JP6842446B2

JP6842446B2 - ノズルヘッド、および液滴塗布装置

Info

Publication number: JP6842446B2
Application number: JP2018170706A
Authority: JP
Inventors: 治彦石原; 静雄木下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2038-09-12
Also published as: JP2020040338A; US10946655B2; US20200079087A1

Description

本発明の実施形態は、ノズルヘッド、および液滴塗布装置に関する。

プリンタなどの印字装置、あるいは、液晶表示装置や半導体装置などの製造に用いられる成膜装置などにおいては、インクや膜素材などの液状体を液滴にして対象物に向けて吐出させる場合がある。この場合、一般的には、液滴（液状体）の粘度は比較的低いものとされる。例えば、液滴の粘度は２０ｍＰａ・ｓ未満とされている。
しかしながら、近年においては、より粘度の高い液滴を吐出可能とすることが求められていた。

特開２０１１−２３５５３３号公報

本発明が解決しようとする課題は、粘度の高い液滴を吐出可能なノズルヘッド、および液滴塗布装置を提供することである。

実施形態に係るノズルヘッドは、液滴を吐出可能な複数のノズル孔を有するノズルプレートと、交互に設けられた複数の第１の電極と複数の第２の電極、および、前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極との間に設けられた圧電部を有し、前記複数のノズル孔毎に設けられた圧電素子と、前記ノズルプレートの、前記複数のノズル孔が開口する側とは反対側に設けられたアクチュエータプレートと、絶縁性を有し、複数の前記圧電素子のそれぞれの前記アクチュエータプレートと対向する面と、前記アクチュエータプレートとの間に設けられた固定部と、導電性を有し、複数の前記圧電素子のそれぞれの前記アクチュエータプレートと対向する面と、前記アクチュエータプレートとの間に設けられた導電部と、を備えている。

本実施の形態に係る液滴塗布装置を例示するための模式斜視図である。ノズルヘッドの模式斜視図である。図２におけるノズルヘッドのＡ−Ａ線方向の模式断面図である。アクチュエータプレートおよび圧電素子を例示するための模式断面図である。圧電素子を例示するための模式斜視図である。（ａ）〜（ｃ）は、固定部および導電部の形成を例示するための模式工程断面図である。液滴の粘度と押し出し量との関係を例示するためのグラフ図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係る液滴塗布装置１を例示するための模式斜視図である。
なお、図１中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する三方向を表している。例えば、鉛直方向をＺ軸方向、水平面内の１つの方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向とＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向としている。
図２は、ノズルヘッド２の模式斜視図である。
図３は、図２におけるノズルヘッド２のＡ−Ａ線方向の模式断面図である。
図４は、アクチュエータプレート２５および圧電素子２６を例示するための模式断面図である。なお、図４は、図３におけるアクチュエータプレート２５および圧電素子２６のＢ−Ｂ線方向の模式断面図である。
図５は、圧電素子２６を例示するための模式斜視図である。

図１に示すように、液滴塗布装置１には、ノズルヘッド２、載置部３、供給部４、およびコントローラ５が設けられている。
図２および図３に示すように、ノズルヘッド２は、複数のノズル孔２１ａを備えたいわゆるマルチノズル型のノズルヘッドである。また、ノズルヘッド２は、圧電素子２６の屈曲変位を利用して液滴を吐出させる「圧電型」のノズルヘッドである。
ノズルヘッド２には、ノズルプレート２１、流路プレート２２、シールプレート２３、ダイアフラム２４、アクチュエータプレート２５、圧電素子２６、固定部２７、および導電部２８が設けられている。

