JPS6221551A - インクジエツト記録ヘツド - 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、微小開口よりインク液を噴射させ、被記録物
に文字、図形、画像等を記録するインクジェット記録ヘ
ッドに関するものである。

従来の技術 最近、インクジェット記録ヘッドはカラープリンタやコ
ンピュータの端末機器等の分野で盛んに利用されるよう
になってきた。このインクジェット記録ヘッドとして例
えば特開昭５７−１９２５７６号公報に記載されている
構成が知られている。以下、第４図を参照して、従来の
インクジェット記録装３１＼−〉 置およびヘッドについて説明する。

第４図において、１３はボディ部材である。絶縁性の空
気ノズル板２には空気吐出口１が穿孔されており、空気
ノズル板２と平行して絶縁性のインクノズル板１４が配
置されており、かつインクノズル板１４には空気吐出口
１に対向してインク吐出口４が穿孔されている。インク
吐出口４の周囲には、空気吐出口１方向に延びる凸状部
１７が設けられている。空気供給路８には、空気供給源
３より空気流が流入し、環状構造の空気室９において均
一化され、空気ノズル板２とインクノズル板１４とによ
り生じる空気層７の周辺より流入し、空気吐出口１より
流出している。この空気流は空気吐出口１の近傍で急激
に変化しているため、インク吐出口４より空気吐出口１
に至る空間には急激な圧力勾配の変化が生じている。一
方、インク吐出口４に隣接したインク室】０はインク溜
り１１とインク供給路６を介して連通しおり、インク溜
り１１内のインクは、空気供給源３よりの空気圧力によ
って、圧力調整機構１６により調整された一定圧力が印
加されている。これは、インクジェット記録装置の非駆
動時にインク吐出口４の近傍の空気圧力とインク吐出口
４あるいはインク室１０のインク圧力がほぼ等しくイン
ク吐出口４近傍のインクのメニスカスが静止して保たれ
るように調整するためである。信号源５は空気吐出口１
の周辺に設けられた電極１２とインク吐出口４のインク
室１０に面した周辺に設けられた電極１５に接続されて
おり、インク導電性であるので電極１２とインク吐出口
４近傍に保持されたインクの間に電位差が生じさせられ
る。この電位差による静電力によってインク吐出口４近
傍に生じるインクのメニスカスが空気吐出口１の方向に
引き伸ばされる。さらに、インク吐出口４がら空気吐出
口１に至る空間には急激な圧力勾配の変化が生じている
ため、インク吐出口４近傍に生じるインクのメニスカス
は一定長さ以上引き伸ばされると前記圧力勾配の変化に
より加速され空気吐出口１より飛翔する。

第５図（ａ）　、　（ｂ）は、第４図の中のインクジェ
ット記録ヘッドの空気吐出口１付近とインク吐出口４５
　・・−７゛ 付近の断面図である。第５図（ａ）は、非駆動時におけ
るインクのメニスカスが保たれている状態を示す。第５
図（ｂ）は、静電力と空気流の力によってインクのメニ
スカスが引き伸ばされた状態を示す。

凸状部１７を有するインクノズル板１４は、た吉えば感
光性ガラスで作成され、弗酸水溶液による化学エツチン
グにより形成されている。この製造方法は本発明者らが
先に出願した特願昭５９−８０４１９号や特願昭５９−
９２２４９号に示されている。空気ノズル板２は、同じ
く感光性ガラスの材質であり、従来から知られている化
学エツチング方法により形成されている。

ここで使用されているインクは、油性インクであり比抵
抗力月０５〜１０９Ω・α程度のものである。

発明が解決しようとする問題点 上記構成において、感光性ガラスの材質であるインクノ
ズル板１４と空気ノズル板２は油性インクにぬれ易いの
で、インクノズル板１４の凸状部１７の周辺にインクが
付着したり、空気ノズル板２の前面、空気吐出口１の壁
面およびインク吐出口６　・・ ４に対向した面にインクが付着することがしばしばある
。

