JP2006126496A - ヘッドモジュール及び印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサ粒子の吐出安定性の高い印刷装置を提供する。
【解決手段】
本発明のヘッドモジュール２は、内部フィルター３０によって輸送室２２と吐出室２１に二分されたヘッド本体２０を有している。スペーサ分散液は輸送路１２を通って、流入口２３から輸送室２２へ供給され、輸送室２２内部を流入口２３から流出口２４へ向かって流れた後、流出口２４から輸送路２２へ戻り、再び流入口２３へ送られる。このように、スペーサ分散液の流れは、吐出室２１とは内部フィルター２２で隔たれた輸送室２２で起こるので、スペーサ分散液の流速が変動しても、ノズルプレート２６側の吐出室２１は影響を受けず、ノズルプレート２６の噴出孔から吐出される液量および液滴中のスペーサ個数の安定性が高い。
【選択図】図２

Description

本発明はスペーサインク用ヘッドモジュール、インク供給モジュールおよびそれらを組み込んだスペーサ形成装置に関する。

従来より、液晶ディスプレーのカラーフィルター基板とアレイ基板間のセルギャップを均一に保つ為のスペーサを基板上の所定箇所に配置する方法としては、該スペーサが分散されたインクを、印刷装置を用いて基板に印刷する方法が提案されている。

印刷装置は、一般にノズルからインクを印刷位置に噴出するインクジェット方式のプリンタが用いられているが、インクにスペーサが均一に分散されていないと、ノズルからの吐出が不安定となり、吐出不良を生じたり、吐出速度、吐出方向に異常が生じるだけではなく、ノズルから噴出されるインクの液滴中のスペーサの個数が安定しないという問題がある。

例えば、特開平１１−７０２８号公報には、スペーサを含有する溶液を収容する撹拌タンクに冷却手段と圧電素子による超音波発生器とを有し、撹拌タンク内のスペーサを含有する溶液を温度上昇することなく超音波により撹拌分散しスペーサを吐出するプリンタが記載されているが、撹拌タンクからヘッド間の配管、ヘッドインク室内部等で起こるスペーサの沈降が問題となる。

特開２００２−７２２１８号公報には、ヘッドのインク室内のインクを循環できる印刷装置が記載されているが、インクに混入した異物によるヘッドノズルプレートの目詰まり等で問題となる。

