CN109484024A - 喷墨头、使用该喷墨头的喷墨装置和器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供能够同时实现缓和在多个喷出要素之间产生的流体串扰引起的喷出异常以及维持期望的喷出液滴体积这双方的喷墨头。喷墨头具有多个喷出单元，喷出单元包含喷出液滴的喷嘴、与喷嘴连接的第一压力室、与第一压力室连接的供给侧第二压力室和排出侧第二压力室、与供给侧第二压力室连接的供给侧第三压力室、与排出侧第二压力室连接的排出侧第三压力室、对第一压力室内的液体赋予喷出力的能量产生元件、第一压力室与供给侧第二压力室之间的供给侧第一节流部、第一压力室与排出侧第二压力室之间的排出侧第一节流部、供给侧第二压力室与供给侧第三压力室之间的供给侧第二节流部、及排出侧第二压力室与排出侧第三压力室之间的排出侧第二节流部。

Description

喷墨头、使用该喷墨头的喷墨装置和器件的制造方法
技术领域
本发明涉及喷墨头、使用该喷墨头的喷墨装置和器件的制造方法。
背景技术
按需型喷墨头作为能够根据输入信号在必要时涂布必要量墨液的喷墨头而被公知。特别地，压电(压电元件)方式的按需型喷墨头一般具有墨液供给流路、与墨液供给流路连接且具有喷嘴的多个压力室、以及对压力室内填充的墨液施加压力的压电元件。
图1的(a)和图1的(b)中示出一般的喷墨头的截面构造。
喷墨头具有喷出液滴的多个喷嘴100、与喷嘴连通的压力室110、隔开与不同喷嘴对应的压力室的隔壁111、构成压力室的一部分的隔膜112、使隔膜112振动的压电元件130、支承隔壁111的压电构件140、以及对压电元件130施加电压的共用电极(未图示)。其他没有图示，但是具有液体的导入口。
从一个压电构件通过切割来分离压电元件130和支承隔壁111的压电构件140。喷墨头所具有的喷嘴100的直径为10μm～50μm，以100μm～500μm的间隔排列100孔～300孔。
这样构成的喷墨头如下进行动作。当对压电元件130的背侧的共用电极(未图示)与压电元件130之间施加电压时，压电元件130从图1的(a)的状态变形为图1的(b)的状态。当图1的(b)的最右侧的压电元件130变形(压电元件130的下部变形)时，压力室110的容积减小，能够对液体施加压力。利用该压力，压力室110中存在的墨液作为液滴150向外部喷出。
另外，在使墨液循环的种类的喷墨头中，在喷墨头中具有未图示的液体注入口和排出口，一边使墨液循环一边喷出墨液。下面对使墨液循环的效果进行说明。
喷嘴附近的墨液处于始终与大气接触的状态。其接触面积非常微小，因此，墨液的溶剂的蒸发也处于无法忽略的状态。由于墨液的溶剂蒸发，墨液的固态成分浓度提高，其结果是，墨液的粘度上升，可能很难喷出正常的墨液。这里，通过使墨液在喷嘴附近循环，能够始终替换粘度上升的墨液，因此，喷嘴附近喷出的墨液始终保持正常的墨液粘度。由此，能够抑制喷嘴堵塞，能够稳定地进行正常的喷出。
作为喷墨头的构造，可以是使用薄膜的压电元件的构造。图2的(a)、图2的(b)是示出薄膜型喷墨头的构造的图。在图2的(a)中，用于喷出液体的喷嘴200、与喷嘴连通的压力室210、对压力室供给液体的共用压力室230连接。在构成压力室的一部分的隔膜212的上部构成薄膜压电元件220。这样构成的喷墨头如下进行动作。当对薄膜压电元件220施加电压时，薄膜压电元件220从图2的(a)的状态变形为图2的(b)的状态。当薄膜压电元件220变形时，压力室210的容积减小，能够对液体传递压力。利用该压力喷出液滴150。
具有该流路构造的喷墨头在驱动一个压电元件而从喷嘴喷出墨液时，该喷出时的墨液的流动经由共用流路对与相同流路连通的其他喷嘴造成影响，产生喷出不稳定的串扰这样的现象。
图3中示出专利文献1所记载的喷墨头的剖视图。针对串扰的问题，在专利文献1中公开了如下结构：在具有多个喷出液滴的多个喷嘴500、与多个喷嘴500对应设置的多个压力室501、对压力室内的液体赋予喷出力的多个能量产生元件502的喷墨头中，设置有对多个压力室501供给液体的共用流路503、以及设置在将各个压力室501与共用流路503之间连接的单独流路部分的节流部504。
压力室501中产生的压力波在穿过节流部504时衰减而不容易传递到其他喷嘴的压力室501，能够缓和串扰。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-11653号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在专利文献1所示的喷墨头中，节流部504中的流路阻力大于喷嘴500的流路阻力，由于能量产生元件502的振动而产生的压力大多向喷嘴500传递。