第６図（ａ）　、　（ｂ）は、インクノズル板１４の凸
状部１７の周辺に、インク１８が付着した場合の非駆動
時と信号印加時の空気吐出口１付近とインク吐出口４付
近の断面図を示す。このようなインク１８の付着は、例
えばインク吐出口４に衝撃的な圧力波が伝搬された時や
、空気の圧力とインクの圧力のバランスがくずれたりし
た時に、インク吐出口４よりインクが多量に流出した場
合に生じる。あるいは、インクジェット記録装置の非運
転時において、空気流が流れていない時にインク吐出口
４の中からインクがぬれ広がって、インク１８の付着が
生じる。付着したインク１８とインク吐出口４近傍に保
持されたインクはつながっているので、付着したインク
１８にも信号が印加される。そのため電極１２とインク
吐出口４近傍に保持されたインクならびに付着したイン
ク１８（！：の間に静電力が生じる。インク１８の面積
が大きいほど静電力は分散するので、インクのメニスカ
スを引き伸ば７　・・−７ すのに必要なしきい値電圧が高くなり、言いかえるとイ
ンクの吐出量が少なくなり、インク１８の着き方により
吐出量が種々変化する吉いう問題を生じた。またインク
吐出口４の中心からずれた位置に電気力線が集中するの
で、メニスカスの引き伸ばされる位置が第６図（ｂ）の
ようにずれてインク吐出口４の軸中心線上をまっすぐに
インク液滴が飛翔しないという問題が生じた。

第７図（ａｊ　、　（ｂ）は、空気ノズル板２にインク
　１９が付着した場合の非駆動時と信号印加時の空気吐
出口１付近とインク吐出口４付近の断面図を示す。

このようなインク１９の付着は、例えば前記と同じ理由
によりインク吐出口４よりインクが多量に流出した場合
に生じる。あるいは、インク吐出口４より飛翔させられ
たインク液滴が空気ノズル板２の前面に付着し、前面か
ら空気吐出１コ１の壁面、さらにインク吐出口４に対向
する面にまでインクがぬれ広がって、インク１９の付着
が生じる。そのインクのぬれ広がりは、空気流が流れて
いない時に著しい。付着したインク１９と電極にはっな
かっているので、付着したインク１９にも信号が印加さ
れる。インク１９が付着している場合には、インク１９
とインク吐出口４近傍に保持されたインクとの距離が近
づくために、インク吐出口４近傍に保持されたインクと
電極１２ならびにインク１９との間に生じる静電力は大
きくなるので、インクのメニスカスを引き伸ばすのに必
要なしきい値電圧が低くなり、言いかえるとインクの吐
出量が多くなり、インク１９の着き方により吐出量が種
々変化するという問題が生じた。また引き伸ばされるイ
ンクのメニスカスは、第７図（ｂ）のようにインク１９
の方向に引っばられて曲げられるために、インク吐出口
４の軸中心線上をまっすぐにインク液滴が飛翔しなかっ
たり、さらに大きく曲げられてインク液滴が空気ノズル
板２に当たって散るという問題が生じた。

これらの問題は、複数のインク吐出口４により記録する
マルチノズル方式の場合には、記録特性が特に揃いくく
大きな問題となる。

本発明は以上のような問題を解消するもので、９−・−
ノ 吐出量を制御する信号の大きさに関係なく吐出量が変化
するのを押さえ、またインク液滴がインク吐出口４の軸
中心線上をまっすぐに飛翔するようにして、記録特性を
揃えることを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、空気流が流出する空気吐出口とインク吐出口
が対向して設置され、前記インク吐出口近傍に保持され
た油性インクに作用する静電力と、前記空気流による加
速力により油性インクを吐出するよう構成され、前記空
気吐出口付近と前記インク吐出口付近に撥油性材料を被
覆することにより油性インクに対して撥油性であるよう
にして、上記目的を達成するものである。

作　　　　用 本発明は上記構成により、空気吐出口付近とインク吐出
口付近にインクが付着しにくくなり、また付着した場合
にも大部分を容易に除去し、さらに残りの少量のインク
をぬれ広がらないようにしたものである。

１０　・・一 実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。第１図は本発明の第１の実施例におけるインクジ
ェット記録ヘッドの空気吐出口１付近とインク吐出口４
付近の断面図である。第１図において、絶縁性の空気ノ
ズル板２には空気吐出口１が穿孔されており、空気ノズ
ル板２と平行して絶縁性のインクノズル板１４が配置さ
れており、インクノズル板１４にはインク吐出口４が穿
孔されている。空気層７の周辺から送り込まれた空気流
が流出する空気吐出口１とインク吐出口４が対向して設
置されている。インク吐出口４の周囲には、空気吐出口
１方向に延びる凸状部１７が設けられている。１０はイ
ンク吐出口４に隣接したインク室である。信号源（図示
されていない）が電極１２と電極１５に接続されており
、インクは油性でありかつ導電性であるので電極１２と
インク吐出口４近傍（凸状部１７の上面）に保持された
インクの間に電位差が生じさせられ、電位差により静電
力が働く。インク吐出口４近傍に保持され］、　］、　
　−＝、、、−。