ノズルプレート２１は、所定の方向に延びた形態を有する。ノズルプレート２１の形態は、例えば、直方体とすることができる。ノズルプレート２１の材料は、吐出させる液状体に対する耐食性を有する樹脂、金属、半導体材料などから適宜選択することができる。ノズルプレート２１は、例えば、ステンレスやニッケル合金などから形成することができる。
なお、本明細書において「液状体」とは液体のみに限定されるわけではなく、ノズル孔２１ａから吐出された際に粒状になるものであればよい。例えば、液状体は、液体、ゲル状体などとすることができる。また、本明細書における「液滴」とは、液状体が粒状となったものである。
ただし、本実施の形態に係るノズルヘッド２とすれば、一般的なノズルヘッドでは吐出が困難な粘度の高い液状体を吐出することが可能となる。例えば、本実施の形態に係るノズルヘッド２とすれば、粘度が２０ｍＰａ・ｓ以上の液滴を吐出可能である。
そのため、ノズルヘッド２により吐出される液滴の粘度は、例えば、２０ｍＰａ・ｓ以上とすることができる。

ノズルプレート２１は、複数の液室２１ｂを有する。複数の液室２１ｂは、例えば、等ピッチで設けることができる。複数の液室２１ｂは、ノズルプレート２１の一方の端面に開口している。液室２１ｂの他端（液室２１ｂの底面）には、テーパ部２１ａａが設けられている。テーパ部２１ａａの、中心軸に直交する方向の断面寸法は、ノズル孔２１ａ側に向かうに従い漸減している。テーパ部２１ａａの角度は、３０°以上、１５０°以下とすることができる。
また、ノズルプレート２１は、液滴を吐出可能な複数のノズル孔２１ａを有する。ノズル孔２１ａの一端は、テーパ部２１ａａに接続されている。ノズル孔２１ａの他端は、ノズルプレート２１の、流路プレート２２側とは反対側の端面に開口している。すなわち、液室２１ｂとノズル孔２１ａとは、テーパ部２１ａａを介して繋がっている。
ノズル孔２１ａと液室２１ｂは、例えば、円柱状を呈するものとすることができる。ノズル孔２１ａの直径は、例えば、２０μｍ〜５０μｍ程度とすることができる。液室２１ｂの直径は、例えば、２５０μｍ〜６００μｍ程度とすることができる。

流路プレート２２は、ノズルプレート２１の、複数の液室２１ｂが開口する側の端面に設けられている。流路プレート２２は、所定の方向に延びた形態を有する。流路プレート２２の形態は、例えば、直方体とすることができる。流路プレート２２の平面形状および平面寸法は、ノズルプレート２１の平面形状および平面寸法と同じとすることができる。流路プレート２２には、厚み方向を貫通する孔２２ａが設けられている。孔２２ａは、複数の液室２１ｂに対峙する位置に設けられている。孔２２ａは、供給部４から供給された液状体が複数の液室２１ｂに流入する際に流路となる。なお、１つの孔２２ａ（流路）に複数の液室２１ｂが接続される場合を例示したが、複数の液室２１ｂのそれぞれが、専用に設けられた孔２２ａ（流路）に接続されていてもよい。
流路プレート２２の材料は、例えば、ノズルプレート２１の材料と同じとすることができる。
なお、流路プレート２２は必ずしも必要ではなく、流路がノズルプレート２１に設けられるようにしてもよい。

シールプレート２３は、ノズルプレート２１とアクチュエータプレート２５との間に複数設けられている。シールプレート２３は、所定の方向に延びた形態を有する。シールプレート２３の形態は、例えば、直方体とすることができる。シールプレート２３の平面形状および平面寸法は、ノズルプレート２１の平面形状および平面寸法と同じとすることができる。シールプレート２３には、厚み方向を貫通する孔２３ａが複数設けられている。複数の孔２３ａのそれぞれは、液室２１ｂに対峙する位置に設けられている。孔２３ａは、圧電素子２６の屈曲変位による圧力波を液室２１ｂ内の液状体に伝えるために設けられている。シールプレート２３の材料は、例えば、ノズルプレート２１の材料と同じとすることができる。

