(57)【要約】【課題】  円筒型圧電振動子に吐出口を形成したノズル管を装着したインクジェットヘッドにおいて、インク滴の吐出安定性を向上させる【解決手段】  吐出口４の反対側からノズル管１内に気体を導入し、この状態で撥インク材料２中に吐出口側のノズル管を浸漬させて撥インク膜３を形成することで、ノズル管1に所望の撥インク性を付与する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー発生体として円筒型圧電振動子が一端に吐出口を有するノズル管に装着されているインクジェットヘッドにおいて、吐出口の反対側からノズル管内に気体を導入し、この状態で撥インク材料中に吐出口側のノズル管を浸漬させて撥インク膜を形成したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記請求項１記載のノズル管において、ノズル管がガラスであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記請求項１記載のノズル管において、ノズル管が金属であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記請求項１記載のノズル管において、ノズル管が樹脂であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記請求項１、２、３、４記載のノズル管において、吐出口の径が気体導入口の径より小さいことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
エネルギー発生体として円筒型圧電振動子が一端に吐出口を有するノズル管に装着されているインクジェットヘッドにおいて、吐出口の反対側からノズル管内に気体を導入し、この状態で撥インク材料中に吐出口側のノズル管を浸漬させて撥インク膜を形成したことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク滴を吐出、飛翔させて記録媒体上に画像を形成し記録するインクジェット記録装置のインクジェットヘッドに関し、特にインク滴を形成するためのエネルギー発生体として円筒型圧電振動子を用い、この円筒型圧電振動子にノズル管を装着したインクジェットヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット記録装置は低騒音、高速記録等の特徴によりコンピュータ等の記録印字方式として広く使用されている。
【０００３】
インクジェット記録装置のインクジェットヘッドとしては、インク滴を精度良く吐出、飛翔させるために、直径２０〜５０μｍに加工された吐出口の外表面に撥インク処理が施されている。撥インク処理を行うことにより、インク吐出時に吐出口周辺にインク滴が溜まることが防止でき、吐出安定性が向上する。
【０００４】
実際に吐出口周辺にインクの液溜まりが生じると、インク滴が吐出口から吐出、飛翔する際に吐出口周辺の液溜まりの影響を受け、飛翔方向が乱れ、着弾した際に所望の位置からはずれ、正確な画像形成が不可能になる。さらにインクの液溜まりが大きくなり、吐出口の周囲全面にインクが溜まると吐出不可能になる。
【０００５】
一般的に普及しているドロップオンデマンド型のインクジェットプリンタでは、高精細、高速印字を達成するためにマルチノズル化した構成であり、吐出口は樹脂または金属のプレートに形成しその外表面に撥インク膜を形成している。
【０００６】
撥インク膜の形成は、プレートに吐出口を加工した後、感光性の樹脂等をノズル内に圧接させ穴埋めした後、撥インク材料を表面に形成する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、特許文献２では基板にエキシマレーザーによりノズルを加工した後、撥水性液を塗布しノズル内に進入したりノズルを塞いだ撥水性膜をブラスト加工を用いて除去する方法が開示されている。
【０００８】
その他の撥インク膜の形成方法としては、撥インク材料中にプレートを浸漬しこれを等速度で引き上げるディッピング法などもある。
【０００９】
しかしこれらの方法においては、撥インク膜を形成できる形状が限定され、吐出口とインク流路が一体化された全長が数ｍｍ以上のノズル管においては、形成が困難である。
【００１０】
さらに上記の方法では樹脂の除去や洗浄工程などの追加も必要であり、コスト高や歩留まりの低下原因にもなってしまう。
【特許文献１】特開平７−１２５２２０号公報
【特許文献２】特開平７−３０４１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
最近、ニーズが高まっている写真や画像の印字においては、高発色インク、耐候性インクなどの必要性が生じてきている。また、インクジェット技術を産業用途への展開を考えた場合、特殊なインクに対応する必要性も生じてきている。
