JP2010167760A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの密集度の増加とノズルの断面積の減少によるインクジェットヘッドの吐出性能の低下に対して、インク液滴の表面張力を減少させることにより、駆動部に要求される性能値を低減できるインクジェットヘッドを提供すること。
【解決手段】インクを収容するチャンバ１５０と、チャンバ１５０に圧力を加える駆動部１２０と、インクが吐出されるように複数の流路１３２からなるノズル１３０と、を備えるインクジェットヘッドを提供する。
【選択図】図２

Description

本発明はインクジェットヘッドに関する。

インクジェットヘッドは、電気信号を物理的な力に変換して、小さいノズルを介してインク液滴を吐出する原理を利用したものである。このようなインクジェット技術は、紙や繊維に印刷する従来のグラフィックインクジェットの産業分野だけでなく、プリント基板やＬＣＤパネルなどの電子部品製作にも用いられるなど、その適用が拡大されている。

一方、最近のインクジェットプリンタは、印刷品質の向上のためにインクジェットプリンタに形成されるノズルの密集度が高まり、その数も増加する傾向にある。

図１は、従来技術によるインクジェットヘッドのノズルを示す断面図である。図１に示すように、ノズル１３の数が増加するにつれてノズル１３の断面積は小さくなり、ノズル面に形成されるインク液滴１のサイズも小さくなる。

インク液滴１のサイズが小さくなるとその曲率半径ｒ_１も小さくなって、インク液滴１の表面張力は大きくなる。つまり、インクジェットヘッドのノズル１３の密集度が高くなるほどインク液滴１の吐出にはより大きい駆動力が必要になってしまうという問題があった。

したがって、インクジェットヘッドの駆動部に求められる駆動電圧が高くなって、インクジェットヘッドの吐出速度や周波数特性などを向上させることは困難であった。

このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明は、ノズルの密集度を高め、かつ吐出性能が向上したインクジェットヘッドを提供することをその目的の一つとする。

本発明の一実施形態によれば、インクを収容するチャンバと、チャンバに圧力を加える駆動部と、インクを吐出する複数の流路からなるノズルと、を備えるインクジェットヘッドが提供される。

ここで、隣接する流路間の間隔は等しくてもよい。複数の流路は親水処理されるノズル面内に形成され、ノズル面は円状であってもよい。

本発明の実施形態によれば、複数の流路を用いて一つのノズルを形成することにより、インク液滴の表面張力を減少させて駆動部に要求される性能値（capacity）を低減することができる。

図１は、従来技術によるインクジェットヘッドのノズルを示す断面図である。 図２は、本発明の一実施形態にかかるインクジェットヘッドを示す断面図である。 図３は、本発明の一実施形態にかかるインクジェットヘッドのノズルを示す平面図である。 図４は、本発明の一実施形態にかかるインクジェットヘッドのノズルを示す断面図である。

本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施形態を有することができるため、本願では特定の実施形態のみを図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。

以下、本発明によるインクジェットヘッドの実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。添付図面を参照して説明するにあたって、同一または対応する構成要素は同一の参照番号を付し、これに対する重複する説明は省略する。

図２は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００を示す断面図である。図２に示すように、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００は、リザーバ１５０、リストリクタ１４０、チャンバ１１０、メンブレイン１１１、駆動部１２０、及びノズル１３０を含むことができる。

リザーバ１５０はインクを収容し、後述するリストリクタ１４０を介してチャンバ１１０にインクを供給する。リザーバ１５０は、流入口１５２を介してインクジェットヘッド１００の外部からインクの供給を受けることができる。

リストリクタ１４０は、リザーバ１５０とチャンバ１１０とを接続し、リザーバ１５０からチャンバ１１０にインクを供給する流路として機能することができる。

リストリクタ１４０は、リザーバ１５０より小さい断面積を有するように形成され、後述する駆動部１２０からチャンバ１１０に圧力が加えられる場合、リザーバ１５０からチャンバ１１０に供給されるインクの流れを制御することができる。

チャンバ１１０の一端はリストリクタ１４０に接続され、他端はノズル１３０に接続される。チャンバ１１０はインクジェットヘッド１００の内部に形成されてインクを収容し、その上面はメンブレイン１１１によりカバーされる。

