液滴吐出ヘッド
【課題】常温で高粘度液体を高い駆動周波数で吐出可能な液滴吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】吐出後の通電によって尾引き３の飛翔方向後端の最も細い部分では発熱、溶媒の蒸発により尾引き３が分断され、液滴２とノズル１６とは分離される。次いで図４（Ｃ）に示すように、媒体Ｐの搬送に伴い液滴２は完全にノズル１６内の液４と分離すると共に、ノズル１６側の液４は流路１３内に引き戻る。これにより図４（Ｄ）に示すようにノズル１６の液面（メニスカス）の静定が早まり、ノズル１６近傍におけるリフィル（再充填）も遅れることなく、高い周波数での吐出を可能とする。また図４（Ｅ）に示すように、媒体Ｐが搬送されている状態でも、液滴２の着弾直後に尾引き３が切断されるので、着弾形状５は正円に近い良好なものとなる
【解決手段】吐出後の通電によって尾引き３の飛翔方向後端の最も細い部分では発熱、溶媒の蒸発により尾引き３が分断され、液滴２とノズル１６とは分離される。次いで図４（Ｃ）に示すように、媒体Ｐの搬送に伴い液滴２は完全にノズル１６内の液４と分離すると共に、ノズル１６側の液４は流路１３内に引き戻る。これにより図４（Ｄ）に示すようにノズル１６の液面（メニスカス）の静定が早まり、ノズル１６近傍におけるリフィル（再充填）も遅れることなく、高い周波数での吐出を可能とする。また図４（Ｅ）に示すように、媒体Ｐが搬送されている状態でも、液滴２の着弾直後に尾引き３が切断されるので、着弾形状５は正円に近い良好なものとなる
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出ヘッドに関し、特に高粘度のインクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出装置として知られている現在市販されている水性インクジェットプリンターは、概ね粘度５cps前後、高々１０cpsオーダの染料インクや顔料インクを採用している。媒体に着弾した際のインク滲み防止や、光学的な色濃度アップ、含水量低減による媒体の膨潤抑制／短時間乾燥、あるいは、そうした高品質インクをトータル設計するに当たり自由度が大きくとれる等の理由から、インク粘度を増加することによってプリント性能は向上できることが知られている。
【０００３】
反面、高粘度液を吐出するには、高出力な圧力発生機構が必要であり、コストやヘッドサイズ増加等の弊害を招く。従来からイジェクターにヒーターを別途設け、吐出時のインク粘度を強制的に下げる技術は公知である（例えば、特許文献１参照）が、インクを加熱する上記の方法はインク劣化や流路のダメージを早める根本課題があり、また使用できるインクも熱による劣化のないものに制限される。
【０００４】
このほか、インク吐出する際の逆方向へのインク流を梁状の弁によって抑制し、より高粘度なインクを吐出する技術（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
【０００５】
大変形が得られる座屈曲がりを利用し、圧力発生機構自体をパワーアップする方法として、発熱体層との熱膨張差で変形するダイヤフラム状アクチュエータを使用した技術（例えば、特許文献３参照）、また、同様の構成で片持ち梁状のアクチュエータを使用した技術（例えば、特許文献４参照）が開示されている。
【０００６】
しかしながら、上記の従来技術でも、粘度１０cpsを大きく上回る５０〜１００cpsのような高粘度液を、常温において安定吐出することは極めて困難である。
【０００７】
本願発明者らは、梁に圧縮と回転運動を与え、座屈曲げ方向が反転する際の急峻な上下運動を利用して、ノズルから高粘度液滴を所望の方向に慣性離脱させる液滴吐出ヘッドを先に出願した（特許文献５〜８参照）。
【０００８】
しかしながら、吐出される液の粘度が高いために、吐出される液滴は例えば１ｍｍ超の長さの尾引きを伴う。これは場合によっては吐出ヘッドのスローディスタンスより長くなり、ヘッドと媒体の間を短絡する様な尾引きともなる。これにより液滴の着弾形状は心対称な円状にならず、おたまじゃくし状の形状となる。また液滴が媒体に着弾した後も尾が残り、ノズル面のメニスカス静定化が遅れるため、結果としてリフィルが遅れることとなり、高周波吐出の妨げになりうるという課題があった。
【０００９】
本願発明者が上記の尾引きの課題について検討した結果、高粘度液体を吐出するヘッドにおいてはヘッドと媒体の間に電圧・電位差を付与して尾引き部に通電し、液滴の尾を加熱させて積極的・選択的に切断する方法が有効であることを見出した。
【００１０】
本発明は、先願の発展技術であり、常温で高粘度の液滴を、より高い駆動周波数かつより高い形状精度で吐出可能な液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【特許文献１】特開２００３−２２０７０２号公報
【特許文献２】特開平９−３２７９１８号公報
【特許文献３】特開２００３−１１８１１４号公報
【特許文献４】特開２００３−３４７１０号公報
【特許文献５】特願２００４−３２２３４１号公報
【特許文献６】特願２００４−３２２３４２号公報
【特許文献７】特願２００４−３２２３４３号公報
【特許文献８】特願２００４−３２２３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事実を考慮し、常温で高粘度の液滴を高い駆動周波数かつ高い形状精度で吐出可能な液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドは、対向する媒体との間に電位差を付与したヘッドから前記媒体に向けて導電性の液を液滴として吐出し、前記液滴の尾引きを通じて前記ヘッドと前記媒体との間で通電することを特徴とする。
【００１３】
上記構成の発明では、ヘッドから媒体へ向けて吐出される液滴に生じる尾引きに通電することによって、ヘッドと媒体との間で付与された電位差に応じて電流が流れる。このため液滴の尾は通電による発熱、粘性低下、蒸発など種々の影響を受け切断される。
【００１４】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載の構成において、液滴吐出面に凹となるように座屈反転変形した後、前記液滴吐出面に凸となるよう座屈反転変形する梁部材と、前記座屈反転変形の慣性力によって前記液滴を吐出するノズルと、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記構成の発明では、梁部材の座屈反転変形による慣性力で媒体に向けて液滴を飛ばすため、本構成を採用していない場合と比較して、液滴となる液の粘度範囲が高粘度方向に広く対応する。
