JP2011083706A - Printing head and discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、印刷ヘッド及び吐出装置に関し、特に圧電振動子を用いるものに関する。 The present invention relates to a print head and a discharge device, and particularly to a printer using a piezoelectric vibrator.
近年では、液晶表示装置のカラーフィルタや有機EL表示装置の製造にインクジェット方式の吐出装置が用いられている。
図3(a)、(b)の符号101は、そのような従来の吐出装置の印刷ヘッドの一例を示しており、図3(a)は内部構造を説明するための概略正面図、図3(b)は同概略側面図である。
In recent years, inkjet type ejection devices have been used in the manufacture of color filters for liquid crystal display devices and organic EL display devices.
印刷ヘッド101は筐体102とノズルプレート106と弾性板105とを有している。筐体102は略直方体の形状であり、一面を下方に向けて底面にされている。弾性板105は筐体102の底面に上方を向いた面が密着され固定されている。ノズルプレート106は弾性板105の下方を向いた面に上方を向いた面が密着され固定されている。
The
ノズルプレート106の下方を向いた面には複数の吐出口110が設けられ、ノズルプレート106の内部には複数の圧力発生室109が互いに離間して設けられている。各圧力発生室109内は吐出流路114によりそれぞれ異なる吐出口110に接続されている。
弾性板105の下方を向いた面は、ノズルプレート106の上方を向いた面に設けられた各圧力発生室109の開口から各圧力発生室109内に部分的に露出されている。
A plurality of
The surface facing downward of the
筐体102の側面には凹形状の窪みが設けられ、筐体102の底面の各圧力発生室109の真上位置には窪み171の内側とそれぞれ連結するように、鉛直方向に複数の貫通孔107が設けられている。弾性板105の上方を向いた面は各貫通孔107を介して窪み171の内側に部分的に露出されている。
窪み171の内側には複数の圧電振動子104と固定板103とが配置されている。
固定板103は窪み171の底面に固定されている。
A plurality of through-holes are provided in the vertical direction so that a concave recess is provided on the side surface of the
A plurality of
The
各圧電振動子104は棒形状であり、長手方向を鉛直方向と平行にして、それぞれ異なる圧力発生室109の真上位置に、水平方向に一列に並んで配置されている。各圧電振動子104の下端はそれぞれ異なる貫通孔107内に挿入され、弾性板105の上方を向いた面に当接されている。また各圧電振動子104は弾性板105から離間した一部で固定板103に固定されている。
Each
筐体102の内部には共通インク室108が設けられている。各圧力発生室109内は接続流路115により共通インク室108内に接続されている。
印刷ヘッド101の外部には、不図示のインクタンクが配置されており、インクタンクは供給流路117により共通インク室108内に接続されている。
A
An ink tank (not shown) is disposed outside the
吐出液の蓄液されたインクタンクから共通インク室108内に吐出液が供給されると、吐出液は接続流路115を介して各圧力発生室109内にそれぞれ流入し、各圧力発生室109内はそれぞれ吐出液で充満される。
各圧力発生室109内が吐出液で充満された状態で、圧電振動子104に直流電圧が印加されると、圧電振動子104の下端部は長手方向に振動し、弾性板105を介して圧力発生室109内の吐出液に押圧力が印加され、吐出液は吐出口110から吐出される。
When the discharge liquid is supplied into the
When a DC voltage is applied to the
上述のような従来の印刷ヘッド101では、一般的に、各圧電振動子104は固定板103と共に筐体102に対して着脱不可能な方法で固定されている。従って、吐出液がヘッド内部に誤って浸入した場合や、圧電振動子104に対して過度の入力電圧が印加された場合等の不測の事態によって、複数ある圧電振動子104の一部が損傷を受け、吐出液の吐出が部分的に不可能になると、通常、当該印刷ヘッド101を破棄して新品に換装する方法によって復旧がなされていた。
しかしながら、この方法では、複数ある圧電振動子104の一つのみが損傷した場合でも、当該印刷ヘッド101が破棄されることになり、コスト上の負担が大きいという問題があった。
In the
However, with this method, even when only one of the plurality of
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、圧電振動子の損傷による吐出不良を修復でき、修復後も液滴吐出性能が劣化しないインクジェット方式の印刷ヘッド及び吐出装置を提供することにある。 The present invention was created in order to solve the above-described disadvantages of the prior art. The purpose of the present invention is to perform ink jet printing capable of repairing a discharge failure due to damage to a piezoelectric vibrator and not deteriorating the droplet discharge performance after the repair. To provide a head and an ejection device.
