JP3501083B2 - インクジェット記録ヘッド用ノズルおよびその製造方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッド用ノズルおよびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク液滴を飛翔
させて画像記録等を行うインクジェット記録ヘッドで用
いるノズルおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のインクジェット記録ヘッドを図７
を参照して説明する。図７は従来のインクジェット記録
ヘッドの概略構成を示す断面図である。従来、この種の
インクジェット記録ヘッドは、図７に示すようにインク
滴６を吐出するためのノズル１と、インクプール１２
と、圧力発生機構１３を備えた圧力室８と、インクプー
ル１２と圧力室８の間を連通する供給路１１とで構成さ
れる。ヘッドは例えば、ノズル１が予め形成されたノズ
ルプレートほかの複数のプレート（図示せず）を積層す
るなどして製造する。圧力室８に満たしたインクを、圧
力発生機構１３によって加圧し、ノズル１からインク滴
６を吐出する。
【０００３】インク滴６を吐出した際、微小なサテライ
ト滴がノズル１の周囲に再付着することがある。この
他、ノズル１からインクが盛り上がるオーバーシュート
現象によって、ノズル１からあふれ出たインクが周囲に
留まる。あるいは、ノズル１近傍に付着したゴミなどに
よって、周囲がインクで濡れた状態になることがある。
【０００４】図８は、インク濡れによって生じるインク
滴の傾きを説明する断面図であるが、図８に示すよう
に、このインク濡れ７に起因して、インク滴６の吐出方
向が傾いたり、滴径、速度等がばらつくなどして、イン
クジェット記録ヘッドの印字性能を著しく低下させるこ
とがある。
【０００５】従来技術では一般に、インクに対して撥水
性能を有す膜をノズル表面に形成し、インク濡れの発生
を抑制する。また、定期的にゴムラバー等を用いてノズ
ル表面のワイピング（かき取り）を行い、ノズル周囲の
インク濡れやゴミを除いたり、インク濡れを助長する付
着ゴミを除去したりする。さらに、前述のワイピング等
による機械的な摩擦から、ノズルを保護することを主目
的とし、ノズル周囲に段差を設けることが知られてい
る。
【０００６】従来技術のノズル形状は、例えば特開平４
−１７６６５７号公報で開示されており、図９は同種の
ノズルの断面斜視図を示している。ノズル１を設けたノ
ズルプレート１５と同一の基板に段差３が形成されてお
り、段差３の径はノズル１の２から８倍、深さは５０ミ
クロン以下が良いとされている。段差３の製造方法につ
いては、例えば特開平５−１５５０２７号公報で放電加
工、フォトエッチング、ポンチを用いたプレス、および
レーザ加工による技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ここで実用的なインク
ジェット記録ヘッドのノズルにおける重要な課題は、簡
略な製造方法によって、ノズル周囲のインク濡れの残留
を極力防止するとともに、インク濡れが生じた場合は速
やかにこれを除去することにある。図１０は、時間経過
に伴うインク濡れ７の変化を表している。撥水膜（図示
せず）の性能が良好であれば、同図に示したように、イ
ンク濡れ７（図１０（ａ））は表面張力の作用によって
ノズル１の液面（メニスカス）に引き込まれようとし
（図１０（ｂ））、やがてノズル１の近傍にインク濡れ
７が無い定常状態に戻る（図１０（ｃ））。
【０００８】しかしながら、従来技術のノズル１では、
インク２がノズル１に引き込まれるまでに時間を要す
る。また、ワイピングによって前述のインク濡れ７やゴ
ミをかき取る際、インク濡れ７が引きずられる等の要因
によって、新たなインク濡れ７を発生させてしまうこと
がある。このため、インク滴６の吐出方向や滴径、速度
等がばらついたり、特に高周波でインク滴６を吐出する
場合は、ノズル１の近傍にインク濡れ７が無くなる前
に、次のインク滴６が吐出されるため、印字性能が悪化
する課題を残す。
【０００９】上述の問題を解決するために、図１１に示
