JP2003165227A - インクジェット式記録装置のオリフィスプレート - Google Patents

インクジェット式記録装置のオリフィスプレート

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JP2003165227A
JP2003165227A JP2001366584A JP2001366584A JP2003165227A JP 2003165227 A JP2003165227 A JP 2003165227A JP 2001366584 A JP2001366584 A JP 2001366584A JP 2001366584 A JP2001366584 A JP 2001366584A JP 2003165227 A JP2003165227 A JP 2003165227A
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JP
Japan
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ink
orifice plate
chamber
pressure generating
nozzle opening
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JP2001366584A
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Satoru Hida
悟 飛田
Toshitaka Ogawa
俊孝 小川
Yoshitaka Akiyama
佳孝 秋山
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Ricoh Printing Systems Ltd
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Hitachi Printing Solutions Inc
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大判ポスター印刷の場合などは、インクを大
量に消費することから、必要以上のインクを使うことは
経済的でない。また、高画質の分野においても必要ドッ
トサイズを得るためにインク滴量を多くすると、インク
が用紙の垂直方向に浸透が進むことになり用紙への裏移
りが激しくなる。 【解決手段】 オリフィスプレートの表面が、撥インク
性皮膜層からなり、前記ノズル開口部の一部に前記オリ
フィスプレートの表面よりも撥インク性が低い領域を形
成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録装置のオリフィスプレートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録ヘッドを搭載した記
録装置は、小さなドットを高い密度で形成できるため、
カラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。更に
は、より高速印刷を実現するためにノズルを印刷用紙幅
全体にライン上に配設することが必要になってくる。ま
た、最近では屋外用の大判ポスターをインクジェット記
録装置で印刷する用途も増えてきている。
【0003】インクジェット式記録装置は、ノズル開口
に連通する圧力発生室を圧電振動子により膨張、収縮さ
せて、圧力発生室へのインク充填、圧力発生室のインク
の加圧を行ってノズル開口からインク滴を吐出させドッ
トを形成する。インク滴は、圧力発生室からの圧力上昇
によってノズル開口部より棒状(以下、リガメントと呼
ぶ)になってインクが吐出され、インクの表面張力とノ
ズル内部に戻ろうとする力によって、インクが分離しイ
ンク滴となって飛翔し、記録用紙上に着地しドットを形
成する。
【0004】一方で、印刷品質の向上を図るためには、
記録用紙上での滲みを防止する必要がある。滲みを防止
するためにインク滴量を減らすこと記録用紙上でのドッ
トサイズが小さくなりは結果的に必要の面積を埋めるこ
とが出来ない。また、上記したような大判ポスター等
は、印刷結果を比較的離れた位置よりみるため、それほ
ど高精細印刷が不要であり360dpi程度の印刷密度
であれば十分な場合が多く、大きなドットサイズで印刷
される。
【0005】しかし、1滴のインク量を増やしてもドッ
ト径が飽和状態となり、ドットサイズを大きくすること
が出来ない。また、上記の様な大判ポスター印刷の場合
は、インクを大量に消費することから、必要以上のイン
クを使うことは経済的でない。また、高画質の分野にお
いても必要ドットサイズを得るためにインク滴量を多く
すると、インクが用紙の垂直方向に浸透が進むことにな
り用紙への裏移りが激しくなる。更に、インクの乾燥も
遅くなり、印刷終了後の用紙を重ねて置く事は、用紙に
よる擦りやインクの転写を招き印刷品質低下させる事に
なる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】大判ポスター印刷の場
合などは、インクを大量に消費することから、必要以上
のインクを使うことは経済的でない。また、高画質の分
野においても必要ドットサイズを得るためにインク滴量
を多くすると、インクが用紙の垂直方向に浸透が進むこ
とになり用紙への裏移りが激しくなる。更に、インクの
乾燥も遅くなり、印刷終了後の用紙を重ねて置く事は、
用紙による擦りやインクの転写を招き印刷品質低下させ
る事になる。
【0007】本発明は、出来るだけインクの消費量を少
なくし、かつ、記録用紙上でのドットサイズを大きくす
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、外部に備え付
けられてインクタンクからのインクの供給を受ける共通