上記課題を解決するために本発明は、ヘッド本体と、前記ヘッド本体に固定され、複数の圧力発生室が内部に形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートに形成された各前記圧力発生室の開口をそれぞれ塞ぐように設けられた振動部と、前記ノズルプレートの外側から前記振動部に当接された複数の圧電振動子と、前記ノズルプレートに形成され、各前記圧力発生室にそれぞれ接続された複数の吐出口と、を有する印刷ヘッドであって、前記ヘッド本体には固定板が固定され、各前記圧電振動子はそれぞれ前記振動部から離間した一部で前記固定板に固定され、前記固定板は、前記固定板に固定された複数の前記圧電振動子と共に前記ヘッド本体から着脱可能に構成された印刷ヘッドである。
本発明は、ヘッド本体と、前記ヘッド本体に固定され、複数の圧力発生室が内部に形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートに形成された各前記圧力発生室の開口をそれぞれ塞ぐように設けられた振動部と、前記ノズルプレートの外側から前記振動部に当接された複数の圧電振動子と、前記ノズルプレートに形成され、各前記圧力発生室にそれぞれ接続された複数の吐出口と、を有する印刷ヘッドであって、前記ヘッド本体には複数の固定板が固定され、各前記圧電振動子はそれぞれ前記振動部から離間した一部でいずれかの前記固定板に固定され、各前記固定板は、他の前記固定板は前記ヘッド本体に固定された状態で、該前記固定板に固定された複数の前記圧電振動子と共に前記ヘッド本体からそれぞれ別個に着脱可能に構成された印刷ヘッドである。
本発明は印刷ヘッドであって、各前記圧電振動子の前記振動部から離間した一部は接着剤層を介して前記固定板に固定され、各前記圧電振動子の下端は前記振動部に直接接着された印刷ヘッドである。
本発明は印刷ヘッドであって、前記振動部は樹脂からなり、各前記圧電振動子の端部は前記振動部の厚みを超えない範囲で前記振動部に埋没して接触した状態で接着された印刷ヘッドである。
本発明は印刷ヘッドであって、前記振動部は、タイプAデュロメータ硬さ試験で測定された硬さが35以上である印刷ヘッドである。
本発明は印刷ヘッドであって、前記ノズルプレートは前記ヘッド本体に設けられた板状部に固定され、前記振動部は前記板状部に固定された印刷ヘッドである。
本発明は印刷ヘッドであって、前記板状部の各前記圧力発生室の開口と対面する部分には貫通孔部が設けられ、前記振動部の周囲は前記貫通孔部の内周に接着された印刷ヘッドである。
本発明は印刷ヘッドであって、前記貫通孔部は複数の貫通孔で構成され、前記振動部は複数の弾性部材で構成され、各前記圧電振動子の端部はそれぞれ異なる前記弾性部材に接着され、各前記弾性部材の周囲はそれぞれ異なる前記貫通孔の内周に接着された印刷ヘッドである。
本発明は吐出装置であって、前記印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドと相対的に水平移動可能に構成された基板ステージと、を有し、前記印刷ヘッドから吐出された吐出液が前記基板ステージに載置された吐出対象物の表面に着弾するように構成された吐出装置である。
In order to solve the above problems, the present invention provides a head main body, a nozzle plate fixed to the head main body and having a plurality of pressure generating chambers formed therein, and each of the pressure generating chambers formed in the nozzle plate. A vibrating portion provided so as to close each of the openings, a plurality of piezoelectric vibrators that are in contact with the vibrating portion from the outside of the nozzle plate, and formed on the nozzle plate and connected to each of the pressure generating chambers. A plurality of discharge ports, and a fixed plate is fixed to the head body, and each of the piezoelectric vibrators is fixed to the fixed plate at a part spaced apart from the vibrating portion, The fixed plate is a print head configured to be detachable from the head body together with the plurality of piezoelectric vibrators fixed to the fixed plate.
The present invention provides a head body, a nozzle plate fixed to the head body and having a plurality of pressure generation chambers formed therein, and an opening of each pressure generation chamber formed in the nozzle plate. A plurality of piezoelectric vibrators that are in contact with the vibration part from the outside of the nozzle plate, a plurality of discharge ports that are formed in the nozzle plate and are connected to the pressure generation chambers, respectively. A plurality of fixed plates are fixed to the head main body, and each of the piezoelectric vibrators is fixed to any one of the fixed plates at a part spaced apart from the vibrating portion. The plate is configured to be detachable separately from the head body together with the plurality of piezoelectric vibrators fixed to the fixing plate in a state where the other fixing plate is fixed to the head body. It was a printing head.
The present invention is a printing head, wherein a part of each piezoelectric vibrator spaced apart from the vibrating portion is fixed to the fixing plate via an adhesive layer, and a lower end of each piezoelectric vibrator is directly attached to the vibrating portion. A bonded print head.