すように、インクを吐出するノズルの開口エッジ周囲
に、前記ノズルを取り囲む環状凸部を設けた構造とする
ことにより、ノズル周囲にインク濡れが発生しても、イ
ンク濡れは環状凸部で分断され、インクの表面張力によ
って環状凸部より内側のインク濡れがノズルに引き込ま
れる。このため、短時間でノズル近傍にインク濡れが無
い定常状態に戻る。このような構造は、例えば、特開昭
６１−５７３４５号公報に開示されている。
【００１０】さらに、ノズルをワイピングする際、環状
凸部が存在する事によって、ノズルとワイパーとの機械
的な摩擦が抑制される。また、環状凸部より外側にある
インク濡れや、インク濡れを助長するゴミが、ワイピン
グに伴って環状凸部の内側に引きずられて来ないよう遮
断する効果もある。
【００１１】また、図１２に示すように、前記ノズルを
取り囲む環状凸部は、概略同心円状に複数個設けること
により、ノズル周囲のインク濡れは短時間でノズルに引
き込まれるとともに、ワイピングによってインク濡れや
ゴミが環状凸部の内側に来ないよう遮断する。加えて、
環状凸部を複数形成したことで、ワイピング等の機械的
な摩擦による環状凸部の摩耗を緩和することができる。
【００１２】また、図１３に示すように、前記ノズルを
取り囲む平面形状でかつ前記ノズル表面を底面とする段
差を設け、前記環状凸部は前記段差の内側に、前記段差
以下の高さで設ける。これにより、環状凸部の効果で、
インク濡れによる悪影響を防止でき、環状凸部の外側に
段差を形成したことで、ワイピング等に伴う機械的な摩
擦から、環状凸部を保護することができる。ワイピング
の際、インク濡れやゴミは段差と環状凸部の間に入るた
め、環状凸部の内側に引きずられて来ることを防止する
効果もある。
【００１３】しかし、このような環状凸部を設けた構造
では、図１４（ａ）に示すように、インク漏れ７が発生
すると、インク漏れ７は環状凸部を乗り越える。このイ
ンク漏れ７は、図１４（ｂ）に示すように、定常状態に
戻るときに、環状凸部の外側に残留してしまう。これは
図１５に示す段差の内側に環状凸部を設けた例でも同様
である。さらに、図１５に示す形状のノズルに対してワ
イピングを行うと、図１６に示すように、インク漏れ７
が環状凸部の内側や段差の内側に残留することもある。
このように残留したインク漏れ７が、例えば、空気中に
漂うゴミ等の微粒子を吸収すると粘着性を呈したり、固
まったりして除去することが困難な状態となり、これが
積層することにより印字に悪影響を及ぼすこともあり得
る。
【００１４】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、上述のインク濡れに係わる課題を解決し、イ
ンクジェット記録ヘッドの印字性能低下を防止できるノ
ズルを提供することを目的とする。また、従来技術では
本発明のノズルを容易に製造できない課題があり、あわ
せて本発明のノズルの製造方法を提供することを目的と
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点はイ
ンクジェット記録ヘッド用ノズルであり、インクを吐出
するノズルの開口エッジ周囲に、前記ノズルを取り囲む
環状凸部を設け、前記ノズルを取り囲む平面形状でかつ
前記ノズル表面を底面とする段差を設け、前記環状凸部
は前記段差の内側に、前記段差以下の高さで設けられ、
環状凸部には１個ないしは複数個の切り欠きを設けたこ
とを特徴とする。これにより、、ワイパーに引きずられ
てきた環状凸部の外側インク濡れやゴミの多くは、段差
と環状凸部の間に入り、環状凸部の内側の、特にノズル
の近傍にインク濡れやゴミが残ることを防止できる。ま
た、段差を形成したことによって、段差の内側に位置す
る環状凸部は弱くワイパーと接触する。このため、環状
凸部の摩耗は緩和されて耐久性を向上できる。また、こ
れによりワイピングの際、インク濡れやゴミは順次ワイ
ピングの進行方向に移動し、一部のインク濡れは、ノズ
ル内のインクに吸収される。ノズル吸収されなかったイ
ンク濡れは、切り欠き部分を通って、環状凸部の外側に
移動するため、ノズルの近傍にインク濡れが留まること
