(57)【要約】【課題】油性インクの大きなインク滴を安定に吐出できる産業用途のインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】インクの圧力を高める加圧室と、電気信号の印加により加圧室内に圧力変動を発生させる積層型圧電素子と、前記加圧室の壁面の少なくとも一部を形成する振動板と、前記加圧室にインク供給用の流路を形成するリストリクタと、該リストリクタにインクを供給する共通インク供給路と、インク滴を前記加圧室から吐出する直線状に並設された複数個のノズルとを備え、前記積層型圧電素子の積層方向の変位で前記加圧室を加圧して油性インクを前記ノズルから水平方向に吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記ノズルの開口周縁面に親油性被膜を形成した。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクの圧力を高める加圧室と、電気信号の印加により加圧室内に圧力変動を発生させる積層型圧電素子と、前記加圧室の壁面の少なくとも一部を形成する振動板と、前記加圧室にインク供給用の流路を形成するリストリクタと、該リストリクタにインクを供給する共通インク供給路と、インク滴を前記加圧室から吐出する直線状に並設された複数個のノズルとを備え、前記積層型圧電素子の積層方向の変位で前記加圧室を加圧して油性インクを前記ノズルの開口から水平方向に吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記ノズルの開口周縁面に親油性被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】
前記親油性被膜はシリコーン系の材料からなるで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。
【請求項３】
前記親油性被膜はカーボン系の材料から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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油性インクを吐出するインクジェトヘッドに関し、特に、ワイドフォーマットやマーキングなどの産業応用で使用されるオンデマンドタイプのインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、印刷時の音響ノイズが小さい、小型化が容易、印刷速度が速い、カラー化が容易などから様々な分野で利用されている。また、記録媒体に接触しないで印字できるため、凹凸面を有する記録媒体にも印字できるため、民生用だけでなく産業用としての応用も広がっている。
【０００３】
一般的に、インクジェット記録方式で使用される記録液は、（１）水溶性の記録材を主とした水性インクと、（２）記録材が有機溶剤に分散あるいは溶解された油性インクに大別される。水性インクは、プリンター、複写機、ファクシミリ等のオフィス機器の用途に利用されており、一方、油性インクは、ワイドフォーマット用インクジェットプリンター、大判プロッター、凹凸形状の素材に直接描画するフラットベットインクジェットプリンター等の産業用途に利用されている。
【０００４】
水性インクは紙に印刷できるが、紙以外への印字や印字品質の向上には特殊加工を施したインク受理層が必要とされている。一方、油性インクは、紙を含め、ガラス、金属、プラスチックなどの吸収性のない媒体にも直接印字でき、水に付着してもにじみを起こさないという特長を有している。したがって、飲料缶や電子部品を搭載する基板へのマーキングに適用できる。さらに、インクに顔料粒子を分散させると高耐候性を発揮するインクにできるため、風雨や紫外線などの過酷な環境下に曝される屋外の掲示物の製作にも適用できる。
【０００５】
図４は、水性インクを使用した場合のノズルにおける不具合を示した図である。図４（ａ）に示すように、ノズル開口からのインクのあふれ出しによってインクが部分的に点在し、図４（ｂ）に示すように、インク滴の吐出方向が不良になる（例えば、特許文献１参照）。このような不具合を改善するため、ノズルの吐出面に水性インクをはじく層を形成する撥水処理の技術が提案されている。ノズルの吐出面に撥水処理を施せば、水性インクが撥水膜にはじかれるので、インクのあふれ出しがなくなり、さらに、万が一、異物がノズルに付着して固化してもきれいに取り除くことができ、目詰まりを起こりにくくすることが可能とされる。その結果、ノズルからのインクを安定に吐出させることができ、吐出の信頼性を向上すことができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
同様に、油性インクを用いるインクジェットヘッドにおいても、ノズル周辺に油性インクをはじく層を形成すれば、吐出安定性が得られるとされる。そのときのインク滴は、２−２０ｐｌ程度と小さい場合である（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】
特開平７−３２９３０３号公報（第３頁、図３）
【特許文献１】
特開平６−８４１６号公報（第２−８頁、図１）
【特許文献１】
特開平１１−２２７２１３号公報（第４−５頁、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、油性インクにより屋外の掲示物を作成するワイドフォーマット用のインクジェットプリンターでは、ドット解像度が２４０ｄｐｉ〜６００ｄｐｉで、例えば、３００ｄｐｉでは６０〜８０ｐｌと大きなインク滴を必要とする。図５のような周囲が窪んだノズル開口を有するノズルを備えた３００ｄｐｉ用のインクジェットヘッドでは、インク滴の吐出動作によるメニスカスの振動が大きいためノズル開口からインクがあふれ出てノズル開口周囲の一部に付着し、吐出されるインク滴が付着したインクに引っ張られて十分な吐出速度を得られないこと、及びインク滴の吐出方向が偏向してしまうという問題がある。また、ノズル開口周囲へのインクの付着量が多くなると気泡やごみなどの巻き込みで、メニスカスが壊れて不吐出になりやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は、産業用途で油性インクを吐出させるインクジェットヘッドで、大きなインク滴を安定に吐出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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、インクの圧力を高める加圧室と、電気信号の印加により加圧室内に圧力変動を発生させる積層型圧電素子と、前記加圧室の壁面の少なくとも一部を形成する振動板と、前記加圧室にインク供給用の流路を形成するリストリクタと、該リストリクタにインクを供給する共通インク供給路と、インク滴を前記加圧室から吐出する直線状に並設された複数個のノズルとを備え、前記積層型圧電素子の積層方向の変位で前記加圧室を加圧して油性インクを前記ノズルの開口から水平方向に吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記ノズルの開口周縁面に親油性被膜を形成することによって達成される。また、上記の目的は、前記親油性被膜をシリコーン系あるいはカーボン系の材料で形成することによって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの外観を示す斜視図である。インクを吐出するノズルプレート面１２には１２８個のノズル１が形成されている。
