JP7157957B2 - インクジェットヘッド、インクジェット塗布装置、およびインクジェット塗布方法 - Google Patents

Description

本開示は、インクジェットヘッド、インクジェット塗布装置、およびインクジェット塗布方法に関するものである。

インクジェットヘッドは、入力信号に応じて、任意のタイミングで必要な量の液体材料を塗布対象物に向けて塗布することができる液体吐出ヘッドとして知られる。例えば特許文献１に開示されるように、インクジェットヘッドは、電子回路の配線パターン、各種デバイスの製造装置といった様々な用途への応用がなされつつある。

特開２０１２－１１６５３号公報 特開２００４－１９５９５９号公報

ところで、インクジェットヘッドを用いる用途の一つとして、高粘度の液体材料を吐出する用途がある。このような高粘度の液体材料の吐出用途においては、吐出に必要な圧力を効率的に与えることが重要となる。

そこで本開示は、液体材料の吐出に必要な圧力を効率的に与えることができるインクジェットヘッド等を提供する。

上記目的を達成するために、本開示のインクジェットヘッド、インクジェット塗布装置、およびインクジェット塗布方法の一態様は、以下のような特徴を有する。

［１．インクジェットヘッド］
液体材料が吐出されるノズル穴と、前記ノズル穴に連通する圧力室と、前記圧力室に連通し、当該圧力室に前記液体材料を供給する供給流路と、前記圧力室に連通し、当該圧力室から前記液体材料を回収する回収流路と、前記圧力室内に供給された前記液体材料に対して往復振動するダイアフラムと、前記ダイアフラムを振動させるための変位を与えるアクチュエータと、前記供給流路と前記圧力室との間、および前記回収流路と前記圧力室との間のそれぞれに配置され、前記液体材料の吐出方向から見た平面視において、前記圧力室よりも狭くなるオリフィス構造と、を備える。

［２．インクジェット塗布装置］
前記インクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに前記液体材料を供給する液体材料供給手段と、前記アクチュエータを駆動する電気信号を生成し、前記インクジェットヘッドによる前記液体材料の吐出動作を制御する制御手段と、前記インクジェットヘッドと塗布対象物とを相対移動させる搬送手段と、を備える。

［３．インクジェット塗布方法］
供給流路から供給された液体材料が収容される圧力室の体積を縮小して圧力波を発生する発生ステップと、前記圧力室に設けられた圧力波反射壁、ならびに供給流路と前記圧力室との間、および回収流路と前記圧力室との間のそれぞれに配置されたオリフィス構造により、発生した前記圧力波をノズル穴の方向に反射させることで、前記ノズル穴から前記液体材料を吐出させる吐出ステップと、を含む。

本開示の一態様によれば、液体材料の吐出に必要な圧力を効率的に与えることができるインクジェットヘッド等が提供される。

図１は、従来のインクジェット塗布装置の概観図である。 図２は、従来のインクジェットヘッドの基本構造を示す断面図である。 図３は、実施の形態のインクジェットヘッドの吐出流路全体を示す斜視図である。 図４は、実施の形態のインクジェットヘッドをノズル穴の軸方向から見た圧力室の断面図である。 図５は、実施の形態のインクジェットヘッドのノズル穴の中心を通る切断面の断面図である。 図６は、実施の形態のインクジェット塗布装置の装置機能と接続関係を示す模式図である。 図７は、実施の形態のインクジェット塗布装置を用いた液体材料の塗布動作を説明するフローチャートである。 図８は、変形例１のインクジェットヘッドを説明する図である。 図９は、変形例２のインクジェットヘッドを説明する図である。

（開示の基礎となった知見）
インクジェットヘッドのなかでも、特に圧電（ピエゾ）方式のインクジェットヘッドは、幅広い種類の液体材料を、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、圧電方式のインクジェットヘッドは、液体材料の供給流路と、供給流路と連通してノズル穴を有する圧力室と、圧力室内に充填された液体材料にダイアフラムを介して圧力を加える圧電素子とで構成される。

そして、圧電素子に駆動電圧を印加することで、圧電素子およびダイアフラムに機械的な歪みを生じさせて、ダイアフラムが面する圧力室内の液体材料に圧力を加え、ノズル穴から液体材料を吐出させる。

このような一般的なインクジェットヘッドを備えるインクジェット塗布装置について図１を用いて説明する。図１は、一般的なインクジェット塗布装置１００ａの平面図である。図１の（Ａ）は、インクジェット塗布装置１００ａによって、基板１０６ａ（塗布対象物）の塗布領域１０４ａに液体材料が塗布される前の様子を示している。図１の（Ｂ）は、インクジェット塗布装置１００ａによって、基板１０６ａの塗布領域１０４ａに液体材料が塗布された後の様子を示している。

図１に示すように、インクジェット塗布装置１００ａは、架台１０１ａ、および架台１０１ａの上に設置された基板搬送ステージ１０２ａ、基板搬送ステージ１０２ａに対向するインクジェットヘッド１０５ａから構成される。また、インクジェットヘッド１０５ａは、基板搬送ステージ１０２ａを跨ぐガントリー１０３ａに設置されている。

ここでさらに、インクジェットヘッド１０５ａについて図２を用いて説明する。図２は、一般的なインクジェットヘッド１０５ａの基本構造を示す断面図である。図２の（Ａ）は、圧力室２１０ａが加圧されていない状態のインクジェットヘッド１０５ａの断面を示している。図２の（Ｂ）は、圧力室２１０ａが加圧されたときのインクジェットヘッド１０５ａの断面を示している。