其结果是，有时从喷嘴500喷出的液滴体积过大，无法维持期望的液滴体积。
另外，在能够喷出液滴体积1皮升左右的极小液滴的喷墨头中，喷嘴500的直径为10μm左右，很难确保加工精度而加工更小的孔。
因而，本申请的课题在于提供能够同时实现缓和在多个喷嘴之间产生的流体串扰引起的喷出异常以及维持期望的喷出液滴体积这双方的喷墨头、使用该喷墨头的喷墨装置和器件的制造方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，使用如下的喷墨头，该喷墨头具有：多个喷出单元，所述喷出单元包含喷出液滴的喷嘴、与上述喷嘴连接的第一压力室、与上述第一压力室连接的供给侧第二压力室和排出侧第二压力室、与上述供给侧第二压力室连接的上述供给侧第三压力室、与上述排出侧第二压力室连接的上述排出侧第三压力室、对上述第一压力室内的液体赋予喷出力的能量产生元件、上述第一压力室与上述供给侧第二压力室之间的供给侧第一节流部、上述第一压力室与上述排出侧第二压力室之间的排出侧第一节流部、上述供给侧第二压力室与上述供给侧第三压力室之间的供给侧第二节流部、及上述排出侧第二压力室与上述排出侧第三压力室之间的排出侧第二节流部；供给侧共用流路，其将上述多个喷出单元各自的上述供给侧第三压力室之间连接；以及排出侧共用流路，其将上述多个喷出单元各自的上述排出侧第三压力室之间连接。
另外，使用如下的喷墨头，该喷墨头具有：多个喷出单元，所述喷出单元包含喷出液滴的喷嘴、与上述喷嘴连接的第一压力室、与上述第一压力室连接的供给侧第二压力室和排出侧第二压力室、与上述供给侧第二压力室连接的上述供给侧第三压力室、对上述第一压力室内的液体赋予喷出力的能量产生元件、上述第一压力室与上述供给侧第二压力室之间的第一节流部、上述第一压力室与上述排出侧第二压力室之间的第一节流部、上述供给侧第二压力室与上述供给侧第三压力室之间的第二节流部；供给侧共用流路，其上述多个喷出单元各自的上述供给侧第三压力室之间；以及排出侧共用流路连接，其上述多个喷出单元各自的上述排出侧第二压力室之间连接。
进而，使用如下的喷墨装置，该喷墨装置具有：上述喷墨头；驱动控制机构，其生成对上述能量产生元件施加的驱动电压信号，对上述喷墨头的喷出动作进行控制；以及搬运机构，其使上述喷墨头和被描绘介质相对移动。
发明效果
根据本发明的喷墨头和喷墨装置，能够缓和多个喷嘴之间相互产生的流体串扰。进而，能够维持期望的微小液滴体积，能够实现高精度的液滴喷出。其结果是，实现打印品质的高品质化。
附图说明
图1的(a)是示出现有的散装型喷墨头的构造的图，(b)是示出(a)的散装型喷墨头中对压电元件施加电压时的头的状态的图。
图2的(a)是示出现有的薄膜型喷墨头的构造的图，(b)是示出(a)的薄膜型喷墨头中对压电元件施加电压时的头的状态的图。
图3是专利文献1的喷墨头的剖视图。
图4的(a)是示意地示出实施方式的喷墨头的结构的剖视图，(b)是图4的(a)的XY截面的剖视图，(c)是实施方式1的喷墨头整体的俯视图。
图5是示出实施例1的喷墨头的速度偏差的图。
图6是比较例1的喷墨头的剖视图。
图7是示出比较例1的喷墨头的速度偏差的图。
图8是实施例2的喷墨头的剖视图。
图9是示出实施例2的喷墨头的速度偏差的图。
图10是比较例2的喷墨头的剖视图。
图11是示出比较例2的喷墨头的速度偏差的图。
图12是比较例3的喷墨头的剖视图。
图13是示出比较例3的喷墨头的速度偏差的图。
图14是实施方式2的喷墨头的剖视图。
图15是示出实施方式2中的粒子尺寸与沉降速度的关系的图。
图16是实施方式的喷墨装置的侧视图。
附图标记说明
10喷墨头；11喷出单元；12喷嘴；14第一压力室；15a供给侧第二压力室；15b排出侧第二压力室；16a供给侧第三压力室；16b排出侧第三压力室；20a供给侧第一节流部；20b排出侧第一节流部；22a供给侧第二节流部；22b排出侧第二节流部；25a供给侧阻尼器；25b排出侧阻尼器；26高刚性板(防振动板)；27a供给侧阻尼器；27b排出侧阻尼器；28隔膜非固定部；30致动器；51a供给侧共用流路；51b排出侧共用流路；53墨液供给口；54墨液排出口；61驱动控制机构；62搬运机构；63被描绘介质；64喷墨装置；100喷嘴；110压力室；111隔壁；112隔膜；130压电元件；140压电构件；150液滴；200喷嘴；210压力室；212隔膜；220薄膜压电元件；230共用压力室；500喷嘴；501压力室；502能量产生元件；503共用流路；504节流部。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)
