インク流路構造及びこれを含むインクジェットヘッド
【課題】圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を短時間で減殺させてインク吐出特性を向上させるインク流路構造及びこれを含むインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】インク流路構造は、流入されたインクのノズルへの吐出のためにインクを格納する圧力チャンバ２１０及び圧力チャンバ２１０から発生する圧力によってインクを吐出した後、圧力チャンバ２１０にインクを供給し、圧力チャンバ２１０内に残留する残留圧力波を減殺させるために、圧力チャンバ２１０に向かう方向に拡張と縮小を繰り返す流路２３０を含む。
【解決手段】インク流路構造は、流入されたインクのノズルへの吐出のためにインクを格納する圧力チャンバ２１０及び圧力チャンバ２１０から発生する圧力によってインクを吐出した後、圧力チャンバ２１０にインクを供給し、圧力チャンバ２１０内に残留する残留圧力波を減殺させるために、圧力チャンバ２１０に向かう方向に拡張と縮小を繰り返す流路２３０を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク流路構造及びこれを含むインクジェットヘッドに関し、より詳細には、インクを吐出した後、残留する残留圧力波を減殺させるようにマニホ−ルドを構成する流路の構造を変更したインク流路構造及びこれを含むインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、インクジェットヘッドとは、電気信号を物理的な力で変換して小さなノズルを通じてインクが液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）の形態で吐出されるようにする構造体である。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドは、インク吐出方式によって大きく二つに分けられることができる。その一つは、熱源を利用してインクにバブル（ｂｕｂｂｌｅ）を発生させて、そのバブルの膨張力によってインクを吐出させる熱駆動方式のインクジェットヘッドであり、もう一つは、圧電体を用いてその圧電体の変形に伴ってインクに加えられる圧力によってインクを吐出させる圧電方式のインクジェットヘッドである。
【０００４】
特に、圧電方式のインクジェットヘッドは、最近産業用インクジェットプリンターで広範囲に使用されている。例えば、フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）上に、金、銀などの金属を溶かして作ったインクを噴射して、回路パターンを直接形成させたり、産業グラフィックや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造及び太陽電池などに使用される。
【０００５】
このような圧電方式のインクジェットヘッドは、圧力チャンバ内のインクをノズルを通じて外部に吐出させるために圧電体からなるアクチュエータを装着することになるが、この場合、前記アクチュエータで発生した圧力波がノズルの方に伝播されてインクが吐出されるという原理である。
【０００６】
しかし、この時発生した圧力波は、液滴が吐出された後も完全には消えず、以後、液滴を吐出する場合に次の圧力波と重畳されて、非理想的な液滴吐出を引き起こすという問題がある。
【０００７】
即ち、液滴吐出のための圧力波がインクを吐出した後、インクを格納する圧力チャンバ内に残留することで、次の液滴吐出に影響を及ぼすことになる。
【０００８】
特に、アクチュエータによる吐出周波数が一定周波数以上に上がると、残留圧力波の影響はさらに大きくなり、吐出される液滴速度をさらに不安定にする。
【０００９】
従って、液滴が吐出されて圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を短時間に消滅させて、インクが安定的に吐出されるようにする研究が至急な実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を短時間で減殺させてインク吐出特性を向上させるインク流路構造及びこれを含む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】
【００１１】
本発明の一実施例によるインク流路構造は、流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバ；及び前記圧力チャンバから発生する圧力によって前記インクを吐出した後、前記圧力チャンバに前記インクを供給し、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させるために、前記圧力チャンバに向かう方向に拡張と縮小を繰り返す流路；を含むことができる。
【００１２】
本発明の一実施例によるインク流路構造の前記流路は、前記圧力チャンバに対応して多数のラインで形成され、前記圧力チャンバに前記インクを供給することを特徴とすることができる。
【００１３】
本発明の一実施例によるインク流路構造の前記流路ユニットは、前記圧力チャンバに向かう方向に断面積が次第に拡大される断面積拡張部と、前記断面積拡張部の一端部から次第に縮小される断面積縮小部とを備える流路ユニットを複数連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【００１４】
本発明の一実施例によるインク流路構造の前記流路の前記断面積拡張部と前記断面積縮小部は、境界を基準として互いに対称的であることを特徴とすることができる。
【００１５】
本発明の一実施例によるインク流路構造の前記流路は、前記流路ユニットが流路方向に直列に配置されて連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【００１６】
本発明の他の一実施例によるインクジェットヘッドは、流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバ；前記圧力チャンバに対応する外部面に位置し、前記圧力チャンバに前記インク吐出駆動力を提供するアクチュエータ；及び前記アクチュエータによって発生する前記圧力チャンバにおける圧力によって前記インクを吐出した後、前記圧力チャンバに前記インクを供給し、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させるために、前記圧力チャンバに向かう方向に拡張と縮小とを繰り返す流路を備えるマニホ−ルド；を含むことができる。
【００１７】
本発明の他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記圧力チャンバに対応する多数のラインで形成され、前記圧力チャンバに前記インクを供給することを特徴とすることができる。
【００１８】
本発明の他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記圧力チャンバに向かう方向に断面積が次第に拡大される断面積拡張部と、前記断面積拡張部の一端部から次第に縮小される断面積縮小部とを備える流路ユニットを複数連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【００１９】
本発明の他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路ユニットの前記断面積拡張部と前記断面積縮小部とは、境界を基準として互いに対称的であることを特徴とすることができる。
【００２０】
本発明の他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記流路ユニットが流路方向に直列に配置されて連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【００２１】