図２に示すように、インクジェットヘッド１０５ａは、液体材料を吐出する複数のノズル穴２００ａと、ノズル穴２００ａに連通する圧力室２１０ａと、圧力室２１０ａを隔てる圧力壁２１１ａと、圧力室２１０ａの外壁の一部をなすダイアフラム２１２ａと、ダイアフラム２１２ａを振動させる圧電素子２３０ａと、圧力壁２１１ａを支える圧電素子２４０ａと、圧電素子２３０ａに駆動電圧を印加する共通電極２２０ａおよび個別電極２２１ａ、ならびに共通電極２２０ａおよび個別電極２２１ａがそれぞれ接続される駆動回路２２２ａと、を有する。インクジェットヘッド１０５ａは他に、図示しない液体材料の導入口を有する。

このように構成されたインクジェットヘッド１０５ａは、以下のように動作する。共通電極２２０ａと個別電極２２１ａとの間に駆動電圧を印加すると、圧電素子２３０ａが図２の（Ａ）に示す状態から図２の（Ｂ）に示す状態に変形する。圧電素子２３０ａが変形すると、圧力室２１０ａの容積が小さくなり、圧力室２１０ａ内の液体材料に圧力が加えられる。その圧力で液体材料がノズル穴２００ａから吐出される。

図１に戻り、インクジェット塗布装置１００ａの塗布動作について、以下に説明する。基板搬送ステージ１０２ａは、図１の（Ａ）に示す状態から図１の（Ｂ）に示す状態へ移動する。このとき、基板搬送ステージ１０２ａ上に載置された基板１０６ａに向けて、インクジェットヘッド１０５ａから液体材料が吐出され、基板１０６ａの所定の塗布領域１０４ａに液体材料が塗布される（図１の（Ｂ）中ではドットハッチングが付されている）。基板搬送ステージ１０２ａの移動速度は、１０～４００ｍｍ／ｓである。また、液体材料として用いられるインクの吐出周波数は１００～５００００Ｈｚである。インクジェット塗布装置１００ａは、基板搬送ステージ１０２ａの位置を検出し、液体材料の吐出タイミングを制御することで、塗布領域１０４ａに任意のパターンを形成する。

近年では、このような任意のパターンをオンデマンド印刷できるというインクジェット方式の利点を生かして、民生用途の写真印刷用プリンタだけでなく、様々な分野で産業用途への応用展開が期待されている。

特に、これまでスクリーン印刷などのマスク印刷や、シングルノズルディスペンサなどで塗布されていた、はんだペーストや銀ペーストの他、捺印ペースト、蛍光体ペースト、接着剤などの機能性粒子を含む高粘度の液体材料をインクジェット方式で塗布したいという要求が高まっている。

しかしながら、特許文献１および２で開示されているような従来のインクジェットヘッドでは、高粘度の液体材料を圧力室に充填するためには、供給流路の圧力損失を小さくしなければならない。さらに、高粘度の液体材料をノズル穴から吐出させるためには、圧力室内の圧力が供給流路に漏れないように供給流路の圧力損失を所定以上に大きくする必要があり、高粘度液体材料の圧力室への充填と、ノズル穴からの吐出とを両立させることには、従来の機構では限界がある。したがって、従来の機構においては、高粘度の液体材料をノズル穴から吐出できないといった問題が生じており、改善の余地が残されている。

そこで本開示は、上記の課題を解決するためのもので、高粘度の液体材料でも吐出可能なインクジェットヘッド等を提供する。本開示の一形態に係るインクジェットヘッドは、液体材料が吐出されるノズル穴と、ノズル穴に連通する圧力室と、圧力室に連通し、当該圧力室に液体材料を供給する供給流路と、圧力室に連通し、当該圧力室から液体材料を回収する回収流路と、圧力室内に供給された液体材料に対して往復振動するダイアフラムと、ダイアフラムを振動させるための変位を与えるアクチュエータと、供給流路と圧力室との間、および回収流路と圧力室との間のそれぞれに配置され、液体材料の吐出方向から見た平面視において、圧力室よりも狭くなるオリフィス構造と、を備える。

これにより、はんだペーストや銀ペーストの他、捺印ペースト、蛍光体ペースト、接着剤などの機能性粒子を含む高粘度の液体材料を扱う、電子デバイスの製造などの産業用途に適用可能なインクジェットヘッドが提供される。

したがって、本開示の構成によれば、電子デバイスの製造などの産業用途において、機能性粒子が含まれる高粘度の液体材料の塗布を、高速かつ安定的に制御することができ、所望の箇所に最適な量を任意のパターンで塗布することができるインクジェット塗布装置等が提供される。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素の内、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また説明に用いられる各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては、同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。

また、各図において、インクが吐出される方向はＺ軸方向であり、特に吐出されたインクの進行方向をＺ軸マイナス方向（下方向）として説明する。さらにＺ軸と直交する平面を、互いに直交するＸ軸、およびＹ軸が成すＸＹ平面とし、特にインクジェットヘッドの備える複数のノズル穴が配列される方向をＸ軸と規定して、以下では説明する。