更に、近年、印刷装置の大型化に伴いインクボトルからヘッドモジュール迄のインク供給ライン長が長くなっており、インク供給ライン内部でのスペーサの沈降、凝集が様々の問題を引き起こすこととなる。
特開平１１−７０２８号公報 特開２００２−７２２１８号公報 特開２００２−２７７６２２号公報 特開２００３−２７５６５９号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、インク中にスペーサ等粒子の沈殿が起こらず、吐出性の良好なヘッドモジュール及び印刷装置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、内部中空のヘッド本体と、前記ヘッド本体の一壁面を構成するノズルプレートと、貯留系から供給されるスペーサ分散液を前記ヘッド本体に輸送する輸送系とを有し、前記ノズルプレートには噴出孔が設けられ、前記ヘッド本体内部に輸送された前記スペーサ分散液は、前記噴出孔から吐出されるよう構成されたヘッドモジュールであって、前記ヘッド本体の内部空間は、その内部に配置され、前記スペーサ分散液が通過可能な内部フィルターによって前記ノズルプレート側の吐出室と、前記ノズルプレートとは反対側の輸送室とに区分けされ、前記輸送室の壁面には前記スペーサ分散液が供給される流入口と、前記流入口から離間して設けられ、前記スペーサ分散液を排出する排出口とが設けられ、前記輸送系は、前記排出口から排出させた前記液を前記流入口に戻すポンプを有するヘッドモジュールである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のヘッドモジュールであって、前記輸送系は排出バルブを有し、前記排出バルブを切り替えることで、前記スペーサ分散液が前記排出口から前記流入口に戻る循環状態から、前記排出口から前記前記貯留系に排出される排出状態が切り替わるように構成されたヘッドモジュールである。
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項記載のヘッドモジュールであって、前記スペーサ分散液にはスペーサ粒子が分散され、前記内部フィルターの内部には、前記スペーサ粒子の直径の２倍以上の直径を有し、前記スペーサ分散液を通過させる通路が設けられ、前記噴出孔の直径は、前記通路の直径よりも大きくされたヘッドモジュールである。
請求項４記載の発明は、スペーサ分散液が蓄液された貯留系と、前記スペーサ分散液を吐出する１又は２以上のヘッドモジュールと、前記各ヘッドモジュールを前記貯留系に接続し、前記スペーサ分散液を前記各ヘッドモジュールに供給する供給系と、前記各ヘッドモジュールを前記貯留系に接続し、前記ヘッドから排出される前記スペーサ分散液を前記貯留系に戻す排出系とを有し、前記各ヘッドモジュールは、前記スペーサ分散液の供給の許容と停止を切り替える供給バルブを有し、前記各供給バルブを許容状態にしたとき、前記供給系から前記各ヘッドモジュールに前記スペーサ分散液が供給される印刷装置であって、前記供給系と前記排出系とを接続する接続系を有し、前記各供給バルブを停止状態にしたとき、前記スペーサ分散液は前記各ヘッドモジュールを通らずに、前記接続系を通って前記排出系に戻るように構成された印刷装置である。
請求項５記載の発明は、請求項２又は請求項３のいずれか１項記載のヘッドモジュールを有する請求項４記載の印刷装置であって、前記排出バルブを前記循環状態にし、前記供給バルブを停止状態にした状態では、前記スペーサ分散液が前記排出口から前記流入口に戻る循環と、前記ヘッドモジュールを通らずに前記排出系に戻る循環とが同時に行われるように構成された印刷装置である。
請求項６記載の発明は、スペーサ分散液が蓄液される貯留系と、前記スペーサ分散液を吐出する１又は２以上のヘッドモジュールと、前記各ヘッドモジュールを前記貯留系に接続する供給系と、前記各ヘッドモジュールを前記貯留系に接続し、前記ヘッドモジュールから排出される前記スペーサ分散液を前記貯留系に戻す排出系とを有し、前記各ヘッドモジュールは、中空のヘッド本体と、前記ヘッド本体の一壁面で構成されたノズルプレートと、前記供給系から前記ヘッド本体へ前記スペーサ分散液を供給する供給経路と、前記ヘッド本体から排出される前記スペーサ溶液を前記排出系へ戻す排出経路とを有し、前記ヘッド本体に供給された前記スペーサ分散液は、前記ノズルプレートに設けられた噴出孔から吐出されるように構成された印刷装置であって、前記ヘッド本体の内部空間は、その内部に配置された内部フィルターによって前記ノズルプレート側の吐出室と、前記ノズルプレートとは反対側の輸送室とに区分けされ、前記輸送室の壁面には前記供給経路から前記スペーサ分散液が供給される流入口と、前記流入口から離間して設けられ、前記スペーサ分散液を前記排出経路に戻す排出口とが設けられ、前記供給経路と前記排出経路は、それぞれ前記流入口と前記流出口に接続され、前記供給経路へ送られた前記スペーサ分散液は、前記排出経路へ送られる前に、前記輸送室を通過する印刷装置である。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の印刷装置であって、前記各ヘッドモジュールの前記供給経路は、前記スペーサ溶液の流れる方向に沿って前記供給系に順番に接続され、上流側で前記供給系に接続された上流側供給経路の供給バルブを閉じ、前記上流側供給経路よりも下流側で前記供給系に接続された下流側供給経路の供給バルブを開けると、前記スペーサ分散液は前記上流側供給経路に接続された前記輸送室を通らず、前記下流側供給経路に接続された前記輸送室を通る印刷装置である。

スペーサ形成用粒子を分散させたインクの液中スペーサを凝集および沈降させることなくヘッドに安定に供給する事が可能となり、複数ヘッドを用いた大型基板対応のスペーサ吐出装置の実用化が可能となる。

図２の符号２は本発明のヘッドモジュールを示しており、このヘッドモジュール２はヘッド本体２０と、ノズルプレート２６と、ピエゾ素子が設けられた小吐出室２７と、輸送系１０と、供給バルブ４１と、排出バルブ４２とを有している。

ヘッド本体２０の内部は中空にされており、ノズルプレート２６はヘッド本体２０の１壁面である底壁で構成されている。小吐出室２７はノズルプレート２６のヘッド本体２０内部側に向けられた面上に配置されている。

ヘッド本体２０の内部には、内部フィルター３０が、ノズルプレート２６上の小吐出室２７と、ヘッド本体２０の天井側の壁面の両方から離間して配置されており、ヘッド本体２０の内部空間は内部フィルター３０と天井側壁面との間の空間と、内部フィルター３０と小吐出室２７との間の空間に二分されている。

図２の符号２１はノズルプレート２６と、内部フィルター３０と、ヘッド本体２０の側壁で取り囲まれ、後述するスペーサ分散液の吐出が行われる小吐出室２７が配置された吐出室を示しており、同図の符号２２はヘッド本体２０のノズルプレート２６とは反対側の壁面である天井側壁面と、内部フィルター２６と、ヘッド本体２０の側壁で取り囲まれた輸送室２２を示している。

