JPH08323978A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力が少なく、印字速度の低下を招くこ
となく、コストを低減したホットメルトインクを用いる
インクジェットヘッドを提供する。 【構成】 ヘッド基板４はシリコン基板から形成して、
その一部であるインク供給路２３の内面側及びインクタ
ンク３側及び共通液室８側のインク供給路２３周辺部に
は不純物をドーピングした不純物領域２５を形成し、イ
ンクタンク３側及び共通液室８側の表面にこの不純物領
域２５を挟んで対向する電極２６，２７を設け、電極２
６，２７に通電することで不純物領域２５を発熱させ
て、インクタンク３内、インク供給路１１内及び共通液
室８を等を同時に加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
に関し、特に常温で固相状態にある固体インクを加熱溶
融して使用するホットメルトタイプのインクジェットヘ
ッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ホットメルトインクを用いるインクジェ
ット記録装置としては、例えば特開平５−９２５８０
号公報に記載されているように、固相状態にあるホット
メルトインク（固体インク）を保持する固体インクタン
クと、この固体インクタンクの下方に設けた液相状態
（溶融状態）のホットメルトインクを収納する溶融イン
クタンクとを備え、固体インクタンクと溶融インクタン
クとの間に固体ホットメルトインクを加熱するヒータ
を、溶融インクタンクの下部に溶融インクを保温するヒ
ータをそれぞれ配置したものがある。

【０００３】また、特開平６−９１８９５号公報に記
載されているように、固体インクを収納する容器と、こ
の容器内に設けた加熱器と、容器に対して接離可能に配
置した溶融インクを貯溜する貯溜器を有するヘッドとを
備え、ヘッドを容器に接続したときに加熱器を作動させ
て容器内の固体インクを溶融してヘッドの貯溜器に溶融
インクを供給するようにしたものがある。

【０００４】さらに、特開平６−１４３５５８号公報
に記載されているように、固体インクを貯蔵する固体イ
ンク貯蔵器と、この固体インク貯蔵器の下方に揺動可能
に設けたヒータを有するインク移送体と、保温用ヒータ
を有するヘッドとを備え、固体インク貯蔵器からの固体
インクを一旦インク移送体に移してヒータで溶融した
後、インク移送体を揺動させて溶融したインクをヘッド
に供給するようにしたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェット記録装置においては、ヘッドの
コストが高く、固体インクを溶融するために時間がかか
ってウォーミングアップの待ち時間が長くなり、印字速
度が低下し、更に固体インクを短時間で溶融するために
消費電力が大きくなるという課題がある。

【０００６】すなわち、上記のインクジェット記録装
置では溶融のためのヒータと保温のためのヒータが必要
で、ヘッドが高価になるとともに、消費電力が大きくな
る。また、上記のインクジェット記録装置では、貯溜
器の溶融インクが所定量以下になると印字動作を中断し
て容器に液状インクを要求するために、実効印字速度が
低下すると共に、ヘッドを容器に接離させるための移動
機構が必要になってコストが高くなる。さらに、上記
のインクジェット記録装置でも溶融用ヒータと保温用ヒ
ータとが必要になって、ヘッドが高価になるとともに、
消費電力が大きくなる。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、消費電力が少なく、印字速度の低下を招くことな
く、コストを低減したホットメルトインクを用いるイン
クジェットヘッドを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１のインクジェットヘッドは、常温で固相状
態にある固体インクを加熱溶融して使用するホットメル
トタイプのインクジェットヘッドにおいて、前記固体イ
ンクを供給するインク供給手段の内部と液相化したイン
ク滴を噴射するインク滴噴射手段の内部とを同時に加熱
する加熱手段を備えた。

【０００９】請求項２のインクジェットヘッドは、上記
請求項１のインクジェットヘッドにおいて、前記インク
供給手段の隔壁の一部を構成すると共に前記インク滴噴
射手段の液室の一部を構成するヘッド基板が前記加熱手
段を兼ねている構成とした。

