JP5364084B2

JP5364084B2 - インクジェット装置

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Publication number: JP5364084B2
Application number: JP2010274678A
Authority: JP
Inventors: 英博吉田; 和岐深田; 景成山室
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2030-12-09
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Description

本発明は、インクを吐出するインクジェット装置に関する。

インクジェット装置は、入力信号に応じて必要なときに必要な量のインクを塗布することができるヘッドを有する装置として知られる。特に圧電（ピエゾ）方式のインクジェット装置は、幅広い種類のインクを、高精度に制御しながら塗布することができることから、現在、積極的に開発が行われている。

一般的にピエゾ方式のインクジェット装置は、インク供給流路と、インク供給流路と連通しかつノズルを有する複数のインク室と、インク室内に充填されたインクに圧力を加えるピエゾ素子とで構成される（例えば特許文献１〜３参照）。インクジェット装置では、ピエゾ素子に駆動電圧を印加すると、ピエゾ素子が機械的に歪む。これにより、インク室内のインクに圧力が加わり、ノズルからインク滴を吐出する。

また、インクジェット装置の内部のインクにエアーが混入したり、インクジェット装置のノズルが目詰まりしたりして、適切なインク吐出ができないことがある。そこで、インクジェット装置に、インク室と連通し、かつインク室から排出されたインクが流れるインク排出流路を設け、ポンプなどのインク循環装置を用いて、インクを、インク供給流路からインク排出流路に流す技術が知られている（例えば特許文献４参照）。

図１は、特許文献４に開示されたインク循環型インクジェット装置の模式図である。図１に示されるように、特許文献４に開示されたインクジェット装置は、インク供給流路１０とインク排出流路１１と、インク室１２Ａ〜１２Ｃを有する。インク室１２Ａ〜１２Ｃは、それぞれインク供給流路１０およびインク排出流路１１と連通している。つまり、インク室１２Ａ〜１２Ｃは、連通口１６Ａ〜１６Ｃを介してインク供給流路１０と連通し；連通口１７Ａ〜１７Ｃを介してインク排出流路１１と連通している。また、インク室１２Ａ〜１２Ｃには、それぞれアクチュエータ１３Ａ〜１３Ｃが配置されており、ノズル１４Ａ〜１４Ｃが形成されている。

図１に示されるように、インク供給口５０から供給され、インク供給流路１０を流れるインクは、各インク室１２Ａ〜１２Ｃに提供される。各インク室１２Ａ〜１２Ｃに提供されたインクの一部は、アクチュエータ１３Ａ〜１３Ｃの作用により、ノズル１４Ａ〜１４Ｃから液滴として吐出され；残りのインクは、インク排出流路１１に提供され、インク排出口５１から排出される。

このように、インクをインク室内を通して、インク供給流路からインク排出流路に流すことで、インク室には常に新しいインクが供給され、インクにエアーが混入したり、ノズルが目詰まりしたりすることを防止することができる。

また、特許文献４の技術では、インクの循環圧力は、ポンプなどのインク循環装置によって供給されていたが、第１ピエゾ素子と、第２ピエゾ素子と、を設けて；第１ピエゾ素子と、第２ピエゾ素子とを所定のタイミングで駆動させることで、インクに循環圧力を供給する方法も知られている（例えば特許文献５および特許文献６参照）。

特開２００１−１２１６９３号公報特開平０７−２５１５０４号公報特開２００８−２３７９３号公報特開２００９−１２６０１２号公報特開２００７−１７５９２１号公報特開２００４−０８４５８４号公報

しかしながら、特許文献４のように、インク室と連通したインク排出流路を設けた場合、ピエゾ素子が駆動することによって生じた力が、インク排出流路に逃げてしまうことがあった。このため、インク排出流路を有するインク循環型インクジェット装置では、ピエゾ素子の駆動エネルギに対するインクの吐出エネルギの割合（エネルギ効率）が低下してしまう。したがって、循環型のインクジェット装置では、インクを吐出するために、より大きなエネルギが必要となる。

このように、従来の循環型インクジェット装置では、高いエネルギ効率でインクを吐出することができなかった。

本発明の目的は、高いエネルギ効率で、インクを吐出することができるインク循環型インクジェット装置を提供することである。

本発明者は、インク室とインク排出室とを接続するインク出口流路にアクチュエータを設け、インク出口流路の横断面の面積を制御することで、上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。

