JP3060526B2 - Inkjet recording head - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔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。The present invention relates to the structure of an ink jet recording head.
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。これにはノズル周縁部にインクが付着しな
いか、またはインクがノズル周縁部に均一に付着する、
つまりインクの濡れが均一であることが必要となる。In order to achieve high printing quality and always obtain a stable printing effect in an ink jet recording head, it is necessary to always discharge ink from nozzles perpendicularly to the nozzle surface. This is because the ink does not adhere to the nozzle periphery, or the ink adheres uniformly to the nozzle periphery,
That is, it is necessary for the ink to be uniformly wetted.
このため従来、ノズル面はインクの濡れを均一にする
ために鏡面研磨や撥水処理が施されている。しかしこの
ような撥水処理は、酸化等による破壊や、紙こすれ、お
よび紙ジャム等のノズル周縁部の機械的な破壊に対する
耐久性が悪い。このためノズル本体のみならず、ノズル
周辺の処理層が破壊される。この結果、ノズル周縁部の
インク溜りや、ノズル面の不均一な濡れによるインクの
飛行曲がりなどのインク吐出に悪影響を及ぼす現象が発
生し、高印字能力が得られなくなることがあった。For this reason, conventionally, the nozzle surface has been subjected to mirror polishing or water repellent treatment in order to make the ink wet evenly. However, such a water-repellent treatment is poor in durability against destruction due to oxidation or the like, rubbing of paper, and mechanical destruction of the peripheral portion of the nozzle such as paper jam. Therefore, not only the nozzle body but also the processing layer around the nozzle is destroyed. As a result, a phenomenon that adversely affects ink ejection, such as ink accumulation at the peripheral portion of the nozzle or flying deflection of the ink due to uneven wetting of the nozzle surface, may occur, and high printing capability may not be obtained.
この様な現象の発生を防ぐ対策として、従来、実開昭
59−153128号公報に開示されたようなノズル面の構造が
知られている。第５図（ａ）はその正面図、第５図
（ｂ）は第５図（ａ）のＡ−Ａ線における断面図を示
す。図においてインクジェット記録ヘッド基板７の前面
に、ノズル２の直径の数倍を有し、且つノズル２と同心
に設けた穴９を有するガイド板８を付着させてある。上
記の構造によれば第６図（ａ）に示すように、ノズル２
を通りノズル面に達したインク４はノズル前面に薄いイ
ンク層10を形成し、第６図（ｂ）に示すようにインク柱
５が吐出する。As a measure to prevent the occurrence of such phenomena,
A structure of the nozzle surface as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-153128 is known. FIG. 5 (a) is a front view thereof, and FIG. 5 (b) is a sectional view taken along line AA of FIG. 5 (a). In the figure, a guide plate 8 having several times the diameter of the nozzle 2 and having a hole 9 provided concentrically with the nozzle 2 is attached to the front surface of the ink jet recording head substrate 7. According to the above structure, as shown in FIG.
6 forms a thin ink layer 10 on the front surface of the nozzle, and the ink column 5 discharges as shown in FIG. 6 (b).
しかし、従来の上記のような構造では段差部を形成す
るために、インクジェット記録ヘッド基板７とは別体の
ガイド板８を付着させていたので、インクジェット記録
ヘッド基板７とガイド板８との間にほこり、ゴミ等の異
物が付着した場合、その除去を充分に行なうことはでき
ない。この結果、異物がインク層の中に入り込み、ノズ
ル周縁部のインクの濡れが不均一となり、インクの飛行
曲がりを引き起こすという問題点を有していた。However, in the conventional structure as described above, a guide plate 8 separate from the ink jet recording head substrate 7 is attached in order to form a step, so that a gap between the ink jet recording head substrate 7 and the guide plate 8 is formed. If foreign matter such as dust or dirt adheres, it cannot be sufficiently removed. As a result, there is a problem in that foreign matter enters the ink layer, the ink at the peripheral portion of the nozzle becomes wet unevenly, and the ink bends.
