JPH03227246A

JPH03227246A - ホットメルトインク用インクジェット記録ヘッド及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH03227246A
Application number: JP2241190A
Authority: JP
Inventors: Kunio Nakamura; 中村　邦雄; Tadao Kobashi; 小橋　忠雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1991-10-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、記録媒体の表面に印字を行なうホントメルト
インク用インクジェット記録ヘッド及びその駆動方法に
関するものである。

従来の技術従来、インク記録技術のひとつの手段であるオンデマン
ド型インクシェアド記録ヘッドについては、種々の方式
が提案されているけれども、室温液体インクのような゛
ニジミ″がなく、記録媒体の材質に左右されない記録状
態が得られ易いこと等の点から、ホットメルトインクを
用いたインクジェット記録へノドがプリンタヘッドとし
て開発されつつある。つまり、”ホットメルトインク″
は室温では固体状であるが、このインフケ−時的に加熱
昇温して液滴状態で記録媒体の表面に吐出させると、室
温に維持される記録媒体の表面でホットメルトインクが
直ちに固形化するから、記録媒体の材質や”ニジミ”の
問題を解決できる。

第３図は特開昭６１−９８５４７号公報に開示された従
来のホットメルトインク用インクジェット記録ヘッドで
あり、記録ヘッド本体１の後部１ａには固体状態のホッ
トメルトインクを収容するカートリッジ２を装着できる
インク溜め３が形成され、このインク溜め３中で溶融さ
れたホットメルトインクは記録ヘッド本体１、中のイン
ク通路４及びインク室５を通って記録ヘッド本体前部の
多数のインク加圧室６に供給される。一方向に整列され
たこれらのインク加圧室６には、第３図ｆａｌに示すよ
うに、記録ヘッド本体１の前面に開口した多数のノズル
７がそれぞれ連絡され、各インク加圧室６に対しては圧
電振動子８の加圧ヘッド８ａがそれぞれ臨ませである。

つまり、これらの圧電振動子８は所謂”ピエゾ素子″を
構成するもので、対向する電極９間に記録命令信号を印
加することにより長さ方向に伸縮するから、加圧ヘッド
８ａの移動によるインク加圧室６の容量変化で同インク
加圧室６に対応したノズル７から溶融状態のインク滴が
吐出されることになる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、前述した従来のホットメルトインク用イ
ンクジェット記録ヘッドでは、動作温度（約１００℃）
で１０．ｐといった粘度のホットメルトインクを吐出し
なければならないので、インク加圧室６に非常に大きな
圧力を必要とするために、インク加圧室６と対応ノズル
７との間の距離を極力短く設計する必要がある。いい換
えると、このホットメルトインク用インクジェット記録
ヘッドにおいては、整列状態におかれる各組のインク加
圧室６、ノズル７、加圧ヘッド８ａを非常に接近した距
離におく必要性のために、各ノズル７間の配列ピッチＰ
が必然的に大きくなり、ドツト数の多い優れた文字品質
を得ることが困難であった。

このノズル７の配列ピッチの問題を、第４図に示した従
来の室温液状インク用インクジェット記録ヘッドの場合
と比較しながら説明する。第４図の室温液状インク用イ
ンクジェット記録ヘッドはヘッド本体１０の前面１０ａ
に一方向に整列された高密度配列（例えば８個／ｍｍ）
の多数のノズル１１を備え、これらのノズル１１は、対
応された多数のインク加圧室１２を介して、室温液状イ
ンクが収容される共通のインク室１３に連絡される。そ
して、前記ヘッド本体１０の表面は同ヘッド本体１０に
液密に貼着されれ上板１４で覆われるが、この上板１４
の下面には前記各加圧室１２に対応された圧電振動子１
５が配置され、これらの圧電振動子１５に印加される記
録命令信号により対応ノズル７から滴が吐出される。し
たがって、室温液状インクを用いる第４図の構造では、
使用インクの粘度が２〜３ｃｐ程度であるため、比較的
低い圧力でノズル１１からインクを吐出できるから、各
ノズル１１と各インク加圧室１２との間を多数の流路１
６で結合して各流路１６及びノズル１１の集中化を図る
設計が可能になる。いい換えると、第３図に示すホット
メルトインク用インクジェット記録ヘッドの場合にあっ
ては、使用されるホントメルトインクの粘度が高いため
、平面流路構成とされる第３図のインクジェット記録ヘ
ッドに比較して、構造が大型かつ複雑となるばかりでな
く、ノズル７の高密度配列が困難で、ドツト数の多い、
文字品質のよい記録が得られないとの課題がある。

