JPH11227213A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より一層安定したインク滴の吐出ができるイ
ンクジェットヘッドを提供することを目的とする。 【解決手段】 内部に形成したインク供給路１６に臨ま
せてノズル板１５を配置し、このノズル板１５には複数
のオリフィス１７とこれに連通して外部に開口するイン
クの吐出口１９とを備え、更に吐出口１９周りのノズル
板１５の表面に、吐出されるインクの薄膜を０．１〜
１．５μｍの厚さの範囲で形成する。このインクの形成
のために、インク薄膜と同じ深さの凹部を設けたり、こ
れらの凹部を除くノズル板１５の表面にインクをはじく
素材を用いた層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通常のインクまた
は微小なインクを吐出して印字するインクジェット記録
装置におけるインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、インクジェット方式のプリン
タが各種事務機器の出力用として広く利用されている。
このインクジェット方式のプリンタは、たとえばレーザ
ープリンタ等と比較すると安価なことや、信頼性が高く
てカラー印刷も容易であることから、その普及度はかな
り高い。

【０００３】図５は従来のインクジェットプリンタの概
略構成を示す正面図、図６は従来のインクジェットヘッ
ドの要部を示す縦断面図である。

【０００４】図５において、インクジェットプリンタ１
の内部に設けたキャリッジシャフト５にキャリッジ３が
図において左右方向に移動可能に配置され、このキャリ
ッジ３にインクジェットヘッド２が装着されている。そ
して、キャリッジシャフト５と平行にローラ２３を配置
し、このローラ２３周りに印字用紙４が送り込まれるの
に合わせて、インクジェットヘッド２からインク滴１２
が吐出され、印字用紙４の表面に印字される。

【０００５】図６に示すように、インクジェットヘッド
２はその内部にインク供給路７を備えるとともに、流路
端にノズル板６を被せたものであり、内部にはインク９
が封入されている。ノズル板６は複数のオリフィス８を
流路として形成するとともに、これらのオリフィス８の
流路端にインクの吐出口１０を開口させたものであり、
吐出口１０の周りにはノズル板６の下端面から２μｍ以
上凹ませた形状の凹部１１が形成されている。

【０００６】このようなインクジェットプリンタ１で
は、インクジェットヘッド２のインク供給路７からオリ
フィス８に供給されたインク９は、複数の吐出口１０か
らインク滴１２となって吐出される。そして、オリフィ
ス８の吐出口１０の周囲には２μｍ以上の深さの凹部１
１が形成されているので、この凹部１１の中で吐出口１
０を出たばかりのインク９を均質化することができ、こ
れによって吐出口１０からのインク滴１２を真っ直ぐに
飛ばすことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、印字用とし
て吐出されるインク滴１２の大きさが２〜２０ｐｌ程度
と小さい場合、吐出口１０の周囲の凹部１１に含まれる
インク９の層の厚みは２μｍと小さいため、吐出されよ
うとするインク９の流れに対する流体抵抗が大きく、凹
部１１を通るときのインク９の移動速度が低下し、飛翔
インク滴の方向が変化する等の不良が発生している。

【０００８】また、凹部１１はノズル板６と一体に形成
されていて表面の性状が同じなので、インク滴１２の吐
出の勢いが大きい場合や、ノズル板６の表面の物性の変
化等によって、インク９が凹部１１以外のノズル表面ま
で漏れ出す。すなわち、通常は深さが２μｍ以上の凹部
１１にインクの表面張力によってインクが形状効果によ
って引き出されるが、吐出の勢いが大きいときには２μ
ｍ以上の凹部１１にインクの流れが発生して凹部１１か
ら漏れ出したり、ゴミや不純物の付着によりノズル板６
の表面の濡れ性が向上した場合にはこの濡れ性によって
インクが凹部１１から引き出されてしまう。

【０００９】このように図６に示した従来のインクジェ
ットヘッド２では、インク９の層の吐出口１０から出口
側での厚みの管理が難しく、厚みの変化による流体抵抗
の増加によりインク９の移動速度の低下が発生し、飛翔
インク滴の方向が変化する等の不良が発生している。

