JP2014051080A

JP2014051080A - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法

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Publication number: JP2014051080A
Application number: JP2012198924A
Authority: JP
Inventors: Koji Ikeda; 浩二池田; Hideaki Ono; 英明大野; Kazuo Kido; 一夫城戸
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: JP5884018B2

Abstract

【課題】空気が貯留室に吸い込まれるのを抑制することができる液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】液体を押圧する第１部材２０８と、第１部材２０８に対向して配置され、液体が貯留される貯留室２１５を第１部材２０８とともに形成する第２部材２０９と、第１部材２０８の少なくとも一部が第２部材２０９側に向かって移動自在に挿入される開口部２０３ｂを有するヘッド本体２０１と、第１部材２０８と開口部２０３ｂとの間に配置され、弾性変形されることによって第１部材２０８と開口部２０３ｂとの間を密封する第１シール部材２１３と、ヘッド本体２０１と第２部材２０９との間に配置され、貯留室２１５の外周部を規定するガスケット部材２１０と、第１部材２０８を第２部材２０９に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、貯留室２１５の容積を増減させる作動部材２１１と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。

記録紙等に対してインクを液滴状に吐出するインクジェット技術が知られている。このインクジェット技術は、例えば、各種のデバイス製造過程におけるパターンの形成及び薄膜の形成等に応用されている。

このようなインクジェット技術には液体吐出装置が用いられる。液体吐出装置では、例えばシリンジ内の液体がプランジャによって液体吐出ヘッドに供給されることにより、液体吐出ヘッドから液体が液滴状に吐出される（例えば、特許文献１参照）。

従来の液体吐出ヘッドでは、ヘッド本体に第１部材及び第２部材が設けられている。第１部材及び第２部材は相互に対向して配置され、第１部材と第２部材との間には、液体が貯留される貯留室が形成されている。第１部材と第２部材との間にはリング状の弾性部材が配置され、この弾性部材によって貯留室の外周部が規定されている。なお、この弾性部材は、貯留室内の液体が外部に漏れるのを防止するシール機能をも有している。第１部材の内部には、液体を貯留室に供給するための供給孔が設けられ、第２部材の内部には、貯留室内の液体を外部に吐出するための吐出孔が設けられている。ヘッド本体には、第１部材の一部が移動自在に挿入される開口部が設けられている。さらに、ヘッド本体には、第１部材を第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に変位させるための作動部材が設けられている。

上述した液体吐出ヘッドによる液体の吐出は、例えば次のようにして行われる。第１部材が第２部材に対して近接する押圧方向に変位した際には、弾性部材が弾性変形することによって、貯留室の容積が減少する。これにより、貯留室内の液体に圧力が加わり、貯留室内の液体が吐出孔より外部に吐出される。第１部材が第２部材に対して離隔する押圧方向に変位した際には、弾性部材の弾性変形が復元することによって、貯留室の容積が増大する。これにより、シリンジからの液体が供給孔を通して貯留室内に供給される。

特開２００８−３０７４６６号公報

上述した従来の液体吐出ヘッドでは、次のような問題が生じる。第１部材が第２部材に対して押圧方向に高速で変位した場合には、貯留室の容積が瞬間的に増大及び減少する。貯留室の容積が瞬間的に増大した際には、貯留室に比較的大きな負圧が生じる。このとき、弾性部材の弾性変形が復元する際に弾性部材のシール性が低下し、貯留室の外部の空気が、例えばヘッド本体の開口部と第１部材との間の隙間及び第１部材と第２部材との合わせ面等を通して貯留室に吸い込まれるおそれがある。貯留室に空気が吸い込まれた場合には、貯留室内の液体が貯留室に吸い込まれた空気とともに吐出孔より外部に吐出されてしまい、液体を安定して吐出することができない。

なお、このような問題が生じる原因は、弾性部材の設計の自由度の低さにある。すなわち、弾性部材のパラメータ（例えば、硬度及びディメンション等）は、液体の吐出時に良好な弾性変形をするのに最適な条件に設計される必要があるため、貯留室に空気が吸い込まれるのを防止するのに最適な条件に設計されることが難しい。

本発明は、上述した従来の課題を解決するものであり、その目的は、空気が貯留室に吸い込まれるのを抑制することができる液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法を提供することである。

本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドは、液体を押圧することにより液体を液滴状に吐出する液体吐出ヘッドであって、液体を押圧する第１部材と、前記第１部材に対向して配置され、液体が貯留される貯留室を前記第１部材とともに形成する第２部材と、前記第１部材の少なくとも一部が前記第２部材側に向かって移動自在に挿入される開口部を有するヘッド本体と、前記第１部材と前記開口部との間に配置され、弾性変形されることによって前記第１部材と前記開口部との間を密封する第１シール部材と、前記ヘッド本体と前記第２部材との間に配置され、前記貯留室の外周部を規定するガスケット部材と、前記第１部材を前記第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記貯留室の容積を増減させる作動部材と、を備え、前記貯留室には、液体を前記貯留室に供給する供給孔と、前記貯留室内の液体を外部に吐出する吐出孔とが連通されている。

本態様によれば、ヘッド本体と第２部材との間には、ガスケット部材が配置されている。このガスケット部材のシール性は、第２部材に対する第１部材の変位によらずほぼ一定であるので、外部の空気がヘッド本体と第２部材との間を通して貯留室に吸い込まれるのを抑制することができる。さらに、第１部材とヘッド本体の開口部との間は、第１シール部材により密封されている。この第１シール部材のシール性は、第２部材に対する第１部材の変位によらずほぼ一定であるので、外部の空気が第１部材とヘッド本体の開口部との間を通して貯留室に吸い込まれるのを抑制することができる。これにより、貯留室内の液体を安定して吐出することができる。

また、本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドにおいて、さらに、前記第１部材と前記開口部との間において前記第１シール部材よりも前記第２部材側に配置され、弾性変形されることによって前記第１部材と前記開口部との間を密封する第２シール部材を備えるように構成してもよい。

本態様によれば、第２シール部材をさらに備えることにより、貯留室に空気が吸い込まれるのをより効果的に抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドにおいて、前記第２シール部材は、前記第１部材の前記第２部材側における端部と前記開口部との間に配置され、且つ、前記ヘッド本体の前記第２部材側における端部と前記ガスケット部材との間に配置され、弾性変形されることによって前記第１部材と前記開口部との間を密封し、且つ、前記ヘッド本体と前記ガスケット部材との間を密封するように構成してもよい。

本態様によれば、ヘッド本体とガスケット部材との間が第２シール部材により密封されるので、ヘッド本体と第２部材との間にガスケット部材を挟持する際の圧力を低減することができる。これにより、ヘッド本体と第２部材との間にガスケット部材を挟持する構成を簡略化することができる。

また、本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドにおいて、さらに、前記貯留室の外周部に配置され、前記押圧方向に移動する前記第１部材と前記第２部材との間に挟持されて弾性変形されることによって、前記第１部材と前記開口部との間を密封する第３シール部材を備えるように構成してもよい。

本態様によれば、第３シール部材をさらに備えることにより、貯留室に空気が吸い込まれるのをより効果的に抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドにおいて、前記第２部材は、前記貯留室へ液体が供給される前記供給孔及び前記貯留室から液体が吐出される前記吐出孔を有し、且つ、前記ヘッド本体に対して着脱自在に取り付けられているように構成してもよい。

本態様によれば、第２部材をヘッド本体から取り外すことにより、第２シール部材の洗浄及び交換等のメンテナンスや、第２部材の液体の経路である供給孔や吐出孔及び第１部材と第２部材との間にて構成される貯留室の洗浄等のメンテナンスを容易に行うことができる。