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、段差部の内部に付着
した異物の除去が容易で、ノズル面の物理的破壊がされ
にくい形状の段差部をもったインクジェット記録ヘッド
を提供することにある。Therefore, the present invention is to solve such a conventional problem, and the purpose thereof is to remove foreign matters adhering to the inside of the stepped portion, and to form a nozzle surface that is hard to be physically damaged. An object of the present invention is to provide an ink jet recording head having a step.
上記問題を解決するため、本発明のインクジェットヘ
ッドは、インクを吐出するノズルと、該ノズル近傍に単
一の基板により形成され、かつ表面に撥水処理が施され
た凹部を有することを特徴とする。In order to solve the above problem, an inkjet head according to the present invention is characterized in that it has a nozzle for discharging ink and a concave portion formed by a single substrate near the nozzle and having a surface subjected to a water-repellent treatment. I do.
また、前記撥水処理が施された凹部の外周部がテーパ
ー状の角度をもったテーパー面であることを特徴とす
る。Further, an outer peripheral portion of the concave portion subjected to the water-repellent treatment is a tapered surface having a tapered angle.
また、前記テーパー面が前記ノズル近傍の面に対して
15〜75度傾いていることを特徴とする。In addition, the tapered surface is in relation to a surface near the nozzle.
It is characterized by tilting 15 to 75 degrees.
また前記撥水処理が施された凹部の直径が前記ノズル
の直径の２〜８倍であることを特徴とする。The diameter of the recess subjected to the water-repellent treatment is 2 to 8 times the diameter of the nozzle.
また、前記撥水処理が施された凹部の直径d1と前記凹
部の深さd2が以下の関係を満たすことを特徴とする。Further, wherein the depth d 2 of the diameter d 1 of the water-repellent treatment is performed recess recesses satisfies the following relationship.
2 2≦d1/d2≦20 〔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。22 ≦ d 1 / d 2 ≦ 20 [Example] An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の実施例を示すインクジェット記録ヘ
ッドのノズル面の段差部を示す構造図である。第１図
（ａ）は正面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ
線における断面図を示す。FIG. 1 is a structural view showing a step on a nozzle surface of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention. 1 (a) is a front view, and FIG. 1 (b) is BB in FIG. 1 (a).
FIG.
本実施例は、段差部３をインクジェット記録ヘッド基
板１と一体に形成し、段差部３の表面及びインクジェッ
ト記録ヘッド基板１の表面に撥水処理層６を施したもの
である。In this embodiment, the step portion 3 is formed integrally with the ink jet recording head substrate 1, and the surface of the step portion 3 and the surface of the ink jet recording head substrate 1 are provided with a water-repellent treatment layer 6.
第１図における段差部３の直径d1はノズル２の直径の
２〜８倍、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
の異物除去用ブレードでこの面をこすった場合、ブレー
ドが段差内部まで侵入せず、異物除去が完全には行われ
ない。また、d1/d2＞20では、ブレードが直接段差内部
の撥水処理層６に対して強い力で当たるため撥水処理層
６が劣化しやすくなる。The diameter d1 of the step 3 in FIG. 1 is preferably 2 to 8 times the diameter of the nozzle 2, and the depth d2 is preferably about 50 μm or less. Also,
It is necessary that the relationship between the diameter d 1 and the depth d 2 is 2 ≦ d 1 / d 2 ≦ 20. If d 1 / d 2 is too small, if the surface is rubbed with a blade for removing foreign matter such as a rubber plate or a foamed resin, the blade does not enter the inside of the step and the foreign matter is not completely removed. When d 1 / d 2 > 20, the blade directly hits the water-repellent layer 6 inside the step with a strong force, so that the water-repellent layer 6 is easily deteriorated.
第２図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。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an ink discharge state of the ink jet recording head.
