JP2010221579A

JP2010221579A - 液滴噴射ヘッド及び塗布体の製造方法

Info

Publication number: JP2010221579A
Application number: JP2009072433A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Kinoshita; 静雄木下; Hiroshi Koizumi; 洋小泉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】共通インク室内のインク滞留部をなくすことにより、インク変質を抑制して安定した吐出を維持することのできる液滴噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】突起面に形成された底部を持つ共通インク室１００が形成されたベース部材１０８と、前記底部の最下点に接続される連絡流路１０４が形成されたリストリクタプレート１０２と、連絡流路１０４に接続される個別インク室１０９が形成された液室プレート１０３ａと、個別インク室１０９に連通するノズルを有するノズルプレート１０３ｂとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴を噴射する液滴噴射ヘッド及び塗布体の製造方法に関する。

液滴噴射装置は、画像情報の印刷のほか、液晶表示装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置、電子放出表示装置、プラズマ表示装置、電気泳動表示装置等の様々な平面型表示装置を製造する際に用いられている。この液滴噴射装置は、インク等の液体を複数のノズルから液滴として噴射する液滴噴射ヘッド（例えば、インクジェットヘッド）を備えており、その液滴噴射ヘッドにより基板等の塗布対象物に液滴を着弾させ、所定パターンのドット列を順次形成し、様々な塗布体を製造する。

液滴噴射ヘッドは、複数の圧電素子（例えば、ピエゾ素子）により、液体を収容する複数の液室の各々の容積を変化させ、それらの液室内の液体を各ノズルからそれぞれ噴射する。この液滴噴射ヘッドは、各液室及びメイン流路を有する液室プレート（中間プレート）と、それらの液室にそれぞれ連通する複数のノズルを有するノズルプレートとを備えている。各液室とメイン流路とは、それぞれリストリクタ等の制限流路により接続されている。この制限流路は、その開口面積が狭く形成されており、圧電素子の駆動を要因とするクロストークや液室からメイン流路への液体の逆流を制限する。

このように圧電素子を利用したダイレクトモードで動作する従来の液滴噴射ヘッドでは、図３に示すように、共通インク室１００から個別インク室１０９への連絡流路１０４を共通インク室１００の上部側に形成しているのが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。また、共通インク室１００の底部は水平面で構成されていた。

特表平１０−５０６０６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載される従来の流路構造によると、共通インク室の底部がインク滞留部となり、この部分でインクの変質が進行してしまう。このようにインク滞留部で変質したインクは、パージなどのノズルクリーニング時に個別インク室に移動してしまうので、その後の吐出が不安定となり、塗布品質の低下を招くという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、共通インク室内のインク滞留部をなくすことにより、インク変質を抑制して安定した吐出を維持することのできる液滴噴射ヘッド及び塗布体の製造方法を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、液滴噴射ヘッドにおいて、突起面に形成された底部を持つ共通液室が形成されたベース部材と、前記底部の最下点に接続される連絡流路が形成されたリストリクタプレートと、前記連絡流路に接続される個別液室が形成された液室プレートと、前記個別液室に連通するノズルを有するノズルプレートとを備えたことである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、塗布体の製造方法において、前述の第１の特徴に係る液滴噴射ヘッドを用いて、塗布対象物に向けて液滴を噴射して塗布する工程を有することである。

本発明によれば、共通インク室内のインク滞留部がなくなるので、インク変質起因による吐出不良・塗布品質の低下を防ぐことができ、安定した高品質な生産が可能となる。

本発明の実施の形態における液滴噴射ヘッドの断面図である。本発明の実施の形態における液滴噴射ヘッドの分解斜視図である。従来の液滴噴射ヘッドの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施の形態における液滴噴射ヘッド（例えば、インクジェットヘッド）は、図１及び図２に示すように、ベース部材１０８とダイヤフラムプレート１０６とリストリクタプレート１０２と液室プレート１０３ａとノズルプレート１０３ｂとを備えている。

ベース部材１０８は、例えばステンレス等の金属材料により形成されている。ベース部材１０８には、外部から供給されたインクを収容する共通インク室１００が形成されている。共通インク室１００は、突起面に形成された底部を持つ。ベース部材１０８には、圧電素子１０８ａが挿入される挿入口１０８ｂが形成されている。挿入口１０８ｂは、例えば長方形状に形成されており、ベース部材１０８の表面の略中央に設けられている。

支持部材１０８ｃは、２列に並んだ複数の圧電素子１０８ａを支持している。これらの圧電素子１０８ａは、ベース部材１０８に形成された挿入口（図示せず）に挿入され、圧電素子１０８ａの各先端はダイヤフラムプレート１０６に接着固定されている。圧電素子１０８ａには、電圧印加用の配線が接続されている。圧電素子１０８ａに電圧が印加されると、圧電素子１０８ａの伸縮によりダイヤフラムプレート１０６が振動する。

