JP2007245549A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出口の周辺に液体が溜まり難く、また、溜まった液体の残渣をワイピングにより比較的容易に除去することができる液体噴射ヘッド、及び、この液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ノズルの開口３３１ａから液体が吐出される液体噴射ヘッド３００である。この液体噴射ヘッド３００においては、ノズルの開口３３１ａの周辺に高撥水領域４００が設けられ、高撥水領域４００の周りに低撥水領域５００が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体を吐出する液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置に関するものである。

従来、複数の吐出口が設けられた吐出面に撥水領域を備えたインクジェットヘッドにおいて、この吐出面口に、複数の吐出口を備えた領域を囲む中央撥水領域と、中央撥水領域に隣接した少なくとも一方の領域の複数の吐出口から所定距離離れた領域に複数の吐出口の配列方向に沿って設けられた溝状親水領域とを備えたインクジェットヘッドが提案された（特許文献１参照）。
また、従来、インクジェット記録ヘッドのインク吐出面を拭くワイピング機構を設けたインクジェット記録方法において、吐出口が設けられた吐出口形成面に撥水領域を有し、この撥水領域内のワイピング方向下流側にのみ、一部親水部分を備えたインクジェット記録方法が提案された（特許文献２参照）。
特開平６−２１０８５９号公報 特開平８−３９８１７号公報

しかしながら、これら従来の技術においては、吐出口を囲む撥水領域の周りに設けられた親水領域の部分にインクが溜まりやすく、ワイピングを行う際にインクを完全に除去することが困難となり、紙などへの液ダレを起こす可能性が高くなっていた。また、上記従来の技術においては、撥水領域の周りに設けられた親水領域の部分に溜まったインクが固まって異物となる可能性が高く、ワイピングを行った際に撥水面に傷が付きやすく、不良が生じやすかった。さらに、上記従来の技術において、親水領域に溜まったインクを完全に除去しようとしてワイピングを強くすると、吐出口を囲む撥水領域における撥水性が損なわれてしまい、吐出口周りのヌレの原因になってしまうという問題もあった。
そこで、本発明は、吐出口の周辺に液体が溜まり難く、また、溜まった液体の残渣をワイピングにより比較的容易に除去することができる液体噴射ヘッド、及び、この液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置を提供することを目的とする。

前記課題は、本発明によれば、ノズルの開口から液体が吐出される液体噴射ヘッドであって、前記ノズルの開口の周辺に高撥水領域が設けられ、前記高撥水領域の周りに低撥水領域が設けられている、ことを特徴とする液体噴射ヘッドにより達成される。
高撥水領域の周りに低撥水領域が設けられていれば、撥水領域の周辺を親水領域とする従来と比較して、ノズルの開口周辺に設けられた撥水領域の周辺に液体が溜まり難い。したがって、ノズルの開口周辺に設けられた高撥水領域についてはもちろんのこと、この高撥水領域の周辺に設けられた低撥水領域においても、ワイピングにより液体を比較的容易に除去することが可能となり、紙などへの液ダレを起こし難くできる。また、上記本発明の構成においては、ノズルの開口周辺の高撥水領域の周辺に液体が溜まり難くなるため、高撥水領域の周辺で液体が固まって異物となり、ワイピングした際に高撥水領域が傷付いてしまう可能性を低くすることができる。また、上記本発明の構成においては、ノズルの開口に液体が溜まり難いため、ワイピングを強く行う必要もないため、高撥水領域や低撥水領域を強いワイピングによって傷付け、これらの領域の撥水性を損なう可能性も低くすることができる。

好ましくは、前記高撥水領域の接触角が90度以上であり、前記低撥水領域の接触角が、少なくとも20度以上であり、且つ、前記高撥水領域の接触角よりも少なくとも20度〜40度以上小さい、ことを特徴とする液体噴射ヘッドである。
前記構成によれば、高撥水領域と低撥水領域との接触角に十分な差が生じるため、低撥水領域から高撥水領域への液体の移動は、低撥水領域と高撥水領域との境界において阻止することが可能となる。