<喷墨头的结构>
图4的(a)是示意地示出实施方式1的喷墨头的结构的剖视图。图4的(b)是图4的(a)的XY截面的剖视图。图4的(c)是喷墨头整体的俯视图。
这里，以喷出墨液的液滴的喷墨头10为例进行说明，但是，在本实施方式中，喷出中使用的液体不限于墨液。
喷墨头10具有作为墨液喷出口的喷嘴12、以及与喷嘴12连通的第一压力室14。第一压力室14具有致动器30即能量产生元件。
作为对第一压力室14供给墨液的供给侧流路，存在以下结构要素。存在经由使液体出入的供给侧第一节流部20a而与第一压力室14连通的供给侧第二压力室15a。进而，存在经由供给侧第二节流部22a而与供给侧第二压力室15a连通的供给侧第三压力室16a。
作为从第一压力室14排出墨液的排出侧流路，存在以下结构要素。存在经由使液体出入的排出侧第一节流部20b而与第一压力室14连通的排出侧第二压力室15b。进而，存在经由排出侧第二节流部22b而与排出侧第二压力室15b连通的排出侧第三压力室16b。
优选以第一压力室14为中心而对置地设置供给侧流路与排出侧流路。另外，优选上述的第一压力室14、供给侧流路、排出侧流路呈直线状排列，与喷墨头10的下表面平行地配置。
合并第一压力室14、墨液的排出侧流路及供给侧流路而成为一个喷出单元11。喷墨头10并列配置有多个喷出单元11。另外，存在使多个喷出单元11的供给侧第三压力室16a连通的供给侧共用流路51a。进而，存在使多个喷出单元11的排出侧第三压力室16b连通的排出侧共用流路51b。
喷嘴12是用于喷出墨液的贯通孔，其直径为5～30μm左右。其加工方法是激光加工、蚀刻或冲孔等方法。
第一压力室14具有适当留存由于致动器30的振动而生成的压力的作用。根据第一压力室14的容积、供给侧第一节流部20a和排出侧第一节流部20b的流路阻力，从而留存的压力变化。因此，需要根据希望喷出的液滴的体积和速度对第一压力室14的容积等进行优化。
供给侧第二压力室15a、排出侧第二压力室15b、供给侧第三压力室16a、排出侧第三压力室16b和供给侧共用流路51a、排出侧供给通路51b成为墨液的通道。
分别利用通过蚀刻等加工的金属板的热扩散接合、硅材料的蚀刻等制作上述的压力室和流路。
<供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b>
以下记载存在于供给侧流路、排出侧流路中的至少一方即可。优选存在于双方。
另外，形成供给侧第二节流部22a和排出侧第二节流部22b或供给侧第二压力室15a和排出侧第二压力室15b的壁中的至少一方由弹性较大的板形成。
这是吸收供给侧第二压力室15a、排出侧第二压力室15b内存在的振动波的供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b。
供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b可以是板厚较薄的金属板，也可以是树脂膜，材质没有限定。设置在与Z方向垂直的方向上。配置在第一压力室14内的供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b由高刚性板26(防振动板)保持。因此，没有振动波的阻尼效果，喷出墨液所需要的振动波不会衰减。
需要说明的是，在第一压力室14中不需要供给侧阻尼器25a和排出侧阻尼器25b，但是，为了方便通过蚀刻形成供给侧共用流路51a、排出侧共用流路51b等而配置供给侧阻尼器25a和排出侧阻尼器25b。
另一方面，配置在供给侧第二压力室15a、排出侧第二压力室15b和供给侧第三压力室16a、排出侧第三压力室16b中的供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b不由高刚性板26(防振动板)保持，仅在中空状态下保持端部。供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b成为中空状态，供给侧第二压力室15a、排出侧第二压力室15b和供给侧第三压力室16a、排出侧第三压力室16b中存在的振动波由于阻尼效果而衰减，缓和了与相邻喷嘴12之间的相互作用引起的流体串扰。