たインクに作用する静電１力と、空気流による加速力に
よりインクを吐出させる。

空気吐出口１付近の空気吐出口１の壁面およびインク吐
出口４に対向した面に、撥油性材料２１を膜状に被覆す
る。撥油性材料２１は、表面張力が低く撥油性のある含
ふっ素ポリマーであり、ここでは米国３Ｍ社の商品名フ
ロラードＰＣ−７２１を圧−７７により稀釈したものを
スプレー塗布している。フロラードは、表面張力が１１
〜１２　ｄｙｎｅｓ／ｃｒｒと低いので十分な撥油性を
得ることができる。インク吐出口４付近の凸状部１７の
側面および周辺に、撥油性材料２０を膜状に被覆する。

撥油性材料２０は、ここでは含ふっ素ジアミンをエポキ
シ樹脂に添加したものであり、塗布後加熱硬化させると
ＰＴＴｉ”Ｆｉに近い撥油性が得られる。感光性ガラス
をエツチングして形成されたインクノズル板１４の凸状
部１７の側面および周辺は、凸状部１７の上面に比べて
表面粗さが大きいので、その表面粗さの違いを利用して
凸状部１７の側面および周辺に撥油性材料２０を被覆す
ることができる。

撥油性材料２０　吉２１の被覆面上（」、含ふっ素ポリ
マーとインクとの接触角が大きいためにインクがぬれに
くり、また含ふっ素ポリマーの表面張力が小さいために
撥油性かあるのでインクがはじかれるようになっている
。凸状部１７の周辺、空気吐出口１の壁面および空気ノ
ズル板２のインク吐出口４に対向する面には撥油性材料
２０と２１が被覆されているのでインクが付着しにくく
、また前記の原因により付着したインクは、空気流の流
れに運ばれて空気吐出口１の外方に吹き飛ばされるか、
凸状部１７の上面（インク吐出口４近傍に保持されてい
るインク）に戻され、大部分が容易に除去できる。さら
に空気流で除去できない残りの少量の付着したインクは
、ぬれ広がらずはじかれて塊状になるので、電極１２や
インク吐出口４近傍に保持されたインクとつながらない
ので問題とならない。

以上の説明から明らかなように本実施例によれば、凸状
部１７の周辺、空気吐出口１の壁面および空気ノズル板
２のインク吐出口４に対向する面に、１３　・・−７ 撥油性材料２０　、２１を被覆することにより、インク
が付着しにくくなり、また付着した場合にも大部分を容
易に除去し、さらに残りの少量のインクもぬれ広がらず
はじかれて塊状になるようにしたものであり、付着した
インクに信号が印加されることにより生じた問題は起こ
らないので、吐出量を制御する信号の大きさに関係なく
吐出量が変化するのを押さえ、またインク液滴がインク
吐出口４の軸中心線上をまっすぐに飛翔するようにして
、記録特性を揃えることができる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第２図は本発明の第２の実施例におけるインクジェット
記録ヘッドの空気吐出口１付近とインク吐出口４付近の
断面図である。第２図において、第１図の構成と異なる
点はインク吐出口４付近に被　：覆する撥油性材料２２
を凸状部１７の側面および周　□辺だけでなく、凸状部
１７の上面とインク吐出口４の壁面にもスプレー塗布し
ており、撥油性材料２２にここではフロラードを使用し
た点である。

撥油性材料２２は凸状部１７の上面とインク吐出１４　
・”・　・ 口４の壁面にまで被覆すると、含ふっ素ポリマーとイン
クきの接触角が太きいために、インク吐出口４近傍に保
持されているインク吐出口４の壁面に人ニスカスを形成
するので、第１図の実施例に比較して本実施例によれば
インクのメニスカスの面積が小さくなっており、面積が
小さくなると単位面積当りの静電力の大きさが大きくな
るので、インクのメニスカスを引き伸ばすためのしきい
値電圧を低くするこ吉ができる。また本実施例によれば
インク吐出口４付近全体に撥油性材料２２をスプレー塗
布しているので、被覆を容易にすることができる。