ここでは、ヘッド本体２０の天井側壁面は細長であって、その長手方向の両端部には貫通孔がそれぞれ設けられ、それらの貫通孔でスペーサ分散液を輸送室２２へ流入させる流入口２３と、スペーサ分散液を輸送室２２から流出させる流出口２４が設けられている。

流入口２３と流出口２４の直径は、天井側壁面の長さに比べて非常に短いので、流入口２３と流出口２４は互いに離間して配置された状態になっている。

輸送系１０は一端が流入口２３に接続され、他端が流出口２４に接続された輸送路１２と、輸送路１２の途中に設けられたバッファ室１７とを有している。

バッファ室１７には供給管５６の一端が接続され、供給バルブ４１は供給管５６の途中に設けられており、供給バルブ４１を閉じ、後述する供給系からバッファ室１７を遮断した停止状態では、スペーサ分散液はバッファ室１７に供給されないが、供給バルブ４１を閉じ、バッファ室１７を供給系に接続した許容状態では、供給系のスペーサ分散液がバッファ室１７内部に供給され、バッファ室１７内部にスペーサ分散液が蓄液されるようになっている。

ヘッドモジュール２はバッファ室１７内部の液量を検出する不図示の液量センサーを有しており、バッファ室１７内部の液量が規定量未満の時には、供給バルブ４１が許容状態となり、逆にバッファ室１７内部の液量が規定量以上の時には、供給バルブ４１が停止状態になる。従って、印刷によりバッファ室１７内部の液量が減った時には、供給系５１からスペーサ分散液が補充され、バッファ室１７内部の液量は常に規定量に維持される。

ヘッドモジュール２は不図示の超音波照射手段を有しており、バッファ室１７内に蓄液されたスペーサ分散液は、該超音波照射手段による超音波振動によって攪拌されるようになっているので、スペーサ粒子は沈降せず、バッファ室１７内部で分散した状態が維持される。

バッファ室１７には不図示の温度制御手段が取り付けられており、バッファ室１７内に蓄液されたスペーサ分散液の温度が上昇すると、温度制御手段によってバッファ室１７が冷却され、熱伝導によってスペーサ分散液が冷却されるようになっている。従って、超音波照射によりバッファ室１７内のスペーサ分散液の温度が上昇しても、温度制御手段によって常にスペーサ分散液の温度が一定に維持されるようになっている。

輸送路１２には流出口２４とバッファ室１７の間の位置に循環ポンプ１５が取り付けられており、該循環ポンプ１５を動作させると、バッファ室１７内部のスペーサ分散液が循環ポンプ１５とは反対側に押し出され、輸送路１２内部を流入口２３に向かって流れ、流入口２３から輸送室２２内部に供給されると、流入口２３と流出口２４の間を流れる。

図３はヘッド本体２０の拡大断面図である。内部フィルター３０は金属のメッシュフィルターや不織布のように、その内部に溶液を通過させる通路を有するフィルターで構成されている。流入口２３から流出口２４へ向かって流れるスペーサ分散液の一部は、内部フィルター３０の通路を通って吐出室２１へ輸送される。

図３の符号３９はスペーサ分散液に分散されたスペーサ粒子を示している。内部フィルター３０の通路は、スペーサ粒子３９の直径の２倍以上にされており、従ってスペーサ分散液はスペーサ粒子３９が分散された状態で、吐出室２１へ運ばれる。

ノズルプレート２６と内部フィルター３０の間には複数の孔が設けられたピエゾ支持板３５が、ノズルプレート２６から離間して配置されており、小吐出室２７は、ノズルプレート２６と、ピエゾ支持板３５との間に配置されている。

ノズルプレート２６には１又は２以上の噴出孔３２が設けられている。ここでは、噴出孔３２は複数であって、小吐出室２７は各噴出孔３２上に１つずつ設けられている。小吐出室２７のピエゾ素子３６は、各噴出孔３２の近傍位置にそれぞれ設けられており、所望の噴出孔３２の近傍に位置するピエゾ素子３６を振動させることで、所望の噴出孔３２からスペーサ分散液を吐出させることができる。尚、ピエゾ素子３５は互いに隣接する小吐出室２７を区分けする隔壁として設けてもよいし、小吐出室２７の側壁上に設けてもよい。

スペーサ分散液が吐出され、吐出室２１のスペーサ分散液が消費されると、噴出孔３２内のスペーサ分散液が大気と接する面（メニスカス）の高さが変化する。

バッファ室１７はメニスカス制御機構８のタンク８０に接続されており、タンク８０内に蓄液されたスペーサ分散液や溶剤は、その液面高さがメニスカスの高さと連動して変化する。バッファ液の液面高さは不図示の液面センサーで検出され、該液面センサーにリンクする減圧機構により、メニスカスを所定高さに戻すように、スペーサ分散液や溶剤がタンク８０からバッファ室１７に供給される。

