CN111267490B - 喷墨头、喷墨涂敷装置以及喷墨涂敷方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种喷墨头、喷墨涂敷装置以及喷墨涂敷方法，提供的喷墨头等能够高效地赋予液体材料的喷出所需的压力。喷墨头具备：喷嘴孔(200)；压力室(210)；液体材料供给流路(318)；液体材料回收流路(319)；隔膜(212)；压电元件(230)；以及节流孔构造(402)，分别配置在液体材料供给流路(318)与压力室(210)之间、以及液体材料回收流路(319)与压力室(210)之间，在从液体材料的喷出方向观察的俯视观察下比压力室(210)窄。

Description

喷墨头、喷墨涂敷装置以及喷墨涂敷方法

技术领域

本公开涉及喷墨头、喷墨涂敷装置以及喷墨涂敷方法。

背景技术

喷墨头作为能够根据输入信号而在任意的定时向涂敷对象物涂敷所需量的液体材料的液体喷出头而被公知。例如，如专利文献1所公开的那样，喷墨头被应用于电子电路的布线图案、各种设备的制造装置等各种用途。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-11653号公报

专利文献2：日本特开2004-195959号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，作为使用喷墨头的用途之一，有喷出高粘度的液体材料的用途。在这样的高粘度的液体材料的喷出用途中，高效地赋予喷出所需的压力很重要。

因此，本公开提供一种能够高效地赋予液体材料的喷出所需的压力的喷墨头等。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本公开的喷墨头、喷墨涂敷装置以及喷墨涂敷方法的一个方式具有如下特征。

[1.喷墨头]

喷墨头具备：喷嘴孔，喷出液体材料；压力室，与所述喷嘴孔连通；供给流路，与所述压力室连通，向该压力室供给所述液体材料；回收流路，与所述压力室连通，从该压力室回收所述液体材料；隔膜，相对于供给到所述压力室内的所述液体材料进行往复振动；致动器，赋予用于使所述隔膜振动的位移；以及节流孔构造，分别配置在所述供给流路与所述压力室之间、以及所述回收流路与所述压力室之间，在从所述液体材料的喷出方向观察的俯视观察下比所述压力室窄。

[2.喷墨涂敷装置]

喷墨涂敷装置具备：所述喷墨头；液体材料供给单元，向所述喷墨头供给所述液体材料；控制单元，生成驱动所述致动器的电信号，控制基于所述喷墨头的所述液体材料的喷出动作；以及输送单元，使所述喷墨头和涂敷对象物相对移动。

[3.喷墨涂敷方法]

喷墨涂敷方法包括：产生步骤，使收纳从供给流路供给的液体材料的压力室的体积缩小来产生压力波；以及喷出步骤，通过设置在所述压力室的压力波反射壁、和分别配置在供给流路与所述压力室之间以及回收流路与所述压力室之间的节流孔构造，使产生的所述压力波向喷嘴孔的方向反射，从而使所述液体材料从所述喷嘴孔喷出。

发明效果

根据本公开的一个方式，能提供一种能够高效地赋予液体材料的喷出所需的压力的喷墨头等。

附图说明

图1是以往的喷墨涂敷装置的概观图。

图2是表示以往的喷墨头的基本构造的剖视图。

图3是表示实施方式的喷墨头的喷出流路整体的立体图。

图4是从喷嘴孔的轴向观察实施方式的喷墨头的压力室的剖视图。

图5是通过实施方式的喷墨头的喷嘴孔的中心的切断面的剖视图。

图6是表示实施方式的喷墨涂敷装置的装置功能和连接关系的示意图。

图7是说明使用了实施方式的喷墨涂敷装置的液体材料的涂敷动作的流程图。

图8是说明变形例1的喷墨头的图。

图9是说明变形例2的喷墨头的图。

符号说明

100、100a 喷墨涂敷装置

101a 架台

102a 基板输送台

103a 台架

104a 涂敷区域

105、105a 喷墨头

106a 基板

200、200a 喷嘴孔

210、210a、210e、210f、210g 压力室

211、211a 压力壁

212、212a 隔膜

213 压力波反射壁

220a 共用电极

221a 独立电极

222a 驱动电路

230、230a、240、240a 压电元件

316 液体材料共用供给流路

317 液体材料共用回收流路

318 液体材料供给流路

319 液体材料回收流路

401、401e、401f、401g 喷嘴板

402、402b、402c、402d 节流孔构造

500 液体材料送液泵

501 液体材料供给罐

502 控制单元

503、504 终端电极

505 涂敷对象物

506 输送单元

具体实施方式

(成为公开的基础的见解)

在喷墨头之中，特别是压电(piezo)方式的喷墨头能够高精度地控制广泛种类的液体材料来进行涂敷，因此目前正在积极地进行开发。

一般而言，压电方式的喷墨头由液体材料的供给流路、与供给流路连通且具有喷嘴孔的压力室、以及经由隔膜对填充于压力室内的液体材料施加压力的压电元件构成。

而且，通过对压电元件施加驱动电压，使压电元件以及隔膜产生机械性变形，对隔膜所面对的压力室内的液体材料施加压力，从喷嘴孔喷出液体材料。

使用图1对具备这样的一般的喷墨头的喷墨涂敷装置进行说明。图1是一般的喷墨涂敷装置100a的俯视图。图1的(A)表示通过喷墨涂敷装置100a向基板106a(涂敷对象物)的涂敷区域104a涂敷液体材料前的情况。图1的(B)表示通过喷墨涂敷装置100a向基板106a的涂敷区域104a涂敷液体材料后的情况。

如图1所示，喷墨涂敷装置100a由架台101a、设置于架台101a上的基板输送台102a、与基板输送台102a对置的喷墨头105a构成。此外，喷墨头105a设置在跨越基板输送台102a的台架103a。

