JP5324806B2 - Liquid discharge head - Google Patents
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Description
本発明は、液滴を吐出する液体吐出ヘッドに関する。
The present invention relates to a liquid ejection heads that eject liquid droplets.
従来より、各種デバイス等の製造過程において液体を多数の点に塗布するための装置として、例えば特許文献1には、複数のノズルを列状に並べて配置したノズル列を有すると共に、その各ノズルと液室とを開閉バルブを介して互いに連通させたディスペンサーが知られている。このディスペンサーでは、各バルブの開閉制御を行うことによって液室内の液体を各ノズルからワークに向かって吐出するようにしている。このディスペンサーは、液体を多数の点に一度に塗布することができるため、各種デバイス等の生産性を向上させることができるという利点がある。
しかしながら、前記のディスペンサーは、バルブの開閉制御の応答性が悪いため、ノズルにおける液体の切れが悪く、少量の液滴を吐出させることが困難である。 However, since the dispenser has poor responsiveness in valve opening and closing control, the liquid at the nozzle is poorly cut and it is difficult to eject a small amount of liquid droplets.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多数の点に少量の液滴を吐出することが可能な装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an apparatus capable of ejecting a small amount of liquid droplets at a large number of points.
本発明の一側面によると、液体吐出ヘッドは、所定の方向に延びる長尺の圧力室と、それぞれ前記圧力室に連通する複数のノズルを前記圧力室の長尺方向に列状に並べて配置したノズル列と、前記圧力室に連通すると共に、当該圧力室に液体を供給する少なくとも1の供給口と、前記圧力室内の液体に対して圧力を印加するように変形駆動し、それによって前記ノズルのそれぞれから前記液体を吐出させる少なくとも1のアクチュエータと、を含むヘッド本体を備えている。 According to one aspect of the present invention, in the liquid ejection head, a long pressure chamber extending in a predetermined direction and a plurality of nozzles respectively communicating with the pressure chamber are arranged in a row in the long direction of the pressure chamber. The nozzle row communicates with the pressure chamber, and at least one supply port that supplies liquid to the pressure chamber, and is deformed and driven so as to apply pressure to the liquid in the pressure chamber. And a head main body including at least one actuator for discharging the liquid from each of them.
この構成によると、ヘッド本体では、長尺の圧力室に対してそれぞれ連通する複数のノズルがその長尺方向に列状に並んで配置されているため、アクチュエータの変形駆動によって圧力室内の液体に対して圧力を印加したときには、複数のノズルそれぞれから液体が吐出する。こうして、多数の点に液体を同時に吐出することが可能になる。 According to this configuration, in the head main body, the plurality of nozzles that communicate with the long pressure chamber are arranged in a row in the long direction, so that the liquid in the pressure chamber is converted into the liquid in the pressure chamber by the actuator deformation drive. On the other hand, when pressure is applied, liquid is ejected from each of the plurality of nozzles. In this way, it becomes possible to simultaneously discharge liquid to a large number of points.
この構成の液体吐出ヘッドでは、アクチュエータを変形駆動させるため、圧力室内の液体に対し圧力を瞬時に印加することができ、それによって各ノズルから少量の液滴を吐出することが可能になる。アクチュエータは、例えば圧電素子や磁歪素子等の応答性の高い素子を含むアクチュエータとすればよい。 In the liquid discharge head having this configuration, since the actuator is driven to deform, a pressure can be instantaneously applied to the liquid in the pressure chamber, whereby a small amount of liquid droplets can be discharged from each nozzle. The actuator may be an actuator including a highly responsive element such as a piezoelectric element or a magnetostrictive element.
前記液体吐出ヘッドは、前記圧力室とが産とを連通させると共に、前記各ノズルの出口径よりも大きい口径を有する少なくとも1のクリーニング口をさらに備えている、としてもよい。 The liquid discharge head may further include at least one cleaning port having a diameter larger than an outlet diameter of each nozzle while the pressure chamber communicates with production.
前記圧力室は長尺であるため、従来のいわゆるインクジェットヘッドにおける小さな圧力室とは異なり、クリーニング口を設けるスペースが確保可能である。こうしたクリーニング口を設けることによって、圧力室内に異物等が混入していることが判明したときには、液体吐出ヘッド(ヘッド本体)の組み立て後においても、その異物をクリーニング口を通じて取り除くことが可能になる。このことにより、そうした異物に起因するノズルの詰まりが未然に回避されるため、液体吐出ヘッドの信頼性が高まる。 Since the pressure chamber is long, unlike a small pressure chamber in a conventional so-called inkjet head, a space for providing a cleaning port can be secured. By providing such a cleaning port, it is possible to remove the foreign matter through the cleaning port even after the liquid ejection head (head body) is assembled when it is found that the foreign matter or the like is mixed in the pressure chamber. As a result, nozzle clogging caused by such foreign matter is avoided in advance, and the reliability of the liquid ejection head is increased.