【００１０】本発明は、より一層安定したインク滴の吐
出ができるインクジェットヘッドを提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に形成し
たインク供給路に臨ませてノズル板を配置し、このノズ
ル板には複数のオリフィスとこれに連通して外部に開口
するインクの吐出口とを備えたインクジェットヘッドで
あって、前記吐出口周りのノズル板の表面に、吐出され
るインクの薄膜を０．１〜１．５μｍの厚さの範囲で形
成可能としてなることを特徴とする。

【００１２】このような構成であれば、たとえば２〜２
０ｐｌという微小インク滴の吐出であっても、インク薄
膜を通過するときのインク流れに対する流体抵抗を小さ
く抑えることができるので、吐出速度の低下の少ない安
定したインクの吐出が可能となる。

【００１３】また、吐出口周りにインク薄膜と同じ程度
の凹部を形成すると、インク滴の吐出の勢いが大きい場
合でも凹部以外にインクがあふれることがない。このた
め、ノズル表面の物性の変化やインクの厚みの変化がな
く、安定したインクの吐出が可能なインクジェットヘッ
ドが得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、内部に
形成したインク供給路に臨ませてノズル板を配置し、こ
のノズル板には複数のオリフィスとこれに連通して外部
に開口するインクの吐出口とを備えたインクジェットヘ
ッドであって、前記吐出口周りのノズル板の表面に、吐
出されるインクの薄膜を０．１〜１．５μｍの厚さの範
囲で形成可能としてなるものであり、吐出口周りのイン
ク薄膜の厚さを適正化することによって、微小なインク
滴を吐出する場合でも吐出速度の低下が抑えられ、イン
ク滴の飛翔が安定するという作用を有する。

【００１５】請求項２に記載の発明は、前記吐出口周り
の板の表面に、前記インクの薄膜の厚さにほぼ等しい深
さの凹部を形成してなる請求項１記載のインクジェット
ヘッドであり、凹部からインクが溢れないようにするこ
とで、インク滴の飛翔をより一層安定化させるという作
用を有する。

【００１６】請求項３に記載の発明は、前記凹部を除く
ノズル板の表面に、水性または油性のインクをはじく層
を形成してなる請求項２記載のインクジェットヘッドで
あり、凹部以外の表面に対するインクの付着を抑え吐出
口から凹部を抜けて吐出されるインク滴に対する干渉を
抑えるという作用を有する。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
インクジェットヘッドの要部を示す縦断面図である。

【００１８】インクジェットヘッド１４は、図５で示し
たものと同様にキャリッジシャフトに移動可能に連接し
たキャリッジに一体に取り付けられるものであり、印字
用紙に対するインクの吐出動作は従来例のものと同様で
ある。

【００１９】図１において、内部にインク供給路１６を
形成したインクジェットヘッド１４には、たとえばガラ
ス，ポリイミド，ステンレスなどの有機や無機材料を素
材としたノズル板１５をインク供給路１６の流路端に臨
ませて取り付けている。このノズル板１５は、プレス，
レーザー加工，射出成形などにより複数のオリフィス１
７を開口させ、これらのオリフィス１７及びインク供給
路１６の中に水性もしくは油性のインク１８が満たされ
ている。

【００２０】オリフィス１７は、インクの吐出方向に向
けて先細りするテーパ状の流路断面を持ちその下流端の
出口を吐出口１９としたものであり、インクジェットヘ
ッド１４の内部のインク１８には吐出口１９と反対側に
流れようとする力がバネの付勢等によって作用してい
る。この吐出口１９の周囲には、インク１８が濡れやす
くするために、酸素プラズマ処理やＳｉＯ₂による表面
コート１５ａ等の親水処理を施す。この親水処理によ
り、吐出口１９の周囲の表面コート１５ａに０．１〜
１．５μｍの厚みのインク１８の薄膜２０が形成され
る。すなわち、ノズル板１５の吐出口１９の周囲の表面
コート１５ａ部が親水性を持つので、インク１８を吐出
口１９に引き込もうとする力と、親水性によって吐出口
１９からインク１８を引き出そうとする力が釣り合うた
め、０．１〜１．５μｍの厚みのインク１８の薄膜２０
ができる。