また、本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドにおいて、さらに、前記ヘッド本体の前記第２部材側における端部に着脱自在に取り付けられ、前記第２部材側より前記押圧方向に前記第２シール部材を支持する支持部材を備え、前記第２部材側における前記ヘッド本体の開口部の端部には、前記第２シール部材が収容される第２シール部材用凹部が設けられ、前記支持部材は、前記押圧方向における、前記第２シール部材用凹部に収容された前記第２シール部材と前記ガスケット部材との間に挟持されており、前記第２部材は、前記ヘッド本体に対して着脱自在に取り付けられているように構成してもよい。

本態様によれば、第２シール部材を第２部材側から支持部材によって支持することにより、第２シール部材を第２シール部材用凹部に安定して収容することができる。

また、本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドにおいて、前記第１部材は、前記第２部材に対向して配置され、前記押圧方向に対して直交する方向の外向きにフランジ状に延びる第１突出部を有する第１分割体と、前記押圧方向に前記第１分割体を前記第２部材に対して挟んで前記第２部材とは反対側に配置され、前記押圧方向に対して直交する方向の外向きに延びる第２突出部を有する第２分割体と、を有し、前記第１分割体は、前記第２分割体に対して前記押圧方向に着脱自在に取り付けられ、前記第１突出部と前記第２突出部との間には、前記第１シール部材が収容される第１シール部材用凹部が形成されており、前記第２部材は、前記ヘッド本体に対して着脱自在に取り付けられているように構成してもよい。

本態様によれば、第１分割体を第２分割体から取り外すことにより、第１シール部材のメンテナンス（例えば、洗浄及び交換等）をより容易に行うことができる。

また、本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドにおいて、前記ガスケット部材は、前記第２部材の前記供給孔と連通される第１開口部と、前記貯留室の外周部を規定し、且つ、前記第２部材の前記吐出孔と連通される第２開口部と、前記第１開口部と前記第２開口部とを相互に連通する連通部と、を有するように構成してもよい。

本態様によれば、第２部材の製造工程における供給孔の切削加工を容易に行うことができる。

本発明の一態様に係る液体吐出装置は、上述したいずれか一態様の液体吐出ヘッドと、大気圧以上の圧力を有する液体を前記液体吐出ヘッドの供給孔に供給する供給部と、前記液体吐出ヘッドの作動部材の動作を制御する作動制御部と、を備える。

本発明の一態様に係る液体吐出方法は、液体を押圧する第１部材と、前記第１部材に対向して配置され、液体が貯留される貯留室を前記第１部材とともに形成する第２部材と、前記第１部材の少なくとも一部が前記第２部材側に向かって移動自在に挿入される開口部を有するヘッド本体と、前記第１部材と前記開口部との間に配置され、弾性変形されることによって前記第１部材と前記開口部との間を密封する第１シール部材と、前記ヘッド本体と前記第２部材との間に配置され、前記貯留室の外周部を規定するガスケット部材と、前記第１部材を前記第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記貯留室の容積を増減させる作動部材と、を備える液体吐出ヘッドを用いて、液体を押圧することにより液体を液滴状に吐出する液体吐出方法であって、前記作動部材によって前記第１部材を前記第２部材に対して近接する前記押圧方向に相対的に変位させ、前記貯留室の容積を減少させることにより前記貯留室内の液体を吐出孔より外部に吐出する液体吐出ステップと、前記作動部材によって前記第１部材を前記第２部材に対して離隔する前記押圧方向に相対的に変位させ、前記貯留室の容積を増大させることにより液体を供給孔より前記貯留室に供給する液体供給ステップと、を含む。

本発明によれば、空気が貯留室に吸い込まれるのを抑制することができ、貯留室内の液体を安定して吐出することができる。

本発明の実施の形態に係る液体吐出装置の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの外観を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る液体吐出ヘッドを分解した状態で示す斜視図である。貯留室に液体が供給される状態での、図２中のＡ−Ａ線により切断した液体吐出ヘッドの断面図である。貯留室内の液体が外部に吐出される状態での、図２中のＡ−Ａ線により切断した液体吐出ヘッドの断面図である。図４中のＢ−Ｂ線により切断した、吐出される液体が充填され且つ押圧される貯留室を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。図８の液体吐出ヘッドの一部を分解した状態を示す断面図である。本発明の実施の形態３の変形例に係る液体吐出ヘッドを分解した状態を示す断面図である。図９Ｂの液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す断面図である。本発明の実施の形態３の他の変形例に係る液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す断面図である。本発明の実施の形態４に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。本発明の実施の形態５に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。本発明の実施の形態６に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。図１２の液体吐出ヘッドの一部を分解した状態を示す断面図である。本発明の実施の形態７に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。図１４のガスケット部材を示す平面図である。

以下、本発明の一態様に係る液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る液体吐出装置の構成を示す斜視図である。図示の液体吐出装置１０は、装置基台１０１と、装置基台１０１に対して主走査方向（図１においてＸ軸方向）に往復移動自在に支持されたヘッド１０２と、装置基台１０１に対して副走査方向（図１においてＹ軸方向）に往復移動自在に支持されたステージ１０３と、を備えている。

装置基台１０１には、ヘッド移動機構１０４が支持されている。このヘッド移動機構１０４は、主走査方向に延びるキャリッジ軸１０５と、キャリッジ軸１０５に往復移動自在にガイドされるキャリッジ１０６と、を含んでいる。キャリッジ１０６には、ヘッド１０２が支持されている。例えばモータ等の駆動源（図示せず）によりキャリッジ１０６がキャリッジ軸１０５上を往復移動することによって、ヘッド１０２は、装置基台１０１に対して主走査方向に往復移動される。なお、ヘッド１０２には、例えばシリコン樹脂（シリコンオイル）等の液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッド２０（後述する）が１個又は複数個設けられている。

また、装置基台１０１には、ステージ移動機構１０７が支持されている。このステージ移動機構１０７は、副走査方向に延び、且つ、間隔を置いて配置された一対のステージ軸１０８ａ，１０８ｂを含んでいる。一対のステージ軸１０８ａ，１０８ｂには、ステージ１０３が往復移動自在にガイドされている。ステージ１０３の上面には、例えば記録紙や基板、トレイ等の配置された部品等の対象物１０９が支持されている。例えばモータ等の駆動源（図示せず）によりステージ１０３が一対のステージ軸１０８ａ，１０８ｂ上を往復移動することによって、ステージ１０３は、装置基台１０１に対して副走査方向に往復移動される。

本実施の形態の液体吐出装置１０では、ヘッド１０２とステージ１０３上の例えば基板やトレイに配置された部品等の対象物１０９とをそれぞれ装置基台１０１に対して相対的に移動させながら、ヘッド１０２から液体を対象物１０９に向けて液滴状に吐出する。これにより、対象物１０９上に液体がドット状に付着し、例えば対象物１０９上に所望のパターン又は薄膜等を形成することができる。

次に、図２〜図６を用いて、本実施の形態１の液体吐出ヘッド２０の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る液体吐出ヘッドの外観を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る液体吐出ヘッドを分解した状態で示す斜視図である。図４は、貯留室に液体が供給される状態での、図２中のＡ−Ａ線により切断した液体吐出ヘッドの断面図である。図５は、貯留室内の液体が外部に吐出される状態での、図２中のＡ−Ａ線により切断した液体吐出ヘッドの断面図である。図６は、図４中のＢ−Ｂ線により切断した、吐出される液体が充填され且つ押圧される貯留室を示す断面図である。

