(57)【要約】【課題】吐出精度を維持しつつ、吐出する液滴量を低減し、しかも液粘度が高い液滴も吐出することができる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供すること。【解決手段】液体を供給する溝部２４と、溝部２４から液体が供給されるキャビティＣと、キャビティＣに連通して設けられたノズル２２と、キャビティＣの少なくとも一壁面を構成するダイヤフラム２５と、キャビティＣ内に配置され、ダイヤフラム２５に取り付けられた押圧部材２６と、ダイヤフラム２５を駆動する圧電素子３８とを備えている。【選択図】      図２
2007160576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が供給されるキャビティと、
このキャビティに連通して設けられたノズルと、
上記キャビティの少なくとも一壁面を構成するダイヤフラムと、
上記キャビティ内に配置され、上記ダイヤフラムに取り付けられた押圧部材とを備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
上記キャビティは、上記ダイヤフラム側から上記ノズル側にかけて断面積が漸次減少するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
上記押圧部材は、上記キャビティと相似形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
上記ダイヤフラムの変位方向と上記液滴の吐出方向が同一であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
上記ダイヤフラムの変位方向と上記液滴の吐出方向が交差していることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
液体を供給する液体供給部と、
この液体供給部から液体が供給されるキャビティと、
このキャビティに連通して設けられたノズルと、
上記キャビティの少なくとも一壁面を構成するダイヤフラムと、
上記キャビティ内に配置され、上記ダイヤフラムに取り付けられた押圧部材と、
上記ダイヤフラムを駆動する圧電素子とを備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッド及びこの液滴吐出ヘッドが組み込まれた液滴吐出装置に関し、特に吐出精度を維持しつつ、吐出する液滴量を低減できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッド等に用いられる液滴吐出ヘッドは、伸縮タイプの圧電素子によりダイヤフラムを変位させ、これによりキャビティ内の液体を加圧し、ノズルから液滴を吐出するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−０６２９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した液滴吐出ヘッドでは、次のような問題があった。すなわち、液滴量を低減しようとすると、ノズルの径を小さくする必要があった。一方、径が小さいノズルの加工精度を上げることは難しく、吐出精度が悪くなっていた。また、変位部とノズル部が離れているため、キャビティ内の圧力損失が大きく、ノズル部における圧力が不安定となり吐出精度が悪化するという問題があった。さらに粘度の高い液体を吐出できないという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、吐出精度を維持しつつ、吐出する液滴量を低減し、しかも液粘度が高い液滴も吐出することができる液滴吐出ヘッド及びこの液滴吐出ヘッドが組み込まれた液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は次のように構成されている。
【０００６】
液体が供給されるキャビティと、このキャビティに連通して設けられたノズルと、上記キャビティの少なくとも一壁面を構成するダイヤフラムと、上記キャビティ内に配置され、上記ダイヤフラムに取り付けられた押圧部材とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
液体を供給する液体供給部と、この液体供給部から液体が供給されるキャビティと、このキャビティに連通して設けられたノズルと、上記キャビティの少なくとも一壁面を構成するダイヤフラムと、上記キャビティ内に配置され、上記ダイヤフラムに取り付けられた押圧部材と、上記ダイヤフラムを駆動する圧電素子とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、特に吐出精度を維持しつつ、吐出する液滴量を低減し、しかも液粘度が高い液滴も吐出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の第１実施の形態に係る液滴吐出ヘッド２０が組み込まれた液滴吐出装置１０を示す斜視図、図２は同液滴吐出装置１０を示す縦断面図である。
【００１０】
液滴吐出装置１０は、液滴吐出ヘッド２０と、駆動部３０とを備えている。液滴吐出ヘッド２０は、板状のベース体２１を備えている。ベース体２１の図２中下面には、ノズル２２が設けられている。また、ベース体２１の図２中上面には、円錐状の凹部２３と、この凹部２３に連通した溝部（液体供給部）２４とが設けられ、凹部２３はゴム材製のダイヤフラム２５で蓋されている。凹部２３とダイヤフラム２５とでキャビティＣが形成されている。すなわち、キャビティＣの一壁面はダイヤフラム２５で形成されていることとなる。なお、ノズル２２による吐出方向とダイヤフラム２５の変位方向は一致している。
【００１１】