本発明のまた他の一実施例によるインクジェットヘッドは、流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバが形成される上部基板；前記圧力チャンバに対応する前記上部基板の一面に位置し、前記圧力チャンバに前記インク吐出駆動力を提供するアクチュエータ；前記圧力チャンバと連通して前記インク吐出のために形成されるノズルを備える下部基板；及び前記上部基板に形成され、前記アクチュエータによって発生する前記圧力チャンバにおける圧力によって前記インクを吐出した後、前記圧力チャンバに前記インクを供給し、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させるために、前記圧力チャンバに向かう方向に拡張と縮小を繰り返す流路を備えるマニホ−ルド；を含むことができる。
【００２２】
本発明のまた他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記圧力チャンバに対応する多数のラインで形成され、前記圧力チャンバに前記インクを供給することを特徴とすることができる。
【００２３】
本発明のまた他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記圧力チャンバに向かう方向に断面積が次第に拡大される断面積拡張部と、前記断面積拡張部の一端部から次第に縮小される断面積縮小部とを備える流路ユニットを複数連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【００２４】
本発明のまた他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路ユニットの前記断面積拡張部と前記断面積縮小部とは、境界を基準として互いに対称的であることを特徴とすることができる。
【００２５】
本発明のまた他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記流路ユニットが流路方向に直列に配置されて連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によるインク流路構造及びこれを含むインクジェットヘッドによると、圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を短時間で減殺させてインク吐出特性を向上させることができる。
【００２７】
また、マニホ−ルドの流路断面積を確保して、圧力チャンバへのインク供給を円滑にすることができる。
【００２８】
また、前記圧力チャンバにインクを流入する時にバブル発生の頻度を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドを部分切断して示した分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略断面図で、図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図５】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造を示した概略斜視図である。
【図６】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造を示した概略平面図である。
【図７】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造の圧力チャンバ内における残留圧力波の変化を示したグラフである。
【図８ａ】本発明の一実施例によるインク流路構造に提供される流路を示した概略平面図である。
【図８ｂ】本発明の一実施例によるインク流路構造に提供される流路を示した概略平面図である。
【図８ｃ】本発明の一実施例によるインク流路構造に提供される流路を示した概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳しく説明する。但し、本発明の思想は、提示される実施形態に限らず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内で他の構成要素を追加、変更、削除などを通じて、退歩的な他の発明や本発明思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案することができ、これも本願発明思想の範囲内に含まれるとする。
【００３１】
また、各実施形態の図面に示される同一思想の範囲内の機能が同一である構成要素は、同一の参照符号を使用して説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドを部分切断して示した分解斜視図であり、図２は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略斜視図であり、図３は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略分解斜視図であり、図４は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略断面図で、図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【００３３】
図１から図４を参照すると、本発明の一実施例によるインクジェットヘッド４００は、上部基板１００、下部基板２００、前記上部基板１００内に形成されるインク流路構造３５０及びアクチュエータ３００を含むことができる。
【００３４】
上部基板１００は、複数の圧力チャンバ２１０が規則的に形成され、インクが流入されるためのインク流入口２８０が設けられる。この時、前記インク流入口２８０は、マニホ−ルド２７０と直接的に連結されるように提供され、前記マニホ−ルド２７０は、リストリクター２２０を媒介として前記圧力チャンバ２１０にインクを供給する役割をする。
【００３５】
前記インク流入口２８０は、インク貯蔵庫（図示せず）から流入されるインクを前記マニホ−ルド２７０に供給する機能をし、複数の前記マニホ−ルド２７０と対応して前記インク流入口２８０も複数形成されることができるが、単一個で形成されて複数の前記マニホ−ルド２７０と連通することも可能である。
【００３６】
ここで、複数の前記マニホ−ルド２７０に対応してそれぞれ前記インク流入口２８０が形成される場合、各マニホ−ルド２７０に形成される前記インク流入口２８０は、直径が非常に小さい孔２８５が数多く集まって形成されることができる。
【００３７】
これは、非常に小さい孔２８５で前記インク流入口２８０を構成することで、前記インクジェットヘッド４００に異物が流入されることを防ぐフィルターの機能をすることができる。
【００３８】
また、前記圧力チャンバ２１０は、前記アクチュエータ３００が装着される位置の下部に設けられることができる。この時、前記上部基板１００の中で前記圧力チャンバ２１０の天井をなす部分は、メンブレインの役割をする。
【００３９】
従って、インク吐出のために前記アクチュエータ３００に駆動信号を印加すると、前記アクチュエータ３００と共にその下のメンブレインが変形されながら前記圧力チャンバ２１０の体積が減少する。
【００４０】
これによる前記圧力チャンバ２１０内の圧力増加によって、前記圧力チャンバ２１０内のインクは、ノズル部２５０を構成するダンパとノズルとを通じて外部に吐出される。
【００４１】
前記上部基板１００は、前記圧力チャンバ２１０の正確な高さ設定のために、エッチング停止層の役割をする中間酸化膜が形成されるＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を使用することができる。
【００４２】
ここで、前記マニホールド２７０は、前記インク流入口２８０からインクの供給を受けて格納する格納部２４０と、リストリクター２２０と連結される流路２３０とを含むことができる。
【００４３】
即ち、前記圧力チャンバ２１０に前記インクを供給するためには、前記マニホ−ルド２７０を構成する前記流路２３０を媒介として供給されるべきである。
【００４４】
前記流路２３０を通過したインクは、リストリクター２２０を通過し、前記圧力チャンバ２１０に到逹した後、アクチュエータ３００の駆動力によって外部に吐出されることができる。
【００４５】
但し、前記流路２３０と前記リストリクター２２０との間には連結部２６０が備えられることができるが、必ずしも必須な構成ではない。
【００４６】
