(57)【要約】【課題】従来に比べてインク吐出口から吐出されたインク粒子の直進性を高め、印刷品質の向上を図ることのできるインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】インク吐出口３ａは、円筒状に形成されており、その内壁部分には、螺旋状溝３ｂが形成されている。この螺旋状溝３ｂは、インク吐出口３ａから吐出されるインク粒子に、吐出方向を回転軸とする回転運動成分を付与するインク粒子回転機構としての機能を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にインク流路が形成され、インク吐出口からインク粒子を吐出して印刷を行うインクジェットヘッドであって、
前記インク吐出口から吐出されるインク粒子に、吐出方向を回転軸とする回転運動成分を付与するインク粒子回転機構を具備したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェットヘッドであって、
前記インク粒子回転機構が、インク吐出口近傍のインク流路内壁部に形成された螺旋状溝から構成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項２記載のインクジェットヘッドであって、
前記螺旋状溝が、円筒状のインク流路部分に形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項２記載のインクジェットヘッドであって、
前記螺旋状溝が、逆円錐状のインク流路部分に形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１記載のインクジェットヘッドであって、
前記インク粒子回転機構が、インク吐出口近傍のインク流路内に挿入され、外壁部分に螺旋状溝が形成された部材によって構成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細なインク粒子を吐出して印刷を行うインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、微細なインク粒子（インク液滴）を吐出して印刷を行うインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドとして、圧電素子によって生じるポンプ作用によりインクを吐出するインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、磁力によって生じるポンプ作用や、インクを加熱して生じる気泡によりインクを吐出するインクジェットヘッドも知られている。
【０００３】
上記のようなインクジェットヘッドでは、多数配列されている夫々のインク吐出口から吐出された微細なインク粒子が、印刷面に向けて直進して印刷面に被着することが求められる。このため、例えば、インクジェットヘッド内のインク流路のインク吐出口近傍の形状を、微細な円筒状に形成する等して、インク粒子に直線的な運動成分を付与することが行われている。
【特許文献１】特開２００４−１６７９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したとおり、従来においては、インク吐出口近傍のインク流路の形状を、微細な円筒状に形成する等して、インク粒子に直線的な運動成分を付与し、インク粒子が、印刷面に向けて直進するようにしている。
【０００５】
しかしながら、インクジェットヘッドにおいては、更にインク吐出口から吐出されたインク粒子の直進性を高め、印刷品質の向上を図ることが当然求められている。
【０００６】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、その目的は、従来に比べてインク吐出口から吐出されたインク粒子の直進性を高め、印刷品質の向上を図ることのできるインクジェットヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、内部にインク流路が形成され、インク吐出口からインク粒子を吐出して印刷を行うインクジェットヘッドであって、前記インク吐出口から吐出されるインク粒子に、吐出方向を回転軸とする回転運動成分を付与するインク粒子回転機構を具備したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドであって、前記インク粒子回転機構が、インク吐出口近傍のインク流路内壁部に形成された螺旋状溝から構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２記載のインクジェットヘッドであって、前記螺旋状溝が、円筒状のインク流路部分に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２記載のインクジェットヘッドであって、前記螺旋状溝が、逆円錐状のインク流路部分に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドであって、前記インク粒子回転機構が、インク吐出口近傍のインク流路内に挿入され、外壁部分に螺旋状溝が形成された部材によって構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来に比べてインク吐出口から吐出されたインク粒子の直進性を高め、印刷品質の向上を図ることのできるインクジェットヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１〜４は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの構成を示すものである。