前記アクチュエータは、前記圧力室を挟んだ両側それぞれに相対して配置されており、前記両側のアクチュエータは、前記対向する方向に同位相で変形駆動する、としてもよい。 The actuator may be disposed opposite to both sides of the pressure chamber, and the actuators on both sides may be deformed and driven in the same direction in the opposite direction.
圧力室が長尺であって比較的大きいため、その圧力室内の液体に圧力を印加するようにアクチュエータを一方向にのみ変形駆動させたときには、液体吐出ヘッドの振動が発生してしまい、液滴の着弾位置にずれが生じる虞がある。 Since the pressure chamber is long and relatively large, when the actuator is deformed and driven only in one direction so as to apply pressure to the liquid in the pressure chamber, vibration of the liquid discharge head is generated and the liquid droplet There is a possibility that a deviation occurs in the landing position.
これに対し、前記の構成では、圧力室を挟んだ両側それぞれに相対してアクチュエータを配置し、それらを対向する方向に同位相で変形駆動することで、振動成分が互いにキャンセルされて、液体吐出ヘッドが振動してしまうことが回避される。その結果、液滴の着弾位置の精度が向上する。 On the other hand, in the above-described configuration, the actuators are arranged opposite to both sides of the pressure chamber, and the vibration components are canceled by the same phase in the opposite direction so that the vibration components are cancelled. It is avoided that the head vibrates. As a result, the accuracy of the droplet landing position is improved.
前記液体吐出ヘッドは、前記圧力室に対し前記ノズル列の形成側に直交する側に前記アクチュエータが配置されたヘッド本体を2つ備え、前記2つのヘッド本体は、前記アクチュエータ同士が前記圧力室を挟んで相対するように、直接的又は間接的に互いに接合されており、前記2つのヘッド本体のアクチュエータは、前記対向する方向に同位相で変形駆動する、としてよい。 The liquid discharge head includes two head bodies in which the actuators are arranged on a side orthogonal to the nozzle row formation side with respect to the pressure chambers, and the two head bodies have the pressure chambers between the actuators. The actuators of the two head bodies may be deformed and driven in the same direction in the opposite directions, directly or indirectly joined so as to be opposed to each other.
この構成では、前記と同様に、2つのアクチュエータを対向する方向に同位相で変形駆動することで、振動成分が互いにキャンセルされて、液体吐出ヘッドが振動してしまうことが回避される。 In this configuration, similarly to the above, the two actuators are deformed and driven in the same direction in the opposite direction, so that the vibration components are canceled out and the liquid ejection head is prevented from vibrating.
またこの構成の液体吐出ヘッドは、圧力室及びノズル列をそれぞれ2つ有することになるため、例えばその各ノズル列から同じ液体を吐出するように構成してもよいし、各ノズル列から異なる液体を吐出するように構成してもよい。これらの構成では、生産性のより一層の向上を図ることが可能になる。 Further, since the liquid discharge head having this configuration has two pressure chambers and two nozzle rows, for example, the same liquid may be discharged from each nozzle row, or different liquids may be supplied from each nozzle row. May be configured to be discharged. With these configurations, productivity can be further improved.
また、一方のノズル列が連通する圧力室には液体を充填する一方、他方のノズル列が連通する圧力室には液体を充填しないことで、2列のノズル列の一方のノズル列からのみ、液体を吐出するようにしてもよい。 In addition, while filling the pressure chamber to which one nozzle row communicates with liquid while not filling the pressure chamber to which the other nozzle row communicates, only from one nozzle row of the two nozzle rows, You may make it discharge a liquid.
前記液体吐出ヘッドは、前記ノズル列が2つ並んで形成された1つのノズル板を備え、前記2つのヘッド本体は、前記各ノズル列が前記各ヘッド本体の圧力室に連通するように、前記ノズル板に対してそれぞれ接合されている、としてもよい。こうすることで、液体吐出ヘッドのコンパクト化及び部品点数の低減化が図られる。 The liquid discharge head includes one nozzle plate formed with two nozzle rows arranged side by side, and the two head bodies have the nozzle rows communicated with the pressure chambers of the head bodies. It is good also as being respectively joined with respect to the nozzle plate. By doing so, the liquid discharge head can be made compact and the number of parts can be reduced.