すなわち本発明は、以下に示すインクジェット装置に関する。
［１］インクが流れるインク供給流路と、
インク入口流路を介して前記インク供給流路と連通し、前記インク供給流路から供給されたインクを収容し、インクを吐出するノズルを有するインク室と、
インク出口流路を介して前記インク室と連通し、前記インク室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、
前記インク供給流路から、前記インク室を通って、前記インク排出流路にインクが流れるように、前記インクに圧力を加える、インク循環装置と、
前記インク室の壁面を振動させ、かつ前記ノズルと対向して前記ノズルの位置を覆うように配置される前記第１アクチュエータと、を有するインクジェット装置であって、
前記インク入口流路の横断面の最小面積をＳ１、前記インク出口流路の横断面の最小面積をＳ２、前記インク室の前記インクの吐出方向に垂直な断面の面積をＳ３としたとき、前記Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の関係は、Ｓ３＞Ｓ１＞Ｓ２であり、かつ、
前記インク出口流路の横断面の最小面積Ｓ２を変化させる第２アクチュエータをさらに有する、インクジェット装置。
［２］前記インク室は、前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、前記インク出口流路と前記インク室との接続部および前記インク入口流路と前記インク室との接続部は、前記インク室の側面に設けられ、前記インク出口流路と前記インク室との接続部は、前記インク入口流路と前記インク室との接続部よりも、前記ノズルプレート側に位置する、［１］に記載のインクジェット装置。
［３］前記インク室は、前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、前記インク入口流路およびインク出口流路は直線状であり、前記インク出口流路と前記インク室との接続部および前記インク入口流路と前記インク室との接続部は、前記インク室の側面に設けられ、前記インク入口流路と前記インク室との接続部と、前記インク出口流路と前記インク室との接続部とは対向し、前記インク入口流路を通過する直線は、前記インク出口流路も通過する、［１］に記載のインクジェット装置。
［４］前記インク循環装置は、レギュレータである、［１］〜［３］のいずれか一つに記載のインクジェット装置。

本発明のインクジェット装置は、インク循環型インクジェット装置であるにもかかわらず、高いエネルギ効率で、インクを吐出することができる。

従来のインクジェット装置の模式図実施の形態１のインクジェット装置の斜視図実施の形態１のインクジェット装置の断面図実施の形態１のインクジェット装置の断面図実施の形態１のインクジェット装置の断面の一部拡大図実施の形態２のインクジェット装置の断面図実施の形態３のインクジェット装置の断面図実施の形態４のインクジェット装置の断面図実施の形態４のインクジェット装置の振動板を示す図実施の形態５のインクジェット装置の断面図実施の形態６のインクジェット装置の断面図参考の形態のインクジェット装置の断面図

本発明のインクジェット装置は、複数のインク室を有するドロップオンデマンド型の圧電式インクジェット装置である。

ドロップオンデマンド型のインクジェット装置は、入力信号に応じて必要なときに必要な量のインクを塗布することができる。また、本発明のインクジェット装置は、インク室内をインクが流れるインク循環型のインクジェット装置である。

本発明のインクジェット装置は、１）インク供給流路と、２）インク室と、３）インク排出流路と、４）インク入口流路およびインク出口流路と、５）インク循環装置と、６）第１アクチュエータおよび第２アクチュエータと、を有する。以下、インクジェット装置のそれぞれの構成要素について説明する。

１）インク供給流路
インク供給流路は、インク室に供給するインクが流れる流路である。インク供給流路は、外部からインクが供給されるインク導入口を有していてもよい。インク供給流路内を流れるインク供給量は、特に限定されず、数ｍｌ／ｍｉｎであっても、それ以上であってもよい。インク供給流路を流れるインクは、分配され、複数のインク室のそれぞれに供給される。

２）インク室
インク室は、インク入口流路を介してインク供給流路と連通し、インク供給流路から供給されたインクを収容するための空間である。インク室とインク供給流路とはインク入口流路によって接続されている。１のインク供給流路およびインク排出流路に連通するインク室の最大数は、通常１０２４個である。

またインク室は、収容されたインクを吐出するためのノズルを有する。ノズルは、外部と連通した、吐出口である。１つのインク室は、１つのノズルを有してもよいし、２以上のノズルを有していてもよい。インク室内のインクは、ノズルから外部に吐出される。ノズルの径は、特に限定されず、例えば１０〜１００μｍ程度であり、約２０μｍでありうる。

インク室は、インク室の底面を構成するノズルプレートと、インク室の天面を構成する天井プレートと、ノズルプレートと天井プレートによって挟まれ、インク室の側面を構成するスペーサと、を貼り合わせることで形成される（図２参照）。ここでインク室の側面とは、インク室の壁面のうちインクの吐出方向に平行な面を意味する。

３）インク排出流路
インク排出流路は、インク出口流路を介してインク室に連通し、インク室から排出されたインクが流れる流路である。インク室とインク排出流路とはインク出口流路によって接続されている。インク排出流路は、外部にインクを排出するためのインク排出口を有していてもよい。

４）インク入口流路およびインク出口流路
インク入口流路は、インク供給流路とインク室とを繋ぐ流路であり；インク出口流路はインク室とインク排出流路とを繋ぐ流路である。より具体的には、インク入口流路は、インク供給流路とインク室との間のインク流路のうち、横断面（インクの流れ方向に垂直な断面）の面積（以下単に「横断面積」とも称する）が最も小さい領域を意味し；インク出口流路は、インク室とインク排出流路とインク室との間のインク流路のうち、横断面積が最も小さい領域を意味する。