そして、ノズル部２５０は、前記圧力チャンバ２１０から前記アクチュエータ３００によって吐出されるインクの伝達を受けて外部に吐出させる。
【００４７】
即ち、前記インクは、ノズル部２５０を構成するダンパとノズルとを通じて外部に吐出される。
【００４８】
この時、前記ノズル部２５０を構成するダンパは、湿式エッチング（ｗｅｔ ｅｔｃｈｉｎｇ）で製作する場合、台形状に製作され、前記下部基板２００を ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板で製作する場合、乾式エッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）を通じた円筒状ダンパも適用されることができる。
【００４９】
但し、ダンパの形状は、前記言及した形状に限らず、本発明の思想を理解する当業者の水準で変更可能であることは明らかである。
【００５０】
ここで、前記ノズル部２５０は、前記下部基板２００に形成され、前記インクジェットヘッド４００内に形成された流路を通じて移動するインクを液滴で噴射するようになる。
【００５１】
この時、前記下部基板２００は、半導体集積回路に広く使用されるシリコン基板が使用されることができるが、必ずしもシリコン基板に限らず、多様な材料が適用されることができる。
【００５２】
前記アクチュエータ３００は圧電体を含むことができ、前記圧電体の変形で前記インクを前記下部基板２００に形成されたノズル部２５０を通じて外部に吐出することができる。
【００５３】
即ち、前記圧電体は、前記圧力チャンバ２１０の上面であるメンブレインを変形させて、インク吐出のための駆動力を発生させることができる。前記圧電体に電圧が印加されれば、前記メンブレインの上下変形で駆動力が垂直方向に伝達され、この時の駆動力で前記圧力チャンバ２１０内のインクが前記ノズル部２５０を通じて外部に吐出されることができる。
【００５４】
ここで、前記圧電体は、電気的エネルギーを機械的エネルギーに、または逆に変換することができる要素であり、その材料として、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）セラミックス材料からなることができる。
【００５５】
また、インク吐出のために圧電体を用いた圧電方式ではなく、バブルジェット（登録商標）またはサーマルジェット方式が利用されることもできる。
【００５６】
図５は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造を示した概略斜視図であり、図６は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造を示した概略平面図であり、図７は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク吐出流路構造の圧力チャンバ内における残留圧力波の変化を示したグラフである。
【００５７】
図５、及び図６を参照すると、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造３５０は、圧力チャンバ２１０、リストリクター２２０及びマニホ−ルド２７０を含むことができる。
【００５８】
ここで、前記圧力チャンバ２１０は、前記圧力チャンバ２１０内の圧力変化によって外部にインクを吐出させる機能をするもので、前記一実施例と同一の構成及び効果を有するため、以下に説明は省略する。
【００５９】
前記マニホ−ルド２７０は、前記インク流入口２８０からインクの供給を受けて格納する格納部２４０と、リストリクター２２０と連結される流路２３０とを含むことができる。
【００６０】
前記流路２３０は、前記リストリクター２２０を媒介として前記圧力チャンバ２１０にインクを供給する管で、前記圧力チャンバ２１０に向かう方向に拡張と縮小とを繰り返す内部空間を備えることができる。
【００６１】
即ち、前記流路２３０は、前記圧力チャンバ２１０に向かう方向に拡大と縮小とを繰り返した断面積を備えることができる。
【００６２】
つまり、前記流路２３０は、断面積が次第に拡大される断面積拡張部２３５ａと、前記断面積拡張部２３５ａの一端部から次第に縮小される断面積縮小部２３５ｂとを備えた流路ユニット２３５が複数連結されてなることができる。
【００６３】
この時、前記流路ユニット２３５は、流路方向に直列に配置され、連通して前記流路２３０を構成することができ、等間隔で連通してもかまわない。
【００６４】
このように構成された前記流路２３０は、多数のラインで形成され、前記圧力チャンバ２１０に前記インクを供給することができる。
【００６５】
但し、前記流路２３０は、２個のラインで形成されることが好ましいが、必ずしもこれに限らず、当業者の水準で変更可能であることは明らかである。
【００６６】
一般的に、インクジェットヘッド４００の性能はアクチュエータ３００によって高周波が印加される場合に問題になるので、インクジェットヘッド４００の高周波吐出特性がインクジェットヘッドの性能を決める非常に重要な要素となる。
【００６７】
前記インクジェットヘッド４００は、アクチュエータ３００から発生した圧力波がノズル部２５０の方に伝播された後、前記圧力波の陽圧で液滴のヘッド部分がノズル部２５０の外に出て、陰圧で液滴の末尾部分が途切れながら液滴が吐出されるという原理である。
【００６８】
しかし、この時発生した前記圧力波は直ぐには消えず、前記圧力チャンバ２１０を含んだインク流路構造３５０を通じて伝播、反射され、一定時間が経ってから完全に消散されてなくなる。
【００６９】
この時、前記圧力チャンバ２１０を含んだインク流路構造３５０内に残っている圧力波を残留圧力波と定義すると、前記残留圧力波の消散がインクジェットヘッド４００の性能を決める重要な要素となる。
【００７０】
即ち、残留圧力波の消散がインクジェットヘッド４００の高周波駆動安定性を決めることになる。
【００７１】
つまり、液滴吐出のために外部電源から印加されたパルスがアクチュエータ３００の圧電体を駆動させて発生する圧力波によって液滴が吐出され、次の液滴が吐出されるための次の順番のパルスが印加される前に前記圧力波が完全に消滅されてはじめて、高性能のインクジェットヘッド４００になる。
【００７２】
しかし、次の順番のパルスが印加される前に完全に消散されていない残留圧力波が存在するようになると、これが、次のパルスの圧力波と重畳されて非理想的な液滴吐出を引き起こすことになる。
【００７３】
低周波領域（５ｋＨｚ以下の範囲）では、前波形の残留圧力波が次のパルスが印加される前に大部分消滅されて安定した吐出特性を見せるが、高周波になると残留圧力波と次に印加される圧力波とが重畳されて、インク吐出に問題が起こる。
【００７４】
特に、残留圧力波によってノズル部２５０の界面が不安定になる場合、液滴吐出特性はさらに不安定になる。
【００７５】
しかし、本発明の一実施例によるインクジェットヘッド４００に提供されるインク流路構造３５０は、断面積が拡大と縮小とを繰り返した流路２３０を備えて、残留圧力波を次のパルスの圧力波の印加前に消滅させることができる。前述したように、圧力波は、圧力チャンバ２１０を含んだインク流路構造３５０を通じて伝播、反射されることにより消散される。流路構造３５０に含まれる流路２３０に流路ユニット２３５が存在すると、存在しない場合と比較して、圧力波は流路２３０において反射され易くなり、圧力波を速く消滅させることができる。
【００７６】
図７は、圧力チャンバ２１０内の内部圧力を時間によって無次元化して示している。薄い実線が流路ユニット２３５がない場合の圧力変化であり、太い実線（本発明のインク流路構造：３５０）が流路ユニット２３５が存在する時の圧力変化であり、本実験結果は、熱流体解釈プログラムであるＦｌｕｅｎｔを使って解釈した結果である。
【００７７】
本発明によるインク流路構造３５０は、インク吐出のためのパルス３６０が印加されて、次の順番のパルスが印加される前に、前パルスによる残留圧力波が完全に消散３７０されることが分かる。
【００７８】
即ち、２０ＫＨｚで吐出する場合、パルス間の間隔は５０μｓであるが、２０μｓ３６０で初めて印加されたパルスによる残留圧力波が７０μｓ３７０で完全に消散されるので、高性能のインクジェットヘッド４００になることができる。
【００７９】