メンブレイン１１１の上部には駆動部１２０が結合される。駆動部１２０はチャンバ１１０に圧力を加える部分であって、例えば、圧電体が含まれる。圧電体に電圧が印加されると、上下方向に変形されてメンブレイン１１１を介してチャンバ１１０に圧力を加えることができる。

ノズル１３０は、チャンバ１１０を中心として駆動部１２０と対向して形成される。チャンバ１１０に収容されているインクは、圧力を受けてノズル１３０からインクジェットヘッド１００の外部に吐出される。

ここで、ノズル１３０が複数の流路１３２を有していることにより、インク液滴の表面張力が小さくなって、駆動部１２０がチャンバ１１０に加える圧力も小さくなる。

つまり、同じ吐出特性を実現するのに、より小さい圧電特性を有する圧電体を使用できるようになるため、圧電体の圧電特性をさらに向上させなくても、ノズル１３０の密集度の向上とともにインクジェットヘッド１００の吐出性能を向上させることができる。

流路１３２は、チャンバ１１０がインクジェットヘッド１００の外部につながるように長手方向に延伸する形態を有して形成され、複数個が密集した形態を有してもよい。流路１３２の断面積は通常のインクジェットヘッドのノズルの断面積より小さくてもよく、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００のノズル１３０をなす複数の流路１３２の断面積の合計は、図１に示されたインクジェットヘッドのノズル１３の断面積より小さくてもよい。

図３は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００のノズル１３０を示す平面図である。図３に示すように、複数の流路１３２は円状のノズル面１３４の内部に形成されることができる。このとき、複数の流路１３２は正三角形の頂点をなすように、流路１３２間の間隔は等しく配置されてもよい。つまり、ノズル面１３４の内部に複数の流路１３２が均一に形成される。

一方、ノズル面１３４はノズル１３０が形成されるインクジェットヘッド１００の一面の一部を区画して形成される領域であってもよい。一つのノズル面１３４内に形成される複数の流路１３２は一つのノズル１３０として機能することができる。

上述したインクジェットヘッド１００の一面は撥水処理されてもよく、そのうちノズル面１３４内の領域は親水処理されてもよい。つまり、ノズル面１３４においてインク液滴が形成される領域を限定することができる。このとき、ノズル面１３４が円状に形成されることにより、インク液滴が円状の断面を有し容易にノズル面１３４上に形成されるようにすることができる。本実施形態のノズル面１３４は円状になっているが、正方形または長方形であってもよいことは勿論である。

図４は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００のノズル１３０を示す断面図である。図４に示すように、一つの流路１３２を介して流出されたインクと、隣接した流路１３２を介して流出されたインクとが混ざり合って一つのインク液滴１０となる。

ここで、上述したように、複数の流路１３２はノズル面１３４内に一定間隔で均一に分布されているため、ノズル面１３４の中央にインク液滴が集中して形成されてインク液滴の曲率半径が小さくなり、表面張力が大きくなることを防止できる。

そして、インク液滴１０は複数の流路１３２の形成されたノズル面１３４の全体にわたって均一な分布を有するのでその曲率半径ｒ_２は大きくなり、インク液滴１０の表面張力が減少できる。したがって、インク液滴１０を吐出するための駆動部１２０からチャンバ１１０にかかる圧力は低減できる。

これは、駆動部１２０の性能値を低減できるとともに駆動部１２０の駆動電圧も低減できることを意味する。結果的に、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００は、ノズルの密集度の増加及びノズルの断面積の減少によるインクジェットヘッド１００の吐出性能の低下を、複数の流路１３２からなるノズル１３０を用いてインク液滴１０の表面張力を減少させることにより解決できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲に限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることは当業者に明らかである。また、変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００ インクジェットヘッド
１１０ チャンバ
１１１ メンブレイン
１２０ 駆動部
１３０ ノズル
１３２ 流路
１４０ リストリクタ
１５０ リザーバ
１５２ 流入口

Claims (4)

1. インクを収容するチャンバと、
   前記チャンバに圧力を加える駆動部と、
   前記インクを吐出する複数の流路からなるノズルと、
   を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記複数の流路は、隣接する流路間の間隔が等しい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。
3. 前記複数の流路は、親水処理されるノズル面内に形成され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。
4. 前記ノズル面は、円状に形成されることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。

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