はない。特に、環状凸部の内側にあったインク濡れやゴ
ミを、環状凸部の外側へ除去できる効果がある。
【００１６】あるいは、前記環状凸部に設けた切り欠き
は、前記ノズルをワイピイングする際のワイパー進入側
と離脱側を含む少なくとも２ヶ所以上に設けることが望
ましい。切り欠きの位置をワイピングの進行方向に一致
させているため、ワイピングに伴って、インク濡れやゴ
ミは、切り欠きを通って環状凸部の内側から外側に除去
できる効果が高まる。
【００１７】あるいは、本発明のインクジェット記録ヘ
ッド用ノズルは、インクを吐出するノズルの開口エッジ
周囲に、前記ノズルを取り囲む環状凸部を設け、前記環
状凸部は、相互に接触することなく複数個設けられたこ
とを特徴とする。これにより環状凸部の耐久性を向上で
きる。すなわち、環状凸部を１個設けた場合には、その
環状凸部が強くワイパーと接触する。しかし、複数個設
けると外側に位置する環状凸部がワイパーと最も強く接
触し、内側の環状凸部は外側と比べて弱く接触する。そ
の結果、ワイパーとの摩擦とそれに伴う摩耗が緩和さ
れ、環状凸部の耐久性が向上する。 あるいは、前記環状
凸部の平面形状は、前記ノズルをワイピイングする際の
ワイパー進入側と離脱側を長手方向とした楕円流線形に
設けることが望ましい。これにより、ワイピングに伴っ
てノズル近傍のインク濡れやゴミが移動する。その際、
環状凸部の内側にインク濡れやゴミが残留したとして
も、ノズルへの悪影響が最も少ない長手方向の両端にの
みに残る確率が最も高く、ノズル近傍にインク濡れ等が
残留しない。
【００１８】あるいは、前記環状凸部の内壁は、最も内
側に設けたもので、前記ノズル開口径の２ないし３倍に
近接して設けることが望ましい。これにより、インク濡
れを分断する環状凸部が、ノズルに近接して設けてある
ため、ノズル近傍において、インク濡れが生じる領域は
小さくできる。インク濡れはインクの表面張力によって
短時間でノズルに引き込まれ、定常状態に戻る。
【００１９】あるいは、本発明のインクジェット記録ヘ
ッド用ノズルは、インクを吐出するノズルの表面を底面
とし、前記ノズルを取り囲む段差を有し、前記段差の平
面形状は、前記ノズルをワイピイングする際のワイパー
進入側と離脱側を長手とした楕円流線形に設けることを
特徴とする。これにより、ワイピングによってインク濡
れやゴミが移動する際、ノズルへの影響が無い段差の長
手方向両端のみに残るので、インク吐出性能への悪影響
は防止できる。
【００２０】本発明の第二の観点はインクジェット記録
ヘッド用ノズルの製造方法であって、前記ノズルが形成
される基板の表面側に薄膜を形成した後、前記段差の底
面部や前記環状凸部以外の領域をフォトリソグラフィー
法によってエッチング除去して前記段差や前記環状凸部
を形成することを特徴とする。このように、ノズルを設
ける基板と別材料の薄膜を成膜してから、エッチング除
去することにより、前述の段差や環状凸部を容易に形成
できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明実施例のインクジェット記
録ヘッド用ノズルの構成を図１ないし図５を参照して説
明する。図１は本発明第一実施例の切り欠きを示す断面
斜視図と拡大斜視図である。図２は本発明第一実施例に
よるインク濡れ防止の効果を表す拡大斜視図である。図
３は本発明第二実施例を示す拡大斜視図である。図４は
本発明第三実施例を示す断面斜視図と拡大斜視図であ
る。図５は本発明第三実施例によるインク濡れ防止の効
果を表す拡大斜視図である。
【００２２】本発明はインクジェット記録ヘッド用ノズ
ルであって、本発明の特徴とするところは、図１に示す
ように、インクを吐出するノズル１の開口エッジ周囲
に、ノズル１を取り囲む環状凸部４を設け、環状凸部４
に、１個ないしは複数個の切り欠き５を設けたところに
ある。
【００２３】切り欠き５は、ノズル１をワイピイングす
る際のワイパー進入側と離脱側を含む少なくとも２ヶ所
以上に設けられる。
【００２４】さらに、ノズル１を取り囲む平面形状でか
つノズル１の表面を底面とする段差３を設け、環状凸部
４は段差３の内側に、段差３以下の高さで設けられる。