ここで、図３に示すように、ノズルプレート２１は、ネジなどの締結部材を用いてアクチュエータプレート２５に固定される。ノズルプレート２１およびアクチュエータプレート２５は、所定の方向に延びた形態を有しているため、これらの端部の近傍を締結部材により固定すると、ノズルプレート２１およびアクチュエータプレート２５の少なくともいずれかに撓みや反りが発生する場合がある。ノズルプレート２１およびアクチュエータプレート２５の少なくともいずれかに撓みや反りが発生すると、隣接する液室２１ｂ同士の間が隙間により連結されるおそれがある。そのため、隣接する圧電素子２６同士、あるいは隣接する液室２１ｂ同士の間で相互干渉が生じるおそれがある。

そこで、本実施の形態に係るノズルヘッド２には、複数のシールプレート２３が設けられている。シールプレート２３の厚みは、ノズルプレート２１の厚みよりも薄くなっている。シールプレート２３の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。厚みの薄いシールプレート２３が複数設けられていれば、ノズルプレート２１およびアクチュエータプレート２５の少なくともいずれかに撓みや反りが発生した場合に、シールプレート２３同士の間に隙間を生じさせるができる。すなわち、シールプレート２３同士の間に隙間を形成させることで、撓みや反りにより発生した大きな隙間を複数の小さな隙間に分散させることができる。小さな隙間は、大きな隙間に比べて流路抵抗が大きいので、隣接する圧電素子２６同士、あるいは隣接する液室２１ｂ同士の間で相互干渉が生じるのを抑制することができる。
なお、シールプレート２３の数は、ノズルプレート２１の変形量などに応じて適宜変更することができる。例えば、ノズルプレート２１の変形量をＳ（μｍ）、シールプレート２３の数をＮとすると、Ｓ／Ｎ≦１０となるようにすることが好ましい。

ダイアフラム２４は、複数のシールプレート２３の、流路プレート２２側とは反対側に設けられている。ダイアフラム２４は、シールプレート２３に設けられた複数の孔２３ａを覆っている。なお、ダイアフラム２４は、１つの孔２３ａに対して１つ設けることもできる。ダイアフラム２４の材料や厚みは、圧電素子２６により屈曲できるものであれば特に限定はない。ダイアフラム２４の材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどとすることができる。ダイアフラム２４の厚みは、例えば、１０μｍ程度とすることができる。

アクチュエータプレート２５は、ノズルプレート２１の、複数のノズル孔２１ａが開口する側とは反対側に設けられている。
図４に示すように、アクチュエータプレート２５は、基部２５ａおよび支持部２５ｂを有する。基部２５ａおよび支持部２５ｂは、一体に形成することができる。
基部２５ａは、複数のシールプレート２３の、流路プレート２２側とは反対側に設けられている。この場合、基部２５ａは、ダイアフラム２４を覆うように設けることができる。基部２５ａは、所定の方向に延びた形態を有する。基部２５ａの平面形状および平面寸法は、ノズルプレート２１の平面形状および平面寸法と同じとすることができる。基部２５ａには、厚み方向を貫通する孔２５ａａが複数設けられている。複数の孔２５ａａのそれぞれは、液室２１ｂに対峙する位置に設けられている。孔２５ａａには、圧電素子２６の一方の端部が挿入される。圧電素子２６の一方の端部は、ダイアフラム２４に接触している。

支持部２５ｂは、基部２５ａの長辺側に設けられている。支持部２５ｂは、板状を呈し、複数の孔２５ａａが並ぶ方向に延びている。支持部２５ｂは、基部２５ａの、シールプレート２３側の面にほぼ垂直となるようにすることができる。
アクチュエータプレート２５（基部２５ａおよび支持部２５ｂ）の材料は、例えば、ノズルプレート２１の材料と同じとすることができる。