【００１０】請求項３のインクジェットヘッドは、上記
請求項２のインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッド
基板がシリコン基板からなり、その少なくと一部に不純
物をドーピングした不純物領域を形成した構成とした。

【００１１】請求項４のインクジェットヘッドは、上記
請求項３のインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッド
基板には前記インク供給手段の内部と前記インク滴噴射
手段の液室とを連通するインク供給路を形成し、このイ
ンク供給路の内面にも前記不純物領域を形成した。。

【００１２】請求項５のインクジェットヘッドは、上記
請求項２のインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッド
基板が絶縁性セラミック基板からなり、その少なくとも
一部を還元させた還元領域を形成した構成とした。

【００１３】請求項６のインクジェットヘッドは、上記
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッド
基板には前記インク供給手段の内部と前記インク滴噴射
手段の液室とを連通するインク供給路を形成し、このイ
ンク供給路の内面側にも前記還元領域を形成した。

【００１４】請求項７のインクジェットヘッドは、上記
請求項１乃至６のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、前記インク滴噴射手段が液室を加圧する振動板及
びこの振動板を変位させる圧電素子を備えている構成と
した。

【００１５】

【作用】請求項１のインクジェットヘッドは、固体イン
クを供給するインク供給手段の内部と液相化したインク
滴を噴射するインク滴噴射手段の内部とを同時に加熱す
る加熱手段を備えたので、溶融及び保温のための加熱手
段を別個に設ける必要がなくなって、構成が簡単にな
り、消費電力、コストの低減を図ることができ、印字速
度の低下を招くことがないインクジェットヘッドを得る
ことができる。

【００１６】請求項２のインクジェットヘッドは、上記
請求項１のインクジェットヘッドにおいて、インク供給
手段の隔壁の一部を構成すると共にインク滴噴射手段の
液室の一部を構成するヘッド基板が加熱手段を兼ねてい
るので、簡単な構成でインク供給手段及びインク滴噴射
手段を同時に加熱することができる。

【００１７】請求項３のインクジェットヘッドは、上記
請求項２のインクジェットヘッドにおいて、ヘッド基板
がシリコン基板からなり、その少なくとも一部に不純物
領域を形成したので、この不純物領域に電流を流すこと
で抵抗体として作用して発熱することにより、加熱手段
の構成が簡単になる。

【００１８】請求項４のインクジェットヘッドは、上記
請求項３のインクジェットヘッドにおいて、ヘッド基板
にはインク供給手段の内部とインク滴噴射手段の液室と
を連通するインク供給路を形成し、このインク供給路の
内面にも不純物領域を形成したので、インク供給路を通
るインクを加熱することができ、インクの温度制御を適
切に行うことができてインク滴の噴射安定性が向上す
る。

【００１９】請求項５のインクジェットヘッドは、上記
請求項２のインクジェットヘッドにおいて、ヘッド基板
が絶縁性セラミック基板からなり、その少なくとも一部
に還元領域を形成したので、この還元領域に電流を流す
ことで抵抗体として作用して発熱することにより、加熱
手段の構成が簡単になる。

【００２０】請求項６のインクジェットヘッドは、上記
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、ヘッド基板
にはインク供給手段の内部とインク滴噴射手段の液室と
を連通するインク供給路を形成し、このインク供給路の
内面にも一部を還元させた還元領域を形成したので、イ
ンク供給路を通るインクを加熱することができ、インク
の温度制御を適切に行うことができてインク滴の噴射安
定性が向上する。

【００２１】請求項７のインクジェットヘッドは、上記
請求項１乃至６のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、インク滴噴射手段が液室を加圧する振動板及びこ
の振動板を変位させる圧電素子を備えているので、ヘッ
ドの液室構成部材やインクの種類による制約が少なくな
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。図１は本発明の一実施例を示すインクジェッ
トの外観斜視図、図２は同ヘッドの内部を示す斜視図、
図３は同ヘッドの要部拡大断面図、図４は同ヘッドのヘ
ッド基板の正面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う断面
図、図６は同ヘッド基板の製造工程の説明図、図７は同
ヘッドの作用説明に供する断面図、図８は同じく斜視図
である。