即ち、このヘッドモジュール２では、供給系５１からヘッドモジュール２へのスペーサ分散液の供給を制御すると共に、メニスカス制御機構８によってヘッドモジュール２内の液量を微調整することで、常にヘッドモジュール２内の液量が一定に維持され、その結果、スペーサ分散液の吐出が安定して行われる。

輸送室２２を通るスペーサ分散液のうち、吐出室２１へ供給されなかったものは、流出口２４から輸送路１２に戻る。

排出バルブ４２は、輸送路１２の流出口２４とバッファ室１７の間の位置に取り付けられている。輸送路１２には排出バルブ４２を介して排出管５７の一端が接続されている。排出管５７の他端は後述する排出系に接続されており、排出バルブ４２を切り替え、輸送路１２を排出系に接続した排出状態では、流出口２４から輸送路１２に戻ったスペーサ分散液は排出管５７を通って排出系に排出されるが、輸送路１２を排出系から遮断した循環状態では、流出口２４から輸送路１２に戻ったスペーサ分散液は、バッファ室１７へ戻るようになっている。

バッファ室１７へ戻ったスペーサ分散液は再び、流入口２３に向かって送られるので、循環状態で循環ポンプ１５を動作させると、スペーサ分散液は、バッファ室１７と、輸送室２２との間を循環するようになっている。

尚、流入口２３とバッファ室１７の間には外部フィルター１９が設けられている。外部フィルター１９はスペーサ粒子は通過させるが、スペーサ粒子よりも大きい物体（ゴミ、スペーサ粒子の凝集物を含む）を除去するようになっている。従って、流入口２３にはスペーサ粒子が分散された分散液だけが到達する。

次に、このヘッドモジュール２を用いた本発明の印刷装置を説明する。図１の符号１は本発明の印刷装置の一例を示している。

印刷装置１は貯留系５と、循環路５０と、上述したヘッドモジュール２を１又は２以上有している。ここではヘッドモジュール２を４つ有しており、各ヘッドモジュール２と、ヘッドモジュール２の各部材にはそれぞれ添え字ａ〜ｄを付して区別する。

貯留系５は貯留タンク５８と、バッファタンク５９とを有している。貯留タンク５８の内部には、樹脂粒子であるスペーサ粒子が溶媒に分散されたスペーサ分散液が蓄液されており、該スペーサ分散液は供給ポンプ７９によって貯留タンク５８からバッファタンク５９に供給され、バッファタンク５９内部に一旦蓄液されると共に、バッファタンク５９に過剰に蓄液されたものは貯留タンク５８に戻るようになっている。

貯留タンク５８とバッファタンク５９には不図示の攪拌手段がそれぞれ設けられており、貯留タンク５８内部とバッファタンク５９内部にそれぞれ蓄液されたスペーサ分散液は攪拌手段で常に攪拌され、スペーサ粒子が沈殿せず、分散された状態が維持されるようになっている。

循環路５０は、一端と他端がバッファタンク５９に接続されたパイプで構成されており、循環路５０の途中には大循環ポンプ５５が設けられ、該大循環ポンプ５５を動作させると、バッファタンク５９のスペーサ分散液が、循環路５０内部に一端から引き込まれ、循環路５０内部を他端へ向かって流れた後、他端からバッファタンク５９へ戻るようになっている。

循環路５０のスペーサ分散液が引き込まれる側を上流、バッファタンク５９に排出される側を下流とすると、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｂの供給管５６ａ〜５６ｄは、循環路５０の上流の一端側に、上流から下流に向かって１個ずつ順番に接続されている。

図１の符号５１は循環路５０の最も下流側の供給管５６ｄが接続された位置よりも上流側の部分である供給系を示しており、供給系５１を流れるスペーサ分散液が供給管５６ａ〜５６ｄからバッファ室１７に供給されるようになっている。

各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄの排出管５７ａ〜５７ｄは、循環路５０に供給系５１よりも下流の位置で、上流から下流に向かって１個ずつ順番に接続されている。図１の符号５２は循環路５０の最も上流側の排出管５７ａが接続された位置よりも下流の部分である排出系を示しており、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄから排出されるスペーサ分散液は排出系５２に戻るようになっている。

最も上流側の排出管５７ａは、最も下流側の供給管５６ｄよりも更に下流側で輸送路５０に接続されている。従って、ヘッドモジュール２ａ〜２ｄへ供給されずに供給系５１を通過したスペーサ分散液は、輸送路５０のうち、最も下流側の供給管５６ｄと最も上流側の排出管５７ａとの間の部分を通過して排出系５２に排出される。図１の符号５３は、輸送路５０のうち、最も下流側の供給管５６ｄと最も上流側の排出管５７ａとの間の部分であって、供給系５１を排出系５２に接続する接続系を示している。