前記液体吐出ヘッドは、前記圧力室を区画形成する圧力室部材と、この圧力室部材に対して弾性部材を介して接合されると共に、前記圧力室の一部を区画形成する加圧部材と、を備え、前記加圧部材は、前記アクチュエータの変形駆動によって前記弾性部材の弾性変形を伴いながら変位することで、前記圧力室内の液体に対して圧力を印加する、としてもよい。 The liquid discharge head includes a pressure chamber member that partitions the pressure chamber, a pressure member that is bonded to the pressure chamber member via an elastic member, and forms a part of the pressure chamber; The pressurizing member may be configured to apply pressure to the liquid in the pressure chamber by being displaced with elastic deformation of the elastic member by deformation driving of the actuator.
この構成では、アクチュエータの変形駆動によって、圧力室を大きく体積変化させることができ、圧力室内の液体に対して高い圧力を瞬時に印加することが可能になる。このことにより、長尺方向に並ぶ多数のノズルの全てから安定して、小液滴を吐出したり、高粘度液体を吐出したりすることが実現する。 In this configuration, the pressure chamber can be largely changed in volume by the deformation driving of the actuator, and a high pressure can be instantaneously applied to the liquid in the pressure chamber. As a result, it is possible to stably discharge small droplets or high-viscosity liquids from all the many nozzles arranged in the longitudinal direction.
前記液体吐出ヘッドは、それぞれ板厚方向に貫通する複数のノズルが列状に並んで配置された前記ノズル列を有するノズル板を備え、前記ノズル板は、前記各ノズルの周縁部を囲む弾性部材と、前記弾性部材の周りを囲む接着層と、を介して前記圧力室部材に接合されている、としてもよい。 The liquid discharge head includes a nozzle plate having the nozzle row in which a plurality of nozzles penetrating in the plate thickness direction are arranged in a row, and the nozzle plate is an elastic member that surrounds a peripheral portion of each nozzle And an adhesive layer surrounding the elastic member, and may be joined to the pressure chamber member.
この構成は、液体吐出ヘッドの歩留まりを向上させる。つまり、液体吐出ヘッドの製造の際に、先ず圧力室部材とノズル板とを、弾性部材を間に介在させた状態で、例えばクランピングにより組み付ける。そうして、この分解可能な組み付け状態において、各ノズルの液体の吐出状態を確認する。 This configuration improves the yield of the liquid discharge head. That is, when the liquid discharge head is manufactured, first, the pressure chamber member and the nozzle plate are assembled by clamping, for example, with the elastic member interposed therebetween. Then, the liquid discharge state of each nozzle is confirmed in this disassembled assembled state.
こうすることで、例えば吐出不良のノズルが存在している場合には、ノズル板を圧力室部材から取り外してノズルの再加工を行うことが可能になる。 By doing so, for example, when there is a defective nozzle, the nozzle plate can be removed from the pressure chamber member and the nozzle can be reworked.
そうすることで全てのノズルの吐出状態を良好にすることができ、そのような状態になれば、圧力室部材とノズル板とを接着剤によって互いに接合することによって、圧力室部材とノズル板とを分解不能に組み付ける。 By doing so, the discharge state of all the nozzles can be made good, and when such a state is reached, the pressure chamber member and the nozzle plate are joined together by bonding the pressure chamber member and the nozzle plate with an adhesive. Assemble it so that it cannot be disassembled.
このように、各ノズルの周縁部を囲む弾性部材を設けることによって、分解可能な組み付け状態において各ノズルの液体の吐出状態を確認することが可能になる。このことによって、前述したように、歩留まりの高い液体吐出ヘッドが製造可能になる。 Thus, by providing the elastic member surrounding the peripheral edge of each nozzle, it becomes possible to confirm the liquid discharge state of each nozzle in the disassembled assembled state. As a result, a liquid discharge head with a high yield can be manufactured as described above.
本発明の他の側面によると、液体吐出装置は、前記液体吐出ヘッドを備えている。このため、多数の点に少量の液滴を吐出することが可能な液体吐出装置が実現し、各種デバイス等の生産性が大幅に向上する。 According to another aspect of the present invention, a liquid ejection apparatus includes the liquid ejection head. For this reason, a liquid ejecting apparatus capable of ejecting a small amount of liquid droplets at many points is realized, and the productivity of various devices and the like is greatly improved.