【００２３】このインクジェットヘッド１は、インクを
液滴化してインク滴として噴射するインク滴噴射手段で
あるヘッド本体２と、固相状態のホットメルトインク
（固体インク）を貯蔵してヘッド本体２に供給するイン
ク供給手段であるインクタンク３とを備えている。

【００２４】ヘッド本体２は、ヘッド基板４、振動板
５、ノズルプレート６、アクチュエータである複数の圧
電素子７，７…等からなる。ヘッド基板４には、図４及
び図５にも示すようにインクタンク３から液相状態のイ
ンクが供給される共通液室８、この共通液室８に連通す
る複数の加圧液室９，９…、各加圧液室９に各々連通す
る複数のインク吐出路１０，１０…、共通液室８に液相
化したインク（溶融インク）を供給するためのインク供
給路１１を形成している。

【００２５】そして、ヘッド基板４の液室側には各加圧
液室９，９…を加圧するための振動板５を接合し、イン
ク吐出路１０の前面側には各インク吐出路１０に連通す
るノズル１２を形成したノズルプレート６を接合して、
更にガラス、金属等からなる振動板５の各加圧液室９，
９…に対応する部分を加圧変位させる複数の圧電素子
７，７…を配置している。また、この圧電素子７は一方
を振動板６に接合し、他方をカバー１４に接合し、各圧
電素子７，７…にはフレキシブルケーブル１５からリー
ド線１６を介して選択的に駆動する駆動信号を与えるよ
うにしている。

【００２６】このヘッド本体２のヘッド基板４はインク
タンク３の隔壁の一部を構成してタンク隔壁部材２１と
ともにインクタンク３を形成し、このインクタンク３の
内部を共通液室８とインク供給路１１で連通させて、イ
ンクタンク３内に収納された固体インク２３が溶融され
て液相化したインク（溶融インク）２４をこのインク供
給路２２を介して共通液室８に供給するようにしてい
る。

【００２７】また、ヘッド基板４はシリコン基板から形
成して、その一部であるインク供給路１１の内面側及び
インクタンク３側及び共通液室８側のインク供給路１１
周辺部には不純物をドーピングした不純物領域２５を形
成し、インクタンク３側及び共通液室８側の表面にこの
不純物領域２５を挟んで対向する電極２６，２７を設け
ている。このヘッド基板４の不純物領域２５，電極２
６，２７等によってヘッド本体２内部とインクタンク３
内部とを同時に加熱手段を構成している。

【００２８】ここで、図６を参照してこのヘッド基板４
の製造方法について説明すると、同図（ａ）に示すよう
な平板状のシリコン基板３１にエッチング加工によって
同図（ｂ）に示すように共通液室８，加圧液室９，イン
ク吐出路１０及びインク供給路１１を形成した後、イン
ク供給路１１の周辺部に不純物をドーピングするために
レジスト３２を塗布してレジストマスクを形成して、同
図（ｄ）に示すようにインク供給路１１の周辺部に不純
物をドーピングして不純物領域２５を形成する。

【００２９】次いで、同図（ｅ）に示すように電極２
６，２７を形成するための導電膜３３，３４を成膜し、
最後に同図（ｆ）に示すようにリフトオフして不要な導
電膜３３，３４を除去して電極２６，２７を形成し、ヘ
ッド基板４を製造する。

【００３０】以上のように構成したインクジェットヘッ
ド１の作用について図７，図８をも参照して説明する。
先ず、インクタンク３内に固体インク２３を収納した状
態で電極２６，２７に電圧を印加すると、不純物領域２
５が抵抗体として作用して電流が流れて発熱する。