【００２５】これらの環状凸部４は、図１２に示したよ
うに、相互に接触することなく複数個設けてもよい。こ
の場合には、環状凸部４の内壁は、最も内側に設けたも
ので、ノズル１の開口径の２ないし３倍に近接して設け
る。
【００２６】あるいは、図３に示すように、本発明のイ
ンクジェット記録ヘッド用ノズルは、インクを吐出する
ノズル１の開口エッジ周囲に、ノズル１を取り囲む環状
凸部４を設け、環状凸部４の平面形状は、ノズル１をワ
イピイングする際のワイパー進入側と離脱側を長手方向
とした楕円流線形に設けられたことを特徴とする。
【００２７】あるいは、本発明のインクジェット記録ヘ
ッド用ノズルは、図４に示すように、インクを吐出する
ノズル１の表面を底面とし、ノズル１を取り囲む段差３
を設け、この段差３の平面形状は、ノズル１をワイピイ
ングする際のワイパー進入側と離脱側を長手とした楕円
流線形に形成されたことを特徴とする。
【００２８】（環状凸部および段差の具体的効果）実施
例の説明に先立って、環状凸部および段差の具体的効果
について図１１ないし図１５を参照して説明する。図１
１に示すように、ノズル１の開口エッジの周囲に、ノズ
ル１と同心円状でノズル１を取り囲む形状の環状凸部４
を１個設ける。ノズル１の開口径は２８ミクロン、環状
凸部４の直径は７０ミクロン、半径方向の平面幅は２０
ミクロン、ノズル１の表面からの高さは５ミクロンとし
た。
【００２９】ここで、環状凸部４によって得られる具体
的効果を説明する。まず、図１１に示したノズルプレー
ト１５を用い、図７に示した構成のインクジェット記録
ヘッドを組み立てた。そして、ノズル１からインク滴６
を吐出させる実験評価を行い、ストロボ照射法および高
速度カメラを用いた観察方法によって、インク滴６やノ
ズル１の周囲のインク濡れ７の挙動を調査した。
【００３０】図１４（ａ）は、インク濡れ７が生じやす
い条件でインク滴６を吐出した場合の、インク滴６が吐
出した直後におけるノズル１の近傍のインク濡れ７の状
態であり、図１４（ｂ）は時間経過に伴うインク濡れ７
の変化を示している。同図に示したように、ノズル１の
周囲に生じたインク濡れ７は、一時的に環状凸部４の外
側まで広がる。しかし、インク濡れ７は数マイクロ秒後
には環状凸部４で分断され、環状凸部４より内側のイン
ク濡れ７がインク２の表面張力によってノズル１に引き
込まれた。
【００３１】これにより、吐出直後から約２５マイクロ
秒後に、ノズル１の近傍にインク濡れ７が無い定常状態
に戻った。比較のため、環状凸部４を持たないノズルプ
レート１５を用い、インク濡れ７の差を調査した。その
結果、同一条件において、インク濡れ７が無い定常状態
に戻るまでに要した時間は、吐出直後から約５０マイク
ロ秒であった。
【００３２】次に、図１１に示すノズルプレート１５で
製造したインクジェット記録ヘッドを用い、インク滴６
の吐出と、ノズル１のワイピングを行った場合のインク
濡れ７やゴミの挙動を調査した。特に、環状凸部４の周
囲を詳細に観察したところ、環状凸部４の外側にあるイ
ンク濡れ７やインク濡れ７を助長するゴミは、ワイピン
グによって環状凸部４まで引きずられてくる。しかし、
環状凸部４の遮断効果によって、インク濡れ７やゴミが
環状凸部４の内側に侵入しないことが分かった。
【００３３】上述の例では、環状凸部４を設けることに
よって、短時間でノズル１の近傍のインク濡れ７をノズ
ル１に引き戻すことができ、ワイピングの際はインク濡
れ７やゴミが環状凸部４の内側に侵入することを防止で
きた。また、環状凸部４が存在する事によって、ノズル
１とワイパーの摩擦が緩和された。
【００３４】また、図１２に示したように、同心円状の
環状凸部４をノズル１の周囲に２個設け、内側に形成し
た環状凸部４の直径は７０ミクロン、外側に形成した環
状凸部４の直径は９０ミクロン、平面幅はいずれも２０
ミクロン、ノズル１の表面からの高さも５ミクロンで同
一とし、ノズル１を用いてインクジェット記録ヘッドを
組み立て、ノズル１の周囲のインク濡れ７の挙動を観察
した。
【００３５】実験評価の結果、インク濡れが環状凸部４
で分断され、環状凸部４より内側のインク濡れがインク
の表面張力によってノズル１に引き込まれる効果は同様