次に、この印刷装置１を用いてスペーサ分散液を印刷する工程の一例について説明する。各供給バルブ４１を許容状態に置き、各排出バルブ４２を循環状態に置いた状態で、大循環ポンプ５５を動作させる。供給系５１を流れるスペーサ分散液の流量は、各供給管５６ａ〜５６ｄに許容状態に置いた場合であっても、最上流に位置する供給管５６ｄから、最下流に位置する供給管５６ｄまで全てスペーサ分散液が供給されるのに十分な流量にされているので、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄのバッファ室１７にスペーサ分散液が蓄液される。

各供給バルブ４１を停止状態に置くと共に、各排出バルブ４２を循環状態に置き、循環ポンプ１５を動作させると、上述したように、スペーサ分散液が各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄ内でバッファ室１７と輸送室２２との間を循環する。

印刷対象物である基板を、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄのノズルプレート２６と対向する位置に配置し、基板の印刷すべき印刷位置の真上に位置する噴出孔３２からスペーサ分散液を吐出すると、基板の印刷位置にスペーサ分散液が塗布される（印刷）。

スペーサ粒子は沈降しやすいので、ヘッド本体内部でスペーサ分散液が移動しないと、スペーサ粒子が分離してしまい、噴出孔３２から１回に吐出されるスペーサ粒子の数が変動してしまうが、印刷の時に常にスペーサ分散液をバッファ室１７と輸送室２２との間を循環させれば、スペーサ分散液がヘッドモジュール２内部で沈降しない。

上述したスペーサ分散液の循環を維持させると、常に輸送室２２内部にスペーサ分散液が流れるが、循環ポンプ１５が押し出す量は一定なので、噴出孔３２からスペーサ分散液が吐出される時と、吐出されない時とでは、輸送室２２を流れるスペーサ分散液の流速が変化する。

噴出孔３２からの吐出量は、ピエゾ素子３６による液面の振動で制御されるが、噴出孔３２上を通過するスペーサ分散液の流速が変動すると、噴出孔３２にかかる圧力も変動し、噴出孔３２からの吐出量が想定から外れてしまう。

本発明ではスペーサ分散液の流れは、吐出室２１から内部フィルター３０で隔たれた輸送室２２で生じるので、輸送室２２を流れるスペーサ分散液の流速が多少変動しても、噴出孔３２が受ける圧力には影響がない。従って、噴出孔３２からは常にピエゾ素子３６で制御された量が吐出され、安定した吐出を行うことができる。

印刷時には大循環ポンプ５５は常に動作させておけば、供給系５１にスペーサ分散液が供給されるので、噴出孔３２からの吐出によりバッファ室１７内の液量が低下すると、供給バルブ４１が許容状態に置かれ、スペーサ分散液が常にヘッドモジュール２ａ〜２ｄへ供給される。

また、供給バルブ４１が停止状態に置かれたときには、供給系５１を流れるスペーサ分散液はヘッドモジュール２ａ〜２ｄを通らずに、接続系５３を通って排出系５２に送られ、バッファタンク５９へ戻る。このように、スペーサ分散液がヘッドモジュール２ａ〜２ｄ内へ送られない時でも、スペーサ分散液は循環路５０とバッファタンク５９との間を循環し、循環路５０内部で停滞することないので、スペーサ粒子が循環路５０の途中で沈降することもない。

スペーサ粒子は沈降しやすいので、例えば、印刷を短時間の間中止する場合は、常に循環路５１とバッファタンク５９との間の循環と、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄ内での循環を維持することが好ましい。

印刷装置１を長時間停止させるために、その内部を洗浄するときの洗浄手段について説明すると、印刷装置１は、有機溶剤のような洗浄液が配置された溶剤タンク７１と、該洗浄液を輸送する洗浄経路７２を供給系５１とは別に有している。

図１、２を参照し、洗浄経路７２には、各ヘッドモジュール２ａ〜２ａの洗浄管７５の一端が接続されており、洗浄管７５の切り替えバルブ７６を開けると、洗浄経路７２から洗浄液が洗浄管７５に供給される。

洗浄管７５は吐出室２１に接続される吐出側配管７３と、輸送路１２に接続される輸送路側配管７４に分岐しており、分岐バルブ７７の切り替えにより、洗浄管７５を輸送路側配管７４から遮断し、吐出側配管７３に接続すると、洗浄液が吐出側配管７３に流れ、吐出側配管７３の途中に設けられた吐出側バルブ７８を開けると、洗浄液が吐出室２１に供給され、吐出液２１内部が洗浄液で洗浄される。洗浄後の洗浄液は噴出孔３２から外部に排出される。

