JP2018202664A - 液体吐出装置および液体吐出装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この形態の液体吐出装置によれば、締結部によって、弾性部材が圧縮された状態で、駆動部と振動板とヘッド本体部とが締結されるため、駆動部と振動板とが乖離して、駆動部の駆動に振動板が追従しなくなってしまうことが抑制される。よって、駆動部に対する振動板の追従性の低下に起因して液体の吐出精度が低下してしまうことが抑制される。
この形態の液体吐出装置によれば、弾性部材の圧縮量を調整して、駆動部の駆動条件に適合するように、液体の吐出特性を変化させることができる。よって、駆動部の駆動条件の相違に起因する液体の吐出精度のばらつきの発生を抑制することができる。
この形態の液体吐出装置によれば、調整部によって、弾性部材の圧縮量を調整することができるため、液体の吐出特性を簡易に調整することができる。よって、液体の吐出精度の管理が容易化される。
この形態の液体吐出装置によれば、弾性部材が圧縮されすぎて劣化し、その弾性力が低下してしまうことを抑制することができる。よって、弾性部材の劣化に起因して、液体の吐出精度が低下してしまうことを抑制することができる。
この形態の液体吐出装置によれば、駆動部によって振動板を変位させるときに、弾性部材が液室の外方に向かって膨張するように変形することが傾斜壁面によって抑制される。そのため、液室の外方へと向かう弾性部材の膨張変形によって、液体の吐出のためのエネルギーが減殺されてしまうことを抑制することができる。
この形態の液体吐出装置によれば、単一の締結部で、複数組の駆動部と振動板と弾性部材とヘッド本体部とを締結することができるため、液体吐出装置の部品点数を低減することができる。また、液体吐出装置を小型化できる。
この形態の液体吐出装置によれば、個別調整部によって、各弾性部材の圧縮量を個別に調整できるため、ノズルごとの液体の吐出精度の調整が可能になる。
この形態の液体吐出装置によれば、複数の弾性部材の圧縮量をまとめて調整できるため、液体の吐出精度の調整を効率的におこなうことができる。
この形態の液体吐出装置によれば、圧力伝達調整部を有することによって、液室内に液体の吐出のための圧力変化を効率的に生じさせることができるため、液体の吐出効率が高められる。
この形態の液体吐出装置によれば、加圧処理や減圧処理によって、液体吐出装置における液体の吐出効率や液体吐出の制御性を高めることができる。
この形態の液体吐出装置によれば、流入量変更部による流入路の容積を変更する動作によって生じる圧力変化を、ノズルまで効率的に伝達させやすい。従って、流入量変更部による液室内における圧力変化の制御性を高めることができる。
この形態の液体吐出装置によれば、液室内に、流入路から流出路へと向かう液体の流れを生じさせることができる。よって、液室に液体が滞留することを抑制でき、液体の滞留に起因する液体の吐出不良を抑制できる。また、液室の気泡を、流出路から、液体とともに排出することができ、液室の気泡に起因する液体の吐出不良の発生を抑制することができる。
この形態の液体吐出装置によれば、流入路から流出路へと向かう液体の流れによって、液室に液体が滞留することを抑制でき、液体の滞留に起因する液体の吐出不良を抑制できる。また、液室の気泡を、流出路から、液体とともに排出することができる。
この形態の液体吐出装置の製造方法によれば、弾性部材の圧縮量によって、液体の吐出精度が調整された液体吐出装置を得ることができる。
図1は、第1実施形態における液体吐出装置100Aの全体構成を示す概略ブロック図である。第1実施形態の液体吐出装置100Aは、タンク10と、加圧ポンプ11と、供給路12と、排出路15と、液体貯留部16と、負圧発生源17と、循環路18と、ヘッド部20Aと、制御部25と、を備える。
図6は、第2実施形態の液体吐出装置100Bが備えるヘッド部20Bの構成を示す概略断面図である。第2実施形態の液体吐出装置100Bの構成は、第1実施形態のヘッド部20Aの代わりに、第2実施形態のヘッド部20Bを備えている点以外は、第1実施形態の液体吐出装置100Aの構成とほぼ同じである(図1)。第2実施形態のヘッド部20Bの構成は、スペーサー72を備えている点以外は、第1実施形態のヘッド部20Aの構成とほぼ同じである。