The present invention is the printing head, wherein the vibration part is made of resin, and an end portion of each piezoelectric vibrator is buried in and in contact with the vibration part within a range not exceeding the thickness of the vibration part. Print head.
This invention is a print head, Comprising: The said vibration part is a print head whose hardness measured by the type A durometer hardness test is 35 or more.
The present invention is a print head, wherein the nozzle plate is fixed to a plate-like portion provided in the head body, and the vibration portion is a print head fixed to the plate-like portion.
The present invention is the printing head, wherein a portion of the plate-like portion facing the opening of each pressure generating chamber is provided with a through hole portion, and the periphery of the vibrating portion is bonded to the inner periphery of the through hole portion. Print head.
The present invention is a print head, wherein the through hole portion includes a plurality of through holes, the vibration portion includes a plurality of elastic members, and ends of the piezoelectric vibrators are bonded to the different elastic members. The periphery of each of the elastic members is a print head bonded to the inner periphery of the different through hole.
The present invention is an ejection apparatus, comprising: the print head; and a substrate stage configured to be horizontally movable relative to the print head, and the ejection liquid ejected from the print head is applied to the substrate stage. It is the discharge device comprised so that it might land on the surface of the mounted discharge target object.
本発明は印刷ヘッドであって、前記インク室から各前記圧力発生室に吐出液が供給され、前記弾性部材は前記吐出液と接触し、前記圧電振動子が振動すると、前記弾性部材を介して前記圧力発生室内の吐出液に振動が伝達され、振動が伝達された前記吐出液が前記吐出口から吐出される印刷ヘッドである。
なお、タイプAデュロメータ硬さ試験の試験方法はJIS K6253:2006に規定されている。
The present invention is a print head, wherein a discharge liquid is supplied from the ink chamber to each pressure generation chamber, the elastic member comes into contact with the discharge liquid, and when the piezoelectric vibrator vibrates, the elastic member passes through the elastic member. The print head is configured such that vibration is transmitted to the discharge liquid in the pressure generation chamber, and the discharge liquid to which the vibration is transmitted is discharged from the discharge port.
The test method for the type A durometer hardness test is defined in JIS K6253: 2006.
各圧電振動子は筐体から所定の数毎に個別に着脱可能に構成されているので、部分的な圧電振動子の損傷による印刷ヘッドの吐出不良を低コストで修復できる。
固定板の取付状態や圧電振動子と弾性部材との当接状態は修復前後で変化しないので、吐出性能を劣化させずに印刷ヘッドの吐出不良を修復できる。
Since each piezoelectric vibrator is configured to be individually detachable from the housing every predetermined number, it is possible to repair the ejection failure of the print head due to partial damage of the piezoelectric vibrator at a low cost.
Since the mounting state of the fixing plate and the contact state between the piezoelectric vibrator and the elastic member do not change before and after the repair, the ejection failure of the print head can be repaired without deteriorating the ejection performance.
本発明である吐出装置の構造の一例を説明する。
図1は吐出装置50の立体図を示している。
吐出装置50は台座51と基板ステージ53と印刷ヘッド1とを有している。
台座51の上方を向いた面は水平にされ、その面には互いに平行な2本の直線状の主レール52a、52bが設けられている。
An example of the structure of the ejection device according to the present invention will be described.
FIG. 1 shows a three-dimensional view of the
The
The surface facing upward of the
基板ステージ53は主レール52a、52b上に両方のレールに架かるように配置されている。基板ステージ53の下方を向いた面の、主レール52a、52bと向かい合う部分にはそれぞれ主レール上移動機構61a、61bが設けられている。主レール上移動機構61a、61bにはそれぞれモーターが備えられ、制御装置65から制御信号を受けると、基板ステージ53を主レール52a、52bの長手方向に沿って往復移動可能に構成されている。