【００１６】
請求項３に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１または請求項２の何れか１項に記載の構成において、前記液の粘度は２０ｃｐｓ以上であることを特徴とする。
【００１７】
上記構成の発明では、液の粘度が２０ｃｐｓ以上あるため液滴が通電のための尾を十分な長さで引くため、ヘッドと媒体の間に電圧を印加しても通電しない事態を回避できる。
【００１８】
請求項４に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の構成において、前記ヘッドに前記液を供給する液流路内に露出し、前記液と接触する導電性部材を備え、全ての前記液流路内の前記液を前記導電性部材と導通することで等電位とすることを特徴とする。
【００１９】
上記構成の発明では、液流路内で液と接触する導電性部材が、すべての液流路（チャンネル）内の液を等電位に保つことで、液流路内の金属部品等の通電による電気腐食を抑制する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は上記構成としたので、常温で高粘度の液滴を高い駆動周波数かつ高い形状精度で吐出可能な液滴吐出ヘッドとすることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜基本構成＞
図１、図２には、本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドが示されている。
【００２２】
図１（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド１０はＳＵＳ材など耐食性のある部材で形成された梁部材１４の、長さ方向両端を保持部材１８が支持し、保持部材１８は回転エンコーダ２０に固定され、回転エンコーダ２０の回動に伴って長さ方向両端側から押圧され、あるいは曲げ方向に力が加えられ液滴吐出方向（図中上）あるいは逆方向に梁部材１４を撓ませる構造となっている。
【００２３】
梁部材１４には内部に流路１３が設けられた中空パイプ状の流路部材１２が、吐出面側（図中上）の一端から長さ方向略半分まで一体的に設けられ、梁部材１４の長さ方向略中央には流路部材１２の端面に設けられた流路１３の吐出口となるノズル１６が、液滴の吐出対象である媒体Ｐに対向して設けられている。
【００２４】
また、梁部材１４には、薄膜状のピエゾ素子３０が接合され、さらにピエゾ素子３０には個別電極３２が形成され梁部材１４、ピエゾ素子３０、個別電極３２でアクチュエータ３６を構成している。梁部材１４はピエゾ素子３０の共通電極を兼ねており、梁部材１４と個別電極３２とでピエゾ素子３０を挟む構造となっている。共通電極を兼ねる梁部材１４は流路部材１２内において流路１３内を流れる液４と接触し、常に導通可能な状態とされている。
【００２５】
このとき、図１（Ｂ）に示すように梁部材１４は複数配列された液滴吐出ヘッド１０全部において流路１３と接触し、全部の流路１３について一括で等電位を与える構造とされている。
【００２６】
液滴吐出ヘッド１０は媒体Ｐの表面と平行かつ梁部材１４の長さ方向と略直交する方向に複数配列され、略直線上に配列されたノズル１６から、対向する媒体Ｐの表面に吐出／非吐出される液滴の列で媒体Ｐの表面にドットの線を形成し、媒体Ｐを搬送方向Ｒに移動させることで媒体Ｐの、ノズル１６に対向する表面全体に液滴からなるドットのマトリクスを形成する。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように本発明においては、梁部材１４と、液の吐出・着弾対象となる媒体Ｐとの間には所定の電圧が印加されている。すなわち支持部材４０の上に保持部材４２で保持された媒体Ｐに対して、梁部材１４と保持部材４２との間に所定の電圧を印加する電源４４が接続されている。また、媒体Ｐは導電性の表面を備えている。
【００２８】
前述のように梁部材１４と液４とは導通状態にあるため、媒体Ｐと液４との間に上記の電圧が印加される。媒体はそれ自体が導電性の素材で形成されたもの、導電性の金属材や樹脂材などで表面をメッシュや薄膜などでコート処理されたもの、あるいは導電性の液体を表面に塗布したもの等が用いられる。例えば図２（Ｂ）に示されるように表面をアルミのメッシュでコート処理した紙などが用いられる。
【００２９】
個別電極３２の一方の端には電極パッド３３が設けられ、配線にて図示しないスイッチングＩＣと接続されている。このスイッチングＩＣからの信号によりピエゾ素子３０は駆動され、梁部材１４を撓ませる／撓ませないの制御が行われる。
【００３０】
梁部材１４は液滴吐出方向および逆方向に撓み可能であり、保持部材１８の内部に設けられたプール２４から供給され、プール２４に連通した流路１３を伝ってノズル１６まで達した液４を慣性によって吐出方向に液滴として吐出される。
【００３１】
ここで用いられる吐出液は媒体に着弾した際の滲み防止や、光学的な色濃度アップ、含水量低減による媒体の膨潤抑制や短時間乾燥、あるいは、そうした高品質インクをトータル設計するに当たり自由度が大きくとれる等の理由から、液粘度の極めて高い、具体的には粘度２０cpsを大きく上回るような、例えば５０〜１００cpsの高粘度液である。
【００３２】
＜吐出原理＞
図３には、本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの動作が示されている。
【００３３】
まずアクチュエータ３６を駆動せず、液滴２を吐出しない場合は、図３（Ａ−１）のように例えば梁部材１４が予め液滴吐出方向（図中上）に撓みを持たせた状態であり、吐出を指示する信号がスイッチングＩＣより送られないためアクチュエータ３６が駆動されない。
【００３４】
図３（Ａ−２）のように回転エンコーダ２０を矢印方向に回動させると、まず吐出方向（図中上）に撓みが発生し、そのまま図３（Ａ−３〜４）のように梁部材１４は液滴吐出方向に撓むのみであって、撓み量が最大となる図３（Ａ−４）に至るまで梁部材１４は常に液滴吐出方向に凸であり続ける。
【００３５】
すなわち図３（Ａ−１〜４）まで梁部材１４が変位するまでの間に梁部材１４内部の液４に吐出方向（図中上）への十分な加速度が加わらないため、液滴２としてノズル１６から吐出されることはない（図３（Ａ−５））。
【００３６】
