JPH02212153A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

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、吐出口（オリフィス）からインク滴を吐出さ
せて被記録面へ付着させることにより記録を行なうイン
クジェット記録装置の記録ヘッドに関する。 〔従来の技術〕 従来より、インクジェット記録装置は、低騒音、高速記
録、普通紙使用可能なと種々の優れた点を有する記録装
置として知られている。 第４図は、インクジェット記録装置に備えられる従来の
記録ヘッドの構成の一例を示す模式図である。 この記録ヘッド１は、基板２上に等間隔に配列する微小
な流路壁５を有し、各流路壁５の間の基板２上面には電
気・熱変換体３を有し、且つ電気・熱変換体３に電気エ
ネルギーを供給する電極４を有する。更に、流路壁５の
上にはインク供給管７およびコネクタ９を備えた天板６
が設けられることにより微細な吐出口ＩＯが形成されて
いる。また、インクジェット記録ヘッドにおいて吐出口
が設けられたオリフィス面１１とは、吐出口を含む側の
面の全体を言い、この図に示す記録ヘッドにおいては、
流路壁５、基板２および天板６の吐出口側の面を意味す
る。 なお、この図に示すような構成の記録ヘッドは、エツチ
ング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロセスを
利用して製造できる。そのような製造法により、吐出口
の密度が１６個／ｍｌといった高密度の配置で、　１２
８個または２５６個の多数の吐出口が形成できる。 この記録ヘッドにおいて、インクは、液体貯蔵室（不図
示）から、インク供給管７を通って共通液室８内に供給
される。供給されたインクは、毛細管現象により流路１
０内に供給される。この時、電気・熱変換体３に通電す
ると、その部分のインクが加熱されて発泡現象が生じ、
その発泡のエネルギーにより吐出口ｌＯからインク液滴
が吐出する。 （発明が解決しようとする課題） 上述したような従来の記録ヘッドにおいては、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が有った。以
下、その原因について述べる。 通常、記録ヘッドからインク液滴を吐出させると、例え
ば、第５図（ａ）に示すように、被記録面に付着すべき
インク滴１６と一緒にサテライト状インク滴１７が生じ
る。そして、このサテライト状インク滴１７は吐出口が
設けられた面１１に付着し易く、長時間連続吐出を行な
うと、それが蓄積してインク溜り１８となる。第５図（
ｂ）は、第５図（ａ）に示した記録ヘッドの模式的正面
図であり、この図に例示するような大きなインク溜り１
８が散在することになる。なお、面１１を構成する天板
６の側面、流路壁５の側面、基板２の側面の各々に接触
角の違いが有る場合には、インク溜り１８はその各々の
界面上に生じ易くなる。このような大きなインク溜り１
８が吐出口ＩＯ近傍に存在していると、インク滴１６が
吐出口から吐出される際、その飛翔方向が正規の方向か
らずれてしまったり（第５図（ａ））、インク滴１６が
液溜り１８に吸収され不吐出状態になりてしまう。 そこで、この課題を解決すべく、第６図（ａ）。 （ｂ）に例示するように、面１１全体に撥液膜を形成し
て、インク溜り１８を生成し難くする記録ヘッドが提案
された。しかし、その記録ヘッドを使用しても、かなり
長時間連続して吐出を続ければ、同様にインク溜り１８
が発生してしまう場合もある。 本発明の目的は、長時間連続記録における記録安定性の
更なる向上が達成されたインクジェット記録ヘッドを提
供することにある。

【課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた
結果、吐出口が設けられた面に接液性の分布を持たせる
ことが非常に有効であることを見い出し、本発明を完成
するに至った。 すなわち本発明は、吐出口からインク滴を吐出させて被
記録面へ付着させることにより記録を行なうインクジェ
ット記録装置の記録ヘッドにおいて、吐出口が設けられ
