JPH05155028A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撥液・親液の領域を面粗度によって作り出す
こと。 【構成】 ノズル板１に設れられたノズル２の内側面２
ａは粗面になっており、ノズル板１の表面（ノズルの外
側面）はなめらかな面になっている。このような面粗度
によるノズル噴射口の濡れ性コントロールを行っている
ので、インク溝の曲がりや空気引き込みを起こしにくく
し、安定したインク噴射が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、インクジェットヘッドに関し、
より詳細には、インクジェットプリントヘッドにおける
ノズル形成に関する。例えば、濡れ性コントロールを伴
う面粗度加工に適用されるものである。

【０００２】

【従来技術】従来よりインクジェット記録装置は、低騒
音，高速記録，普通紙使用可能など、種々の優れた点を
有する記録装置として知られている。しかし、長時間連
続して記録を続けると、インク液滴の飛翔方向がずれた
り、吐出できなくなったりするという問題点があった。
この点を解決するために、例えば、特開平２−２１２１
５３号公報に「インクジェット記録ヘッド」が提案され
ている。この公報のものは、ノズル面においてノズル
（吐出口）近傍の領域を撥液性とし、ノズルから離れた
領域を親液性としたものである。撥液性としては、シリ
コーン系撥水剤，フッ素系界面活性剤，撥水剤の表面処
理をあげている。しかしながら、撥液処理の場合、経時
的耐久性，耐摩耗性，均一性，処理領域のコントロール
（特に、ノズル近傍）性を確保しなくてはならず、その
処理法の管理が困難である。

【０００３】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、撥液・親液の面粗度によりコントロールするこ
と、また、噴射安定性を確保するために、ノズル近傍の
濡れ不均一性から生じるインク溜りによるインク滴の曲
がり，気泡の吸引あるいはノズル内面の親液性不足によ
る気泡の吸引を防止すること、また、インク滴吐出後の
メニスカス振動の低減のために、インク滴吐出後のメニ
スカス振動の要因である表面張力をノズル近傍の濡れ径
によってコントロールすること、さらに、ノズル面クリ
ーニング機構への負担低減のために、ノズル面に存在す
る不要インクを粗面部による濡れや凹部に生じる毛細管
力を利用して除去するようにしたインクジェットヘッド
を提供することを目的としてなされたものである。