さらに図３（Ａ−４）で撓み量が最大となり回転エンコーダ２０が停止したのち、逆回転して梁部材１４を平坦にすることで梁部材１４は初期位置図３（Ａ−１）へ復帰する。
【００３７】
一方、アクチュエータ３６を駆動し、液滴２を吐出する場合は吐出を指示する信号がスイッチングＩＣより送られ、図３（Ｂ−２）に示すようにアクチュエータ３６が駆動されることによって梁部材１４が液滴２吐出方向に対して凹（図中下）に撓みを持たせるようにされた状態であり、図３（Ｂ−２〜４）のように回転エンコーダ２０を正転（図中矢印方向）させると梁部材１４は回転エンコーダ２０に近い方、すなわち両端から次第に吐出方向（図中上）に凸へと撓み方向が変化する。
【００３８】
この撓み方向変化が両端から中央に近付くと、梁部材１４はある点で急峻な座屈反転を起こし、液滴２吐出方向（図中上）へと急激に変形する（図３（Ｂ−３〜４）に中央部の変形を強調して記載）。
【００３９】
梁部材１４の長さ方向略中央には流路部材１２の端部に開口したノズル１６が設けられているため、ノズル１６まで達している液４はこの座屈反転による梁部材１４の吐出方向へ（図面上方へ）の変形に伴い、ノズル１６から液滴２として吐出される（拡大図３（Ｂ−５））。
【００４０】
さらに図３（Ｂ−４）で撓み量が最大となり回転エンコーダ２０が停止したのち、逆回転して梁部材１４を平坦にすることで梁部材１４は初期位置へ復帰する。
【００４１】
なお、上記の実施形態では、アクチュエータ３６を駆動した時に梁部材１４が吐出方向に対して凹（図中下）に撓み、座屈反転が起こって液滴２が吐出する構成としたが、アクチュエータ３６を駆動しない時に梁部材１４が予め吐出方向に対して凹に撓んだ形状とし、アクチュエータ３６を駆動した時には梁部材１４が吐出方向に対して凸（図中上）に撓むよう構成しても、同様に信号の有無によって液滴２を吐出／非吐出を制御することができる。
【００４２】
上記の座屈反転による変形は通常のアクチュエータなどによる変位と比較すれば非常に大きなものであり、本発明に採用した高粘度インクであっても十分にインク滴２として吐出することが可能である。
【００４３】
＜作用効果＞
図４には本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおける液滴の尾引きと媒体の移動、着弾形状の関係が示されている。
【００４４】
図４（Ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド１０のノズル１６から高粘度の液滴２が吐出され、対向する媒体Ｐに向けて飛翔する。このとき液滴２の粘度が高いため、ノズル１６の液面との間に尾引き３が形成されることがわかっている。
【００４５】
このとき図７に示すような従来の吐出ヘッドにおいては以下の問題が発生する。すなわち、図７（Ｂ）に示すノズル１１６と媒体Ｐとの距離であるＴＤ（スローディスタンス）が１ｍｍだったとき、吐出される液滴の飛翔速度が５ｍ／秒ならば、着弾するまでの２００μ秒にわたって媒体Ｐとノズル１１６との間に尾引き３が形成される。しかし、その後も尾引き３は切れないため、ノズル１１６から媒体Ｐ方向へ尾引き３が残り続ける。
【００４６】
これにより吐出から２００μ秒を過ぎてもノズル１１６から媒体Ｐ方向へ尾引き３が伸びているため、吐出終了からノズル１１６における液面（メニスカス）の静定が遅れる。これによりノズル１１６近傍におけるリフィル（再充填）も遅れることとなり、高い周波数での吐出を困難なものとする虞がある。
【００４７】
また、図７（Ｂ）に矢印Ｒで示す方向に媒体Ｐを搬送することにより上記の尾引き３が着弾形状に影響を与える。すなわち図７（Ｄ）に示すように媒体Ｐが静止状態であれば、着弾形状５は正円に近い形状となるが、液滴２の着弾時に媒体Ｐが搬送されていれば図７（Ｅ）のように着弾形状５は搬送方向後方に尾５Ａを引いたおたまじゃくし形状の着弾形状となり、画質に影響を与える虞がある。
【００４８】
そこで本願発明では、図４（Ａ）に示すように共通電極１４と媒体Ｐとの間に、電源４４により所定の電圧を印加し、媒体Ｐに着弾した液滴２とノズル１６内の液４との間で通電させる構成とされている。媒体Ｐは導電性付与のためアルミ金属コートあるいは樹脂コートされた薄フィルム等が考えられる。また、導電性の液体を事前に塗布してもよい。
【００４９】
液４の粘度が１００ｃｐｓのとき、尾引き３は約１ｍｍ前後、瞬間的には１ｍｍを超えるものが多発することがわかっており、ノズル１６と媒体Ｐとの距離であるＴＤが１ｍｍであれば、先頭着弾と同時に通電することで尾引き３はノズル１６と媒体Ｐとを短絡することが可能となる。ただし一方でノズル１６と媒体Ｐとの間隙にゴミ等が存在した際の異常短絡を防止するため、ＴＤは数百μｍ以上必要となる。
【００５０】
図４（Ｂ）に示すように、通電によって尾引き３の飛翔方向後端の最も細い部分では発熱、溶媒の蒸発により尾引き３が分断され、液滴２とノズル１６とは分離される。次いで図４（Ｃ）に示すように、媒体Ｐの搬送に伴い液滴２は完全にノズル１６内の液４と分離すると共に、ノズル１６側の液４は流路１３内に引き戻る。これにより図４（Ｄ）に示すようにノズル１６の液面（メニスカス）の静定が早まり、ノズル１６近傍におけるリフィル（再充填）も遅れることなく、高い周波数での吐出を可能とする。
【００５１】
また図４（Ｅ）に示すように、媒体Ｐが搬送されている状態でも、液滴２の着弾直後に尾引き３が切断されるので、着弾形状５は正円に近い良好なものとなる。
【００５２】
なお液４には水系インクを使用し、通常用いられる水性インクベースに色材を２％、塩化ナトリウムＮａＣｌを0.0数〜0.数％の範囲で添加して電気抵抗を調整したものを用いた。本実施形態では塩化ナトリウム約0.5％添加して電気抵抗を10の2乗Ωｃｍに調整したインクを用いている。
【００５３】
また粘度調整のため、例えば水１に対してグリセリン２を混合して２０cpsに調整したもの、グリセリン３を混合して５０cpsに調整したもの、グリセリン４を混合して１００cpsに調整したもの、さらにグリセリンの混合比を上げて２００cpsに調整して高粘度インクとした。また、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等のポリマーを、水１に対し、ポリマー２〜４程度の範囲で混合して20、50、100、200cpsの高粘度インクとしても同様の結果が得られる。 なお、粘度や抵抗率、表面張力が同等であれば油性インクでもよい。例えば主溶媒はウレタンアクリレートをポロエチレングリコールジアクリレートで希釈し、粘度を20〜100cps超としたインクに、トリエタノールアミンやモノエタノールアミンを添加して電気抵抗を調整したもの等を用いることができる。