在此，进一步使用图2，对喷墨头105a进行说明。图2是表示一般的喷墨头105a的基本构造的剖视图。图2的(A)表示压力室210a未被加压的状态的喷墨头105a的剖面。图2的(B)表示压力室210a被加压时的喷墨头105a的剖面。

如图2所示，喷墨头105a具有：多个喷嘴孔200a，喷出液体材料；压力室210a，与喷嘴孔200a连通；压力壁211a，分隔压力室210a；隔膜212a，构成压力室210a的外壁的一部分；压电元件230a，使隔膜212a振动；压电元件240a，支承压力壁211a；共用电极220a以及独立电极221a，对压电元件230a施加驱动电压；以及驱动电路222a，分别连接了共用电极220a以及独立电极221a。喷墨头10Sa还具有未图示的液体材料的导入口。

这样构成的喷墨头105a如以下那样进行动作。当向共用电极220a与独立电极221a之间施加驱动电压时，压电元件230a从图2的(A)所示的状态变形为图2的(B)所示的状态。当压电元件230a变形时，压力室210a的容积变小，对压力室210a内的液体材料施加压力。在该压力下，液体材料从喷嘴孔200a喷出。

返回图1，以下对喷墨涂敷装置100a的涂敷动作进行说明。基板输送台102a从图1的(A)所示的状态向图1的(B)所示的状态移动。此时，朝向在基板输送台102a上载置的基板106a，从喷墨头105a喷出液体材料，向基板106a的规定的涂敷区域104a涂敷液体材料(在图1的(B)中标注了点阴影)。基板输送台102a的移动速度为10～400mm/s。此外，作为液体材料使用的墨液的喷出频率为100～50000Hz。喷墨涂敷装置100a检测基板输送台102a的位置，通过控制液体材料的喷出定时，从而在涂敷区域104a形成任意的图案。

近年来，利用能够按需印刷这样的任意图案的喷墨方式的优点，不仅期待民生用途的照片印刷用打印机，还期待在各种领域中应用于产业用途的展开。

特别是，对于至今为止通过丝网印刷等掩模印刷、由单喷嘴分配器等涂敷的焊膏、银膏，还有盖章膏、荧光体膏、粘接剂等包含功能性粒子的高粘度的液体材料，希望通过喷墨方式进行涂敷的要求不断高涨。

然而，在专利文献1以及2所公开的以往的喷墨头中，为了将高粘度的液体材料填充于压力室，必须减小供给流路的压力损失。进而，为了使高粘度的液体材料从喷嘴孔喷出，需要使供给流路的压力损失大到规定以上，使得压力室内的压力不泄漏到供给流路，关于实现高粘度液体材料向压力室的填充和从喷嘴孔的喷出这两者，在以往的机构中存在极限。因此，在以往的机构中，产生了无法从喷嘴孔喷出高粘度的液体材料这样的问题，留有改善的余地。

因此，本公开用于解决上述课题，提供一种即使是高粘度的液体材料也能够喷出的喷墨头等。本公开的一方式所涉及的喷墨头具备：喷嘴孔，喷出液体材料；压力室，与喷嘴孔连通；供给流路，与压力室连通，向该压力室供给液体材料；回收流路，与压力室连通，从该压力室回收液体材料；隔膜，相对于供给到压力室内的液体材料进行往复振动；致动器，赋予用于使隔膜振动的位移；以及节流孔构造，分别配置在供给流路与压力室之间、以及回收流路与压力室之间，在从液体材料的喷出方向观察的俯视观察下比压力室窄。

由此，能够提供应用于电子设备的制造等产业用途的喷墨头，该喷墨头除了焊膏、银膏以外，还能够处理盖章膏、荧光体膏、粘接剂等包含功能性粒子的高粘度的液体材料。

因此，根据本公开的结构，能够提供在电子设备的制造等产业用途中，能够高速且稳定地控制包含功能性粒子的高粘度的液体材料的涂敷，能够以任意的图案在所希望的位置涂敷最适合的量的喷墨涂敷装置等。

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式均表示总括性或具体的例子。在以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一个例子，并非旨在限定本公开。此外，在以下的实施方式中的结构要素中，对于未记载在独立权利要求中的结构要素，作为任意的结构要素进行说明。

此外，在说明中使用的各图是示意图，并不一定是严格图示的图。此外，在各图中，对实质上相同的结构标注相同的符号，有时省略或简化重复的说明。

此外，在各图中，喷出墨液的方向为Z轴方向，特别是以喷出的墨液的行进方向为Z轴负方向(下方向)进行说明。进而，将与Z轴正交的平面定义为相互正交的X轴以及Y轴所成的XY平面，特别是将喷墨头所具备的多个喷嘴孔排列的方向规定为X轴，以下进行说明。

(实施方式)

<喷墨头>

首先，使用图3～图5，对实施方式中的喷墨头进行说明。图3是表示本实施方式的喷墨涂敷装置100所具备的喷墨头105中的每个喷嘴孔200所具备的液体材料的喷出流路整体的立体图。

另外，图3所示的喷墨头105的喷出流路以图中的X轴、Y轴以及Z轴的正侧的一部分断裂、喷出流路内部露出的状态图示。此外，后述的液体材料共用供给流路316以及液体材料共用回收流路317是剖面为矩形的流路，以虚线示出大致形状而透视图示。进而，省略了这些液体材料共用供给流路316以及液体材料共用回收流路317的X轴方向上的端部的图示。此外，后述的压力波反射壁213以断裂的部位为界一部分用实线表示，其他部分用虚线透视而图示。

本实施方式中的喷墨头105由形成有喷嘴孔200的喷嘴板401、压力壁211、隔膜212、致动器(未图示)、压力波反射壁213以及节流孔构造402构成。进而，喷墨头105具备多个如图3所示的喷出流路，由此构成为能够从多个喷嘴孔200喷出液体材料。