た面が前記インクに対する接液性の分布を有し、該接液
性の分布が、吐出口近傍の領域では撥液性、該吐出口か
ら離れた領域では親液性となる分布であることを特徴と
するインクジェット記録ヘッドである。 本発明の記録ヘッドにおいては、サテライト状インク滴
が吐出口近傍の領域（撥液性領域）に付着し蓄積して徐
々に大きくなると、そのインク滴は親液性領域にはみ出
し、表面張力の作用により親液性領域の方に移動する。 したがって、大きなインク滴は、吐出口から離れた領域
（親液性領域）にのみ存在することになるので、吐出に
悪影響が及ばない。 本発明において「吐出口近傍の領域」とは、インクの飛
翔軌跡に悪影響を及ぼす程の大きなインク滴の径よりも
、小さい寸法である領域であることが望ましい。その具
体的寸法は、記録ヘッドのノズルの大きさ、撥液性およ
び親液性の程度やインクの種類などにより異なるので一
概には言及できないが、吐出口から０．５　ｍｍ以内の
領域が望ましく、更には０．１ｍｍ以内の領域が好まし
い。 また本発明において「吐出口から離れた領域」とは、上
記「吐出口近傍の領域」よりも吐出口から離れた位置の
領域を意味する。 また本発明において「撥液性」、「親液性」とは、吐出
口近傍の領域の接液性が、吐出口から離れた領域の接液
性と比較して、より撥液性であるという接液性の異なり
を意味し、特に具体的な撥液性の程度、親液性の程度に
限定されるものではない。ただし、吐出口近傍の領域は
、インクに対する接触角が１００°以上程度の撥液性で
あることが好ましく、吐出口から離れた領域は、インク
に対する接触角が７０°以下程度の親液性であることが
好ましい。 なお、吐出口近傍の領域（ｔ４１液性領域）の表面に凹
凸があると、この凹凸部を核にしてインク液溜りが形成
され易くなるので、撥液領域の表面は均一で滑らかであ
ることが望ましい。 また本発明において「吐出口が設けられた面」とは、記
録ヘッドにおける吐出口が存在する側の全面、言い換え
るならば、被記録面に対向する側の全ての面を含む。し
たがって、例えば、後に詳述する実施例３における斜面
部分（親液層１９）をも含むものである。 なお、吐出口近傍の領域が均一な撥液性の面であり、吐
出口から離れた領域が均一な親液性である面、すなわち
異なる２種のみの接液性を有する面を有する記録ヘッド
は、作製が簡易な点から、本発明の好ましい態様である
。ただし、本発明はこの態様に限定されず、吐出口近傍
から離れるに従って、徐々に撥液性から親液性に変化す
る分布を有するような態様であっても、当然本発明の効
果を奏する。 ところで、上述してきたように吐出口近傍の領域を均一
な撥液性の面に、吐出口から離れた領域を均一な親液性
の面にする方法としては、以下のような方法がある。イ
ンクが水性の場合、記録ヘッドのオリフィス面が、例え
ばステンレス、ニッケル、プラチナ、アルミニウム、及
びこれらの合金等の金属、サファイヤ、ルビー、ガラス
。 或はエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹
脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ニトリル系
ゴム等の親水性の材質で構成し、吐出口近傍のみをシリ
コーンオイルを主体とじたシリコーン系撥水剤或は、フ
ッ素系界面活性剤やフッ素ポリマー等からなるフッ素系
撥水剤で表面処理する。また、逆に記録ヘッドのオリフ
ィス面す撥液性の材質で構成し、吐出口から離れた領域
をエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂
、セルロースアセテート、セルロースエステル等で親水
性処理を施す方法等を採用する事により、本発明の記録
ヘッドを構成する事が可能となる。 本発明は、吐出口が設けられた面に接液性の分布をもた
せたことに主な特徴を有し、インクジェット記録ヘッド
に必要とされるその他の構成（インク流路、吐出エネル
ギー発生素子、液室など）は特に限定されず、インクジ
ェット記録ヘッドの機能を奏するように構成されていさ
えすればよい。 例えば、吐出エネルギー発生素子としては、ピエゾ素子
などの電気機械変換体、レーザ等の電磁波を照射する素