インク入口流路およびインク出口流路は、屈曲していても直線状であってもよいが、直線状であることが好ましい。インク入口流路およびインク出口流路が、屈曲すると、インク入口流路およびインク出口流路の流路抵抗が増加し、インクジェット装置内をインクが循環しにくくなるからである。

インク入口流路の長さは特に限定されないが、例えば、０．５〜５．０ｍｍである。同様にインク出口流路の長さは特に限定されないが、例えば０．５〜４．０ｍｍである。

また、インク出口流路の横断面積は、インク入口流路の横断面積とは同じであってもよいが、インク出口流路の横断面積は、インク入口流路の横断面積よりも小さいことが好ましい（図３参照）。具体的には、インク入口流路の横断面積は、１０００〜７５００μｍ^２であり、インク出口流路の横断面積は、５００〜５０００μｍ^２であり、インク出口流路の横断面積は、インク入口流路の横断面積よりも、５００〜３０００μｍ^２小さいことが好ましい。

このように、インク出口流路の横断面積を小さくすることで、後述する第２アクチュエータでインク出口流路の横断面積を縮小しやすくなる。また、インク出口流路の横断面積を、インク入口流路の横断面積よりも小さくすることで、インク出口流路の流路抵抗を、インク入口流路の流路抵抗よりも大きくすることができる。これにより、インク出口流路からインク室内にインクが逆流することを防止することができる（実施の形態１参照）。

また、インク入口流路の横断面積は、インク室のインクの吐出方向に垂直な断面（以下単に「インク室の横断面積」とも称する）よりも小さいことが好ましい。このように、インク室の横断面積を、インク入口流路の横断面積よりも大きくすることで、インク室の流路抵抗がインク入口流路の流路抵抗よりも小さくなり、インク入口流路から円滑にインク室にインクが供給されることができる。

インク室とインク入口流路との接続部（以下「入口接続部」とも称する）およびインク室とインク出口流路との接続部（以下「出口接続部」とも称する）は、インク室の側面に設けられることが好ましい。入口接続部および出口接続部をインク室の側面に設けることで、後述する第１アクチュエータによって生じた吐出方向の力が、インク入口流路およびインク出口流路に逃げにくくなり、強い力でインクを吐出することが可能になる。

一方、入口接続部および出口接続部がインク室の側面ではなく、例えばインク室の底面（ノズルプレート）に設けられると、第１アクチュエータによって生じた吐出方向（ノズルプレート方向）の力が、インク入口流路およびインク出口流路に逃げてしまい、インクの吐出力が弱まる。

入口接続部および出口接続部の相対的な位置関係は、特に限定されない。例えば、出口接続部は、入口接続部よりもノズル側に位置してもよいし（実施の形態１〜３参照）、入口接続部と出口接続部とは対向していてもよい（実施の形態４、５参照）。

５）インク循環装置
インク循環装置は、インク供給流路から、インク室を通ってインク排出流路にインクが流れるように、インクに圧力を加える。すなわち、本発明では、インクが、インク供給流路、インク入口流路、インク室、インク出口流路、インク排出流路の順で流れる。このため、本発明では、インク室内には常に新しいインクが供給される。このように、インク室内に常に新しいインクを供給することで、インク室内のインクのよどみや詰り、エアーの混入などを防止することができる。インク室内のインクの流量は、１０〜１００ｍｌ／ｍｉｎであることが好ましい。本発明のインクジェット装置では、インクジェット装置のインクを、装置作動中に絶えず循環させることが好ましい。

インクに圧力を供給するには、ポンプを用いてもよいが、圧縮空気を利用して圧力を供給するレギュレータを用いることが好ましい。レギュレータを用いることで駆動圧力が一定になり、インクの循環速度が安定するからである。

インク室に収容されるインクの種類は、特に限定されず、製造物の種類によって適宜選択される。例えば、製造物が有機ＥＬパネルや液晶パネルである場合、インク室に収容されるインクの例には、発光材料などの有機発光物質を含む溶液などの高粘度のインクが含まれる。上述のように、本発明のインクジェット装置は強い吐出力を有するので、高粘度のインクであっても十分に塗布できる。

６）第１アクチュータおよび第２アクチュエータ
第１アクチュエータおよび第２アクチュエータは、駆動電圧を含む制御信号を実際の動きに変換する作動装置である。

本発明におけるアクチュエータは、薄膜ピエゾ素子であっても、積層ピエゾ素子であってもよいが、積層ピエゾ素子であることが好ましい。薄膜ピエゾは、入力に対する出力応答が速いが、出力が低くなりがちである。そのため、薄膜ピエゾの駆動は、吐出するべきインクの粘度によってばらつきやすい。