基板ステージ53の上方を向いた面には基板保持面58が設けられ、真空吸着等により吐出対象物である基板を保持可能に構成されている。
The substrate stage 53 is arranged on the
A
台座51上の基板ステージ53よりも高い位置には、棒形状のブリッジ54が、その長手方向が主レール52a、52bの長手方向と垂直で水平になるように配置されている。
ブリッジ54の両端部は、台座51上の2本の主レール52a、52bのそれぞれの外側に設けられた支柱55a、55bの上端部にそれぞれ固定されている。
At a position higher than the substrate stage 53 on the
Both ends of the
印刷ヘッド1は、台座51上の基板ステージ53よりも高い位置で、ブリッジ54の側面上に配置されている。
ブリッジ54の印刷ヘッド1と向かい合う方の側面には、その長手方向に沿って直線状の副レール56が設けられ、印刷ヘッド1の側面の、副レール56と向かい合う部分には副レール上移動機構62が設けられている。副レール上移動機構62にはモーターが備えられ、制御装置65から制御信号を受けると、印刷ヘッド1を副レール56の長手方向に沿って往復移動可能に構成されている。
The
The side surface of the
従って、基板ステージ53を主レール52a、52bの長手方向に沿って移動させ、ブリッジ54の下方を通過させながら、印刷ヘッド1を副レール56の長手方向に沿って往復移動させることにより、印刷ヘッド1を基板ステージ53上の所望位置の上方に位置させることが可能であり、その状態で印刷ヘッド1から吐出液を吐出させると、基板ステージ53の基板保持面58上に載置された吐出対象物表面の所望位置に吐出液を着弾させることができる。
Accordingly, the
本発明の吐出装置50における移動機構は、印刷ヘッド1が基板ステージ53上を相対的に水平移動可能に構成されている限りでは上記の構造に限定されず、台座51に対して静止した基板ステージ53の上方を印刷ヘッド1が水平で互いに垂直な2方向に移動可能に構成されていてもよいし、台座51に対して静止した印刷ヘッド1の下方を基板ステージ53が水平で互いに垂直な2方向に移動可能に構成されていてもよい。
The moving mechanism in the
図2(a)は印刷ヘッド1の内部構造を説明するための概略正面図を示し、図2(b)は同概略側面図を示している。
印刷ヘッド1は、筐体(ヘッド本体)2とノズルプレート6と複数の圧力発生モジュール70とを有している。
2A is a schematic front view for explaining the internal structure of the
The
筐体2は略直方体の形状であり、ノズルプレート6は略方形平板の形状である。筐体2は一面を下方に向けて底面にされており、ノズルプレート6は筐体2の底面に固定されている。
ノズルプレート6の下方を向いた面には複数の吐出口10が設けられ、ノズルプレート6の内部には複数の圧力発生室9が互いに離間して設けられている。各圧力発生室9内は吐出流路14によりそれぞれ異なる吐出口10に接続されている。
The
A plurality of
筐体2の側面には凹形状の窪み71が設けられ、筐体2の底部には窪み71の下方の側面と筐体2の底面とから2面が構成された板状部29が形成されている。
板状部29には鉛直方向に貫通孔部が設けられている。
ここでは貫通孔部は圧力発生室9と同数の複数の貫通孔7から構成され、各貫通孔7はノズルプレート6の上方を向いた面に形成されたそれぞれ異なる圧力発生室9の開口と相対するように、開口と同じ配置かつ同じ中心間距離で設けられている。
A
The plate-
Here, the through-hole portion is composed of the same number of through-
ノズルプレート6の上方の面に形成された各圧力発生室9の開口から各前記圧力発生室9内に部分的に露出するように振動部が設けられている。
ここでは振動部は圧力発生室9と同数の複数の弾性部材5から構成され、各弾性部材5はそれぞれ異なる貫通孔7内に配置されている。
本発明の振動部は上記の構成に限定されず、一枚の弾性板から構成され、弾性板が板状部29の底面とノズルプレート6の上方を向いた面との間に挟まれて設けられてもよい。
Vibrating portions are provided so as to be partially exposed in the
Here, the vibration part is composed of the same number of
The vibrating portion of the present invention is not limited to the above-described configuration, and is constituted by a single elastic plate, and the elastic plate is provided between the bottom surface of the plate-
図6(a)は振動部が一枚の弾性板で構成される場合の印刷ヘッド1の内部構造を説明するための概略正面図を示し、図6(b)は同概略側面図を示している。符号28は弾性板を示している。
各圧力発生モジュール70は筐体2の窪み71の内側にそれぞれ配置されている。各圧力発生モジュール70はそれぞれ固定板3と複数の圧電振動子4とを有している。
FIG. 6A shows a schematic front view for explaining the internal structure of the
Each
各固定板3は窪み71の底面にそれぞれ固定されている。
各圧電振動子4は棒形状であり、長手方向を鉛直方向と平行にして、それぞれ異なる圧力発生室9の真上位置に、水平方向に一列に並んで配置されている。各圧電振動子4の下端はそれぞれ異なる貫通孔7を介して弾性部材5に当接されている。
ここでは各弾性部材5は樹脂からなり、各圧電振動子4の下端は各弾性部材5の厚みを超えない範囲で各弾性部材5に埋没して接触した状態で接着され、各弾性部材5の周囲は各貫通孔7の内周に接着されている。
Each fixing
Each
Here, each
本発明の各圧電振動子4と振動部との当接状態は上記のように直接接着される構成に限定されず、各圧電振動子4と振動部とはそれぞれ接着剤等を介して接着されていてもよい。図6(a)、(b)の符号27は接着剤を示している。
各圧電振動子4は弾性部材5から離間した一部でそれぞれ異なる固定板3に固定されている。各固定板3の当該固定部分より下部には切り欠きが形成され、各圧電振動子4の下端と固定板3とは離間されている。
The contact state between each
Each
各圧電振動子4の一側面には第一の電極層24が設けられ、それと反対側の側面には第二の電極層23が、第一の電極層24とは絶縁して設けられている。
第一の電極層24と第二の電極層23の間に直流電圧が印加されると、圧電振動子4の固定板3に固定されていない下端部は長手方向に伸長又は収縮のいずれかの形状変化を起こし、弾性部材5を介して、圧力発生室9内に押圧力を印加可能に構成されている。
A
When a DC voltage is applied between the
振動部はタイプAデュロメータ硬さ試験で測定された硬さが35以上のものが望ましい。
振動部は吐出液の溶媒に対して耐性を有する必要があり、振動部が樹脂の弾性部材5で構成される場合には、望ましい材質の例としては、シーリングやポッティング等で使用されるシリコーン系のペースト状ゴム素材が挙げられる。
本発明の振動部が一枚の弾性板28で構成される場合には、弾性板28の望ましい材質としては薄い金属箔や有機高分子のフィルム等が挙げられる。
The vibration part preferably has a hardness measured by a type A durometer hardness test of 35 or more.