図２〜図５に示すように、図示の液体吐出ヘッド２０は、ヘッド本体２０１を備えている。ヘッド本体２０１は、相互に締結された第１の保持体としての保持体２０２及び第２の保持体としての蓄熱体２０３を有している。

蓄熱体２０３は、上面に開口部２０３ａを有する容器形状に構成されている。蓄熱体２０３の底部には、第１部材２０８（後述する）の下端部が移動自在に挿入される開口部２０３ｂが設けられている。蓄熱体２０３は、熱伝導性の高い材質、例えば銅及びアルミニウム等で構成されている。なお、蓄熱体２０３は、線膨張係数が相対的に小さい銅で構成されるのが好ましい。図４及び図５に示すように、蓄熱体２０３の底面近傍における外面には、供給部１１０（後述する）を保持するためのホルダ２０４が設けられている。なお、図２及び図３においては、ホルダ２０４の図示を省略している。

蓄熱体２０３の内面には、蓄熱体２０３を加熱するための加熱部材２０５が２個取り付けられている。加熱部材２０５は、例えば電気ヒータ、セラミックスヒータやチップ抵抗によるヒータ等で構成されている。加熱部材２０５からの熱が蓄熱体２０３に伝達されることによって、蓄熱体２０３が所定の温度（例えば、３０〜８０℃）に保たれる。

保持体２０２は、蓄熱体２０３の開口部２０３ａを覆うようにして、蓄熱体２０３の上面に取り付けられている。保持体２０２は、剛性を有する材質、例えばステンレス等で構成されている。

保持体２０２と蓄熱体２０３との間には、断熱部材２０６が配置されている。断熱部材２０６は、断熱性を有する材質、例えばｐｅｅｋ等の樹脂で構成されている。断熱部材２０６の断熱作用により、蓄熱体２０３から保持体２０２への熱の伝達が遮断される。

保持体２０２と蓄熱体２０３とは、例えば４本のネジ２０７によって相互に且つ強固に締結されている。４本のネジ２０７はそれぞれ、保持体２０２、断熱部材２０６及び蓄熱体２０３を貫通して延びている。４本のネジ２０７はそれぞれ、例えばセラミック材等の低熱膨張材料で構成されている。

上述したヘッド本体２０１には、第１部材２０８、第２部材２０９、ガスケット部材２１０、作動部材２１１、付勢部材２１２及び第１シール部材２１３が設けられている。

第１部材２０８は、例えば円柱状の押圧部２０８ａと、押圧部２０８ａの上端部における外面に設けられたフランジ状の支持部２０８ｂとで構成されている。支持部２０８ｂは、ヘッド本体２０１の内部において、押圧方向に対して直交する方向における外向きに延びている。ここで、「押圧方向」とは、第１部材２０８が第２部材２０９に対して近接及び離隔する方向であり、図２〜図５におけるＺ軸方向である。第１部材２０８の押圧部２０８ａの少なくとも一部は、第２部材２０９側に向かって蓄熱体２０３の開口部２０３ｂに移動自在に挿入され、第１部材２０８の支持部２０８ｂは、蓄熱体２０３の底部よりもやや上側に配置されている。第１部材２０８の押圧部２０８ａの外周面には、リング状に延びる第１シール部材用凹部２０８ｃが設けられている。なお、第１部材２０８は、例えばステンレス鋼等で構成されている。

第１シール部材２１３は、例えば、ＸＹ平面視でリング状に構成されたＯリングである。この第１シール部材２１３は、第１部材２０８の押圧部２０８ａの外周側に設けられた第１シール部材用凹部２０８ｃに収容されている。これにより、第１シール部材２１３は、第１部材２０８の押圧部２０８ａとヘッド本体２０１の蓄熱体２０３の開口部２０３ｂとの間に配置されている。第１シール部材２１３は、弾性及び耐薬品性を有する材料、例えばフッ素ゴム及びシリコンゴム等で構成されている。第１シール部材２１３が第１部材２０８の押圧部２０８ａと蓄熱体２０３の開口部２０３ｂとの間に挟持されて弾性変形されることにより、第１部材２０８の押圧部２０８ａと蓄熱体２０３の開口部２０３ｂとの間が第１シール部材２１３により密封される。すなわち、この第１シール部材２１３は、貯留室２１５の外部の空気が第１部材２０８の押圧部２０８ａと蓄熱体２０３の開口部２０３ｂとの間を通して貯留室２１５に吸い込まれるのを防止するとともに、貯留室２１５内の液体が第１部材２０８の押圧部２０８ａと蓄熱体２０３の開口部２０３ｂとの間を通して貯留室２１５の外部に漏れるのを防止するシール機能を有している。

第２部材２０９は、第１部材２０８の押圧部２０８ａの下端面と対向するようにして、ガスケット部材２１０を介して蓄熱体２０３の底部側に例えば４本のネジ２１４によって着脱自在に取り付けられている。第２部材２０９は、熱伝導性の高い材質、例えばステンレス鋼やセラミック材等で構成されている。第２部材２０９は、蓄熱体２０３と熱的に接続されている。これにより、加熱部材２０５により加熱された蓄熱体２０３の熱が、ガスケット部材２１０及び第２部材２０９を介して吐出孔２１８（後述する）に充填された液体に伝達される。ここで、「熱的に接続される」とは、蓄熱体２０３の熱を第２部材２０９に十分に伝達できる程度に、蓄熱体２０３と第２部材２０９とが直接的又は間接的に接触されている状態をいう。また、「間接的に接触」とは、蓄熱体２０３と第２部材２０９との間に、例えば熱伝導性の高い材料で構成されたガスケット部材２１０等が配置されている状態をいう。

第１部材２０８に対向する第２部材２０９の上面側の面である第２部材２０９の上端面と第１部材２０８の押圧部２０８ａの下端面とによって、液体が貯留される貯留室２１５が形成される。第１部材２０８の押圧部２０８ａの下端面は、貯留室２１５の上面を規定する。第２部材２０９の上端面は、貯留室２１５の下面を規定する。また、第２部材２０９の下端面には、第１部材２０８とは反対側の押圧方向に突出する凸部２１６が設けられている。第２部材２０９の外面には、押圧方向に対して直交する方向に延びる継手部材２１７が設けられている。この継手部材２１７は、例えばステンレス等で構成されている。

第２部材２０９の内部には、貯留室２１５と連通された吐出孔２１８が形成されている。この吐出孔２１８は、押圧方向に対して略平行に延びている。吐出孔２１８の流入部２１８ａは、その断面積が貯留室２１５に向けて漸増するテーパ状に構成され、貯留室２１５と連通されている。吐出孔２１８の吐出部２１８ｂは、その断面積が貯留室２１５と反対側に向けて漸減するテーパ状に構成されることにより径が縮小され、液体吐出ヘッド２０の外部と連通されている。吐出孔２１８の吐出部２１８ｂは、第２部材２０９の下方側の凸部２１６の下端面に開口されている。

さらに、第２部材２０９の内部には、貯留室２１５と継手部材２１７とに連通された供給孔２１９が形成されている。この供給孔２１９は、液体吐出ヘッド２０の外部から継手部材２１７を介して液体が流入する流入部２１９ａと、貯留室２１５に液体が流出する流出部２１９ｂと、を有している。流入部２１９ａと流出部２１９ｂとは相互に連通されている。流入部２１９ａは、押圧方向に対して直交する方向に延び、継手部材２１７と連通されている。流出部２１９ｂは、押圧方向に対して略平行な方向に延び、貯留室２１５と連通されている。