一方、積層ピエゾは、入力に対する出力応答が遅いが、出力を高めやすい。そのため積層ピエゾは、吐出するべきインクの粘度に影響を受けにくく、安定して駆動することができる。積層ピエゾ素子の高さ（積層方向の長さ）は、通常、１００〜１０００μｍである。

積層ピエゾは、ピエゾプレート上にチタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ）のシートと導電膜とを複数積層して駆動体を作製し、そして駆動体を分割することで作製されればよい。駆動体を分割するには、回転ブレードが組み込まれたダイシング装置を用いればよい。

第１アクチュエータは、インク室の壁面を変位させる。第１アクチュエータがインク室の壁面を変位させることで、インク室内の圧力を制御する。これによりインク室内にインクを補給したり、ノズルからインクを吐出させたりする。第１アクチュエータが変位させるインク室の壁面は、インク室の天面であってもよいし（実施の形態１参照）、インク室の側面であってもよい（実施の形態２、３参照）。

また、第１アクチュエータが変位させるインク室の壁面は、振動板（ダイヤフラム）であってもよい。また、第１アクチュエータの頂面がインク室の壁面を構成してもよい。

第２アクチュエータは、インク出口流路の横断面積を変化させる。より具体的には、第２アクチュエータは、インクの出口流路の横断面積を縮小させる。第２アクチュエータの構造は第１アクチュエータの構造と同じであってもよいが、異なっていてもよい。例えば駆動時の第２アクチュエータの伸縮率は、駆動時の第１アクチュエータの伸縮率より小さくてもよい。

第２アクチュエータを駆動させるタイミングは、第１アクチュエータを駆動させるタイミングと同じであってもよいが、異なっていてもよい。すなわち、第１アクチュエータがインク室内のインクに圧力を加え始めるのと同時に、第２アクチュエータがインク出口流路の横断面の面積を小さくし始めてもよいし；第１アクチュエータがインク室内のインクに圧力を加え始めるのと異なる時点で、第２アクチュエータがインク出口流路の横断面の面積を小さくし始めてもよい。

第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを異なるタイミングで駆動させる場合は、第１アクチュエータよりも先に第２アクチュエータを駆動させることが好ましい。すなわち、インク室内のインクに圧力を加え始める前に、インク出口流路の横断面の面積を小さくし始めることが好ましい。

このように、インク室内のインクに圧力を加える時にインク出口流路の横断面積を小さくするため、第１アクチュエータの駆動によって生じた力が、インク出口流路を通って、インク排出流路に逃げることを抑制することができ、第１アクチュエータの駆動エネルギの損失を抑制することができる。したがって、本発明のインクジェット装置およびインクの吐出方法は、高粘度のインクであっても、高いエネルギ効率で吐出することができる。

また、本発明のインクジェット装置は、上述の主要構成部材を具備する他、公知のインクジェット装置の部材を適宜有する。例えば、インクを塗布する対象物を載置して移動するための移動ステージなどを有する。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施の形態により限定されない。

（実施の形態１）
図２は、実施の形態１のインクジェット装置１００の斜視図を示す。図２に示されるようにインクジェット装置１００は、インク供給流路１０１と、インク排出流路１０２と、複数のインク室１１０と、インク循環装置（不図示）とを有する。また、インク供給流路１０１はインク導入口１０３を有する。インク排出流路１０２はインク排出口１０４を有する。

また、インクジェット装置１００は、ノズル１１１が形成されたノズルプレート１２０と、スペーサ１２３と、および天井プレート１２１とを貼り合わせることで形成される。

図３は、図２に示されたインクジェット装置１００のＡ線による断面図である。図４は、図２に示されたインクジェット装置１００のＢ線による断面図（上面図）である。図３および図４における矢印は、インクの流れ方向を表す。

図３および図４に示すように、インクジェット装置１００は、インク室１１０、インク入口流路１０７、インク出口流路１０８、第１アクチュエータ１１３、および第２アクチュエータ１１４をさらに有する。

また、図５Ａは、図４に記載された領域Ｚの拡大図である。図５Ａに示されるように、インク供給流路１０１の最下流部は、テーパー形状であることが好ましい。また、インク供給流路１０１の最下流部の角は、曲面であってもよい（図５Ｂ参照）。このように、インク供給流路１０１の最下流部を、テーパー形状とすることで、インク供給流路１０１の最下流部にインクが滞留することを防止することができる。

インク室１１０は、ノズル１１１が形成されたノズルプレート１２０から構成される底面と、スペーサ１２３から構成される側面と、天井プレート１２１から構成される天面とを有する。インク室１１０は、インク入口流路１０７を介してインク供給流路１０１に連通しており、インク出口流路１０８を介してインク排出流路１０２に連通している。インク入口流路１０７およびインク出口流路１０８は、屈曲しない直線状の流路である。

インク室１１０とインク入口流路１０７との接続部１０７ａおよびインク室１１０とインク出口流路１０８との接続部１０８ａは、インク室の側面に設けられている。また、本実施の形態では、出口接続部１０８ａが、入口接続部１０７ａよりもノズルプレート１２０側に位置する。