【００３１】したがって、インクタンク３の内部及びヘ
ッド基板４の共通液室８内部を同時に加熱することがで
き、これによってインクタンク３内の固体インク２３の
内のヘッド基板４側部分が加熱溶融されて溶融インク２
４となりインク供給路１１を介して共通液室８に供給さ
れ、共通液室８も加熱されているので溶融インク２４は
溶融状態に保温される。

【００３２】このようにインクタンク３内部とヘッド本
体２内部とを同時に加熱する手段を設けることによっ
て、溶融及び保温のための加熱手段を別個に設ける必要
がなくなって、構成が簡単になり、消費電力、コストの
低減を図ることができ、印字速度の低下を招くことがな
いインクジェットヘッドを得ることができる。

【００３３】また、このときインク供給路１１内面側に
も不純物領域２５を形成しているので、インク供給路１
１を通る溶融インク２４も加熱保温され、溶融インク２
４の温度制御を適切に行うことができて、インクジェッ
トヘッド１の噴射安定性が向上する。さらに、ヘッド基
板４そのものをシリコン基板で形成して、その一部に不
純物をドーピングすることによって加熱手段としている
ので、加熱手段の構成が簡単になる。

【００３４】このインクジェットヘッド１を用いて記録
を行う場合には、図７に示すように画像データに応じて
圧電素子７を選択的に駆動することによって圧電素子７
が同図に点線で示すように伸長して振動板６を加圧変形
させ、この振動板６の変形によって加圧液室９の内容積
が小さくなってインク吐出路１０を介してノズルプレー
ト６のノズル１２からインク滴３５が吐出される。そこ
で、図８に示すようにキャリッジシャフト３６に移動可
能に装着した図示しないキャリッジにインクジェットヘ
ッド１を搭載して、インクジェットヘッド１を矢示方向
に往復動させながら圧電素子７，７…を駆動し、用紙３
７を矢示方向に搬送することによって、用紙８にインク
滴３５が噴射されて所定の印字（記録）を行うことがで
きる。

【００３５】なお、上記実施例においては、ヘッド基板
４をシリコン基板で形成してその一部に不純物をドーピ
ングした不純物領域２５を形成して、この不純物領域２
５を発熱手段として用いる構成としたが、加熱手段の構
成はこれに限るものではない。例えば、ヘッド基板４を
絶縁性セラミック基板から形成して、上記実施例と同様
にインク供給路１１内側及び表面周辺部等に還元処理を
施して抵抗値を下げた還元領域を形成し、この還元領域
を挟んで対向する電極を配置して電圧を印加することに
よって、還元領域が抵抗体として作用して発熱するの
で、上記実施例と同様の作用効果を得ることができる。

【００３６】また、加圧液室を加圧するためのアクチュ
エータとして圧電素子を用いた例について説明したが、
発熱素子を用いることもできる。圧電素子を用いて振動
板を介して加圧液室を加圧するようにした場合には、圧
電素子が直接インクに接触しないので、液室構成部材
（ヘッド基板等）やインクの種類による制約が少なくな
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のインク
ジェットヘッドによれば、固体インクを供給するインク
供給手段の内部と液相化したインク滴を噴射するインク
滴噴射手段の内部とを同時に加熱する加熱手段を備えた
ので、溶融及び保温のための加熱手段を別個に設ける必
要がなくなり、構成が簡単になるとともに、消費電力、
コストの低減を図ることができ、印字速度の低下を招く
ことがないインクジェットヘッドを得ることができる。

【００３８】請求項２のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項１のインクジェットヘッドにおいて、イ
ンク供給手段の隔壁の一部を構成すると共にインク滴噴
射手段の液室の一部を構成するヘッド基板が加熱手段を
兼ねているので、簡単な構成でインク供給手段及びイン
ク滴噴射手段を同時に加熱することができる。

【００３９】請求項３のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項２のインクジェットヘッドにおいて、ヘ
ッド基板をシリコン基板で形成してその少なくとも一部
に不純物領域を設けたので、この不純物領域に電流を流
すことで抵抗体として作用して発熱し、加熱手段の構成
が簡単になる。