（実施の形態）
＜インクジェットヘッド＞
まず、図３～図５を用いて、実施の形態における、インクジェットヘッドについて説明する。図３は、本実施の形態のインクジェット塗布装置１００が備えるインクジェットヘッド１０５のうち、ノズル穴２００ごとに備えられる液体材料の吐出流路全体を示す斜視図である。

なお図３に示すインクジェットヘッド１０５の吐出流路は、図中のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のプラス側の一部が破断され、吐出流路内部が露出した状態で図示されている。また、後述する液体材料共通供給流路３１６、および液体材料共通回収流路３１７は、断面が矩形の流路であり、概形を破線で示され、透過して図示されている。さらに、これらの液体材料共通供給流路３１６、および液体材料共通回収流路３１７のＸ軸方向における端部は、図示を省略されている。また、後述する圧力波反射壁２１３は、破断された箇所を境に一部は実線で示され、他部は破線で透過して図示されている。

本実施の形態におけるインクジェットヘッド１０５は、ノズル穴２００が形成されたノズルプレート４０１と、圧力壁２１１と、ダイアフラム２１２と、アクチュエータ（図示せず）と、圧力波反射壁２１３と、オリフィス構造４０２とによって構成される。さらに、インクジェットヘッド１０５は図３に示すような吐出流路を複数備えることにより、複数のノズル穴２００から液体材料を吐出可能に構成される。

より具体的には、インクジェットヘッド１０５では、図３に示すような吐出流路をＸ軸方向に沿って複数配置し、複数の吐出流路それぞれにおける液体材料の供給口を接続するように液体材料共通供給流路３１６が備えられる。また、同様に複数の吐出流路それぞれにおける液体材料の回収口を接続するように液体材料共通回収流路３１７が備えられる。このような液体材料共通供給流路３１６により、各吐出流路に対して液体材料が供給され、インクジェットヘッド１０５は、複数のノズル穴２００から液体材料を吐出可能である。また、このような液体材料共通回収流路３１７により、インクジェットヘッド１０５は、各吐出流路において液体材料を循環させながら、複数のノズル穴２００から液体材料を吐出可能である。

図４は、インクジェットヘッド１０５をノズル穴２００の軸方向（Ｚ軸方向）から見た圧力室の断面図である。図４では、インクジェットヘッド１０５をＺ軸プラス方向から見た断面図が示されている。また、同断面上には現れないが、ノズル穴２００、圧力波反射壁２１３、液体材料共通供給流路３１６、および液体材料共通回収流路３１７が破線で透過し、図示されている。

インクジェットヘッド１０５は、Ｘ軸方向に沿って延びる液体材料共通供給流路３１６、および液体材料共通回収流路３１７、ならびに液体材料共通供給流路３１６と液体材料共通回収流路３１７との間を接続する複数の吐出流路を備える。複数の吐出流路は、圧力壁２１１、ノズルプレート４０１、およびダイアフラム２１２によって画成される、例えば直方形状の空間である。

ここで複数の吐出流路のそれぞれは、さらに圧力室２１０と、液体材料供給流路３１８（供給流路の一例）と、液体材料回収流路３１９（回収流路の一例）とに分割される。これらはオリフィス構造４０２によって分割されるが、オリフィス構造は分割する区画のそれぞれが連通するように、開口を有して形成されるため、圧力室２１０と液体材料供給流路３１８とは、液体材料が通流可能に構成される。また同様に、圧力室２１０と液体材料回収流路３１９とは、オリフィス構造４０２によって分割され、液体材料が通流可能に構成される。よって液体材料供給流路３１８に供給された液体材料は、連通する圧力室２１０へと供給され、さらに連通する液体材料回収流路３１９へと回収される。

また、インクジェットヘッド１０５の各吐出流路は、圧力室２１０のそれぞれと、インクジェットヘッド１０５の外部とを連通するノズル穴２００を有し、当該ノズル穴２００から液体材料が吐出される。したがって、液体材料供給流路３１８に供給された液体材料は、ノズル穴、および液体材料回収流路３１９に連通する圧力室へと供給されたのち、ノズル穴２００から吐出されるものと、液体材料回収流路３１９へと回収されるものとに分かれる。

図５は、インクジェットヘッド１０５のノズル穴２００の中心を通る切断面の断面図である。図５の（Ａ）は、図４中のＡ－Ａ線で切断したときの切断面を示している。また、図５の（Ｂ）は、図４中のＢ－Ｂ線で切断したときの切断面を示している。また、図４と同様に、同断面上には現れないが、圧力波反射壁２１３、およびオリフィス構造４０２が破線で透過して図示されている。

前述したように、圧力室２１０は、ノズルプレート４０１と、圧力壁２１１とダイアフラム２１２と、オリフィス構造４０２とによって構成される。ノズル穴２００を有し、ＸＹ平面と平行に配置されたノズルプレート４０１から起立する（Ｚ軸プラス方向に延びる）圧力壁２１１と、圧力壁２１１の上側（Ｚ軸方向プラス側）の端面にＸＹ平面と平行となるよう配置されたダイアフラム２１２とによって吐出流路が画成される。さらに、当該吐出流路が狭くなるよう、液体材料の通流方向の途中二か所に配置されたオリフィス構造４０２によって吐出流路が分割され、圧力室２１０が構成されている。ダイアフラム２１２を介して、圧力室２１０の上側には、圧電素子２３０が配置されている。また、ダイアフラム２１２を介して、圧力壁２１１の上側には、圧電素子２４０が配置されている。つまり、ダイアフラム２１２上には、圧電素子２３０と圧電素子２４０とがＸ軸方向に沿って交互に配置されている。