【００１２】
図２は、本発明によるインクジェットヘッドのノズル部の構成を示す断面図である。図において、１はノズル、２はインク室、３はダイヤフラム、４は積層型圧電素子、５ａと５ｂは信号入力端子、６は基台、７は共通インク供給路８とインク室２とを連結しインク室２へのインク流入量を制限するリストリクタ、９はダイヤフラム３と積層型圧電素子４とを連結する弾性を有する接着剤（たとえばシリコーン接着剤などの弾性接着剤）、１０はリストリクタ７を形成するリストリクタプレート、１１はインク室２を形成するチャンバープレート、１２はノズル１を形成するノズルプレート、１３はダイヤフラム３を補強する支持板、１６は共通インク供給路を形成するハウジングである。
【００１３】
インクは、共通インク供給路８から、リストリクタ７、インク室２へ流れ込み、ノズル１の開口からインク滴となって吐出される。インクと接するダイヤフラム３、リストリクタプレート１０、チャンバープレート１１、支持板１３、ハウジング１６は、ステンレス材から作られ、フィルター１５とノズルプレート１２はニッケル材またはステンレス材から作られている。基台６は、セラミックス、ポリイミドなどの絶縁性部材、あるいはステンレスなどの金属部材から作られている。本実施形態は、セラミックスの場合である。１７は棒状積層型圧電素子を示す。
【００１４】
積層型圧電素子４は、信号入力端子５ａと５ｂの間に、電位差が印加されたときに積層方向に伸長し、電位差が無くなれば伸長前の状態に戻る。その構造は、電界の発生しない不活性部と電界で変位を発生する活性部からなる。積層型圧電素子４は、前述したように、１２８個のノズル１に対応させるため、バルク状積層型圧電素子棒のダイシング加工によって作られている。前記積層型圧電素子４の側面には外部電極１４ａ，１４ｂが設けられ、これらの外部電極とダイヤフラム３とが接触して短絡しないように、積層型圧電素子４のダイヤフラム面側には、面取り加工が施されている。
【００１５】
本発明の構成における積層型圧電素子４は、印刷待機中に常に電位差が付与されて常時積層方向に伸長状態にあり、電位差がなくなれば収縮して元の状態にもどる。このとき、インク室２内にはインクが充填され、印刷信号が印加されると、積層型圧電素子４の信号入力端子５ａ，５ｂに電位差が生じて伸長して、インクが吐出される。
【００１６】
図３は、本発明のインクジェットヘッドのノズルプレート１２のノズル１の断面拡大図を示している。ここでは、ニッケル電鋳法により製作されたノズルプレート１２の場合で説明する。ノズル１はインクの吐出方向に向けて穏やかに先細りする断面を有している。ノズル１の開口周縁面には、シランカップリング処理などでシリコーン系の親油性被膜１９が形成されている。なお、親油性被膜１９は、カーボン系の材料でもよく、その際は、真空技術を利用してアモルファスカーボン膜をコーティングすればよい。被膜厚さは、濡れ性の機能を長期的に発揮する厚さで、所望の耐久寿命を得られる厚さとしている。このような処理により、ノズル１の開口周縁面は、油性インクが付着するとインクが濡れ拡がる表面に仕上げられている。
【００１７】
上記の構成において、本発明のインクジェットヘッドによる吐出状態について説明する。なお、インクジェットヘッドはインク滴を水平方向に吐出するように設置する。圧電素子４を駆動すると、油性インクはダイヤフラム３によりインク室２内で圧縮される。圧縮された油性インクは、ノズル開口からインク滴となって吐出される。ノズル開口の周縁は、凹状に窪んでいるため、インクが溜まり、連続的な吐出によって凹部からインクが溢れ出る。しかし、ノズル開口周縁面は、油性インクが濡れ拡がる処理が施されているため、溢れ出たインクは滑らかに拡がっていく。インクジェットヘッドは、水平吐出方向に設置されているため、拡がったインクは鉛直下方へと垂れ下がっていく。インクジェットヘッドの下方でインクを回収する部品が取り付けられているので、インクジェットヘッドが水平に移動してもインクを巻き散らすことはない。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドによれば、油性インクの大きなインク滴を吐出させる場合、ノズル開口周縁面を親油性被膜で形成しているので、インク滴の吐出で起こるノズル開口の周縁面の凹部からあふれ出したインクは局所的に溜まることがないため、インク滴の偏向や吐出不良が起こらず、安定したインク滴の吐出を実現することができる。さらに、所望の着地位置へインク滴を飛翔できるため、高品質の印刷を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明のインクジェトヘッドのノズル部を示す断面図である。
【図３】本発明のインクジェットヘッドのノズルプレートを示す断面拡大図である。
【図４】従来のインクジェットヘッドのノズルにおける不良状態を示す断面図である。
【図５】従来のインクジェットヘッドを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  ノズル
２  インク室
３  ダイヤフラム
４  積層型圧電素子
５ａ，５ｂ  信号入力端子
６  基板
７  リストリクタ
８  共通インク供給路
９  接着剤
１０  リストリクタプレート
１１  チャンバープレート
１２  ノズルプレート
１３  支持板
１４ａ，１４ｂ  積層型圧電素子の外部電極
１６  マニホールドハウジング
１７  棒状積層型圧電素子
１８  インク滴
１９  親油性被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004237632.tif 000006
【図５】
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