圧電素子２６は、例えば、直方体状を呈したものとすることができる。圧電素子２６は、ダイアフラム２４の、シールプレート２３側とは反対側に複数設けられている。圧電素子２６の、孔２５ａａに挿入された端部は、ダイアフラム２４と接触している。圧電素子２６は、１つの液室２１ｂに対して１つ設けられている。この場合、液室２１ｂの中心軸方向に圧電素子２６を設けることが好ましい。例えば、圧電素子２６は、液室２１ｂの真上に設けることができる。すなわち、ノズル孔２１ａの中心軸、液室２１ｂの中心軸、および、圧電素子２６の中心軸は、一直線上にあるようにすることが好ましい。この様な位置に圧電素子２６を設ければ、圧電素子２６の屈曲変位による圧力波が液室２１ｂ内の液状体に伝わりやすくなる。

図４および図５に示すように、圧電素子２６には、複数の電極２６ａ（第１の電極の一例に相当する）、複数の圧電部２６ｂ、および複数の電極２６ｃ（第２の電極の一例に相当する）が設けられている。複数の電極２６ａおよび複数の電極２６ｃは、支持部２５ｂと略平行に設けることができる。１つの電極２６ｃは、１つの電極２６ａと対峙している。複数の電極２６ａおよび複数の電極２６ｃは、交互に設けられている。複数の電極２６ａ同士は電気的に接続されている。例えば、複数の電極２６ａの、ダイアフラム２４側とは反対側の端部が、接続部２６ａａにより電気的に接続される。複数の電極２６ｃ同士は電気的に接続されている。例えば、複数の電極２６ｃの、ダイアフラム２４側の端部が、接続部２６ｃａにより電気的に接続される。
複数の圧電部２６ｂのそれぞれは、少なくとも電極２６ａと電極２６ｃとの間に設けられている。

また、圧電素子２６の、液室２１ｂの中心軸に直交する方向の断面積は、液室２１ｂの中心軸に直交する方向の断面積と同等以下とすることができる。
また、押し出し量は、例えば、液滴の粘度が２０ｍＰａ・ｓの場合に、０．０６×１０^−３ｍｍ^３以上となるようにすることが好ましい。この場合、押し出し量は、圧電素子２６の、液室２１ｂの中心軸に直交する方向の断面積と、圧電素子２６の変位量との積である。
なお、液滴の粘度と押し出し量との関係に関する詳細は後述する。

複数の電極２６ａの材料、および複数の電極２６ｃの材料は、例えば、銅合金などの導電性材料とすることができる。複数の圧電部２６ｂの材料は、例えば、ジルコンチタン酸鉛などの圧電セラミックスとすることができる。圧電素子２６は、複数の電極２６ａ、複数の圧電部２６ｂ、および複数の電極２６ｃを一体焼成することで形成することができる。複数の電極２６ａ、複数の圧電部２６ｂ、および複数の電極２６ｃが設けられた圧電素子２６とすれば、電界が発生する箇所を電極２６ａおよび電極２６ｃの組数だけ増やすことができる。そのため、電極２６ａ、圧電部２６ｂ、および電極２６ｃを１つずつ有する圧電素子に比べて、印加電圧を低くしても、同一の変位を得ることができたり、より大きな変位を得ることができたりする。

複数の電極２６ｃの数は、複数の電極２６ａの数と同じとすることができる。この場合、複数の電極２６ａの数は、奇数とすることが好ましい。複数の電極２６ｃの数は、奇数とすることが好ましい。複数の電極２６ａの数、および複数の電極２６ａの数が奇数となっていれば、圧電素子２６の、ダイアフラム２４側の面と交差する面（一方の側面）に電極２６ａを設け、圧電素子２６の、電極２６ａが設けられる面と対峙する面（他方の側面）に電極２６ｃを設けることができる。そのため、複数の電極２６ａおよび複数の電極２６ｃを外部の電源などに電気的に接続するのが容易となる。図４に例示をしたものの場合には、複数の電極２６ｃを信号電極（正極）とし、例えば、コントローラ５に電気的に接続することができる。また、複数の電極２６ｃを接地電極とし、例えば、アクチュエータプレート２５の支持部２５ｂに電気的に接続することができる。