【００１４】
図１に示すように、インクジェットヘッド１は、金属製のインクジェットヘッドマニホールド２を具備している。このインクジェットヘッドマニホールド２は、図２に示すように、複数種（図２に示す例では大別して９種）の金属製の第１流路形成積層板２１〜第９流路形成積層板２９を複数枚（例えば、２５〜２５０枚）積層して構成されている。これらの第１流路形成積層板２１〜第９流路形成積層板２９は、厚さが例えば０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍの金属製（例えば、ＳＵＳ３０４等）の板材から構成されており、これらを拡散接合等によって互いを圧着することにより、ブロック状に形成されている。また、第１流路形成積層板２１〜第９流路形成積層板２９に開口されたインク流路は、例えばエッチング加工やブラスト加工によって形成されている。
【００１５】
また、インクジェットヘッドマニホールド２の底面には、図２，３に示すように、複数のインク吐出口３ａ（直径、例えば０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ）が形成されたオリフィスプレート３が拡散接合等によって接合されている。このオリフィスプレート３は、インクジェットヘッドマニホールド２と同一の材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）から構成されており、厚さが例えば０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ（本実施形態では０．０８ｍｍ）とされている。図３に示すように、インク吐出孔３ａは、オリフィスプレート３上に例えば一列に配置されている。このインク吐出孔３ａは、例えばパンチング加工、レーザ加工、エッチング加工などによって形成されている。
【００１６】
図５は、オリフィスプレート３のインク吐出口３ａ部分の断面構成を拡大して示すものである。同図に示すように、インク吐出口３ａは、円筒状に形成されており、その内壁部分には、溝幅が、例えば１０μｍ以下の極めて細い螺旋状溝３ｂが形成されている。この螺旋状溝３ｂは、インク吐出口３ａから吐出されるインク粒子に、吐出方向を回転軸とする回転運動成分を付与するインク粒子回転機構としての機能を有するものである。そして、このインク粒子回転機構としての螺旋状溝３ｂによって回転運動成分を付与されたインク粒子は、回転エネルギーを付与されることによって、その軌道が安定する。これによって、インク粒子の直進性が高められ、常にインク粒子が印刷面に向けて直進して被着することにより、印刷品質の向上を図ることができる。
【００１７】
また、インクジェットヘッドマニホールド２の両面には、図２に示すように、振動板  （箔）４が、拡散接合等によって接合されている。この振動板４は、インクジェットヘッドマニホールド２と同一の材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）から構成されており、厚さが例えば０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとされている。この振動板４は、レーザ加工やエッチング加工などによって形成されている。
【００１８】
振動板４の外側面には、接着剤によって、所定形状の導体パターンが形成されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit（フレキシブルプリント配線板））５が接着剤などによって貼着されている。さらに、このＦＰＣ５には、着接剤（例えば、メチルシアノアクリレートやエポキシ系、アクリル系の接着剤）などを用いて圧電素子６が接合（貼着）されている。この圧電素子６は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの材質で構成されたピエゾ素子であって、厚さが、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍとされている。この圧電素子６には、各インク吐出孔３ａにそれぞれ対応する複数の電極が、蒸着などの方法で形成されており、これらの電極は、ＦＰＣ５に形成された導体パターンとそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
上述した第１流路形成積層板２１〜第９流路形成積層板２９のうちで、中央部に配置される第１流路形成積層板２１から一方の積層方向に積層される第６流路形成積層板２６〜第９流路形成積層板２９は、インク吐出孔３ａの例えば奇数列の流路を形成するように配置されている。また、第１流路形成積層板２１から他方の積層方向に積層される第２流路形成積層板２２〜第５流路形成積層板２５は、インク吐出孔３ａの例えば偶数列の流路を形成するように配置されている。
【００２０】
ここで、上記構成に代えて、第１流路形成積層板２１から一方に積層される第６流路形成積層板２６〜第９流路形成積層板２９が、インク吐出孔３ａの偶数列の流路を形成し、第１流路形成積層板２１から他方に積層される第２流路形成積層板２２〜第５流路形成積層板２５が、インク吐出孔３ａの奇数列の流路を形成するものであってもよい。そして、このようにして形成される奇数列の流路と偶数列の流路とで、図３に示すように、インク吐出孔３ａが、オリフィスプレート３上に一列に配置される。