【００２１】以上の構成において、インクジェットヘッ
ド１４は、図５の従来例で説明したように、紙やＯＨＰ
シート等の印字媒体４に２〜２０ｐｌの大きさのインク
滴２２を複数の吐出口１９から吐出して印字する。この
とき、オリフィス１７に備えた加圧装置のヒータによっ
てインク１８を加熱して沸騰気泡の成長させる力やピエ
ゾの変位力等によって吐出する構成とすることは、従来
周知のインクジェットヘッドと同様である。

【００２２】ここで、本発明においては、２〜２０ｐｌ
の微小なインク滴２２を吐出するとき、吐出口１９周囲
のインク１８による濡れの厚みが０．１〜１．５μｍと
小さい。このため、微小なインク滴の大きさであって
も、吐出口１９周囲のインク１８の厚さの層が小さいの
で、吐出されようとするインク１８の流れに対する流体
抵抗を抑えることができ、インク滴２２の飛翔の速度の
低下等の不良が発生しない。

【００２３】また、吐出口１９周囲に親水性のコートを
設けることにより、インク１８が濡れやすくすることが
できる。このインク１８の濡れ性により、吐出口１９付
近のインク１８が乾燥しにくくなる。このため、インク
滴２２が微小であっても、インク１８の乾燥による粘度
の増加が抑えられ、インク１８の流れに対する流体抵抗
の増加の影響を抑えることができる。したがって、イン
ク滴２２の飛翔の速度の低下等の不良が発生しない。

【００２４】更に、たとえばノズル板１５の表面が乾燥
しているとき、ノズル板１５表面の乾燥度の差やインク
１８の吐出口１９に対する偏った付着等があると、吐出
口１９からのインク滴２２の飛翔方向が乱される。ま
た、吐出口１９付近のインク１８の乾燥が促進されて粘
度が上がると、流体抵抗の増加から不吐出や吐出速度の
低下等の吐出不良が発生する。そして、吐出口１９周囲
のインク１８の厚みが２μｍ以上になると、インク１８
の厚みによる流体抵抗の増加によって吐出不良が発生す
る傾向がみられる。これに対して、吐出口１９の周囲の
ノズル板１５の表面に０．１〜１．５μｍの厚みのイン
ク１８の膜を生成するので、インク１８の流れに対する
流体抵抗の増加の影響を小さくして微小なインク滴２２
の安定した飛翔が得られ、以上のような吐出不良が防止
される。

【００２５】（実施の形態２）図２は別の実施の形態に
よるインクジェットヘッドの要部を示す縦断面図であ
る。

【００２６】図１の例と同様に、インク供給路２７を内
部に形成したインクジェットヘッド２９に取り付けたノ
ズル板２３には、オリフィス２４と吐出口２５がそれぞ
れ形成されている。そして、吐出口２５の周囲には、ノ
ズル板２３の表面を窪ませた凹部２６を設けてきる。凹
部２６のノズル表面からの段差の深さは０．１〜１．５
μｍであり、プレス，レーザー加工等の加工法によって
形成されたものである。

【００２７】この構成においては、吐出口２５の周囲の
凹部２６の表面に０．１〜１．５μｍの厚みのインクの
膜を生成させることができるので、インクの流れに対す
る流体抵抗の増加の影響を小さくでき、微小なインク滴
２８の安定した飛翔が得られる。

