JP2008273201A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、低い電圧でも駆動することができ、インク吐出の安定性を期待できるインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】本発明によるインクジェットヘッドは、インクを収容するチャンバ３０と、チャンバ３０に繋がれ、チャンバ３０にインクを提供するリザーバ１０ａ、１０ｂと、チャンバ３０及びリザーバ１０ａ、１０ｂに繋がれ、インクの流れを調節するリストリクタ２０ａ，２０ｂと、チャンバ３０に繋がれ、インクを吐出し、チャンバ３０に提供された圧力が最大になる所に対応する位置に形成されるノズル４０と、インクが吐出されるようにチャンバ３０に圧力を供給するアクチュエータ６０と、を含む。
【選択図】図１

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(インキジェットヘッド：ink-jet head)は、電気信号を物理的力に変換して小さいノズルを通して液滴を吐出させる原理を用いる。

図３は、従来技術によるインクジェットヘッドを示す断面図である。従来技術によれば、アクチュエータ６を用いて変位を発生させてヘッド内のインクを押し出すことにより、インクが吐出されることになる。したがって、駆動するアクチュエータ６とヘッド内部の流路構造とが互いに最高の性能を発揮するように設計されるときに最大効率を得ることができ、このため、インクの供給及び吐出時の抵抗として作用するリストリクタの設計やノズル４の位置などは、インクジェットヘッドにおける重要な設計要素になる。

従来技術によるインクジェットヘッドの場合、チャンバ３から生じた変位による力で、リザーバ１、リストリクタ(restrictor)２、及びチャンバ３を経てノズル４からインクが吐出されるが、図３に示すように、ノズル４がチャンバ３の外側（図中チャンバの右端）付近に位置する構造を有する。

このような構造は、アクチュエータ(actuator)６がチャンバ３の上面にて駆動するとき、最大変位を示す中心の変位を最大限活用できないという短所があり、リザーバ（reservoir）１の内部に発生する圧力の変化によりクロストーク（crosstalk）が発生するおそれがあるという問題がある。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、チャンバに供給される圧力を考慮してノズルの位置を決定することにより、低い電圧でも駆動可能なインクジェットヘッドを提供することを目的とする。

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、チャンバに繋がれ、チャンバにインクを提供するリザーバと、チャンバ及びリザーバに繋がれ、インクの流れを調節するリストリクタと、チャンバに繋がれ、インクを吐出し、チャンバに提供された圧力が最大になる所に対応する位置に形成されるノズルと、インクが吐出されるようにチャンバに圧力を供給するアクチュエータと、を含むインクジェットヘッドが提供される。

ノズルはアクチュエータの中心部に対応する位置に形成されてもよく、チャンバの中心部に対応する位置に形成されてもよい。また、リストリクタは複数形成されてもよく、このとき、複数のリストリクタは互いに略平衡になるように形成されることがよい。

一方、チャンバの一面をカバーする膜をさらに含むことができ、このとき、アクチュエータは膜の一面に結合される圧電体であってもよい。前述した以外の他の実施形態、特徴、利点が図面、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明を通して明確になるだろう。

前述したように、本発明の好ましい実施形態によれば、チャンバに供給される圧力が最大になる所に対応してノズルを位置させ、チャンバへのインクの供給経路を多様化することにより、低い電圧でも駆動することができ、インクの吐出の安定性を期待できる。

以下、本発明に係るインクジェットヘッドの好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳しく説明し、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複される説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドを示す断面図であり、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を示す底面図である。図１及び図２を参照すると、リザーバ１０ａ，１０ｂ、流入口１１ａ，１１ｂ、リストリクタ２０ａ，２０ｂ、チャンバ３０、ノズル４０、膜５０、アクチュエータ６０が示されている。

リザーバ１０ａ，１０ｂはインクを収容し、以下に説明するリストリクタ２０ａ，２０ｂを介してチャンバ３０にインクを提供する。このようなリザーバ１０ａ，１０ｂは、流入口１１ａ，１１ｂを介して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２０ａ，２０ｂは、リザーバ１０ａ，１０ｂと、後で説明するチャンバ３０とを互いに連通させて、リザーバ１０ａ，１０ｂからチャンバ３０にインクを供給するチャンネルとしての機能を有することができる。リストリクタ２０ａ，２０ｂは、リザーバ１０ａ，１０ｂより小さい断面積を有するように形成され、アクチュエータ６０によりチャンバ３０に圧力が提供されると、リザーバ１０ａ，１０ｂからチャンバ３０に供給されるインク量を調節することもできる。

チャンバ３０は、リストリクタ２０ａ，２０ｂに繋がれ、リザーバ１０ａ，１０ｂに連通される。また、リストリクタ２０ａ，２０ｂに繋がれた側の以外の他側面はノズル４０に繋がれる。このような構造を通して、リザーバ１０ａ，１０ｂからインクの供給を受けて、これをノズル４０に供給することにより印刷作業が可能になる。