図において、インク吐出時にインク４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６を
施してあるため、段差部３内部にインク層を形成するこ
とはない。インク柱５はノズル面（段差部の底部）3dの
撥水処理によりノズル周囲ではインク４が濡れることが
ないため、濡れの不均一によるインク４の飛行曲がりを
起こすことはなくノズル面3dに対して垂直に吐出する。In the figure, when the ink is ejected, the ink 4 reaches the step 3 from the nozzle 2, but since the surface of the step 3 is provided with the water-repellent treatment layer 6, no ink layer is formed inside the step 3. Since the ink column 5 does not get wet around the nozzle due to the water repellent treatment of the nozzle surface (bottom of the step portion) 3d, the ink column 5 does not bend the flying of the ink 4 due to non-uniformity of the wetting. And discharge vertically.
上記の構造によれば、段差部３の内部にインク層を形
成することがないため、段差部３の内部に異物が付着し
てもインク４の濡れの不均一による飛行曲がりは発生し
ない。さらに、段差部３が従来のものよりも充分浅いた
め、吸引ポンプ等によるインク吸引や、ノズル面3dをゴ
ムあるいは発泡樹脂等で掃くワイピング等の除去方法に
よって簡単に異物は除去できる。According to the above structure, since no ink layer is formed inside the stepped portion 3, even if foreign matter adheres to the inside of the stepped portion 3, flight bending due to uneven wetting of the ink 4 does not occur. Furthermore, since the step portion 3 is sufficiently shallower than the conventional one, foreign matter can be easily removed by a method of removing ink such as suction of ink by a suction pump or wiping by sweeping the nozzle surface 3d with rubber or foamed resin.
このような段差構造においては、段差部３が浅いた
め、紙こすり、紙ジャムリ等によってノズル面3dの機械
的破壊が起こり易いとも考えられる。しかし、紙こす
り、紙ジャムリ等によって段差部３内はインクの濡れに
対し影響を及ぼすほどの破壊がされることはない。発明
者の実験によれば、直径200μｍ、深さが20μｍ以上の
段差部内に、フッ素系の化合物を蒸着させ撥水処理層を
施したところ、紙ジャムリ試験による発水処理層の破壊
はなかった。In such a step structure, since the step portion 3 is shallow, it is considered that mechanical destruction of the nozzle surface 3d is likely to occur due to paper rubbing, paper jam, or the like. However, the inside of the stepped portion 3 is not destroyed by paper rubbing, paper jam, or the like so as to affect the wetting of the ink. According to the experiment of the inventor, when a fluorine-based compound was vapor-deposited and a water-repellent treatment layer was applied to a step portion having a diameter of 200 μm and a depth of 20 μm or more, the water-repellent treatment layer was not broken by a paper jam test. .
第３図は段差部の外周部3aが角度θを持つテーパ面で
形成された実施例を示す図である。図においてテーパの
角度θは15゜≦θ≦75゜が望ましく、θが小さいほど異
物の除去能力は上がる。これにより段差部３の内部に付
着した異物はワイピング等の除去方法によって段差部に
残ることなく容易に除去できるようになる。FIG. 3 is a view showing an embodiment in which the outer peripheral portion 3a of the step portion is formed by a tapered surface having an angle θ. In the figure, the taper angle θ is desirably 15 ° ≦ θ ≦ 75 °, and the smaller the θ, the higher the foreign matter removal ability. As a result, foreign matter adhering to the inside of the step portion 3 can be easily removed without remaining on the step portion by a removing method such as wiping or the like.
第４図は段差部３の角部に丸みを施した実施例を示す
図である。第４図（ａ）は第３図における段差部３の凹
角部3bに丸みを持たせた実施例、第４図（ｂ）は段差部
３の凸角部3cに丸みを持たせた実施例、第４図（ｃ）は
その両角部に丸みを持たせた実施例である。上記の構造
によれば、ワイピング等の異物除去の際に、段差部の角
部の丸みによって角部に異物が引っかかることがない。
よって、さらに異物除去能力を向上することができる。
また、異物除去用ブレードの耐久性を高めることができ
る。FIG. 4 is a view showing an embodiment in which the corners of the step portion 3 are rounded. FIG. 4 (a) shows an embodiment in which the concave corner 3b of the step 3 in FIG. 3 is rounded, and FIG. 4 (b) shows an embodiment in which the convex corner 3c of the step 3 is rounded. FIG. 4 (c) shows an embodiment in which both corners are rounded. According to the above structure, at the time of removing foreign matter such as wiping, the foreign matter is not caught on the corner due to the roundness of the corner of the step.