また、圧電素子２６は、アクチュエータプレート２５の支持部２５ｂに機械的に接続される。すなわち、圧電素子２６は、アクチュエータプレート２５の支持部２５ｂに電気的および機械的に接続される。この場合、導電性接着剤を用いて、圧電素子２６を支持部２５ｂに電気的および機械的に接続することもできる。ところが、電極２６ａと電極２６ｃとの間の距離は、例えば、１００μｍ程度とされている。そのため、導電性接着剤を介して、圧電素子２６を支持部２５ｂに押し付けた際に、導電性接着剤の一部が、圧電素子２６の、支持部２５ｂ側の面と交差する面（側面）に回り込むおそれがある。圧電素子２６の、支持部２５ｂ側の面と交差する面には、電極２６ａの端部が露出しているため、導電性接着剤を介して電極２６ｃと電極２６ａとが短絡するおそれがある。この場合、導電性接着剤の量を少なくすると充分な接合強度が得られなくなるおそれがある。

そこで、本実施の形態に係るノズルヘッド２においては、固定部２７、および導電部２８が設けられている。
図４に示すように、固定部２７は、複数の圧電素子２６のそれぞれと支持部２５ｂ（アクチュエータプレート２５）との間に設けられている。固定部２７は、圧電素子２６の、基部２５ａ側（ノズルプレート２１側）とは反対側の端部の近傍に設けられている。この場合、支持部２５ｂに凸部２５ｂａを設け、凸部２５ｂａの頂面に固定部２７を設けることができる。この様にすれば、固定部２７の位置、すなわち、複数の圧電素子２６の固定位置を揃えることができる。また、圧電素子２６の、基部２５ａ側とは反対側の端部は、凸部２５ｂａからオーバーハングさせることができる。圧電素子２６は、固定部２７を介して支持部２５ｂに固定されている。固定部２７は、絶縁性を有している。固定部２７は、例えば、絶縁性を有する接着剤が硬化することで形成されたものとすることができる。接着剤は、例えば、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤、常温硬化型接着剤などとすることができる。熱硬化型接着剤を用いる場合には、硬化温度が、圧電部２６ｂの材料のキュリー点の１／２以下となるものとすることが好ましい。絶縁性を有する接着剤を用いれば、圧電素子２６を支持部２５ｂに押し付けた際に、接着剤の一部が、圧電素子２６の、支持部２５ｂ側の面と交差する面に回り込んだとしても電極２６ｃと電極２６ａとが短絡することがない。そのため、充分な接合強度を得るために必要となる量の接着剤を用いることができる。

導電部２８は、複数の圧電素子２６のそれぞれと支持部２５ｂ（アクチュエータプレート２５）との間に設けられている。導電部２８は、圧電素子２６の、基部２５ａ側（ノズルプレート２１側）とは反対側の端部の近傍に設けられている。この場合、凸部２５ｂａの周辺に導電部２８を設けることができる。この様にすれば、導電部２８の位置、すなわち、複数の圧電素子２６の導通位置を揃えることができる。圧電素子２６は、導電部２８を介して支持部２５ｂに電気的に接続されている。導電部２８は、導電性を有している。導電部２８は、例えば、導電性接着剤が硬化することで形成されたものとすることができる。導電性接着剤は、例えば、炭素や金属からなるフィラーを含むもの、あるいは銀ペーストなどとすることができる。前述したように、圧電素子２６は固定部２７により接続されているので、導電部２８は圧電素子２６と支持部２５ｂとの間の導通のみを行えばよい。そのため、導電性接着剤を用いて接合と導通を行う場合に比べて導電性接着剤の量を少なくすることができる。その結果、圧電素子２６を支持部２５ｂに押し付けた際に、導電性接着剤の一部が、圧電素子２６の、支持部２５ｂ側の面と交差する面に回り込むのを抑制することができる。
なお、導電部２８は、圧電素子２６と支持部２５ｂとの間の導通を行うものであれば適宜変更することができる。例えば、導電部２８は、金属製の板バネやコイルバネなどであってもよい。また、圧電素子２６と支持部２５ｂとを接続する配線などであってもよい。