<供给侧第一节流部20a、排出侧第一节流部20b、供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b的Z方向的位置>
供给侧第一节流部20a、排出侧第一节流部20b和供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b的Z方向的位置不同，由此，由于致动器30的振动而生成的振动波穿过供给侧第一节流部20a、排出侧第一节流部20b到达供给侧第二压力室15a、排出侧第二压力室15b，然后，穿过供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b。
其结果是，关于振动波的行进方向，与供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b的面正交的成分较多。
需要说明的是，Z方向的位置不同意味着，将供给侧第一节流部20a与供给侧第二节流部22a连结的直线、将排出侧第一节流部20b与排出侧第二节流部22b连结的直线(图4的(a)的虚线箭头)分别不与同自喷嘴12喷出液滴的喷出方向垂直的面(图4的(a)中的阻尼器25的面)平行。或者，意味着分别不与墨液的流动方向平行。
需要说明的是，喷出方向与Z方向平行。在图4的(a)中，该方向还是与喷嘴12所在的下表面垂直的方向。该情况下，与供给侧第二节流部22a相比，供给侧第一节流部20a距供给侧阻尼器25a之间的距离更远。
对振动波的行进方向与同供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b的面平行的方向之间的关系进行流体解析。结果可知，如果振动波的行进方向是与供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b的面正交的方向，则振动波的衰减效果较大。
因此，在实施方式的构造中，阻尼效果较大。供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b配置成针对喷出方向的墨液的流动最能发挥阻尼器效果。
<供给侧第二节流部22a和供给侧第一节流部20a的流路阻力>
供给侧第二节流部22a的流路阻力大于供给侧第一节流部20a的流路阻力。通过供给侧第二节流部22a防止对其他喷出单元11的影响。
同样，排出侧第二节流部22b的流路阻力大于排出侧第一节流部20b的流路阻力。
<整体结构>
在图4的(a)中，仅示出一个喷出单元11，即仅示出一个喷嘴12的周边，但是，在喷墨头10中设置有多个喷出单元11。例如，在图4的(a)中，在Y方向上排列有多个喷出单元11。
在图4的(c)中没有明示，但是，在供给侧共用流路51a、排出侧共用流路51b中并列连接有多个喷出单元11。
需要说明的是，供给侧共用流路51a、排出侧共用流路51b与未图示的墨液储存器连接，墨液储存器还与作为墨液供给源的墨液罐(未图示)连接。从墨液储存器经由墨液供给口53向供给侧共用流路51a供给墨液，流入沿Y方向排列的多个排出侧共用流路51b中的墨液从墨液排出口54排出。
墨液储存器是供给侧共用流路51a、排出侧共用流路51b与墨液罐之间存在的第二墨液罐。通过对第二墨液罐进行加压和减压，控制对喷嘴12施加的压力，在适当状态下喷出墨液。
与第一压力室14、供给侧第二压力室15a、排出侧第二压力室15b、供给侧第三压力室16a、排出侧第三压力室16b相比，供给侧第一节流部20a、排出侧第一节流部20b、供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b的流路截面面积非常小，作为节流部发挥功能。
在同供给侧第三压力室16a连接的墨液供给盒与同排出侧第三压力室16b连接的墨液回收罐之间设置有压力差，从而墨液流动。通过采用这种墨液循环系统，能够始终对各个第一压力室14供给新鲜的墨液，能够防止喷嘴12附近的与大气接触的部位的墨液变粘。由此，能够进行长时间的稳定的喷出。
<致动器30>
作为本例的致动器30，使用压电元件。压电元件具有在下部电极与上部电极之间插入压电体的构造，层叠有多层。下部电极成为多个致动器30共用的电极(共用电极)，上部电极成为各个致动器30中单独的单独电极。
通过对致动器30的电极之间施加驱动电压，从而致动器30移位，第一压力室14的容积发生变化。通过该容积变化而从喷嘴12喷出墨液。