【００１２】
このような技術的なニーズに対応するために吐出口およびその外表面においては、撥インク性能の向上や耐久性向上が望まれており、使用するインク物性に合わせて、撥インク性能をコントロールできることや撥インク膜の形成領域をコントロールできることが望ましい。
【００１３】
さらに、安価に歩留まりよく形成できることも望まれている。
【００１４】
そこで、本発明は前記の課題を解決するためになされたものであり、その目的として、円筒型圧電振動子に吐出口を形成したノズル管を装着したインクジェットヘッドにおいて、吐出口を形成したノズル管に所望の撥インク性を付与し、さらにノズル管先端の所望の位置に撥インク膜を形成し、インク滴の吐出安定性を向上させることである。第２の目的としては、安価に歩留まりよくノズル管への撥インク膜を形成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の問題を解決するため本発明では、インク滴を形成するためのエネルギー発生体として円筒型圧電振動子を用い、この円筒型圧電振動子にノズル管を装着したインクジェットヘッドにおいて、吐出口を形成したノズル管に所望の撥インク性能を付与し、また所望の位置に撥インク膜を形成するものである。
【００１６】
そのために、吐出口を形成したノズル管への撥インク膜を形成する際にインク滴吐出口の反対側からノズル管内に圧力を調整した気体を導入し、その状態で撥インク材料中にノズル管を浸漬する。
【００１７】
導入する気体の圧力および流量の調整により、ノズル管の外表面およびノズル管内壁へも撥インク膜が形成できる。
【００１８】
インク滴として吐出させる材料によっては、接液するインクジェットヘッドのノズル管に対して、ノズル管部材の溶出や部材との反応が起こらないことが必須であり、ノズル管の材質として、ガラス、金属、樹脂等を選択できる。
【００１９】
撥インク材料としては、溶液状のものが好ましく、インク滴として吐出させる材料物性によって例えば、フッ素含有樹脂、フルオロアルキルシランの加水分解縮合物、ジメチルシリコーン樹脂、ニッケル−テフロン（登録商標）無電解共析メッキ等が好ましい。
【００２０】
導入する気体に関しては、特に指定されるものではなく空気等でも構わない。また、導入する気体の圧力と流量を制御できるように圧力調整器と流量計が備えられていることが好ましく、これにより正確に所望の位置に撥インク膜を形成することが出来る。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、エネルギー発生体として円筒型圧電振動子を用い、この円筒型圧電振動子にノズル管を装着したインクジェットヘッドにおいて、吐出口を形成したノズル管に吐出口の反対側から気体を導入しながら撥インク材料中に浸漬することで、所望の撥インク性を付与し、さらにノズル管先端の所望の位置に撥インク膜を安価に歩留まりよく形成出来る。
【００２２】
これにより、インク滴を高精度かつ安定に吐出することが可能となる。
【００２３】
上記のように作製したインクジェットヘッドにおいては、今後要求される印字速度の高速化や吐出安定化、高耐久化に関して、十分な性能を発揮するものであり、様々なインク物性に対応しやすいので産業用途への展開も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、インク滴を形成するためのエネルギー発生体として円筒型圧電振動子を用い、この円筒型圧電振動子にノズル管を装着したインクジェットヘッドのノズル管に関する部分の課題に対して解決するものである。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に関わるノズル管の構成および撥インク膜形成の概略図である。
【００２６】
インクジェットヘッドの作製においては、図１に示す方法でノズル管１に撥インク膜３を形成した後に円筒型圧電振動子を装着しても良いし、円筒型圧電振動子を装着した後にノズル管１に撥インク膜３を形成してもよい。
【００２７】
ノズル管においては、吐出させるインク滴によりガラス、金属、樹脂等を用い、所望のノズル径、インク液室を加工する。ガラスにおいては、予め円筒管を作製し、その後、円筒管の一部を加熱溶融して引き伸ばし吐出口４を形成した。
【００２８】
金属に関しては、集束イオンビームや機械加工による穴加工後、内外径研磨を行いノズル管を作製できる。
【００２９】
樹脂に関しては、レーザーや集束イオンビームなどで加工を行いノズル管を作製できる。
【００３０】
撥インク膜の形成の際、空気や窒素ガスなどを圧力調整器、流量計を通して制御しノズル管の吐出口４の反対側から気体５を導入した。
【００３１】