Therefore, the foreign matter removal ability can be further improved.
Further, the durability of the blade for removing foreign matter can be improved.
以上の構成は単なる一例に過ぎず、段差部の形状を円
形以外の例えば長方形や正方形または楕円形にして異物
の除去をより容易にしたり、加工性を向上させることも
考えられる。The above configuration is merely an example, and it is conceivable that the shape of the step portion is changed from a circular shape to a rectangular shape, a square shape, or an elliptical shape, for example, to make it easier to remove foreign substances and to improve workability.
本発明特許請求の範囲第１項に記載のインクジェット
記録ヘッドによれば、撥水処理が施された凹部を異物除
去用のブレードや、紙づまり、紙こすり等の機械的な破
壊から保護することができる。According to the ink jet recording head according to the first aspect of the present invention, the water-repellent concave portion is protected from a foreign matter removing blade or a mechanical breakage such as a paper jam or a paper rub. Can be.
また、本発明特許請求の範囲第２項及び第３項に記載
のインクジェット記録ヘッドによれば、異物の除去能
力、すなわち凹部底面からの異物除去を確実に行うため
に、凹部の外周をテーパー状にしたものである。ブレー
ドへの加重が小さいときにはテーパー角θは小さい方が
異物の除去能力は高くなる。ブレードへの加重が大きい
ときにはテーパー角θが大きくても凹部底面にブレード
が接触しやすくなり撥水処理が施された凹部の保護性能
を維持しつつ、異物を除去できる。ブレードの当接加重
についてはヘッドを搭載する装置の構成やインクの特性
等によって種々選択できるものであり、従ってテーパー
角15度≦θ≦75度の任意の角度から最適なテーパー角を
選択、採用することができる。According to the ink jet recording head according to the second and third aspects of the present invention, the outer periphery of the concave portion is tapered so as to reliably remove the foreign material from the bottom surface of the concave portion. It was made. When the load on the blade is small, the smaller the taper angle θ, the higher the foreign matter removal ability. When the load on the blade is large, even if the taper angle θ is large, the blade easily comes into contact with the bottom surface of the concave portion, and the foreign matter can be removed while maintaining the protective performance of the concave portion subjected to the water repellent treatment. The contact weight of the blade can be variously selected depending on the configuration of the device on which the head is mounted, the characteristics of the ink, and so on. can do.
また、本発明特許請求の範囲第４項に記載のインクジ
ェット記録ヘッドによれば、インクの吐出安定性を向上
させることができる。Further, according to the ink jet recording head described in claim 4 of the present invention, the ejection stability of the ink can be improved.
すなわち、凹部の径がノズル径の２倍以内であった場
合には、撥水処理層上のインク接触角によっては凹部内
にインクがメニスカスを形成することがある。凹部の毛
細管力は凹部の径に依存しており、凹部の径が大きいほ
ど毛細管力が弱くなり、結果として段差部にメニスカス
を形成することが少なくなる。したがって、撥水処理が
施された凹部の直径が前記ノズルの直径の２〜８倍とす
ることでより撥水処理が施された凹部の保護性能を維持
しつつ、安定した吐出を実現できる。That is, when the diameter of the concave portion is less than twice the nozzle diameter, the ink may form a meniscus in the concave portion depending on the ink contact angle on the water-repellent treatment layer. The capillary force of the concave portion depends on the diameter of the concave portion. As the diameter of the concave portion is larger, the capillary force is weaker, and as a result, a meniscus is less likely to be formed at the step. Therefore, by setting the diameter of the concave portion subjected to the water-repellent treatment to 2 to 8 times the diameter of the nozzle, stable ejection can be realized while maintaining the protection performance of the concave portion subjected to the water-repellent treatment.