【００４０】請求項４のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項３のインクジェットヘッドにおいて、ヘ
ッド基板にはインク供給手段の内部とインク滴噴射手段
の液室とを連通するインク供給路を形成し、このインク
供給路の内面にも不純物領域を形成したので、インク供
給路を通るインクを加熱することができ、インクの温度
制御を適切に行うことができてインク滴の噴射安定性が
向上する。

【００４１】請求項５のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項２のインクジェットヘッドにおいて、ヘ
ッド基板を絶縁性セラミック基板で形成してその少なく
とも一部に還元領域を形成したので、この還元領域に電
流を流すことで抵抗体として作用して発熱し、加熱手段
の構成が簡単になる。

【００４２】請求項６のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項５のインクジェットヘッドにおいて、ヘ
ッド基板にはインク供給手段の内部とインク滴噴射手段
の液室とを連通するインク供給路を形成し、このインク
供給路の内面にも一部を還元させた還元領域を形成した
ので、インク供給路を通るインクを加熱することがで
き、インクの温度制御を適切に行うことができてインク
滴の噴射安定性が向上する。

【００４３】請求項７のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項１乃至６のいずれかのインクジェットヘ
ッドにおいて、インク滴噴射手段が液室を加圧する振動
板及びこの振動板を変位させる圧電素子を備えているの
で、ヘッドの液室構成部材やインクの種類による制約が
少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すインクジェットの外観
斜視図

【図２】同ヘッドの内部を示す斜視図

【図３】同ヘッドの要部拡大断面図

【図４】同ヘッドのヘッド基板の正面図

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図

【図６】同ヘッド基板の製造工程の説明図

【図７】同ヘッドの作用説明に供する断面図

【図８】同じく斜視図

【符号の説明】

１…インクジェットヘッド、２…ヘッド本体、３…イン
クタンク、４…ヘッド基板、５…振動板、６…ノズルプ
レート、７…圧電素子、８…共通液室、９…加圧液室、
１０…インク吐出路、１１…インク供給路、１２…ノズ
ル、２３…固体インク、２４…溶融インク、２５…不純
物領域、２６，２７…電極。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常温で固相状態にある固体インクを加熱
   溶融して使用するホットメルトタイプのインクジェット
   ヘッドにおいて、前記固体インクを供給するインク供給
   手段の内部と液相化したインク滴を噴射するインク滴噴
   射手段の内部とを同時に加熱する加熱手段を備えたこと
   を特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
   において、前記インク供給手段の隔壁の一部を構成する
   と共に前記インク滴噴射手段の液室の一部を構成するヘ
   ッド基板が前記加熱手段を兼ねていることを特徴とする
   インクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のインクジェットヘッド
   において、前記ヘッド基板がシリコン基板からなり、そ
   の少なくとも一部に不純物をドーピングした不純物領域
   を形成したことを特徴とするインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のインクジェットヘッド
   において、前記ヘッド基板には前記インク供給手段の内
   部と前記インク滴噴射手段の液室とを連通するインク供
   給路を形成し、このインク供給路の内面側にも前記不純
   物領域を形成したことを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
5. 【請求項５】 請求項２に記載のインクジェットヘッド
   において、前記ヘッド基板が絶縁性セラミック基板から
   なり、その少なくとも一部を還元させた還元領域を形成
   したことを特徴とするインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のインクジェットヘッド
   において、前記ヘッド基板には前記インク供給手段の内
   部と前記インク滴噴射手段の液室とを連通するインク供
   給路を形成し、このインク供給路の内面にも前記還元領
   域を形成したことを特徴とするインクジェットヘッド。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載のイン
   クジェットヘッドにおいて、前記インク滴噴射手段が液
   室を加圧する振動板及びこの振動板を変位させる圧電素
   子を備えていることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。