以上説明したように、本発明によると、アクチュエータの変形駆動により圧力室内の液体に対し圧力を瞬時に印加して、当該圧力室に連通する各ノズルから液体を吐出することができるため、多数の点に、小液滴を同時に吐出することができる。 As described above, according to the present invention, since the pressure can be instantaneously applied to the liquid in the pressure chamber by the deformation driving of the actuator and the liquid can be discharged from each nozzle communicating with the pressure chamber, At the same time, small droplets can be discharged simultaneously.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
(実施形態1)
図1は、液体吐出装置Aの概略構成を示している。この液体吐出装置Aは、例えばフラットパネルディスプレイの製造に用いられる装置であり、所定の液体材料をワーク4に対して均一に塗布する。この液体吐出装置Aは、液体吐出ヘッド21と、ワーク4を支持するステージ31と、を備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration of the liquid ejection apparatus A. The liquid ejection apparatus A is an apparatus used for manufacturing a flat panel display, for example, and uniformly applies a predetermined liquid material to the workpiece 4. The liquid ejection apparatus A includes a
液体吐出ヘッド21は、ワーク4の全幅に亘って主走査方向(図1に示すX方向)に延びて配設されている。
The
ステージ31は、装置基台6に支持されたステージ移動装置3によって副走査方向(図1に示すY方向)に往復移動する。ステージ移動装置3は、主走査方向に所定間隔を開けて配置されかつ、それぞれ副走査方向に延びる2つのステージ軸32,32を含む。ステージ31はこれらのステージ軸32,32にガイドされ、図示を省略する駆動源(例えばモータ)によって、副走査方向に往復移動する。
The
液体吐出装置Aはこの構成によって、液体吐出ヘッド21とステージ31上のワーク4とを相対移動させながら、液体吐出ヘッド21からワーク4に向かって液体材料を吐出する。
With this configuration, the liquid discharge apparatus A discharges the liquid material from the
液体吐出ヘッド21は、図2,3に示すように、ヘッド本体91を備えている。このヘッド本体91は、液体材料が収容される圧力室11と、それぞれ圧力室11に連通する複数のノズル12とを備えている。換言すれば、ヘッド本体91は、圧力室用凹部141が形成された圧力室部材14と、ノズル12が形成されたノズル板13とを備えている。ヘッド本体91はまた、圧力室11に対し、ノズル12の形成側に直交する側に配置されて圧力室部材14に接合される加圧部材15と、図3における左右方向に伸縮変形駆動するアクチュエータ16と、アクチュエータ16を保持する保持部材17と、をさらに備えている。尚、図2では保持部材17の図示を省略している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
圧力室部材14は、例えばステンレス鋼やセラミック等からなる板状部材であり、図2における左右方向に長い長尺形状を有している。圧力室用凹部141は、この圧力室部材14に対し、その下面に開口すると共に、長尺方向に延びて形成されている。圧力室用凹部141は、その内面によって、圧力室11の正面(図3における左側面)、左右の側面(図2における左右側面)及び上面をそれぞれ区画する。本実施形態では、圧力室用凹部141の長尺方向の長さが約110mm、奥行きが0.5mm、高さが3mm程度に設定されている。
The
圧力室部材14には、図2に示すように、その長手方向の左右両側部それぞれにおいて供給パイプ51が上下方向に延びるように取り付けられている。この供給パイプ51は、圧力室部材14の上面から圧力室用凹部141まで貫通して配設されており、この供給パイプ51によって、図示は省略する液体材料の供給源から圧力室11内に液体材料を供給するための供給口を形成する。供給パイプ51は、例えばその内径がφ80μmで、長さ2mm程度のステンレス鋼製のパイプとすればよい。
As shown in FIG. 2, the
圧力室部材14にはまた、その長手方向の左右両側部それぞれにおいて、クリーニングパイプ52が左右方向に延びるように取り付けられている。このクリーニングパイプ52は、例えばその内径がφ200μmで長さが5mm程度のステンレス鋼製のパイプであり、圧力室部材14の左右両側面から圧力室用凹部141まで貫通して配設されている。このクリーニングパイプ52は、ヘッド本体91の、特に製造時において、圧力室11内に混入した異物を除去するためのクリーニング口を形成する。クリーニングパイプ52は、ヘッド本体91の製造後には、封止栓52aが圧入されることで、封止される。尚、封止栓52aは、クリーニングパイプ52に対して着脱可能に内挿してもよい。
A cleaning