一方、チャンバ３０の一面は膜５０によりカバーされ、チャンバ３０の位置に対応する膜５０の上面にはアクチュエータ６０を結合できる。このようなアクチュエータ６０としては圧電体（piezoelectric material、ＰＺＴ）を用いることができる。

圧電体は、チャンバ３０の位置に対応する膜５０の上面に結合され、電源により振動を発生することができる。圧電体は圧電体に供給される電圧に応じて振動を発生し、膜５０を介してチャンバ３０に圧力を供給することができる。

ノズル４０はチャンバ３０に繋がれ、チャンバ３０からインクの供給を受けてインクを吐出する機能を有する。アクチュエータ６０により発生された振動がチャンバ３０に提供されると、チャンバ３０には圧力が加えられて、この圧力によりインクはノズル４０を通して吐出されることになる。

このような吐出の効率を増大させるために、ノズル４０は、チャンバ３０に加えられる圧力が最大になる所に対応する位置に形成されることがよい。ここで、圧力が最大になる所に対応する位置にノズル４０を形成することにより、チャンバ３０の右端若しくは左端または従来技術に比べて、ノズル４０の吐出は実際の圧力差による効率が３０パーセント程度向上できる。

アクチュエータ６０及びインクジェットヘッドの構造的な特性のため、チャンバ３０内部に加えられる圧力は均一ではなく、特定部位にて最大の圧力を示すからである。ここで、「構造的な特性」はアクチュエータの形状、チャンバ３０の形状、アクチュエータの配置構造などに起因します。

このような現象を考慮して、最大の圧力を示す所に対応してノズル４０を位置させることにより、インクの吐出を効率的に行うことができる。すなわち、従来技術より小さい駆動電圧（ノズル４０の吐出の効率が３０パーセント向上されるため、従来技術と比べて駆動電圧を相対的に３０パーセント低下させることができる）でも、同じ吐出環境を具現することができるようになる。

チャンバ３０に加えられる圧力分布は、アクチュエータ６０の形状、膜５０の厚さなど、様々な要素を考慮して把握することができる。例えば、アクチュエータ６０が直方体や円柱のような形状であり、膜５０の厚さが均一であれば、図１に示すように、アクチュエータ６０の中心部に対応する位置にノズルが形成されることができる。

アクチュエータ６０がチャンバ３０の一側全体に振動を提供する場合には、ノズル４０をチャンバ３０の中心部に対応するように位置させることにより、前述した効果と同様な効果を得られるだろう。

一方、インクジェットヘッド内部でのインクの流れが連続的に円滑に行われるように、図１に示すように、リストリクタを複数形成してチャンバ３０にインクが供給される経路を多様化することができる。多様な経路を通してリザーバ１０ａ，１０ｂからチャンバ３０にインクが供給されれば、安定したインクの吐出を期待できる。

すなわち、インクの流れを多様化することにより、インクがチャンバ３０内部の特定空間に孤立する（離隔する、分離する）ことを防止でき、何れか一つのリストリクタが詰まってもその他のリストリクタを介してインクが供給されるので、ヘッドが安定的に作動できるようになる。

前述したように、複数のリストリクタ２０ａ，２０ｂは、互いに略平衡になるように形成することができる。すなわち、図１及び図２に示すように、二つのリストリクタ２０ａ，２０ｂが形成される場合、互いに略対称になるように形成することができる。

このように複数のリストリクタ２０ａ，２０ｂが互いに略平衡になるようにすることにより、インクジェットヘッド内部の圧力分布が略平衡になることができて、インクジェットヘッドがより安定的に作動できるようになる。前述した実施形態以外の多様な実施形態が本発明の特許請求の範囲内に存在する。

本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドを示す底面図である。 従来技術によるインクジェットヘッドを示す断面図である。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ リザーバ
１１ａ，１１ｂ 流入口
２０ａ，２０ｂ リストリクタ
３０ チャンバ
４０ ノズル
５０ 膜
６０ アクチュエータ

Claims (6)

1. インクを収容するチャンバと、
   前記チャンバに繋がれ、前記チャンバにインクを提供するリザーバと、
   前記チャンバ及び前記リザーバに繋がれ、前記インクの流れを調節するリストリクタと、
   前記チャンバに繋がれ、前記インクを吐出し、前記チャンバに提供された圧力が最大になる所に対応する位置に形成されるノズルと、
   前記インクが吐出されるように前記チャンバに圧力を供給するアクチュエータと、
   を含むことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記ノズルが、前記アクチュエータの中心部に対応する位置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。
3. 前記ノズルが、前記チャンバの中心部に対応する位置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. 前記リストリクタが、複数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。
5. 前記複数のリストリクタが、互いに略平衡になるように形成されることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記チャンバの一面をカバーする膜をさらに含み、
   前記アクチュエータは、前記膜の一面に結合される圧電体を含む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。

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