The vibration part needs to be resistant to the solvent of the discharged liquid, and when the vibration part is composed of a resin
In the case where the vibration part of the present invention is composed of a single
本発明の印刷ヘッド1は、複数枚の固定板3が設けられた構造に限定されず、一枚の固定板3が設けられ、各圧電振動子4はこの固定板3に固定されている構造でもよい。
上述したような印刷ヘッド1の組み立て工程を、図4(a)〜(f)を参照して説明する。図4(a)〜(c)は各工程での印刷ヘッド1の側面図を示し、図4(d)〜(f)は図4(a)〜(c)の各工程において筐体2の底面を下方から見上げた平面図を示している。
The
The assembly process of the
図4(a)、(d)は印刷ヘッド1の組み立て前の状態を示している。印刷ヘッド1は筐体2とノズルプレート6と複数の圧力発生モジュール70とにそれぞれ分離されている。
筐体2の底部の板状部29には上述したように、筐体2の底面がノズルプレート6の上方を向いた面と固定される際に、それぞれ異なる圧力発生室9の上部の開口と連通するように複数の貫通孔7が設けられている。
4A and 4D show a state before the
As described above, when the bottom surface of the
各圧力発生モジュール70の構造を説明する。
各固定板3は略方形平板の形状であり、一端を下方に向けられている。各固定板3の一方の面は一面平坦に形成されている。他方の面は下部に切り欠きが形成され、切り欠きの厚みは切り欠きより上部の厚みよりも薄くされている。
各固定板3の切り欠きより上部には接着剤層25が配置されている。
各圧電振動子4の第一の電極層24が設けられた側面の上部は接着剤層25を介して各固定板3のいずれかに固定されている。このとき各圧電振動子4の下端は固定板3の下端より下方に突き出すようにされている。
The structure of each
Each fixing
An
The upper part of the side surface of each
まず、図4(b)、(e)に示すように、各圧電振動子4の下端がそれぞれ異なる貫通孔7の内側に挿入されるようにして、各圧力発生モジュール70をそれぞれ窪み71の内側に移動させる。各固定板3の上端に設けられた凸部が窪み71の上方の側壁に設けられた凹部と嵌合するように位置合わせして各圧力発生モジュール70を静止させる(図2(a)の正面図を参照)。このとき、それぞれ異なる貫通孔7の内側に挿入された各圧電振動子4の下端は、それぞれ貫通孔7の長さの範囲内であって、筐体2の底面から突き出さないような位置に静止している。また各固定板3の平坦な面はそれぞれ窪み71の底面に接触され、各固定板3の下端はそれぞれ窪み71の下方の側面に接触される。
First, as shown in FIGS. 4B and 4E, the lower ends of the
各固定板3の上部を主ネジ42により筐体2の所定位置にそれぞれネジ止めする(図2(a)の正面図を参照)。
各固定板3の切り欠きとその固定板3に固定された圧電振動子4の下部との間には隙間16が形成されている。
各圧電振動子4の列の長さよりも長い押さえ板11を、隙間16に配置し、押さえ板11の両端部を副ネジ41により筐体2の所定位置にネジ止めする(図2(a)の正面図を参照)。
The upper part of each fixing
A
The holding
各固定板3の押さえ板11と向かい合う面には凹部が設けられており、押さえ板11の各固定板3と向かい合う面には凸部が設けられている。押さえ板11の両端部を筐体2の所定位置にネジ止めすると、押さえ板11の凸部は各固定板3の凹部と嵌合するように構成されている。
A concave portion is provided on a surface of each fixing
このようにして、各固定板3は筐体2に対して相対的に所定の位置関係で位置合わせされ、それぞれ固定される。接着剤層25と固定板3とはそれぞれ導電性を有しており、各圧電振動子4の第一の電極層24は接着剤層25と固定板3とを介して筐体2に電気的に接続される。
In this manner, each fixing
