特許ウォッチ

公開番号2024169223
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023086512
出願日2023-05-25
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 20060101AFI20241128BHJP(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を駆動させる場合にも、圧電素子に付与する駆動電圧を低くでき、かつ、ノズルから安定して液滴を吐出させることができるようにする。
【解決手段】ヘッドは、ノズルの直径D[μm]及びノズルのテーパー角度θ[°]が下記式(1)(2)(3)を満たす。
θ≧2.1×D-36.4 ・・・式(1)
D>22 ・・・式(2)
θ<45 ・・・式(3)
【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１２０ｋＨｚ以上であり、
前記ノズルの直径Ｄ［μｍ］及び前記ノズルのテーパー角度θ［°］が下記式（１）（２）（３）を満たすことを特徴とする、液滴吐出ヘッド。
θ≧２．１×Ｄ－３６．４・・・式（１）
Ｄ＞２２・・・式（２）
θ＜４５・・・式（３）
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記圧電素子の限界駆動周波数が５０ｋＨｚ以上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３】
前記ノズルの直径Ｄ［μｍ］がさらに下記式（２’）を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
Ｄ≧２５・・・式（２’）
【請求項４】
前記ノズルは金属部材で画定され、
前記ノズルのテーパー角度θ［°］がさらに下記式（３’）を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
θ≦２５・・・式（３’）
【請求項５】
前記ノズルの直径Ｄ［μｍ］及び前記ノズルのテーパー角度θ［°］がさらに下記式（１’）を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
θ≧２．１×Ｄ－１８．２・・・式（１’）
【請求項６】
前記ノズルの厚みが５０μｍ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】
前記ノズルは、液滴が吐出される一端と、前記一端よりも前記圧力室に近い他端とを有し、前記一端から前記他端に亘って一定の前記テーパー角度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８】
前記ノズルが一列３００ｄｐｉ以上のピッチで配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記ノズルの開口が円形状であ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】
本発明は、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 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ノズルの直径が１８～２２μｍという条件で、５０ｋＨｚ以上の駆動周波数で圧電素子を駆動させる場合、ノズルのテーパー角度が６°以上であると、ノズルから安定して液体を吐出させることができる点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－８４２８３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を高めると、ノズルの直径及びノズルのテーパー角度によっては、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生じる。
【０００６】
圧電素子は、高い駆動電圧が付与されると、ジュール熱の法則に基づいて、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。液体の粘度が低くなるほど、ノズルから吐出される液滴のサイズが大きくなる。ノズルから吐出される液滴のサイズが大きくなると、その液滴により形成される画像の濃度が高くなる。ひいては、記録中に圧電素子の発熱量が変動することで、画像に濃度ムラが生じてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、高い駆動周波数で圧電素子を駆動させる場合にも、圧電素子に付与する駆動電圧を低くでき、かつ、ノズルから安定して液滴を吐出させることができる、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】
本発明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１２０ｋＨｚ以上であり、前記ノズルの直径Ｄ［μｍ］及び前記ノズルのテーパー角度θ［°］が下記式（１）（２）（３）を満たすことを特徴とする。
θ≧２．１×Ｄ－３６．４・・・式（１）
Ｄ＞２２・・・式（２）
θ＜４５・・・式（３）
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の一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。
プリンタ１００の電気的構成を示すブロック図である。
ヘッド１の平面図である。
図３のＩＶ－ＩＶ線に沿ったヘッド１の断面図である。
ノズルの直径Ｄ及びノズルのテーパー角度θと、駆動電圧との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜プリンタ１００の全体構成＞
プリンタ１００は、図１に示すように、本発明の一実施形態に係るヘッド１を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許