また、インク室１１０の横断面積（インクの吐出方向Ｘに垂直な断面の面積）Ｓ３は、インク入口流路１０７の横断面積Ｓ１よりも大きい。また、インク出口流路１０８の横断面積Ｓ２は、インク入口流路１０７の横断面積Ｓ１よりも小さい。従って、本実施の形態では以下の式が成り立つ。
Ｓ３＞Ｓ１＞Ｓ２

第１アクチュエータ１１３は、インク室１１０の壁面を変位させる。具体的には、本実施の形態では、第１アクチュエータ１１３は、インク室１１０の天面を形成する振動板１３０を振動させる。

第２アクチュエータ１１４はインク出口流路１０８の横断面積を縮小させる。具体的には、本実施の形態では、第２アクチュエータ１１４は、インク出口流路１０８の天面を形成する振動板１４０を振動させる。

次に、図３および図４を参照しながら、本実施の形態のインクジェット装置１００の動作について説明する。

まず、インクタンク（図示せず）からインク供給流路１０１にインクを供給する。インクタンクは圧力調節機構（図示せず）を有することが好ましい。インクタンクが圧力調節機構を有することで、インクタンク内のインクが消費され、インクタンク内のインク液面が下がっても、インクタンクからインク供給流路１０１にインクを一定の圧力で供給することができる。圧力調節機構は、インクタンクの高さを調節し、インク液面の高さを一定にすることで、供給されるインクの圧力を一定にしてもよい。

インク供給流路１０１に供給されたインクは、インク入口流路１０７を通じてインク室１１０に供給される。インク室１１０に供給されたインクは、さらにインク出口流路１０８を通ってインク排出流路１０２に排出される。このため、インク室１１０内を、インクが入口接続部１０７ａから、出口接続部１０８ａにまで流れる。これにより、インク室１１０内には常に新しいインクが供給される。

また、インク室１１０での横断面積Ｓ３は、インク入口流路１０７の横断面積Ｓ１よりも大きい。このためインク室１１０の流路抵抗は、インク入口流路１０７の流路抵抗よりも低いので、インクはインク入口流路１０７からインク室１１０内にスムーズに供給される。

また、本実施の形態では、インク出口流路１０８とインク室１１０との出口接続部１０８ａは、インク入口流路１０７とインク室１１０との入口接続部１０７ａよりもノズル側に設けられている。このため、本実施の形態では、インク室１１０内をインクが流れる方向は、インクがノズル１１１から吐出される方向Ｘ（吐出方向Ｘ）と同じである。このためインク室１１０内のインクには予め吐出方向Ｘと同じ方向の力が作用している。

次に、第１アクチュエータ１１３に駆動電圧を加える。これにより、第１アクチュエータ１１３が伸長し、振動板１３０が第１アクチュエータ１１３によってインクの吐出方向Ｘに押され、インク室１１０の容量が縮小する。これにより、インク室１１０内のインクに、吐出方向Ｘの圧力が加わる。

このとき、第２アクチュエータ１１４にも駆動電圧を加える。第２アクチュエータ１１４にも駆動電圧を加えるタイミングは、第１アクチュエータ１１３と同じであってもよいし、異なっていてもよい。第２アクチュエータ１１４に駆動電圧を加えることで、振動板１４０が第２アクチュエータ１１４に押され、インク出口流路１０８の横断面積Ｓ２が縮小する。インク出口流路１０８の横断面積Ｓ２が縮小することで、インク出口流路１０８の流路抵抗が高まる。

このように第１アクチュエータ１１３の駆動時に、第２アクチュエータ１１４を駆動し、インク出口流路１０８の流路抵抗を高めることで、第１アクチュエータ１１３の駆動によって生じた力が、インク出口流路１０８を通って、インク排出流路１０２に逃げることを抑制することができる。これにより、第１アクチュエータ１１３の駆動によって生じた力を、効率よくインクの吐出力に変換することができる。これにより、第１アクチュエータ１１３の駆動エネルギの損失を抑制することができ、強い力でインクを吐出することができる。

また、本実施の形態では、インク室１１０内では、インクが吐出方向Ｘに流れているため、インク室１１０内のインクには、予め吐出方向Ｘと同じ方向の力が作用している。このため、インク室１１０内のインクは、インクに予め作用しているＸ方向の力と、第１アクチュエータ１１３が駆動することによって生じた力とが合成した力によって吐出される。このように、本実施の形態では、インク室１１０内をインクが流れる力をインク吐出力として利用できるため、より強い力でインクを吐出することができる。