以下ではさらに、インクジェットヘッド１０５の各構成要素の特徴について、詳しく説明する。

＜アクチュエータ（圧電素子２３０）＞
アクチュエータは、ダイアフラム２１２を振動させるための変位を与える駆動源として用いられる。実施の形態では、アクチュエータは、内部電極とチタン酸ジルコン酸鉛などの圧電体が繰り返し積層された圧電素子２３０を用いて構成される。なおアクチュエータは、圧電素子２３０によって構成されるものだけでなく、例えば静電アクチュエータ、または磁歪アクチュエータなどを用いることもできる。

実施の形態に用いられる圧電素子２３０は駆動電圧の印加により、当該圧電素子２３０に変異が生じる。このとき、パルス状の駆動電圧を印加すると圧電素子２３０は変位状態と元の状態との遷移を繰り返し、圧電素子２３０が配置されたダイアフラム２１２を振動させる。

＜ダイアフラム２１２＞
圧力室２１０の一部をなすダイアフラム２１２は、圧力室２１０に面しており、当該圧力室２１０内に供給された液体材料に接する。また、本実施の形態におけるダイアフラム２１２は複数の吐出流路のそれぞれに対応して一体的に形成されるが、複数の吐出流路のそれぞれにおいて個別に構成されてもよい。ダイアフラム２１２は、前述したアクチュエータである圧電素子２３０の駆動（変位）に用いられた電気エネルギを、液体材料の吐出に必要な、機械エネルギ（振動）として伝達する機能を担っている。

具体的にはダイアフラム２１２は、圧電素子２３０の変位を受け、圧力室２１０内に供給された液体材料に対して往復振動することで、液体材料に圧力波を発生させる。つまり、ダイアフラム２１２が振動することによって、圧力室２１０内の液体材料に圧力を印加するが、このような圧力は液体材料内を圧力波として伝播する。さらに、液体材料内を伝播する圧力波は、ノズル穴２００を満たしている液体材料へと到達して、ノズル穴２００から液体材料を吐出させる。

ダイアフラム２１２は、例えばステンレスやニッケル、コバルト、パラジウムなどを含む金属材料で構成されてもよく、シリコン、セラミック、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で構成されても構わない。液体材料が吐出される際の吐出圧力（圧電素子２３０の変位）で破損したり、液体材料に侵食・溶出されたりすることのない素材および構造を有していれば、ダイアフラム２１２はどのような材料で実現されてもよい。

また、ダイアフラム２１２は、液体材料を高精度に塗布するためには、制御入力信号に応じて応答性高く、高速駆動可能であることが重要である。そのためには、剛性の小さな素材および構造が選定されることが好ましい。例えば、弾性率は、２～２００ＧＰａの範囲から選定されることが好ましく、また厚みは例えば、３～５０μｍの範囲から選定されることが好ましい。

＜ノズルプレート４０１＞
ノズルプレート４０１は、例えば、超硬合金、ステンレス、ニッケル、コバルト、パラジウム、アルミニウム、チタンなどを含む金属材料によって構成されてもよく、シリコン、セラミック、ＰＥＥＫ、ＰＩなどの樹脂材料で構成されても構わない。液体材料が吐出される際に、液体材料に含有される粒子等との磨耗で劣化したり、液体材料に侵食・溶出されたりすることのない素材および構造を有していれば、ノズルプレート４０１はどのような材料で実現されてもよい。

また、ノズルプレート４０１には液体材料が吐出されるノズル穴２００が形成される。所望の吐出液滴サイズ、および含有される粒子サイズ、形状等に応じて、形成されるノズル穴２００のサイズ（径方向の長さ）は例えば、０．０１～０．１ｍｍの範囲から選定されることが好ましい。また、ノズル穴２００の形状は丸形だけでなく、四角形、三角形、星形などの多角形等、任意のいかなる形状であってもよい。

さらに、液体材料の粘度、チキソ性、表面張力、およびノズル面（ノズルプレート４０１のＺ軸マイナス側表面）との接触角などの物性に応じて、ノズル長さは例えば、０．０１～０．５ｍｍの範囲から選定されることが好ましい。

また、図５においては、ノズル穴２００の断面形状をテーパ形状として図示したが、例えばストレート形状、漏斗形状、および階段形状等としても構わない。

ここで、図５の（Ｂ）に示すように、ノズル穴２００の配置については、液体材料供給流路３１８よりも液体材料回収流路３１９側に近い位置とすることが好ましい。言い換えると、圧電素子２３０の中心よりも液体材料回収流路３１９側にノズル穴２００が配置される。これは、液体材料の供給および回収の流れ（つまり吐出流路内における液体材料の通流）に伴って圧力室２１０内に印加されることにより上昇した液体材料の圧力も効率的に吐出エネルギとして利用することを可能とするためである。このような構成によって、より高粘度の液体材料を高精度に吐出させることが可能となる。

＜圧力室２１０＞
圧力室２１０は、吐出流路のうち、オリフィス構造４０２によって分割された一部の空間である。より詳しくは、吐出流路中における液体材料の通流方向のうち、二か所に配置されたオリフィス構造４０２どうしの間が圧力室２１０となる。圧力室２１０は、ダイアフラム２１２から圧電素子２３０の変位による機械エネルギを受け、ノズルプレート４０１に形成されたノズル穴２００から液体材料を吐出させる、インクジェットヘッド１０５の一連の動作の場である。