また、前記課題は、本発明によれば、ノズルの開口から液体が吐出される液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、前記ノズルの開口の周辺に高撥水領域が設けられ、前記高撥水領域の周りに低撥水領域が設けられている、ことを特徴とする液体噴射装置により達成される。
高撥水領域の周りに低撥水領域が設けられていれば、撥水領域の周辺を親水領域とする従来と比較して、ノズルの開口周辺に設けられた撥水領域の周辺に液体が溜まり難い。したがって、ノズルの開口周辺に設けられた高撥水領域についてはもちろんのこと、この高撥水領域の周辺に設けられた低撥水領域においても、ワイピングにより液体を比較的容易に除去することが可能となり、紙などへの液ダレを起こし難くできる。また、上記本発明の構成においては、ノズルの開口周辺の高撥水領域の周辺に液体が溜まり難くなるため、高撥水領域の周辺で液体が固まって異物となり、ワイピングした際に高撥水領域が傷付いてしまう可能性を低くすることができる。また、上記本発明の構成においては、ノズルの開口に液体が溜まり難いため、ワイピングを強く行う必要もないため、高撥水領域や低撥水領域を強いワイピングによって傷付け、これらの領域の撥水性を損なう可能性も低くすることができる。

好ましくは、前記高撥水領域の接触角が90度以上であり、前記低撥水領域の接触角が、少なくとも20度以上であり、且つ、前記高撥水領域の接触角よりも少なくとも20度〜40度以上小さい、ことを特徴とする液体噴射装置である。
前記構成によれば、高撥水領域と低撥水領域との接触角に十分な差が生じるため、低撥水領域から高撥水領域への液体の移動は、低撥水領域と高撥水領域との境界において阻止することが可能となる。

以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は本発明の液体噴射装置の第１の実施の形態にかかるインクジェット式記録装置（以下「記録装置」という）１００を示す概略斜視図である。
図１に示すように、記録装置１００は、キャリッジ１０１を有し、このキャリッジ１０１はキャリッジモータ１０２により駆動されるタイミングベルト１０３を介し、ガイド部材１０４に案内されてプラテン１０５の軸方向に往復移動されるように構成されている。

図１のキャリッジ１０１の記録用紙２００に対向する側には、後述する液体噴射ヘッドである例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下「記録ヘッド」という）３００が搭載され、その上部には、記録ヘッド３００に液体である例えば、インクを収容するインクカートリッジ１０６が着脱可能に装填されている。
そして、図１の記録用紙２００は、印字等領域に配置されて、記録ヘッド３００によってインクが吐出され、印字等される構成となっている。

図２は、記録ヘッド３００の概略斜視図である。図２に示すように、記録ヘッド３００は、ケース部である例えば、ケース３１０を有している。ケース３１０は、ブロック状のケース本体３１１と、このケース本体３１１の基端部から側方に延出されたフランジ部３１２とを有する樹脂製の部材である。
ケース３１０を構成する樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂等が用いられ本実施の形態ではエポキシ樹脂によって作製されている。

ケース３１０の内部には、図２に示すように振動子ユニット３２０が配置される構成となっている。振動子ユニット３２０は、図２に示すように、電圧の印加により図の上下方向（縦振動型）に伸縮する圧電振動子３２１を有し、圧電振動子３２１は、固定板３２２とフレキシブルケーブル３２３に挟まれるように配置されている。また、図２に示すようにケース３１０の下部には流路部である例えば、流路ユニット３３０が配置されている。流路ユニット３３０は、図３に示すように、インクを吐出するためのノズルの開口である例えば、ノズルの開口３３１ａが複数形成されているステンレス（ＳＵＳ）製のノズルプレート３３１を有している。