需要说明的是，这里，例示了d33模式的压电式的致动器30，但是，作为能量产生元件，不限于此，可以是利用d31模式或剪切模式的压电致动器、静电致动器、发热元件等各种方式。使用与所采用的喷出方式对应的相应的能量产生元件。
需要说明的是，对硅(Si)进行蚀刻而形成作为流路部的槽或孔等，或者通过被蚀刻的各金属板的热扩散接合等，能够制作图4的(a)这样的流路构造。
<实施例和比较例的评价>
在以下的实施例和比较例中，对多个喷出要素之间相互产生的流体串扰对喷出特性的影响进行评价。评价方法如下所述。在使喷墨头10所具有的全部喷嘴12进行喷出的情况下，在仅一个喷嘴中，使施加给致动器30的驱动波形的施加定时各偏移1微秒，对从使驱动波形的施加定时偏移后的喷嘴12喷出的液滴的喷出速度进行评价。
与驱动波形的施加定时同步地进行闪光灯发光，照射液滴，利用照相机对其进行观察，进行液滴的观察。另外，通过使闪光灯发光的定时进行延迟，对两点之间的液滴进行观察，进行液滴的喷出速度的评价。
评价中使用的墨液是粘度为8mPa·s、表面张力为33mN/m的墨液。粘度使用粘度计AR-G2(TA Insruments)来测定。表面张力使用表面张力计DSA100(KRUSS制)来测定。
表1中示出实施例、比较例的条件和评价结果。需要说明的是，速度变动的合格基准在喷出4pL的喷墨头10中为2.5m/s以下，而在喷出1pL的喷墨头10中为6.1m/s以下。这是由于，在以下考察中说明的对显示面板进行涂布的情况下需要这种速度变动的合格基准。
【表1】
表1的速度变动是最大值与最小值之差中最大的值。
(实施例1)
实施例1的喷墨头的构造与图4的(a)所示的头构造相同。图5中示出实施例1的喷墨头的上述评价的结果。在图5中，横轴是液滴的喷出定时的延迟时间(微秒)，纵轴示出液滴的喷出速度，是1个喷墨头10内的3个喷嘴的评价结果。喷出定时的延迟时间意味着对各个致动器30施加的驱动波形的施加开始时刻的延迟时间。
CH75、CH150、CH1表示喷嘴12的编号。在本实施例中，使用一个喷嘴列中存在150个的喷嘴12中的代表性的3个喷嘴(75号、150号、1号)取得数据。CH150和CH1是两端的喷嘴12，CH75是位于中央的喷嘴12。
延迟时间为0微秒的点表示全部喷嘴12同时喷出时的喷出速度。根据喷嘴12所在的场所(根据CH75、CH150、CH1的差异)，流体串扰的影响程度不同，速度变动的行为不同，但是可知在喷出定时的延迟时间大约为4微秒、10微秒时，液滴的喷出速度大幅变动。
认为多个喷嘴12之间的振动波谐振的定时相当于上述的时间。在延迟时间为15微秒以上的区域中几乎不存在速度变动，认为振动波在该时间之前充分衰减。
关于喷出速度相对于喷出定时的延迟时间的变动幅度，当利用(速度的最大值)-(速度的最小值)的值表现时，喷嘴12的75号(CH75)成为2.1m/s，喷嘴12的150号(CH150)成为1.4m/s，喷嘴12的1号(CH1)成为1.2m/s。
(比较例1)
图6中示出比较例1中的喷墨头的剖视图。
下面对与实施例1中的喷墨头10的构造之间的差异进行说明。没有供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b，因此不存在供给侧第三压力室16a、排出侧第三压力室16b。另外也未配置供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b。除此以外的构造与实施例1中的喷墨头相同。
与实施例1同样，图7中示出评价使喷出定时偏移时的喷出速度的变动的结果。
没有供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b，没有供给侧阻尼器25a、排出侧阻尼器25b，因此，可知比较例1的喷墨头中的基于流体串扰的速度变动大于实施例1中的值。
(实施例2)
图8中示出实施例2中的喷墨头的剖视图。与实施例1的构造进行比较，可知第一压力室14的容积较小。第一压力室14的容积根据所喷出的液滴的体积而变化，在喷出大约1皮升的体积的液滴的情况下，第一压力室14的容积为0.007mm3左右。顺便说一下，喷出大约4皮升的体积的液滴的情况下的容积为0.025mm3左右。
根据哈根泊肃叶公式，当假设喷墨头10的微细流路内流动的墨液为层流时，液滴体积与喷墨头10的内部构造引起的谐振频率之间的关系能够如数学式1那样表示。
【数学式1】
