の非吐出ノズルに対して液滴が吐出しない程度の振動を付与する、
    　請求項１に記載の液滴吐出装置。
  9. 　前記液体は溶媒を含み、
    　前記循環した液体の濃度を測定する濃度測定装置を備え、
    　前記制御装置は、前記液体に溶媒の蒸発を補う量の溶媒を添加する、
    　請求項１に記載の液滴吐出装置。
  10. 　前記液体は溶媒を含み、
    　前記溶媒を前記チャンバの内部に開放状態で配置する、
    　請求項４に記載の液滴吐出装置。
  11. 　前記液滴吐出ヘッドを駆動するための回路素子を備え、
    　前記回路素子は、前記チャンバの外側に配置される、
    　請求項４に記載の液滴吐出装置。
  12. 　前記真空は、０．５気圧～０．０１気圧である、
    　請求項１に記載の液滴吐出装置。
  13. 　前記液体は溶媒として水を含む水性インクである、
    　請求項１から１２のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
  14. 　液滴吐出ヘッドと基材との間を真空にして、前記基材と前記液滴吐出ヘッドとを相対移動させて前記液滴吐出ヘッドから液体を吐出させることで前記基材に画像を印刷することと、
    　少なくとも印刷時に前記液滴吐出ヘッドの循環流路に液体を循環させることと、
    　を含む印刷物の製造方法。
PCT/JP2023/022883 2022-08-09 2023-06-21 液滴吐出装置、及び印刷物の製造方法 WO2024034264A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-126957 2022-08-09
JP2022126957 2022-08-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024034264A1 true WO2024034264A1 (ja) 2024-02-15

Family

ID=89851291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/022883 WO2024034264A1 (ja) 2022-08-09 2023-06-21 液滴吐出装置、及び印刷物の製造方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024034264A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008179108A (ja) * 2007-01-26 2008-08-07 Canon Finetech Inc 記録装置
JP2009154328A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Fuji Xerox Co Ltd 液滴吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置
JP2010089375A (ja) * 2008-10-08 2010-04-22 Mimaki Engineering Co Ltd 印刷システム、インクジェットプリンタ、及び印刷方法
JP2017140783A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 キヤノン株式会社 記録装置、液体吐出ヘッド、記録方法、及びプログラム
JP2021045904A (ja) * 2019-09-19 2021-03-25 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 印刷装置およびインク循環方法
JP2021091120A (ja) * 2019-12-09 2021-06-17 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008179108A (ja) * 2007-01-26 2008-08-07 Canon Finetech Inc 記録装置
JP2009154328A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Fuji Xerox Co Ltd 液滴吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置
JP2010089375A (ja) * 2008-10-08 2010-04-22 Mimaki Engineering Co Ltd 印刷システム、インクジェットプリンタ、及び印刷方法
JP2017140783A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 キヤノン株式会社 記録装置、液体吐出ヘッド、記録方法、及びプログラム
JP2021045904A (ja) * 2019-09-19 2021-03-25 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 印刷装置およびインク循環方法
JP2021091120A (ja) * 2019-12-09 2021-06-17 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6877853B2 (en) Pattern formation method and substrate manufacturing apparatus
JP2005231367A (ja) 流体噴射装置用の温度調整システム、及びそれを備えるインクジェット・プリント装置
KR20200105537A (ko) 온도-제어가능한 프린트 헤드를 통해 3차원 모델을 생성하기 위한 방법 및 디바이스
US11840084B2 (en) Ventilated print head
JP6997546B2 (ja) 液体吐出装置、インプリント装置、プリンタ、および物品製造方法
US20160288554A1 (en) Inkjet printer
JP2009241316A (ja) 液滴吐出装置
JP2004148829A (ja) 流体噴射デバイスおよび流体を分配する方法
JP2009078499A (ja) インクジェット方式画像形成装置
WO2024034264A1 (ja) 液滴吐出装置、及び印刷物の製造方法
JP6707891B2 (ja) 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置
US11235570B2 (en) Liquid discharge apparatus
WO2024034265A1 (ja) 液滴吐出装置、及び印刷物の製造方法
TW202408819A (zh) 液滴吐出裝置及印刷物之製造方法
JP2004223914A (ja) 液滴吐出装置、電気光学装置、電子機器、液滴吐出装置を用いた電気光学装置の製造方法、液滴吐出ヘッドの乾燥抑制方法
JP2003341099A (ja) インクジェットプリンタ
US6186617B1 (en) Device for storing and supplying active liquid in ink jet printhead
CN110466256B (zh) 液体喷射装置以及液体喷射装置的动作方法
JP6964676B2 (ja) 成形体内に成形された流体吐出ダイ
JPH02258352A (ja) インクジェット記録ヘッド
JP2021041696A (ja) 印刷ヘッド内での水性インクの乾燥を緩和するためのシステム及び方法
JP2009190188A (ja) インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
JP2012116063A (ja) インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの結露防止方法
JP7491047B2 (ja) 液体を吐出する装置
JPH03227646A (ja) 複数記録ヘッドを有するインクジェット記録装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23852248

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1