輸送路側配管７４は、バッファ室１７と外部フィルター１９の間で輸送路１２に接続されている。分岐バルブ７７の切り替えにより、洗浄液を輸送路側配管１２へ供給し、輸送路側配管７４を輸送路１２に接続する輸送路側バルブ７９の切り替えにより、輸送路１２の外部フィルター１９側に洗浄液を流すと、洗浄液によって外部フィルター１９と輸送室２２が洗浄される。このとき、排気バルブ４２を排気状態にすれば、洗浄後のスペーサ分散液は排出系５２に排出され、排出系５２からドレイン３に排出される。

以上は、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄ内に同時にスペーサ分散液を供給し、印刷を行う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、複数のヘッドモジュールのうち、１又は２個以上を選択して印刷を行い、その印刷が終了した後、残りのヘッドモジュールで印刷を行ってもよい。

循環ポンプ１５はスペーサ分散液を押し出す場合に限定されず、スペーサ分散液を吸い込むことで輸送路１２内を循環させても、更にスペーサ分散液を押し出すポンプと吸い込むポンプの２種類を設けてもよく、また、その設置場所も輸送路１２の途中であれば、流出口２４とバッファ室１７の間の位置でなくてもよい。要するに、循環ポンプ１５は輸送系１０と輸送室１２との間でスペーサ分散液を循環するものであれば良い。

以上は、ヘッドモジュール２内でスペーサ循環液を循環させ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い。

図４の符号２’は他の例の印刷装置１’に用いられるヘッドモジュールを示している。このヘッドモジュール２’は、図２に示したヘッドモジュール２と同じ構造のバッファ室１７と、外部フィルター１９と、ヘッド本体２０とを有しているが、ヘッド本体２０の輸送室２２と、外部フィルター１９と、バッファ室１７は直列的に、供給系５１と排出系５２にそれぞれ接続されており、供給バルブ４１を許容状態にした時には供給系５１から供給されるスペーサ分散液は、バッファ室１７と、外部フィルター１９を通り、流入口２３を通って輸送室２２内に供給され、その内部を流れた後、流出口２４から配管に排出されると、バッファ室１７に戻らずに排出系５２に排出される。

図４の符号８１は供給系５１から流入口２３にスペーサ分散液を供給する供給経路を示しており、同図の符号８２は流出口２３から排出系５２にスペーサ分散液を戻す排出経路を示している。

排出系５２に戻ったスペーサ分散液は、バッファタンク５９へ戻り、大循環ポンプ５５の動作によって再び供給系５１に供給される。即ち、この印刷装置１’では、スペーサ分散液が、貯留系５と、供給系５１と、供給経路８１と、輸送室２２と、排出経路８２と、排出系５２の間で循環し、停滞することがないので、スペーサ粒子が沈降し難い。

従って、スペーサ分散液を循環させながら印刷を行えば、噴出孔３２から吐出される液滴中のスペーサ粒子の個数のばらつきが生じない。

この印刷装置１’では、２個以上のヘッドモジュール２’を同じ供給系５１と排出系５２に接続してもよく、その場合には、供給系５１の上流側に位置するヘッドモジュール２’の供給バルブ４１を許容状態にすれば、そのヘッドモジュール２’に優先的にスペーサ分散液が供給される。また、上流側に位置するヘッドモジュール２’の供給バルブ４１を停止状態にすれば、供給系５１を流れるスペーサ分散液は、そのヘッドモジュール２’の下流側で隣接するヘッドモジュール２’に優先的に流れることになる。また、供給系５１に流れるスペーサ分散液の量を十分に大きくすれば、複数のヘッドモジュール２’に同時にスペーサ分散液を供給することが可能であり、１つの貯留系５と、１つの供給系５１と、複数のヘッドモジュール２’と、１つの排出系５２の間でスペーサ分散液が循環される。

本は発明に用いるスペーサ粒子の種類は特に限定されるものではないが、例えば直径４μｍ以上６μｍ以下のものを用いることができる。

内部フィルター３０の種類も特に限定されず、スペーサ分散液中のスペーサ粒子を吸着しにくい材質であれば、不織布、金属製フィルター等種々のものを用いることができるが、スペーサ粒子を通過させる通路の直径は、スペーサ粒子の直径の２倍以上が好ましい。

噴出孔３２の形状や大きさも特に限定されるものではないが、安定した吐出性を考慮すると、内部フィルター３０の通路の直径の２倍以上の直径を有するものが好ましい。また、ノズルプレート２６の噴出孔３２の大きさは、目的とする吐出液滴サイズにより選定することが可能であるが、その直径は２μｍ以上４０μｍ以下が好ましい。