撥インク材料２は、溶液状のものを準備し、この中にノズル管１の吐出口４を所定時間浸漬する。
【００３２】
撥インク膜３の形成したい領域により、導入する気体５の圧力や流量を調整する。
【００３３】
撥インク材料２としては、フッ素含有樹脂、フルオロアルキルシランの加水分解縮合物、ジメチルシリコーン樹脂、ニッケル−テフロン（登録商標）共析メッキ等を用いることができる。
【００３４】
本発明では、旭硝子社製のフッ素含有樹脂「サイトップ」やデュポン社製のフッ素含有樹脂「ＡＦ１６００」「テフロン（登録商標）クリアコート」、上村工業社製の無電解共析メッキ「ニムフロン」などを用いた。
【００３５】
所定の膜厚を形成した後、撥インク材料２の皮膜化および撥インク性向上のために熱処理を行う。
【００３６】
その後、インク滴吐出が可能になるように電極やインク配管を接続しインクジェットヘッドを作製した。
【００３７】
作製したインクジェットヘッドを用いてインク滴の吐出安定性を評価した。
【００３８】
吐出安定性は、吐出周波数１ｋＨｚで３０分間連続吐出を行い、吐出口表面の状態観察、インク滴の飛翔状態を観察した。
【実施例１】
【００３９】
外径１ｍｍ、内径５００μｍのパイレックス（登録商標）ガラス管を加熱し、引き伸ばして先端の吐出口の径が３０μｍ、全長が４０ｍｍのノズル管を作製した。
【００４０】
作製したノズル管の吐出口の反対側から窒素ガスを導入し、この状態で、先端から５ｍｍをフッ素含有樹脂に浸漬した。
【００４１】
この際、吐出口から撥インク材料がノズル管内部に侵入しないように気体の圧力と流量を調整した。
【００４２】
３分間浸漬後引き上げ、乾燥、熱処理を行い撥インク膜を形成した。
【００４３】
このノズル管に円筒型圧電振動子を装着してエポキシ系接着剤で固定し、さらに電極やインク配管のチューブを接続してインクジェットヘッドを作製した。
【００４４】
インク滴を上記所定条件で吐出させ、吐出口表面を観察したところインクの付着はなく、またインク滴の飛翔観察では吐出方向のよれもなく安定した吐出が得られた。
【実施例２】
【００４５】
全長２．５ｍｍ、外径１ｍｍのニッケルの円柱を機械加工及び集束イオンビームにより吐出口径が３０μｍになるように加工した。
【００４６】
これに全長２０ｍｍ、外径１ｍｍ、内径７５０μｍのニードルを接合してノズル管を作製した。
【００４７】
実施例１と同様に撥インク膜を形成した。撥インク材料としてニッケル−テフロン（登録商標）共析メッキ膜を膜厚２μｍ形成し、その後３３０℃で１時間熱処理を行った。
【００４８】
円筒型圧電振動子を装着し、電極、インク配管を接続してインクジェットヘッドを作製した。
【００４９】
インク滴を所定条件で吐出させ、吐出口表面を観察したところインクの付着はなく、またインク滴の飛翔観察では吐出方向のよれもなく安定した吐出が得られた。
【実施例３】
【００５０】
実施例２と同様に集束イオンビームを用いて吐出口を形成した。但し、吐出口の部材としてアクリル樹脂を用いた。
【００５１】
実施例１と同様に撥インク膜を形成してノズル管とし、これを用いてインクジェットヘッドを作製した。
【００５２】
インク滴を所定条件で吐出させ、吐出口表面を観察したところインクの付着はなく、またインク滴の飛翔観察では吐出方向のよれもなく安定した吐出が得られた。
【実施例４】
【００５３】
実施例１と同様にノズル管を作製した。但し、撥インク膜を形成する際、吐出口から約５μｍの位置まで撥インク膜が形成できるように気体の圧力と流量を調整した。
【００５４】
乾燥、熱処理後にインクジェットヘッド作製し、インク滴を所定条件で吐出させたところ、吐出口表面にインクの付着はなく、またインク滴の飛翔観察では吐出方向のよれもなく安定した吐出が得られた。
【００５５】
（比較例）
実施例１と同様にパイレックス（登録商標）ガラス管に撥インク膜を形成した。但し、撥インク材料中にガラス管を浸漬する際に気体の導入を行わなかった。これにより作製したノズル管は、撥インク材料が毛細管現象によりノズル内壁の吐出口より、約３８μｍまで形成された。
【００５６】
このノズル管を用いてインクジェットヘッドを作製し吐出観察を行ったところ、メニスカスの先端がノズル管内部の撥インク膜が形成された領域までしか前進せず、インク滴は吐出しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例に係るノズル管を説明する図である。
【図２】本発明の第４の実施例に係るノズル管を説明する図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  ノズル管
２  撥インク材料
３  撥インク膜
４  吐出口
５  気体
【図１】
2006076243.tif 000003
【図２】
2006076243.tif 000004