さらに、本発明特許請求の範囲第５項に記載のインク
ジェット記録ヘッドによれば、弾性部材によって構成さ
れたブレードがノズル面に当接する力によって変形する
ため、撥水処理が施された凹部の直径d1と前記凹部の深
さd2が２≦d1/d2≦20の関係を満たすことで、撥水処理
層の保護をしつつ、凹部の異物除去が可能となる。Further, according to the ink jet recording head according to claim 5, since the blade constituted by the elastic member is deformed by the force of contacting the nozzle surface, the diameter of the concave portion subjected to the water-repellent treatment is provided. When d 1 and the depth d 2 of the concave portion satisfy the relationship of 2 ≦ d 1 / d 2 ≦ 20, foreign matters can be removed from the concave portion while protecting the water-repellent treatment layer.
第１図（ａ），（ｂ）は本発明の実施例を示すインクジ
ェット記録ヘッドのノズル面の段差部を示す正面図とＢ
−Ｂ断面図。第２図はインクジェット記録ヘッドのイン
ク吐出状態を示す断面図。第３図はインクジェット記録
ヘッドの段差構造を例を示す断面図。第４図（ａ），
（ｂ），（ｃ）はそれぞれ段差部の角部の形状の例を示
す断面図、第５図（ａ），（ｂ）は従来のインクジェッ
ト記録ヘッドのノズル面の段差を示す正面図とＡ−Ａ断
面図。第６図（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来のインクジ
ェット記録ヘッドのインク吐出状態を示す断面図。 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 3b……段差部の凹角部 3c……段差部の凸角部 ４……インク ５……インク柱 ６……撥水処理層FIGS. 1A and 1B are a front view showing a stepped portion of a nozzle surface of an ink jet recording head showing an embodiment of the present invention, and FIG.
-B sectional drawing. FIG. 2 is a sectional view showing an ink discharge state of the ink jet recording head. FIG. 3 is a sectional view showing an example of a step structure of the ink jet recording head. FIG. 4 (a),
FIGS. 5B and 5C are cross-sectional views showing examples of the shape of the corners of the stepped portion, respectively. FIGS. -A sectional drawing. 6 (a) and 6 (b) are cross-sectional views showing the ink discharge state of a conventional ink jet recording head. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ink jet recording head board 2 ... Nozzle 3 ... Step part 3a ... Peripheral part of step part 3b ... Concave corner part of step part 3c ... Convex corner part of step part 4 ... Ink 5 ... Ink pillar 6 Water-repellent layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−59047（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/135 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-59047 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/135
Claims (5)
に単一の基板により形成され、かつ表面に撥水処理が施
された凹部を有することを特徴とするインクジェット記
録ヘッド。1. An ink jet recording head comprising: a nozzle for discharging ink; and a concave portion formed of a single substrate near the nozzle and having a surface subjected to a water-repellent treatment.
ーパー状の角度をもったテーパー面であることを特徴と
する請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein an outer peripheral portion of the concave portion subjected to the water-repellent treatment is a tapered surface having a tapered angle.
して15〜75度傾いていることを特徴とする請求項２に記
載のインクジェット記録ヘッド。3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein said tapered surface is inclined by 15 to 75 degrees with respect to a surface near said nozzle.
ノズルの直径の２〜８倍であ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。4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the diameter of the water-repellent concave portion is 2 to 8 times the diameter of the nozzle.
記凹部の深さd2が以下の関係を満たすことを特徴とする
請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。 ２≦d1/d2≦205. The ink jet recording head according to claim 1 , wherein a diameter d 1 of the concave portion subjected to the water-repellent treatment and a depth d 2 of the concave portion satisfy the following relationship. 2 ≦ d 1 / d 2 ≦ 20
Priority Applications (1)
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| JP30507590A JP3060526B2 (en) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | Inkjet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP30507590A JP3060526B2 (en) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | Inkjet recording head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH04176657A JPH04176657A (en) | 1992-06-24 |
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Family
ID=17940816
Family Applications (1)
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| JP30507590A Expired - Lifetime JP3060526B2 (en) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | Inkjet recording head |
Country Status (1)
| Country | Link |
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