図４は、図３に示すノズルプレート３３１の一部を記録用紙２００の側から見た概略図であり、図５は、ノズルプレート３３１のノズルの開口３３１ａの１つを側面から見た概略図（図４のＡ−Ａ断面図の一部）である。
図４、５に示すように、ノズルプレート３３１の記録用紙側には、ノズルの開口３３１ａが設けられているが、このノズルの開口３３１ａの周りには高撥水領域４００が設けられている。そして、この高撥水領域４００の周りには低撥水領域５００が設けられている。このように、本実施の形態においては、高撥水領域４００の周りに低撥水領域５００が設けられているため、撥水領域の周辺を親水領域とする従来と比較して、どの領域においてもワイピングによりインクを比較的容易に除去する事が可能なため，従来の技術の親水化領域の問題であった親水化領域において液体が固まって異物となり、ワイピングした際にノズルの開口３３１ａが傷付いてしまう可能性を低くすることができる。また，従来の親水化領域の問題であるインクの除去を解決する手段であった強いワイピングを行う必要がないため，ノズル開口３３１aの撥水性の劣化の可能性が低くなり記録ヘッドの信頼性を向上させる事ができる。なお、本実施の形態においては、高撥水領域４００の周りに低撥水領域５００が設けられているため，ノズル開口３３１ａの周辺に液体が溜まることが防止される。
なお、「低撥水領域」は、「高撥水領域」よりも接触角が小さければ足りるが、
（１）高撥水領域の接触角を90度以上とし、
（２）低撥水領域の接触角を、少なくとも20度以上、且つ、前記高撥水領域の接触角よりも少なくとも20度〜40度以上小さくすれば、
高撥水領域と低撥水領域との接触角に十分な差が生じるため、低撥水領域から高撥水領域への液体の移動は、低撥水領域と高撥水領域との境界において阻止することが可能となる。
また、高撥水領域や低撥水領域の材質は特に限定されるものではないが、金属アルコキシドの分子膜とすることが好ましい。この金属アルコキシドの分子膜は、撥水製及び撥油性を有していればいかなるものでもよいが、好ましくはフッ素を含む長鎖高分子基を有する金属アルコキシドまたは撥液基を有する金属酸塩の短分子膜である。金属アルコキシドとしては、例えばＴｉ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｔ、Ｂａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔａ等を使用する様々なものがあるが、ケイ素、チタン、アルミニウム、ジルコニウム等を一般的に用いることができる。ケイ素を用いた物が好ましいが、より好ましくは、フッ素を含む長鎖ＲＦ基を有するアルコキシシラン、または撥液基を有する金属酸塩がよい。
高撥水領域や低撥水領域の形成方法も特に限定されるものではないが、例えば、次のようにして形成することができる。
まず、ノズルプレート３３１の下面（記録用紙２００の側）に、接触角が低いし欄カップリング材を成膜する。その後、ノズルの開口３３１ａの周辺のみをＵＶ露光もしくはプラズマにさらすことによってノズルの開口３３１ａの周辺にある接触角の低いシランカップリング材を除去する。そして、接触角が高いシランカップリング材を成膜する。接触角の低いシランカップリング材上に成膜された接触角の高いシランカップリング材はワイピングやアルカリ侵漬により容易に除去できる。

本発明は、上述の実施の形態に限定されない。さらに、上述の各実施の形態は、相互に組み合わせて構成するようにしてもよい。また、本発明は、インクジェット式記録装置に限らず、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置等にも適用できる。

本発明の液体噴射装置の実施の形態にかかるインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。 記録ヘッドの要部を示す概略斜視図である。 ノズルプレート３３１を示す概略図である。 ノズルプレート３３１の一部を記録用紙２００の側から見た概略図である。 ノズルプレート３３１のノズルの開口３３１ａの一部を側面から見た概略図（図４のＡ−Ａ断面図の一部）である。

符号の説明

１００・・・インクジェット式記録装置、１０１・・・キャリッジ、１０２・・・キャリッジモータ、１０３・・・タイミングベルト、１０４・・・ガイド部材、１０５・・・プラテン、１０６・・・インクカートリッジ、２００・・・記録用紙、３００・・・インクジェット式記録ヘッド、３１０、４１０・・・ケース、３１１・・・ケース本体、３１１ａ・・・固定板接着部、３１２・・・フランジ部、３１３・・・基準ピン、３２０・・・振動子ユニット、３２１・・・圧電振動子、３２２・・・固定板、３２３・・・フレキシブルケーブル、３３０・・・流路ユニット、３３１・・・ノズルプレート、３３１ａ・・・ノズルの開口、４００・・・高撥水領域、５００・・・低撥水領域。

Claims (4)

1. ノズルの開口から液体が吐出される液体噴射ヘッドであって、
   前記ノズルの開口の周辺に高撥水領域が設けられ、
   前記高撥水領域の周りに低撥水領域が設けられている、
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記高撥水領域の接触角が90度以上であり、
   前記低撥水領域の接触角が、少なくとも20度以上であり、且つ、前記高撥水領域の接触角よりも少なくとも20度〜40度以上小さい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. ノズルの開口から液体が吐出される液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、
   前記ノズルの開口の周辺に高撥水領域が設けられ、
   前記高撥水領域の周りに低撥水領域が設けられている、
   ことを特徴とする液体噴射装置。
4. 前記高撥水領域の接触角が90度以上であり、
   前記低撥水領域の接触角が、少なくとも20度以上であり、且つ、前記高撥水領域の接触角よりも少なくとも20度〜40度以上小さい、
   ことを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。

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