JPH04339659A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録ヘッ
ドの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のインクジェット記録ヘッド
の構造を示す断面図である。図において、プラスチック
樹脂等の高分子材料で射出成形法によって形成されたイ
ンク流路６を有するインクジェット記録ヘッド基板１上
に、電鋳法またはプレス加工により形成されたノズル２
を有する金属製のノズルプレート４が接着されている。 ノズルプレート４の表面上にはノズル２まわりのインク
の濡れを均一にしインクの安定した吐出を確保するため
撥水処理層５が施されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】インクジェット記録ヘ
ッドにおいて、高印字品質を実現し常に安定した印字効
果を得るためには、ノズルから吐出するインクが常にノ
ズル面に対して垂直に吐出する必要がある。

【０００４】しかし、従来の図５に示すようなノズルプ
レート４がインクジェット記録ヘッド基板１とは別材質
で接着されている構造では、両材質の熱膨張係数が異な
るため、インクジェット記録ヘッド基板１とノズルプレ
ート４の接着部１０に歪が生じ、ノズルプレート４が反
り、さらにはインクジェット記録ヘッド基板１からノズ
ルプレート４がはがれる可能性がある。この結果ノズル
２が変形し、インクの吐出方向が変化し、インクの飛び
散りや高印字品質に影響をおよぼすという問題点があっ
た。

【０００５】このため、インクジェット記録ヘッド基板
１とノズルプレート４は同材質であることが望ましい。 これには、インクジェット記録ヘッド基板１とノズルプ
レート４を一体で成形する方法があるが、インク流路６
およびノズル２を一体成形することは金型設計が困難と
なるため、設計コストが高価になり望ましくない、この
ため、ノズル２を有するノズルプレート４と、インク流
路６を有するインクジェット記録ヘッド基板１を別体で
射出成形後、溶着する積層構造が望ましい。

【０００６】また、ノズル２の長さＮＬ　が長いほど、
ノズル２内をインクが流れる際の流路抵抗が大きくなる
。 この結果、インクを吐出させる際に電気―機械変換手段
として用いられる圧電素子を振動させるための駆動電圧
が高くなる。これは、安全性の面から好ましいものとは
いえない。このため、ノズル２の長さＮＬ　を短くして
流路抵抗を小さくするのが好ましい。

【０００７】図６（ａ）（ｂ）はノズルプレートを射出
成形法によって成形する構造図である。図において、熱
可塑化されたプラスチック樹脂等の高分子材料９はノズ
ル２を構成するべく設計された金型７にゲート８から射
出成形法によって注入される。しかし、上記のような構
造では、ノズル長さＮＬ　を短く、つまりノズルプレー
ト４の厚さを薄くすればするほど、図６（ｂ）に示すよ
うに金型７のノズル３の形成部に入り込むプラスチック
樹脂等の高分子材料９の充填が悪くなる。このため、ノ
ズルプレート４およびノズル２の形状や寸法精度が悪く
なり、さらに、ひけ、ウエルドライン等の射出成形の不
具が発生する可能性があり、生産上、歩留まりが悪くな
る。また、ノズル２の寸法および形状が異なれば、イン
クの吐出に悪影響を及ぼし、インクの飛行曲がり等が発
生し、高印字品質が得られなくなる。

【０００８】また、プラスチック樹脂等の高分子材料９
がノズル２の形成部に十分充填できても、ノズル長さＮ
Ｌ　を短くすることは、ノズルプレート４の厚さを薄く
することとなりノズルプレート４の強度を低下させるこ
とにつながる。このため、ノズルプレート４の強度上問
題のない長さにするためノズルプレートの厚さ、つまり
ノズル３の長さＮＬ　を厚くする方向にもっていかなけ
ればならず、ノズル３の長さＮＬ　を短くする、つまり
ノズルプレート４を薄くする方向と矛盾が生じることに
なるという問題点を有していた。

【０００９】また、ノズル面に施した撥水処理層５は、
酸化等の破壊や、紙こすれ、および紙ジャム等のノズル
２の周縁部の機械的な破壊に対する耐久性が悪く、この
ため、撥水処理層５が破壊され、ノズル２の周縁部のイ
ンクが均一に濡れなくなり、インクの飛行曲がり、飛び
散り等インクの吐出に悪影響を及ぼし、高印字品質が得
られなくなるという問題点を有していた。