インク室と、該共通インク室からのインク供給口を介し
てインクの供給を受ける圧力発生室とを備えたチャンバ
プレートと、前記圧力発生室に対向してダイアフラム部
を備えたダイアフラムプレートと、前記圧力発生室を圧
電振動子により膨張、収縮させてインク滴を吐出させる
ノズル開口部を備えたオリフィスプレートにより封止さ
れた流路ユニットとからなるインクジェット式記録ヘッ
ドであって、前記オリフィスプレートの表面が、撥イン
ク性皮膜層からなり、前記ノズル開口部の一部が前記オ
リフィスプレートの表面よりも撥インク性の低い領域を
形成したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施形態】以下、本発明を実施例により説明す
る。図1は本発明を備えたインクジェット式記録ヘッド
のヘッドモジュールの断面図を示す。記録ヘッド1は、
複数個のノズル開口21を有するオリフィスプレート2
と、共通インク室31からの供給路32と圧力発生室3
3とをもつチャンバプレート3と、前記圧力発生室33
に圧電振動子50からの変位を伝達し圧力発生室33を
容易に圧縮、膨張することができるようにダイアフラム
プレート4とからなるインク流路形成部材5と、前記圧
電振動子50が、固定部材10を介して接着され、ヘッ
ドモジュールとして構成されている。
【0010】ここで、前記オリフィスプレート2は、一
般的に薄板SUS材をプレスすることでノズル開口をあ
けたり、電鋳技術によりNi材などで形成されている。
圧力発生室を形成しているチャンバプレート3は、シリ
コンウェハーをウェットまたはドライエッチング加工に
より、高精度の圧力発生室33や共通インク室31から
のインク供給路32を加工することができる。そして、
ダイアフラムプレート4は、10から20μm程度の薄
いSUS材やポリイミドなどの耐薬品製の強い樹脂材に
SUSを積層圧着したプレートを前記圧電振動子が接着
される部分を島状に残すようにエッチング加工を施し、
樹脂部がダイアフラムとして働くようにしたものが用い
られてきている。前記オリフィスプレート2の表面に
は、撥インク皮膜層が形成されている。その方法として
は、種々の方法が提案されており、代表例として、共析
メッキ処理に使用されるフッ素系高分子材であるポリト
ラフルオロエチレン、ポリバーフルオロアルコキシブタ
ジエン、ポリフルオロビニル等の樹脂を単独或いは混合
したものが用いられる。
【0011】図4は、インク滴がノズル開口部より、吐
出する様子を示す。先ず、圧電振動子50に電圧が印加
させれ圧電振動子50の収縮により圧力発生室33を膨
張し、供給路32からインクが流入すると同時にノズル
先端部のインク表面のメニスカス90が矢印A方向に引
込まれる(図4a)。その後、圧電振動子50の印加電
圧を開放する事で圧力発生室が収縮され、インクがノズ
ル開口部より吐出される(図4b)。しかし、吐出され
るインクは、インクの持つ粘性等によりすぐには切り離
されずに棒状となってインクが吐出されインクの持つ表
面張力によってノズル開口部付近がくびれ(B部)る
(図4c)。その後、インクが切り離されノズル開口部
よりインク滴となって飛翔する(図4d)。そして、そ
のまま記録用紙100上に着地し、φDのドットを形成
する(図4e)。
【0012】本発明の特徴は、オリフィスプレート2の
ノズル開口部の一部が濡れ性が異なるように撥インク皮
膜を形成することである。図2に本発明になるオリフィ
スプレート2のノズル開口部21の実施例を示す。ノズ
ル開口部21には、ノズル開口部21先端部より数ミク
ロンほど撥インク皮膜層80が入り込んでいる。その円
周の一部領域(図2及び図4のP部)のみに他の領域に
対し濡れ性を高めてある。実施例の場合は、撥インク処
理を実施していない領域としてある。このため、ノズル
開口出口付近では、インクの濡れ性が異なる。この濡れ
性の違いにより、ノズル開口部21より吐出されるイン
ク滴は、ノズル開口部21では濡れ性の高い部分へとイ
ンクが引き寄せられる。吐出開始時は、ノズル内の圧力
が高く、吐出されるインク滴は高いエネルギーを持って
いるためノズル21の垂線方向に真っ直ぐ吐出される。
しかし、インク滴が吐出されるに従い、圧力は低下しリ
ガメントが切断される時には、前記濡れ性の高い方へと
インクが引き寄せられる。したがって、リガメントが切
れて吐出する時には、先頭のインク滴に対し、ΔS分だ
け僅かに曲がって飛翔することになる(図3a)。そし
て、記録用紙100上では、リガメント部の粒子の着地
位置がずれ、より大きいなドット径φD1(φD1>φ
D)を形成することができる(図3b)。
【0013】上記実施例は、ノズル21の内部に入り込
んだ撥インク皮膜の一部の濡れ性を変えているが、図5
に示すように、オリフィスプレート表面全体を撥インク
皮膜層200(網点領域)で覆われたノズル開口部21
の出口表面の一部(図5X部)を均一に濡れ性を変える
ことでも同様な効果をあることが可能であり、製作面か
らも容易な構成を取ることが可能となる。
【0014】前記リガメントのみを確実に曲げるために
は、濡れ性の低い領域が、ノズルの円周に対し約1/8
以下であることが望ましい(図2)。これ以上の範囲を
超えてしまうと先頭のインク滴自身が、初めから曲がる
現象を発生させてしまう。また、その領域インクとの接
触角が、50°以下で、それ以外の部分においては60
°以上であることが望ましい。
【0015】また、前記濡れ性の高い領域は、印刷する
主走査方向に対し、ずれていることが良い。つまり、飛
翔が曲がる方向に記録用紙が搬送されたり、ヘッドが移
動することは前記飛翔の曲がりを補正する方向となり、
ドットサイズの拡大の効果が薄れるためである。
【0016】更に、極端に濡れ性が比較的大きく異なる
ところがある事で、その他の部分に僅かな濡れ性の不均
一部が存在しても、表面エネルギーの低い側、つまり、
濡れ性の高い部分が支配的となり安定して、飛翔を曲げ