図６（ａ）〜（ｃ）は、固定部２７、および導電部２８の形成を例示するための模式工程断面図である。
図６（ａ）に示すように、基部２５ａの、支持部２５ｂが突出する側とは反対側の端面にダイアフラム２４を接合する。例えば、基部２５ａの端面にダイアフラム２４を接着することができる。
次に、図６（ｂ）に示すように、孔２５ａａの内部に圧電素子２６の一方の端部を挿入する。この場合、圧電素子２６の一方の端部をダイアフラム２４に接触させるようにする続いて、凸部２５ｂａの頂面と圧電素子２６との間に、絶縁性を有する接着剤を供給する。
続いて、治具２００により、圧電素子２６を支持部２５ｂに押し付け、この状態で絶縁性を有する接着剤を硬化させる。
以上の様にして、固定部２７を形成することができる。
次に、図６（ｃ）に示すように、凸部２５ｂａの周辺に導電性接着剤を供給する。そして、導電性接着剤を硬化させることで導電部２８を形成する。
固定部２７を形成するための接着剤、および、導電部２８を形成するための接着剤は、例えば、ディスペンサなどにより供給することができる。
なお、導電部２８が板バネなどである場合には、導電部２８を支持部２５ｂに接合し、その後、圧電素子２６の孔２５ａａへの挿入と固定部２７の形成を行うようにすればよい。あるいは、固定部２７の形成後に、圧電素子２６と支持部２５ｂとの間に導電部２８を挟み込むようにすればよい。

次に、図１に戻って、載置部３、供給部４、およびコントローラ５について説明する。載置部３は、対象物１００を載置し、対象物１００を所定の方向に移動させる。図１に例示をした載置部３は、対象物１００をＸ軸方向に移動させる。この場合、載置部３は、例えば、単軸ロボットやコンベアなどとすることができる。また、載置部３は、対象物１００をＸ軸方向およびＹ軸方向の少なくともいずれかに移動させることもできる。この場合、載置部３は、例えば、ＸＹテーブルなどとすることができる。また、載置部３は、対象物１００をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の少なくともいずれかに移動させることもできる。この場合、載置部３は、例えば、３軸ロボットなどとすることができる。
なお、対象物１００がノズルヘッド２の下方を移動する場合を例示したが、対象物１００の上方をノズルヘッド２が移動するようにしてもよい。

また、載置部３には、必要に応じて、保持部３１を設けることもできる。保持部３１は、例えば、対象物１００を載置する載置面に設けることができる。保持部３１は、例えば、対象物１００の端部を保持するものとすることができる。例えば、保持部３１は、メカニカルチャックなどとすることができる。なお、対象物１００の形態や材料などによっては、保持部としてバキュームチャックや静電チャックなどを設けることもできる。

供給部４は、配管４３を介して、ノズルヘッド２（流路プレート２２の孔２２ａ）に接続されている。供給部４は、ノズルプレート２１の液室２１ｂに液状体を供給する。
供給部４には、タンク４１、および開閉弁４２を設けることができる。
タンク４１は、液状体を収納する。例えば、タンク４１は、ノズルヘッド２の上方に設けることができる。タンク４１が、ノズルヘッド２の上方に設けられていれば、位置エネルギーを利用して液状体をノズルプレート２１の液室２１ｂに供給することができる。この場合、Ｚ軸方向におけるタンク４１の位置を移動させる移動部を設けることもできる。
また、ポンプを設けたり、タンク４１の内部にガスを供給したりして、タンク４１からノズルプレート２１の液室２１ｂに液状体を供給することもできる。

開閉弁４２の一方のポートは、配管４３を介してタンク４１に接続されている。開閉弁４２の他方のポートは、配管４３を介してノズルプレート２１の孔２２ａに接続されている。開閉弁４２は、液状体の供給と、供給の停止とを切り替える。その他、液状体の圧力や流量を制御する制御弁などを設けることもできる。