そうして圧力室部材14の背面には、前記加圧部材15を配設するための、長尺方向に延びる凹溝142が形成されている。凹溝142は、圧力室部材14の背面から内方に向かって凹陥して形成されており、連通部143を通じて圧力室用凹部141と連通している。連通部143の高さ方向(上下方向)の幅は、凹溝142の高さ方向の幅に比べて小さく設定されており、これによって、凹溝142と連通部143との境界には、その連通部143の周縁に沿う段部が形成されている。
Thus, a
加圧部材15は、ヘッド本体91の長尺方向に延びる板状部材であり、例えばステンレス鋼やセラミック等の、比較的高剛性の材料によって構成すればよい。加圧部材15は、本実施形態では、その長尺方向の長さが例えば約105mm程度、その高さがは約2.5mm、その厚みが1.0mm程度に設定された、ステンレス鋼製の板材とされている。
The pressurizing
加圧部材15は、前記凹溝142内に内挿されかつ、弾性部材18を介して前記段部に対し接合されている。弾性部材18は、前記段部に沿う環状に形成されている。弾性部材18は、圧力室11内に充填される液体に対する耐食性を考慮して、例えばフッ素ゴムやシリコーンゴム等の耐溶剤性のゴムにより構成することが好適である。こうして、圧力室11の背面は、加圧部材15の正面によって区画されることになる。
The pressing
アクチュエータ16は、本実施形態では、例えばその長さが30mm程度、その高さが2.0mm程度、その厚みが1.5mm程度の積層型圧電体からなり、図示を省略する電極に電圧が印可されることによって、前後方向(図3における左右方向)に伸縮変形する。アクチュエータ16は、図2に示すように、加圧部材15の長尺方向に3つ並んで配設されており、それぞれの一側面(図3の左側面)が、加圧部材15の側面に対して接合されている。
In this embodiment, the
各アクチュエータ16の他側面(図3の右側面)は、前記保持部材17に固定されていると共に、この保持部材17は、圧力室部材14に対して固定されている。これによって、図3に矢印で示すような各アクチュエータ16の伸縮駆動により、弾性部材18の伸縮変形を伴いながら、加圧部材15が図3における左右方向に変位し、それによって圧力室11の体積が増減するようになっている。
The other side surface (the right side surface in FIG. 3) of each actuator 16 is fixed to the holding
尚、本実施形態では、アクチュエータ16を3つ備えている(換言すれば、アクチュエータを3つに分割している)が、アクチュエータとしては、例えば長尺の一つのアクチュエータを備えるようにしてもよい。また、その分割数も、3に限定されるものではなく、2つに分割してもよいし、また4つ以上に分割してもよい。
In the present embodiment, three
アクチュエータを分割する場合には、その電極を複数のアクチュエータで共通化してもよい。また、加圧部材15を共通電極とすることも可能である。
When the actuator is divided, the electrode may be shared by a plurality of actuators. It is also possible to use the
ノズル板13は、例えばステンレス鋼からなる長尺の板材であり、圧力室部材14の下面に対して接合されている。これにより、圧力室11の底面は、ノズル板13の上面によって区画されることになる。
The
ノズル板13に対しては、それぞれ板厚方向に貫通形成された複数のノズル12が、長尺方向に列状に並ぶように配置されることにより、ノズル列12aが形成されている。ノズル列12aは、複数のノズル12を一列に並べても構成してもよいし、千鳥に並べて構成してもよい。本実施形態では、300個のノズル12を0.3mmピッチで一列に配置することによってノズル列12aを形成している。尚、図2では理解容易のためにノズル12の数を減らして図示している。
With respect to the
各ノズル12は、ノズル板13を圧力室部材14に接合した状態において、圧力室11に連通するように形成されている。各ノズル12は、径が先端に向かって小さくなるテーパ状を有している。ここで、各ノズルの出口径は、例えばφ0.03mm程度とすればよい。尚、各ノズル12の形状は、図示は省略するが、径が先端に向かって小さくなるテーパ部と、そのテーパ部に連続すると共に径が一定のストレート部と、を備えるものとしてもよい。
Each
また、ノズル板13において、ノズル12の先端開口が形成される側面(図2,3の下面)には、液体材料の吐出安定性の観点から撥水膜を形成することが好ましい。こうした撥水膜は、公知の方法により形成することが可能である。
In the
ノズル板13と圧力室部材14との間には、ノズル12の基端開口を囲む弾性部材53と、その弾性部材53を囲みかつ、ノズル板13と圧力室部材14とを互いに接合するための接着層54と、が介在している。これは、このヘッド本体91の歩留まりを向上させるための構成である。
Between the
つまり、ヘッド本体91の製造の際には、ノズル板13と圧力室部材14とを、前記弾性部材53のみを介在させた状態でクランピングによって互いに組み付けた状態にする。このようにノズル板13と圧力室部材14とを分解可能な組み付け状態にし、この状態で、アクチュエータ16を変形駆動させて、各ノズル12の液体吐出状態(例えば目詰まりや着弾位置精度等)を確認する。
That is, when the head
その結果、ノズル12の微調整が必要な場合には、圧力室部材14からノズル板13を取り外して、ノズル12の再加工を施す。そうして全てのノズル12の液体吐出状態が良好になれば、ノズル板13と圧力室部材14とを、接着剤によって互いに接合する。つまり、ノズル板13と圧力室部材14とを分解不能に接合する。
As a result, when fine adjustment of the