【００２８】（実施の形態３）図３は更に別の実施の形
態によるインクジェットヘッドの要部を示す縦断面図、
図４は図３の例におけるノズル板の底面図である。

【００２９】図１及び図２の例と同様に、インク供給路
３４を形成したインクジェットヘッド３１に取り付けら
れたノズル板３３には、オリフィス３５及び吐出口３７
が形成され、内部はインク３６によって満たされてい
る。なお、インクジェットヘッド３１は、ガラス，ポリ
イミド，ステンレスなどの有機や無機材料を素材とした
ものである。

【００３０】吐出口３７の周囲にはノズル板３３の表面
から窪ませた凹部３８が形成され、この凹部３８以外の
部分にはインク３６をはじくためのフッ素コーティング
等の撥水部３９を設けている。また、オリフィス３５の
吐出口３７の周囲の凹部３８表面には、インク３６が濡
れやすくするための酸素プラズマ処理やＳｉＯ₂による
表面コート等の親水処理が施されている。

【００３１】この構成においては、吐出口３７より外側
の凹部３８に溜まっているインク３６がインク滴４１の
吐出の勢いでノズル板３３の表面に溢れそうになって
も、撥水部３９のインク３６をはじく力によって、イン
ク３６の溢れは抑制される。すなわち、吐出口３７の周
囲に凹部３８が形成されていて且つノズル板３３の表面
が撥水性であることから、インク３６の溢れ等による流
体抵抗の増加の影響が無く、インク滴４１の安定した飛
翔が得られる。

【００３２】なお、撥水部３９はインク３６が水性の場
合に限り有効であるが、インク３６が油性であればこれ
をはじくような素材の層とすればよいことは無論であ
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明では、ノズル板の表面に形成する
インク薄膜を０．１〜１．５μｍの範囲とすることで、
吐出されようとするインクの流れに対するインク薄膜に
よる流体抵抗を抑えることができ、微小なインク滴の安
定した飛翔が得られる。したがって、微小なサイズのド
ットを印字媒体に安定して印字することができ、高画質
のインクジェットヘッドが得られる。

【００３４】また、吐出口の周りに０．１〜１．５μｍ
の深さの凹部を形成することで、インク吐出流に対して
先の厚さのインク薄膜を確実に生成させることができ、
より一層安定した印字が可能となる。そして、凹部を除
いたノズル板の表面をたとえば撥水性の層としたもので
は、水性のインクを弾いて凹部の中の薄膜との縁を切る
ことができ、インク吐出流れに対する干渉を抑えたより
安定した印字が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１によるインクジェットヘ
ッドの要部を示す縦断面図

【図２】別の実施の形態によるインクジェットヘッドの
要部を示す縦断面図

【図３】更に別の実施の形態によるインクジェットヘッ
ドの要部を示す縦断面図

【図４】図３の例におけるノズル板の底面図

【図５】従来のインクジェットプリンタの概略構成を示
す正面図

【図６】従来のインクジェットヘッドの要部を示す縦断
面図

【符号の説明】

１ インクジェットプリンタ ２，１４，２９，３１ インクジェットヘッド ３ キャリッジ ４ 印字媒体 ５ キャリッジシャフト ６，１５，２３，３３ ノズル板 ７，１６，２７，３４ インク供給路 ８，１７，２４，３５ オリフィス ９，１８，３６ インク １０，１９，２５，３７ 吐出口 １１，２６，３８ 凹部 １２，２２，２８，４１ インク滴 １５ａ 表面コート ２０ 薄膜 ３９ 撥水部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に形成したインク供給路に臨ませてノ
   ズル板を配置し、このノズル板には複数のオリフィスと
   これに連通して外部に開口するインクの吐出口とを備え
   たインクジェットヘッドであって、前記吐出口周りのノ
   ズル板の表面に、吐出されるインクの薄膜を０．１〜
   １．５μｍの厚さの範囲で形成可能としてなることを特
   徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】前記吐出口周りの板の表面に、前記インク
   の薄膜の厚さにほぼ等しい深さの凹部を形成してなるこ
   とを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】前記凹部を除くノズル板の表面に、水性ま
   たは油性のインクをはじく層を形成してなることを特徴
   とする請求項２記載のインクジェットヘッド。