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公開番号2024139230
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023050079
出願日2023-03-27
発明の名称液滴吐出ヘッド
出願人ブラザー工業株式会社
代理人弁理士法人ATEN
主分類B41J 2/14 20060101AFI20241002BHJP(印刷;線画機;タイプライター;スタンプ)
要約【課題】高い駆動周波数で、圧電素子に付与する駆動電圧を低くする。
【解決手段】プリンタは、ノズルとノズルに連通する圧力室とを含む個別流路を有する流路部材と、圧力室内のインクに圧力を付与してノズルからインク滴を吐出させる圧電素子とを備えている。個別流路の固有周波数Frは200kHz以上である。さらに、ノズルの直径Dとノズルのテーパー角度θとは、θ≧-2.3×D+65,θ>1.9×Dを満たす。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
ノズルと前記ノズルに連通する圧力室とを含む流路を有する流路部材と、
前記流路部材に固定され、前記圧力室内の液体に圧力を付与して前記ノズルから液滴を吐出させる圧電素子と、を備え、
前記流路の固有周波数Ｆｒが２００ｋＨｚ以上であり、
前記ノズルの直径Ｄ［μｍ］と前記ノズルのテーパー角度θ［°］とがθ≧－２．３×Ｄ＋６５，θ＞１．９×Ｄを満たすことを特徴とする、液滴吐出ヘッド。
続きを表示（約 490 文字）【請求項２】
前記圧電素子は薄膜圧電素子であることを特徴とする、請求項１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記薄膜圧電素子の厚みが５μｍ以下であることを特徴とする、請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ノズルは、シリコン部材で画定され、矩形状の開口を有す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】
前記圧力室は、シリコン部材で画定され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】
前記圧力室の幅が３００μｍ以下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７】
前記圧力室の長さが３５０μｍ以下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８】
前記テーパー角度θが４５°未満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９】
前記テーパー角度θが３５°を超えることを特徴とする、請求項１～８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、２５～４０ｋＨｚ程度の駆動周波数で記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）を駆動する場合の、ノズルのテーパー角度及びノズルの直径の数値が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－２７９８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高速記録を行うため、駆動周波数をより高くすることが考えられる。駆動周波数を高めるための手段の１つは、流路の固有周波数Ｆｒを高めることである。
【０００５】
しかしながら、固有周波数Ｆｒが高いと、ノズルのテーパー角度及びノズルの直径によっては、ノズルから所定量の液滴を吐出させるために、圧電素子に高い駆動電圧を付与する必要がある。
【０００６】
圧電素子に高い駆動電圧を付与すると、ジュール熱の法則に基づいて、圧電素子の発熱量が増大する。圧電素子の熱が流路内の液体に伝わると、液体の粘度が低くなる。液体の粘度が低いほど、ノズルから吐出される液滴のサイズが大きい。ノズルから吐出される液滴のサイズが大きいと、その液滴により形成される画像の濃度が高い。
【０００７】
本開示の目的は、高い駆動周波数で、圧電素子に付与する駆動電圧を低くできる、液滴吐出ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る液滴吐出ヘッドは、ノズルと前記ノズルに連通する圧力室とを含む流路を有する流路部材と、前記流路部材に固定され、前記圧力室内の液体に圧力を付与して前記ノズルから液滴を吐出させる圧電素子と、を備え、前記流路の固有周波数Ｆｒが２００ｋＨｚ以上であり、前記ノズルの直径Ｄ［μｍ］と前記ノズルのテーパー角度θ［°］とがθ≧－２．３×Ｄ＋６５，θ＞１．９×Ｄを満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明者が求める高い駆動周波数で液滴吐出ヘッドを駆動するには、固有周波数Ｆｒが２００ｋＨｚ以上であることが望ましい。固有周波数Ｆｒが２００ｋＨｚ以上であるという要件を満たすには、ノズルの直径Ｄ及びノズルのテーパー角度θの最適化が必要であり、後述の解析結果のとおり、ノズルの直径Ｄ［μｍ］とノズルのテーパー角度θ［°］とがθ≧－２．３×Ｄ＋６５を満たす必要がある。さらに、ノズルの直径Ｄ［μｍ］とノズルのテーパー角度θ［°］とがθ＞１．９×Ｄを満たすことにより、圧電素子に付与する駆動電圧を低くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本開示の第１実施形態に係るヘッド１を含むプリンタ１００の平面図である。
図２は、プリンタ１００の電気的構成を示すブロック図である。
図３は、ヘッド１の平面図である。
図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿ったヘッド１の断面図である。
図５は、ノズルの直径Ｄ及びノズルのテーパー角度θと、個別流路の固有周波数Ｆｒとの関係を示すグラフである。
図６は、本開示の第２実施形態に係るヘッドの個別流路１２Ｂを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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