また、前記インク流路構造３５０は、前記マニホ−ルド２７０を構成する前記流路２３０と前記圧力チャンバ２１０との間にリストリクター２２０を備えることができる。
【００８０】
前記リストリクター２２０は、前記圧力チャンバ２１０の断面積より小さいことを特徴とすることができ、前記リストリクター２２０の断面積の幅と長さの変化によってインク吐出性能が変わることができる。
【００８１】
但し、前記リストリクター２２０の流路の幅を大きく減らすと残留圧力波を減殺させることには効果的であるが、流動抵抗が大きくなって、高周波領域でマニホ−ルド２７０から圧力チャンバ２１０へのインク供給が非常に遅くなる。
【００８２】
従って、前記リストリクター２２０の流路の幅は、マニホ−ルド２７０から圧力チャンバ２１０へのインク供給と前記言及した残留圧力波を減殺させることができる程度での調律が必要である。
【００８３】
ここで、前記流路２３０に対しては、図８を参照して後述する。
【００８４】
図８は、本発明の一実施例によるインク流路構造に提供される流路を示した概略平面図である。
【００８５】
図８を参照すると、本発明の一実施例によるインク流路構造３５０に提供される流路２３０は、複数の流路ユニット２３５を含むことができる。
【００８６】
前記流路ユニット２３５は、断面積拡張部２３５ａ及び断面積縮小部２３５ｂで構成された前記流路２３０の構成単位であり、前記断面積拡張部２３５ａは、格納部２４０から前記圧力チャンバ２１０方向に断面積が増加する部分であり、前記断面積縮小部２３５ｂは、前記断面積拡張部２３５ａの一端から断面積が減少する部分である。
【００８７】
前記流路ユニット２３５は、図８ａのように２個のラインで形成されることができるが、必ずしもこれに限らず、図８ｂ及び図８ｃのように、単一個ラインで形成されることもできる。
【００８８】
従って、前記流路２３０は、前記流路ユニット２３５が等間隔で配置されて連通することで形成され、前記流路ユニット２３５は、１３個程度で形成されることが好ましいが、必ずしもこれに限らず、当業者の水準で変更可能である。
【００８９】
また、図８ａ及び８ｂのように、前記流路ユニット２３５の前記断面積拡張部２３５ａと前記断面積縮小部２３５ｂとは、境界を基準として互いに対称的に形成されることができるが、図８ｃのように非対称的であってもかまわない。
【００９０】
ここで、前記流路ユニット２３５で構成された前記流路２３０構造は、音響学的に低域通過フィルター（ｌｏｗ−ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）の役割をするが、これは低周波は通過させて高周波は減殺・遮断する役割をする。
【００９１】
即ち、瞬間的に圧力ピーク（ｐｅａｋ）のように急激に圧力が上昇する高周波成分を速やかに除去して緩やかな形態の低周波成分に変換させる役割をする。
【００９２】
従って、高周波領域で残留圧力波を短時間に消滅させて前記インクジェットヘッド４００の高周波吐出特性を向上させることができる。
【００９３】
これは、前記流路２３０の内部壁面のパターンが、圧力チャンバ２１０に向かう方向に垂直な方向の流路２３０の断面積を周期的に拡張および縮小させる形状であることによって、残留圧力波を速やかに減殺させることができる。
【００９４】
また、前記流路ユニット２３５で構成された流路２３０は、インク流入時にバブルが発生する確率を低くし、バブルが発生しても前記流路２３０の内部壁面に固着せず、前記インクがうまく排出されるようにすることができる。
【００９５】
以上の実施例を通じて、断面積拡張部２３５ａと断面積縮小部２３５ｂとを備える流路ユニット２３５を複数連通して連結された流路２３０を利用してインク流路構造３５０を形成し、残留圧力波を減殺させることができるので、インクジェットヘッド４００の高周波吐出特性を向上させることができる。
【００９６】
また、マニホ−ルド２７０を構成する流路２３０の断面積を確保して、圧力チャンバ２１０へのインク供給を円滑にすることができ、インク流入時のバブル発生頻度を減らすことができる。
【符号の説明】
【００９７】
１００ 上部基板
２００ 下部基板
２１０ 圧力チャンバ
２２０ リストリクター
２３０ 流路
２３５ 流路ユニット
２３５ａ 断面積拡張部
２３５ｂ 断面積縮小部
２４０ 格納部
２７０ マニホ−ルド
３００ アクチュエータ
３５０ インク流路構造
４００ インクジェットヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク流路構造及びこれを含むインクジェットヘッドに関し、より詳細には、インクを吐出した後、残留する残留圧力波を減殺させるようにマニホ−ルドを構成する流路の構造を変更したインク流路構造及びこれを含むインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、インクジェットヘッドとは、電気信号を物理的な力で変換して小さなノズルを通じてインクが液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）の形態で吐出されるようにする構造体である。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドは、インク吐出方式によって大きく二つに分けられることができる。その一つは、熱源を利用してインクにバブル（ｂｕｂｂｌｅ）を発生させて、そのバブルの膨張力によってインクを吐出させる熱駆動方式のインクジェットヘッドであり、もう一つは、圧電体を用いてその圧電体の変形に伴ってインクに加えられる圧力によってインクを吐出させる圧電方式のインクジェットヘッドである。
【０００４】
特に、圧電方式のインクジェットヘッドは、最近産業用インクジェットプリンターで広範囲に使用されている。例えば、フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）上に、金、銀などの金属を溶かして作ったインクを噴射して、回路パターンを直接形成させたり、産業グラフィックや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造及び太陽電池などに使用される。
【０００５】
このような圧電方式のインクジェットヘッドは、圧力チャンバ内のインクをノズルを通じて外部に吐出させるために圧電体からなるアクチュエータを装着することになるが、この場合、前記アクチュエータで発生した圧力波がノズルの方に伝播されてインクが吐出されるという原理である。
【０００６】
しかし、この時発生した圧力波は、液滴が吐出された後も完全には消えず、以後、液滴を吐出する場合に次の圧力波と重畳されて、非理想的な液滴吐出を引き起こすという問題がある。
【０００７】
即ち、液滴吐出のための圧力波がインクを吐出した後、インクを格納する圧力チャンバ内に残留することで、次の液滴吐出に影響を及ぼすことになる。
【０００８】
特に、アクチュエータによる吐出周波数が一定周波数以上に上がると、残留圧力波の影響はさらに大きくなり、吐出される液滴速度をさらに不安定にする。
【０００９】
従って、液滴が吐出されて圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を短時間に消滅させて、インクが安定的に吐出されるようにする研究が至急な実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を短時間で減殺させてインク吐出特性を向上させるインク流路構造及びこれを含む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】
【００１１】
本発明の一実施例によるインク流路構造は、流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバ；及び前記圧力チャンバから発生する圧力によって前記インクを吐出した後、前記圧力チャンバに前記インクを供給し、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させるために、前記圧力チャンバに向かう方向に拡張と縮小を繰り返す流路；を含むことができる。
【００１２】
