JPH0781054A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】生産性の優れるインクジェットヘッドの提供 【構成】コントロールノズル基板１０と吐出ノズル基板
１１とを断熱材８を介して結合し、結合した側面にノズ
ル３、５の片側となる同一断面形状の溝を加工形成し、
コントロールノズル５の内周に発熱体４を設けた。そし
て２つの側面を突き合わせて連通するノズル３、５とし
た。吐出ノズル３は常時加熱してインクを溶融状態と
し、コントロールノズルは吐出時以外は加熱せず、イン
クを固化させておき吐出時に発熱体４を加熱して固化し
たインクの表面のみ溶融してピストン作用をさせ、イン
クをノズルから吐出させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクを吐出させて印字
または画像記録を行う装置のインクジェットヘッドに関
する。更に詳述すると、本発明は熱溶融性インク（一般
に固形インクとも呼ばれている油性インク）を用いたイ
ンクジェットヘッドの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱溶融性インクを用いたマルチノズル記
録方式を本出願人は特願平５−１３１００８号として提
案している。このインク噴射方法は図１に示すように熱
溶融性インクを常時溶融させて貯留する共有インクタン
ク１と、この共有インクタンク１内の溶融インク９ｒを
吐出方向に加圧する加圧手段２と、共有インクタンク１
にそれぞれ連通しインクを常時溶融状態で貯留してそれ
を圧力が加えられた時にのみ吐出させる複数の吐出ノズ
ル３と、個別に温度制御可能な発熱体４を有しインクタ
ンク１と吐出ノズル３の間に配置されて共有インクタン
ク１内から供給される溶融インク９ｒを固化させて貯留
するコントロールノズル５とを備え、コントロールノズ
ル５の発熱体４の個別温度制御により選択されたコント
ロールノズル５内の固形インク９ｓの部分的再溶融を行
い加圧手段２の駆動によって選択されたコントロールノ
ズル５内の固形インク９ｓを吐出ノズル３内に押し出し
て前記吐出ノズル内の溶融インク９ｒを吐出させるよう
にしている。

【０００３】ここでコントロールノズル５はインクを固
化させ易い状態とするため常時加熱されている共有イン
クタンク１と吐出ノズル３との間に断熱材７を介して設
置されてこれらから熱的に遮断され、かつまた放熱板１
２が連結される。またこのインクジェットヘッドはコン
トロールノズル５の内周面に発熱体４が設けられてお
り、発熱体４の発熱により固形インク９ｓの発熱体４と
接触している面のみが溶融してインク塊のまま吐出ノズ
ル３内に押し出されるようにしている。加圧手段２とし
ては特に限定されるものではないが、従来一般的なピエ
ゾ素子や振動板あるいは音叉のような共振作用を利用し
た振動手段、遠心力を利用した圧力付与手段等の公知の
加圧手段が用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このイ
ンクジェットヘッドはコントロールノズル５及び吐出ノ
ズル３を各々加工した後で接合して形成されるため加工
工程が複雑である。更にコントロールノズル５及び吐出
ノズル３の各穴位置を正確に合わせて接合することは困
難であり、製造時に穴位置がズレ易い。また吐出ノズル
３はコントロールノズル５と同じ断面矩形の穴でかつ先
端の吐出口３ａに向かって狭くなる矩形錐形状である
が、インクジェットヘッド用に用いる吐出ノズルは直径
がおよそ５０μｍ程度と非常に小さな穴であるため前述
の穴加工を正確に行うことは難しく穴形状にばらつきが
生じ易い。従って、各吐出ノズルごとに形状が異なった
り、吐出ノズル・コントロールノズルの孔位置がずれる
ことにより吐出インク量にばらつきが発生したりインク
が吐出しない状態が生じドット抜けなどの問題が生じ
る。本発明は、ドットのばらつきが少なく安定したドッ
トが得られ、かつ生産性に優れるインクジェットヘッド
を提供することを目的とする。

【０００５】

【問題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は溶融した熱溶融性インクを吐出させて印字
または画像記録を行う装置におけるインクジェットヘッ
ドにおいて、共有インクタンク１にそれぞれ連通しイン
クを常時溶融状態で貯留してそれを圧力が加えられたと
きにのみ吐出させる複数の吐出ノズル３と、個別に温度
制御可能な発熱体４を有し共有インクタンク１と吐出ノ
ズル３の間に配置されて共有インクタンク１内から供給
される溶融インク９ｒを固化させて貯留するコントロー
ルノズル５とを備え、かつ吐出ノズル３、コントロール
ノズル５を同一断面形状とし共有インクタンク１から吐
出口３ａに連通するストレートノズルを形成させた。