V＝(S×v)/(2×f)
V：液滴体积、S：喷嘴截面面积、v：液滴喷出速度、f：谐振频率
由此可知，为了以较小体积喷出液滴，需要减小第一压力室14的容积，增大第一压力室14内的振动波的谐振频率。
谐振频率的倒数是谐振周期，因此，需要缩短谐振周期。如果压力室的容积较小，则谐振周期较短，因此，作为减小液滴体积的手法，可以说减小压力室的容积在理论上是妥当的。
即，图8所示的实施例2的喷墨头10能够喷出较小体积的液滴。
另外，供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b的X方向的长度分别比供给侧第一节流部20a、排出侧第一节流部20b的长度长，处于流路阻力较大的状态。Y方向的长度相同。
供给侧第一节流部20a、排出侧第一节流部20b涉及要喷出的液滴体积，当延长供给侧第一节流部20a、排出侧第一节流部20b的节流长度而提高阻力时，从喷嘴12喷出的液滴体积增大。由此，无法容易地提高阻力。由此，为了抑制串扰，供给侧第一节流部20a、排出侧第一节流部20b的长度由液滴体积决定，利用供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b的长度来抑制串扰。即，优选供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b较长。
与实施例1同样，图9中示出测定使喷出定时偏移时的喷出速度的变动的结果。关于喷出速度相对于喷出定时的延迟时间的变动幅度，当利用(速度的最大值)与(速度的最小值)之差的值表现时，喷嘴12的75号(CH75)成为4.6m/s，喷嘴12的150号(CH150)成为3.9m/s，喷嘴12的1号(CH1)成为2.6m/s。
另外，在喷出速度为5m/s时，液滴体积为0.9皮升的大小。
(比较例2)
图10中示出比较例2中的喷墨头的剖视图。下面对与实施例2中的喷墨头的构造之间的差异进行说明。没有供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b，因此不存在供给侧第三压力室16a、排出侧第三压力室16b。另外也未配置阻尼器。除此以外的构造与实施例2中的喷墨头相同。
与实施例2同样，图11中示出评价使喷出定时偏移时的喷出速度的变动的结果。关于喷出速度相对于喷出定时的延迟时间的变动幅度，喷嘴12的75号(CH75)成为7.4m/s，喷嘴12的150号(CH150)成为5.0m/s，喷嘴12的1号(CH1)成为4.6m/s。
另外，在喷出速度为5m/s时，液滴体积为1.0皮升的大小。
在比较例2中的喷墨头中，可知液滴体积较小为1.0皮升，但是，多个喷出要素之间的流体串扰较大，速度变动较大。
(比较例3)
图12中示出比较例3中的喷墨头的剖视图。下面对与实施例2中的喷墨头的构造之间的差异进行说明。没有供给侧第二节流部22a、排出侧第二节流部22b，因此不存在供给侧第三压力室16a、排出侧第三压力室16b。另外也未配置阻尼器25。供给侧第一节流部20a、排出侧第一节流部20b的长度非常长，成为流路阻力非常大的构造。除此以外的构造与实施例2中的喷墨头相同。
与实施例2同样，图13中示出评价使喷出定时偏移时的喷出速度的变动的结果。关于喷出速度相对于喷出定时的延迟时间的变动幅度，喷嘴12的75号(CH75)成为2.4m/s，喷嘴12的150号(CH150)成为1.5m/s，喷嘴12的1号(CH1)成为2.0m/s。
另外，在喷出速度为5m/s时，液滴体积为1.6皮升的大小。
在比较例3中的喷墨头中，可知多个喷出要素之间的流体串扰较小，但是，液滴体积较大为1.6皮升。供给侧第一节流部20a、排出侧第一节流部20b的长度较长，流路阻力较大，因此，有效引起振动波在单独流路内的衰减。然而，流路阻力非常大，因此，由于致动器30的振动而产生的振动波的大部分从喷嘴12放出。其结果是，基于串扰的速度变动较小，但液滴体积增大。
比较例3中的喷墨头的喷嘴的直径为10μm，很难在确保加工精度的前提下加工更小的孔。液滴体积由喷墨涂布的图像的分辨率决定，当液滴体积远大于规定值时，很难确保规定的滴落精度而涂布墨液。
<考察>
利用实施例2的喷墨头涂布的对象物例如是形成有机EL显示面板的红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)的发光层的墨液。从驱动控制机构向喷墨头送出喷出用的驱动波形和驱动电压、要涂布的图像图案等数据。