であった。
【００３６】吐出直後から約２５マイクロ秒後に定常状
態に戻る点や、ノズル１のワイピングを行った場合に、
環状凸部４の遮断効果で、インク濡れやゴミが環状凸部
４の内側に来ない点についても同様であった。環状凸部
４を複数形成したことで、ワイピング等の機械的な摩擦
に対する耐久性を向上できた。
【００３７】すなわち、環状凸部４を１個設けた場合に
は、その環状凸部４が強くワイパーと接触する。しか
し、図１２のように複数個設けると、外側に位置する環
状凸部４がワイパーと最も強く接触し、内側の環状凸部
４は外側と比べて弱く接触する。その結果、ワイパーと
の摩擦とそれに伴う摩耗が緩和され、環状凸部４の耐久
性を向上できることが分かった。この効果は、外側に設
けた環状凸部４より内側の環状凸部４の高さを低くする
ことによって一層顕著になる。
【００３８】次に、図１３に示すように、環状凸部４の
外周側に、ノズル１の表面を底面とする環状の段差３を
設けた例について述べる。本例では、環状凸部４は直径
７０ミクロン、平面幅２０ミクロン、高さ５ミクロンで
ノズル１と同心円形状に形成し、その外側に段差３を直
径１５０ミクロン、ノズル１の表面からの高さ５ミクロ
ンで形成した。図１３に示すノズルプレートにより、イ
ンクジェット記録ヘッドを組み立て、インク滴６やノズ
ル１の周囲のインク濡れ７を調査した。
【００３９】図１５（ａ）は、インク滴６が吐出した直
後のノズル１近傍のインク濡れ７を表しており、図１５
（ｂ）は時間経過に伴ってインク濡れ７がノズル１に引
き戻されていく状態を示している。
【００４０】実験評価の結果、インク濡れ７は一度環状
凸部４の外側まで広がるが、数マイクロ秒後に環状凸部
４で分断された。これにより、吐出直後から約２５マイ
クロ秒後に、ノズル１の近傍にインク濡れ７が無い定常
状態に戻り、環状凸部４のインク濡れ７を防止する効果
が確認できた。また、段差３を形成したことによって、
段差３の内側に位置する環状凸部４は弱くワイパーと接
触する。このため、環状凸部４の摩耗は緩和されて耐久
性を向上できた。
【００４１】ノズル１のワイピング評価では、ワイパー
に引きずられてきた環状凸部４の外側インク濡れ７やゴ
ミの多くは、段差３と環状凸部４の間に入りんだ。この
ため、環状凸部４の内側の、特にノズル１の近傍にイン
ク濡れ７やゴミが残ることを防止できることが分かっ
た。
【００４２】なお、上述の例では、段差３の内側に環状
凸部４を１個形成したが、ワイピング時の摩耗に対する
環状凸部４の耐久性や、インク濡れ７の分断効果をさら
に向上するため、環状凸部４を複数個形成してもよい。
また、段差３より環状凸部４の高さを低く形成すると、
耐久性はさらに向上する。
【００４３】（第一実施例）本発明第一実施例を説明す
る。以上では、環状凸部４および段差３の具体的効果に
ついて述べたが、本発明第一実施例では、図１に示すよ
うに、環状凸部４に切り欠き５を複数形成する。本形態
においては、ノズル１と同心円形状に１個の環状凸部４
と、その外側に段差３を形成し、ワイピングを行う際の
ワイパー１０の進入側と離脱側、およびそれらと約９０
度異なる方向に、計４個の切り欠き５を形成した。
【００４４】環状凸部４は直径７０ミクロン、平面幅は
２０ミクロン、高さ５ミクロン、段差３は直径１５０ミ
クロン、ノズル１の表面からの高さ５ミクロンとし、切
り欠き５については、円周方向の幅１０ミクロンで環状
凸部４を破断する形状に形成した。
【００４５】そして前述と同様の方法で、インクジェッ
ト記録ヘッドを組み立て、インク滴６の吐出やワイピン
グの実験評価を行った。その結果、ノズル１の近傍から
速やかにインク濡れ７を除ける効果や、段差３による環
状凸部４の耐久性向上の効果を確認できた。
【００４６】環状凸部７に切り欠き５を設けることによ
り、ワイピングによって生じるインク濡れ７の悪影響を
さらに低減できる効果がある。図２に示すように、ワイ
パー１０の進行によって、段差３の外側にあったインク
濡れ７やゴミ（図示せず）は、順次ワイパー１０と共に
移動し、一部のインク濡れ７は、ノズル１の中のインク
に吸収される。ノズル１に吸収されなかったインク濡れ