このヘッド本体91は、前記のような製造手順を踏むため、ノズル板13と圧力室部材14との間には、弾性部材53と接着層54とが存在することになるが、前述したように、全てのノズル12について液体吐出状態を良好にすることが可能になるため、ヘッド本体91の歩留まりを向上させることができるという利点がある。尚、弾性部材53は、例えばフッ素ゴムやシリコーンゴム等の耐溶剤性のゴムにより構成することが好適であり、前記圧力室部材14と加圧部材15との接合部分に介在する弾性部材18と同じ材料としてもよい。
Since the head
また、ノズル板13と圧力室部材14とを接着層54を介して接合した後に、圧力室11内に異物等が混入しているときには、前述したように、その異物をクリーニングパイプ52を通じて除去することが可能である。このクリーニングパイプ52は、各ノズル12の内径よりも大きい内径(例えばφ200μm)を有しており、圧力室11内の異物を効果的に除去することが可能である。こうして、圧力室11内の異物によるノズル12の詰まり等が未然に防止されるため、ヘッド本体91の信頼性を大幅に向上させることができる
次に、前記構成のヘッド本体91の動作について説明する。供給パイプ51、圧力室11、及び各ノズル12内のそれぞれに液体材料が充填された状態で各アクチュエータ16に所定の電圧を印可する。このことによって、各アクチュエータ16を伸長変形させる。
Further, after the
各アクチュエータ16の伸長変形に伴い加圧部材15は、図3における左方に変位するため、弾性部材18が伸縮変形し、圧力室11の体積が減少する。これによって、圧力室11内の液体材料に対して圧力が印加される。そうして液体材料が各ノズル12から押し出されてワーク4に向かって液滴として吐出される。液滴はワーク4表面にドット状に付着する。
As the
その後、各アクチュエータ16への電圧印加を解除することによって、伸長していたアクチュエータ16が元に戻り、加圧部材15が右方に変位して、圧力室11の体積が元に戻る。このときに、供給パイプ51を通じて圧力室11内に液体材料が補充される。
Thereafter, by canceling the voltage application to each actuator 16, the
このヘッド本体91では、長尺の圧力室11に対し、複数のノズル12をその長尺方向に列状に並べて配置しており、各アクチュエータ16の変形駆動によって全てのノズル12から圧力室11内の液体材料をワークに向かって同時に吐出することができる。
In the head
このとき、圧電体からなるアクチュエータ16の変形駆動によって圧力室11内の液体材料に圧力を印加するため、その液体材料に瞬時に大きい圧力を印加することができる。その結果、長尺方向に並ぶ多数のノズル12の全てから安定して、小液滴の液体材料を、液切れ良く吐出することができる。特にこのヘッド本体91では、加圧部材15を変位させることによって圧力室11の体積を大きく変化させて液体材料に圧力を印加しているため、比較的高粘度の液体を小液滴で吐出することができる。具体的には、アクチュエータ16に高い電圧(例えば20V)を印加して、粘度が30cP(0.03Pa・s)の高粘度液体を、約50pl(ピコリットル)の小さい液滴量で吐出することが可能である。
At this time, since the pressure is applied to the liquid material in the
そうして、このヘッド本体91を備えた液体吐出装置Aでは、多数の点に小液滴を吐出することが可能であるため、各種デバイス等の生産性を向上させることができる。
Thus, in the liquid ejecting apparatus A provided with the
ここで、アクチュエータ16の駆動は、前記のようないわゆる押し引き駆動ではなくて、加圧部材15を右方に変位させて圧力室11内に液体材料を供給させた後に、その加圧部材15を元に戻すことで、液体材料を各ノズル12から吐出させる、いわゆる引き押し駆動としてもよい。
Here, the driving of the
また、前記のヘッド本体91では、アクチュエータ16を3つに分割していることから、例えば3つのアクチュエータ16の変位特性のばらつきに応じて、その変位量が互いに同じになるように、各アクチュエータ16に印加する電圧(通電波形)を調整してもよい。さらに、長尺の加圧部材15の変位がその長尺方向に一定となるように、各アクチュエータ16に印加する電圧(通電波形)を調整してもよい。
Further, in the head
(実施形態2)
尚、液体吐出ヘッド21におけるヘッド本体の構成は、前記の構成に限定されるものではない。例えば、図4に示すような構成を採用してもよい。
(Embodiment 2)
The configuration of the head main body in the
このヘッド本体92は、前記のヘッド本体91と比較して、加圧部材を備えていない点が異なる。つまり、このヘッド本体92の圧力室部材14は、圧力室用凹部141と凹溝142とが互いに連通しておらず、両者の間に振動板61が介在している。振動板61の厚みは、例えば0.2mm程度とすればよい。振動板61は、図4に示すように、圧力室部材14の一部分としても一体に設けてもよいし、図示は省略するが、別体の振動板61を圧力室部材14に対して取り付けてもよい。
The head
このヘッド本体92では、アクチュエータ16の変形駆動に伴い、振動板61が撓み変形をし、それによって圧力室11内の液体材料に対して圧力が印可されることになる。そうして、圧力室11に連通する全てのノズル12から液体材料がワーク4に向かって吐出することになる。
In the head
(実施形態3)
図5に示すヘッド本体93は、図3に示すヘッド本体91と比較して、加圧部材15を、圧力室11を挟んでノズル板13に相対する位置に配設している点が異なる。
(Embodiment 3)
The head