【０００４】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
ドロップ・オン・デマンド型のインクジェットヘッドに
おいて、ノズル板に設けられたノズル及び該ノズルの周
辺の面に異なる複数種類の面粗さの領域を設けたこと、
更には、（２）前記ノズルの内側面を粗面とし、外側面
をなめらかな面としたこと、更には、（３）前記ノズル
の近傍外側面から内側面を粗面とし、前記近傍外側面以
外の外側面をなめらかな面としたこと、更には、（４）
前記（２）において、前記ノズルの外側面に粗面部を設
けたこと、更には、（５）前記（３）において、前記ノ
ズルの外側面に粗面部を設けたこと、更には、（６）前
記（３）において、前記ノズルの近傍外側面の粗面にく
ぼみを設けたこと、更には、（７）前記（４）におい
て、外側面の粗面部の一部又は全部にくぼみを設けたこ
と、更には、（８）前記（５）において、ノズル近傍の
外側面の粗面にくぼみを設けたこと、更には、（９）前
記（５）において、外側面の粗面部の一部又は全部にく
ぼみを設けたこと、更には、（１０）前記（５）におい
て、ノズル近傍の外側面の粗面および外側面の粗面部の
一部又は全部にくぼみを設けたこと、更には、（１１）
前記（１）から（１０）のいずれかにおいて、ノズルお
よび周辺の面をガラス材料にて構成し、前記粗面および
くぼみをフッ酸（HF），苛性ソーダ等による溶解性エッ
チングを用いて形成すること、更には、（１２）前記
（１）から（１０）のいずれかにおいて、ノズルおよび
周辺の面を樹脂材料にて構成し、前記粗面およびくぼみ
を酸，アルカリ，薬品等による溶解性エッチングを用い
て形成すること、更には、（１３）前記（１）から（１
０）のいずれかにおいて、ノズルおよび周辺の面をガラ
ス，樹脂，金属等の１種類あるいは複数種類の材料にて
構成し、前記粗面およびくぼみとする領域の区分けをフ
ォトエッチング法を利用して行うこと、更には、（１
４）前記（１）から（１０）のいずれかにおいて、ノズ
ルおよび周辺の面をガラス，樹脂，金属等の１種類ある
いは複数種類の材料にて構成し、前記粗面およびくぼみ
を研摩によって形成すること、更には、（１５）前記
（１）から（１０）のいずれかにおいて、ノズルおよび
周辺の面をガラス，樹脂，金属等の１種類あるいは複数
種類の材料にて構成し、前記粗面およびくぼみをスパッ
タエッチングにて形成すること、更には、（１６）前記
（１）から（１０）のいずれかにおいて、ノズルおよび
周辺の面を樹脂，金属等の１種類あるいは複数種類の材
料にて構成し、前記粗面およびくぼみをレーザー光等に
よる加熱にて形成すること、更には、（１７）前記
（１）から（１０）のいずれかにおいて、ノズルおよび
周辺の面を樹脂，金属，ガラス等の１種類あるいは複数
種類の材料にて構成し、前記粗面およびくぼみをレーザ
ー光等によるアブレーション（融除）にて形成すること
を特徴としたものである。以下、本発明の実施例に基づ
いて説明する。

【０００５】まず、図１３（ａ）,（ｂ）及び図１４
（ａ）,（ｂ）に基づいて、噴射安定性の確保について
説明する。図中、１１はインク溜り、１２はインク滴
（主）、１３はインク滴（サテライト）、１４はメニス
カス、１５はノズル板、１６はノズルである。図１３
（ａ）,（ｂ）において、インク溜り１１とインク滴１
２の曲がりを示す。図のように、ノズル１６近傍のイン
ク溜り１１は、インク吐出時に表面張力の非対称な状態
をつくり、結果としてインク滴の飛翔方向を曲げてしま
う。インク溜りのない場合には、図１４（ａ）,（ｂ）
に示すように飛翔方向の曲がりはない。ノズル近傍のイ
ンク溜りの防止方法として、ノズル内面の粗さをノズル
外側表面に比べ粗くするとよい。

【０００６】図１（ａ）,（ｂ）は、本発明によるイン
クジェットヘッドの一実施例を説明するための構成図
で、図（ａ）は外側斜視図、図（ｂ）は断面図である。
図中、１はノズル板、２はノズル、２ａは内側面、２ｂ
は外側面で、ハッチング部及び点表示部は粗面表面を表
わし、斜線部は粗面断面を表わしている。本発明は、粗
面はなめらかな面に比べて濡れやすいという現象を利用
している。ノズル板１に設けられたノズル２の内側面２
ａは、図（ａ）において点表示、図（ｂ）において斜線
表示してあるように粗面になっている。ノズル板１の面
（ノズルの外側面）２ｂはなめらかな面となっている。

【０００７】図３（ａ）,（ｂ）は、本発明によるイン
クジェットヘッドの他の実施例を示す図で、１ａは粗面
部で、ノズル２の近傍外側面において、ノズル２を囲む
ようにリング状に粗面を設けたものである。微速サテラ
イト等にて生じるノズル近傍の不要インクをリング状粗
面部１ａに取り込み、ノズル近傍の不要インク除去が可
能である。

【０００８】図８（ａ）,（ｂ）は、本発明によるイン
クジェットヘッドの更に他の実施例を示す図で、図３の
リング状の粗面部にくぼみ３ａをつけて溝状にしたもの
である。溝状にすることで生じる毛細管力を利用し、よ
り強い不要インク取り込み作用を有する。