更具体地说，在喷墨头105中，沿着X轴方向配置多个如图3所示的喷出流路，并且具备液体材料共用供给流路316，使得连接多个喷出流路各自中的液体材料的供给口。此外，同样地，具备液体材料共用回收流路317，使得连接多个喷出流路各自中的液体材料的回收口。通过这样的液体材料共用供给流路316，向各喷出流路供给液体材料，喷墨头105能够从多个喷嘴孔200喷出液体材料。此外，通过这样的液体材料共用回收流路317，喷墨头105能够一边使液体材料在各喷出流路循环，一边从多个喷嘴孔200喷出液体材料。

图4是从喷嘴孔200的轴向(Z轴方向)观察喷墨头105的压力室的剖视图。在图4中，示出了从Z轴正方向观察喷墨头105的剖视图。此外，虽然未出现在该剖面上，但喷嘴孔200、压力波反射壁213、液体材料共用供给流路316以及液体材料共用回收流路317用虚线透视而图示。

喷墨头105具备沿着X轴方向延伸的液体材料共用供给流路316以及液体材料共用回收流路317、和将液体材料共用供给流路316与液体材料共用回收流路317之间连接的多个喷出流路。多个喷出流路是由压力壁211、喷嘴板401以及隔膜212划分的例如长方形的空间。

在此，多个喷出流路的每一个进一步被分割为压力室210、液体材料供给流路318(供给流路的一例)、液体材料回收流路319(回收流路的一例)。这些被节流孔构造402分割，但由于节流孔构造具有开口而形成，使得分割的区划分别连通，因此压力室210和液体材料供给流路318构成为液体材料能够流通。此外，同样地，压力室210和液体材料回收流路319被节流孔构造402分割，构成为液体材料能够流通。因此，供给到液体材料供给流路318的液体材料被供给到连通的压力室210，进而被回收到连通的液体材料回收流路319。

此外，喷墨头105的各喷出流路具有将各个压力室210与喷墨头105的外部连通的喷嘴孔200，从该喷嘴孔200喷出液体材料。因此，供给到液体材料供给流路318的液体材料被供给到喷嘴孔以及与液体材料回收流路319连通的压力室之后，被分成从喷嘴孔200喷出的液体材料和被回收到液体材料回收流路319的液体材料。

图5是通过喷墨头105的喷嘴孔200的中心的切断面的剖视图。图5的(A)表示用图4中的A-A线切断时的切断面。此外，图5的(B)表示用图4中的B-B线切断时的切断面。此外，与图4同样地，虽然未出现在该剖面上，但压力波反射壁213以及节流孔构造402用虚线透视而图示。

如上所述，压力室210由喷嘴板401、压力壁211、隔膜212以及节流孔构造402构成。从具有喷嘴孔200且与XY平面平行地配置的喷嘴板401立起(沿Z轴正方向延伸)的压力壁211、和与XY平面平行地配置在压力壁211的上侧(Z轴方向正侧)的端面的隔膜212划分出喷出流路。进而，通过配置在液体材料的流通方向的中途两处的节流孔构造402将喷出流路分割，使得该喷出流路变窄，从而构成压力室210。隔着隔膜212，在压力室210的上侧配置有压电元件230。此外，隔着隔膜212，在压力壁211的上侧配置有压电元件240。换句话说，在隔膜212上，压电元件230和压电元件240沿着X轴方向交替地配置。

以下，进一步对喷墨头105的各结构要素的特征进行详细地说明。

<致动器(压电元件230)>

致动器被用作赋予用于使隔膜212振动的位移的驱动源。在实施方式中，致动器使用反复层叠有内部电极和锆钛酸铅等压电体的压电元件230而构成。另外，致动器不仅可以使用由压电元件230构成的致动器，也能够使用例如静电致动器或者磁致伸缩致动器等。

在实施方式中使用的压电元件230通过施加驱动电压而在该压电元件230中产生位移。此时，若施加脉冲状的驱动电压，则压电元件230反复进行位移状态和原始状态的转变，使配置有压电元件230的隔膜212振动。

<隔膜212>

构成压力室210的一部分的隔膜212面向压力室210，与供给到该压力室210内的液体材料接触。此外，本实施方式中的隔膜212与多个喷出流路的每一个对应地一体地形成，但也可以在多个喷出流路的每一个中单独构成。隔膜212承担将在作为上述致动器的压电元件230的驱动(位移)中使用的电能作为液体材料的喷出所需要的机械能(振动)而传递的功能。

具体地说，隔膜212受到压电元件230的位移，相对于被供给到压力室210内的液体材料进行往复振动，从而使液体材料产生压力波。换句话说，通过隔膜212振动，对压力室210内的液体材料施加压力，这样的压力在液体材料内作为压力波传播。进而，在液体材料内传播的压力波到达充满了喷嘴孔200的液体材料，从喷嘴孔200喷出液体材料。

隔膜212例如可以由包含不锈钢、镍、钴、钯等的金属材料构成，也可以由硅、陶瓷、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰业胺(PI)等树脂材料构成。只要具有不会因喷出液体材料时的喷出压力(压电元件230的位移)而破损、或被液体材料侵蚀/溶出的材料以及构造，则隔膜212可以由任意材料实现。

此外，为了高精度地涂敷液体材料，隔膜212与控制输入信号相应的响应性高、能够高速驱动是重要的。因此，优选选定刚性小的材料以及构造。例如，弹性模量优选从2～200GPa的范围选定，此外厚度例如选自3～50μm的范围。

<喷嘴板401>

喷嘴板401例如可以由包含超硬合金、不锈钢、镍、钴、钯、铝、钛等的金属材料构成，也可以由硅、陶瓷、PEEK、PI等树脂材料构成。只要具有在喷出液体材料时不会因与液体材料所含有的粒子等的磨损而劣化或者被液体材料侵蚀、溶出的材料以及构造，则喷嘴板401可以由任意材料实现。

此外，在喷嘴板401上形成有喷出液体材料的喷嘴孔200。根据所希望的喷出液滴尺寸、以及所含有的粒子尺寸、形状等，所形成的喷嘴孔200的尺寸(径向的长度)例如优选从0.01～0.1mm的范围选定。此外，喷嘴孔200的形状不仅可以是圆形，也可以是四边形、三角形、星形等多边形等任意的形状。