次に本発明の第３の実施例について説明する。

第３図は本発明の第３の実施例におけるインクジェット
記録ヘッドの空気吐出口１付近とインク吐出口４付近の
断面図である。第３図において、第２図の構成と異なる
点は空気吐出口１付近に被覆する撥油性材料２３を空気
吐出口１の壁面およびインク吐出口４に対向した面だけ
でなく、空気ノズル板２の前面にもスプレー塗布してい
る点てあ１５　・・　・ る。撥油性材料２３を空気ノズル板２の前面にまで被覆
するさ、インク吐出口４より飛翔させられたインク液滴
が逆戻りして空気ノズル板２の前面に付着しても、その
付着したインクははじかれて撥油性材料２３の塗布され
ていない周囲へと除去される。本実施例によれば空気ノ
ズル板２の前面に付着したインクも除去されるので、空
気吐出口１付近にインクを更に付着しにくくすることが
できる。

なお、以上の説明ではインクノズル板１４に凸状部１７
が設けられた場合について説明したが、インクノズル１
４は平板状のものとしてもよい。また、撥油性材料はフ
ロラードや含ふっ素ジアミンをエポキシ樹脂に添加した
ものを説明したが、他の含ふっ素ポリマーでも良く、被
覆方法もスパッタコーティングや真空蒸着、浸漬塗布あ
るいは含ふっ素モノマーによる表面処理等種々の方法に
より被覆しても良い。さらに、空気吐出口】とインク吐
出口４カ月つづつの場合について説明したが、各々が複
数であってもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、空気吐出口付近さインク吐出口
付近に撥油性材料を被覆することにより、インクが句着
しにくくなり、また付着した場合にも大部分を容易に除
去し、さらに残りの少量のインクをぬれ広がらずはじか
れて塊状になるようにしたものであり、付着したインク
に信号が印加されることにより生じた問題は起こらない
ので、吐出量を制御する信号の大きさに関係なく吐出量
が変化するのを押さえ、またインク液滴がインク吐出口
４の軸中心線上をまっすぐに飛翔するようにして、記録
特性を揃えることができ、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるインクジェット
記録ヘッドの断面図、第２図は本発明の第２の実施例に
おけるインクジェット記録ヘッドの断面図、第３図は本
発明の第３の実施例におけるインクジェット記録ヘッド
の断面図、第４図は従来のインクジェット記録装置およ
びヘッドの外１７　・・　。 親図、第５図（ａｌ、（ｂ）は従来のインクジェット記
録ヘッドの断面図、第６図（ａ）（ｂ）は従来のインク
ジェット記録ヘッドの断面図、第７図＜ａ）、（ｂ）は
従来のインクジェット記録ヘッドの断面図である。 １・・・空気吐出口、２・・・空気ノズル板、４・・・
インク吐出口、１２　、１５・・・電極、１４・・・イ
ンクノズル板、２０　、２１　、２２　、２３・・・撥
油性材料。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名第５
図 第６図 ’７　　　　　　　　　１１ （ｂ）　　　ＩＢ　　　　　　　　　　　　　　　　。 １１１Ｈｌｔ、山　１’ｉ、　　　１０卜　　　　　　
　　　　　ハ 勺 派　　　　　　　　　− Ｎ１＞　　　　寸　　Ｑ ミ　ト 有

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気流を流出させる空気吐出口を有する第１のノ
   ズル板と、前記空気吐出口に対向配置されたインク吐出
   口を有する第２のノズル板と、前記インク吐出口内に保
   持された油性インクに静電力を作用させる手段とを備え
   、前記空気吐出口の少なくとも内壁面およびインク吐出
   口の少なくとも外壁面の一部が撥油性材料で被覆されて
   いることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. （２）撥油性材料が含ふっ素ポリマーである特許請求の
   範囲第１項記載のインクジェット記録ヘッド。
3. （３）第２のノズル板のインク吐出口周囲が空気吐出口
   側に突出している特許請求の範囲第１項記載のインクジ
   ェット記録ヘッド。
4. （４）突出部の外側面の撥油性材料で被覆されている特
   許請求の範囲第３項記載のインクジェット記録ヘッド。
5. （５）突出部の外側面、上面および内側面が撥油性材料
   で被覆されている特許請求の範囲第３項記載のインクジ
   ェット記録ヘッド。
6. （６）空気吐出口の内部面および外壁面が撥油性材料で
   被覆されている特許請求の範囲第１項記載のインクジェ
   ット記録ヘッド。