図7は、第3実施形態の液体吐出装置100Cが備えるヘッド部20Cの構成を示す概略断面図である。第3実施形態の液体吐出装置100Cの構成は、第1実施形態のヘッド部20Aの代わりに、第3実施形態のヘッド部20Cを備えている点以外は、第1実施形態の液体吐出装置100Aとほぼ同じである(図1)。第3実施形態のヘッド部20Cの構成は、開口部36の内周縁に傾斜壁面75が設けられている点以外は、第1実施形態のヘッド部20Aの構成とほぼ同じである。
図8は、第4実施形態の液体吐出装置100Dが備えるヘッド部20Dの概略分解斜視図である。第4実施形態の液体吐出装置100Dの構成は、第1実施形態のヘッド部20Aの代わりに、第4実施形態のヘッド部20Dを備えている点以外は、第1実施形態の液体吐出装置100Aとほぼ同じである(図1)。
図9は、第5実施形態の液体吐出装置100Eが備えるヘッド部20Eの概略分解斜視図である。第5実施形態の液体吐出装置100Eの構成は、第1実施形態のヘッド部20Aの代わりに、第5実施形態のヘッド部20Eを備えている点以外は、第1実施形態の液体吐出装置100Aの構成とほぼ同じである。第5実施形態のヘッド部20Eの構成は、締結部50Eが、調整部70の代わりに、個別調整部70Eを有している点以外は、第4実施形態のヘッド部20Dの構成とほぼ同じである。
図10は、第6実施形態における液体吐出装置100Fが備えるヘッド部20Fの構成を示す概略図である。第6実施形態の液体吐出装置100Fの構成は、ヘッド部20Aの代わりに、第6実施形態のヘッド部20Fを備えている点以外は、第1実施形態の液体吐出装置100Aの構成とほぼ同じである(図1)。第6実施形態のヘッド部20Fの構成は、流入路32に流入量変更部80が接続され、流出路33に流出量変更部90が接続されている点以外は、第1実施形態のヘッド部20Aの構成とほぼ同じである。
図12は、第7実施形態の液体吐出装置100Gが備えるヘッド部20Gの構成を示す概略断面図である。図12には、振動板40の中心位置を示す中心軸CXを一点鎖線で図示してある。第7実施形態の液体吐出装置100Gの構成は、ヘッド部20Fの代わりに、第7実施形態のヘッド部20Gを備えている点以外は、第6実施形態の液体吐出装置100Fの構成とほぼ同じである。第7実施形態のヘッド部20Gの構成は、ノズル35の形成位置が異なっている点以外は、第6実施形態のヘッド部20Fの構成とほぼ同じである。液体吐出装置100Gの制御部25は、第6実施形態で説明した吐出処理を実行する(図11)。
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することが可能である。以下に説明する他の実施形態のそれぞれの構成はいずれも、上記の各実施形態と同様に、発明を実施するための形態の一例として位置づけられる。
上記の各実施形態において、駆動部45は、ピエゾ素子によって構成されている。これに対して、駆動部45は、ピエゾ素子以外のアクチュエーターによって構成されていてもよい。駆動部45は、例えば、エアシリンダーやソレノイド、磁歪素子などの他のアクチュエーターによって構成されてもよい。第6実施形態、第7実施形態における流入量変更部80の駆動部86および流出量変更部90の駆動部96についても同様である。
上記の各実施形態において、締結部50,50Eは、台座部51、サポート部材52,52E、締結ネジ53、押圧板54、調整ネジ55を有する構成以外の構成を有していてもよい。締結部50,50Eは、例えば、調整部70,70Eとして機能する調整ネジ55および押圧板54が省略された構成を有していてもよい。この場合には、例えば、締結ネジ53によってサポート部材52,52Eと土台部60との間の距離を調整することによって、各弾性部材42の圧縮量が調整されてもよい。また、台座部51を省略して、サポート部材52を直接、ヘッド本体部30,30Dに締結する構成を有していてもよい。あるいは、サポート部材52とヘッド本体部30,30Dとで、駆動部45、振動板40、弾性部材42を挟んだ状態で、針金状の部材を巻き付けて締結する構成を有していてもよい。締結部50,50Eは、弾性部材42が圧縮した状態になるように押圧力を加えて、駆動部45と振動板40とを連結できる構成であればよい。