进而，优选根据液体材料的粘度、触变性、表面张力以及与喷嘴面(喷嘴板401的Z轴负侧表面)的接触角等物理性质，从例如0.01～0.5mm的范围选定喷嘴长度。

此外，在图5中，将嘴孔200的剖面形状图示为锥形形状，但也可以设为例如直线形状、漏斗形状以及台阶形状等。

在此，如图5的(B)所示，关于喷嘴孔200的配置，优选设为与液体材料供给流路318相比更靠近液体材料回收流路319侧的位置。换言之，在比压电元件230的中心更靠近液体材料回收流路319侧配置喷嘴孔200。这是为了使得随着液体材料的供给以及回收的流动(即喷出流路内的液体材料的流通)而向压力室210内施加并上升的液体材料的压力，也能够高效地用作喷出能量。通过这样的结构，能够使更高粘度的液体材料高精度地喷出。

<压力室210>

压力室210是喷出流路中被节流孔构造402分割出的一部分空间。更详细而言，喷出流路中的液体材料的流通方向中的配置于两处的节流孔构造402彼此之间成为压力室210。压力室210是从隔膜212接受压电元件230的位移产生的机械能，使液体材料从形成于喷嘴板401的喷嘴孔200喷出的喷墨头105的一系列动作的场所。

具体地说，压力室210存留从液体材料供给流路318供给的液体材料。之后，压力室210通过压力壁211、节流孔构造402等使由从隔膜212传递来的机械能产生的压力波反射，并作为液体材料的喷出能量使用，从而使液体材料喷出。此外，压力室还承担作为分支点的功能，其对使所存留的液体材料的一部分从喷嘴孔200喷出、或者排出至液体材料回收流路319并回收进行切换。

在此，从喷嘴板401以及隔膜212沿Z轴方向延伸的压力壁211是形成压力室210的侧壁的一部分。压力壁211例如可以由包含不锈钢、镍、钴、钯等的金属材料构成，也可以由硅、陶瓷、PEEK、PI等树脂材料构成。只要具有不会因液体材料喷出时的喷出压力(压力波)而破损、或被液体材料侵蚀/溶出的材料以及构造，则压力壁211可以由任意材料实现。

<节流孔构造402>

前述的压力室210是喷出流路被分割出的一部分，具体地说，通过节流孔构造402将喷出流路分割而形成压力室210。

例如，在处理粘度为0.01～50Pa·sec的高粘度的液体材料的情况下，需要对压力室210内的液体材料施加更高的压力。因此，喷墨头105的喷出流路在与压力室210连通的液体材料供给流路318和压力室210之间、以及与压力室210连通的液体材料回收流路319和压力室210之间，分别配置有节流孔构造402。这样的节流孔构造402优选具有在从液体材料的喷出方向(Z轴方向)的俯视观察下比压力室210窄的形状。

更具体地说，节流孔构造402是柱状或者板状等构造物，如图5的(A)所示，从Y轴方向观察，各喷出流路中的X轴方向两侧的压力壁211突出，形成有开口，使得喷出流路的宽度变窄。此外，如图5的(B)所示，在压力室210的液体材料供给流路318侧、以及液体材料回收流路319侧分别形成有节流孔构造。

通过这样的节流孔构造402，能够将因隔膜212的振动而产生的压力波封闭在压力室210内。即，能够使在压力室210内产生的压力波难以向液体材料供给流路318、液体材料回收流路319流出，因此对压力室210内的液体材料施加的压力升高。此外，由于液体材料供给流路318、以及液体材料回收流路319的压力损失减少，因此也能够抑制经由液体材料共用供给流路316以及液体材料共用回收流路317向相邻的压力室210的压力传播的相互作用。

节流孔构造402例如可以由包含不锈钢、镍、钴、钯等的金属材料构成，也可以由硅、陶瓷、PEEK、PI等树脂材料构成。只有具有不会因喷出液体材料时的喷出压力(压力波)而破损、或被液体材料侵蚀/溶出的材料以及构造，则节流孔构造402可以由任意的材料实现。此外，节流孔构造402可以与压力壁一地形成，也可以作为独立的构件来实现。

此外，为了防止向压力室210供给液体材料时的气泡混入，优选该节流孔构造402的形状构成为使液体材料滞留的滞留部位为最小限度。因此，例如，期望通过急剧的弯折构造、急剧的流路剖面形状的变化，尽可能地减少流速显著降低的位置。

<压力波反射壁213>

压力波反射壁213随着隔膜212的往复振动而对压力室210内的液体材料施加压力，使产生的压力波高效地传播到喷嘴孔200。为了实现上述作用，压力波反射壁213与隔膜212的位移部分(换句话说，与压力室210对应的位置)抵接，并且设置于压力室210的外缘部。

压力波反射壁213为板状的构件，例如与节流孔构造402的Z轴方向正侧端部相接地配置。在该结构的情况下，压力波反射壁213被分别配置在两处的节流孔构造402。

进而，压力波反射壁213优选配置在与节流孔构造402相比更靠近喷嘴孔200的位置。换言之，在从Z轴方向观察的俯视观察下，节流孔构造402配置在与压力波反射壁213相比更远离喷嘴孔200的位置。

这例如也可以通过将上述板状的构件向Y轴方向上的隔膜212的中央侧延伸而构成。因此，由图5的(A)以及图5的(B)中的小箭头所示，能够提高通过隔膜212的往复振动而产生的压力波的传播方向朝向喷嘴孔200方向的指向性。因此，即使是使用喷出流路的流路阻力比较小(压力损失小)的节流孔构造402的结构，也能够抑制对压力室210内的液体材料施加的压力向液体材料供给流路318以及液体材料回收流路319的传播，结果能够对液体材料施加高的压力。