子、電気熱変換体など種々のがあり、何れも本発明に利
用できる。 特に、電気熱変換体を用いると、吐出口を高密度に配列
できるので、高解像力の記録が可能となり、また記録ヘ
ッドとして全体的なコンパクト化も容易で且つ最近の半
導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩ
Ｃ技術やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用でき、
長尺化および面状化（２次元化）が容易である。更に、
そのような理由から、マルチ吐出口化、高密度実装化が
容易で、しかも大量に生産性良く製造コストも安価とな
る。 （実施例〕 以下、本発明を、図面を参照しつつ、実施例により更に
詳細に説明する。 実施例１ 第１図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明の一実施例を示す
図であり、第１図（ｂ）は記録ヘッドを吐出口面側から
見た正面図、第１図（ａ）はその側面図である。 この記録ヘッドにおいては、撥液領域および親液領域が
同一平面に形成されている。すなわち、撥液層１５と親
液層１９とが同じ厚さである。本実施例の記録ヘッドは
、第１図（ａ）に示すように、撥液層１５には小さなイ
ンク滴しか付着しない。 実施例２ 第２図は、本発明の他の実施例を示す側面図である。 この記録ヘッドにおいては、撥液層１５の厚さＤを、親
液層１９の厚さｄよりも厚くなるように構成しているの
で、撥液層が突出している。一般に液体は段差部分に溜
り易いので、撥液層１５に付着したインクは、撥液層１
５と親液層１９の段差に移動し易く、それ故に撥液層】
５上にはよりインク溜りがより生成し難くなる。 実施例３ 第３図は、本発明の他の実施例を示す側面図である。 本実施例の記録ヘッドを、上向きや横向きに使用すれば
、親液層１９のインクがその自重により撥液層１５に戻
ってしまうという傾向がより減少し、それ故に撥液層１
５上にはよりインク溜りがより生成し難くなる。この傾
斜の角度（θ１．θ２）は特に３０°〜６０°程度にす
ることが好ましい。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドは、長時間連続記録を行なった場合であっても、イン
クの液溜りに起因する吐出インク滴の飛翔方向のずれや
不吐出の発生がほとんど無く、安定した正常なインクの
吐出を維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）　、第２図および第３図は、各々
本発明のインクジェット記録ヘッドの実施例を例示する
模式的側面図または模式的正面図、第４図、第５図（ａ
）　、　（ｂ）および第６図（ａ）　、　（ｂ）は各々
従来のインクジェット記録ヘッドを例示する斜視図、模
式的側面図または模式的正面図模式図である。 ２・・・基板　　　　　３・・・電気・熱変換体４・・
・電極　　　　　５・・・流路壁６・・・天板　　　　
　７・・・液体供給管８・・・共通液室　　　９・・・
コネクタ１０・・・吐出口　　１１・・・吐出口面１５
・・・撥液層　　　　１６・・・インク液滴１７・・・
サテライト状インク滴 １８−・・インク液溜り　１９・・・親液層特許出願人
　　キャノン株式会社 代　理　人　　弁理士　若株　忠 （ｂ） 第１図 し 第 図 （ｂ） 第 図 （ａ） ］８ （ｂ） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）吐出口からインク滴を吐出させて被記録面へ付着さ
   せることにより記録を行なうインクジェット記録装置の
   記録ヘッドにおいて、 吐出口が設けられた面が前記インクに対する接液性の分
   布を有し、該接液性の分布が、吐出口近傍の領域では撥
   液性、該吐出口から離れた領域では親液性となる分布で
   あることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 ２）該吐出口が形成されている面の撥液性の領域が、接
   液性の領域よりも突出している請求項１記載のインクジ
   ェット記録ヘッド。