このヘッド本体93における圧力室部材14には、長尺方向に延びる凹溝144が、その上面から凹陥するように形成されており、その底部が連通部145を介して圧力室用凹部141の上面と連通している。この上面開口の凹溝144内に加圧部材15が内挿され、この加圧部材15は弾性部材18を介してその段部に対し接合されている。これによって、圧力室11の上面は、加圧部材15の底面によって区画されることになる。
A
上下方向に伸縮変形駆動するアクチュエータ16は、その下面が加圧部材15の上面に対して接合されていると共に、その上面が保持部材19に固定されている。アクチュエータ16が上下方向に伸縮変形することによって、加圧部材15は、上下方向に変位する。
The lower surface of the
尚、このヘッド本体93では、供給パイプ51は、圧力室部材14の正面から前後方向に延びるように取り付けられている。
In the head
(実施形態4)
図6に示すヘッド本体94は、図3に示すヘッド本体91と比較して、圧力室11を挟んだ両側それぞれにアクチュエータ16F,16Rを配設している点が異なる。
(Embodiment 4)
The head
つまり、このヘッド本体94の圧力室部材14は、その正面と背面とのそれぞれに、加圧部材15を配設するための凹溝142F,142Rが、長尺方向に延びて形成されており、前側及び後側の凹溝142F,142Rはそれぞれ、連通部143を介して、圧力室用凹部141の正面及び背面と連通している。
That is, the
そうして、前側及び後側の凹溝142F,142Rのそれぞれに、前側及び後側の加圧部材15F,15Rが内挿されており、これによって、圧力室11の正面及び背面はそれぞれ、前側及び後側の加圧部材15F,15Rの側面によって区画されることになる。
Thus, front and
各加圧部材15F,15Rに対しては、前後方向(図6における左右方向)に伸縮変形駆動するアクチュエータ16F,16Rが接合されており、これによって、このヘッド本体94では、圧力室11を挟んだ前側のアクチュエータ16Fと後側のアクチュエータ16Rとが、相対して配設されることになる。
このヘッド本体94では、前側のアクチュエータ16Fと、後側のアクチュエータ16Rとを、対向する方向に同位相で変形駆動させる。これによって、アクチュエータ16F,16Rの駆動に伴う振動成分が、互いにキャンセルすることになる。つまり、このヘッド本体94は振動を抑制可能なヘッド本体94である。この振動抑制効果によって、本ヘッド本体94は、液体材料の着弾位置の精度がさらに向上するという利点が得られる。
In the head
(実施形態5)
図7に示す液体吐出ヘッド21は、図3に示すヘッド本体91を2つ用意し、その2つのヘッド本体91を相対するように配置して、その間に介在させたヘッド保持部材62にそれぞれ接合している。尚、図示は省略するが、ヘッド保持部材62を介在させずに、ヘッド本体91,91の側面同士を直接的に接合するようにしてもよい。
(Embodiment 5)
The
この構成により液体吐出ヘッド21は、アクチュエータ16,16が圧力室11を挟んで相対するように配置されることになる。その結果、図6に示すヘッド本体94と同様に、2つのアクチュエータ16,16を対向する方向に同位相で駆動させることで、液体吐出ヘッド21の振動を抑制することができる。
With this configuration, the
この液体吐出ヘッド21では、一方の圧力室11内に充填する液体材料と、他方の圧力室11内に充填する液体材料とを同じ液体材料としてもよいし、互いに異なる液体材料としてもよい。
In the
また、いずれか一方の圧力室11内には液体材料を充填しないようにして、液体吐出ヘッド21の振動抑制のためにアクチュエータ16の駆動のみを行うようにしてもよい。
Alternatively, the liquid material may not be filled in any one of the
さらに、この液体吐出ヘッド21では、一方のヘッド本体91のノズル12と、他方のヘッド本体91のノズル12とを同じピッチで配置してもよいし、一方のヘッド本体91のノズル12に対し、他方のヘッド本体91のノズル12を半ピッチだけずらすことによって、千鳥状にノズルを配置してもよい。
Further, in the
(実施形態6)
図8に示す液体吐出ヘッド21は、図7に示す液体吐出ヘッド21と比較して、ノズル板63を2つの圧力室部材14で共通化している点が異なる。
(Embodiment 6)
The
つまり、この液体吐出ヘッド21では、ノズル板63に、ノズル列12aが2列形成されており、各ノズル列12aが各圧力室11と対応するように、1つのノズル板63に対して2つの圧力室部材14それぞれが並んで接合されている。このときにアクチュエータ16,16は、圧力室11を挟んで相対するように配設され、それによって、2つの圧力室部材14の側面同士が互いに接合されている。
That is, in this
(実施形態7)
図9に示すヘッド本体95は、図3に示すヘッド本体91と比較して、加圧部材15における前面の全体に弾性部材18が接合されている点が異なる。
(Embodiment 7)
The head
つまり、このヘッド本体95では、前述した長尺の加圧部材15の前面に、シート状の弾性部材18を予め接合しており、この弾性部材18を接合した加圧部材15を、凹溝142内で圧力室部材14に対し接合している。この構成は、加圧部材15を圧力室部材14に対し接合することが容易になるという利点がある。
That is, in the head
(他の実施形態)
尚、前記の各実施形態は、組み合わせ可能な範囲において適宜組み合わせてもよい。
(Other embodiments)
In addition, you may combine each said embodiment suitably in the range which can be combined.