压力波反射壁213例如可以由包含不锈钢、镍、钴、钯等的金属材料构成，也可以由硅、陶瓷、PEEK、PI等树脂材料构成。只要具有不会因喷出液体材料时的喷出压力(压力波)而破损、或被液体材料侵蚀/溶出的材料以及构造，则压力波反射壁213可以由任意材料实现。

<液体材料供给流路318以及液体材料回收流路319>

液体材料供给流路318是承担与压力室210连通并向压力室210供给液体材料的功能的供给流路的一例。此外，液体材料回收流路319是承担与压力室210连通并从压力室210回收液体材料的功能的回收流路的一例。

液体材料供给流路318以及液体材料回收流路319是喷出流路中的除了被两处节流孔构造402分割的压力室210以外的部分。更详细而言，沿着喷出流路中的液体材料的流通方向，按照液体材料供给流路318、压力室210以及液体材料回收流路319的顺序配置了分割出的空间。在该各个分割出的空间之间分别配置有节流孔构造402。

另外，液体材料供给流路318以及液体材料回收流路319与压力室210同样地形成在由压力壁211、喷嘴板401划分而成的喷出流路上，因此构成的材料是与压力室同样的材料。

液体材料供给流路318以及液体材料回收流路319的流路剖面积优选从例如0.005～1mm²的范围选定，此外流路剖面的形状可以是圆形状、矩形状等任意的形状。

<液体材料共用供给流路316以及液体材料共用回收流路317>

液体材料共用供给流路316承担分别向多个喷出流路的液体材料供给流路318供给液体材料的功能。液体材料共用供给流路316例如也可以由与喷嘴板401以及压力壁211等同样的材料构成。此外，液体材料共用供给流路316是具有与多个喷出流路中的各液体材料供给流路318连通的开口的配管形状，剖面形状没有特别限定。

此外，液体材料共用回收流路317承担分别从多个喷出流路的液体材料回收流路319回收液体材料的功能。液体材料共用回收流路317例如也可以由与喷嘴板401以及压力壁211等同样的材料构成。此外，液体材料共用回收流路317是具有与多个喷出流路中的各液体材料回收流路319连通的开口的配管形状，剖面形状没有特别限定。

此外，液体材料共用供给流路316以及液体材料共用回收流路317与后述的液体材料供给罐连通，承担将填充于液体材料供给罐的液体材料供给至喷嘴孔200、将液体材料向液体材料供给罐回收的功能。

液体材料共用供给流路316以及液体材料共用回收流路317能够使用与压力室210、喷嘴孔200同样的材料。流路剖面积优选从0.1～20mm²的范围选定，此外，流路剖面的形状可以是圆形状、矩形状等任意的形状。

<喷墨涂敷装置>

接下来，使用图6，对具备如上所述的喷墨头105的喷墨涂敷装置100进行说明。图6是表示喷墨涂敷装置100的装置功能和连接关系的示意图。

本实施方式中的喷墨涂敷装置100具备喷墨头105、液体材料供给单元、控制单元502以及输送单元506。

液体材料供给单元是向喷墨头105供给液体材料的装置，例如通过泵实现。另外，在此，将液体材料供给单元作为液体材料送液泵500进行说明。液体材料送液泵500配置在连接液体材料供给罐501和液体材料共用供给流路316的流路上，从液体材料供给罐501向液体材料共用供给流路316连续地移送液体材料。此外，液体材料送液泵500也配置在连接液体材料供给罐501和液体材料共用回收流路317的流路上，从液体材料共用回收流路317向液体材料供给罐501连续地移送液体材料。通过这样的移送，液体材料始终在液体材料供给罐501与喷墨头105的喷出流路之间循环。

另外，液体材料送液泵500既可以是分别设置在液体材料共用供给流路316上以及液体材料共用回收流路317上的多个泵，也可以是一体地进行各个送液的单个泵。此外，虽然图示为液体材料供给罐501兼作存留所回收的液体材料的回收罐的情况，但如果是不对所回收的液体材料进行再利用的结构等，则液体材料供给罐501和回收罐也可以分别设置。

控制单元502是生成用于驱动致动器(压电元件230)的电信号的装置，例如，由用于施加脉冲状的驱动电压的电源装置、微型计算机或者处理器等控制电压施加的控制装置构成。

控制单元502通过对与前述的压电元件230的内部电极连接的终端电极503以及504施加驱动电压，从而使压电元件230位移。此外，当解除驱动电压的施加时，压电元件230恢复到原始形状。控制单元502通过这样在想要喷出液体材料的定时，施加使压电元件230反复在位移状态和原始状态之间转变这样的脉冲状的驱动电压，从而控制液体材料从喷嘴孔200的喷出动作。

输送单元506是使喷墨头105与涂敷对象物505相对移动的装置，具体地说是构成为能够移动的工作台等。另外，也可以构成为能够使喷墨头105相对于载置有涂敷对象物505的载置台移动。

输送单元506例如是载置涂敷对象物505的载置台，使涂敷对象物505的位置相对于喷墨头105而在例如图中的双点划线空白箭头的方向等上相对移动。输送单元506通过这样的相对移动，与喷墨头105的液体材料的喷出动作联动地变更喷墨头105与涂敷对象物505的位置，使得涂敷对象物505的被涂敷区域位于喷嘴孔200的正下方。

<涂敷动作>

接下来，使用图7，对利用喷墨涂敷装置100进行液体材料的涂敷动作在以下进行说明。图7是对使用了喷墨涂敷装置100的液体材料的涂敷动作进行说明的流程图。

通过液体材料送液泵500的吸引以及喷出的压力，在液体材料共用供给流路316与液体材料共用回收流路317之间产生压力差。由此，能够向包含压力室210以及喷嘴孔200附近的喷出流路整体供给液体材料，进而回收液体材料。