本発明の一実施例によるインク流路構造の前記流路は、前記圧力チャンバに対応して多数のラインで形成され、前記圧力チャンバに前記インクを供給することを特徴とすることができる。
【００１３】
本発明の一実施例によるインク流路構造の前記流路ユニットは、前記圧力チャンバに向かう方向に断面積が次第に拡大される断面積拡張部と、前記断面積拡張部の一端部から次第に縮小される断面積縮小部とを備える流路ユニットを複数連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【００１４】
本発明の一実施例によるインク流路構造の前記流路の前記断面積拡張部と前記断面積縮小部は、境界を基準として互いに対称的であることを特徴とすることができる。
【００１５】
本発明の一実施例によるインク流路構造の前記流路は、前記流路ユニットが流路方向に直列に配置されて連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【００１６】
本発明の他の一実施例によるインクジェットヘッドは、流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバ；前記圧力チャンバに対応する外部面に位置し、前記圧力チャンバに前記インク吐出駆動力を提供するアクチュエータ；及び前記アクチュエータによって発生する前記圧力チャンバにおける圧力によって前記インクを吐出した後、前記圧力チャンバに前記インクを供給し、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させるために、前記圧力チャンバに向かう方向に拡張と縮小とを繰り返す流路を備えるマニホ−ルド；を含むことができる。
【００１７】
本発明の他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記圧力チャンバに対応する多数のラインで形成され、前記圧力チャンバに前記インクを供給することを特徴とすることができる。
【００１８】
本発明の他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記圧力チャンバに向かう方向に断面積が次第に拡大される断面積拡張部と、前記断面積拡張部の一端部から次第に縮小される断面積縮小部とを備える流路ユニットを複数連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【００１９】
本発明の他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路ユニットの前記断面積拡張部と前記断面積縮小部とは、境界を基準として互いに対称的であることを特徴とすることができる。
【００２０】
本発明の他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記流路ユニットが流路方向に直列に配置されて連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【００２１】
本発明のまた他の一実施例によるインクジェットヘッドは、流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバが形成される上部基板；前記圧力チャンバに対応する前記上部基板の一面に位置し、前記圧力チャンバに前記インク吐出駆動力を提供するアクチュエータ；前記圧力チャンバと連通して前記インク吐出のために形成されるノズルを備える下部基板；及び前記上部基板に形成され、前記アクチュエータによって発生する前記圧力チャンバにおける圧力によって前記インクを吐出した後、前記圧力チャンバに前記インクを供給し、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させるために、前記圧力チャンバに向かう方向に拡張と縮小を繰り返す流路を備えるマニホ−ルド；を含むことができる。
【００２２】
本発明のまた他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記圧力チャンバに対応する多数のラインで形成され、前記圧力チャンバに前記インクを供給することを特徴とすることができる。
【００２３】
本発明のまた他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記圧力チャンバに向かう方向に断面積が次第に拡大される断面積拡張部と、前記断面積拡張部の一端部から次第に縮小される断面積縮小部とを備える流路ユニットを複数連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【００２４】
本発明のまた他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路ユニットの前記断面積拡張部と前記断面積縮小部とは、境界を基準として互いに対称的であることを特徴とすることができる。
【００２５】
本発明のまた他の一実施例によるインクジェットヘッドの前記流路は、前記流路ユニットが流路方向に直列に配置されて連通して形成されたことを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によるインク流路構造及びこれを含むインクジェットヘッドによると、圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を短時間で減殺させてインク吐出特性を向上させることができる。
【００２７】
また、マニホ−ルドの流路断面積を確保して、圧力チャンバへのインク供給を円滑にすることができる。
【００２８】
また、前記圧力チャンバにインクを流入する時にバブル発生の頻度を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドを部分切断して示した分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略断面図で、図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図５】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造を示した概略斜視図である。
【図６】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造を示した概略平面図である。
【図７】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造の圧力チャンバ内における残留圧力波の変化を示したグラフである。
【図８ａ】本発明の一実施例によるインク流路構造に提供される流路を示した概略平面図である。
【図８ｂ】本発明の一実施例によるインク流路構造に提供される流路を示した概略平面図である。
【図８ｃ】本発明の一実施例によるインク流路構造に提供される流路を示した概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳しく説明する。但し、本発明の思想は、提示される実施形態に限らず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内で他の構成要素を追加、変更、削除などを通じて、退歩的な他の発明や本発明思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案することができ、これも本願発明思想の範囲内に含まれるとする。
【００３１】
また、各実施形態の図面に示される同一思想の範囲内の機能が同一である構成要素は、同一の参照符号を使用して説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドを部分切断して示した分解斜視図であり、図２は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略斜視図であり、図３は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略分解斜視図であり、図４は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一ユニットを示した概略断面図で、図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【００３３】