【００１０】そこで、本発明は従来のこのような問題点
を解決するもので、その目的とするところは、射出成形
が容易で、強度が十分あり、さらにノズル面の撥水処理
層が劣化しない構造のノズルプレートを有するインクジ
ェット記録ヘッドを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドは、インク吐出口であるノズルを形成したノ
ズルプレートと圧力室およびインク流路を形成したイン
クジェット記録ヘッド基板とを積層してなるインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、プラスチック樹脂等の高分子
材料で射出成形法により成形された前記インクジェット
記録ヘッド基板に、同材質で射出成形法により形成され
た、前記ノズルおよびノズルに対応した位置にノズルに
対して低位置に段差部を有するノズルプレートが、前記
インクジェット記録ヘッド基板と別体で形成され、溶着
されていることを特徴とする。

【００１２】また、前記ノズルと前記段差部が偏心して
いることを特徴とする。

【００１３】また、前記ノズルプレート表面および前記
段差部内部に撥水処理が施してあることを特徴とする。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。

【００１５】図１は本発明のインクジェット記録ヘッド
の実施例を示す構造図である。図１（ａ）は正面図、図
１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図を示す
。

【００１６】図において、プラスチック樹脂等の高分子
材料で形成されているインク流路６を有するインクジェ
ット記録ヘッド基板１の前面に、ノズル２およびノズル
２に対応した段差部３を有するノズルプレート４を溶着
して流路を形成してある。ノズルプレート４はインクジ
ェット記録ヘッド基板１とは別体であり、プラスチック
等の高分子材料の樹脂で射出成形されている。また段差
部３は各ノズル毎独立して形成されている。さらに、段
差部３の内部およびノズルプレート４の表面上には撥水
処理層５を施してある。

【００１７】上記の構造によれば、ノズルプレート４と
インクジェット記録ヘッド基板１が同材質のため、両材
質の熱膨張係数がほぼ等しく、接着後、接着部の歪が緩
和されるため、ノズルプレート４の反りやインクジェッ
ト記録ヘッド基板１からのはがれを抑えることができる
。この結果、インクの吐出方向が変化することなく高印
字品質が確保できる。

【００１８】また、ノズル２は段差部３によって周囲に
対して低位置となる。このため、ノズル面は紙こすれ、
紙ジャム等による機械的破壊の影響を直接受けにくくな
り、ノズル２および撥水処理層５の保護ができる。

【００１９】さらに、段差部３の厚さｄ２　の分ノズル
プレート４の厚さを厚くすることができ、ノズルプレー
ト４の強度を高めることができる。このため、ノズル長
さＮＬを小さくすることができ、圧電素子等駆動素子の
駆動電圧を低くすることができる。

【００２０】図２は本発明のインクジェット記録ヘッド
のノズルプレート４の射出成形法を示す構造図である。 図において、可塑化されたプラスチック樹脂等の高分子
材料９は金型７の内部にゲート８から射出成形法によっ
て注入され、ノズル２および段差部３を有するノズルプ
レート４が形成される。

【００２１】上記の構造によれば、ノズルプレート４の
厚さが厚くなることにより、プラスチック樹脂等の高分
子材料９は金型７内部に十分充填され、ノズルプレート
４および段差部３およびノズル２の寸法精度が確保でき
、高印字品質を確保できる。図１における段差部３の直
径ｄ１　はノズル２の直径の２〜８倍、段差部３の深さ
ｄ２　は５０μｍ以下程度が望ましい。また、直径ｄ１
　と深さｄ２　の関係が２≦ｄ１／ｄ２≦２０であるこ
とが必要である。ｄ１／ｄ２が小さすぎると、ゴム板、
発泡樹脂等の異物除去用ブレ−ドでこの面をこすった場
合、ブレ−ドが段差部３の内部まで侵入せず異物除去が
完全には行なわれない。また、ｄ１／ｄ２＞２０では、
ブレ−ドが直接段差部３の内部の撥水処理層５に対して
強い力で当たるため、撥水処理層５が劣化しやすくなる
。