这样的压力差越大，液体材料的供给以及回收速度越大，另一方面，在使用高粘度的液体材料的情况下，液体材料共用供给流路316以及液体材料共用回收流路317内的压力梯度变大。此时，各喷出流路各自的喷嘴孔200中的背压偏差变大，喷嘴孔200内的液面位置(Z轴方向的液面位置)变得不均匀成为问题，因此优选压力差为100kPa程度以下。

此外，即使压力差为100kPa以下，当成为液体材料从喷嘴孔200渗出的状态时，有时气液界面的弯液面变得不稳定，无法进行稳定的液滴喷出，因此，与液体材料和喷出条件相应的压力差的设定是不可或缺的。

在此，在各喷出流路具备节流孔构造402。如上所述，节流孔构造402是在从液体材料的喷出方向观察的俯视观察下比压力室210窄的形状，并且是比液体材料供给流路318窄的形状。这在液体材料回收流路319中也是同样的，节流孔构造402是仅在喷出流路中与规定厚度(Y轴方向上的长度)对应的部位形成而不缩小其他位置的流路的结构。

这样的节流孔构造402的厚度是与喷出流路中的液体材料的流通方向的长度相比充分小的厚度。因此，高粘度的液体材料在通过液体材料供给流路318(通过节流孔构造402的开口)之前，不被会成为屏障的结构阻碍流通。因此，在通过节流孔构造402之前，能够从液体材料的流路上尽量排除流路直径变小的部位等会阻碍液体材料的流通的结构，因此，能够设计压力损失小的液体材料的供给系统。

如以上那样在整个喷出流路填充液体材料之后，实施由控制单元502进行的液体材料的喷出控制。具体地说，随着由控制单元502产生的脉冲状的驱动电压的施加引起的压电元件230的位移，隔膜212振动。因此，压力室的体积被缩小，在隔膜212附近的液体材料中产生压力波(步骤S101)。进而，所产生的压力波传播，从喷嘴孔200喷出液体材料(步骤S102)。

在涂敷对象物505的被涂敷区域的整个区域(规定范围)内，反复进行(步骤S103)这样的压力波的产生、液体材料的喷出(步骤S101以及步骤S102)，完成液体材料向规定范围的涂敷动作。

进而，更详细而言，在隔膜212朝向喷嘴孔200(向下方向)振动时，产生压力波，传播的压力波被压力壁211、压力波反射壁213以及节流孔构造402反射。这样到达喷嘴孔200的压力波，使喷嘴孔200附近的液体材料的压力上升，使液体材料作为喷出液滴喷出。

由于隔膜212向下方的振动速度越快，越能够使喷嘴孔200附近的液体材料的压力迅速上升，因此能够使从喷嘴孔200前端飞出的液体材料的喷出速度上升。进而，在前端的液体材料开始从喷嘴孔200飞出后，通过使隔膜212向上方快速地动作，还能够使后续的液体材料的喷出速度降低。由此，即使在使用高粘度的液体材料的情况下，也能够缩短喷出液滴的拉丝，作为更微量的喷出液滴，能够高精度且稳定地喷出液体材料。换句话说，通过对压电元件230的位移进行控制的驱动电压的脉冲设计，也能够提高液体材料的喷出精度。

如以上说明的那样，本实施方式中的喷墨头105具备：喷嘴孔200，喷出液体材料；压力室210，与喷嘴孔200连通；液体材料供给流路318(供给流路)，与压力室210连通并向该压力室210供给液体材料；液体材料回收流路319(回收流路)，与压力室210连通并从该压力室210回收液体材料；隔膜212，相对于供给到压力室210内的液体材料进行往复振动；压电元件230(致动器)，赋予用于使隔膜212振动的位移；以及节流孔构造402，分别配置在液体材料供给流路318与压力室210之间、以及液体材料回收流路319与压力室210之间，在从Z轴方向(液体材料的喷出方向)观察的俯视观察下比压力室210窄。

通过这样的结构，通过隔膜212的振动而产生的压力波被封闭在压力室210内。因此压力损失少，能够高效地施加液体材料的喷出所需的压力。

此外，例如，喷墨头105也可以还具备与隔膜212抵接且设置于压力室210的外缘部的压力波反射壁213。

由此，能够使所产生的压力波在压力波反射壁213处反射，从而高效地施加液体材料的喷出所需的压力。

此外，例如，喷墨头105也可以在从Z轴方向观察的俯视观察下，节流孔构造402配置在与压力波反射壁213相比更远离喷嘴孔200的位置。

由此，使产生的压力波在压力波反射壁213处反射，能够进一步减少朝向节流孔构造402的开口的压力波，因此能够高效地施加液体材料的喷出所需的压力。

此外，例如，喷墨头105所具有的喷嘴孔200也可以配置在与液体材料供给流路318相比更靠近液体材料回收流路319侧的位置。

由此，利用在喷出流路内流通的液体材料的流动而得到液体材料的喷出所需的压力，因此能够高效地施加液体材料的喷出所需的压力。

此外，例如，使喷墨头105喷出液体材料时的致动器也可以使用压电元件230来构成。

由此，仅通过驱动电压的施加和驱动电压的施加解除就能够控制液体材料的喷出，能够简便地控制液体材料的喷出所需的压力的施加。

此外，本实施方式中的喷墨涂敷装置100具备：喷墨头105、向喷墨头105供给液体材料的液体材料送液泵500(液体材料供给单元)、生成驱动压电元件230(致动器)的电信号并控制由喷墨头105进行的液体材料的喷出动作的控制单元502、以及使喷墨头105与涂敷对象物505相对移动的输送单元506。

由此，能够对由输送单元506移动的涂敷对象物505连续地涂敷高效地施加了液体材料的喷出所需的压力的液体材料。

此外，本实施方式中的喷墨涂敷方法包括：产生步骤，使收纳从供给流路供给的液体材料的压力室210的体积缩小来产生压力波；以及喷出步骤，通过设置于压力室210的压力波反射壁213、和分别配置在液体材料供给流路318与压力室210之间以及液体材料回收流路319与压力室210之间的节流孔构造402，使产生的压力波向喷嘴孔200的方向反射，从而使液体材料从喷嘴孔200喷出。