【００５４】
図５には上記液の粘度と尾引き長の関係が示されている。すなわち、液４中に含有されるグリセリンの量によって液４の粘度が変化した際、液滴２の吐出時に発生する尾引き３の長さが粘度ごとに示されている。
【００５５】
ここでは梁部材１４の長さは１０ｍｍ、座屈反転でノズル１６が移動する距離は３ｍｍとして、液４の粘度を２０〜２００ｃｐｓまで変化させた際の尾引き３の長さを高速度撮影により測定した。
【００５６】
図５に示すように、粘度２０ｃｐｓでは尾引き長は０．１〜０．３ｍｍ前後だが、粘度５０ｃｐｓでは０．３〜０．５ｍｍ前後となり、粘度１００ｃｐｓでは尾引き長は０．５〜１ｍｍとなり、瞬間的には１ｍｍを越える長さとなる。さらに粘度２００ｃｐｓでは尾引き長は１〜２ｍｍとなり、瞬間的には２ｍｍを越える長さとなる。
【００５７】
この状態では前述のように、吐出終了からノズル１６における液面（メニスカス）の静定の遅れによりノズル１６近傍におけるリフィル（再充填）も遅れ、高い周波数での吐出を妨げ、また着弾形状５は搬送方向後方に尾を引いたおたまじゃくし形状の着弾形状となり、画質に影響を与える虞がある。
【００５８】
＜電圧印加と着弾形状＞
図６には、本願発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおいて、印加電圧を変動させた際の着弾形状の変化が示されている。
【００５９】
ここでは液４の粘度１００ｃｐｓ、ＴＤ１ｍｍ、梁部材１４の長さは１０ｍｍ、ノズル１６の移動距離は３ｍｍ、吐出周波数は２０Ｈｚとして、印加電圧を０〜２００Ｖまで変化させた際の着弾形状５を比較した。
【００６０】
図６（Ａ）に示すように、電源４４によって梁部材１４と媒体Ｐとの間に電圧が印加される。吐出された液滴２の、媒体Ｐ上での着弾形状５は、理想的には図６（Ａ）に示されるように略正円形状である。
【００６１】
上記電圧を変動させた際の、媒体Ｐに着弾した液滴２の着弾形状の変化を図６（Ｂ）に示す。印加電圧が３０Ｖ未満のとき（例えば１５Ｖ）は、電圧を印加しない場合（０Ｖ、着弾形状はおたまじゃくし状）に比較して効果は認められるが、着弾形状５が不安定となる。
【００６２】
印加電圧３０Ｖ〜４５Ｖ程度で明確な尾５Ａの短縮効果が認められ、以後６０Ｖ〜２００Ｖと、電圧を高くするに従って尾５Ａの短縮効果、および着弾形状５の整形効果の向上が認められる。これは液滴を静電気で媒体に吸引する、いわゆる静電吸引方式で使用される数百Ｖ〜数千Ｖの電圧と比較して極めて低い数値であり、IEC 60950 (J60950) において定められたＳＥＬＶ（安全特別低電圧）で定義されている安全な電圧値（交流４２．４Ｖ）であっても効果が認められる。
【００６３】
また梁部材１４は流路１３の全部について液４と接触し、全部の流路１３について一括で等電位を与える構造とされているので、電位差に起因する電気腐食を防止することができる。このとき梁部材１４はＳＵＳなど耐食性のある部材で形成されることが望ましいが、貴金属コートされた素材などを用いれば、更に電位差による電気腐食を防ぐことができる。
【００６４】
＜その他＞
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００６５】
例えば、上記実施の形態ではノズル１６は流路部材１２の端面に形成された断面に設けられているが、梁部材１４の全長にわたって流路部材１２を設け、その長さ方向中央近傍にノズル１６を設けてもよい。
【００６６】
あるいは流路部材１２を設けず、親液処理が施された梁部材１４／アクチュエータ３６の反吐出面をノズル１６まで毛管現象で液４が滲み伝わることで、梁部材１４／アクチュエータ３６を吐出方向に貫通するノズル１６に液４を補充する構成であってもよい。
【００６７】
またアクチュエータはピエゾ素子３０と梁部材１４とからなっているが、ピエゾ素子３０のかわりに発熱抵抗体を利用し、熱膨張差で撓み変形するアクチュエータであっても良いし、静電力や磁力を利用したものであっても良い。或いは、その他の形態のアクチュエータであっても良い。
【００６８】
さらに、本明細書における液滴吐出ヘッドは必ずしもインク等を用いた記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また吐出される液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、液状の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に対して本発明を利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示す図である。
【図２】図１に示す液滴吐出ヘッドの一部を拡大した拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの動作を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの尾引き抑制・着弾形状改善作用を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドより吐出される液の粘度と尾引き長さの関係を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおいて、印加される電圧と液滴着弾形状の関係を示す図である。
【図７】従来の液滴吐出ヘッドと液滴着弾形状の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
２ 液滴
３ 尾
４ 液
１０ 液滴吐出ヘッド
１２ 流路部材
１３ 流路
１４ 梁部材
１６ ノズル
１８ 保持部材
２０ 回転エンコーダ
２４ プール
３０ ピエゾ素子
３２ 個別電極
３６ アクチュエータ
４０ 支持部材
４２ 保持部材
４４ 電源
４６ 金属メッシュ
Ｐ 媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出ヘッドに関し、特に高粘度のインクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出装置として知られている現在市販されている水性インクジェットプリンターは、概ね粘度５cps前後、高々１０cpsオーダの染料インクや顔料インクを採用している。媒体に着弾した際のインク滲み防止や、光学的な色濃度アップ、含水量低減による媒体の膨潤抑制／短時間乾燥、あるいは、そうした高品質インクをトータル設計するに当たり自由度が大きくとれる等の理由から、インク粘度を増加することによってプリント性能は向上できることが知られている。
