JPS6056547B2 - 液滴噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液滴噴射装置、特にインクジェットプリンタ等
のノズルヘッドに関するものである。

まず、本発明の対象となるインクジェットプリンタの一
例を第１図において説明する。図において、１はノズル
ヘッドで、該ノズルヘッド１は液滴すなわちインク粒子
を噴出させるためのノズル孔２、インクをノズル孔２に
導くための導管部４およびその途中に設けられた圧力室
３を備えている。

更に、上記圧力室３は導管部４、流体ダイオード５を介
して共通インク溜め６に連通している。

そしてこれら流体ダイオード５や共通インク溜め６はイ
ンクの噴射効率を高めたり、インクの供給を円滑にする
ためのものであつて本発明とは直接関係するものではな
い。このような構成のノズルヘッド１の各要素は第３図
に示すように本体１１の片面に溝状に形成されており、
該本体１１をベース１２に接合して構成されるようにな
つている。

この本体１１は例えば感光性の樹脂やガラスセラミック
、あるいはシリコンを用いて化学的エツ、チング法によ
り溝を形成することができる。

また上記共通インク溜め６にはインク供給用のパイプ７
が取付けられており、該パイプ７を介してインクタンク
８からインクが供給されるものである。Ｊ そして上記
圧力室３の上面には電気機械変換素子例えば圧電素子１
３が装着され、リード線１４を介して図示されていない
駆動信号源から情報信号に応じた電気パルスが印加され
るようになつている。

以上の様な構成において、ノズルヘッド１の圧力室３内
にインクタンク８からのインクを充満させ、圧力室３部
の圧電素子１３にリード線１４を介して電気信号を印加
すると、上記圧電素子１３が電気信号の大きさに対応し
て変形し、圧力室３の壁面がバイメタル効果により歪ん
で圧力室３内の容積が急激に変化する。

この体積変化に伴う圧力パルス波によりノズル孔２から
インク粒子１５が飛び出す。

従つてノズル孔２を第１図に示すように複数個適当な間
隔で並べて、その近傍に記録媒体を配設し、ノズルヘッ
ド１を移動させながらノズル孔２から制御された電気パ
ルスによりインク粒子１５を噴出させるとインク粒子１
５により記録媒体上に文字や記号が印字される。このよ
うなインクジェットプリンタはすでに開発され、例えば
特公昭５３−１２１あ号公報に示されるように提案され
ている。

以上のようなインクジェットプリンタにおいてインク粒
子噴射特性を最も大きく左右する要素として、前記ノズ
ルヘッド１のノズル孔２の端面状態がある。

特に、ノズル孔の端部に微少の傷や割れがあると、イン
ク粒子の噴射方向が真直ぐにならず好ま−しくない。

そこでノズルヘッド１を精密にかつ欠陥なく作るための
検討が種々なされて来た。

その一例として第４図に示すようにシリコンよりなる本
体２１の表面に化学的エッチングで溝２２を形成し、そ
の表面にパイレックスガラス板３３を静電接合により接
着してノズルヘッド１を形成する方法を先に提案した（
特願昭５３−５４４４４号（特開昭５４−１４６６３３
号公報参照））。

この方法によれは、溝２２の加工も極めて高精３度であ
り、かつパイレックスガラス板２３の接着に際してその
接合面２４に接着剤を用いないため均一で強固な接着が
でき、またノズル孔２の端面も研磨による傷や割れなど
がなく極めて良好なノズルヘッドが得られた。
４１しかしながらこのような第４図に示
すものにおいてはノズルの端面において、溝２２の側が
シリコンで、反対側がパイレックスガラスであるため、
液体との界面特性が異なるため、特にインク粒子の噴出
速度が低いときに、粒子の噴射方向がパイレックスガラ
ス側に傾き、粒子の飛行特性に問題を有していた。本発
明は以上の様な問題点にかんがみてなされたもので、ノ
ズルヘッドから噴射される液滴の噴射方向が直線的でか
つ、特性が安定してばらつきの少ない液滴噴射装置を提
供することを目的とするものである。