【０００９】次に、インク滴吐出後のメニスカス振動の
低減について説明する。図１５（ａ）にインク滴吐出後
のメニスカス突出量経時変化を示す。音響的作用を除い
て考えると、インク滴吐出後のメニスカス面振動は、メ
ニスカス面のつくる表面張力，インク流の慣性力，加圧
室・供給系の抵抗成分および容量成分，インク物性など
によって決まる。図１５（ａ）のように、ノズル外側表
面に濡れのない場合、メニスカス外側突出は曲率半径を
小さく持ち、大きな表面張力を生む。その結果、メニス
カス振動は比較的振幅が大きく、短周期のものとなる。

【００１０】図１５（ｂ）のように、ノズル外側表面の
ノズル近傍に濡れのある場合、メニスカス外側突出は曲
率半径を大きく持ち、小さな表面張力を生む。その結
果、メニスカス振動は比較的振幅が小さく、長周期のも
のとなる。ノズル外側表面のノズル近傍の濡れ性により
表面張力をコントロールすることができる。本発明で
は、上記ノズル近傍の濡れ性によってメニスカス面の表
面張力をコントロールし、結果としてメニスカス振動の
低減が可能となる（これは、高周波駆動に寄与する）。

【００１１】図２（ａ）,（ｂ）は、本発明によるイン
クジェットヘッドの更に他の実施例を示す図で、ノズル
近傍を粗面化にして濡れ領域を設けたものである。すな
わち、ノズルの近傍外側面１ｂから内側面２ａを粗面と
し、前記ノズルの近傍外側面以外の外側面をなめらかな
面２ｂとしたものである。図７（ａ）,（ｂ）は、本発
明によるインクジェットヘッドの更に他の実施例を示す
図で、ノズル近傍の粗面にくぼみ３ａを設けたものであ
る。このくぼみ３ａの毛細管６により、より強い濡れ作
用を有する。

【００１２】図５（ａ）,（ｂ）は、本発明によるイン
クジェットヘッドの更に他の実施例を示す図で、図２の
ノズル近傍の濡れ領域１ｂをさらに囲むようにリング状
粗面部１ａを設けたものである。このリング状粗面部１
ａにより不要インクの除去が可能となる。図１０
（ａ）,（ｂ）は、図７のノズル近傍の濡れ領域をさら
に囲むようにリング状粗面部１ａを設けたものである。
図１１（ａ）,（ｂ）は、図５のリング状粗面部１ａに
くぼみ３ａを設けたもので、このくぼみ３ａの毛細管力
により、より強い不要インクの除去作用を有する。

【００１３】次に、ノズル面クリーニング機構への負担
低減について説明する。図４（ａ）,（ｂ）は、リング
状粗面部１ａをノズル面端部（粗面端部）４まで導いた
ものである。リング状粗面部１ａに取り込まれた不要イ
ンクは、粗面端部４まで到達する。該粗面端部４の面積
を広くすれば、不要インク取り込み量を増やすことがで
きる。また、図６（ａ）,（ｂ）に示すように、粗面端
部に隣接して、多孔質部材などから成るインク吸収材５
を設置すれば、不要インクの取り込み量はさらに増え
る。前述のように、粗面領域の拡大，インク吸収材の設
置によって、不要インクの取り込み容量が増え、ノズル
外側表面のクリーニング動作頻度を低減することができ
る。図９（ａ）,（ｂ）は、図８のものに粗面端部３ｂ
のくぼみを設けたものである。図１２（ａ）,（ｂ）
は、図１１のものに粗面端部３ｂのくぼみを設けたもの
である。