具体的には圧力室２１０は、液体材料供給流路３１８から供給された液体材料を貯留する。その後圧力室２１０は、ダイアフラム２１２から伝達された機械エネルギによって発生する圧力波を、圧力壁２１１、オリフィス構造４０２等により反射させ、液体材料の吐出エネルギとして用いることで液体材料を吐出させる。また圧力室はさらに、貯留する液体材料の一部をノズル穴２００から吐出させるか、または液体材料回収流路３１９に排出し、回収させるかを切り替える、分岐点としての機能も担っている。

ここで、ノズルプレート４０１およびダイアフラム２１２からＺ軸方向に延びる圧力壁２１１は、圧力室２１０を形成する側壁の一部である。圧力壁２１１は、例えば、ステンレス、ニッケル、コバルト、パラジウムなどを含む金属材料によって構成されてもよく、シリコン、セラミック、ＰＥＥＫ、ＰＩなどの樹脂材料で構成されても構わない。液体材料が吐出される際の吐出圧力（圧力波）で破損したり、液体材料に侵食・溶出されたりすることのない素材および構造を有していれば、圧力壁２１１はどのような材料で実現されてもよい。

＜オリフィス構造４０２＞
前述の圧力室２１０は、吐出流路が分割された一部であるが、具体的には、オリフィス構造４０２によって吐出流路が分割され圧力室２１０が形成される。

例えば、粘度が０．０１～５０Ｐａ・ｓｅｃの高粘度な液体材料を扱う場合においては、圧力室２１０内の液体材料に対して、より高い圧力を印加する必要がある。そこで、インクジェットヘッド１０５の吐出流路は、圧力室２１０に連通する液体材料供給流路３１８と、圧力室２１０との間、および圧力室２１０に連通する液体材料回収流路３１９と、圧力室２１０との間それぞれに、オリフィス構造４０２が配置される。このようなオリフィス構造４０２は、液体材料の吐出方向（Ｚ軸方向）からみた平面視において圧力室２１０よりも狭くなる形状を有することが望ましい。

より具体的には、オリフィス構造４０２は、柱状、または板状などの構造物であり、図５の（Ａ）に示すようにＹ軸方向から見て、各吐出流路におけるＸ軸方向両側の圧力壁２１１がせり出し、吐出流路の幅を狭めるように開口が形成される。また図５の（Ｂ）に示すように、圧力室２１０の液体材料供給流路３１８側、および液体材料回収流路３１９側それぞれにオリフィス構造が形成される。

このようなオリフィス構造４０２によって、ダイアフラム２１２の振動で生じる圧力波を圧力室２１０内に閉じ込めることが可能となる。つまり、圧力室２１０内に生じた圧力波を液体材料供給流路３１８や液体材料回収流路３１９に流出しにくくすることができるため、圧力室２１０内の液体材料に印加される圧力が高まる。また、液体材料供給流路３１８、および液体材料回収流路３１９への圧力損失が低減されるため、液体材料共通供給流路３１６、および液体材料共通回収流路３１７を介した隣接する圧力室２１０への圧力伝播による相互作用も抑制することができる。

オリフィス構造４０２は、例えば、ステンレス、ニッケル、コバルト、パラジウムなどを含む金属材料によって構成されてもよく、シリコン、セラミック、ＰＥＥＫ、ＰＩなどの樹脂材料で構成されても構わない。液体材料が吐出される際の吐出圧力（圧力波）で破損したり、液体材料に侵食・溶出されたりすることのない素材および構造を有していれば、オリフィス構造４０２はどのような材料で実現されてもよい。また、オリフィス構造４０２は圧力壁と一体的に形成されてもよく、個別の部材として実現されてもよい。

また、液体材料を圧力室２１０に供給する際の気泡混入を防ぐために、このオリフィス構造４０２の形状は液体材料が滞留する澱み箇所を最小限に構成することが望ましい。このためには、例えば、急な折れ曲がり構造や、急な流路断面形状の変化によって、流速が著しく低下する箇所を可能な限り少なくすることが望ましい。

＜圧力波反射壁２１３＞
圧力波反射壁２１３は、ダイアフラム２１２の往復振動に伴って、圧力室２１０内の液体材料に圧力が印加され、発生する圧力波を、効率良くノズル穴２００に伝播させる。圧力波反射壁２１３は上記のために、ダイアフラム２１２の変位部分（つまり、圧力室２１０に対応する箇所）に当接し、かつ、圧力室２１０の外縁部に備えられる。

圧力波反射壁２１３は板状の部材であり、例えば、オリフィス構造４０２のＺ軸方向プラス側端部に接して配置される。この構成の場合、圧力波反射壁２１３は二か所のオリフィス構造４０２のそれぞれについて配置される。

さらに、圧力波反射壁２１３はオリフィス構造４０２に比べてノズル穴２００に近い位置に配置されることが好ましい。言い換えると、Ｚ軸方向からみた平面視において、オリフィス構造４０２は、圧力波反射壁２１３に比べてノズル穴２００から遠い位置に配置される。