コントローラ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部と、メモリなどの記憶部とを備えたものとすることができる。コントローラ５は、記憶部に格納されている制御プログラムとデータとに基づいて、液滴塗布装置１に設けられた各要素の動作を制御する。なお、単に各要素の動作を制御する制御プログラムには既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。

対象物１００の寸法や形状には特に限定はない。例えば、対象物が平板などであって、塗布面がほぼ平坦な面であってもよい。また、塗布面が曲面であったり、塗布面に凹凸や段差などがあったりしてもよい。また、対象物１００の材料にも特に限定がなく、液滴が付着可能なものであればよい。

液状体は、ノズルヘッド２から液滴として吐出可能なものであれば特に限定はない。液状体は、例えば、インク、レジスト膜やカラーフィルタなどの形成に用いる膜素材、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、液晶材料、エレクトロルミネッセンス材料、生体物質などとすることができる。ただし、液状体は例示をしたものに限定されるわけではない。

また、粘度が２０ｍＰａ・ｓ未満の液滴を吐出させることもできるが、本実施の形態に係るノズルヘッド２とすれば、粘度が２０ｍＰａ・ｓ以上の液滴を吐出させることが可能となる。
例えば、圧電素子２６は、複数の電極２６ａ、複数の圧電部２６ｂ、および複数の電極２６ｃを有している。すなわち、圧電素子２６は、積層構造を有する圧電素子である。そのため、電極２６ａ、圧電部２６ｂ、および電極２６ｃを１つずつ有する圧電素子に比べて、印加電圧を低くしても、同一の変位を得たり、より大きな変位を得たりすることができる。その結果、粘度が２０ｍＰａ・ｓ以上の液状体であってもノズル孔２１ａから吐出させることが容易となる。

この場合、導電性接着剤を用いて、積層構造を有する圧電素子２６を支持部２５ｂに固定すると、導電性接着剤の一部が、圧電素子２６の側面に回り込んで、電極２６ｃと電極２６ａとが短絡するおそれがある。しかしながら、本実施の形態に係るノズルヘッド２においては、絶縁性を有する固定部２７により圧電素子２６を支持部２５ｂに固定し、導電性を有する導電部２８により圧電素子２６を支持部２５ｂに電気的に接続するようにしている。そのため、積層構造を有する圧電素子２６を用いる場合であっても短絡などが生じるのを抑制することができる。

また、積層構造を有する圧電素子２６とすれば、粘度が２０ｍＰａ・ｓ以上の液滴であっても、所定の量の液滴を吐出させることが容易となる。
図７は、液滴の粘度と押し出し量との関係を例示するためのグラフ図である。
図７は、積層構造を有する圧電素子２６を用いた場合である。
液滴の粘度が高くなれば、押し出し量を増加させる必要がある。本実施の形態に係る圧電素子２６を用いれば、図７に示すように、以下の式を満足させることが容易となる。Ｙ≧９Ｅ−０．５Ｘ^{２．１５７２}
なお、Ｘは液滴の粘度（ｍＰａ・ｓ）であり、Ｙ（ｍｍ^３）は押し出し量である。
前述したように、押し出し量は、圧電素子２６の、液室２１ｂの中心軸に直交する方向の断面積と、圧電素子２６の変位量との積である。
図７から分かるように、本実施の形態に係る圧電素子２６を用いれば、粘度が２０ｍＰａ・ｓ以上の液状体であっても、所定の量の液滴を吐出させることが容易となる。

図７から分かるように、粘度が２０ｍＰａ・ｓ以上の液滴を吐出させるためには、押し出し量を増加させる必要がある。押し出し量を増加させると隣接する液室２１ｂ同士の間の相互干渉が生じ易くなる。本実施の形態に係るノズルヘッド２には、複数のシールプレート２３が設けられているので、押し出し量を増加させた場合であっても隣接する液室２１ｂ同士の間の相互干渉を抑制することができる。