【００１４】次に、ノズルの製造方法について説明す
る。ガラスをノズル材とする場合には、フッ酸，苛性ソ
ーダ等による溶解性エッチングを用いることができる。
また、面粗度を大きくしたい時には、感光性ガラスも有
効である。溶解性エッチングの場合、マスク領域に合わ
せて赤外光等での温度領域操作を行うことも有効であ
る。また、フォトエッチング，スパッタエッチング，レ
ーザー加熱加工，レーザーアブレーション加工，研摩等
にて面処理することができる。樹脂をノズル材とする場
合、酸，アルカリ，その他薬品による溶解性エッチング
を用いることができる。この場合もガラス同様、温度領
域操作が有効である。また、ガラス同様、フォトエッチ
ング，スパッタエッチング，レーザー加熱加工，レーザ
ーアブレーション加工，研摩等にて面処理することがで
きる。金属についても同様に、フォトエッチング，スパ
ッタエッチング，レーザー加熱加工，レーザーアブレー
ション加工，研摩等にて面処理することができる。

【００１５】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 （１）請求項１〜６及び構成７〜１７までのドロップ・
オン・デマンド型のインクジェットヘッドにおいては、
面粗度によるノズル噴射口の濡れ性コントロールを行っ
ているので、インク滴曲がりや空気引き込みを起こしに
くい安定したインク滴噴射が得られる。 （２）請求項３,５,６及び構成８〜１７のドロップ・オ
ン・デマンド型のインクジェットヘッドにおいては、面
粗度によってノズル噴射口近傍の濡れ性をコントロール
しているので、メニスカス振動の低減がはかれる。 （３）請求項４,５及び構成７〜１７のドロップ・オン
・デマンド型のインクジェットヘッドにおいては、ノズ
ル面の不要インク取り込み量が多いので、ノズル面クリ
ーニング機構への負担を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるインクジェットヘッドの一実施
例を説明するための構成図である。

【図２】 本発明によるインクジェットヘッドの他の実
施例を示す図である。

【図３】 本発明によるインクジェットヘッドの更に他
の実施例を示す図である。

【図４】 本発明によるインクジェットヘッドの更に他
の実施例を示す図である。

【図５】 本発明によるインクジェットヘッドの更に他
の実施例を示す図である。

【図６】 本発明によるインクジェットヘッドの更に他
の実施例を示す図である。

【図７】 本発明によるインクジェットヘッドの更に他
の実施例を示す図である。

【図８】 本発明によるインクジェットヘッドの更に他
の実施例を示す図である。

【図９】 本発明によるインクジェットヘッドの更に他
の実施例を示す図である。

【図１０】 本発明によるインクジェットヘッドの更に
他の実施例を示す図である。

【図１１】 本発明によるインクジェットヘッドの更に
他の実施例を示す図である。

【図１２】 本発明によるインクジェットヘッドの更に
他の実施例を示す図である。

【図１３】 噴射安定性の確保について説明するための
図である。

【図１４】 噴射安定性の確保について説明するための
図である。

【図１５】 インク滴吐出後のメニスカス振動の低減に
ついて説明するための図である。

【符号の説明】

１…ノズル板、１ａ…粗面部、１ｂ…ノズル近傍外側
面、２…ノズル、２ａ…内側面、３ａ…くぼみ、３ｂ，
４…粗面端部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドロップ・オン・デマンド型のインクジ
   ェットヘッドにおいて、ノズル板に設けられたノズル及
   び該ノズルの周辺の面に異なる複数種類の面粗さの領域
   を設けたことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記ノズルの内側面を粗面とし、外側面
   をなめらかな面としたことを特徴とする請求項１記載の
   インクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 前記ノズルの近傍外側面から内側面を粗
   面とし、前記近傍外側面以外の外側面をなめらかな面と
   したことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘ
   ッド。
4. 【請求項４】 前記ノズルの外側面に粗面部を設けたこ
   とを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 前記ノズルの外側面に粗面部を設けたこ
   とを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 前記ノズルの近傍外側面の粗面にくぼみ
   を設けたことを特徴とする請求項３記載のインクジェッ
   トヘッド。