JPH01123752A - ドロップオンデマンド型インクジェットヘッド - Google Patents

ドロップオンデマンド型インクジェットヘッド

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JPH01123752A
JPH01123752A JP28341687A JP28341687A JPH01123752A JP H01123752 A JPH01123752 A JP H01123752A JP 28341687 A JP28341687 A JP 28341687A JP 28341687 A JP28341687 A JP 28341687A JP H01123752 A JPH01123752 A JP H01123752A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
nozzle
end surface
head
nozzles
Prior art date
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Pending
Application number
JP28341687A
Other languages
English (en)
Inventor
Toyoji Shioda
潮田 豊司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP28341687A priority Critical patent/JPH01123752A/ja
Publication of JPH01123752A publication Critical patent/JPH01123752A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1606Coating the nozzle area or the ink chamber

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェットプリンタに用いられるドロップ
オンデマンド型インクジェットヘッドに関する。
〔従来の技術〕
第4図(a)はドロップオンデマンド型インクジェット
プリンタに用いられるヘッドの基本的構成を示す平面図
で、第4図(b)は第4図(a)の断面図である。この
ドロップオンデマンド型インクジェットプリンタに用い
られるヘッドは第4図(a)および第4図(b)に示す
ように、インク滴27を噴射するノズル21とインク室
24との間に圧力室22を有する噴射チャネル系統が形
成された基板20に、ガラスセラミックないしステンレ
スなどの材質からなる可撓性の薄平板状の弾性板25を
拡散溶接等の手段により接合し、ジルコンチタン酸塩、
チタン酸バリウムなどの材質からなる電気機械変換器、
すなわち圧電素子26を弾性板25上の圧力室22に対
応した位置に接着した構成となっている。
さて、圧電素子26に記録信号に従った電気信号を印加
すると、弾性板25の圧力室22に対応した位置にある
部分が瞬時に曲げ変形され、圧力室22の容積が瞬間的
に減少し、圧力室22内のインクに圧力波が発生する。
その圧力波の伝搬により、ノズル21内のインクがイン
ク滴27となって飛翔するという原理である。実際にプ
リンタに搭載するインクジェットヘッドは、第5図に示
すように1つの基板20に前記噴射チャンネル系統を複
数個配列し、ヘッドの一部にノズルを集積したマルチノ
ズル構成から成っている0本へ・ラドは、外部に設けら
れたインクタンク28からインク供給路29を介してイ
ンク室24ヘインクが供給されるが、インクタンク28
内のインクに混入する異物などが本ヘッド内に入ってノ
ズル21を詰まらせないように、インク供給路29の途
中に°数〜数10μm程度の開孔率を持ったフィルタ3
0が設けられている。この種のヘッドは、記録時におけ
る高速性を確保するために、表裏に前記噴射チャンネル
系統を設け、1ヘツドあたりのノズル数を増やすのが通
常である0例えば、漢字プリンタとして使う場合、ノズ
ル数は24〜32ノズルである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来、第5図に示したインクジェットヘッドにおいては
、集積化されたノズルによって形成される2列のノズル
列を含むヘッドの端面31は、各ノズルから噴射される
インク滴の飛翔方向を揃えるために、研磨され鏡面仕上
げにしている。このヘッドでインク滴を噴射するときに
、インク滴を噴射すると、第5図のB−B断面を表した
第6図に示すように、インクの界面張力によりノズル端
面31の一部が濡れるが、そのインクの濡れ32の分布
は不均一であり、インク滴27の噴射時において、端面
31上の濡れ32と吐出されたノズルからのインクとの
間の表面張力により、インク滴27の飛翔方向が曲げら
れ、各ノズルより噴射されるインク滴の噴射方向が均一
でなくなる問題が生じ、記録品質が悪くなるという問題
がある。
また、メニスカス33の形状が著しく歪められ、第6図
の左側に示すように空洞34ができ、次に同図の右側に
示すように、空洞34がノズル21内に巻き込まれて気
泡35となり、それが噴射チャンネル系統内の残留振動
により9、高い確率で圧力室へ引込まれる。その圧力室
に引込まれた気泡35は、周りのインクに比べると弾性
係数が非常に小さいので、圧電素子26によるインパル
スが気泡35の変形により吸収されてしまうため、圧力
室内の圧力が上昇せず、ノズルへの圧力波の伝播が行わ
れなくなる。そのため、インク滴の噴射が不可能となる
問題が生じていた。これを解決するために、従来は端面
31に、四ふつ化エチレン樹脂(商品名:テフロン)を
コーティング処理し、撥水性を持たせるようにしている
が、その撥水性コーテイング膜を形成するときに、その
コーテイング材がノズルの内部まで浸入しやすく、その
ノズル内面にまで形成された撥水性のコーテイング膜に
よってインクがはじかれ、そのメニスカスの位置がヘッ
ドの内部にまで後退するため、不安定なインク滴の噴射
が起こり、また撥水性のコーテイング材においても完全
な撥水効果を持つ材料は得られておらず、若干の濡れ現
象が端面に起こり、所望の効果は得られていない、これ
らの問題は、インクジェットプリンタの記録品質、信頼
性に関わる重要な問題となっている。
本発明の目的は、ノズル端面におけるノズル先端部に溝