なお、図６に示すように、吐出孔２１８と供給孔２１９の流出部２１９ｂとは、押圧方向に対して平行な方向でずれた位置に配置されている。供給孔２１９の流出部２１９ｂは、押圧方向に対して直交する方向における貯留室２１５の一端側に連通されている。吐出孔２１８は、押圧方向に対して直交する方向における貯留室２１５の他端側に連通されている。

ガスケット部材２１０は、薄い板状に構成されている。このガスケット部材２１０は、ヘッド本体２０１の蓄熱体２０３と第２部材２０９との間に配置されている。ガスケット部材２１０は、例えばステンレス等の比較的硬度が高い金属や硬質樹脂の基材の上下面を、基材に比べて硬度が低い薄層ゴム等の樹脂層で被覆した、表面に弾性を有する多層構造のガスケットである。ガスケット部材２１０の中央部には、円形状の開口部２１０ａが設けられている。このガスケット部材２１０の開口部２１０ａは、蓄熱体２０３の開口部２０３ｂと連通されるように配置され、押圧方向に対して直交する方向における貯留室２１５の外周部を規定する。なお、図６に示すように、押圧方向における貯留室２１５の断面形状は、円形状である。ガスケット部材２１０は、蓄熱体２０３と第２部材２０９との間を密封することにより、貯留室２１５内の液体が外部に漏れるのを防止するシール機能を有している。

作動部材２１１は、例えば押圧方向に積層された複数の圧電素子を有するアクチュエータである。作動部材２１１は、ヘッド本体２０１の内部に収容されている。作動部材２１１の上端面は、保持体２０２の下端面に接触されている。作動部材２１１の下端面は、第１部材２０８の支持部２０８ｂの上端面に接触されている。後述する付勢部材２１２の付勢力によって、作動部材２１１は、第１部材２０８の支持部２０８ｂと保持体２０２との押圧方向における間に挟持されている。

作動部材２１１は、本実施の形態では、押圧方向に積層された３個の圧電素子、すなわち、第１圧電素子２１１ａ、第２圧電素子２１１ｂ及び第３圧電素子２１１ｃを有している。第１圧電素子２１１ａ、第２圧電素子２１１ｂ及び第３圧電素子２１１ｃにはそれぞれ、第１電極２２０ａ、第２電極２２０ｂ及び第３電極２２０ｃが取り付けられている。第１電極２２０ａに電圧を印加することにより、第１電極２２０ａに対応する第１圧電素子２１１ａが押圧方向に伸長される。同様に、第２電極２２０ｂに電圧を印加することにより、第２電極２２０ｂに対応する第２圧電素子２１１ｂが押圧方向に伸長される。第３電極２２０ｃに電圧を印加することにより、第３電極２２０ｃに対応する第３圧電素子２１１ｃが押圧方向に伸長される。

第１電極２２０ａへの電圧の印加を解除することにより、第１電極２２０ａに対応する第１圧電素子２１１ａが押圧方向に収縮される。同様に、第２電極２２０ｂへの電圧の印加を解除することにより、第２電極２２０ｂに対応する第２圧電素子２１１ｂが押圧方向に収縮される。第３電極２２０ｃへの電圧の印加を解除することにより、第３電極２２０ｃに対応する第３圧電素子２１１ｃが押圧方向に収縮される。

第１圧電素子２１１ａ、第２圧電素子２１１ｂ及び第３圧電素子２１１ｃの全部又は一部が電圧の解除により収縮された際には、作動部材２１１は全体として押圧方向に収縮される。第１圧電素子２１１ａ、第２圧電素子２１１ｂ及び第３圧電素子２１１ｃの全部又は一部が電圧の印加により伸長された際には、作動部材２１１は全体として押圧方向に伸長される。

なお、本実施の形態では、第１圧電素子２１１ａが押圧方向に伸縮する量である第１ストローク量は最も小さく、第３圧電素子２１１ｃが押圧方向に伸縮する量である第３ストローク量は最も大きい。第２圧電素子２１１ｂが押圧方向に伸縮する量である第２ストローク量は、第１ストローク量よりも大きく、且つ、第３ストローク量よりも小さい。具体的には、第２ストローク量は第１ストローク量の２倍の大きさであり、第３ストローク量は第１ストローク量の４倍の大きさである。

付勢部材２１２は、第１部材２０８の支持部２０８ｂと蓄熱体２０３の底部との間に設けられている。付勢部材２１２は、皿ばねで構成されている。この付勢部材２１２の付勢力によって、第１部材２０８の支持部２０８ｂは、作動部材２１１側に向けて弾性的に押圧される。

図４及び図５に示すように、本実施の形態の液体吐出装置１０は、さらに、液体吐出ヘッド２０に液体を供給する供給部１１０と、作動部材２１１の動作を制御する作動制御部１１１と、を備えている。

供給部１１０は、シリンジ１１２及びプランジャ１１３を備えている。シリンジ１１２は筒状の容器であり、ヘッド本体２０１に設けられたホルダ２０４に保持されている。シリンジ１１２の内部には、プランジャ１１３が摺動自在に設けられている。このプランジャ１１３によって、シリンジ１１２の内部は、液体が充填された液体室１１４と、空気が密閉された圧力調整室１１５とに区画されている。液体室１１４には、液体供給源１１６より供給された液体が充填される。圧力調整室１１５には、エアーコンプレッサ１１７より供給された圧縮空気が充填される。シリンジ１１２の先端部は、チューブ部材１１８を介して継手部材２１７に接続されている。これにより、シリンジ１１２の液体室１１４は、チューブ部材１１８及び継手部材２１７を介して第２部材２０９の供給孔２１９の流入部２１９ａと連通される。なお、チューブ部材１１８は、継手部材２１７に対して着脱自在に接続されている。

圧力調整室１１５に供給された圧縮空気の圧力によって、プランジャ１１３がシリンジ１１２内を液体室１１４側に摺動される。これにより、シリンジ１１２の液体室１１４内の液体がプランジャ１１３によって加圧され、その圧力は大気圧よりも大きい一定の圧力となる。このように大気圧以上の圧力を有する液体は、チューブ部材１１８、継手部材２１７、供給孔２１９の流入部２１９ａ及び流出部２１９ｂを通して貯留室２１５に供給される。

なお、液体吐出ヘッド２０の貯留室２１５に対して供給部１１０が液体を供給するタイミングの制御は、図示しない供給制御部により行われる。また、液体吐出ヘッド２０から液体が吐出されるサイクルが比較的遅い場合には、供給部１１０から液体吐出ヘッド２０の貯留室２１５への液体の供給は、液体の吐出毎に必ずしも行わなくてもよい。

なお、本実施の形態では、シリンジ１１２は、液体吐出ヘッド２０と同じ高さの位置に配置されているが、液体吐出ヘッド２０より高い位置に配置されていてもよく、あるいは、液体吐出ヘッド２０より低い位置に配置されていてもよい。シリンジ１１２を液体吐出ヘッド２０より高い位置に配置することにより、供給部１１０から液体吐出ヘッド２０へ大気圧以上に加圧された液体を供給することが容易となる。また、シリンジ１１２を液体吐出ヘッド２０より低い位置に配置することにより、吐出孔２１８から液体が吐出される際の液だれを防止するために、負圧源（図示せず）から圧力調整室１１５へ負圧を印加する構成を不要とすることができる。

作動制御部１１１は、第１電極２２０ａ、第２電極２２０ｂ及び第３電極２２０ｃの各々に印加される電圧をそれぞれ独立して制御する。これにより、第１圧電素子２１１ａ、第２圧電素子２１１ｂ及び第３圧電素子２１１ｃの各々は独立して、押圧方向に伸縮可能である。

