(57)【要約】【課題】高粘度のインクを安定して吐出可能なインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】インクタンクからインクをヘッドに導入する際にヘッドのアクチュエータ流路口直前にインク中に混入したごみなどを取り除くためのフィルター部分をフィルターユニット化して取り付けられるようにし、このユニットにインクを加温するための機構を内蔵するようにした。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクタンクから供給されるインクをろ過するフィルター機能と、該インクを加温する加温機能とを有するフィルターユニットを備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記フィルターユニット内にインクをろ過するフィルターと、前記インクを加温する発熱抵抗体薄板とを配置して構成することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド
【請求項３】
前記発熱抵抗体薄板は、薄板基材上に発熱材料コーティング剤をコーティングして形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記フィルターユニット内に前記フィルター機能と前記加温機能とを併せ持つ発熱抵抗体を配置して構成することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェットヘッドをキャリッジ上に搭載し、該キャリッジを被記録媒体の送り方向とは直交方向に走査することにより、前記インクジェットヘッドからのインクの吐出によって前記被記録媒体上に文字及び画像を記録することを特徴とするインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、簡易印刷装置などに適用されるインクジェット式記録装置のインクジェットヘッドの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、インクジェット式記録装置は、家庭・オフィス向けに低価格・高画質のカラープリンタが製品化されており、その生産台数は年々増加している。それはインクジェットヘッドの微細加工や組立て技術が向上したことで、インク吐出量の微量化が可能になり、更にその吐出された微量インクをできるだけ記録メディアで再現できるような吸収性・浸透性を制御した専用メディアが普及したことに起因している。
【０００３】
一方、産業用として用いられるインクジェット式記録装置は、家庭・オフィス向けカラープリンタで求められる低価格・高画質性に加えて印刷高速性、高信頼性が要求されている。この分野においても、最近では、インクジェット式記録装置に対する期待は高まりつつあり、従来のスクリーン、オフセット印刷から、この方式に変えていこうという動きと共に、表示素子を中心とした電子デバイス素子へも応用していこうという動きが高まりつつある。
【０００４】
このような動きを簡単にまとめると、印刷分野では、その高速性、高画質性を実現するために、印刷インキに近い性状のインクジェットインクをインクジェットヘッドから吐出させたいという要求が高まり、印刷インキのような高粘度のインクあるいはＵＶ印刷インクのようなものを吐出させるという検討が行われている。また、電子デバイス素子においては、液晶素子のフィルター部の印刷、あるいはＥＬ表示素子のＥＬ素子の形成にインクジェット印刷を応用していこうという動きがあり、この実現のためには、一般的に使用されているフォトレジスト並みの粘度の液体をインクジェットヘッドから吐出させる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの動きのいずれもが、比較的インク粘度の高いインクをインクジェットヘッドから吐出させようというもので、これらを実現させるため、インク粘度を下げる検討も進められているが、現状では、２０〜４０ｍＰ・ｓが限界であり、比較的粘度の高いインクをも吐出させることが出来るとされるピエゾ振動型インクジェットヘッドにおいても、このままでは、常温での吐出は困難であり、これを解決するため、インクを加温して、インク粘度を下げ吐出させることが行われるようになっている。
【０００６】
このなかでは、以下のような方法が、現在主流である。
▲１▼インクジェット印刷装置のヘッドとインク流路の間に加温タンクを設置し、これにより、インク粘度を下げ、ヘッドにインクを供給し、ヘッドからのインク吐出を可能にする。
▲２▼インクジェット印刷装置のインクジェットヘッドに入る手前の流路を加温できるように加工し、この部分でインク粘度を下げ、ヘッドからのインク吐出を可能にする。
▲３▼インクジェット印刷装置のインクジェットヘッド本体を加温可能なように作製し、これによりインク粘度を下げ、ヘッドからのインク吐出を可能にする。
【０００７】
しかしながら、これら方法には、それぞれ以下のような問題があった。
前記▲１▼の方法は、タンクで加温は出来るが、ここからさらにインクジェットヘッドまでインクを送る必要があるため、インク粘度を吐出可能なように、維持するには、この部分をより高温に加温して送る必要があるが、このように高温にすることは、インクによっては、インクの安定性の面から問題が起こる可能性が、大きかった。
【０００８】
前記▲２▼の方法においても、ヘッドに入る時のインク粘度を維持するため、より長い流路に渡ってインクを加温するための必要があり、装置的に機構等が煩雑になるなど装置構成上の問題があった。
【０００９】
前記▲３▼のヘッド本体を加温する方法においては、インク粘度を維持する上では問題ないが、ヘッド本体を加温するということは、ヘッド全体を加熱することになるため、ヘッドの吐出を制御するための電子回路、ひいてはそこに付属している電子部品にも熱負荷がかかり、これらの寿命に与える影響が大きく、ヘッドの長期安定性という面で大きな問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、インクジェットヘッドは、インクタンクからインクをヘッドに導入する際、ヘッドのアクチュエータ流路口直前にインク中に混入したごみなどを取り除くためのフィルターを介して行うことが一般的であり、この部分をフィルターユニット化して取り付けられるようにし、このユニットにインクを加温するための機構を内蔵するようにした。具体的には、フィルターユニット内部に発熱抵抗体および当該抵抗体に通電できる機構を設け、これにより、インクを加温し、インク粘度を下げ、アクチュエータ内にインクを導入し、吐出可能にした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１２】
