JPH0444907B2

JPH0444907B2 -

Info

Publication number: JPH0444907B2
Application number: JP16240385A
Authority: JP
Inventors: Kenji Akami; Masayoshi Miura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1985-07-23
Publication date: 1992-07-23
Also published as: JPS6221551A

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
ジエツト記録ヘツドに関するものである。

従来の技術最近、インクジエツト記録ヘツドはカラープリ
ンタやコンピユータの端末機器等の分野で盛んに
利用されるようになつてきた。このインクジエツ
ト記録ヘツ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、従来のインクジエツト記録装
置およびヘツドについて説明する。

第４図において、１３はボデイ部材である。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１０はインク
溜り１１とインク供給路６に介して連通しおり、
インク溜り１１内のインクは、空気供給源３より
の空気圧力によつて、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
ンクジエツ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
による静電力によつてインク吐出口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から空気
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図の中のインクジエツト
記録ヘツドの空気吐出口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つてイ
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、たと
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
あり比抵抗が10⁵〜10⁹Ω・cm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付近のインク吐
出口４付近の断面図を示す。このようなインク１
８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、インクジエツ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つて、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つているの
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との間に
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という
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の軸中心線上をまつすぐにインク
液滴が飛翔しないという問題が生じた。

第７図ａ，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、前面から空気吐出口１の
壁面、さらにインク吐出口４に対向する面にまで
インクがぬれ広がつて、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１
２はつながつているので、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の方向に引つぱられて曲げ
られるために、インク吐出口４の軸中心線上をま
つすぐにインク液滴が飛翔しなかつたり、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
当たつ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、
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の軸中心線上をまつ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、空気ノズル板に配された空気吐出口
と、インクノズル板に配されたインク吐出口とを
対向させインク吐出口と空気吐出口の間隙部分に
おいて急激な曲がりを生じさせながら空気吐出口
より空気流を送出させ、インク吐出口から空気吐
出口に至る方向に空気の圧力の減少するような圧
力勾配の変化する空間を形成する第１の手段と、
空気吐出口の周辺の空気ノズル板の前面に形成し
た電極とインク吐出口内のインクとの間に信号に
応じて選択的に電位差を生じさせる第２の手段と
を有し、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を撥油性材
料で被覆することにより、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。

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
おけるインクジエツト記録ヘツドの空気吐出口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つ素ポリマーであり、こ
こでは米国3M社の商品名フロラードFC−721を
FC−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、臨界表面張力が11〜
12dynes／cm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、ここでは含ふつ素ジアミ
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PTFE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と２１の被覆面上は、含ふつ素
ポリマーとインクとの接触角が大きいためにイン
クがぬれにくく、また含ふつ素ポリマーの表面張
力が小さいために撥油性があるのでインクがはじ
かれるようになつている。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、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の軸中心線上をまつすぐに飛翔する
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
エツト記録ヘツドの空気吐出口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
出口４の壁面にまで被覆すると、含ふつ素ポリマ
ーとインクとの接触角が大きいために、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
面にメ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
の面積が小さくなつており、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とができる。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２
２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
エツト記録ヘツドの空気吐出口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であ
る。撥油性材料２３を空気ノズル板２の前面にま
で被覆すると、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１４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つ素ジアミ
ンをエポキシ樹脂に添加したものを説明したが、
他の含ふつ素ポリマーでも良く、被覆方法もスパ
ツタコーテイングや真空蒸着、浸漬塗布あるいは
含ふつ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１とイ
ンク吐出口４が１つづつの場合について説明した
が、各々が複数であつてもよい。

発明の効果以上のように本発明は、空気吐出口付近とイン
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の軸中心線上をまつすぐに飛翔する
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
ジエツト記録ヘツドの断面図、第２図は本発明の
第２の実施例におけるインクジエツト記録ヘツド
の断面図、第３図は本発明の第３の実施例におけ
るインクジエツト記録ヘツドの断面図、第４図は
従来のインクジエツト記録装置およびヘツドの外
観図、第５図ａ，ｂは従来のインクジエツト記録
ヘツドの断面図、第６図ａ，ｂは従来のインクジ
エツト記録ヘツドの断面図、第７図ａ，ｂは従来
のインクジエツト記録ヘツドの断面図である。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。

Claims

【特許請求の範囲】１空気ノズル板に配された空気吐出口と、イン
クノズル板に配されたインク吐出口とを対向さ
せ、インク吐出口と空気吐出口の間隙部分におい
て急激な曲がりを生じさせながら空気吐出口より
空気流を送出させ、インク吐出口から空気吐出口
に至る方向に空気の圧力の減少するような圧力勾
配の変化する空間を形成する第１の手段と、空気
吐出口の周辺の空気ノズル板の前面に形成した電
極とインク吐出口内のインクとの間に信号に応じ
て選択的に電位差を生じさせる第２の手段とを有
し、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エツト
記録ヘツド。２撥油性材料が含ふつ素ポリマーである特許請
求の範囲第１項記載のインクジエツト記録ヘツ
ド。３インクノズル板のインク吐出口周辺が空気吐
出口側に吐出している特許請求の範囲第１項記載
のインクジエツト記録ヘツド。４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
インクジエツト記録ヘツド。