【０００３】
反面、高粘度液を吐出するには、高出力な圧力発生機構が必要であり、コストやヘッドサイズ増加等の弊害を招く。従来からイジェクターにヒーターを別途設け、吐出時のインク粘度を強制的に下げる技術は公知である（例えば、特許文献１参照）が、インクを加熱する上記の方法はインク劣化や流路のダメージを早める根本課題があり、また使用できるインクも熱による劣化のないものに制限される。
【０００４】
このほか、インク吐出する際の逆方向へのインク流を梁状の弁によって抑制し、より高粘度なインクを吐出する技術（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
【０００５】
大変形が得られる座屈曲がりを利用し、圧力発生機構自体をパワーアップする方法として、発熱体層との熱膨張差で変形するダイヤフラム状アクチュエータを使用した技術（例えば、特許文献３参照）、また、同様の構成で片持ち梁状のアクチュエータを使用した技術（例えば、特許文献４参照）が開示されている。
【０００６】
しかしながら、上記の従来技術でも、粘度１０cpsを大きく上回る５０〜１００cpsのような高粘度液を、常温において安定吐出することは極めて困難である。
【０００７】
本願発明者らは、梁に圧縮と回転運動を与え、座屈曲げ方向が反転する際の急峻な上下運動を利用して、ノズルから高粘度液滴を所望の方向に慣性離脱させる液滴吐出ヘッドを先に出願した（特許文献５〜８参照）。
【０００８】
しかしながら、吐出される液の粘度が高いために、吐出される液滴は例えば１ｍｍ超の長さの尾引きを伴う。これは場合によっては吐出ヘッドのスローディスタンスより長くなり、ヘッドと媒体の間を短絡する様な尾引きともなる。これにより液滴の着弾形状は心対称な円状にならず、おたまじゃくし状の形状となる。また液滴が媒体に着弾した後も尾が残り、ノズル面のメニスカス静定化が遅れるため、結果としてリフィルが遅れることとなり、高周波吐出の妨げになりうるという課題があった。
【０００９】
本願発明者が上記の尾引きの課題について検討した結果、高粘度液体を吐出するヘッドにおいてはヘッドと媒体の間に電圧・電位差を付与して尾引き部に通電し、液滴の尾を加熱させて積極的・選択的に切断する方法が有効であることを見出した。
【００１０】
本発明は、先願の発展技術であり、常温で高粘度の液滴を、より高い駆動周波数かつより高い形状精度で吐出可能な液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【特許文献１】特開２００３−２２０７０２号公報
【特許文献２】特開平９−３２７９１８号公報
【特許文献３】特開２００３−１１８１１４号公報
【特許文献４】特開２００３−３４７１０号公報
【特許文献５】特願２００４−３２２３４１号公報
【特許文献６】特願２００４−３２２３４２号公報
【特許文献７】特願２００４−３２２３４３号公報
【特許文献８】特願２００４−３２２３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事実を考慮し、常温で高粘度の液滴を高い駆動周波数かつ高い形状精度で吐出可能な液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドは、対向する媒体との間に電位差を付与したヘッドから前記媒体に向けて導電性の液を液滴として吐出し、前記液滴の尾引きを通じて前記ヘッドと前記媒体との間で通電することを特徴とする。
【００１３】
上記構成の発明では、ヘッドから媒体へ向けて吐出される液滴に生じる尾引きに通電することによって、ヘッドと媒体との間で付与された電位差に応じて電流が流れる。このため液滴の尾は通電による発熱、粘性低下、蒸発など種々の影響を受け切断される。
【００１４】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載の構成において、液滴吐出面に凹となるように座屈反転変形した後、前記液滴吐出面に凸となるよう座屈反転変形する梁部材と、前記座屈反転変形の慣性力によって前記液滴を吐出するノズルと、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記構成の発明では、梁部材の座屈反転変形による慣性力で媒体に向けて液滴を飛ばすため、本構成を採用していない場合と比較して、液滴となる液の粘度範囲が高粘度方向に広く対応する。
【００１６】
請求項３に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１または請求項２の何れか１項に記載の構成において、前記液の粘度は２０ｃｐｓ以上であることを特徴とする。
【００１７】
上記構成の発明では、液の粘度が２０ｃｐｓ以上あるため液滴が通電のための尾を十分な長さで引くため、ヘッドと媒体の間に電圧を印加しても通電しない事態を回避できる。
【００１８】
請求項４に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の構成において、前記ヘッドに前記液を供給する液流路内に露出し、前記液と接触する導電性部材を備え、全ての前記液流路内の前記液を前記導電性部材と導通することで等電位とすることを特徴とする。
【００１９】
上記構成の発明では、液流路内で液と接触する導電性部材が、すべての液流路（チャンネル）内の液を等電位に保つことで、液流路内の金属部品等の通電による電気腐食を抑制する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は上記構成としたので、常温で高粘度の液滴を高い駆動周波数かつ高い形状精度で吐出可能な液滴吐出ヘッドとすることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜基本構成＞
図１、図２には、本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドが示されている。
【００２２】
図１（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド１０はＳＵＳ材など耐食性のある部材で形成された梁部材１４の、長さ方向両端を保持部材１８が支持し、保持部材１８は回転エンコーダ２０に固定され、回転エンコーダ２０の回動に伴って長さ方向両端側から押圧され、あるいは曲げ方向に力が加えられ液滴吐出方向（図中上）あるいは逆方向に梁部材１４を撓ませる構造となっている。