図１から図４を参照すると、本発明の一実施例によるインクジェットヘッド４００は、上部基板１００、下部基板２００、前記上部基板１００内に形成されるインク流路構造３５０及びアクチュエータ３００を含むことができる。
【００３４】
上部基板１００は、複数の圧力チャンバ２１０が規則的に形成され、インクが流入されるためのインク流入口２８０が設けられる。この時、前記インク流入口２８０は、マニホ−ルド２７０と直接的に連結されるように提供され、前記マニホ−ルド２７０は、リストリクター２２０を媒介として前記圧力チャンバ２１０にインクを供給する役割をする。
【００３５】
前記インク流入口２８０は、インク貯蔵庫（図示せず）から流入されるインクを前記マニホ−ルド２７０に供給する機能をし、複数の前記マニホ−ルド２７０と対応して前記インク流入口２８０も複数形成されることができるが、単一個で形成されて複数の前記マニホ−ルド２７０と連通することも可能である。
【００３６】
ここで、複数の前記マニホ−ルド２７０に対応してそれぞれ前記インク流入口２８０が形成される場合、各マニホ−ルド２７０に形成される前記インク流入口２８０は、直径が非常に小さい孔２８５が数多く集まって形成されることができる。
【００３７】
これは、非常に小さい孔２８５で前記インク流入口２８０を構成することで、前記インクジェットヘッド４００に異物が流入されることを防ぐフィルターの機能をすることができる。
【００３８】
また、前記圧力チャンバ２１０は、前記アクチュエータ３００が装着される位置の下部に設けられることができる。この時、前記上部基板１００の中で前記圧力チャンバ２１０の天井をなす部分は、メンブレインの役割をする。
【００３９】
従って、インク吐出のために前記アクチュエータ３００に駆動信号を印加すると、前記アクチュエータ３００と共にその下のメンブレインが変形されながら前記圧力チャンバ２１０の体積が減少する。
【００４０】
これによる前記圧力チャンバ２１０内の圧力増加によって、前記圧力チャンバ２１０内のインクは、ノズル部２５０を構成するダンパとノズルとを通じて外部に吐出される。
【００４１】
前記上部基板１００は、前記圧力チャンバ２１０の正確な高さ設定のために、エッチング停止層の役割をする中間酸化膜が形成されるＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を使用することができる。
【００４２】
ここで、前記マニホールド２７０は、前記インク流入口２８０からインクの供給を受けて格納する格納部２４０と、リストリクター２２０と連結される流路２３０とを含むことができる。
【００４３】
即ち、前記圧力チャンバ２１０に前記インクを供給するためには、前記マニホ−ルド２７０を構成する前記流路２３０を媒介として供給されるべきである。
【００４４】
前記流路２３０を通過したインクは、リストリクター２２０を通過し、前記圧力チャンバ２１０に到逹した後、アクチュエータ３００の駆動力によって外部に吐出されることができる。
【００４５】
但し、前記流路２３０と前記リストリクター２２０との間には連結部２６０が備えられることができるが、必ずしも必須な構成ではない。
【００４６】
そして、ノズル部２５０は、前記圧力チャンバ２１０から前記アクチュエータ３００によって吐出されるインクの伝達を受けて外部に吐出させる。
【００４７】
即ち、前記インクは、ノズル部２５０を構成するダンパとノズルとを通じて外部に吐出される。
【００４８】
この時、前記ノズル部２５０を構成するダンパは、湿式エッチング（ｗｅｔ ｅｔｃｈｉｎｇ）で製作する場合、台形状に製作され、前記下部基板２００を ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板で製作する場合、乾式エッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）を通じた円筒状ダンパも適用されることができる。
【００４９】
但し、ダンパの形状は、前記言及した形状に限らず、本発明の思想を理解する当業者の水準で変更可能であることは明らかである。
【００５０】
ここで、前記ノズル部２５０は、前記下部基板２００に形成され、前記インクジェットヘッド４００内に形成された流路を通じて移動するインクを液滴で噴射するようになる。
【００５１】
この時、前記下部基板２００は、半導体集積回路に広く使用されるシリコン基板が使用されることができるが、必ずしもシリコン基板に限らず、多様な材料が適用されることができる。
【００５２】
前記アクチュエータ３００は圧電体を含むことができ、前記圧電体の変形で前記インクを前記下部基板２００に形成されたノズル部２５０を通じて外部に吐出することができる。
【００５３】
即ち、前記圧電体は、前記圧力チャンバ２１０の上面であるメンブレインを変形させて、インク吐出のための駆動力を発生させることができる。前記圧電体に電圧が印加されれば、前記メンブレインの上下変形で駆動力が垂直方向に伝達され、この時の駆動力で前記圧力チャンバ２１０内のインクが前記ノズル部２５０を通じて外部に吐出されることができる。
【００５４】
ここで、前記圧電体は、電気的エネルギーを機械的エネルギーに、または逆に変換することができる要素であり、その材料として、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）セラミックス材料からなることができる。
【００５５】
また、インク吐出のために圧電体を用いた圧電方式ではなく、バブルジェット（登録商標）またはサーマルジェット方式が利用されることもできる。
【００５６】
図５は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造を示した概略斜視図であり、図６は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造を示した概略平面図であり、図７は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク吐出流路構造の圧力チャンバ内における残留圧力波の変化を示したグラフである。
【００５７】
図５、及び図６を参照すると、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドに提供されるインク流路構造３５０は、圧力チャンバ２１０、リストリクター２２０及びマニホ−ルド２７０を含むことができる。
【００５８】
ここで、前記圧力チャンバ２１０は、前記圧力チャンバ２１０内の圧力変化によって外部にインクを吐出させる機能をするもので、前記一実施例と同一の構成及び効果を有するため、以下に説明は省略する。
【００５９】
前記マニホ−ルド２７０は、前記インク流入口２８０からインクの供給を受けて格納する格納部２４０と、リストリクター２２０と連結される流路２３０とを含むことができる。
【００６０】
前記流路２３０は、前記リストリクター２２０を媒介として前記圧力チャンバ２１０にインクを供給する管で、前記圧力チャンバ２１０に向かう方向に拡張と縮小とを繰り返す内部空間を備えることができる。
【００６１】
即ち、前記流路２３０は、前記圧力チャンバ２１０に向かう方向に拡大と縮小とを繰り返した断面積を備えることができる。
【００６２】
つまり、前記流路２３０は、断面積が次第に拡大される断面積拡張部２３５ａと、前記断面積拡張部２３５ａの一端部から次第に縮小される断面積縮小部２３５ｂとを備えた流路ユニット２３５が複数連結されてなることができる。
【００６３】
この時、前記流路ユニット２３５は、流路方向に直列に配置され、連通して前記流路２３０を構成することができ、等間隔で連通してもかまわない。
【００６４】
このように構成された前記流路２３０は、多数のラインで形成され、前記圧力チャンバ２１０に前記インクを供給することができる。
【００６５】
但し、前記流路２３０は、２個のラインで形成されることが好ましいが、必ずしもこれに限らず、当業者の水準で変更可能であることは明らかである。
【００６６】
一般的に、インクジェットヘッド４００の性能はアクチュエータ３００によって高周波が印加される場合に問題になるので、インクジェットヘッド４００の高周波吐出特性がインクジェットヘッドの性能を決める非常に重要な要素となる。
