JP5424808B2 - 印刷ヘッド及び吐出装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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)。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (9)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の印刷ヘッド。
- 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以上である請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の印刷ヘッド。
- 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。 - 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請求項6記載の印刷ヘッド。 - 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請求項7記載の印刷ヘッド。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか1項記載の印刷ヘッドと、
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。
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