次いで、振動部が樹脂の弾性部材5で構成される場合には、接着特性を有する液状の樹脂が表面に一様に塗布された剥離フィルムを筐体2の下方から、板状部29の貫通孔7が設けられた部分に剥離フィルムの樹脂面が接触するように押し当てると、各貫通孔7と向かい合う部分の樹脂は各貫通孔7内に押し込まれる。このとき各貫通孔7の内側に挿入されている圧電振動子4の下端は、筐体2の底面から突き出さないように位置しているので、樹脂を貫通せず、樹脂の下方を向いた面には露出しない。
Next, when the vibration part is composed of the
次いで、樹脂を硬化させると、圧電振動子4の下端は押し込まれた樹脂に、樹脂の厚みを超えない範囲で埋没した状態で接着され、押し込まれた樹脂の周囲は各貫通孔7の内周に接着され、各貫通孔7内は樹脂により密に塞がれる。
剥離フィルムを筐体2から剥がすと、図4(c)、(f)に示すように、各貫通孔7内にそれぞれ一つずつ弾性部材5が形成される。各弾性部材5は、互いに離間されている。
Next, when the resin is cured, the lower end of the
When the release film is peeled off from the
本発明の振動部が一枚の弾性板28で構成される場合には、図5の概略側面図に示すように、接着剤27が表面に塗布された弾性板28を、接着剤27の面が筐体2の底面に接触するように押し当て、接着剤27を介して弾性板28を筐体2の底面に接着させて、振動部が形成される。各圧電振動子4の下端は各貫通孔7内に押し込まれた接着剤27により弾性板28に接着される。
When the vibration part of the present invention is constituted by a single
次いで、一面に複数の回路電極22が設けられた回路基板21を、窪み71の開口付近に配置し、各回路電極22をそれぞれ異なる圧電振動子4の第二の電極層23に接触させ、電気的に接続させる。
回路基板21は不図示の制御装置に接続され、制御装置から制御信号を受けると、制御信号により選択された一つの回路電極22と自身の入力端子とを電気的に接続するように構成されている。
回路基板21の入力端子と筐体2とは、筐体2の外部に配置された直流電源69のそれぞれ異なる出力端子に接続されている(図2参照)。
Next, the
The
The input terminal of the
制御信号により回路基板21上で一つの回路電極22が選択された状態で、直流電源69から回路基板21と筐体2との間に直流電圧が印加されると、選択された回路電極22と接触する圧電振動子4に直流電圧が印加される。
筐体2の内部には共通インク室8が設けられ、筐体2の側面にはインクタンク接続口18が設けられている。共通インク室8内は供給流路17によりインクタンク接続口18に接続されている。共通インク室8の下部には底壁が設けられておらず、共通インク室8の内部は筐体2の底面に露出されている。
When a DC voltage is applied between the
A
次いで、図2(b)に示すように、各圧力発生室9の上部の開口と筐体2の底面のそれぞれ異なる貫通孔7とが相対し、各圧力発生室9内が接続流路15により共通インク室8内に接続するようにノズルプレート6と筐体2とを位置合わせをした状態で、ノズルプレート6の上方を向いた面を筐体2の底面に固定させる。このようにして、印刷ヘッド1は組み上がる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the opening at the top of each
ここでは筐体2の内部には、各圧力発生室9に共通の共通インク室8が設けられているが、本発明はこれに限定されず、各圧力発生室9にそれぞれ別個のインク室が設けれられていてもよい。
インクタンク接続口18は、印刷ヘッド1の外部に配置されたインクタンク57に接続されている。
インクタンク57には吐出液が蓄液されており、インクタンク57から共通インク室8内に吐出液が供給されると、吐出液は接続流路15を通って各圧力発生室9内にそれぞれ流入する(図1参照)。
Here, a
The ink
The discharge liquid is stored in the
圧力発生室9内に流入した吐出液は、吐出流路14を通って吐出口10に到達するが、吐出口10における吐出液の背圧が吐出液の重量による下向きの力とつりあい、吐出液に他の下向きの力が追加されない限り、吐出液は吐出口10から吐出されず、従って、吐出液が圧力発生室9内に充満した状態が維持される。
各圧力発生室9内に充満した吐出液は弾性部材5と接触する。
The discharge liquid that has flowed into the
The discharge liquid filled in each