【００２２】図３はインクジェット記録ヘッドのインク
の吐出状態を示す断面図である。

【００２３】図において、吐出時にインク１１はノズル
２から段差部３に達するが、段差部３の表面は撥水処理
層５を有するため、インク１１はノズル周囲で濡れるこ
となくインク柱１２を形成する。よって、インク１１の
濡れの不均一が原因であるインクの飛行曲がりが発生す
ることはなく、インク柱１２はノズル面に対して垂直に
吐出する。

【００２４】図４はノズルプレート４のノズル２および
段差部３を故意に偏心させたインクジェット記録ヘッド
のノズル面の段差を示す構造図である。図４（ａ）は正
面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面
図を示す。

【００２５】図において段差部３はノズル２に対して偏
心する様に射出成形法で形成されている。但し、ノズル
２を段差部３の外周部３ａに接する程偏心させるのは好
ましくない。ノズル２と段差部３の外周部３ａが接した
場合、ノズル２内のインクが段差部３の外周部３ａに広
がりやすくなり、濡れの不均一による飛行曲がりが発生
する可能性がある。

【００２６】上記の構造によれば、ノズル２が段差部３
の端側に存在するため、紙こすれ、紙ジャム等による機
械的破壊などでの影響を比較的受けやすい段差部３の中
央部からノズル２を避けることができる。このため、ノ
ズル２の近傍の撥水処理層５の保護ができ撥水処理の劣
化を抑えることができる。

【００２７】以上に記載した実施例は単なる一例にすぎ
ず、段差部を数ノズルまたは全ノズル共通にしたり、形
状を円形以外の例えば長方形や正方形または楕円形にし
たりすることも可能である。または、段差部、ノズル部
、インクジェット記録ヘッド基板の３つの部分をそれぞ
れ別体で同材質で構成した後、接着することも可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明のインクジェット記録ヘッドは、
プラスチック樹脂等の高分子材料で射出成形されたイン
クジェット記録ヘッド基板面上に、同材質で射出成形さ
れたノズルプレートを溶着することで、熱膨張係数の違
い起因するノズルプレートの反りやインクジェット記録
ヘッド基板からのはがれを抑えることができる。

【００２９】また、ノズルまわりにに段差部を設けるこ
とで、ノズル面および撥水処理層の保護ができる。さら
に段差部　　の厚さの分ノズルプレートを厚くすること
ができ、ノズルプレートの強度を高めることができる。 このため、ノズル長さを小さくすることができ、圧電素
子の駆動電圧を低くすることができる。さらに、金型へ
樹脂の充填が十分行なえ、ノズルプレートの寸法精度が
確保できる。この結果、インクの吐出方向が変化するこ
となく高印字品質が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施例を
示す構造図である。

【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドのノズルプ
レートの射出成形法を示す構造図である。

【図３】インクジェット記録ヘッドのインクの吐出状態
を示す断面図である。

【図４】インクジェット記録ヘッドの段差構造の例を示
す正面図とＢ−Ｂ断面図である。

【図５】従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す
断面図である。

【図６】ノズルプレートを射出成形法によって成形する
構造図である。

【符号の説明】

１　　　　インクジェット記録ヘッド基板２　　　　ノ
ズル ３　　　　段差部 ３ａ　　段差部の外周部 ４　　　　ノズルプレート ５　　　　撥水処理層 ６　　　　インク流路 ７　　　　金型 ８　　　　ゲート ９　　　　プラスッチック樹脂等の高分子材料１０　　
接着部 １１　　インク １２　　インク柱

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　インク吐出口であるノズルを形成した
   ノズルプレートと圧力室およびインク流路を形成したイ
   ンクジェット記録ヘッド基板とを積層してなるインクジ
   ェット記録ヘッドにおいて、プラスチック樹脂等の高分
   子材料で射出成形法により成形された前記インクジェッ
   ト記録ヘッド基板に、同材質で射出成形法により形成さ
   れた、前記ノズルおよびノズルに対応した位置にノズル
   に対して低位置に段差部を有するノズルプレートが、前
   記インクジェット記録ヘッド基板と別体で形成され、溶
   着されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ド。
2. 【請求項２】　　前記ノズルと前記段差部が偏心してい
   ることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録
   ヘッド。
3. 【請求項３】　　前記ノズルプレート表面および前記段
   差部内部に撥水処理が施してあることを特徴とする請求
   項１または２記載のインクジェット記録ヘッド。