これは例えば上記の板状の部材をＹ軸方向におけるダイアフラム２１２の中央側に延伸することによって構成されてもよい。これによって、図５の（Ａ）、および図５の（Ｂ）に小矢印で示すように、ダイアフラム２１２の往復振動によって発生する圧力波の伝播方向をノズル穴２００方向へと指向性を高めることができる。したがって、吐出流路の流路抵抗が比較的小さな（圧力損失が小さな）オリフィス構造４０２を用いる構成であっても、圧力室２１０内の液体材料に印加した圧力の、液体材料供給流路３１８、および液体材料回収流路３１９への伝播を抑制し、結果的に液体材料に高い圧力を印加することが可能となる。

圧力波反射壁２１３は、例えば、ステンレス、ニッケル、コバルト、パラジウムなどを含む金属材料によって構成されてもよく、シリコン、セラミック、ＰＥＥＫ、ＰＩなどの樹脂材料で構成されても構わない。液体材料が吐出される際の吐出圧力（圧力波）で破損したり、液体材料に侵食・溶出されたりすることのない素材および構造を有していれば、圧力波反射壁２１３はどのような材料で実現されてもよい。

＜液体材料供給流路３１８、および液体材料回収流路３１９＞
液体材料供給流路３１８は、圧力室２１０に連通し、圧力室２１０に液体材料を供給する機能を担う供給流路の一例である。また、液体材料回収流路３１９は、圧力室２１０に連通し、圧力室２１０から液体材料を回収する機能を担う回収流路の一例である。

液体材料供給流路３１８、および液体材料回収流路３１９は、吐出流路のうち、二か所のオリフィス構造４０２によって分割された圧力室２１０を除く部分である。より詳しくは、吐出流路における液体材料の通流方向に沿って、液体材料供給流路３１８、圧力室２１０、および液体材料回収流路３１９の順に分割された空間が配置されている。この各々の分割された空間の間には、それぞれオリフィス構造４０２が配置されている。

なお、液体材料供給流路３１８、および液体材料回収流路３１９は、圧力室２１０と同様に圧力壁２１１、ノズルプレート４０１によって画成された吐出流路上に形成されているため、構成される材料は圧力室と同様の材料である。

液体材料供給流路３１８、および液体材料回収流路３１９の流路断面積は、例えば、０．００５～１ｍｍ^２の範囲から選定されることが好ましく、また流路断面の形状は、円形状、矩形状等任意の形状で構わない。

＜液体材料共通供給流路３１６、および液体材料共通回収流路３１７＞
液体材料共通供給流路３１６は、複数の吐出流路の液体材料供給流路３１８それぞれに液体材料を供給する機能を担っている。液体材料共通供給流路３１６は例えば、ノズルプレート４０１、および圧力壁２１１等と同様の材料によって構成されてもよい。また液体材料共通供給流路３１６は、複数の吐出流路における各液体材料供給流路３１８に連通する開口を有する配管形状であり、断面形状は特に限定されない。

また、液体材料共通回収流路３１７は、複数の吐出流路の液体材料回収流路３１９それぞれから液体材料を回収する機能を担っている。液体材料共通回収流路３１７は例えば、ノズルプレート４０１、および圧力壁２１１等と同様の材料によって構成されてもよい。また液体材料共通回収流路３１７は、複数の吐出流路における各液体材料回収流路３１９に連通する開口を有する配管形状であり、断面形状は特に限定されない。

また、液体材料共通供給流路３１６、および液体材料共通回収流路３１７は、後述する液体材料供給タンクと連通しており、液体材料供給タンクに充填された液体材料をノズル穴２００まで供給し、液体材料を液体材料供給タンクへと回収する機能を担っている。

液体材料共通供給流路３１６および液体材料共通回収流路３１７は、圧力室２１０やノズル穴２００と同様の材料を用いることができる。流路断面積は０．１～２０ｍｍ^２の範囲から選定されることが好ましく、また流路断面の形状は円形状、矩形状等任意の形状で構わない。

＜インクジェット塗布装置＞
次に、図６を用いて、以上のようなインクジェットヘッド１０５を備えるインクジェット塗布装置１００について説明する。図６はインクジェット塗布装置１００の装置機能と接続関係を示す模式図である。

本実施の形態におけるインクジェット塗布装置１００は、インクジェットヘッド１０５と、液体材料供給手段と、制御手段５０２と、搬送手段５０６と、を備える。

液体材料供給手段は、インクジェットヘッド１０５に液体材料を供給する装置であり、例えば、ポンプによって実現される。なおここでは、液体材料供給手段を液体材料送液ポンプ５００として説明する。液体材料送液ポンプ５００は、液体材料供給タンク５０１と液体材料共通供給流路３１６とを接続する流路上に配置され、液体材料供給タンク５０１から液体材料共通供給流路３１６へと、液体材料を連続的に移送する。また、液体材料送液ポンプ５００は、液体材料供給タンク５０１と液体材料共通回収流路３１７とを接続する流路上にも配置されており、液体材料共通回収流路３１７から液体材料供給タンク５０１へと、液体材料を連続的に移送する。このような移送によって液体材料は、常に液体材料供給タンク５０１とインクジェットヘッド１０５の吐出流路との間を循環している。

なお、液体材料送液ポンプ５００は、液体材料共通供給流路３１６上、および液体材料共通回収流路３１７上それぞれに備えられる複数のポンプであってもよく、それぞれの送液を一体的に行う単一のポンプであってもよい。また、液体材料供給タンク５０１は、回収された液体材料を貯留する回収タンクを兼ねるものとして図示したが、回収された液体材料を再利用しない構成等であれば、液体材料供給タンク５０１と回収タンクとは、別個に備えられてもよい。