７や、ワイピング以前に環状凸部４の内側にあったイン
ク濡れ７やゴミはほとんど、切り欠き５を通って環状凸
部４の外側に移動し、段差３の近傍に僅かに残る程度で
あった。本実施例の効果は、複数の環状凸部４を設けた
構成についても同様に得ることができる。
【００４７】比較のため、切り欠き５を持たない環状凸
部４で同様の評価を行った時は、図１６に示すように、
インク濡れ７やゴミは環状凸部４の内側に残る現象が時
々観察された。これに対して、切り欠き５を設けた本実
施例では、ノズル１の近傍にインク濡れ７やゴミが留ま
る確率はさらに低減できた。
【００４８】（第二実施例）本発明第二実施例を図３を
参照して説明する。本実施例では、環状凸部４の平面形
状を楕円流線形にした点で前述の実施例の構成と異な
り、楕円形の長軸はノズル１に対するワイピイング方向
と同一、短軸はワイピング方向と９０度の方向とした。
【００４９】本実施例の環状凸部４は、平面幅２０ミク
ロン、高さ５ミクロン、長軸の径は１００ミクロン、短
軸側の径は６０ミクロンとし、これを直径１５０ミクロ
ン、ノズル１の表面から高さ５ミクロンの段差３の内側
に１個形成した。切り欠き５については、円周方向の幅
を１０ミクロンとして環状凸部４を破断する形状に設
け、ワイピングを行う際のワイパー１０の進入側と離脱
側に２個形成した。
【００５０】本実施例においても、前述の実施例と同
様、インクジェット記録ヘッドを組み立て、ノズル１の
周囲のインク濡れ７を観察した。ノズル１の近傍のイン
ク濡れ７が環状凸部４で分断され、速やかにノズル１に
戻る効果や、段差３の内側に環状凸部４を設けたこと
で、ワイピングに対する耐久性を向上できる効果を確認
できた。
【００５１】このほか第一実施例と同様、切り欠き５を
形成したことによって、インク濡れやゴミを環状凸部４
の外側に除去できる効果も確認できた。
【００５２】本実施例ではさらに、環状凸部４を楕円流
線形状に形成したことで、ワイピングに伴ってインク濡
れやゴミが環状凸部４の内側に確率的に残ったとして
も、その場所はほとんど楕円の長手方向の両端のみであ
った。また、楕円形状の効果によって、環状凸部４の内
側におけるインク濡れやゴミがワイピング方向に移動し
やすくなり、インク濡れやゴミを環状凸部４の内側から
外側に除去できる効果が一層高まることが分かった。こ
のため、ノズル１の近傍にインク濡れやゴミが留まる可
能性はさらに低減できた。本実施例の効果は、環状凸部
４を複数設けた構成についても同様に得ることができ
る。
【００５３】（第三実施例）次に、本発明第三実施例に
ついて図４および図５を用いて説明する。本実施例にお
いては、段差３をワイパー１０の進行方向を長手とした
楕円流線形に設けた点、環状凸部を設けていない点が第
一および第二実施例とは異なる。
【００５４】本実施例の段差３は、ノズル１の表面から
の高さ５ミクロン、ワイパー１０の進行方向の長軸側径
は１００ミクロン、短軸側の径６０ミクロンに形成し
た。この段差３を設けたノズル１を用い、図７に示した
構造のインクジェット記録ヘッドを組み立て、段差３の
効果を調査した。その結果、段差３をノズル１に近接し
て設けたことによって、インク濡れ７が発生した場合で
も速やかにノズル１に戻る効果が確認できた。
【００５５】本実施例による他の効果は図５に示すよう
に、ワイパー１０によってノズル１の周囲をワイピング
する際、インク濡れ７やゴミが段差３の内側に残留した
としても、段差３の長手方向両端のみに残ることにあ
る。段差３の両端はノズル１への影響が無い部分であ
り、インク吐出性能への悪影響は防止できることが分か
った。なお本実施例では環状凸部を設けなかったが、楕
円流線形状の段差３の内側に環状凸部４を形成してもよ
い。
【００５６】（第四実施例）本発明第四実施例を図６を
参照して説明する。本実施例は、ノズルの製造実施例を
説明する。ここでは同図を用い、段差３の内側に１個の
環状凸部４を設けたノズル１の製造工程について説明す
る。環状凸部４を持たない場合や、段差３を形成せずに
環状凸部４のみを設けたノズル、あるいは複数の環状凸
部４を設けたり、環状凸部４に切り欠き５を形成した実