各圧力発生室9内に吐出液が充満した状態で、制御装置により選択された一つの圧電振動子4に直流電圧が印加されると、その圧電振動子4の下端が振動し、その下端に接着された弾性部材5が振動して、その弾性部材5と接触する圧力発生室9内の吐出液に押圧力が印加され、吐出液はその圧力発生室9に接続された吐出口10から外部に吐出される。
When a DC voltage is applied to one
各固定板3は上述したような取付構造により筐体2に固定されているため、筐体2からそれぞれ別個に着脱可能に構成されている。
従って、印刷ヘッド1の一つの圧電振動子4が損傷した際には、印刷ヘッド1全体を交換しなくても、複数の固定板3のうち損傷した圧電振動子4が固定された一枚だけをそれに固定された複数の圧電振動子4と一緒に筐体2から取り外し、他の固定板3は筐体2に固定された状態で、修理することができる。
Since each fixing
Accordingly, when one
振動部が樹脂の弾性部材5で構成される場合には、弾性部材5は上方を向いた面が各圧電振動子4の下端に接着されると同時に、周囲が各貫通孔7の内周に直接接着されているため、所定の固定板3を筐体2から別個に取り外す際には、その固定板3に固定された複数の圧電振動子4の各下端に接着された弾性部材5は破壊される。しかしながら、筐体2の底面からノズルプレート6を分離したのち、各貫通孔7内から破壊された弾性部材5を除去して、その後上述した方法により弾性部材5を再作成することが可能である。
In the case where the vibration part is composed of a resin
本発明の振動部が一枚の弾性板28で構成される場合には、所定の固定板3を筐体2から取り外す際には、弾性板28は筐体2の底面とノズルプレート6の間に接着されたまま残留する。筐体2の底面からノズルプレート6を分離したのち、弾性板28を筐体2の底面から分離させる。筐体2の底面から残留した接着剤27を除去し、次いで新たな弾性板28の表面に新たに接着剤27を塗布して、その後上述した方法により一枚の弾性板28からなる振動部を再作成することが可能である。
When the vibrating portion of the present invention is configured by a single
振動部が樹脂の弾性部材5で構成される場合には、弾性部材5の厚みと、圧電振動子4端部の弾性部材5に対する埋没長が修復前後で変化しなければ、弾性部材5と圧電振動子4との当接状態は修復前後で同一となるため、修復前後で吐出性能は変化しない。
各固定板3と各圧電振動子4との接着は、筐体2と各固定板3と各圧電振動子4との相互の位置関係が変化しないように考慮された不図示の貼付治具を用いて行う。筐体2に対する圧電振動子4の相対的な位置関係は変化しないので、修復による吐出性能の変化は発生しない。
When the vibration part is composed of the resin
Adhesion between each
各圧電振動子4の端部が所定の厚みの弾性部材5に所定の埋没長で埋没して、接着剤を使わずに直接接触された状態で接着されることにより、両者の当接状態が均一になり、各圧電振動子4からそれぞれ弾性部材5を介して吐出液に印加される押圧力に差は生じなくなる。従って、押圧力の差に起因する各吐出口10からの吐出量の変動は発生しない。
また、各圧電振動子4の端部に当接する弾性部材5は、各圧電振動子4ごとに離間されているため、電圧が印加された圧電振動子4で発生する振動は、これと当接する弾性部材5のみに伝播するが、他の弾性部材5には伝播せず、弾性部材5を介した振動伝播により他の吐出口10から吐出液が吐出されるというクロストークの問題は発生しない。
The end portions of the
Further, since the
圧電振動子4の端部が弾性部材5に埋没する長さは、吐出液の吐出性能に影響する。
実施例として、弾性部材5の厚み0.50mmに対して圧電振動子4の先端部の埋没長を0.48mmとして上記のような印刷ヘッド1を製造した。
このとき、入力電圧50Vに対して平均速度4m/s、一滴あたりの平均吐出量40plの吐出性能が得られた。
The length at which the end of the
As an example, the
At this time, discharge performance with an average speed of 4 m / s and an average discharge amount of 40 pl per drop with respect to an input voltage of 50 V was obtained.