本発明の課題は、前述したような従来のホットメルトイ
ンク用インクジェット記録ヘッドの問題を考慮して、構
造が比較的小型かつ簡単で、インクが吐出されるノズル
を高密度に配列できるホットメルトインク用インクジェ
ット記録ヘッドの構造及びその駆動方法を提供すること
を目的とする。

課題を解決するだめの手段この目的を達成するため、本発明では、ホットメルトイ
ンクが収容されるヘッド構体の記録媒体対向面に加熱さ
れたホットメルトインクが吐出されるスリット状吐出口
を形成し、同吐出口の内側面に帯状電気抵抗体層を形成
し、吐出口に沿って整列されかつ互いに離間された多数
の電気良導体層を前記電気抵抗体層の表面に積層して、
隣合った前記電気良導体層と電気抵抗体層の一部で規定
される一方向に整列した多数のノズル部を構成すること
で、前記課題を解決する。そして、本発明においては、
同構造のホットメルトインク用インクジェット記録ヘッ
ドのノズル部の加熱を少なくともひとつおきに時間順次
で行なうことが提案される。

作用本発明の前記構成によると、吐出動作状態を除いて、前
記スリット状吐出口にあるホントメルトインクが固体状
態にあり、記録命令信号が印加された場合、同電気良導
体層に対応した部分に対応するノズル部のインクが液化
して、同ノズル部から吐出する。

実施例以下、第１図及び第２図を用いて本発明による実施例の
詳細を説明する。

第１図は本発明によるホットメルトインク用インクジェ
ット記録ヘッドを示し、同インクジェット記録ヘッドは
加熱溶融したホットメルトインクＡを後部寄りの部分に
収容するインク室２０を形成したヘッド本体２１を備え
る。このヘッド本体２１は液密状態を保って互いに貼着
されるヘッド上部構体２１Ａ及びヘッド下部構体２１Ｂ
で構成するもので、これらのヘッド上部構体２１Ａ及び
ヘッド下部構体２１Ｂは、図示を省略する外部加熱装置
により収容ホットメルトインクＡを液状状態にまで加熱
できるように、金属等の良熱伝導体材料で作られる。

なお、前記インク室２０の内部を大気圧に維持するため
に、インク室２０の上部に空気穴２２が形成される。

そして、第１図（ａｌに示すように、記録媒体２３の表
面に対向したヘッド本体２１の対向面には、記録媒体２
３に対するインクジェット記録ヘッドの走査方向（即ち
第１図の紙面と直角な方向）に直交する方向に細長いス
リット状吐出口２４が形成され、前記ヘッド上部構体２
１Ａとヘッド下部構体２１Ｂの間に形成される同吐出口
２４は、例えば２５２　ｒｒｒｎのスリット長さとされ
て、第１図（Ｃ）に断面して示すように、吐出口２４の
スリット長さ全体に亘って溝幅の狭いインク通路２５を
介して前記インク室２０に連絡される。したがって、イ
ンク室２０中で液状状態にまで加熱されたホットメルト
インクＡは、毛細管現象により吸上げられて吐出口２４
にまで到達できる。

また、第１図（ａｌ、　（ｂ）に示すように、前記吐出
口２４の内側全体には良熱伝導体で構成されるヘッド上
部構体２１Ａ及びヘッド下部構体２１Ｂからの熱伝達を
阻止する断熱層２６が形成される。吐出口２４の４内側
面の内、対向した長さ方向の内側面の少なくとも一方に
、通電により部分的に発熱する電気抵抗体層２７が電気
絶縁層２８を介して積層される。

この電気抵抗体層２７の表面には、フォトエツチング、
スパッタリングまたは印刷法等の手法で白金膜等で形成
できる多数の電気良導体層２９１．２９．．２９、、・
・・・・・２９ｎがスリット長さ方向に直角に交差した
状態で形成される。電気抵抗体層２７に対して部分的な
通電を行なう前記電気良導体層２９．．２９雪、２９、
・・・２９ｎは、吐出口２４の前述したスリット長さの
場合、例えば幅を２０μｍ１間隔を４０μｍ（即ち、配
列ピッチＰが６０μｍ）とすれば、４，２００本を吐出
２４の内側面に形成できる。換言すれば、前記吐出口２
４の内部には、電気抵抗体層の表面及び隣合った多数の
電気良導体層２９１．２９ｓ、２９．・・・２９ｎで規
定された多数のノズル部３０＝−、３０−ｂ　　３０ｇ
−。