また、バッファ室１７内の超音波照射は、そのヘッドモジュール２で印刷が行われる時だけ照射してもよいし、ヘッドモジュール２で印刷が行われないときも照射を続けてもよい。超音波照射を行うときは、超音波照射を連続して行ってもいし、断続的に行ってもよい。

以上は、バッファ室１７だけに温度制御手段を設け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、例えば外部フィルター１９に温度制御手段を設け、測定されるスペーサ分散液の温度に基づき、外部フィルター１９を加熱又は冷却することで、外部フィルター１９を通過した後のスペーサ分散液を設定温度にすることができる。スペーサ分散液の温度制御は、バッファ室１７と外部フィルター１９のいずれか一方で行ってもよいし、両方で行ってもよい。

以上は、噴出孔３２の近傍にピエゾ素子を設けるピエゾ素子方式で噴出孔３２での吐出を制御する場合について説明したが、吐出の制御法はこれに限定されず、バブルジェット（登録商標である）方式、サーマルジェット方式等種々の方式を採用することもできる。

〔スペーサ粒子吐出個数〕
上記図１、２に示した印刷装置１で、市販のスペーサ分散溶液の印刷を行い、吐出される液滴中のスペーサ固数の評価を行なった。

尚、スペーサ分散液は、スペーサ散布用に製造されている市販のスペーサ粒子を、アルコール系混合溶媒に分散させ、凝集体を事前にフィルターで除去し、調整したものであって、スペーサ粒子の粒子系が４．１μｍ、スペーサ粒子の濃度を０．１ｗｔ%に調整したものを使用した。

ノズル（噴出孔３２）径が２８μｍの場合は、吐出液滴サイズは２０ｐｌであり、１液滴中のスペーサ個数は３．２±０．２であった。
更に、ノズル径が２３μｍの場合は、吐出液滴サイズが８ｐｌであり、１液滴中のスペーサ個数は２．０±０．９であった。
これらの結果から、ノズル径を変えることで、吐出液滴サイズと、液滴中のスペーサ個数を制御可能なことがわかる。

〔吐出安定性評価試験〕
図１、２に示した印刷装置１を用い、循環路５０とヘッドモジュール２内の両方でスペーサ分散液の循環を行う場合（実施例１）と、循環路５０だけでスペーサ分散液の循環を行う場合（比較例１）と、循環路５０とヘッドモジュール２内の両方でスペーサ分散液の循環を行うと同時に、バッファ室１７内に蓄液されたスペーサ分散液に超音波照射を行った場合（実施例２）について、噴出孔３２からスペーサ分散液の連続吐出を行い、連続吐出時の液滴中のスペーサ数の評価を行なった。

その結果を下記表１に示す。

上記表１から明らかなように、ヘッドモジュール２内でスペーサ分散液を循環させない比較例１は、６０分後に初期の２．０±０．９個から１．５±１．０個までスペーサ数の減少が観察された。一方、ヘッドモジュール２内でスペーサ分散液を循環させた実施例１は６０分で１．９±０．９個とスペーサ数の減少に対する改善が見られた。更にヘッドモジュール２内の循環時に超音波照射を行なった実施例２では、６０分後でも変化無く、吐出安定性の効果が確認された。

６０分の連続吐出後、ヘッドモジュール２内の超音波照射、スペーサ分散液の循環、ヘッドモジュール２のフラッシイング操作後のスペーサ数の評価を行なった所、ヘッドモジュール２内循環無しの場合でもメインテナンス操作により初期の２．０±０．９個に復帰した。

このように、ヘッドモジュール２内でスペーサ分散液を循環させ、より好ましくはヘッドモジュール２内のスペーサ分散液に超音波照射を行うことで、吐出安定性が向上することがわかる。

本発明の印刷装置の一例を説明する図 本発明のヘッドモジュールを説明する図 本発明に用いるヘッド本体の一例を説明する拡大断面図 本発明の印刷装置の他の例を説明する図

符号の説明

１……印刷装置 ２、２’……ヘッドモジュール ５……貯留系 １０……輸送系 １７……バッファ室 ２０……ヘッド本体 ２１……吐出室 ２２……輸送室 ２３……流入口 ２４……流出口 ２６……ノズルプレート ３０……内部フィルター ３２……噴出孔 ３９……スペーサ粒子 ４１……供給バルブ ４２……排出バルブ ５１……供給系 ５２……排出系 ５３……接続系

Claims (7)