ここでは、ピエゾ振動型インクジェットヘッドを例にして説明する。ピエゾ振動型インクジェットヘッドは、図１に示すように、ＰＺＴなどの圧電材料を加工して作製した圧電アクチュエータ１の吐出口に合わせてインク滴を吐出するためのノズルプレート２が接着等の方法により取り付けられ、圧電アクチュエータ１に設けられたインク導入のための流路口には、インクからごみ等の異物を除去するためのフィルターを備えたフィルターユニット３が接着等の方法により取り付けられている。さらに圧電アクチュエータ１の尾部には、このアクチュエータを駆動するための電極が設けられており、この電極と駆動信号によりアクチュエータを駆動するための電子回路体４がフレキ基板５等で、導電接着剤、ワイヤボンディングなどの方法により接続されて、インクジェットヘッドが構成されている。
【００１３】
以下、このようなピエゾ振動型インクジェットヘッドを例に本発明のフィルターユニットの構造、働きを実施態様ごとに説明する。
【００１４】
（実施形態１）
上記フィルターユニットを以下のように構成した　（図２参照）　。　フィルターユニットの母体となるフィルターユニット体６は、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの耐溶剤性に優れたプラスチック材料で成形により作製されている。このフィルターユニット内にステンレススチールなどの発熱材料薄板７あるいはステンレススチールの発熱金属箔を不導体基材に貼りつけるなどして形成した薄板を通電のためのコードを溶接等の方法により接続した後、取り付ける。この際、この薄板には、インクを内部で流し易くするために穴あけ加工等を行ったものを使用しても良い。
【００１５】
この後、フィルターユニット体６にステンレスなどの金属、テフロン、ナイロンなどのプラスチック材料で作製した５〜３０ミクロン開口のフィルター体８を接着、はめ込み、溶着などの方法により、フィルターユニット体６に取り付け、フィルターユニットを完成させた。このフィルターユニットを上記で述べた構造のピエゾ振動型インクジェットヘッドに取り付け、ヘッドを完成させた。
【００１６】
このヘッドにおけるフィルターユニットの働きを以下に説明する。インクタンクからフィルターユニットに導入されたインクは、発熱材料薄板７にヘッド電子回路部から電力が供給され、加温され、この温度は、圧電アクチュエータ１に取り付けられたサーミスタなどの温度検出手段により、電子回路部にてモニター、制御され、吐出可能なインク粘度に維持されて、アクチュエータ内に導入され吐出され良好な吐出が実現できた。
【００１７】
（実施形態２）
実施形態１と同様な方法で作製されたフィルターユニット体６内に金属よりなる基体にチタン系化合物、炭化けい素系などのセラミックあるいはカーボン系などの発熱材料コーティング剤にて表面をコーティングし、これに通電のためのコードを溶接等の方法により接続した発熱材料コーティング薄板９を取り付ける。この際、この薄板には、インクを内部で流し易くするために穴あけ加工等を行ったものを使用しても良い。この後、フィルターユニット体６にステンレスなどの金属、テフロン、ナイロンなどのプラスチック材料で作製した５〜３０ミクロン開口のフィルター体８を接着、はめ込み、溶着などの方法により、フィルターユニット体に取り付け、フィルターユニットを完成させた（図３参照）。
【００１８】
このフィルターユニットを上記で述べた構造のピエゾ振動型インクジェットヘッドに取り付け、ヘッドを完成させた。このヘッドのフィルターユニットの働きを実施形態１と同様に確認したところ、安定したインクの吐出が可能であった。
【００１９】
（実施形態３）
実施形態１と同様な方法で作製されたフィルターユニット体６を作製し、次にニクロム線などの発熱材料、ステンレススチール、カーボンなどの発熱材料を他素材の繊維等と共に織り込んだ織糸、織布あるいはカーボンなどの発熱材料をコーティングした繊維にて、５〜３０ミクロンの開口の発熱材料フィルター体１０を作製し、これに通電のためのコードを溶接等の方法により接続した後、接着、はめ込み、溶着などの方法により、フィルターユニット体に取り付け、フィルターユニットを完成させた（図４参照）。
このフィルターユニットを上記で述べた構造のピエゾ振動型インクジェットヘッドに取り付け、ヘッドを完成させた。このヘッドのフィルターユニットの働きを実施形態１と同様に確認したところ、安定したインクの吐出が可能であった。
【００２０】
（他の実施形態）
上記フィルターユニット体６は、プラスチックの成形体であったが、これは成形に限らず、セラミック、などの金属材質であっても、機能上問題なければ、使用可能であり、製造方法も切削などの機械加工でも同様のことが可能である。また、発熱材料に関しても、上記に述べた材料に限らず、使用するインクに耐性があり、発熱効果を得られるものであれば、他の材料でも同様に使用可能である。以上のように構成したフィルターユニットを備えるインクジェットヘッドは、例えば、インクジェット式記録装置のキャリッジに搭載されて使用され、被記録媒体を送りつつ、このキャリッジをその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッドからのインクの吐出によって被記録媒体上に文字及び画像を記録することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、フィルターユニット体内に発熱材料薄板を取り付け、フィルターユニットを構成し、これをインクジェットヘッドに取り付けた構成とすることにより、ヘッドアクチュエータに導入される直前のインクを加温できるようにすることにより、ヘッドにより吐出可能なインク粘度のインクをヘッドに供給できるようになり、上記のさまざまな応用に対しても、安定したインクの吐出が出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るピエゾ振動型インクジェットヘッドの概要図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るフィルターユニットの模式図である。
【図３】本発明の実施形態２に係るのフィルターユニットの模式図である。
【図４】本発明の実施形態３に係るフィルターユニットの模式図である。
【符号の説明】
１　　圧電アクチュエータ
２　　ノズルプレート
３　　フィルターユニット
４　　電子回路体
５　　フレキ基板
６　　フィルターユニット体
７　　発熱材料薄板
８　　フィルター体
９　　発熱材料コーティング薄板
１０　　発熱材料フィルター体
１１　通電コード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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