ることが可能となる。
【0017】
【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、インク滴を吐出するノズル開口を有するオリフィス
プレートの表面が、被覆する撥インク性皮膜層からな
り、前記ノズル開口部の一部がオリフィスプレートの表
面よりも撥インク性が低くする、或いは、ノズル開口部
の一部のみ撥インク性皮膜層を無くすようにしたことで
少ないインク滴の量で大きなドットを形成することが可
能となり、インク消費を減らし経済的な印刷装置を提供
できる。
【0018】また、濡れ性の差が大きいので、製造過程
で生じるノズル部での僅かな濡れ性の違いをカバーする
ことが可能となり、ヘッドの製造を容易とし安価なヘッ
ドを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のオリフィスプレートを備えたインク
ジェット式記録ヘッドのヘッドモジュールの断面図であ
る。
【図2】 本発明のオリフィスプレートの一実施例を示
す図である。
【図3】 本発明におけるインク滴吐出状態図である。
【図4】 従来技術におけるインクジェット記録式ヘッ
ドのインク滴吐出状態図である。
【図5】 本発明のオリフィスプレートの他の実施例を
示す図である。
【符号の説明】
1は記録ヘッド、2はオリフィスプレート、3はチャン
バプレート、4はダイアフラムプレート、5は流路ユニ
ット、21はノズル開口である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 佳孝 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF93 AF99 AG07 AG12 AG44 AN01 AP02 AP12 AP13 AP22 AP31 AP38 AP55 AP60 AQ02 AQ06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部に備え付けられてインクタンクからの
    インクの供給を受ける共通インク室と、該共通インク室
    からのインク供給口を介してインクの供給を受ける圧力
    発生室とを備えたチャンバプレートと、前記圧力発生室
    に対向してダイアフラム部を備えたダイアフラムプレー
    トと、前記圧力発生室を圧電振動子により膨張、収縮さ
    せてインク滴を吐出させるノズル開口部を備えたオリフ
    ィスプレートにより封止された流路ユニットとからなる
    インクジェット式記録ヘッドであって、前記オリフィス
    プレートの表面が、撥インク性皮膜層からなり、前記ノ
    ズル開口部の一部に前記オリフィスプレートの表面より
    も撥インク性の低い領域を形成ことを特徴とするインク
    ジェット式記録装置のオリフィスプレート。
  2. 【請求項2】外部に備え付けられてインクタンクからの
    インクの供給を受ける共通インク室と、該共通インク室
    からのインク供給口を介してインクの供給を受ける圧力
    発生室とを備えたチャンバプレートと、前記圧力発生室
    に対向してダイアフラム部を備えたダイアフラムプレー
    トと、前記圧力発生室を圧電振動子により膨張、収縮さ
    せてインク滴を吐出させるノズル開口部を備えたオリフ
    ィスプレートにより封止された流路ユニットとからなる
    インクジェット式記録ヘッドであって、前記オリフィス
    プレートの表面が、撥インク性皮膜層からなり、前記ノ
    ズル開口部の一部に撥インク性皮膜層野の無い領域を形
    成したことを特徴とするインクジェット式記録装置のオ
    リフィスプレート。
  3. 【請求項3】前記ノズル開口部の前記撥インク性皮膜層
    が、前記ノズル内部に一定距離入り込んで、その一部に
    皮膜層を形成しない領域を形成したことを特徴とする請
    求項2記載のインクジェット式記録装置のオリフィスプ
    レート。
  4. 【請求項4】前記撥インク性皮膜層が形成されない、ま
    たは、撥インク性が低い濡れ性の高い領域が、前記ノズ
    ル円周の1/8以下の範囲であることを特徴とする請求
    項1、2記載のインクジェット式記録装置のオリフィス
    プレート。
  5. 【請求項5】それぞれ濡れ性の異なる領域におけるイン
    クとの接触角が、濡れ性の低い側が60°以上、濡れ性
    の高い側が50°以下であることを特徴とする請求項
    1、2記載のインクジェット式記録装置のオリフィスプ
    レート。
  6. 【請求項6】前記濡れ性の異なる領域が、印刷の主走査
    方向と一致していないことを特徴とする請求項1、2記
    載のインクジェット式記録装置のオリフィスプレート。
JP2001366584A 2001-11-30 2001-11-30 インクジェット式記録装置のオリフィスプレート Pending JP2003165227A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006062348A (ja) * 2004-07-28 2006-03-09 Brother Ind Ltd 液滴噴射装置
JP2006150155A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Seiko Epson Corp 液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置
JP2010535644A (ja) * 2007-07-03 2010-11-25 イーストマン コダック カンパニー カプセル化小滴の連続インクジェット印刷

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