上記の各実施形態の調整部70,70Eは、サポート部材52,52Eに取り付けられる調整ネジ55によって弾性部材42を与圧する構成以外の構成を有していてもよい。調整部70,70Eは、例えば、サポート部材52,52Eと駆動部45との間に配置される圧電素子やエアバッグ、ジャッキなど、伸縮可能な機構によって構成されてもよい。
上記の各実施形態において、弾性部材42は、環状の樹脂部材によって構成されていなくてもよく、他の弾性力を有する部材によって構成されてもよい。弾性部材42は、例えば、ばねによって構成されてもよい。また、液室31の周りに複数の弾性部材が配列される構成を有していてもよい。なお、これらの構成の場合には、液室31と弾性部材との間には、振動板40の変位に追従して伸縮し、液室31の壁部の一部を構成するシール部材が配置される。
上記の各実施形態において、ヘッド本体部30,30Dは、複数の積層板30a〜30cが積層された構成を有している。これに対して、ヘッド本体部30,30Dは、複数の積層板30a〜30cが積層された構成を有していなくてもよい。ヘッド本体部30,30Dは、例えば、金属片の内部に、液室31を構成する内部空間SPを設けることによって作製されてもよい。上記の第4実施形態や第5実施形態において、ヘッド本体部30Dは、液室31ごとに分離している構成を有していてもよい。
上記第2実施形態のスペーサー72は、環状の部材によって構成されていなくてもよい。スペーサー72は、弾性部材42の隣において、振動板40に向かって突起するヘッド本体部30の凸部として構成されてもよい。あるいは、スペーサー72は、振動板40の外周端部において、ヘッド本体部30に向かって突起する凸部として構成されていてもよい。
上記第2実施形態および他の実施形態4のスペーサー72や、第3実施形態の傾斜壁面75は、第3実施形態や第4実施形態、第5実施形態、第6実施形態の液体吐出装置100D〜100Gのヘッド部20D〜20Gに適用されてもよい。
上記各実施形態の液体吐出装置100A〜100Gにおいて、循環路18を省略し、液体LQを循環させない構成を適用してもよい。例えば、上記各実施形態の液体吐出装置100A〜100Gにおいて、ヘッド部20A〜20Gの流出路33を通じて排出された液体LQを、そのまま外部に排出する構成を適用してもよい。
上記各実施形態の液体吐出装置100A〜100Gのヘッド部20A〜20Gにおいて、流出路33は省略されてもよい。ヘッド部20A〜20Gにおける液体LQの流路には、少なくとも流入路32が含まれればよい。この場合には、排出路15、液体貯留部16、負圧発生源17、循環路18は省略され、加圧ポンプ11の代わりに、供給路12を通じてヘッド部20A〜20Gに供給される液体LQの圧力を予め決められた圧力に調整する圧力調整部が設けられる。圧力調整部は、タンク10から液体LQを吸引するポンプや、ヘッド部20A〜20Gの液室31の圧力が所定の圧力になるように開閉するバルブなどによって構成される。
上記の各実施形態の液体吐出装置100A〜100Gにおいて、弾性部材42の圧縮量は、駆動部45の駆動条件に応じて調整されていなくてもよい。弾性部材42の圧縮量は、例えば、目標とする振動板40の変位速度や変位量が得られるように調整されていてもよい。
上記の第6実施形態や上記第7実施形態において、上記第4実施形態や第5実施形態のように、ヘッド部20F,20Gが、複数の液室31を有する構成が適用されてもよい。この場合には、液室31ごとに流入量変更部80や流出量変更部90が設けられてもよい。
上記の第6実施形態や第7実施形態において、加圧処理を実行する加圧工程は省略されてもよい。この場合には、第6実施形態で説明した加圧処理の代わりに、流入量変更部80や流出量変更部90による流路32F,33Fへの圧力の伝達の調整がされないまま、駆動部45が液室31内の圧力を増大させる処理が実行されてもよい。また、上記第6実施形態や第7実施形態において、減圧処理を実行する減圧工程は省略されてもよい。この場合の吐出処理では、液室31内に負圧を発生させることなく、ノズル35から流出している液体LQに生じる慣性力によって、液滴を分離させて飛翔させるものとしてもよい。