インクの吐出後、第１アクチュエータ１１３の駆動電圧を解除すると、第１アクチュエータが収縮し、インク室１１０の容積が増大する。インク室１１０の容積が増大すると、インク室１１０内の圧力が低下し、インク室１１０内にインクが供給される。上述のように、インク出口流路１０８の横断面積Ｓ２は、インク入口流路１０７の横断面積Ｓ１よりも小さい。このため、インク入口流路１０７の流路抵抗は、インク出口流路１０８の流路抵抗よりも低く、インク室１１０には、インク入口流路１０７のみからインクが供給され、インク出口流路１０８からインク室１１０内にインクが逆流することはない。各インク室のインク入口流路内の圧力とインク出口流路内の圧力との差は、一定であることが好ましい。しかし、インク出口流路１０８からインク室１１０内にインクが逆流すると、各インク室のインク入口流路内の圧力とインク出口流路内の圧力との差が、インク室間でばらつき、各インク室１１０のノズルから吐出されるインクの量がばらついてしまう。

（実施の形態２）
実施の形態１では、第１アクチュエータがインク室の天面を変位させる例について説明した。実施の形態２では、第１アクチュエータがインク室の側面（インクの吐出方向に沿った面）を変位させる例について説明する。

図６Ａは、本実施の形態のインクジェット装置２００のＡ線（図２参照）による断面図であり；図６Ｂは、本実施の形態のインクジェット装置２００のＢ線（図２参照）による断面図である。

図６Ａに示されるように、本実施の形態のインクジェット装置２００は、第１アクチュエータ１１３がインク室１１０の側面のうち天井プレート１２１側の領域を変位させるように設けられている以外は、実施の形態１のインクジェット装置１００と同じである。

また、本実施の形態では、第１アクチュエータ１１３によって変位されるインク室１１０の側面は、振動板１３０によって構成されている。また、第１アクチュエータ１１３が伸長する方向は、インク入口流路１０７内をインクが流れる方向Ｙと同じである。

実施の形態１のように、第１アクチュエータ１１３がインク室１１０の天面を変位させ、かつインク入口流路１０７がインク室１１０の天面近傍に設けられているインクジェット装置１００では、第１アクチュエータ１１３の駆動によって生じた力の一部がインク入口流路１０７に逃げやすい。

一方で、本実施の形態のように、第１アクチュエータ１１３がインク室１１０のインク入口流路１０７が接続した側面を変位させる場合、第１アクチュエータ１１３の駆動によって生じる力は、インク入口流路１０７とは反対方向のベクトルを有する。このため、第１アクチュエータ１１３がインク室１１０のインク入口流路１０７が接続した側面を変位させる場合、第１アクチュエータ１１３の駆動によって生じる力がインク入口流路１０７に逃げにくい。

このように、本実施の形態では、第１アクチュエータ１１３の駆動によって生じた力がインク入口流路１０７に逃げることを防止することができ、第１アクチュエータ１１３の駆動エネルギの損失を抑制することができる。

（実施の形態３）
実施の形態２では、第１アクチュエータがインク室の側面のうち、天面近傍の領域を変位させる形態について説明した。実施の形態３では、第１アクチュエータがインク室の側面のうち、ノズルプレート近傍の領域を変位させる形態について説明する。

図７は、実施の形態３のインクジェット装置３００の断面図である。図７に示されるように、実施の形態３のインクジェット装置３００は、第１アクチュエータ１１３が、インク室１１０の側面のうち、ノズルプレート１２０近傍の領域を変位させる以外は、実施の形態２のインクジェット装置２００と同じである。

このように、本実施の形態では、第１アクチュエータ１１３とノズル１１１との距離が近いので、第１アクチュエータ１１３の駆動によって生じた力がノズル１１１まで伝わる時間が短い。このため、第１アクチュエータ１１３の駆動と、ノズル１１１からのインクの吐出のタイムラグが縮まり、インクジェット装置のインク吐出の応答性が向上する。

また、第１アクチュエータ１１３とノズル１１１との距離が近いので、第１アクチュエータ１１３の駆動によって生じた力は、減衰することなくノズル１１１に伝わる。これにより、強い力でインクを吐出することが可能になる。

このように、本実施の形態によれば、実施の形態２の効果に加えて、インク吐出の応答性の向上およびインクの吐出力のさらなる向上が見込まれる。

（実施の形態４）
実施の形態１〜３では、出口接続部が入口接続部よりもノズル側に位置する形態について説明した。実施の形態４では、入口接続部と出口接続部とが対向する形態について説明する。

図８Ａは実施の形態４のインクジェット装置４００のＡ線（図２参照）による断面図であり、図８Ｂは、実施の形態４のインクジェット装置４００のＢ線（図２参照）による断面図である。

図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、インクジェット装置４００では、入口接続部１０７ａと出口接続部１０８ａとが対向する。また、入口接続部１０７ａおよび出口接続部１０８ａは、天面近傍に位置する。

本実施の形態では、インク入口流路１０７およびインク出口流路１０８は、屈曲しない直線状の流路である。さらにインク入口流路１０７を通過する直線Ｙは、インク出口流路１０８も通過する。