また、圧力室11内の液体に対して圧力を印加するためのアクチュエータとしては、圧電体に限らず、例えば磁歪素子を採用することも可能である。
In addition, the actuator for applying pressure to the liquid in the
以上説明したように、本発明は、多数の点に、少量の液滴を同時に吐出することが可能であるため、例えばフラットパネルディスプレイや回路基板等の各種デバイスの製造といったエレクトロニクス分野を始めとして、オプトエレクトロニクス分野、バイオ・メディカル分野等の各種の技術分野での製造に用いられる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置として有用である。 As described above, the present invention can simultaneously discharge a small amount of liquid droplets at a number of points. For example, in the electronics field of manufacturing various devices such as flat panel displays and circuit boards, It is useful as a liquid discharge head and a liquid discharge device used for manufacturing in various technical fields such as the optoelectronic field and the bio-medical field.
11 圧力室
12 ノズル
12a ノズル列
13 ノズル板
14 圧力室部材
15 加圧部材
16 アクチュエータ
18 弾性部材
21 液体吐出ヘッド
51 供給パイプ(供給口)
52 クリーニングパイプ(クリーニング口)
53 弾性部材
54 接着層
63 ノズル板
91 ヘッド本体
92 ヘッド本体
93 ヘッド本体
94 ヘッド本体
95 ヘッド本体
A 液体吐出装置
11
52 Cleaning pipe (cleaning port)
53
Claims (1)
それぞれ前記圧力室に連通する複数のノズルを前記圧力室の長尺方向に列状に並べて配置したノズル列と、
前記圧力室に連通すると共に、当該圧力室に液体を供給する少なくとも1の供給口と、
前記圧力室内の液体に対して圧力を印加するように変形駆動し、それによって前記ノズルのそれぞれから前記液体を吐出させる少なくとも1のアクチュエータと、
を含むヘッド本体を備え、
前記圧力室と外部とを連通させると共に、前記各ノズルの出口径よりも大きい口径を有する少なくとも1のクリーニング口をさらに備え、
前記圧力室に対し前記ノズル列の形成側に直交する側に前記アクチュエータが配置されたヘッド本体を2つ備え、
前記2つのヘッド本体は、前記アクチュエータ同士が前記圧力室を挟んで相対するように、直接的又は間接的に互いに接合されており、
前記2つのヘッド本体のアクチュエータは、前記対向する方向に同位相で変形駆動し、
前記ノズル列が2つ並んで形成された1つのノズル板をさらに備え、
前記2つのヘッド本体は、前記各ノズル列が前記各ヘッド本体の圧力室に連通するように、前記ノズル板に対してそれぞれ接合されている液体吐出ヘッド。
A long pressure chamber extending in a predetermined direction;
A nozzle row in which a plurality of nozzles communicating with the pressure chamber are arranged in a row in the longitudinal direction of the pressure chamber, and
At least one supply port communicating with the pressure chamber and supplying a liquid to the pressure chamber;
At least one actuator that is deformed and driven to apply pressure to the liquid in the pressure chamber, thereby discharging the liquid from each of the nozzles;
Including a head body including
The pressure chamber and the outside are communicated with each other, and at least one cleaning port having a larger diameter than the outlet diameter of each nozzle is further provided,
Two head bodies in which the actuator is arranged on the side perpendicular to the nozzle row forming side with respect to the pressure chamber are provided,
The two head bodies are joined to each other directly or indirectly so that the actuators face each other across the pressure chamber,
The actuators of the two head bodies are deformed and driven in the same phase in the opposing direction;
One nozzle plate further comprising two nozzle rows arranged side by side,
The two head bodies are liquid ejection heads that are respectively joined to the nozzle plate so that the nozzle rows communicate with the pressure chambers of the head bodies.
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