上記の第6実施形態、第7実施形態において、流入量変更部80は、流入路32Fを開閉するように動作している。流入量変更部80は、流入路32Fを完全に閉塞した状態や開放した状態にしなくてもよい。流入量変更部80は、流入路32Fの容積を変更する動作によって、流入路32Fの流路抵抗を変化させればよい。この場合、流入路32Fの弁座部82は省略されてもよい。流出量変更部90およびその弁座部92についても同様である。なお、上記の各実施形態において、流入量変更部80による流入路32Fの容積を変更する動作は、流入路32Fの流路断面積を変更する構成であると解釈することもできる。流出量変更部90による流出路33Fの容積を変更する動作についても同様である。
上記第6実施形態、第7実施形態において、流入量変更部80は、駆動部86によって弁体85を変位させて、流入路32Fの容積を変更し、流入路32Fの流路抵抗を変化させている。これに対して、流入量変更部80は、上記の第6実施形態、第7実施形態とは異なる構成によって、流入路32Fの容積を変更し、流入路32Fの流路抵抗を変化させてもよい。例えば、流入量変更部80は、流入路32Fの内壁面の一部を構成するダイヤフラムを撓み変形させて流入路32Fの容積を変更してもよい。また、流入量変更部80は、流入路32Fを横切るように移動するシャッター壁部によって、流入路32Fの容積を変化させて、流入路32Fの流路抵抗を変化させる構成であってもよい。流出量変更部90おいても、同様な構成の改変が適用されてもよい。
上記の第1実施形態の液体吐出装置100Aにおいて、流入路32や流出路33の弁部は省略されてもよい。上記の第6実施形態、第7実施形態において、圧力伝達調整部である流入量変更部80と流出量変更部90のうちのいずれか一方は省略されてもよい。
本発明は、インクを吐出する液体吐出装置に限らず、インク以外の他の液体を吐出する任意の液体吐出装置にも適用することができる。例えば、以下のような各種の液体吐出装置に本発明は適用可能である。
(1)ファクシミリ装置等の画像記録装置。
(2)液晶ディスプレイ等の画像表示装置用のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出装置。
(3)有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイや、面発光ディスプレイ(Field Emission Display、FED)等の電極形成に用いられる電極材吐出装置。
(4)バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む液体を吐出する液体吐出装置。
(5)精密ピペットとしての試料吐出装置。
(6)潤滑油の吐出装置。
(7)樹脂液の吐出装置。
(8)時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する液体吐出装置。
(9)光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂液等の透明樹脂液を基板上に吐出する液体吐出装置。
(10)基板などをエッチングするために酸性又はアルカリ性のエッチング液を吐出する液体吐出装置。
(11)他の任意の微小量の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置。
Claims (14)
- 液体吐出装置であって、
液体を収容する液室と、前記液室の前記液体を吐出するノズルと、を有するヘッド本体部と、
前記液室の壁部の一部を構成する振動板と、
前記振動板と前記ヘッド本体部との間に配置され、前記振動板を支持する弾性部材と、
前記振動板に接続され、前記弾性部材を弾性変形させて前記振動板を変位させ、前記ノズルから前記液体を吐出させる外力を前記振動板に付与する駆動部と、
前記弾性部材が圧縮された状態で前記振動板を支持するように、前記駆動部と、前記振動板と、前記ヘッド本体部と、を締結する締結部と、
を備える、液体吐出装置。 - 請求項1記載の液体吐出装置であって、
前記締結部による前記弾性部材の圧縮量は、前記駆動部の駆動条件に応じて調整されている、液体吐出装置。 - 請求項1または請求項2記載の液体吐出装置であって、