【００２３】
梁部材１４には内部に流路１３が設けられた中空パイプ状の流路部材１２が、吐出面側（図中上）の一端から長さ方向略半分まで一体的に設けられ、梁部材１４の長さ方向略中央には流路部材１２の端面に設けられた流路１３の吐出口となるノズル１６が、液滴の吐出対象である媒体Ｐに対向して設けられている。
【００２４】
また、梁部材１４には、薄膜状のピエゾ素子３０が接合され、さらにピエゾ素子３０には個別電極３２が形成され梁部材１４、ピエゾ素子３０、個別電極３２でアクチュエータ３６を構成している。梁部材１４はピエゾ素子３０の共通電極を兼ねており、梁部材１４と個別電極３２とでピエゾ素子３０を挟む構造となっている。共通電極を兼ねる梁部材１４は流路部材１２内において流路１３内を流れる液４と接触し、常に導通可能な状態とされている。
【００２５】
このとき、図１（Ｂ）に示すように梁部材１４は複数配列された液滴吐出ヘッド１０全部において流路１３と接触し、全部の流路１３について一括で等電位を与える構造とされている。
【００２６】
液滴吐出ヘッド１０は媒体Ｐの表面と平行かつ梁部材１４の長さ方向と略直交する方向に複数配列され、略直線上に配列されたノズル１６から、対向する媒体Ｐの表面に吐出／非吐出される液滴の列で媒体Ｐの表面にドットの線を形成し、媒体Ｐを搬送方向Ｒに移動させることで媒体Ｐの、ノズル１６に対向する表面全体に液滴からなるドットのマトリクスを形成する。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように本発明においては、梁部材１４と、液の吐出・着弾対象となる媒体Ｐとの間には所定の電圧が印加されている。すなわち支持部材４０の上に保持部材４２で保持された媒体Ｐに対して、梁部材１４と保持部材４２との間に所定の電圧を印加する電源４４が接続されている。また、媒体Ｐは導電性の表面を備えている。
【００２８】
前述のように梁部材１４と液４とは導通状態にあるため、媒体Ｐと液４との間に上記の電圧が印加される。媒体はそれ自体が導電性の素材で形成されたもの、導電性の金属材や樹脂材などで表面をメッシュや薄膜などでコート処理されたもの、あるいは導電性の液体を表面に塗布したもの等が用いられる。例えば図２（Ｂ）に示されるように表面をアルミのメッシュでコート処理した紙などが用いられる。
【００２９】
個別電極３２の一方の端には電極パッド３３が設けられ、配線にて図示しないスイッチングＩＣと接続されている。このスイッチングＩＣからの信号によりピエゾ素子３０は駆動され、梁部材１４を撓ませる／撓ませないの制御が行われる。
【００３０】
梁部材１４は液滴吐出方向および逆方向に撓み可能であり、保持部材１８の内部に設けられたプール２４から供給され、プール２４に連通した流路１３を伝ってノズル１６まで達した液４を慣性によって吐出方向に液滴として吐出される。
【００３１】
ここで用いられる吐出液は媒体に着弾した際の滲み防止や、光学的な色濃度アップ、含水量低減による媒体の膨潤抑制や短時間乾燥、あるいは、そうした高品質インクをトータル設計するに当たり自由度が大きくとれる等の理由から、液粘度の極めて高い、具体的には粘度２０cpsを大きく上回るような、例えば５０〜１００cpsの高粘度液である。
【００３２】
＜吐出原理＞
図３には、本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの動作が示されている。
【００３３】
まずアクチュエータ３６を駆動せず、液滴２を吐出しない場合は、図３（Ａ−１）のように例えば梁部材１４が予め液滴吐出方向（図中上）に撓みを持たせた状態であり、吐出を指示する信号がスイッチングＩＣより送られないためアクチュエータ３６が駆動されない。
【００３４】
図３（Ａ−２）のように回転エンコーダ２０を矢印方向に回動させると、まず吐出方向（図中上）に撓みが発生し、そのまま図３（Ａ−３〜４）のように梁部材１４は液滴吐出方向に撓むのみであって、撓み量が最大となる図３（Ａ−４）に至るまで梁部材１４は常に液滴吐出方向に凸であり続ける。
【００３５】
すなわち図３（Ａ−１〜４）まで梁部材１４が変位するまでの間に梁部材１４内部の液４に吐出方向（図中上）への十分な加速度が加わらないため、液滴２としてノズル１６から吐出されることはない（図３（Ａ−５））。
【００３６】
さらに図３（Ａ−４）で撓み量が最大となり回転エンコーダ２０が停止したのち、逆回転して梁部材１４を平坦にすることで梁部材１４は初期位置図３（Ａ−１）へ復帰する。
【００３７】
一方、アクチュエータ３６を駆動し、液滴２を吐出する場合は吐出を指示する信号がスイッチングＩＣより送られ、図３（Ｂ−２）に示すようにアクチュエータ３６が駆動されることによって梁部材１４が液滴２吐出方向に対して凹（図中下）に撓みを持たせるようにされた状態であり、図３（Ｂ−２〜４）のように回転エンコーダ２０を正転（図中矢印方向）させると梁部材１４は回転エンコーダ２０に近い方、すなわち両端から次第に吐出方向（図中上）に凸へと撓み方向が変化する。
【００３８】
この撓み方向変化が両端から中央に近付くと、梁部材１４はある点で急峻な座屈反転を起こし、液滴２吐出方向（図中上）へと急激に変形する（図３（Ｂ−３〜４）に中央部の変形を強調して記載）。
【００３９】
梁部材１４の長さ方向略中央には流路部材１２の端部に開口したノズル１６が設けられているため、ノズル１６まで達している液４はこの座屈反転による梁部材１４の吐出方向へ（図面上方へ）の変形に伴い、ノズル１６から液滴２として吐出される（拡大図３（Ｂ−５））。
【００４０】
さらに図３（Ｂ−４）で撓み量が最大となり回転エンコーダ２０が停止したのち、逆回転して梁部材１４を平坦にすることで梁部材１４は初期位置へ復帰する。
【００４１】
なお、上記の実施形態では、アクチュエータ３６を駆動した時に梁部材１４が吐出方向に対して凹（図中下）に撓み、座屈反転が起こって液滴２が吐出する構成としたが、アクチュエータ３６を駆動しない時に梁部材１４が予め吐出方向に対して凹に撓んだ形状とし、アクチュエータ３６を駆動した時には梁部材１４が吐出方向に対して凸（図中上）に撓むよう構成しても、同様に信号の有無によって液滴２を吐出／非吐出を制御することができる。
【００４２】
上記の座屈反転による変形は通常のアクチュエータなどによる変位と比較すれば非常に大きなものであり、本発明に採用した高粘度インクであっても十分にインク滴２として吐出することが可能である。
【００４３】
＜作用効果＞