さらに、ダイヤフラム２５の図２中下面には円錐状の押圧部材２６が取り付けられている。押圧部材２６は凹部２３より僅かに小さい相似形状に形成されており、ダイヤフラム２５が変位しない状態で押圧部材２６と凹部２３との間に僅かな間隙Ｋが形成されている。
【００１２】
駆動部３０は、板状のハウジング３１を備えている。ハウジング３１には、後述する圧電素子３８を支持するための支持部３２と、図２中上下方向に貫通する貫通孔３３〜３５が設けられている。貫通孔３３，３５にはインクタンク（不図示）との接続に供される接続部３６，３７が取り付けられている。この接続部３６，３７はベース本体２１の溝部２４に接続されている。また、貫通孔３４には伸縮タイプの圧電素子３８が取り付けられている。圧電素子３８の下面はスペーサ３８ａを介してダイヤフラム２５に固着されている。
【００１３】
なお、図１，２中４０はベース本体２１とハウジング３１を着脱自在に取り付けるためのネジを示している。また、ベース本体２１とハウジング３１とが結合することにより、溝部２４がインクの供給路となり、接続部３６，３７から溝部２４を経由してキャビティＣにインクが供給されることとなる。
【００１４】
このように構成された液滴吐出装置１０は、次のようにして液滴を吐出する。すなわち、インクタンクから接続部３６，３７及び溝部２４を経由してキャビティＣにインクが供給される。インクは、キャビティＣ内の押圧部材２６と凹部２３との間の隙間に充填される。キャビティＣ内にインクが充填された状態で圧電素子３８に電流が印加されると、圧電素子３８は伸長し、ダイヤフラム２５が下方へ変位し、押圧部材２６と凹部２３との隙間が非常に狭くなる。これにより、キャビティＣ内のインクがノズル２２から吐出されることとなる。
【００１５】
このように液滴吐出装置１０によれば、キャビティＣの容量が少ないため、キャビティＣ内の圧力損失を小さくでき、ノズル２２における吐出圧力を安定させることができる。また、ダイヤフラム２５の変位を押圧部材２６を介してノズル２２に近づけることができるため、ノズル２２における吐出圧力を高めることができ、ノズル径を小さくすることなく、吐出量を低減することができる。したがって、吐出精度を向上させることができる。また、粘度の高い液体を吐出できるという利点もある。
【００１６】
ここで、ノズル径と液滴の液粘度を変えた場合の液吐出重量を押圧部材２６の有無によって比較する。表１は押圧部材２６が無い場合、表２は押圧部材２６が有る場合を示している。なお、表中×印は吐出できなかったことを示している。
【表１】
2007160576.tif 000003
【００１７】
【表２】
2007160576.tif 000004
【００１８】
このように比較結果からも、押圧部材２６がある場合には、液粘度に関わらず吐出が正常に行われることがわかる。
【００１９】
上述したように、本実施の形態に係る液滴吐出装置１０によれば、吐出精度を維持しつつ、吐出する液滴量を低減し、しかも液粘度が高い液滴も吐出することができる。
【００２０】
図３は、ダイヤフラム２５と押圧部材２６との変形例を示す縦断面図であり、ダイヤフラム２５と押圧部材２６がゴム系の材料で一体に形成されたものを示している。本変形例でも同様の効果を得ることができる。
【００２１】
図４は、ダイヤフラム２５と押圧部材２６との変形例を示す縦断面図であり、ダイヤフラム２５と押圧部材２６とがゴム系の材料で硬い部材２６ａを一体成形したものを示している。本変形例でも同様の効果を得ることができる。
【００２２】
図５は本発明の第２の実施の形態に係る液滴吐出装置１０Ａを示す縦断面図である。なお、図５において図２と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
本実施の形態における液滴吐出装置１０Ａにおいては、キャビティＣとノズル２２との間に流路２７が形成されており、ノズル２２がダイヤフラム２５の変位方向と異なる方向に設定されている。
【００２４】
本実施の形態に係る液滴吐出装置１０Ａにおいても、上述した液滴吐出装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
図６は本発明の第３の実施の形態に係る液滴吐出装置１０Ｂを示す縦断面図である。なお、図６において図２と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
本実施の形態における液滴吐出装置１０Ｂにおいては、キャビティＣとノズル２２との間に流路２７が形成されており、ノズル２２がダイヤフラム２５の変位方向と異なる方向に設定されている。
【００２７】
本実施の形態に係る液滴吐出装置１０Ｂにおいても、上述した液滴吐出装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る液滴吐出ヘッドが組み込まれた液滴吐出装置を示す斜視図。
【図２】同液滴吐出装置を示す縦断面図。
【図３】同液滴吐出装置に組み込まれたダイヤフラムと押圧部材との変形例を示す縦断面図。
【図４】同液滴吐出装置に組み込まれたダイヤフラムと押圧部材との変形例を示す縦断面図。
【図５】本発明の第２実施の形態に係る液滴吐出装置を示す縦断面図。
【図６】本発明の第３実施の形態に係る液滴吐出装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…液滴吐出装置、２０…液滴吐出ヘッド、２２…ノズル、２３…凹部、２４…溝部（液体供給部）、２５…ダイヤフラム、２６…押圧部材、３０…駆動部、３８…圧電素子、Ｃ…キャビティ、Ｋ…間隙。
【図１】
2007160576.tif 000005
【図２】
2007160576.tif 000006
【図３】
2007160576.tif 000007
【図４】
2007160576.tif 000008
【図５】
2007160576.tif 000009
【図６】
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