３０！ｂ・・・３０ｎ−，３０ｎｂがスリット長さ方向
に整列した状態で形成されることになる。そして、これ
らの各ノズル部３０−１．３０１ｂ　、３０−、３０−
ｂ・・−３０ｎａ３０ｎｂ中に位置したホットメルトイ
ンクＡは、加熱されるヘッド本体２１から断熱層２６で
断熱されているために、固形化した状態にある。

また、第１図（Ｃ１に示すように、前述した電気絶縁層
２８及び各電気良導体層２９．．２９茸、２９壽、・・
・２９ｒＩの後端部は、インク通路２５及びインク室２
０の下面に沿って延長されてヘッド本体２１の後部に導
出され、各電気良導体層２９１．２９！、２９畠・・・
２９ｎの後部接続端部２９．には、クロック信号で制御
される第１図（ａｌ示のヘッド駆動装置３１に結線され
る。このヘッド駆動装置３１はクロック信号による径時
的な制御下に記録命令信号に基すいた交流電圧（例えば
２ＫＨｚ）を隣合った電気良導体層２９１．２９鵞、２
９、・・・２９ｎ間に印加する。

第２図は電気良導体層２９１．２９鵞、２９．・・・２
９ｎに対する通電を制御するヘッド駆動装置３１の具体
例であり、同図の符号２口、Ｒ”　、Ｒａａ、Ｒｍｂ。

Ｒ口・・・Ｒｎａ、Ｒｎｂは隣合った各電気良導体層２
９１．２９ｓ　、　２９．　・＝　２９１１で発熱され
る電気抵抗体層２７の対応発熱体であり、これらの発熱
体Ｒ１１、Ｒ１ｂＲ＊ａ　、　Ｒｔｂ　、　Ｒａｍ　−
Ｒｎａ　、Ｒｎｂは前述した各ノズル部３０口、３０＝
ｂ、　３０ｓ−，３０−ｂ・・・３０ｎ１．３０ｎｂに
対応関係にある。そして、ヘッド駆動装置３１は、クロ
ック信号の制御下に記録命令信号が存在する場合に、隣
合わない発熱体Ｒｎａ　、Ｒｔａ　、Ｒａｍ・・・Ｒｎ
ａ又はＲｍｂ　、　Ｒｔｂ・・・Ｒｎｂに対して時間順
次で交流電圧を印加できる信号スイッチＳｚａ　、　Ｓ
ｕｂ、Ｓ！、、Ｓｔｂ　、　Ｓａｍ　”’　Ｓｙｌ　ａ
、Ｓｎｂを備えている。

つまり、これらの各信号スイッチＳ口、５ｉｌｌ。

Ｓｓａ　、　Ｓｏｂ　１Ｓｓａ　”’　Ｓｎａ、３ｙｌ
ｂは、アースも電圧印加もしない中立位置をとることが
できるが、この理由は、全ての発熱体Ｒ４ａ　、Ｒｌｂ
　、　Ｒｔａ　。

Ｒｕｂ　、　Ｒｍ・・・・Ｒｎ・、Ｒｎｂに一度に電圧
印加を行なえる構成とすると、例えば発熱体Ｒ＠・のみ
に電圧印加を行なわない記録命令信号が存在する場合、
信号スイッチＳｅａ及びＳｍｂを切断して中立位置とし
ても、発熱体Ｒ１ｂと発熱体Ｒｓｂとの間の電圧が発熱
体Ｒａｍに印加され、発熱体Ｒｔｂに投入されるべき電
力の１／２が発熱体Ｒ４ｍに印加されて、記録ミスの原
因となるからである。