制御手段５０２は、アクチュエータ（圧電素子２３０）を駆動するための電気信号を生成する装置であり、例えば、パルス状の駆動電圧を印加するための電源装置と、マイクロコンピュータまたはプロセッサ等の、電圧印加を制御する制御装置とによって構成される。

制御手段５０２は、前述した圧電素子２３０の内部電極に接続された終端電極５０３、および５０４に駆動電圧を印加することで、圧電素子２３０を変位させる。また駆動電圧の印加が解除されると、圧電素子２３０は元の形状に戻る。制御手段５０２は、このように液体材料を吐出したいタイミングで圧電素子２３０に変位状態と元の状態を繰り返し遷移するようなパルス状の駆動電圧を印加することで、ノズル穴２００からの液体材料の吐出動作を制御する。

搬送手段５０６は、インクジェットヘッド１０５と塗布対象物５０５とを相対移動させる装置であり、具体的には移動可能に構成されたステージ等である。なお、インクジェットヘッド１０５を塗布対象物５０５が載置される載置台に対して移動可能に構成することも可能である。

搬送手段５０６は、例えば塗布対象物５０５を載置する載置台であり、インクジェットヘッド１０５に対して塗布対象物５０５の位置を、例えば図中の二点鎖線白抜き矢印の方向等に相対移動させる。搬送手段５０６は、このような相対移動によってインクジェットヘッド１０５による液体材料の吐出動作と連動して、塗布対象物５０５の被塗布エリアがノズル穴２００の直下になるよう、インクジェットヘッド１０５と塗布対象物５０５との位置を変更する。

＜塗布動作＞
次に、図７を用いて、インクジェット塗布装置１００による液体材料の塗布動作について、以下に説明する。図７は、インクジェット塗布装置１００を用いた液体材料の塗布動作を説明するフローチャートである。

液体材料送液ポンプ５００の吸引および吐出の圧力によって、液体材料共通供給流路３１６と液体材料共通回収流路３１７との間に圧力差を発生させる。これによって、圧力室２１０、およびノズル穴２００近傍を含む吐出流路全体に液体材料を供給し、さらに液体材料を回収することが可能となる。

このような圧力差が大きいほど液体材料の供給、および回収速度は大きくなる一方、高粘度の液体材料を用いる場合には、液体材料共通供給流路３１６および液体材料共通回収流路３１７内での圧力勾配が大きくなる。このとき、各吐出流路それぞれのノズル穴２００における背圧ばらつきが大きくなり、ノズル穴２００内の液面位置（Ｚ軸方向の液面位置）が不均一になってしまうことが問題となるため、圧力差は１００ｋＰａ程度以下であることが好ましい。

また、圧力差が１００ｋＰａ以下であっても、ノズル穴２００から液体材料が染み出た状態になると、気液界面のメニスカス面が不安定となり、安定した液滴吐出ができなくなる場合があるため、液体材料と吐出条件に応じた圧力差の設定が不可欠である。

ここで、各吐出流路にはオリフィス構造４０２が備えられる。オリフィス構造４０２は前述のように液体材料の吐出方向からみた平面視において圧力室２１０よりも狭くなる形状であるとともに、液体材料供給流路３１８よりも狭くなる形状である。これは、液体材料回収流路３１９においても同様であり、オリフィス構造４０２は、吐出流路における所定の厚み（Ｙ軸方向における長さ）に対応する箇所のみに形成され、他の箇所の流路を狭めない構成である。

このようなオリフィス構造４０２の厚みは、吐出流路における液体材料の通流方向の長さに比べ、十分に小さい厚みである。このため高粘度の液体材料は、液体材料供給流路３１８を通過する（オリフィス構造４０２の開口を通過する）まで、障壁となりうるものに通流を阻害されない。よって、オリフィス構造４０２を通過するより以前において、液体材料の流路上から、流路径が小さくなる箇所などの液体材料の通流を阻害しうる構成を極力排除できるため、圧力損失が小さい液体材料の供給系を設計可能である。

以上のように吐出流路全体に液体材料が充填された後、制御手段５０２による液体材料の吐出制御を実施する。具体的には、制御手段５０２が発生したパルス状の駆動電圧の印加による圧電素子２３０の変位に伴って、ダイアフラム２１２が振動する。これによって、圧力室の体積は縮小され、ダイアフラム２１２近傍の液体材料では圧力波が発生する（ステップＳ１０１）。さらに、発生した圧力波が伝播して、ノズル穴２００から液体材料が吐出される（ステップＳ１０２）。

このような圧力波の発生と、液体材料の吐出（ステップＳ１０１、およびステップＳ１０２）を、塗布対象物５０５の被塗布エリア全域（所定範囲）にわたって繰り返し（ステップＳ１０３）、所定範囲への液体材料の塗布動作を完了する。

さらに詳しくは、ダイアフラム２１２がノズル穴２００に向けて（下方向に）振動した際に、圧力波が発生し、伝播する圧力波は圧力壁２１１、圧力波反射壁２１３、およびオリフィス構造４０２によって反射される。このようにしてノズル穴２００へと到達した圧力波は、ノズル穴２００近傍の液体材料の圧力を上昇させ、液体材料を吐出液滴として吐出させる。