また、コントローラ５の記憶部に、液滴の粘度と押し出し量との関係に関するデータを格納することができる。そして、コントローラ５は、入力された液滴の粘度と、記憶部に格納されているデータとから押し出し量を演算し、演算された押し出し量に基づいて変位量、ひいては印加電圧や印加時間などを演算することができる。
例えば、コントローラ５は、「Ｙ≧９Ｅ−０．５Ｘ^{２．１５７２}」となるような印加電圧や印加時間などを演算することができる。
そして、コントローラ５は、演算された印加電圧や印加時間などに基づいて圧電素子２６の変位量を制御し、適切な液滴が吐出されるようにすることができる。
すなわち、コントローラ５は、ノズルヘッド２１に設けられた複数の圧電素子２６毎に、印加する電圧、および、電圧の印加時間の少なくともいずれかを制御可能とすることができる。そして、コントローラ５は、「Ｙ≧９Ｅ−０．５Ｘ^{２．１５７２}」を満足するように、電圧、および、電圧の印加時間の少なくともいずれかを制御することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１液滴塗布装置、２ノズルヘッド、３載置部、４供給部、５コントローラ、２１ノズルプレート、２１ａノズル孔、２１ｂ液室、２２流路プレート、２３シールプレート、２４ダイアフラム、２５アクチュエータプレート、２５ａ基部、２５ｂ支持部、２６圧電素子、２６ａ電極、２６ｂ圧電部、２６ｃ電極、２７固定部、２８導電部、１００対象物、１００ａ塗布面

Claims

液滴を吐出可能な複数のノズル孔を有するノズルプレートと、
交互に設けられた複数の第１の電極と複数の第２の電極、および、前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極との間に設けられた圧電部を有し、前記複数のノズル孔毎に設けられた圧電素子と、
前記ノズルプレートの、前記複数のノズル孔が開口する側とは反対側に設けられたアクチュエータプレートと、
絶縁性を有し、複数の前記圧電素子のそれぞれの前記アクチュエータプレートと対向する面と、前記アクチュエータプレートとの間に設けられた固定部と、
導電性を有し、複数の前記圧電素子のそれぞれの前記アクチュエータプレートと対向する面と、前記アクチュエータプレートとの間に設けられた導電部と、
を備えたノズルヘッド。
液滴を吐出可能な複数のノズル孔を有するノズルプレートと、
交互に設けられた複数の第１の電極と複数の第２の電極、および、前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極との間に設けられた圧電部を有し、前記複数のノズル孔毎に設けられた圧電素子と、
前記ノズルプレートの、前記複数のノズル孔が開口する側とは反対側に設けられたアクチュエータプレートと、
前記ノズルプレートと、前記アクチュエータプレートとの間に設けられ、前記ノズルプレートの厚みよりも薄い複数のシールプレートと、
を備えたノズルヘッド。
前記複数の第１の電極の数は奇数である請求項１または２に記載のノズルヘッド。
前記複数の第２の電極の数は奇数である請求項１〜３のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
前記ノズルプレートと、前記アクチュエータプレートとの間に設けられ、前記ノズルプレートの厚みよりも薄い複数のシールプレートをさらに備えた請求項１、３、４のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
前記液滴の粘度は、２０ｍＰａ・ｓ以上である請求項１〜５のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
請求項１〜６のいずれか１つに記載のノズルヘッドと、
前記ノズルヘッドに設けられた複数の圧電素子毎に、印加する電圧、および、前記電圧の印加時間の少なくともいずれかを制御可能なコントローラと、
を備え、
液滴の粘度をＸ（ｍＰａ・ｓ）、押し出し量をＹ（ｍｍ^３）とした場合に、
前記コントローラは、以下の式を満足するように、前記電圧、および、前記電圧の印加時間の少なくともいずれかを制御可能となっている液滴塗布装置。
Ｙ≧９Ｅ−０．５Ｘ^{２．１５７２}