液体吐出ヘッド２０から液体を吐出するときには、作動制御部１１１は、第１電極２２０ａ、第２電極２２０ｂ及び第３電極２２０ｃの全部又は一部に電圧を印加する。これにより、図５に示すように、第１圧電素子２１１ａ、第２圧電素子２１１ｂ及び第３圧電素子２１１ｃの全部又は一部が伸長され、作動部材２１１は全体として押圧方向に伸長される。このとき、第１部材２０８は、作動部材２１１の伸長力によって、第２部材２０９に近接する押圧方向に変位される。

液体吐出ヘッド２０から液体を吐出しないときには、作動制御部１１１は、第１電極２２０ａ、第２電極２２０ｂ及び第３電極２２０ｃの全部又は一部への電圧の印加を解除する。これにより、図４に示すように、第１圧電素子２１１ａ、第２圧電素子２１１ｂ及び第３圧電素子２１１ｃの全部又は一部が収縮され（戻され）、作動部材２１１は全体として押圧方向に収縮される。このとき、第１部材２０８は、付勢部材２１２の付勢力によって、第２部材２０９から離隔する押圧方向に変位される。

従って、作動制御部１１１が所定のサイクルで作動部材２１１の各電極２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃに対する電圧の印加と解除とを繰り返すことにより、液体吐出ヘッド２０からの液体の吐出が上記所定のサイクルで行われる。

なお、ストローク量がそれぞれ異なる第１圧電素子２１１ａ、第２圧電素子２１１ｂ及び第３圧電素子２１１ｃを駆動（伸縮）させる組み合わせを選択して制御することにより、第１部材２０８を７通りの変位量で変位させることができ、液体の吐出量を７通りに変更することができる。即ち、第１圧電素子２１１ａのみを駆動させたときの第１部材２０８の変位量を「１」としたとき、第２圧電素子２１１ｂのみを駆動させたときの第１部材２０８の変位量は「２」となり、第１圧電素子２１１ａ及び第２圧電素子２１１ｂを駆動させたときの第１部材２０８の変位量は「３」となる。また、第３圧電素子２１１ｃのみを駆動させたときの第１部材２０８の変位量は「４」となり、第１圧電素子２１１ａ及び第３圧電素子２１１ｃを駆動させたときの第１部材２０８の変位量は「５」となる。さらに、第２圧電素子２１１ｂ及び第３圧電素子２１１ｃを駆動させたときの第１部材２０８の変位量は「６」となり、第１圧電素子２１１ａ、第２圧電素子２１１ｂ及び第３圧電素子２１１ｃを全て駆動させたときの第１部材２０８の変位量は「７」となる。

次に、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０による液体吐出方法について説明する。図４に示すように、液体の吐出直前の状態では、貯留室２１５には液体が充填されている。また、作動部材２１１の各電極２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃには電圧が印加されておらず、作動部材２１１は全体として収縮されている。この状態では、第１部材２０８の支持部２０８ｂは、付勢部材２１２の付勢力によって作動部材２１１側に向けて弾性的に押圧されている。これにより、第１部材２０８は、第２部材２０９に対して離隔する押圧方向に変位されている。

液体の吐出直前の状態では、さらに、加熱部材２０５によって蓄熱体２０３が所定の温度（例えば、３０〜８０℃）まで加熱される。蓄熱体２０３の熱は、ガスケット部材２１０及び第２部材２０９を介して吐出孔２１８に充填された液体に伝達される。これにより、吐出孔２１８に充填された液体の温度が上昇して所定の温度に保たれるので、液体の粘度が相対的に低下して安定する。このように液体の粘度が一定に保たれることにより、メニスカスの形状（すなわち、吐出孔２１８の吐出部２１８ｂ内の液体の表面によって形成される凸状又は凹状の曲面形状）をよりスムーズに安定させることができる。なお、後述する液体吐出ステップ及び液体供給ステップにおいても、加熱部材２０５によって蓄熱体２０３の温度が上記所定の温度に保たれる。

液体吐出ヘッド２０から液体を吐出する際には、作動制御部１１１が作動部材２１１の各電極２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃの全部又は一部に電圧を印加することにより、図５に示すように、作動部材２１１は、付勢部材２１２の付勢力に抗して伸長される。これにより、第１部材２０８の支持部２０８ｂは、作動部材２１１の伸長力によって押圧方向の第２部材２０９側に向けて押圧されるので、第１部材２０８は、第２部材２０９に対して近接する押圧方向に所定の変位量だけ変位される。この状態では、第１部材２０８の押圧部２０８ａが貯留室２１５内の液体を押圧することにより、貯留室２１５の容積が減少するので、貯留室２１５内の液体に圧力が加わり、貯留室２１５内の液体が吐出孔２１８の吐出部２１８ｂより液滴状に吐出される（液体吐出ステップ）。

液体の吐出が完了した際には、作動制御部１１１による作動部材２１１の各電極２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃの全部又は一部への電圧の印加が解除されることにより、図４に示すように、作動部材２１１は全体として収縮される。これにより、第１部材２０８は、付勢部材２１２の付勢力によって第２部材２０９に対して離隔する押圧方向に変位される。第１部材２０８の押圧部２０８ａによる貯留室２１５内の液体の押圧が解除されることにより、貯留室２１５の容積が増大する。これにより、貯留室２１５内の液体に作用する圧力が低下し、また、このタイミングに対応して供給部１１０のシリンジ１１２内の液体室１１４内の液体を加圧することにより、液体室１１４内の液体が、第１部材２０８に対して押圧方向に対向して配置されている第２部材２０９の供給孔２１９を通して貯留室２１５に外部より供給される（液体供給ステップ）。

上述した液体吐出ステップ及び液体供給ステップが交互に繰り返し行われることによって、液体吐出ヘッド２０の吐出孔２１８の吐出部２１８ｂから液体が対象物１０９に向けて液滴状に吐出される。これにより、液体が対象物１０９上にドット状に付着し、例えば対象物１０９上に所望のパターン又は薄膜等を形成することができる。

本実施の形態の液体吐出ヘッド２０では、次のような効果が得られる。上述したように、蓄熱体２０３と第２部材２０９との間は、ガスケット部材２１０により密封されている。このガスケット部材２１０のシール性は、第２部材２０９に対する第１部材２０８の変位によらずほぼ一定であるので、外部の空気が蓄熱体２０３と第２部材２０９との間を通して貯留室２１５に吸い込まれるのを抑制することができる。さらに、上述したように、第１部材２０８の押圧部２０８ａとヘッド本体２０１の蓄熱体２０３の開口部２０３ｂとの間は、第１シール部材２１３により密封されている。この第１シール部材２１３のシール性は、第２部材２０９に対する第１部材２０８の変位によらずほぼ一定であるので、外部の空気が第１部材２０８の押圧部２０８ａと蓄熱体２０３の開口部２０３ｂとの間を通して貯留室２１５に吸い込まれるのを抑制することができる。これにより、貯留室２１５内の液体を安定して吐出することができる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。以下に示す各実施の形態において、上記実施の形態１と実質上同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図７に示すように、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ａでは、第１シール部材２１３に加えて、第２シール部材２３１が設けられている。ヘッド本体２０１Ａの蓄熱体２０３Ａの開口部２０３Ａｂの下端部（すなわち、第２部材２０９側の端部）には、リング状に延びる第２シール部材用凹部２０３ｃが設けられている。第２シール部材２３１は、この第２シール部材用凹部２０３ｃに着脱自在に収容されている。第２シール部材２３１は、例えば、ＸＹ平面視でリング状に構成されたＯリングである。この第２シール部材２３１は、弾性及び耐薬品性を有する材料、例えばフッ素ゴム及びシリコンゴム等で構成されている。