1……印刷ヘッド
2……筐体(ヘッド本体)
3……固定板
4……圧電振動子
5……弾性部材
6……ノズルプレート
7……貫通孔
8……インク室
9……圧力発生室
10……吐出口
29……板状部
50……吐出装置
53……基板ステージ
1 ……
3 ... Fixed
Claims (9)
前記ヘッド本体に固定され、複数の圧力発生室が内部に形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートに形成された各前記圧力発生室の開口をそれぞれ塞ぐように設けられた振動部と、
前記ノズルプレートの外側から前記振動部に当接された複数の圧電振動子と、
前記ノズルプレートに形成され、各前記圧力発生室にそれぞれ接続された複数の吐出口と、
を有する印刷ヘッドであって、
前記ヘッド本体には固定板が固定され、
各前記圧電振動子はそれぞれ前記振動部から離間した一部で前記固定板に固定され、
前記固定板は、前記固定板に固定された複数の前記圧電振動子と共に前記ヘッド本体から着脱可能に構成された印刷ヘッド。 The head body,
A nozzle plate fixed to the head body and having a plurality of pressure generating chambers formed therein;
A vibration part provided to block the opening of each pressure generating chamber formed in the nozzle plate;
A plurality of piezoelectric vibrators in contact with the vibration part from the outside of the nozzle plate;
A plurality of discharge ports formed in the nozzle plate and connected to the pressure generation chambers;
A print head comprising:
A fixing plate is fixed to the head body,
Each of the piezoelectric vibrators is fixed to the fixing plate at a part spaced apart from the vibrating part,
The print head is configured such that the fixed plate is detachable from the head body together with the plurality of piezoelectric vibrators fixed to the fixed plate.
前記ヘッド本体に固定され、複数の圧力発生室が内部に形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートに形成された各前記圧力発生室の開口をそれぞれ塞ぐように設けられた振動部と、
前記ノズルプレートの外側から前記振動部に当接された複数の圧電振動子と、
前記ノズルプレートに形成され、各前記圧力発生室にそれぞれ接続された複数の吐出口と、
を有する印刷ヘッドであって、
前記ヘッド本体には複数の固定板が固定され、
各前記圧電振動子はそれぞれ前記振動部から離間した一部でいずれかの前記固定板に固定され、
各前記固定板は、他の前記固定板は前記ヘッド本体に固定された状態で、該前記固定板に固定された複数の前記圧電振動子と共に前記ヘッド本体からそれぞれ別個に着脱可能に構成された印刷ヘッド。 The head body,
A nozzle plate fixed to the head body and having a plurality of pressure generating chambers formed therein;
A vibration part provided to block the opening of each pressure generating chamber formed in the nozzle plate;
A plurality of piezoelectric vibrators in contact with the vibration part from the outside of the nozzle plate;
A plurality of discharge ports formed in the nozzle plate and connected to the pressure generation chambers;
A print head comprising:
A plurality of fixing plates are fixed to the head body,
Each of the piezoelectric vibrators is fixed to any one of the fixed plates at a part spaced apart from the vibrating part,
Each of the fixing plates is configured to be detachable separately from the head body together with the plurality of piezoelectric vibrators fixed to the fixing plate in a state where the other fixing plates are fixed to the head body. Print head.
各前記圧電振動子の下端は前記振動部に直接接着された請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の印刷ヘッド。 A part of each piezoelectric vibrator spaced apart from the vibrating portion is fixed to the fixing plate via an adhesive layer,
The print head according to claim 1, wherein a lower end of each piezoelectric vibrator is directly bonded to the vibrating portion.
前記振動部は前記板状部に固定された請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の印刷ヘッド。 The nozzle plate is fixed to a plate-like portion provided in the head body,
The print head according to claim 1, wherein the vibration part is fixed to the plate-like part.
前記振動部の周囲は前記貫通孔部の内周に接着された請求項6記載の印刷ヘッド。 A through-hole portion is provided in a portion facing the opening of each pressure generation chamber of the plate-like portion,
The print head according to claim 6, wherein a periphery of the vibrating portion is bonded to an inner periphery of the through-hole portion.
前記振動部は複数の弾性部材で構成され、
各前記圧電振動子の端部はそれぞれ異なる前記弾性部材に接着され、各前記弾性部材の周囲はそれぞれ異なる前記貫通孔の内周に接着された請求項7記載の印刷ヘッド。 The through hole portion is composed of a plurality of through holes,
The vibrating part is composed of a plurality of elastic members,
The print head according to claim 7, wherein end portions of the piezoelectric vibrators are bonded to the different elastic members, and the circumferences of the elastic members are bonded to inner peripheries of the different through holes.
前記印刷ヘッドと相対的に水平移動可能に構成された基板ステージと、
を有し、
前記印刷ヘッドから吐出された吐出液が前記基板ステージに載置された吐出対象物の表面に着弾するように構成された吐出装置。 A print head according to any one of claims 1 to 8,
A substrate stage configured to be horizontally movable relative to the print head;
Have
An ejection device configured to cause ejection liquid ejected from the print head to land on the surface of an ejection object placed on the substrate stage.
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