施例についても、以下の製造工程と同一の方法で製造し
た。
【００５７】まず、ノズルが形成される基板９に薄膜１
４を形成する。基板９はシリコン単結晶ウエハから切り
出したものであり、薄膜１４はポリシリコンをＣＶＤプ
ロセスで５ミクロン厚に堆積成膜した。次に、薄膜１４
にレジスト１６を成膜し、フォトリソグラフィー法で段
差３や環状凸部４以外の領域を開口する。そして、ウエ
ットエッチングで薄膜をエッチングした後、レジスト１
６は除去した。
【００５８】本実施例では、上述の工程で段差３と環状
凸部４を形成した後、薄膜１４を成膜した側から、フォ
トリソグラフィー法とＲＩＥ法（ドライエッチング）で
ノズル１の開口部分を形成し、最後にノズル１の裏面側
からシリコン単結晶の異方性ウエットエッチングでテー
パ形状にエッチング除去して、ノズルプレート１５を製
造した。以上のフォトリソプロセスによって、前述の実
施形態の欄で述べた段差や環状凸部を容易に形成でき
た。
【００５９】次に、ノズルプレート１５の表面にインク
に対する撥水性能を有す膜を形成する。その後、図７に
示すように、このノズルプレート１５と、インクプール
１２とノズルへの連通孔を形成したプールプレートと、
インクに圧力を加える圧力室８と、圧力室８とインクプ
ール１２を連結する供給路１１を形成した圧力室プレー
トとを、接着剤を用いて順次積層接合する。
【００６０】そして本実施例では、圧力発生機構１３と
してピエゾアクチュエータを利用し、圧力室８の下側に
これを接合する。個々のノズル１に対応した圧力発生機
構１３に、個別の電圧を印加できるよう配線を行ってヘ
ッドを製造した。変位発生機構１３に電圧波形を印加
し、圧力室８を下側から上側に押す事によって、圧力室
８に満たしたインクを加圧し、ノズル１からインク滴６
を吐出した。
【００６１】本実施例において、薄膜はＣＶＤ法でポリ
シリコンを成膜したが、メッキ法やスピンコート法等で
他の材質を成膜してもよい。また、ノズルプレートはシ
リコン単結晶基板を用いて製造したが、他の結晶基板や
金属板を用いてもよい。
【００６２】さらに、段差や環状凸部を形成した後にノ
ズルを加工したが、ノズルがあらかじめ形成された基板
に段差や環状凸部を形成してもよい。本実施例ではノズ
ルの加工をフォトリソ方式によって行ったが、金属板に
プレスで微小孔を形成する方法や、ニッケル等を利用し
た電鋳方法その他の手段を用いてもよい。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
環状凸部に切り欠きを形成したり、環状凸部を楕円形状
とすることによって、ノズル近傍のインク濡れが速やか
にノズルに戻り、かつノズル近傍にインク濡れやゴミが
残留しない良好な状態を作り出すことができる。これに
より、個々のノズルから吐出するインク滴の吐出方向な
どの性能バラツキが低減でき、かつ高周波でインク滴を
吐出できる。さらに、本発明のインクジェット記録ヘッ
ド用ノズルを簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第一実施例の切り欠きを示す断面斜視図
と拡大斜視図。
【図２】本発明第一実施例によるインク濡れ防止の効果
を表す拡大斜視図。
【図３】本発明第二実施例を示す拡大斜視図。
【図４】本発明第三実施例を示す断面斜視図と拡大斜視
図。
【図５】本発明第三実施例によるインク濡れ防止の効果
を表す拡大斜視図。
【図６】本発明第四実施例のノズルの製造方法を説明す
る断面図。
【図７】インクジェット記録ヘッドの概略構成を示す断
面図。
【図８】インク濡れによって生じるインク滴の傾きを説
明する断面図。
【図９】従来技術のノズルを示す断面斜視図。
【図１０】インク濡れと時間経過によるインク濡れの変
化を説明する断面図。
【図１１】従来の環状凸部を示す断面斜視図。
【図１２】従来の二重に設けられた環状凸部を示す断面
斜視図。
【図１３】従来の段差および環状凸部を示す断面斜視
図。
【図１４】環状凸部によるインク濡れ防止の効果を表す
断面図。
【図１５】段差および環状凸部によるインク濡れ防止の
効果を表す断面図。
【図１６】従来の問題点を示すための拡大斜視図。