ダイヤフラムプレート１０６は、例えば弾性材料により形成されている。ダイヤフラムプレート１０６は、圧電素子１０８ａの伸縮により変形し、液室プレート１０３ａの各個別インク室１０９の容積を各々増減させる。これにより、各個別インク室１０９内のインクが各オリフィス１０１から液滴として噴射される。ダイヤフラムプレート１０６には、共通インク室１００と対向する位置に長穴１０６ａが形成されている。

リストリクタプレート１０２には、共通インク室１００から個別インク室１０９に通じる連絡流路１０４が形成されている。連絡流路１０４の一方端は共通インク室１００の底部の最下点に接続され、他方端は個別インク室１０９に接続される。共通インク室１００の底部の最下点とは、共通インク室１００内でインクが滞留しやすい部分を意味する。連絡流路１０４の開口面積は狭く形成されており、圧電素子１０８ａの駆動を要因とするクロストークや個別インク室１０９から共通インク室１００へのインクの逆流を制限する。リストリクタプレート１０２には、共通インク室１００と対向する位置に長穴１０２ａが形成されている。

液室プレート１０３ａは、例えば金属やセラミック等の材料により形成されている。液室プレート１０３ａには、連絡流路１０４から供給されるインクを収容する個別インク室１０９が形成されている。液室プレート１０３ａは、ダイヤフラムプレート１０６側に三角柱状の突起部１０７を有する。この突起部１０７は、長穴１０６ａ及び１０２ａに嵌め込まれて共通インク室１００の底部となる。

ノズルプレート１０３ｂは、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術等の半導体の微細加工技術を用いて、例えばガラス等の材料により形成されている。ノズルプレート１０３ｂには、オリフィス１０１と個別インク室１０９とを連通する液体流路１０５が形成されている。液体流路１０５はノズルとして機能し、オリフィス１０１はノズル口として機能する。

次に、このような液滴噴射ヘッドの噴射動作について説明する。

電圧が圧電素子１０８ａに印加されると（印加電圧オン）、圧電素子１０８ａが縮み、ダイヤフラムプレート１０６を変形させて、個別インク室１０９の容積を増大させる。このとき、容積が増大した個別インク室１０９には、図１に矢印で示すように、共通インク室１００の最下点から連絡流路１０４を経由してインクが補充される。その後、電圧が圧電素子１０８ａに印加されなくなると（印加電圧オフ）、ダイヤフラムプレート１０６が元の形状に復帰し、個別インク室１０９の容積も元に戻る。このとき、個別インク室１０９内のインクが圧迫され、そのインクがオリフィス１０１から液滴として噴射される。

以上のように、本発明の実施の形態における液滴噴射ヘッドでは、共通インク室１００の最下点に連絡流路１０４が位置しており、かつ共通インク室１００の底部が突起面に形成されている。これにより、共通インク室１００内のインク滞留部がなくなるので、インク変質起因による吐出不良・塗布品質の低下を防ぐことができ、安定した高品質な生産が可能となる。

なお、ここでは、三角柱状の突起部１０７を液室プレート１０３ａに形成することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、共通インク室１００の底部が突起面に形成されれば、他の構成であっても同様の効果を得ることができる。

また、ここでは、長穴１０２ａ及び１０６ａの幅については特に言及しなかったが、これら長穴１０２ａ及び１０６ａの幅は突起部１０７の幅以上であればよく、特に限定されるものではない。例えば、図２では、長穴１０２ａの幅と長穴１０６ａの幅とを同程度のサイズで描いているが、１０２ａの幅よりも長穴１０６ａの幅を広くすることも可能である。このようにすれば、共通インク室１００から連絡流路１０４にインクがより流れやすくなるという効果がある。

１００…共通インク室、１０１…オリフィス、１０２…リストリクタプレート、１０２ａ…長穴、１０３ａ…液室プレート、１０３ｂ…ノズルプレート、１０４…連絡流路、１０５…液体流路、１０６…ダイヤフラムプレート、１０６ａ…長穴、１０７…突起部、１０８…ベース部材、１０８ａ…圧電素子、１０８ｂ…挿入口、１０８ｃ…支持部材、１０９…個別インク室。

Claims

液体を噴射する液滴噴射ヘッドであって、
突起面に形成された底部を持つ共通液室が形成されたベース部材と、
前記底部の最下点に接続される連絡流路が形成されたリストリクタプレートと、
前記連絡流路に接続される個別液室が形成された液室プレートと、
前記個別液室に連通するノズルを有するノズルプレートと、
を備えたことを特徴とする液滴噴射ヘッド。
前記リストリクタプレートは、前記共通液室と対向する位置に長穴を有し、
前記液室プレートは、前記長穴に嵌め込まれて前記共通液室の底部となる突起部を有することを特徴とする請求項１記載の液滴噴射ヘッド。
請求項１又は２記載の液滴噴射ヘッドを用いて、塗布対象物に向けて液滴を噴射して塗布する工程を有することを特徴とする塗布体の製造方法。