由此，在压力室210中产生的压力波被反射，被封闭在压力室210内。因此，压力损失少，能够高效地施加液体材料的喷出所需的压力。

(变形例1)

以下，进一步对本公开中的实施方式的变形例进行说明。在变形例1中，主要是节流孔构造的形状与上述实施方式不同，因此重点说明节流孔构造，省略或简化其他实质上相同的结构来进行说明。

<节流孔构造402的变形例>

以下，使用图8对变形例1进行说明。图8是说明变形例1的喷墨头的图。在图8中，示出了从与图4相同的视点观察到一个喷出流路的剖视图，一并示出了三个例子的变形例所涉及的各喷出流路和用于比较的前述的实施方式所涉及的喷出流路。

图8的(A)是与前述的实施方式相同的基本结构(比较例)。与此相对，如图8的(B)所示，在变形例1的第1例中的节流孔构造402b中，流路阻力变化的位置的结构由具有阶段性的倾斜的阶段倾斜导流部(第1导流部的一例)构成。阶段倾斜导流部在从液体材料供给流路318到液体材料回收流路319的方向上，向节流孔构造402b的开口引导液体材料。由此，能够消除容易产生气泡、滞留的比较接近直角的角，使液体材料的流动顺畅。

此外，如图8的(C)所示，变形例1的第2例中的节流孔构造402c具有流路宽度阶段性地变化的阶梯状导流部(第1导流部的一例)。由此，在喷出流路中流通的液体材料逐渐向节流孔构造402c的开口被引导，能够使液体材料的流动顺畅。

进而，如图8的(D)所示，变形例1的第3例中的节流孔构造402d具有平滑的流线形状的流线形导流部(第1导流部的一例)。由此，能够消除容易产生气泡、滞留的角，能够使液体材料的流动顺畅。

另外，以上的三个例子所示的第1导流部可以形成于在各喷出流路形成有两处的节流孔构造402中的一方。此外，在图8中，面向压力室210和液体材料供给流路318这两方而线对称地形成有第1导流部，但也可以仅形成于上游侧(液体材料供给流路318侧)的一方。这对于压力室210与液体材料回收流路319之间的节流孔结构402也是同样的。

如以上说明的那样，实施方式的变形例1中的喷墨头所具备的节流孔构造，在从液体材料供给流路318至液体材料回收流路319的方向上，具有将所述液体材料引导至所述节流孔构造的开口的第1导流部。

通过这样的结构，从液体材料供给流路318通向压力室210以及液体材料回收流路319的液体材料的流动变得顺畅，能够抑制作为喷出不良的主要原因之一的气泡的产生、滞留。

(变形例2)

以下，进一步对变形例2进行说明。在变形例2中，主要是压力室的形状与上述实施方式不同，因此重点说明压力室，省略或简化其他实质上相同的结构来进行说明。

<压力室210的变形例>

以下，使用图9对变形例2进行说明。图9是说明变形例2的喷墨头的图。在图9中，示出了从与图5的(A)相同的视点观察到的一个喷出流路的剖视图，一并示出了三个例子的变形例所涉及的各喷出流路和用于比较的前述的实施方式所涉及的喷出流路。

图9的(A)是与前述的实施方式相同的基本结构(比较例)。与此相对，如图9的(B)所示，在变形例2的第1例中，压力室210e构成为，从喷出流路中的液体材料的流通方向(Y轴方向)观察，压力室210e的剖面随着从隔膜212靠近喷嘴板401e而阶段性地倾斜。更具体地说，喷嘴板401e的Z轴正侧(压力室210e侧)表面配置为从X轴方向的两侧夹着喷嘴孔200，并具有朝向喷嘴孔200引导液体材料的阶段倾斜面(第2导流部的一例)。由此，能够将液体材料中传播的压力波向喷嘴孔200汇集，因此能够将所施加的压力高效地用于液体材料的喷出。

此外，如图9的(C)所示，在变形例2的第2例中，从Y轴方向观察，压力室210f构成为随着从隔膜212靠近喷嘴板401f而压力室210f的剖面中的宽度阶段性地变窄的阶梯状。更具体地说，喷嘴板401f的Z轴正侧表面配置为从X轴方向的两侧夹着喷嘴孔200，并具有朝向喷嘴孔200引导液体材料的阶梯状面(第2导流部的一例)。由此，能够将液体材料中传播的压力波向喷嘴孔200汇集，因此能够将所施加的压力高效地用于液体材料的喷出。

进而，如图9的(D)所示，在变形例2的第3例中，从Y轴方向观察，压力室210g构成为随着从隔膜212靠近喷嘴板401g而压力室210g的剖面的宽度平滑地变窄的流线形。更具体地说，喷嘴板401g的Z轴正侧表面配置为从X轴方向的两侧夹着喷嘴孔200，并具有朝向喷嘴孔200引导液体材料的流线形面(第2导流部的一例)。由此，能够将液体材料中传播的压力波向喷嘴孔200汇集，因此能够将所施加的压力高效地用于液体材料的喷出。

另外，在以上的三个例子中，对第2导流部是喷嘴板的一部分的情况进行了说明，但也可以由压力壁211具备该第2导流部，此外，也可以构成为与它们分体的构件。

如以上说明的那样，在实施方式的变形例2中的喷墨头的压力室中还具备：在从Z轴方向观察的俯视观察下与从液体材料供给流路318到液体材料回收流路319的方向正交的方向(即X轴方向)上，配置在夹着喷嘴孔200的两侧而朝向喷嘴孔(200)引导液体材料的第2导流部。

通过这样的结构，能够将隔膜212的振动引起的液体材料的压力波汇集在喷嘴孔200附近，能够高效地喷出液体材料。

通过以上那样的实施方式、变形例1以及变形例2所涉及的喷墨头以及具备该喷墨头的喷墨涂敷装置以及涂敷方法，能够实现在必须长期连续驱动的电子设备制造等产业用途中应用的喷墨方式。