【００２１】
上記中央部に配置される第１流路形成積層板２１には、インク供給流路２０１、インク溜め部２０２、インク吐出部２０７を形成するための開口部が設けられている。また、第１流路形成積層板２１の外側に配置される第２流路形成積層板２２（及び第６流路形成積層板２６）には、インク供給流路２０１、インク溜め部２０２を形成するための開口部と、下側インク流路２０６ａ（２０６ｂ）を形成するための開口部が設けられている。
【００２２】
上記第２流路形成積層板２２（及び第６流路形成積層板２６）の外側に配置される第３流路形成積層板２３（及び第７流路形成積層板２７）には、下側インク流路２０６ａ（２０６ｂ）と、上側共通インク流路２０３とを形成するための開口部が設けられている。また、この第３流路形成積層板２３（及び第７流路形成積層板２７）の外側に配置される第４流路形成積層板２４（及び第８流路形成積層板２８）には、下側インク流路２０６ａ（２０６ｂ）と、上側個別インク流路２０４ａ（２０４ｂ）とを形成するための開口部が設けられている。
【００２３】
そして、最も外側に配置される第５流路形成積層板２５（及び第９流路形成積層板２９）には、上下方向インク流路２０５ａ（２０５ｂ）を形成するための開口部が設けられている。
【００２４】
上記構成の第１流路形成積層板２１〜第９流路形成積層板２９を、所定の順序で、所定枚数積層し、圧着することにより、インクジェットヘッドマニホールド２内には、インク供給流路２０１からインク吐出部２０７に至るインク流路が、積層方向中央部から両側に向けて形成される。そして、図４に示すように、インクジェットヘッドマニホールド２の上側に、インク供給口２ａが開口した状態となる。
【００２５】
インクジェットヘッドマニホールド２へのインクの供給は、インク供給口２ａから行われる。そして、このインク供給孔口２ａから供給されたインクは、インク供給流路２０１を通って、インク溜め部２０２に導入され、このインク溜め部２０２から、上側共通インク流路２０３、上側個別インク流路２０４ａ（２０４ｂ）、上下方向インク流路２０５ａ（２０５ｂ）、下側インク流路２０６ａ（２０６ｂ）をこの順で通過して、インク吐出部２０７内にまで充填される。
【００２６】
そして、上記のようにインクジェットヘッドマニホールド２内にインクが充填された状態で、ＦＰＣ５を介して、圧電素子６に駆動信号が加わると、駆動信号が加わった部分の圧電素子６が変形することによって対応する部分の振動板４を振動させ、対応する部分の上下方向インク流路２０５ａ（２０５ｂ）内のインクを押圧し、オリフィスプレート３の対応するインク吐出孔３ａから所定量のインクが吐出されるようになっている。
【００２７】
この時、前記したとおり、オリフィスプレート３のインク吐出孔３ａ近傍の内壁部分には、螺旋状溝３ｂが形成されているので、インク吐出口３ａから吐出されるインク粒子に、吐出方向を回転軸とする回転運動成分が付与され、その軌道が安定する。これによって、インク粒子の直進性が高められ、常にインク粒子が印刷面に向けて直進して被着することにより、印刷品質の向上を図ることができる。
【００２８】
上記実施形態では、円筒状の内壁部分に螺旋状溝３ｂを形成して、インク粒子回転機構を構成した場合について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、インク流路のうち、側壁が逆円錐状の形状を有し、インク流路を絞る部分に、螺旋状溝３ｃを設けて、インク粒子回転機構を構成しても良い。この場合、図中下側のインク吐出口３ａの開口径は例えば０．０３ｍｍ、図中上側の頂部の開口径は例えば０．１ｍｍである。
【００２９】
また、図７に示す螺旋状溝３ｄのように、全体で１回転未満の螺旋溝としても良い。さらに、図８に示すように、インク吐出口３ａ近傍のインク流路内に挿入され、外壁部分に螺旋状溝３ｅが形成された部材３ｆによってインク粒子回転機構を構成しても良い。その他、インク粒子回転機構は、インク粒子に吐出方向を回転軸とする回転運動成分を付与できるものであれば、どのようなものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの全体の概略構成を示す図。
【図２】図１のインクジェットヘッドの構造を分解して示す図。
【図３】図１のインクジェットヘッドの底面の構成を示す図。
【図４】図１のインクジェットヘッドの上面の構成を示す図。
【図５】図１のインクジェットヘッドのインク粒子回転機構の構成を示す図。
【図６】他の実施形態に係るインクジェットヘッドのインク粒子回転機構の構成を示す図。
【図７】他の実施形態に係るインクジェットヘッドのインク粒子回転機構の構成を示す図。
【図８】他の実施形態に係るインクジェットヘッドのインク粒子回転機構の構成を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１……インクジェットヘッド、２……インクジェットヘッドマニホールド、３……オリフィスプレート、３ａ……インク吐出口、３ｂ……螺旋状溝（インク粒子回転機構）、４……振動板（箔）、５……ＦＰＣ、６……圧電素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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