本発明による電気良導体層２９１．２９．、２９−・・
・２９ｎの駆動方法は、前述した構成の「ひとつおきの
発熱体（ノズル部３０＝−，３０−ｂ、３０ｔ−，３Ｏ
−ｂ−３Ｏｎ−１３０ｎｂ）の時間順次駆動」ら限定さ
れるものではな（、例えば一方向に整列した発熱体Ｒ１
ａ　、Ｒｔｂ、Ｒｔａ　、　Ｒｔｂ　、Ｒａａ　”’　
Ｒｎａ　、Ｒｎｂを、２つおきの隣合わない３組、３つ
おきの隣合わない４組、強いていえば（ｎ−１）個おき
の隣合わないｎ組として、これらの組の発熱体ＲＩＭ　
、Ｒｉｂ　、Ｒ１１虐、Ｒｔｂ　、　Ｒ１１１・・・Ｒ
ｙｌａＲｎｂを時間順次で駆動することをも内容として
いる。この理由は、記録が行なわれるノズル部３０＝−
，３０−ｂ、３〜．３０−ｂ　−３Ｏｎ−１３０ｎ、か
らのインク吐出を安定させるためには、同ノズル部３０
口、３０雪ｂｓ　３０ｚ＊、３０含ｂ・・・３０ｎａ、
３０ｎｂに隣合った両ノズル部３０１１．３０　ｌｂ　
、　３０−１３０！ｂ・・・３０ｎ、、３０ｎｂ位置の
インクが固形化した状態である必要があることと、全発
熱体Ｒｉａ、Ｒｚ　ｂ　、　Ｒｔ　ａ、Ｒｉｂ　、　Ｒ
ａａ・・・Ｒ１’ｌ　ａ、Ｒｎｂを同時に加熱する方法
を採用すると、単独での１単位ごとの発熱体Ｒ１ｍ、Ｒ
ｚｂＳＲａｍ、Ｒ１１＋　、　　Ｒｓｍ　”’　Ｒｎａ
、Ｒｎｂの完全なオン・オフ制御が不可能になるからで
ある。

なお、図示実施例はインク室２０からインク通路２５に
至るまでを加熱・保温する場合であるけれども、インク
室２０の内部温度よりも同インク通路２５の温度を低下
することにより、インク通路２５中に位置するホットメ
ルトインクＡを半溶解状態で使用してもよい。この場合
、ホットメルトインクＡの沸騰エネルギは、効率よくノ
ズル部３０８．．３０１ｂ、３０曾暑、３０茸ｂ　・・
・３０ｎ、、３Ｑｎｂの外部へ向けられるが、インク通
路２５からのノズル部３０１１．３０１ｂ、３０．、。

３０２ｂ　　・・・３０ｎ１．３０ｎｂへのインク補給
速度が低下するので、インク通路２５の断面拡大や流路
長短縮等の対策を行なう必要がある。

図示実施例によるインクジェット記録ヘッドは、以上に
述べたような構成であるから、具体例で挙げたように、
ノズル部３０１１．３０１ｂ、３０茸１．３０黛ｂ・・
・３０ｎ・、３０ｎｂの配列ピッチを非常に小さくでき
るので、ドツト密度の高い、文字品質のよい記録ヘッド
を提供できる。そして、同インクジェット記録ヘッドは
、構造が大型かつ複雑となる”ピエゾ素子”を用いずに
、小型かつ軽量のヘッドとすることができるので、高速
型ライン・プリンタに適した構造となる。具体的にいう
と、前述した発熱体のひとつおきの交互駆動記録におい
て、前述した具体例の場合、Ａ４サイズ（縦寸法：　２
８０　ｎｏ）の記録紙へ記録するものとすると、１ライ
ンを記録するのに１ｍｓを必要とするから、１６ドツ）
７ｍｍの記録密度でれば、約５秒足らずで、１ペイジを
記録できる。

また、前記インクジェット記録ヘッドによる記録の場合
、例えば固体顔料６０チをイソプロピルアルコール４０
チに混合した組成で、融点が８０℃のインクをホットメ
ルトインクＡとして用いて、インク室２０を約１００℃
に加熱して記録を行なえばよい。

即ち、この記録動作の場合、液状になったインク室２０
中のホットメルトインクＡは、毛細管現象によりインク
通路２５に流入し、吐出口２４に到達するけれども、吐
出口２４は断熱層２６によりヘッド本体２１に対して断
熱かつ外気温度に近い温度状態であるので、吐出口２４
に到達したホットメルトインクＡは固形化した状態にあ
る。したがって、隣合う電気良導体層２９１．２９．．
２９３・・・２９ｎへの電圧印加により記録命令に対応
したノズル部３０１・、３０】ｂ、３０２、．３０ｔｂ
、・・・３０ｎ、、３０ｎｂの発熱体が発熱されると、
ホットメルトインクＡが瞬間的に沸騰され、同沸騰エネ
ルギにより対応ノズル部３０】１．３０１ｂ、３０ｔ、
、３０．ｂ−３Ｑｎ、、３０ｎｂから液滴状態のホット
メルトインクＡが吐出されることになる。この場合、ホ
ットメルトインクＡの流動圧力がインク通路２５側へも
加わるが、インク通路２５側の流体抵抗が非常に大きい
ので、インク室２０方向へ向ってホットメルトインクＡ
が逆流することはない。