を設けることにより、インク滴の方向が均一で、気泡の
発生のないドロップオンデマンド型インクジェットヘッ
ドを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のドロップオンデマンド型インクジェットヘッド
は、インク滴を発生するノズルと、インクに圧力を発生
する圧力室と、圧力室から前記ノズルへインクを圧力伝
播し輸送する導通路と、インクを外部から一時的にヘッ
ド内に蓄えるインク室と、インク室から圧力室へインク
を供給する供給路で構成された複数個の噴射チャンネル
系統からなり、ヘッドの端の一部に本積されたノズルを
有するマルチノズル型ドロップオンデマンドインクジェ
ットヘッドにおいて、前記集積されたノズルによって形
成されたノズル列を含むヘッドの端面が、ノズル列に対
して対称な面となるように溝を設け、かつノズル列を含
む面を親水性に表面処理を施すことにより、上記問題点
を解決している。
〔作用〕
以上の構成においては、ノズルからインク滴を噴射する
ときに、親水性の表面処理を施された端面はインクの濡
れが生じるが、インクの濡れによるインク膜の厚みの大
きさは溝を設けることによる端面の幅の制限と、その端
面上のインク膜の表面張力のバランスとにより、インク
滴の噴射に影響を与えない程度の薄い膜となる。そのた
め、ノズル列の各ノズルより噴射されるインク滴の噴射
方向が均一となり、かつノズル内へ気泡を巻き込みにく
くすることができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図(a)は本発明の一実施例のノズル列の一部をイ
ンク滴噴射方向から見た正面図で、第1図(b)は第1
図(a)のA−A断面図である。
第1図(a)に示すようにノズル21を含む面には、幅
b2を持つノズル21を中心に幅b 1+b 2+b9
で、かつす、=bsになるように溝10を設ける。さて
、ヘッドを駆動させるときに端面11はインクで濡れて
くるが、第1図(b)に示すように濡れ出たインクは溝
10に流れ出て、かつインクの表面張力、接触角のバラ
ンスにより、薄いインク膜12となる。また、幅1) 
1 + bSは小さいほどインク膜12を薄くすること
ができる。従って、端面11はインクが拡散しやすくす
る(濡れやすくする)ために親水性の面で形成されてい
る。その親水性の材料は、インクに対して接触角0°の
材料で、Ni、Ti、5LO2,Tie。
等であり、それらの材料でヘッドを構成するか、または
メツキ、蒸着、スパッタリング等のコーチする。なお、
親水性のコーティング材料がノズル内に浸入してもノズ
ル内のメニスカスに悪影響を与えることはなく、逆にメ
ニスカスの安定化に寄与する。また、上記の表面処理の
他に、端面11を放電加工、サンドブラスト、エツチン
グ等による表面荒さのRmaxが2μm以下程度の梨地
仕上処理を施すと、その親木性は一層促進される。
第2図は第1図のノズル列からインク滴を噴射したとき
の断面図で、第2図に示すようにインク滴を噴射すると
き、端面11がノズル21に対して対称であれば、イン
ク滴27とノズル21の周りのインクとの表面張力のバ
ランスがとられ、インク滴27の飛翔方向がノズル21
の周りの端面11のインクによって曲げられることがな
く、さらにメニスカスも歪められることがないので気泡
の巻き込みも起こることはない、また端面11のインク
の膜が薄いため、インク滴の飛翔速度の低下などの影響
がない、もし、溝10を省略した場合、第3図に示すよ
うにインク膜12′が厚いものとなり、インク滴を噴射
するに必要なエネルギーが増大し、また、インク膜12
′の表面の傾斜αがインク滴の飛翔方向を悪化させるこ
とになり、望ましくない、従って、本発明の目的を達成
するために、溝10は重要な役割を果している。
〔発明の効果〕
以上説明した構成を採った本発明のドロップオンデマン
ド型インクジェットヘッドは、ノズル端面上にあるノズ
ルからインク滴を噴射するとき、溝により幅を制限され
た端面に拡散されたインクの表面張力のバランスにより
、インク滴の噴射に影響を与えない程度のインクの薄い
膜が形成されるので、ノズル列の各ノズルより噴射され
るインク滴の噴射方向が均一となり、かつノズル内へ気
泡を巻き込みにくくすることができるので、従来のヘッ
ドに比べて記録品質が良く、信頼性の高いヘッドが得ら
れ、従来のヘッドの問題点を解決できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の一実施例のノズル列の一部をイ
ンク滴噴射方向から見た正面図、第1図(b)は第1図
(a)のA−A断面図、第2図は第1図(b)において
インク滴を噴射した様子を示す図、第3図は第1図(b
)において溝を省略したときを示す図、第4図(a)は
ドロップオンデマンド型インクジェットプリンタに用い
られるヘッドの基本的構成を示す平面図、第4図(b)
は第4図(a)の断面図、第5図はドロップオンデマン
ド型インクジェットヘッドの従来の代表例を示す図、第
6図は第5図のB−Bの断面においてインク滴を噴射し
た様子を示す図である。 10・・・溝、11・・・端面、12・・・インク膜、
21・・・ノズル、27・・・インク滴、33・・・メ
ニスカス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. インク滴を噴射するノズルと、インクに圧力を発生する
    圧力室と、この圧力室から前記ノズルへインクを圧力伝
    播し輸送する導通路と、インクを外部から一時的にヘッ
    ド内に蓄えるインク室と、インク室から前記圧力室へイ
    ンクを供給する供給路とで構成された複数個の噴射チャ
    ンネル系統からなり、ヘッドの端の一部に集積されたノ
    ズルを有するマルチノズル型ドロップオンデマンドイン
    クジェットヘッドにおいて、前記集積されたノズルによ
    り形成されたノズル列を含むヘッドの側面が、ノズル列
    を中心に対称な面となるように溝を形成し、かつノズル
    を含む面を親水性に表面処理することを特徴とするドロ
    ップオンデマンド型インクジェットヘッド。
JP28341687A 1987-11-09 1987-11-09 ドロップオンデマンド型インクジェットヘッド Pending JPH01123752A (ja)

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