【符号の説明】
１ ノズル ２ インク ３ 段差 ４ 環状凸部 ５ 切り欠き ６ インク滴 ７ インク濡れ ８ 圧力室 ９ 基板 １０ ワイパー １１ 供給路 １２ インクプール １３ 圧力発生機構 １４ 薄膜 １５ ノズルプレート １６ レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−309208（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−293963（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−306256（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−234665（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−339659（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−176657（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−4515（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−12838（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/135

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】インクを吐出するノズルの開口エッジ周囲
    に、前記ノズルを取り囲む環状凸部を設け、前記ノズル
    を取り囲む平面形状でかつ前記ノズル表面を底面とする
    段差を設け、前記環状凸部は前記段差の内側に、前記段
    差以下の高さで設けられ、前記環状凸部には１個ないし
    は複数個の切り欠きを設けたことを特徴とするインクジ
    ェット記録ヘッド用ノズル。
  2. 【請求項２】前記切り欠きは、前記ノズルをワイピイン
    グする際のワイパー進入側と離脱側を含む少なくとも２
    ヶ所以上に設けられた請求項１記載のインクジェット記
    録ヘッド用ノズル。
  3. 【請求項３】インクを吐出するノズルの開口エッジ周囲
    に、前記ノズルを取り囲む環状凸部を設け、前記環状凸
    部は、相互に接触することなく複数個設けられたことを
    特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド用
    ノズル。
  4. 【請求項４】前記環状凸部の平面形状は、前記ノズルを
    ワイピイングする際のワイパー進入側と離脱側を長手方
    向とした楕円流線形に設けられたことを特徴とする請求
    項１または請求項３記載のインクジェット記録ヘッド用
    ノズル。
  5. 【請求項５】 前記環状凸部の内壁は、最も内側に設け
    たもので、前記ノズル開口径の２ないし３倍に近接して
    設けられた請求項１または請求項３記載のインクジェッ
    ト記録ヘッド用ノズル。
  6. 【請求項６】 インクを吐出するノズルの表面を底面と
    し、前記ノズルを取り囲む段差を設け、この段差の平面
    形状は、前記ノズルをワイピイングする際のワイパー進
    入側と離脱側を長手とした楕円流線形に形成されたこと
    を特徴とする請求項１または請求項３記載のインクジェ
    ット記録ヘッド用ノズル。
  7. 【請求項７】 請求項１または請求項３記載のインクジ
    ェット記録ヘッド用ノズルの製造方法であって、前記ノ
    ズルを設ける基板の表面側に薄膜を形成した後、前記段
    差の底面部や前記環状凸部以外の領域をフォトリソグラ
    フィー法によってエッチング除去して前記段差や前記環
    状凸部を形成することを特徴とするインクジェット記録
    ヘッド用ノズルの製造方法。
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