喷墨头接受该信号，向设置在工作台上的涂布对象物即有机EL显示面板的像素中喷出墨液。
在有机EL显示器的像素分辨率较高的情况下，要求利用喷墨头喷出的液滴的体积为1皮升以下。当液滴体积较大时，液滴直径较大，在像素中滴落墨液液滴时的滴落位置的余量较小。当滴落位置偏移时，在红、绿、蓝的像素之间引起混色，从而有机EL显示面板的显示品质降低。另外，速度偏差的具体规格并非统一决定的，但是，在高精度涂布的情况下，要求速度偏差尽可能较小。
当以以上视点考察实施例2、比较例2、比较例3的结果时，在比较例3的喷墨头中，液体体积为1.6皮升，大于1皮升，很难以所要求的精度在有机EL显示面板的像素中涂布发光层的墨液。
另外，在比较例2的喷墨头中，液滴体积为1皮升从而在规格范围内，但是，与实施例2的喷墨头相比，速度偏差较大，因此，可以说不是最佳的喷墨头的构造。
(实施方式2)
图14是示意地示出实施方式2的喷墨头的结构的剖视图。以与实施方式1的不同之处为中心进行说明。未说明的事项与实施方式1相同。
(1)供给侧第一节流部20a与供给侧第二节流部22a的Z方向的位置关系成为供给侧第一节流部20a离喷嘴12更远的位置关系。
通过采取这种位置关系，在墨液流动的过程中，墨液在供给侧第二压力室15a内向Z方向的远离喷嘴12的方向上升。由此，在墨液流动的过程中，墨液中的粗大粒子沉降，滞留在供给侧第二压力室15a内。即，能够抑制粗大粒子侵入第一压力室14内，以实现正常的喷出。
(2)墨液排出侧的节流构造仅配置排出侧第一节流部20b。这是为了尽可能地排出第一压力室14内沉降的墨液内的粒子。
(3)排出墨液的一侧的排出侧第一节流部20b配置在Z方向上较近的位置。由此，能够容易地排出第一压力室14内沉降的粗大粒子。
(4)与排出侧阻尼器27b相比，供给侧阻尼器27a的刚性更高。具体而言，与供给侧阻尼器27a相比，排出侧阻尼器27b的X方向的宽度较大。这里，阻尼器的宽度是未保持的部分的宽度，是能够振动的部分的宽度、即缓和振动的部分的宽度。该情况下，是未由高刚性板26支承的部分的宽度。也可以通过改变供给侧阻尼器27a和排出侧阻尼器27b的材质来改变刚性。
(5)优选与隔膜非固定部28相比，供给侧阻尼器27a或排出侧阻尼器27b的谐振频率更高。与隔膜非固定部28相比，供给侧阻尼器27a或排出侧阻尼器27b缓和墨液的振动。使用表2进行详细说明。
【表2】
隔膜非固定部28是隔膜的变动的部分。
隔膜非固定部28的材质为镍合金，密度为8900kg/m3，杨氏模量为209GPa。关于喷墨头10内的尺寸，Z方向厚度为4μm，X方向宽度为50μm。由此，求出隔膜非固定部28的截面2次矩时成为2.67×10-22，谐振频率成为2.5×10-4Hz。
另一方面，供给侧阻尼器27a或排出侧阻尼器27b的材质为不锈钢，密度为7930kg/m3，杨氏模量为193GPa，厚度为20μm，宽度为1000μm。供给侧阻尼器27a或排出侧阻尼器27b的截面2次矩成为6.67×10-19，谐振频率成为3.2×10-4Hz。
由此可知，与隔膜非固定部28相比，供给侧阻尼器27a或排出侧阻尼器27b的谐振频率更大。
<墨液中包含粒子的情况>
这里，作为墨液，对使用分散有粒子的墨液的情况进行说明。粒子对墨液物性进行调整，以使得通过分散剂或溶液的pH调整等能够使粒子稳定地存在。然而，粒子有时在墨液中凝聚而生成相对于设计来说较为粗大的粒子。当设计外的粒子流入喷嘴12时，喷嘴堵塞，不能喷出液滴。
但是，墨液中的粒子经时地沉降。关于粒子的沉降，根据以下的数学式2所示的斯托克斯的沉降速度式来决定沉降速度。
【数学式2】
vs：沉降速度Dp：粒径ρp：粒子密度ρf：液体密度
η：墨液粘度g：重力加速度
图15中示出针对墨液粘度为3mPa·s、粒子密度为4g/cm3、液体密度为1g/cm3时的墨液中分散的粒子的粒径的沉降速度。可知在分散有粒径为1.3um的粒子时，粒子在液中以0.055mm/分钟的沉降速度沉降。
供给侧第二压力室15a的Z方向的高度大约为0.2mm，因此，可知粒子大约沉降4分钟。在这种方法中，使设计外的粗大粒子在供给侧第二压力室15a中沉降，能够抑制流入喷嘴12中。在排出侧第二压力室15b内，在Z方向下方配置排出侧第一节流部20b，以使得沉降的粒子不会堆积。
通过采用这种头构造，在分散有粒子的墨液中也不会产生喷嘴堵塞，能够稳定地喷出。
(整体)
实施方式1和2能够组合其一部分。特别地，实施方式2的(1)～(5)能够分别与实施方式1进行组合。即，能够在实施方式1的喷墨头10中使用(1)～(5)中的至少一方。