【０００６】

【作用】コントロールノズル５及び吐出ノズル３は同一
断面形状であり、共有インクタンク１から吐出ノズル先
端３ａに連通するストレートノズルを形成している。従
って、コントロールノズル５及び吐出ノズル３を構成す
る基材層１０、断熱層８、基材層１１を積層し端面（ノ
ズル部分）を切削加工することにより両者を一工程で形
成することができ、成形した切削加工面同志を突き合わ
せることによりノズルができる。ノズルの作用は従来と
同様で、インクを吐出させるノズルの発熱体４を加熱
し、加圧手段２を動作させることにより、吐出ノズル３
の先端３ａから溶融インク９ｒが吐出する。尚、従来は
テーパー形状としてあった吐出ノズル３を、本発明はス
トレート形状としたため共有インクタンク１から吐出ノ
ズル３に至るノズル穴は従来に比べて細くなりインクの
吐出にはより大きな圧力が必要となる。しかし吐出の基
本的な動作は従来と変わらないため加圧手段２で従来よ
り大きな圧力を発生させれば従来と同様の動作が可能で
ある。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。図２、３により本発明のインク
ジェットヘッドを説明する。このインクジェットヘッド
は、熱溶融性インクを常時溶融させて貯留する共有イン
クタンク１と、この共有インクタンク１内の溶融インク
９ｒを吐出方向に加圧する加圧手段２と、共有インクタ
ンク１にそれぞれ連通しインクを常時溶融状態で貯留
し、圧力が加えられたときにのみ吐出させる複数の吐出
ノズル３と、個別に温度制御可能な発熱体４を有し共有
インクタンク１と吐出ノズル３の間に配置されて共有イ
ンクタンク１内から供給される溶融インク９ｒを固化さ
せて塊９ｓを貯留するコントロールノズル５とから構成
されている。

【０００８】共有インクタンク１内に貯留される溶融イ
ンク９ｒは、共有インクタンク１内の溶融インク９ｒに
触れる面、例えば図示のように加圧手段２の内面に貼着
された発熱体６（面ヒータ）等で常時一定温度に加熱さ
れて溶融状態を保っている。勿論、共有インクタンク１
内及び吐出ノズル３におけるインクの加熱は上述の方法
に限定されず、吐出ノズル３の内面や共有インクタンク
１そのものの内面にヒータを配設したり、ノズルやタン
ク内にヒータを配置するようにしても良い。

【０００９】また、コントロールノズル５でのインクの
固化を容易な状態にするため、コントロールノズル５を
設けたコントロールノズル基板１０片面に導電層１４が
形勢してあって、常時加熱されている共有インクタンク
１及び吐出ノズル３を設けた吐出ノズル基板１１と導電
層１４との間に断熱材８が介在され、共有インクタンク
１とコントロールノズル基板１０との間に断熱材８が介
在れている。従ってこれらの間が熱的に遮断されるとと
もにコントロールノズル基板１０に放熱板１２が直接連
結されている。そこで、コントロールノズル５内のイン
クには、発熱体４以外からは熱がほとんど伝わらないの
で、発熱体４を発熱させない時はインクが固形インク９
ｓとなっている。

【００１０】吐出ノズル３の吐出口３ａの周りには各吐
出ノズル３の間を縫うように線状の発熱体１３が設けら
れている。この発熱体１３は常時通電され、吐出ノズル
３内に貯留したインクを溶融状態に保持する。この吐出
ノズル３が設けられる吐出ノズル基板１１は、好ましく
は熱伝導性の良い材料例えばセラミックなどによって形
成されている。発熱体１３は吐出ノズル３を加熱する為
に設けたものなので、配置位置は吐出口３ａの回りに限
定されない。

【００１１】コントロールノズル５の発熱体４はノズル
内周面全面に形成され、共有インクタンク１側が配線パ
ターン１５とつながり、吐出側が導電層１４とつながっ
ている。 従って、導電層１４とパターン１５間に通電
することにより発熱体４が発熱する。発熱体４の発熱に
より固形インク９ｓの発熱体４と接触している面のみが
溶融して固形インク９ｓのまま吐出ノズル３内へ押し出
され、吐出ノズル３内の溶融インク９ｒを吐出させる。
（ピストン作用）吐出により吐出ノズル３内に進出した
固形インク９ｓの部分は、基板１１から熱を受けて溶融
インク９ｒに変わるので次の吐出動作が上記と同様に行
われる。