(其他实施方式)

以上，对实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式。

此外，在上述实施方式中例示了构成喷墨头的结构要素，但喷墨头所具备的结构要素的功能可以任意分配给构成喷墨头的多个部分。

另外，本公开也包含在对各实施方式实施本领域技术人员能够想到的各种变形而得到的方式、或者在不脱离本公开的主旨的范围内任意地组合各实施方式中的结构要素以及功能而实现的方式。

例如，节流孔构造402由在X轴方向上夹着开口的两个构件构成，但只要在X轴方向的正侧或者负侧的端部具有开口，则也可以由一个构件构成。

此外，在上述中，对具备压力波反射壁213的结构进行了说明，但在通过节流孔结构402等能够设计充分的压力波的反射机构的情况下，也可以不具备压力波反射壁213。

此外，说明了喷嘴孔200的位置是与液体材料供给流路318相比更靠近液体材料回收流路319的配置，但不限于此。在通过节流孔构造402等能够设计充分的压力波的反射机构的情况下，也可以在容易设计反射波的压力室210的中央部配置喷嘴孔200。

产业上的可利用性

在本公开的喷墨头及具备该喷墨头的喷墨涂布装置及方法中，能够高速且稳定地控制包含功能性粒子的高粘度液体材料的涂敷，能够以非接触的方式在所需部位以任意图案高速涂敷最适合的量。

因此，优选在例如对凹凸面或曲面等立体结构物的3D涂敷、多品种少量的电子设备制造中的生产率提高等目的下，作为用于涂敷任意图案的喷墨头以及具备该喷墨头的喷墨涂敷装置来使用。

Claims (7)

1.一种喷墨头，具备：

喷嘴孔，喷出液体材料；

压力室，与所述喷嘴孔连通；

供给流路，与所述压力室连通，向该压力室供给所述液体材料；

回收流路，与所述压力室连通，从该压力室回收所述液体材料；

隔膜，相对于供给到所述压力室内的所述液体材料进行往复振动；

致动器，赋予用于使所述隔膜振动的位移；

节流孔构造，分别配置在所述供给流路与所述压力室之间、以及所述回收流路与所述压力室之间，在从所述液体材料的喷出方向观察的俯视观察下比所述压力室窄；以及

压力波反射壁，与所述隔膜的位移部分抵接，并且设置于所述压力室的外缘部，

在所述俯视观察下，所述节流孔构造配置在与所述压力波反射壁相比更远离喷嘴孔的位置。

2.一种喷墨头，具备：

喷嘴孔，喷出液体材料；

压力室，与所述喷嘴孔连通；

供给流路，与所述压力室连通，向该压力室供给所述液体材料；

回收流路，与所述压力室连通，从该压力室回收所述液体材料；

隔膜，相对于供给到所述压力室内的所述液体材料进行往复振动；

致动器，赋予用于使所述隔膜振动的位移；

节流孔构造，分别配置在所述供给流路与所述压力室之间、以及所述回收流路与所述压力室之间，在从所述液体材料的喷出方向观察的俯视观察下比所述压力室窄；以及

导流部，形成在所述压力室，在所述俯视观察下的与从所述供给流路到所述回收流路的方向正交的方向上，配置在夹着所述喷嘴孔的两侧，朝向所述喷嘴孔引导所述液体材料，

在从所述供给流路到所述回收流路的方向观察的俯视观察下，所述导流部具有：具有阶段性的倾斜的阶段倾斜面、宽度阶段性地变窄的阶梯状面、或者宽度平滑地变窄的流线形面。

3.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其中，

所述喷嘴孔配置在与所述供给流路相比更靠近所述回收流路侧的位置。

4.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其中，

所述致动器使用压电元件构成。

5.一种喷墨涂敷装置，具备：

权利要求1～4中的任一项所述的喷墨头；

液体材料供给单元，向所述喷墨头供给所述液体材料；

控制单元，生成驱动所述致动器的电信号，控制基于所述喷墨头的所述液体材料的喷出动作；以及

输送单元，使所述喷墨头和涂敷对象物相对移动。

6.一种喷墨涂敷方法，包括：

产生步骤，使收纳从供给流路供给的液体材料的压力室的体积缩小来产生压力波；以及

喷出步骤，通过与隔膜的位移部分抵接且设置在所述压力室的外缘部的压力波反射壁、和分别配置在供给流路与所述压力室之间以及回收流路与所述压力室之间的节流孔构造，使所产生的所述压力波向喷嘴孔的方向反射，从而使所述液体材料从所述喷嘴孔喷出，所述隔膜相对于供给到所述压力室内的所述液体材料进行往复振动，

在从所述液体材料的喷出方向观察的俯视观察下，所述节流孔构造配置在与所述压力波反射壁相比更远离喷嘴孔的位置。

7.一种喷墨涂敷方法，包括：

产生步骤，使收纳从供给流路供给的液体材料的压力室的体积缩小来产生压力波；以及

喷出步骤，通过设置在所述压力室的压力波反射壁、和分别配置在供给流路与所述压力室之间以及回收流路与所述压力室之间的节流孔构造，使所产生的所述压力波向喷嘴孔的方向反射，从而使所述液体材料从所述喷嘴孔喷出，

在所述喷出步骤中，通过形成在所述压力室且朝向所述喷嘴孔引导所述液体材料的导流部，将所述压力波向所述喷嘴孔汇集，

所述导流部配置在夹着所述喷嘴孔的两侧，

在从与所述液体材料的喷出方向正交且与夹着所述喷嘴孔的两侧的所述导流部的排列方向正交的方向观察的俯视观察下，所述导流部具有：

具有阶段性的倾斜的阶段倾斜面、宽度阶段性地变窄的阶梯状面、或者宽度平滑地变窄的流线形面。