図４には本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおける液滴の尾引きと媒体の移動、着弾形状の関係が示されている。
【００４４】
図４（Ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド１０のノズル１６から高粘度の液滴２が吐出され、対向する媒体Ｐに向けて飛翔する。このとき液滴２の粘度が高いため、ノズル１６の液面との間に尾引き３が形成されることがわかっている。
【００４５】
このとき図７に示すような従来の吐出ヘッドにおいては以下の問題が発生する。すなわち、図７（Ｂ）に示すノズル１１６と媒体Ｐとの距離であるＴＤ（スローディスタンス）が１ｍｍだったとき、吐出される液滴の飛翔速度が５ｍ／秒ならば、着弾するまでの２００μ秒にわたって媒体Ｐとノズル１１６との間に尾引き３が形成される。しかし、その後も尾引き３は切れないため、ノズル１１６から媒体Ｐ方向へ尾引き３が残り続ける。
【００４６】
これにより吐出から２００μ秒を過ぎてもノズル１１６から媒体Ｐ方向へ尾引き３が伸びているため、吐出終了からノズル１１６における液面（メニスカス）の静定が遅れる。これによりノズル１１６近傍におけるリフィル（再充填）も遅れることとなり、高い周波数での吐出を困難なものとする虞がある。
【００４７】
また、図７（Ｂ）に矢印Ｒで示す方向に媒体Ｐを搬送することにより上記の尾引き３が着弾形状に影響を与える。すなわち図７（Ｄ）に示すように媒体Ｐが静止状態であれば、着弾形状５は正円に近い形状となるが、液滴２の着弾時に媒体Ｐが搬送されていれば図７（Ｅ）のように着弾形状５は搬送方向後方に尾５Ａを引いたおたまじゃくし形状の着弾形状となり、画質に影響を与える虞がある。
【００４８】
そこで本願発明では、図４（Ａ）に示すように共通電極１４と媒体Ｐとの間に、電源４４により所定の電圧を印加し、媒体Ｐに着弾した液滴２とノズル１６内の液４との間で通電させる構成とされている。媒体Ｐは導電性付与のためアルミ金属コートあるいは樹脂コートされた薄フィルム等が考えられる。また、導電性の液体を事前に塗布してもよい。
【００４９】
液４の粘度が１００ｃｐｓのとき、尾引き３は約１ｍｍ前後、瞬間的には１ｍｍを超えるものが多発することがわかっており、ノズル１６と媒体Ｐとの距離であるＴＤが１ｍｍであれば、先頭着弾と同時に通電することで尾引き３はノズル１６と媒体Ｐとを短絡することが可能となる。ただし一方でノズル１６と媒体Ｐとの間隙にゴミ等が存在した際の異常短絡を防止するため、ＴＤは数百μｍ以上必要となる。
【００５０】
図４（Ｂ）に示すように、通電によって尾引き３の飛翔方向後端の最も細い部分では発熱、溶媒の蒸発により尾引き３が分断され、液滴２とノズル１６とは分離される。次いで図４（Ｃ）に示すように、媒体Ｐの搬送に伴い液滴２は完全にノズル１６内の液４と分離すると共に、ノズル１６側の液４は流路１３内に引き戻る。これにより図４（Ｄ）に示すようにノズル１６の液面（メニスカス）の静定が早まり、ノズル１６近傍におけるリフィル（再充填）も遅れることなく、高い周波数での吐出を可能とする。
【００５１】
また図４（Ｅ）に示すように、媒体Ｐが搬送されている状態でも、液滴２の着弾直後に尾引き３が切断されるので、着弾形状５は正円に近い良好なものとなる。
【００５２】
なお液４には水系インクを使用し、通常用いられる水性インクベースに色材を２％、塩化ナトリウムＮａＣｌを0.0数〜0.数％の範囲で添加して電気抵抗を調整したものを用いた。本実施形態では塩化ナトリウム約0.5％添加して電気抵抗を10の2乗Ωｃｍに調整したインクを用いている。
【００５３】
また粘度調整のため、例えば水１に対してグリセリン２を混合して２０cpsに調整したもの、グリセリン３を混合して５０cpsに調整したもの、グリセリン４を混合して１００cpsに調整したもの、さらにグリセリンの混合比を上げて２００cpsに調整して高粘度インクとした。また、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等のポリマーを、水１に対し、ポリマー２〜４程度の範囲で混合して20、50、100、200cpsの高粘度インクとしても同様の結果が得られる。 なお、粘度や抵抗率、表面張力が同等であれば油性インクでもよい。例えば主溶媒はウレタンアクリレートをポロエチレングリコールジアクリレートで希釈し、粘度を20〜100cps超としたインクに、トリエタノールアミンやモノエタノールアミンを添加して電気抵抗を調整したもの等を用いることができる。
【００５４】
図５には上記液の粘度と尾引き長の関係が示されている。すなわち、液４中に含有されるグリセリンの量によって液４の粘度が変化した際、液滴２の吐出時に発生する尾引き３の長さが粘度ごとに示されている。
【００５５】
ここでは梁部材１４の長さは１０ｍｍ、座屈反転でノズル１６が移動する距離は３ｍｍとして、液４の粘度を２０〜２００ｃｐｓまで変化させた際の尾引き３の長さを高速度撮影により測定した。
【００５６】
図５に示すように、粘度２０ｃｐｓでは尾引き長は０．１〜０．３ｍｍ前後だが、粘度５０ｃｐｓでは０．３〜０．５ｍｍ前後となり、粘度１００ｃｐｓでは尾引き長は０．５〜１ｍｍとなり、瞬間的には１ｍｍを越える長さとなる。さらに粘度２００ｃｐｓでは尾引き長は１〜２ｍｍとなり、瞬間的には２ｍｍを越える長さとなる。
【００５７】
この状態では前述のように、吐出終了からノズル１６における液面（メニスカス）の静定の遅れによりノズル１６近傍におけるリフィル（再充填）も遅れ、高い周波数での吐出を妨げ、また着弾形状５は搬送方向後方に尾を引いたおたまじゃくし形状の着弾形状となり、画質に影響を与える虞がある。
【００５８】
＜電圧印加と着弾形状＞
図６には、本願発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおいて、印加電圧を変動させた際の着弾形状の変化が示されている。
【００５９】
ここでは液４の粘度１００ｃｐｓ、ＴＤ１ｍｍ、梁部材１４の長さは１０ｍｍ、ノズル１６の移動距離は３ｍｍ、吐出周波数は２０Ｈｚとして、印加電圧を０〜２００Ｖまで変化させた際の着弾形状５を比較した。
【００６０】
図６（Ａ）に示すように、電源４４によって梁部材１４と媒体Ｐとの間に電圧が印加される。吐出された液滴２の、媒体Ｐ上での着弾形状５は、理想的には図６（Ａ）に示されるように略正円形状である。
【００６１】