このように、インク入口流路１０７およびインク出口流路１０８が同一直線上に位置することで、インク入口流路１０７からインク出口流路１０８へのインクの流れを円滑にすることができる。これによりインクジェット装置内のインクの循環がよりスムーズになり、高粘度のインクを供給する場合であっても、低い循環圧力で、インクジェット装置内にインクを循環させることができる。

一方、インク入口流路１０７からインク出口流路１０８へのインクの流れが円滑であると、インク室１１０のノズル近傍付近でインクが滞留するおそれがある。しかし、本実施の形態では、インク出口流路１０８の横断面積Ｓ２が、インク室１１０の横断面積Ｓ３よりも狭く、インク出口流路１０８の流路抵抗が、インク室１１０の流路抵抗よりも大きい。このため、インク入口流路１０７からインク室１１０に流入したインクは、インク室１１０内を循環した後に、インク出口流路１０８に流入する。このため、本実施の形態では、インク室１１０内にインクが滞留することはない。

また、本実施の形態では、第１アクチュエータ１１３と第２アクチュエータ１１４とが、同一の振動板１３０を振動させる。

図９Ａは、図８Ａのインクジェット装置の四角Ｚで囲まれた領域の拡大図である。図９Ａに示されるように、振動板１３０の第１アクチュエータ１１３と第２アクチュエータ１１４との間の領域には、複数のパンチ穴１３１が形成されている。

また複数のパンチ穴１３１は、振動板１３０の第１アクチュエータ１１３と第２アクチュエータ１１４との間の領域に規則的に配列されている（図９Ｂおよび図９Ｃ参照）。また、パンチ穴１３１の形状は、円形であってもよいし（図９Ｂ）、六角形であってもよい（図９Ｃ）。パンチ穴１３１の形状を、六角形とすることで、パンチ穴１３１をハニカム状に配列することができ、パンチ穴１３１を振動板１３０に高密度に配列することができる。

このように、振動板１３０の第１アクチュエータ１１３と第２アクチュエータ１１４との間の領域に、パンチ穴１３１を形成することで、第１アクチュエータ１１３が駆動によって生じた振動が、パンチ穴１３１によって遮断され、第２アクチュエータ１１４側に伝わりにくい。これにより、第１アクチュエータ１１３と第２アクチュエータ１１４との間の干渉を低減することができ、第１アクチュエータ１１３と第２アクチュエータ１１４とが同一の振動板１３０を振動させる場合であっても、それぞれのアクチュエータを高精度で制御することが可能になる。

このように、本実施の形態によれば、よりスムーズな循環が可能になることから、インク内の異物やノズル詰りをより効果的に抑制することができる。

また、本実施の形態では、第１アクチュエータ１１３および第２アクチュエータ１１４が天面プレートに設けられる。このため本実施のインクジェット装置は簡便に製造することができる。

また、本実施の形態では、実施の形態１〜３のようにノズルプレート近傍のインク室の側面に入口接続部および出口接続部が位置しないので、ノズルプレートとスペーサとを強固に接合することができ、ノズルプレートの剛性を高めることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態４では、第１アクチュエータがインク室の天面を変位させる例について説明した。実施の形態５では、第１アクチュエータがインク室の側面（インクの吐出方向に沿った面）を変位させる例について説明する。

図１０Ａは実施の形態５のインクジェット装置５００のＡ線（図２参照）による断面図であり、図１０Ｂは、実施の形態５のインクジェット装置５００のＢ線（図２参照）による断面図である。

図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるように、インクジェット装置５００は、第１アクチュエータ１１３がインク室１１０の側面を変位させるように設けられている以外は、実施の形態４のインクジェット装置４００と同じである。第１アクチュエータ１１３によって変位されるインク室１１０の側面は、振動板１３０によって構成されている。第１アクチュエータ１１３が伸長する方向は、インク入口流路１０７内をインクが流れる方向と同じである。

実施の形態４のように、第１アクチュエータ１１３がインク室１１０の天面を変位させ、かつインク入口流路１０７がインク室１１０の天面近傍に設けられているインクジェット装置４００では、第１アクチュエータ１１３の駆動によって生じた力の一部がインク入口流路１０７に逃げやすい。

このように、本実施の形態では、第１アクチュエータ１１３の駆動によって生じた力がインク入口流路１０７に逃げることを防止することができ、より強い力でインクを吐出することができる。

（実施の形態６）
実施の形態１〜５では、インク供給流路およびインク排出流路の流路幅が一定である形態について説明した。実施の形態６では、インク供給流路およびインク排出流路の流路幅が変化する形態について説明する。

図１１は、実施の形態６のインクジェット装置６００のＢ線（図２参照）による断面図である。図１１に示されるように、本実施の形態のインクジェット装置６００は、インク供給流路１０１がインクの流れに沿って徐々に狭くなっており、インク排出流路１０２がインクの流れに沿って徐々に広くなっている以外は、実施の形態１のインクジェット装置１００と同じである。