【００６７】
前記インクジェットヘッド４００は、アクチュエータ３００から発生した圧力波がノズル部２５０の方に伝播された後、前記圧力波の陽圧で液滴のヘッド部分がノズル部２５０の外に出て、陰圧で液滴の末尾部分が途切れながら液滴が吐出されるという原理である。
【００６８】
しかし、この時発生した前記圧力波は直ぐには消えず、前記圧力チャンバ２１０を含んだインク流路構造３５０を通じて伝播、反射され、一定時間が経ってから完全に消散されてなくなる。
【００６９】
この時、前記圧力チャンバ２１０を含んだインク流路構造３５０内に残っている圧力波を残留圧力波と定義すると、前記残留圧力波の消散がインクジェットヘッド４００の性能を決める重要な要素となる。
【００７０】
即ち、残留圧力波の消散がインクジェットヘッド４００の高周波駆動安定性を決めることになる。
【００７１】
つまり、液滴吐出のために外部電源から印加されたパルスがアクチュエータ３００の圧電体を駆動させて発生する圧力波によって液滴が吐出され、次の液滴が吐出されるための次の順番のパルスが印加される前に前記圧力波が完全に消滅されてはじめて、高性能のインクジェットヘッド４００になる。
【００７２】
しかし、次の順番のパルスが印加される前に完全に消散されていない残留圧力波が存在するようになると、これが、次のパルスの圧力波と重畳されて非理想的な液滴吐出を引き起こすことになる。
【００７３】
低周波領域（５ｋＨｚ以下の範囲）では、前波形の残留圧力波が次のパルスが印加される前に大部分消滅されて安定した吐出特性を見せるが、高周波になると残留圧力波と次に印加される圧力波とが重畳されて、インク吐出に問題が起こる。
【００７４】
特に、残留圧力波によってノズル部２５０の界面が不安定になる場合、液滴吐出特性はさらに不安定になる。
【００７５】
しかし、本発明の一実施例によるインクジェットヘッド４００に提供されるインク流路構造３５０は、断面積が拡大と縮小とを繰り返した流路２３０を備えて、残留圧力波を次のパルスの圧力波の印加前に消滅させることができる。前述したように、圧力波は、圧力チャンバ２１０を含んだインク流路構造３５０を通じて伝播、反射されることにより消散される。流路構造３５０に含まれる流路２３０に流路ユニット２３５が存在すると、存在しない場合と比較して、圧力波は流路２３０において反射され易くなり、圧力波を速く消滅させることができる。
【００７６】
図７は、圧力チャンバ２１０内の内部圧力を時間によって無次元化して示している。薄い実線が流路ユニット２３５がない場合の圧力変化であり、太い実線（本発明のインク流路構造：３５０）が流路ユニット２３５が存在する時の圧力変化であり、本実験結果は、熱流体解釈プログラムであるＦｌｕｅｎｔを使って解釈した結果である。
【００７７】
本発明によるインク流路構造３５０は、インク吐出のためのパルス３６０が印加されて、次の順番のパルスが印加される前に、前パルスによる残留圧力波が完全に消散３７０されることが分かる。
【００７８】
即ち、２０ＫＨｚで吐出する場合、パルス間の間隔は５０μｓであるが、２０μｓ３６０で初めて印加されたパルスによる残留圧力波が７０μｓ３７０で完全に消散されるので、高性能のインクジェットヘッド４００になることができる。
【００７９】
また、前記インク流路構造３５０は、前記マニホ−ルド２７０を構成する前記流路２３０と前記圧力チャンバ２１０との間にリストリクター２２０を備えることができる。
【００８０】
前記リストリクター２２０は、前記圧力チャンバ２１０の断面積より小さいことを特徴とすることができ、前記リストリクター２２０の断面積の幅と長さの変化によってインク吐出性能が変わることができる。
【００８１】
但し、前記リストリクター２２０の流路の幅を大きく減らすと残留圧力波を減殺させることには効果的であるが、流動抵抗が大きくなって、高周波領域でマニホ−ルド２７０から圧力チャンバ２１０へのインク供給が非常に遅くなる。
【００８２】
従って、前記リストリクター２２０の流路の幅は、マニホ−ルド２７０から圧力チャンバ２１０へのインク供給と前記言及した残留圧力波を減殺させることができる程度での調律が必要である。
【００８３】
ここで、前記流路２３０に対しては、図８を参照して後述する。
【００８４】
図８は、本発明の一実施例によるインク流路構造に提供される流路を示した概略平面図である。
【００８５】
図８を参照すると、本発明の一実施例によるインク流路構造３５０に提供される流路２３０は、複数の流路ユニット２３５を含むことができる。
【００８６】
前記流路ユニット２３５は、断面積拡張部２３５ａ及び断面積縮小部２３５ｂで構成された前記流路２３０の構成単位であり、前記断面積拡張部２３５ａは、格納部２４０から前記圧力チャンバ２１０方向に断面積が増加する部分であり、前記断面積縮小部２３５ｂは、前記断面積拡張部２３５ａの一端から断面積が減少する部分である。
【００８７】
前記流路ユニット２３５は、図８ａのように２個のラインで形成されることができるが、必ずしもこれに限らず、図８ｂ及び図８ｃのように、単一個ラインで形成されることもできる。
【００８８】
従って、前記流路２３０は、前記流路ユニット２３５が等間隔で配置されて連通することで形成され、前記流路ユニット２３５は、１３個程度で形成されることが好ましいが、必ずしもこれに限らず、当業者の水準で変更可能である。
【００８９】
また、図８ａ及び８ｂのように、前記流路ユニット２３５の前記断面積拡張部２３５ａと前記断面積縮小部２３５ｂとは、境界を基準として互いに対称的に形成されることができるが、図８ｃのように非対称的であってもかまわない。
【００９０】
ここで、前記流路ユニット２３５で構成された前記流路２３０構造は、音響学的に低域通過フィルター（ｌｏｗ−ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）の役割をするが、これは低周波は通過させて高周波は減殺・遮断する役割をする。
【００９１】
即ち、瞬間的に圧力ピーク（ｐｅａｋ）のように急激に圧力が上昇する高周波成分を速やかに除去して緩やかな形態の低周波成分に変換させる役割をする。
【００９２】
従って、高周波領域で残留圧力波を短時間に消滅させて前記インクジェットヘッド４００の高周波吐出特性を向上させることができる。
【００９３】
これは、前記流路２３０の内部壁面のパターンが、圧力チャンバ２１０に向かう方向に垂直な方向の流路２３０の断面積を周期的に拡張および縮小させる形状であることによって、残留圧力波を速やかに減殺させることができる。
【００９４】
また、前記流路ユニット２３５で構成された流路２３０は、インク流入時にバブルが発生する確率を低くし、バブルが発生しても前記流路２３０の内部壁面に固着せず、前記インクがうまく排出されるようにすることができる。
【００９５】
以上の実施例を通じて、断面積拡張部２３５ａと断面積縮小部２３５ｂとを備える流路ユニット２３５を複数連通して連結された流路２３０を利用してインク流路構造３５０を形成し、残留圧力波を減殺させることができるので、インクジェットヘッド４００の高周波吐出特性を向上させることができる。
【００９６】
また、マニホ−ルド２７０を構成する流路２３０の断面積を確保して、圧力チャンバ２１０へのインク供給を円滑にすることができ、インク流入時のバブル発生頻度を減らすことができる。
【符号の説明】
【００９７】
１００ 上部基板
２００ 下部基板
２１０ 圧力チャンバ
２２０ リストリクター
２３０ 流路
２３５ 流路ユニット
２３５ａ 断面積拡張部
２３５ｂ 断面積縮小部
２４０ 格納部
２７０ マニホ−ルド
３００ アクチュエータ
３５０ インク流路構造
４００ インクジェットヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバ；及び
前記圧力チャンバに向かう方向に沿って断面積が拡張と縮小とを繰り返す形状を有し、前記圧力チャンバから発生する圧力によって前記インクが吐出された後、前記圧力チャンバに前記インクを供給するとともに、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させる流路；
を含むインク流路構造。
【請求項２】