上記電圧を変動させた際の、媒体Ｐに着弾した液滴２の着弾形状の変化を図６（Ｂ）に示す。印加電圧が３０Ｖ未満のとき（例えば１５Ｖ）は、電圧を印加しない場合（０Ｖ、着弾形状はおたまじゃくし状）に比較して効果は認められるが、着弾形状５が不安定となる。
【００６２】
印加電圧３０Ｖ〜４５Ｖ程度で明確な尾５Ａの短縮効果が認められ、以後６０Ｖ〜２００Ｖと、電圧を高くするに従って尾５Ａの短縮効果、および着弾形状５の整形効果の向上が認められる。これは液滴を静電気で媒体に吸引する、いわゆる静電吸引方式で使用される数百Ｖ〜数千Ｖの電圧と比較して極めて低い数値であり、IEC 60950 (J60950) において定められたＳＥＬＶ（安全特別低電圧）で定義されている安全な電圧値（交流４２．４Ｖ）であっても効果が認められる。
【００６３】
また梁部材１４は流路１３の全部について液４と接触し、全部の流路１３について一括で等電位を与える構造とされているので、電位差に起因する電気腐食を防止することができる。このとき梁部材１４はＳＵＳなど耐食性のある部材で形成されることが望ましいが、貴金属コートされた素材などを用いれば、更に電位差による電気腐食を防ぐことができる。
【００６４】
＜その他＞
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００６５】
例えば、上記実施の形態ではノズル１６は流路部材１２の端面に形成された断面に設けられているが、梁部材１４の全長にわたって流路部材１２を設け、その長さ方向中央近傍にノズル１６を設けてもよい。
【００６６】
あるいは流路部材１２を設けず、親液処理が施された梁部材１４／アクチュエータ３６の反吐出面をノズル１６まで毛管現象で液４が滲み伝わることで、梁部材１４／アクチュエータ３６を吐出方向に貫通するノズル１６に液４を補充する構成であってもよい。
【００６７】
またアクチュエータはピエゾ素子３０と梁部材１４とからなっているが、ピエゾ素子３０のかわりに発熱抵抗体を利用し、熱膨張差で撓み変形するアクチュエータであっても良いし、静電力や磁力を利用したものであっても良い。或いは、その他の形態のアクチュエータであっても良い。
【００６８】
さらに、本明細書における液滴吐出ヘッドは必ずしもインク等を用いた記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また吐出される液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、液状の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に対して本発明を利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示す図である。
【図２】図１に示す液滴吐出ヘッドの一部を拡大した拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの動作を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの尾引き抑制・着弾形状改善作用を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドより吐出される液の粘度と尾引き長さの関係を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおいて、印加される電圧と液滴着弾形状の関係を示す図である。
【図７】従来の液滴吐出ヘッドと液滴着弾形状の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
２ 液滴
３ 尾
４ 液
１０ 液滴吐出ヘッド
１２ 流路部材
１３ 流路
１４ 梁部材
１６ ノズル
１８ 保持部材
２０ 回転エンコーダ
２４ プール
３０ ピエゾ素子
３２ 個別電極
３６ アクチュエータ
４０ 支持部材
４２ 保持部材
４４ 電源
４６ 金属メッシュ
Ｐ 媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する媒体との間に電位差を付与したヘッドから前記媒体に向けて導電性の液を液滴として吐出し、前記液滴の尾引きを通じて前記ヘッドと前記媒体との間で通電することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
液滴吐出面に凹となるように座屈反転変形した後、前記液滴吐出面に凸となるよう座屈反転変形する梁部材と、
前記座屈反転変形の慣性力によって前記液滴を吐出するノズルと、を備え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３】
前記液の粘度は２０ｃｐｓ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ヘッドに前記液を供給する液流路内に露出し、前記液と接触する導電性部材を備え、全ての前記液流路内の前記液を前記導電性部材と導通することで等電位とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１】
対向する媒体との間に電位差を付与したヘッドから前記媒体に向けて導電性の液を液滴として吐出し、前記液滴の尾引きを通じて前記ヘッドと前記媒体との間で通電することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
液滴吐出面に凹となるように座屈反転変形した後、前記液滴吐出面に凸となるよう座屈反転変形する梁部材と、
前記座屈反転変形の慣性力によって前記液滴を吐出するノズルと、を備え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３】
前記液の粘度は２０ｃｐｓ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ヘッドに前記液を供給する液流路内に露出し、前記液と接触する導電性部材を備え、全ての前記液流路内の前記液を前記導電性部材と導通することで等電位とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１７８８５６（Ｐ２００９−１７８８５６Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７５２７（Ｐ２００８−１７５２７）
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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