インク供給流路１０１を流れるインクは、インクの流れに沿ってインク供給流路１０１に接続したインク室１１０に供給される。したがって、インク供給流路１０１内を流れるインクは、インクの流れに沿って徐々に減少する。このため、インク供給流路１０１の横断面積が一定であると、インク供給流路１０１の下流側でインクの圧力が低下し、インク室１１０にインクを供給できなくなる恐れがある。

また、インク排出流路１０２を流れるインクは、インクの流れに沿って徐々に増加する。このため、インク排出流路１０２の横断面積が一定であると、インク供給流路１０１の下流側でインクの圧力が増加し、インク室１１０からインクを排出できなくなる恐れがある。

しかし本実施の形態のようにインク供給流路１０１をインクの流れに沿って徐々に狭くし、かつインク排出流路１０２をインクの流れに沿って徐々に広くすることで、全てのインク室１１０に均一な量のインクを供給し、全てのインク室１１０から均一な量のインクを排出することができる。

（参考の形態）
実施の形態１〜６では、インクジェット装置が第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを有する形態について説明した。参考の形態では、インクジェット装置が第１アクチュエータのみを有する形態について説明する。

図１２は参考の形態のインクジェット装置７００の、Ａ線（図２参照）による断面図である。図１２に示されるように、参考の形態のインクジェット装置は、第２アクチュエータを有さない以外は、実施の形態４のインクジェット装置４００と同じである。

図１２に示されるようにインクジェット装置７００では、入口接続部１０７ａと出口接続部１０８ａとが対向する。また、本実施の形態では、入口接続部１０７ａおよび出口接続部１０８ａは、天面近傍に位置する。

また、本参考の形態では、インク入口流路１０７およびインク出口流路１０８は、屈曲しない直線状の流路である。さらにインク入口流路１０７を通過する直線Ｙは、インク出口流路１０８も通過する。

このように、インク入口流路１０７およびインク出口流路１０８が一直線上に位置することで、インク入口流路１０７からインク出口流路１０８へのインクの流れを円滑にすることができる。これによりインクジェット装置内のインクの循環がよりスムーズになり、高粘度のインクを供給する場合であっても、低い循環圧力で、インクジェット装置内にインクを循環させることができる。

本発明のインク循環型インクジェット装置は、インクの吐出力が強いため、粘度の高いインクを、被塗布物に安定して塗布することができる。このため、本発明のインクジェット装置は、例えば有機ＥＬディスプレイパネルの製造における有機発光材料を塗布形成するためのインクジェット装置として好ましく用いられる。

１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００インクジェット装置
１０１インク供給流路
１０２インク排出流路
１０３インク導入口
１０４インク排出口
１０７インク入口流路
１０７ａ入口接続部
１０８インク出口流路
１０８ａ出口接続部
１１０インク室
１１１ノズル
１１２吐出口
１１３第１アクチュエータ
１１４第２アクチュエータ
１２０ノズルプレート
１３０、１４０振動板
１３１パンチ孔

Claims

インクが流れるインク供給流路と、
インク入口流路を介して前記インク供給流路と連通し、前記インク供給流路から供給されたインクを収容し、インクを吐出するノズルを有するインク室と、
インク出口流路を介して前記インク室と連通し、前記インク室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、
前記インク供給流路から、前記インク室を通って、前記インク排出流路にインクが流れるように、前記インクに圧力を加える、インク循環装置と、
前記インク室の壁面を振動させ、かつ前記ノズルと対向して前記ノズルの位置を覆うように配置される前記第１アクチュエータと、を有するインクジェット装置であって、
前記インク入口流路の横断面の最小面積をＳ１、前記インク出口流路の横断面の最小面積をＳ２、前記インク室の前記インクの吐出方向に垂直な断面の面積をＳ３としたとき、前記Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の関係は、Ｓ３＞Ｓ１＞Ｓ２であり、かつ、
前記インク出口流路の横断面の最小面積Ｓ２を変化させる第２アクチュエータをさらに有する、インクジェット装置。
前記インク室は、
前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、
前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、
前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、
前記インク出口流路と前記インク室との接続部および前記インク入口流路と前記インク室との接続部は、前記インク室の側面に設けられ、
前記インク出口流路と前記インク室との接続部は、前記インク入口流路と前記インク室との接続部よりも、前記ノズルプレート側に位置する、請求項１に記載のインクジェット装置。
前記インク室は、
前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、
前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、
前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、
前記インク入口流路およびインク出口流路は直線状であり、
前記インク出口流路と前記インク室との接続部および前記インク入口流路と前記インク室との接続部は、前記インク室の側面に設けられ、
前記インク入口流路と前記インク室との接続部と、前記インク出口流路と前記インク室との接続部とは対向し、前記インク入口流路を通過する直線は、前記インク出口流路も通過する、請求項１に記載のインクジェット装置。
前記インク循環装置は、レギュレータである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット装置。