本発明の主たる特徴はノズルヘッドをその各要）素を構
成するための溝を有する本体と、上記溝の蓋となるベー
スが異なる材料から形成し、該ノズルヘッドの端面に界
面特性が一様となるように表面処理を施こしたものであ
る。

以下本発明の一実施例を第５〜７図において説明する。

第５図はノズルヘッド１の端部の拡大図で本体３１は（
１００）面方位の単結晶シリコンウェハのく１１１〉軸
方向にノズル溝３２をアルカリエッチングにより形成し
たもので、ノズル溝３２は底角０がθ＋５４．７たの二
等辺三角形をした三角溝となつている。この溝３２を有
する本体３１の上面に例えばパイレックスガラスよりな
るベース３３を静電接合してノズルヘッド１を形成する
。

それ故、ノズル孔の断面は第６図に示すように底角が約
５４．７のの二等辺三角形であり、ノズルの端面は等辺
側がシリコン、底辺側がガラスとなつている。

そしてこのノズル孔の端面に蒸着あるいはスパッタリン
グ等によりニ酸化硅素（ＳｌＯ２）の薄膜３４が設けら
れている。

以上の様な構成の本発明によればノズルの端面はＳｌＯ
２の薄膜３４によつて覆われるため、一様な界面特性を
有し、ノズル孔より噴射・されたインク粒子はそのまま
直進するようになり、その飛行特性が向上する。

またＳｌＯ２の薄膜３４はアルカリに強く、液体がアル
カリ性の場合にはアルカリに対してエッチングされやす
いシリコンの本体の保護膜としても玉めて有効である。

更に、第１図に示したようなマルチノズルにお２）て、
複数個のノズル孔が近接している場合ノズ・レ孔の端面
が液体で濡れやすい材料で作られていＳと、隣接するノ
ズル孔まで端部濡れが連つて、１：いに噴射特性に悪影
響を及ぼすことになるが、本発明においてはノズル孔の
端面の薄膜によつて端面濡れが防止され、相互干渉によ
る噴射特性の劣化が防止できる。尚上記実施例において
ノズル孔の端面をＳｉＯ２の薄膜により覆うものについ
て説明したがＳｊＯ２の薄膜のかわりにアルミニウム（
Ａ１）等の金属薄膜とすることもできる。

このように金属薄膜を設けたものにおいてはシリコンや
ガラスで形成されたノズルヘッドの端部の割れが防止で
き、かつアルカリ性液体に対しても安定したノズルヘッ
ドを得ることができる。以上の様に本発明はノズルヘッ
ドの少なくともノズル孔側の端面にその界面特性が一様
となるように薄膜を形成することによつて、ノズル孔よ
り噴射される液滴の噴射方向を真直にすることができ、
安定でばらつきの少ない液滴噴射装置を提供することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はインクジェットプリンタのノズルヘッドの平面
図、第２図はその側面図、第３図は第１図中■−■断面
図、第４図は先に提案したノズルヘッドの部分拡大斜視
図、第５〜７図は本発明の一実施例の部分拡大図て、第
５図は平面図、第６・図はその側面図、第７図は第５図
中■−■断面図である。 １・・・・・・ノズルヘッド、２・・・・・・ノズル孔
、３・・・・・圧力室、８・・・・・・インクタンク、
３１・・・・・・本体、３２・・・・・・ベース、３４
・・・・・・薄膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体供給タンクから供給される液体を圧力室に導き
   、この圧力室内の容積を電気パルスによつて変化させ、
   この圧力室に連通するノズル孔より圧力室内の液体を液
   滴として噴出せしめ、少なくとも前記ノズル孔を有する
   ノズルの端部を２種以上の異なる材料を接合して形成し
   たものにおいて、上記ノズル端面を界面特性が一様にな
   るように表面処理を施したことを特徴とする液滴噴射装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載において、上記ノズルは
   エッチングにより溝が形成されたシリコンよりなる本体
   と、該本体の表面に接合されたガラス板より形成され、
   その端面に無機質材の薄膜を設けたことを特徴とする液
   滴噴射装置。