前記流路は、前記圧力チャンバに対応して形成され、複数のラインを有し、前記圧力チャンバに前記インクを供給することを特徴とする請求項１に記載のインク流路構造。
【請求項３】
前記流路は、前記圧力チャンバに向かう方向に断面積が次第に拡大される断面積拡張部と、前記断面積拡張部の一端部から次第に縮小される断面積縮小部とを備える流路ユニットを複数連通して形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のインク流路構造。
【請求項４】
前記断面積拡張部と前記断面積縮小部とは、前記断面積拡張部と前記断面積縮小部との境界を基準として互いに対称的であることを特徴とする請求項３に記載のインク流路構造。
【請求項５】
前記流路は、前記流路ユニットが流路方向に直列に配置されて連通して形成されたことを特徴とする請求項３または４に記載のインク流路構造。
【請求項６】
流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバ；
前記圧力チャンバに対応する外部面に位置し、前記圧力チャンバに前記インクを吐出させるための駆動力を提供するアクチュエータ；及び
前記圧力チャンバに向かう方向に沿って断面積が拡張と縮小とを繰り返す形状を有し、前記アクチュエータによって発生する前記圧力チャンバにおける圧力によって前記インクが吐出された後、前記圧力チャンバに前記インクを供給するとともに、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させる流路を備えるマニホ−ルド；
を含むインクジェットヘッド。
【請求項７】
流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバが形成される上部基板；
前記圧力チャンバに対応する外部面に位置し、前記圧力チャンバに前記インクを吐出させるための駆動力を提供するアクチュエータ；
前記圧力チャンバと連通して前記インクの吐出のために形成されるノズルを備える下部基板；及び
前記上部基板に形成され、前記圧力チャンバに向かう方向に沿って断面積が拡張と縮小とを繰り返す形状を有し、前記アクチュエータによって発生する前記圧力チャンバにおける圧力によって前記インクが吐出された後、前記圧力チャンバに前記インクを供給するとともに、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させる流路を備えるマニホ−ルド；
を含むインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記流路は、前記圧力チャンバに対応して形成され、複数のラインを有し、前記圧力チャンバに前記インクを供給することを特徴とする請求項６または７に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記流路は、前記圧力チャンバに向かう方向に断面積が次第に拡大される断面積拡張部と、前記断面積拡張部の一端部から次第に縮小される断面積縮小部とを備える流路ユニットを複数連通して形成されたことを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記断面積拡張部と前記断面積縮小部とは、前記断面積拡張部と前記断面積縮小部との境界を基準として互いに対称的であることを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記流路は、前記流路ユニットが流路方向に直列に配置されて連通して形成されたことを特徴とする請求項９または１０に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１】
流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバ；及び
前記圧力チャンバに向かう方向に沿って断面積が拡張と縮小とを繰り返す形状を有し、前記圧力チャンバから発生する圧力によって前記インクが吐出された後、前記圧力チャンバに前記インクを供給するとともに、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させる流路；
を含むインク流路構造。
【請求項２】
前記流路は、前記圧力チャンバに対応して形成され、複数のラインを有し、前記圧力チャンバに前記インクを供給することを特徴とする請求項１に記載のインク流路構造。
【請求項３】
前記流路は、前記圧力チャンバに向かう方向に断面積が次第に拡大される断面積拡張部と、前記断面積拡張部の一端部から次第に縮小される断面積縮小部とを備える流路ユニットを複数連通して形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のインク流路構造。
【請求項４】
前記断面積拡張部と前記断面積縮小部とは、前記断面積拡張部と前記断面積縮小部との境界を基準として互いに対称的であることを特徴とする請求項３に記載のインク流路構造。
【請求項５】
前記流路は、前記流路ユニットが流路方向に直列に配置されて連通して形成されたことを特徴とする請求項３または４に記載のインク流路構造。
【請求項６】
流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバ；
前記圧力チャンバに対応する外部面に位置し、前記圧力チャンバに前記インクを吐出させるための駆動力を提供するアクチュエータ；及び
前記圧力チャンバに向かう方向に沿って断面積が拡張と縮小とを繰り返す形状を有し、前記アクチュエータによって発生する前記圧力チャンバにおける圧力によって前記インクが吐出された後、前記圧力チャンバに前記インクを供給するとともに、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させる流路を備えるマニホ−ルド；
を含むインクジェットヘッド。
【請求項７】
流入されたインクのノズルへの吐出のために前記インクを格納する圧力チャンバが形成される上部基板；
前記圧力チャンバに対応する外部面に位置し、前記圧力チャンバに前記インクを吐出させるための駆動力を提供するアクチュエータ；
前記圧力チャンバと連通して前記インクの吐出のために形成されるノズルを備える下部基板；及び
前記上部基板に形成され、前記圧力チャンバに向かう方向に沿って断面積が拡張と縮小とを繰り返す形状を有し、前記アクチュエータによって発生する前記圧力チャンバにおける圧力によって前記インクが吐出された後、前記圧力チャンバに前記インクを供給するとともに、前記圧力チャンバ内に残留する残留圧力波を減殺させる流路を備えるマニホ−ルド；
を含むインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記流路は、前記圧力チャンバに対応して形成され、複数のラインを有し、前記圧力チャンバに前記インクを供給することを特徴とする請求項６または７に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記流路は、前記圧力チャンバに向かう方向に断面積が次第に拡大される断面積拡張部と、前記断面積拡張部の一端部から次第に縮小される断面積縮小部とを備える流路ユニットを複数連通して形成されたことを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記断面積拡張部と前記断面積縮小部とは、前記断面積拡張部と前記断面積縮小部との境界を基準として互いに対称的であることを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記流路は、前記流路ユニットが流路方向に直列に配置されて連通して形成されたことを特徴とする請求項９または１０に記載のインクジェットヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【公開番号】特開２０１２−６３７３（Ｐ２０１２−６３７３Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０９０（Ｐ２０１１−６０９０）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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