第２シール部材２３１は、第２シール部材用凹部２０３ｃに収容されることにより、第１部材２０８の押圧部２０８ａとヘッド本体２０１Ａの蓄熱体２０３Ａの開口部２０３Ａｂとの間において、押圧方向における第１シール部材２１３よりも第２部材２０９側に配置されている。すなわち、第２シール部材２３１は、第１部材２０８の第２部材２０９側における端部と蓄熱体２０３Ａの開口部２０３Ａｂとの間に配置され、且つ、第２部材２０９側における蓄熱体２０３Ａの開口部２０３Ａｂの端部とガスケット部材２１０との間に配置されている。

第２シール部材２３１が第１部材２０８の押圧部２０８ａとヘッド本体２０１Ａの蓄熱体２０３Ａの開口部２０３Ａｂとの間に挟持されて弾性変形されることにより、第１部材２０８の押圧部２０８ａと蓄熱体２０３Ａの開口部２０３Ａｂとの間が第２シール部材２３１により密封される。すなわち、この第２シール部材２３１は、第１シール部材２１３と同様のシール機能を有する。したがって、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ａでは、貯留室２１５内に空気が吸い込まれるのをより効果的に抑制することができる。

さらに、第２シール部材２３１が蓄熱体２０３Ａとガスケット部材２１０との間に挟持されて弾性変形されることにより、蓄熱体２０３Ａとガスケット部材２１０との間が第２シール部材２３１によりさらに密封される。これにより、ヘッド本体２０１Ａの蓄熱体２０３Ａの開口部２０３Ａｂと第２部材２０９との間にガスケット部材２１０を挟持する際の圧力を低減することができるので、蓄熱体２０３Ａと第２部材２０９との間にガスケット部材２１０を挟持する構成を簡略化することができる。

なお、貯留室２１５へ液体が供給される供給孔２１９及び貯留室２１５から液体が吐出される吐出孔２１８を有する第２部材２０９をヘッド本体２０１Ａから取り外すことにより、第２部材２０９のメンテナンス（例えば、洗浄）や、さらには第２シール部材２３１のメンテナンス（例えば、洗浄及び交換等）及び貯留室２１５のメンテナンス（例えば、洗浄等）を容易に行うことができる。第２部材２０９をヘッド本体２０１Ａから取り外す際には、４本のネジ２１４を取り外すとともに、チューブ部材１１８を継手部材２１７から取り外せばよい。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。図９Ａは、図８の液体吐出ヘッドの一部を分解した状態を示す断面図である。

図８に示すように、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｂでは、ヘッド本体２０１Ｂの蓄熱体２０３Ｂの開口部２０３Ｂｂの下端部（すなわち、押圧方向における第２シール部材用凹部２０３ｃよりも第２部材２０９側における開口部２０３Ｂｂの端部）には、リング状に延びる支持部材用凹部２４１が設けられている。支持部材用凹部２４１には、支持部材２４２が着脱自在に取り付けられている。この支持部材２４２は、リング状且つ薄い板状に構成され、第２部材２０９側より第２シール部材２３１を支持している。また、支持部材２４２は、押圧方向における、第２シール部材用凹部２０３ｃに収容された第２シール部材２３１とガスケット部材２１０との間に挟持されている。このような構成により、第２シール部材２３１を第２シール部材用凹部２０３ｃに安定して収容することができる。

なお、図９Ａに示すように、第２部材２０９をヘッド本体２０１Ｂから取り外すことにより、第２シール部材２３１のメンテナンス（例えば、洗浄及び交換等）及び貯留室２１５のメンテナンス（例えば、洗浄等）を容易に行うことができる。例えば、貯留室２１５を超音波洗浄する際には、第２部材２０９、ガスケット部材２１０、支持部材２４２及び第２シール部材２３１をそれぞれヘッド本体２０１Ｂの蓄熱体２０３Ｂから取り外した状態で、ヘッド本体２０１Ｂの下端部側を超音波洗浄バス（図示せず）中の洗浄液に浸漬すればよい。このとき、第１シール部材２１３によって第１部材２０８の押圧部２０８ａと蓄熱体２０３Ｂの開口部２０３Ｂｂとの間が密封されるので、洗浄液がヘッド本体２０１Ｂの内部に浸入するのを防止することができる。

なお、第２部材２０９側より第２シール部材２３１を支持する支持部材２４２Ｂについては、図９Ｂ及び図９Ｃに示すように構成することもできる。図９Ｂは、本発明の実施の形態３の変形例に係る液体吐出ヘッドを分解した状態を示す断面図である。図９Ｃは、図９Ｂの液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す断面図である。図９Ｂに示すように、本変形例の液体吐出ヘッド２０Ｂ’では、支持部材２４２Ｂは、図９Ａに示すガスケット部材２１０と同等の形状、大きさ及び材料で構成されており、ガスケット部材２１０としての機能をも兼ね備えている。ヘッド本体２０１Ｂの蓄熱体２０３Ｂの下端部（すなわち、押圧方向における第２シール部材用凹部２０３ｃよりも第２部材２０９側における開口部２０３Ｂｂの端部）には、リング状に延びる支持部材用凹部２４１Ｂが設けられている。この支持部材用凹部２４１Ｂには、支持部材２４２Ｂが着脱自在に取り付けられている。

本変形例において、第２部材２０９の外形に対してわずかに大きい構成（図９Ｃ参照）の支持部材２４２Ｂは、第２部材２０９側より第２シール部材２３１を支持部材２４２（図９Ａ参照）を介さずに支持するので、シンプルな構成で第２シール部材２３１を第２シール部材用凹部２０３ｃに対して安定して収容することができる。

なお、図９Ｄは、本発明の実施の形態３の他の変形例に係る液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す断面図である。図９Ｄに示すように、本変形例では、蓄熱体２０３Ｂに設けられた支持部材用凹部２４１Ｂ’の深さＬ１（例えば、約１ｍｍ）は、支持部材２４２Ｂの厚みよりも僅かに小さく構成されている。これにより、蓄熱体２０３Ｂの下端面と第２部材２０９の上端面における外周部との間には、僅かな隙間が形成されている。この隙間の大きさＬ２は、例えば約２００μｍである。このような第２部材２０９と支持部材２４２Ｂとの外形のサイズが同じ構成（図９Ｄ参照）であっても、上述と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。図１０に示すように、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｃでは、第１部材２０８Ｃの押圧部２０８Ｃａの端部（すなわち、押圧方向における第２部材２０９側の第１部材２０８Ｃの端部）には、リング状に延びる第２シール部材用凹部２０８ｄが設けられている。第２シール部材２３１は、この第２シール部材用凹部２０８ｄに着脱自在に収容されている。

第２シール部材２３１は、第２シール部材用凹部２０８ｄに収容されることにより、第１部材２０８Ｃの押圧部２０８Ｃａとヘッド本体２０１Ｂの蓄熱体２０３の開口部２０３ｂとの間において、押圧方向における第１シール部材２１３よりも第２部材２０９側に配置されている。すなわち、第２シール部材２３１は、第１部材２０８Ｃの押圧部２０８Ｃａの第２部材２０９側における端部と蓄熱体２０３の開口部２０３ｂとの間に配置され、且つ、押圧方向における、蓄熱体２０３の第２部材２０９側における端部とガスケット部材２１０との間に配置されている。なお、貯留室２１５の外周部を規定するガスケット部材２１０の内周部は、蓄熱体２０３の開口部２０３ｂから幾分内側に延びている。