图16中示出使用上述喷墨头10的喷墨装置64的侧视图。包含喷出墨液的喷墨头10、生成对致动器30施加的驱动电压信号并对喷墨头10的喷出动作进行控制的驱动控制机构61、以及使喷墨头10与被描绘介质63相对移动的搬运机构62。
通过对各种器件即被描绘介质63涂布墨液，能够制造各种器件。
产业上的可利用性
本发明的喷墨头和喷墨装置能够用于具有高精细像素的有机EL显示面板的制造。即，能够用于有机EL显示面板的发光层的涂布、使用UV硬化性墨液等的装饰墨液或树脂密封墨液的涂布、导电性墨液的涂布、化妆用途的水性墨液的涂布等。

Claims (14)

1.一种喷墨头，具有：
多个喷出单元，所述喷出单元包含喷出液滴的喷嘴、与所述喷嘴连接的第一压力室、与所述第一压力室连接的供给侧第二压力室和排出侧第二压力室、与所述供给侧第二压力室连接的供给侧第三压力室、与所述排出侧第二压力室连接的排出侧第三压力室、对所述第一压力室内的液体赋予喷出力的能量产生元件、所述第一压力室与所述供给侧第二压力室之间的供给侧第一节流部、所述第一压力室与所述排出侧第二压力室之间的排出侧第一节流部、所述供给侧第二压力室与所述供给侧第三压力室之间的供给侧第二节流部、及所述排出侧第二压力室与所述排出侧第三压力室之间的排出侧第二节流部；
供给侧共用流路，其将所述多个喷出单元各自的所述供给侧第三压力室之间连接；以及
排出侧共用流路，其将所述多个喷出单元各自的所述排出侧第三压力室之间连接。
2.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，
所述第一压力室、所述供给侧第二压力室、所述排出侧第二压力室、所述供给侧第三压力室以及所述排出侧第三压力室配置为直线状。
3.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，
将所述供给侧第一节流部与所述供给侧第二节流部连结的直线不与墨液的流动方向平行。
4.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，
在所述供给侧第二压力室配置有供给侧阻尼器。
5.根据权利要求4所述的喷墨头，其中，
跨所述供给侧第三压力室与所述供给侧第二压力室地配置有所述供给侧阻尼器。
6.根据权利要求4所述的喷墨头，其中，
所述供给侧阻尼器的一部分以中空状态配置。
7.根据权利要求4所述的喷墨头，其中，
所述供给侧第一节流部距供给侧阻尼器的距离比所述供给侧第二节流部距供给侧阻尼器的距离远。
8.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，
所述供给侧第二节流部的流路阻力大于所述供给侧第一节流部的流路阻力。
9.一种喷墨头，具有：
多个喷出单元，所述喷出单元包含喷出液滴的喷嘴、与所述喷嘴连接的第一压力室、与所述第一压力室连接的供给侧第二压力室和排出侧第二压力室、与所述供给侧第二压力室连接的供给侧第三压力室、对所述第一压力室内的液体赋予喷出力的能量产生元件、所述第一压力室与所述供给侧第二压力室之间的供给侧第一节流部、所述第一压力室与所述排出侧第二压力室之间的排出侧第一节流部、及所述供给侧第二压力室与所述供给侧第三压力室之间的第二节流部；
供给侧共用流路，其将所述多个喷出单元各自的所述供给侧第三压力室之间连接；以及
排出侧共用流路，其将所述多个喷出单元各自的所述排出侧第二压力室之间连接。
10.根据权利要求9所述的喷墨头，其中，
所述第一压力室、所述供给侧第二压力室、所述排出侧第二压力室以及所述供给侧第三压力室配置为直线状。
11.根据权利要求9所述的喷墨头，其中，
将所述供给侧第一节流部与所述供给侧第二节流部连结的直线不与墨液的流动方向平行。
12.根据权利要求9所述的喷墨头，其中，
在所述供给侧第二压力室配置有供给侧阻尼器，
在所述排出侧第二压力室配置有排出侧阻尼器，
所述供给侧阻尼器的刚性比所述排出侧阻尼器的刚性高。
13.一种喷墨装置，具有：
权利要求1至12中的任一项所述的喷墨头；
驱动控制机构，其生成对所述能量产生元件施加的驱动电压信号，对所述喷墨头的喷出动作进行控制；以及
搬运机构，其使所述喷墨头与被描绘介质相对移动。
14.一种制造方法，其使用权利要求13所述的喷墨装置涂布墨液，由此制造器件。
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