1. 内部中空のヘッド本体と、
   前記ヘッド本体の一壁面を構成するノズルプレートと、
   貯留系から供給されるスペーサ分散液を前記ヘッド本体に輸送する輸送系とを有し、
   前記ノズルプレートには噴出孔が設けられ、前記ヘッド本体内部に輸送された前記スペーサ分散液は、前記噴出孔から吐出されるよう構成されたヘッドモジュールであって、
   前記ヘッド本体の内部空間は、その内部に配置され、前記スペーサ分散液が通過可能な内部フィルターによって前記ノズルプレート側の吐出室と、前記ノズルプレートとは反対側の輸送室とに区分けされ、
   前記輸送室の壁面には前記スペーサ分散液が供給される流入口と、前記流入口から離間して設けられ、前記スペーサ分散液を排出する排出口とが設けられ、
   前記輸送系は、前記排出口から排出させた前記液を前記流入口に戻すポンプを有するヘッドモジュール。
2. 前記輸送系は排出バルブを有し、前記排出バルブを切り替えることで、前記スペーサ分散液が前記排出口から前記流入口に戻る循環状態から、前記排出口から前記前記貯留系に排出される排出状態が切り替わるように構成された請求項１記載のヘッドモジュール。
3. 前記スペーサ分散液にはスペーサ粒子が分散され、
   前記内部フィルターの内部には、前記スペーサ粒子の直径の２倍以上の直径を有し、前記スペーサ分散液を通過させる通路が設けられ、
   前記噴出孔の直径は、前記通路の直径よりも大きくされた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のヘッドモジュール。
4. スペーサ分散液が蓄液された貯留系と、
   前記スペーサ分散液を吐出する１又は２以上のヘッドモジュールと、
   前記各ヘッドモジュールを前記貯留系に接続し、前記スペーサ分散液を前記各ヘッドモジュールに供給する供給系と、
   前記各ヘッドモジュールを前記貯留系に接続し、前記ヘッドから排出される前記スペーサ分散液を前記貯留系に戻す排出系とを有し、
   前記各ヘッドモジュールは、前記スペーサ分散液の供給の許容と停止を切り替える供給バルブを有し、
   前記各供給バルブを許容状態にしたとき、前記供給系から前記各ヘッドモジュールに前記スペーサ分散液が供給される印刷装置であって、
   前記供給系と前記排出系とを接続する接続系を有し、前記各供給バルブを停止状態にしたとき、前記スペーサ分散液は前記各ヘッドモジュールを通らずに、前記接続系を通って前記排出系に戻るように構成された印刷装置。
5. 請求項２又は請求項３のいずれか１項記載のヘッドモジュールを有する請求項４記載の印刷装置であって、
   前記排出バルブを前記循環状態にし、前記供給バルブを停止状態にした状態では、前記スペーサ分散液が前記排出口から前記流入口に戻る循環と、前記ヘッドモジュールを通らずに前記排出系に戻る循環とが同時に行われるように構成された印刷装置。
6. スペーサ分散液が蓄液される貯留系と、
   前記スペーサ分散液を吐出する１又は２以上のヘッドモジュールと、
   前記各ヘッドモジュールを前記貯留系に接続する供給系と、
   前記各ヘッドモジュールを前記貯留系に接続し、前記ヘッドモジュールから排出される前記スペーサ分散液を前記貯留系に戻す排出系とを有し、
   前記各ヘッドモジュールは、中空のヘッド本体と、前記ヘッド本体の一壁面で構成されたノズルプレートと、前記供給系から前記ヘッド本体へ前記スペーサ分散液を供給する供給経路と、前記ヘッド本体から排出される前記スペーサ溶液を前記排出系へ戻す排出経路とを有し、
   前記ヘッド本体に供給された前記スペーサ分散液は、前記ノズルプレートに設けられた噴出孔から吐出されるように構成された印刷装置であって、
   前記ヘッド本体の内部空間は、その内部に配置された内部フィルターによって前記ノズルプレート側の吐出室と、前記ノズルプレートとは反対側の輸送室とに区分けされ、
   前記輸送室の壁面には前記供給経路から前記スペーサ分散液が供給される流入口と、前記流入口から離間して設けられ、前記スペーサ分散液を前記排出経路に戻す排出口とが設けられ、
   前記供給経路と前記排出経路は、それぞれ前記流入口と前記流出口に接続され、
   前記供給経路へ送られた前記スペーサ分散液は、前記排出経路へ送られる前に、前記輸送室を通過する印刷装置。
7. 前記各ヘッドモジュールの前記供給経路は、前記スペーサ溶液の流れる方向に沿って前記供給系に順番に接続され、
   上流側で前記供給系に接続された上流側供給経路の供給バルブを閉じ、前記上流側供給経路よりも下流側で前記供給系に接続された下流側供給経路の供給バルブを開けると、前記スペーサ分散液は前記上流側供給経路に接続された前記輸送室を通らず、前記下流側供給経路に接続された前記輸送室を通る請求項６記載の印刷装置。

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