前記締結部は、前記弾性部材の圧縮量を調整する調整部を有する、液体吐出装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記振動板と前記ヘッド本体部との間に、前記弾性部材の圧縮を制限するスペーサーを有する、液体吐出装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記ヘッド本体部は、前記振動板の下方に、前記液室を囲み、前記液室に向かって下降傾斜し、前記振動板の方に向く傾斜壁面を有し、
前記弾性部材は、前記傾斜壁面と前記振動板とに挟まれて配置されている、液体吐出装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記ヘッド本体部は、複数の前記液室を有しており、
前記ノズルと前記振動板と前記駆動部と前記弾性部材とはそれぞれ、前記液室のそれぞれにひとつずつ設けられており、
前記ヘッド本体部と、複数の前記振動板と、複数の前記駆動部と、複数の前記弾性部材と、は共通の前記締結部によって締結される、液体吐出装置。 - 請求項3に従属する請求項6記載の液体吐出装置であって、
前記締結部は、前記調整部として、前記弾性部材のそれぞれの圧縮量を個別に調整する複数の個別調整部を有する、液体吐出装置。 - 請求項3に従属する請求項6記載の液体吐出装置であって、
前記締結部は、前記調整部として、前記弾性部材のそれぞれの圧縮量を共通に調整する共通調整部を有する、液体吐出装置。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記ヘッド本体部は、さらに、
前記液室に接続された前記液体の流路であって、少なくとも、前記液室に前記液体を供給するための流入路を含む流路と、
前記液室から前記流路への前記液体の流入を制御して、前記液室から前記流路への圧力の伝達を調整する圧力伝達調整部と、
を備える、液体吐出装置。 - 請求項9記載の液体吐出装置であって、
前記駆動部と前記圧力伝達調整部とを制御して、前記ノズルから前記液体を吐出させる吐出処理を実行する制御部を備え、
前記制御部は、前記吐出処理において、
(i)前記圧力伝達調整部によって前記液室から前記流路への圧力の伝達が抑制されている状態において、前記駆動部に、前記液室の容積を低減させて前記液室の圧力を増大させ、前記ノズルからの前記液体の流出を開始させる加圧処理と、
(ii)前記ノズルから前記液体が流出している間において、予め決められた経過時間が経過したときに、前記圧力伝達調整部と前記駆動部の少なくとも一方を駆動することによって、前記液室の圧力を低減させて、前記ノズルの前記液体から液滴を分離させて飛翔させる減圧処理と、
のうちの少なくとも一方を実行する、液体吐出装置。 - 請求項9または請求項10記載の液体吐出装置であって、
前記圧力伝達調整部は、前記流入路の容積を変更して、前記流入路から前記液室への前記液体の流入量を変更する流入量変更部であり、
前記流入路は、前記液室において開口している接続開口を介して前記液室に連通し、
前記ノズルは、前記液室において開口している連通口を介して前記液室に連通し、
前記連通口は、前記液室において、前記振動板の中心よりも前記接続開口側に位置する、液体吐出装置。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記ヘッド本体部は、さらに、前記液室に前記液体を流入させる流入路と、前記液室の前記液体を流出させる流出路と、を有する、液体吐出装置。 - 請求項9から請求項11のいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記流路は、さらに、前記液室の前記液体を流出させる流出路を含む、液体吐出装置。 - 液体吐出装置の製造方法であって、
液体を収容する液室と、前記液室の前記液体を吐出するノズルと、を有するヘッド本体部に対して、前記液室の壁部の一部を構成する振動板を、前記ヘッド本体部との間に、弾性部材を挟んで配置し、前記弾性部材を弾性変形させて前記振動板を変位させ、前記ノズルから前記液体を吐出させる外力を前記振動板に付与する駆動部を前記振動板に接続する組立工程と、
前記弾性部材が圧縮された状態で前記振動板を支持するように、前記駆動部と、前記振動板と、前記ヘッド本体部と、を締結する締結工程と、
を備え、
前記締結工程は、前記弾性部材の圧縮量を調整する工程を含む、製造方法。
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