勿論、各ノズル部３０口、３０１ｂ、３０．、、３０．
ｂ　　・・・３０ｎ・、３０ｎｂから記録媒体の表面に
向って吐出されたホットメルトインクＡは、記録媒体の
表面で直ちに固形化するので、従来の室温液状インクの
ような“ニジミ″の問題は起こらず、記録媒体の材質に
より画像品質が左右されることもない。そして、図示実
施例のインクジェット記録ヘッドにおいては、使用しな
い場合、ホットメルトインクＡが吐出口２４を塞ぐため
、目詰りによる保守管理上の問題をも回避できる。

前記実施例においては、インク室２０を加圧することな
く、ホットメルトインクＡの沸騰圧力を利用するものを
述べたが、インク室２０を加圧してもよい。この構成の
場合、任意の発熱体Ｒ，・、Ｒ１、Ｒｌａ　、Ｒｌｂ　
、　Ｒａｍ　”’　Ｒｎａ、Ｒｎｂが発熱されて対応ノ
ズル部３０．．．３０．ｂ、　３０．、．３Ｑｔｂ・・
・３０ｎ−３０ｎｂのホットメルトインクＡが液状にな
ると、同ノズル部３０口、３０．ｂ、　３Ｑｔａ、３０
＊ｂ・・・３０□、３ｏｎｂの流体抵抗が低下し、イン
ク室２０の加圧圧力でホットメルトインクＡが吐出され
ることになる。

発明の効果前述したように、本発明のホットメルトインク用インク
ジェット記録ヘッドは、記録媒体の材質の影響を受けず
に、　ニジミ”のない記録画像を記録できるばかりでな
く、構造が簡単で平面型の軽量構造となるので、高速記
録ヘッドを提供できる。そして、本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドにあっては、配列ピッチを非常に小さくで
きるから、ドツト密度の高い、文字品質のよい記録ヘッ
ドを提供できる。さらに、本発明のインクジェット記録
ヘッドを使用しない場合、スリット状吐出口は固形化し
た状態のホットメルトインクで塞がれるため、ノズル部
の目詰りによる保守管理の必要性のない構造が得られる
。

また、本発明の駆動方法によれば、安定したインク吐出
が得られるため、良好な記録結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるホットメルトインク用インクジェ
ット記録ヘッドの略図的構造を示すもので、ｆａｌはヘ
ッド上部構体を取除いた場合の平面図、（ｂｌは第１図
（ａｌ〕Ｘ−Ｘ線ニ沿つ断面図、（Ｃ）ハｉ　１図（ｂ
ｌのＹ−Ｙ線に沿う断面図、第２図は同インクジェット
記録ヘッドのヘッド駆動装置の回路図、第３図ｆａｔは
従来のホットメルトインク用インクジェット記録ヘッド
の全体斜視図、第３図（ｂｌは第３図（ａｌのＢ−Ｂ線
に沿う断面図、第３図（ｃｌは第３図（ｂ）のＣ−Ｃ線
に沿う拡大断面図、第４図は従来の室温液状インク用イ
ンクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。Ａ・・・ホットメルトインク、２０・・・インク室、２
１・・・ヘッド本体、２３・・・記録媒体、２４・・・
吐出口、２７・・・電気抵抗体層、２９１．２９雪、２
９１・・・２９ｎ・・・電気良導体層、３０−３０＝ｂ
　３０−３０ｍ−３０ｎ３０ｎｂ−ノズル部、３１・・
・ヘッド駆動装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ホットメルトインクが収容されるヘッド構体の記
録媒体対向面に加熱されたホットメルトインクが吐出さ
れるスリット状吐出口を形成し、同吐出口の内側面に帯
状電気抵抗体層を形成し、吐出口に沿って整列されかつ
互いに離間された多数の電気良導体層を前記電気抵抗体
層の表面に積層して、隣合った前記電気良導体層と電気
抵抗体層の一部で規定される一方向に整列した多数のノ
ズル部を構成したことを特徴とするホットメルトインク
用インクジェット記録ヘッド。
（２）ホットメルトインクが収容されるヘッド構体の記
録媒体対向面に加熱されたホットメルトインクが吐出さ
れるスリット状吐出口を形成し、同吐出口の内側面に帯
状電気抵抗体層を形成し、吐出口に沿って整列されかつ
互いに離間された多数の電気良導体層を前記電気抵抗体
層の表面に積層して、隣合った前記電気良導体層と電気
抵抗体層の一部で規定される一方向に整列した多数のノ
ズル部を構成し、これらのノズル部の加熱を、少なくと
もひとつおきに時間順次で行なうことを特徴としたホッ
トメルトインク用インクジェット記録ヘッドの駆動方法
。