したがって、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ａでは、上記実施の形態２と同様に、貯留室２１５内に空気が吸い込まれるのをより効果的に抑制することができる。

（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。図１１に示すように、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｄでは、第１シール部材２１３に加えて、第３シール部材２５１が設けられている。この第３シール部材２５１は、弾性変形された状態で貯留室２１５の外周部に配置されている。第３シール部材２５１は、例えば、ＸＹ平面視でリング状に構成されたＯリングである。第３シール部材２５１は、弾性及び耐薬品性を有する材料、例えばフッ素ゴム及びシリコンゴム等で構成されている。

第３シール部材２５１が押圧方向における第１部材２０８と第２部材２０９との間に挟持されて弾性変形されることにより、第１部材２０８の押圧部２０８ａと蓄熱体２０３の開口部２０３ｂとの間が第３シール部材２５１により密封される。したがって、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｄでは、上記実施の形態２と同様に、貯留室２１５内に空気が吸い込まれるのをより効果的に抑制することができる。

（実施の形態６）
図１２は、本発明の実施の形態６に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。図１３は、図１２の液体吐出ヘッドの一部を分解した状態を示す断面図である。

図１２に示すように、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｅでは、貯留室２１５内の液体を押圧方向に押圧して吐出させる第１部材２０８Ｅは、第１分割体２６１及び第２分割体２６２を有している。

第１分割体２６１は、第２部材２０９に対向して配置されている。第１分割体２６１は円柱状に構成され、第２分割体２６２に挿入される外周面にはネジ山（図示せず）が設けられている。押圧方向における第１分割体２６１の第２部材２０９側の端部には、押圧方向に対して直交する方向に外向きにフランジ状に延びる第１突出部２６１ａが設けられている。

第２分割体２６２は、押圧方向に第１分割体２６１を第２部材２０９に対して挟んで第２部材２０９とは反対側に配置されている。第２分割体２６２はフランジ状に構成され、その中央部には押圧方向に延びる断面円形状の貫通孔２６２ａが設けられている。貫通孔２６２ａの直径は、第１分割体２６１の直径と略同一である。この貫通孔２６２ａには、挿入される第１分割体２６１のネジ山に対応するネジ溝（図示せず）が設けられている。第２分割体２６２の第２部材２０９側の端部には、押圧方向に対して直交する方向に外向きに延びる第２突出部２６２ｂが設けられている。

第１分割体２６１は、第２分割体２６２の貫通孔２６２ａに挿入されており、ネジ止めによって第２分割体２６２に対して着脱自在に取り付けられている。第１分割体２６１の第１突出部２６１ａと第２分割体２６２の第２突出部２６２ｂとの間には、リング状に延びる第１シール部材用凹部２６３が形成されている。この第１シール部材用凹部２６３には、第１シール部材２１３が着脱自在に収容されている。

図１３に示すように、第２部材２０９をヘッド本体２０１から取り外すことにより、第１シール部材２１３のメンテナンス（例えば、洗浄及び交換等）及び貯留室２１５のメンテナンス（例えば、洗浄等）を容易に行うことができる。例えば、第１シール部材２１３を交換する際には、第２部材２０９及びガスケット部材２１０をそれぞれヘッド本体２０１の蓄熱体２０３から取り外した後に、第１分割体２６１を第２分割体２６２に対して押圧方向を軸芯とするその軸回りの所定方向に回転させることにより、第１分割体２６１を第２分割体２６２から取り外す。これにより、第１シール部材２１３を第１シール部材用凹部２６３から取り外すことができる。

なお、上記実施の形態２〜５においても、本実施の形態と同様に、第１部材２０８Ｅを第１分割体２６１及び第２分割体２６２で構成することもできる。

（実施の形態７）
図１４は、本発明の実施の形態７に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。図１５は、図１４のガスケット部材を示す平面図である。

図１５に示すように、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｆでは、ガスケット部材２１０Ｆには、第１開口部２１０Ｆａと、第２開口部２１０Ｆｂと、第１開口部２１０Ｆａと第２開口部２１０Ｆｂとを相互に連通する連通部２１０Ｆｃとが設けられている。第１開口部２１０Ｆａは、円形状に構成され、第２部材２０９の供給孔２１９の流出部２１９ｂと連通されている。第１開口部２１０Ｆａの直径Ｄ１は、供給孔２１９の流出部２１９ｂの直径ｄ１よりも幾分小さい。第２開口部２１０Ｆｂは、円形状に構成され、第２部材２０９の吐出孔２１８の流入部２１８ａと連通されている。第２開口部２１０Ｆｂは、貯留室２１５の外周部を規定し、その直径Ｄ２は、ヘッド本体２０１の蓄熱体２０３の開口部２０３ｂの直径ｄ２と略同一である。連通部２１０Ｆｃは、幅の比較的狭い経路であり、連通部２１０Ｆｃの第２開口部２１０Ｆｂ側における端部は、テーパ状に拡がっている。なお、ガスケット部材２１０Ｆの四隅にはそれぞれ、ネジ２１４を相通させるための開口部２１０Ｆｄが設けられている。

液体供給ステップにおいては、供給部１１０の液体室１１４（図４参照）内の液体が第２部材２０９の供給孔２１９、第１開口部２１０Ｆａ及び連通部２１０Ｆｃを通して液体を押圧する第１部材２０８と第２部材２０９との間の空間に構成される貯留室２１５に供給される。

本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｆでは、供給孔２１９を有する第２部材２０９とは別体で構成される連通部２１０Ｆｃ及び第１開口部２１０Ｆａを有するガスケット部材２１０Ｆにおいて、液体の貯留室２１５に連通する連通部２１０Ｆｃの大きさ（幅、長さ及び厚み）や連通部２１０Ｆｃと第２部材２０９の供給孔２１９の流出部２１９ｂに連通する第１開口部２１０Ｆａの直径を、オリフィスとしての機能を構成するように第２部材２０９の供給孔２１９から貯留室２１５への液体の供給に適した大きさに設定することにより、第２部材２０９の供給孔２１９の流出部２１９ｂの直径ｄ１の大きさは、直接貯留室２１５に連通するのに比べて、大きく構成することが可能である。これにより、第２部材２０９の製造工程における供給孔２１９の流出部２１９ｂの切削加工を容易に行うことができる。

以上、本発明の一つ又は複数の態様に係る液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

上記各実施の形態では、作動部材をストローク量の異なる複数の圧電素子を押圧方向に積層して構成したが、ストローク量の同じ複数の圧電素子を押圧方向に積層して構成することもできる。

上記各実施の形態では、４本のネジにより第２部材をヘッド本体に着脱自在に取り付けたが、第２部材の取付方法はこれに限定されない。例えば、第２部材の上面及びヘッド本体の下面にそれぞれネジ山及びネジ溝を設け、両者のネジ山及びネジ溝を相互に合わせた状態で第２部材をヘッド本体に対して所定方向に回転させることにより、第２部材をヘッド本体に対して着脱自在に取り付けることができる。

上記各実施の形態では、第２部材に吐出孔の吐出部がその下面に開口する凸部を設けたが、例えば第２部材と対象物との距離が近い場合には、この凸部を省略し、単に第２部材の下面側に液滴を吐出する吐出部を開口させた形態としてもよい。