【００１２】上記構成において吐出ノズル３、コントロ
ールノズル５の穴形状は、スパッタリングなどの薄膜形
成技術によって発熱体４の薄膜を内面に均一に形成し易
い矩形状とされている。もちろん、円形や楕円形の穴で
あっても良いが本発明においては吐出ノズル３、コント
ロールノズル５の穴形状は同一とし、共有インクタンク
１から吐出口３ａに連通するストレートノズルを形成さ
せる。尚、実施例ではコントロールノズル５の内周面の
みに発熱体４を設けてあるので、吐出ノズルよりも発熱
体４の分だけ細くなっているが、加工時のノズル形状は
完全なストレートになっている。

【００１３】このノズルの形成方法の一例を図４に示
す。ノズルを構成するのに適した材料例えばセラミック
のコントロールノズル基板１０の両面にＣｕなどの導電
層１４を形成し（）、片面にガラス等の断熱材８を介
して吐出ノズル基板１１を接合する（）。断熱材８と
してガラスを用いれば、加熱接合により一体化できる。
次に導電層付き基板１０、断熱材８、基板１１の端面に
ノズル穴を構成するＶ溝を加工し（）、そのＶ溝を含
む表面のうちコントロールノズル基板１０の部分に発熱
体４を蒸着等の手段で形成する（）。（他の部分はマ
スクして蒸着すればよい）そして、Ｖ溝部分の発熱体４
を残してノズルを形成した端面を研磨し（）、このよ
うに加工したノズルをＶ溝を合わせて突き合わせ接合す
る（）。次に表面に露出した導電層１４のうち配線パ
ターン１５以外を除去する（）。

【００１４】尚、発熱体４の形成については、上記のよ
うにマスクをせずＶ溝全体に設けても機能上問題無い。
発熱体４を加熱するときは、導電層１４と配線パターン
１５との間で通電するから、コントロールノズル５部分
の発熱体４のみが発熱するので機能上問題無い。即ち、
この場合には常時加熱されている吐出ノズル基板１１で
この部分の発熱体が加熱されるが、発熱体４は薄膜状な
のでコントロールノズル部分の発熱体４にはあまり熱が
伝わらず、コントロールノズル５内のインクは発熱体４
に通電しないかぎり固形インク９ｓとなる。この固形イ
ンク９ｓは図示の大きさに限らず、ピストンの役目をさ
せられればよいので、仮に固形インク９ｓの吐出ノズル
３側の一部が溶融インク９ｒになっても動作に何ら影響
しない。

【００１５】

【変更例】上述の実施例は本発明の好適な実施の一例で
はあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を
逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例え
ば、本実施例についてはコントロールノズル５及び吐出
ノズル３の穴形状を矩形としたが、これに特に限定され
るものではなく他の形状、例えば三角形、円形等でもよ
い。

【００１６】

【発明の効果】本発明は上述のようにコントロールノズ
ル５と吐出ノズル３が同一の溝加工で形成されるため両
者の穴位置にズレが生じることはなく、共有インクタン
ク１から吐出口３ａまで同一形状のため一工程で加工が
でき、各ノズルの穴径を均一化できる。すなわちドット
のばらつきが少なく安定したドット形状のインクジェッ
トヘッドが容易に製造可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットヘッドの従来例を示す断面図
で、（Ａ）は吐出前、（Ｂ）は吐出時の状態をそれぞれ
示す。

【図２】本発明のインクジェットヘッドの一実施例を示
す断面図である。

【図３】インクを除いた第２図の斜視図である。

【図４】本発明のインクジェットヘッドのノズル加工工
程の説明図である。

【符号の説明】

１ 共有インクタンク ２ 加圧手段 ３ 吐出ノズル ４ 発熱体 ５ コントロールノズル ６ 発熱体 ７，８ 断熱材 ９ｒ 溶融インク ９ｓ 固形インク １０ コントロールノズル基板 １１ 吐出ノズル基板 １２ 放熱板 １３ 発熱体 １４ 導電層 １５ 配線パターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱溶融性インクをノズルから吐出させて
   印字を行う装置に於いて、上記インクのタンクと連通す
   るノズルを断熱材で区分けしたコントロールノズルと吐
   出ノズルとし、両ノズルの基材を一体にして両ノズルを
   同形に加工し、コントロールノズル内周に発熱体を固定
   したインクジェットヘッド。