上記各実施の形態では、ガスケット部材を多層構造のガスケットで構成したが、押圧方向の位置精度に余裕があれば、ガスケット部材を例えば単層構造の比較的低硬度のＣｕやＡｌ等のメタルガスケットやゴムシート等の軟質ガスケットで構成することもできる。

また、第２部材に設けられる吐出部の開口の位置は、第２部材の下面に限らず、第２部材の側面等に設け、例えば第１部材が変位する押圧方向に交差する方向であってもよい。これにより、液体の液滴の吐出方向の自由度が拡大する。

本発明は、各種のデバイスの製造過程において、種々のパターン及び薄膜を形成するための液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法として適用することができる。また、本発明は、例えば発光ダイオードの製造過程において、固形の蛍光体が分散された液体を発光ダイオードの発光部に吐出することにより、青色発光ダイオードから白色光を発光させる膜を形成するための液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法としても適用することができる。

１０液体吐出装置
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｂ’，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ液体吐出ヘッド
１０１装置基台
１０２ヘッド
１０３ステージ
１０４ヘッド移動機構
１０５キャリッジ軸
１０６キャリッジ
１０７ステージ移動機構
１０８ａ，１０８ｂステージ軸
１０９対象物
１１０供給部
１１１作動制御部
１１２シリンジ
１１３プランジャ
１１４液体室
１１５圧力調整室
１１６液体供給源
１１７エアーコンプレッサ
２０１，２０１Ａ，２０１Ｂヘッド本体
２０２保持体
２０３，２０３Ａ，２０３Ｂ蓄熱体
２０３ａ，２０３ｂ，２０３Ａｂ，２０３Ｂｂ開口部
２０３ｃ，２０８ｄ第２シール部材用凹部
２０４ホルダ
２０５加熱部材
２０６断熱部材
２０７，２１４ネジ
２０８，２０８Ｃ，２０８Ｅ第１部材
２０８ａ，２０８Ｃａ押圧部
２０８ｂ支持部
２０８ｃ，２６３第１シール部材用凹部
２０９第２部材
２１０，２１０Ｆガスケット部材
２１０Ｆａ第１開口部
２１０Ｆｂ第２開口部
２１０Ｆｃ連通部
２１１作動部材
２１１ａ第１圧電素子
２１１ｂ第２圧電素子
２１１ｃ第３圧電素子
２１２付勢部材
２１３第１シール部材
２１５貯留室
２１６凸部
２１７継手部材
２１８吐出孔
２１９供給孔
２２０ａ第１電極
２２０ｂ第２電極
２２０ｃ第３電極
２３１第２シール部材
２４１，２４１Ｂ，２４１Ｂ’ 支持部材用凹部
２４２，２４２Ｂ支持部材
２５１第３シール部材
２６１第１分割体
２６１ａ第１突出部
２６２第２分割体
２６２ｂ第２突出部

Claims

液体を押圧することにより液体を液滴状に吐出する液体吐出ヘッドであって、
液体を押圧する第１部材と、
前記第１部材に対向して配置され、液体が貯留される貯留室を前記第１部材とともに形成する第２部材と、
前記第１部材の少なくとも一部が前記第２部材側に向かって移動自在に挿入される開口部を有するヘッド本体と、
前記第１部材と前記開口部との間に配置され、弾性変形されることによって前記第１部材と前記開口部との間を密封する第１シール部材と、
前記ヘッド本体と前記第２部材との間に配置され、前記貯留室の外周部を規定するガスケット部材と、
前記第１部材を前記第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記貯留室の容積を増減させる作動部材と、を備え、
前記貯留室には、液体を前記貯留室に供給する供給孔と、前記貯留室内の液体を外部に吐出する吐出孔とが連通されている
液体吐出ヘッド。
さらに、前記第１部材と前記開口部との間において前記第１シール部材よりも前記第２部材側に配置され、弾性変形されることによって前記第１部材と前記開口部との間を密封する第２シール部材を備える
請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記第２シール部材は、前記第１部材の前記第２部材側における端部と前記開口部との間に配置され、且つ、前記ヘッド本体の前記第２部材側における端部と前記ガスケット部材との間に配置され、弾性変形されることによって前記第１部材と前記開口部との間を密封し、且つ、前記ヘッド本体と前記ガスケット部材との間を密封する
請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
さらに、前記貯留室の外周部に配置され、前記押圧方向に移動する前記第１部材と前記第２部材との間に挟持されて弾性変形されることによって、前記第１部材と前記開口部との間を密封する第３シール部材を備える
請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記第２部材は、前記貯留室へ液体が供給される前記供給孔及び前記貯留室から液体が吐出される前記吐出孔を有し、且つ、前記ヘッド本体に対して着脱自在に取り付けられている
請求項２〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
さらに、前記ヘッド本体の前記第２部材側における端部に着脱自在に取り付けられ、前記第２部材側より前記押圧方向に前記第２シール部材を支持する支持部材を備え、
前記第２部材側における前記ヘッド本体の開口部の端部には、前記第２シール部材が収容される第２シール部材用凹部が設けられ、
前記支持部材は、前記押圧方向における、前記第２シール部材用凹部に収容された前記第２シール部材と前記ガスケット部材との間に挟持されており、
前記第２部材は、前記ヘッド本体に対して着脱自在に取り付けられている
請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
前記第１部材は、
前記第２部材に対向して配置され、前記押圧方向に対して直交する方向の外向きにフランジ状に延びる第１突出部を有する第１分割体と、
前記押圧方向に前記第１分割体を前記第２部材に対して挟んで前記第２部材とは反対側に配置され、前記押圧方向に対して直交する方向の外向きに延びる第２突出部を有する第２分割体と、を有し、
前記第１分割体は、前記第２分割体に対して前記押圧方向に着脱自在に取り付けられ、
前記第１突出部と前記第２突出部との間には、前記第１シール部材が収容される第１シール部材用凹部が形成されており、
前記第２部材は、前記ヘッド本体に対して着脱自在に取り付けられている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
前記ガスケット部材は、
前記第２部材の前記供給孔と連通される第１開口部と、
前記貯留室の外周部を規定し、且つ、前記第２部材の前記吐出孔と連通される第２開口部と、
前記第１開口部と前記第２開口部とを相互に連通する連通部と、を有する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
大気圧以上の圧力を有する液体を前記液体吐出ヘッドの供給孔に供給する供給部と、
前記液体吐出ヘッドの作動部材の動作を制御する作動制御部と、を備える
液体吐出装置。
液体を押圧する第１部材と、
前記第１部材に対向して配置され、液体が貯留される貯留室を前記第１部材とともに形成する第２部材と、
前記第１部材の少なくとも一部が前記第２部材側に向かって移動自在に挿入される開口部を有するヘッド本体と、
前記第１部材と前記開口部との間に配置され、弾性変形されることによって前記第１部材と前記開口部との間を密封する第１シール部材と、
前記ヘッド本体と前記第２部材との間に配置され、前記貯留室の外周部を規定するガスケット部材と、
前記第１部材を前記第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記貯留室の容積を増減させる作動部材と、を備える液体吐出ヘッドを用いて、液体を押圧することにより液体を液滴状に吐出する液体吐出方法であって、
前記作動部材によって前記第１部材を前記第２部材に対して近接する前記押圧方向に相対的に変位させ、前記貯留室の容積を減少させることにより前記貯留室内の液体を吐出孔より外部に吐出する液体吐出ステップと、
前記作動部材によって前記第１部材を前記第２部材に対して離隔する前記押圧方向に相対的に変位させ、前記貯留室の容積を増大させることにより液体を供給孔より前記貯留室に供給する液体供給ステップと、を含む
液体吐出方法。