ダイアフラム２１２の下方向への振動速度が速いほどノズル穴２００近傍の液体材料の圧力を急速に上昇させることができるため、ノズル穴２００から先頭で飛び出す液体材料の吐出速度を上昇させることができる。さらに、ノズル穴２００から先頭の液体材料が飛び出し始めた後に、ダイアフラム２１２を上方向に速く動作させることによって、後続する液体材料の吐出速度を低下させることもできる。これによって、高粘度の液体材料を用いる場合でも吐出液滴の糸曳きを短くすることが可能となり、より微量な吐出液滴として、液体材料を精度良く安定して吐出させることができる。つまり、圧電素子２３０の変位を制御する駆動電圧のパルス設計によっても液体材料の吐出精度を向上することが可能である。

以上説明したように、本実施の形態におけるインクジェットヘッド１０５は、液体材料が吐出されるノズル穴２００と、ノズル穴２００に連通する圧力室２１０と、圧力室２１０に連通し、当該圧力室２１０に液体材料を供給する液体材料供給流路３１８（供給流路）と、圧力室２１０に連通し、当該圧力室２１０から液体材料を回収する液体材料回収流路３１９（回収流路）と、圧力室２１０内に供給された液体材料に対して往復振動するダイアフラム２１２と、ダイアフラム２１２を振動させるための変位を与える圧電素子２３０（アクチュエータ）と、液体材料供給流路３１８と圧力室２１０との間、および液体材料回収流路３１９と圧力室２１０との間のそれぞれに配置され、Ｚ軸方向（液体材料の吐出方向）から見た平面視において、圧力室２１０よりも狭くなるオリフィス構造４０２と、を備える。

このような構成により、ダイアフラム２１２の振動によって発生した圧力波は圧力室２１０内に閉じ込められる。よって圧力損失が少なく、液体材料の吐出に必要な圧力を効率的に印加することができる。

また例えば、インクジェットヘッド１０５は、ダイアフラム２１２に当接し、かつ、圧力室２１０の外縁部に設けられた圧力波反射壁２１３を、さらに備えてもよい。

これにより、発生した圧力波を圧力波反射壁２１３において反射させ、液体材料の吐出に必要な圧力を効率的に印加することができる。

また例えば、インクジェットヘッド１０５は、Ｚ軸方向から見た平面視において、オリフィス構造４０２が、圧力波反射壁２１３に比べてノズル穴２００から遠い位置に配置されでもよい。

これにより、発生した圧力波を圧力波反射壁２１３において反射させ、オリフィス構造４０２の開口に向かう圧力波をより少なくすることができるため、液体材料の吐出に必要な圧力を効率的に印加することができる。

また例えば、インクジェットヘッド１０５の有するノズル穴２００が、液体材料供給流路３１８よりも液体材料回収流路３１９側に近い位置に配置されてもよい。

これにより、吐出流路内を通流する液体材料の流れを利用して液体材料の吐出に必要な圧力を得られるため、液体材料の吐出に必要な圧力を効率的に印加することができる。

また例えば、インクジェットヘッド１０５に液体材料を吐出させる際のアクチュエータは、圧電素子２３０を用いて構成されてもよい。

これにより、駆動電圧の印加と駆動電圧の印加解除のみで液体材料の吐出を制御でき、液体材料の吐出に必要な圧力の印加を簡便に制御することができる。

また、本実施の形態におけるインクジェット塗布装置１００は、インクジェットヘッド１０５と、インクジェットヘッド１０５に液体材料を供給する液体材料送液ポンプ５００（液体材料供給手段）と、圧電素子２３０（アクチュエータ）を駆動する電気信号を生成し、インクジェットヘッド１０５による液体材料の吐出動作を制御する制御手段５０２と、インクジェットヘッド１０５と塗布対象物５０５とを相対移動させる搬送手段５０６と、を備える。

これにより、搬送手段５０６によって移動する塗布対象物５０５に対して、液体材料の吐出に必要な圧力を効率的に印加した液体材料を連続的に塗布することができる。

また、本実施の形態におけるインクジェット塗布方法は、供給流路から供給された液体材料が収容される圧力室２１０の体積を縮小して圧力波を発生する発生ステップと、圧力室２１０に設けられた圧力波反射壁２１３、ならびに液体材料供給流路３１８と圧力室２１０との間、および液体材料回収流路３１９と圧力室２１０との間のそれぞれに配置されたオリフィス構造４０２により、発生した圧力波をノズル穴２００の方向に反射させることで、ノズル穴２００から液体材料を吐出させる吐出ステップと、を含む。

これにより、圧力室２１０で発生した圧力波は反射され、圧力室２１０内に閉じ込められる。よって圧力損失が少なく、液体材料の吐出に必要な圧力を効率的に印加することができる。

（変形例１）
以下ではさらに、本開示における実施の形態の変形例について説明する。変形例１では主にオリフィス構造の形状が上記実施の形態と異なるため、オリフィス構造について重点的に説明し、その他の実質的に同等の構成については省略、または簡略化して説明する。

＜オリフィス構造４０２の変形例＞
変形例１について、図８を用いて以下に説明する。図８は、変形例１のインクジェットヘッドを説明する図である。図８には、図４と同一視点からみた一つの吐出流路について断面図を示しており、三つの例の変形例に係る各吐出流路と、比較のための前述の実施の形態に係る吐出流路とを併せて示している。

図８の（Ａ）は前述した実施の形態と同じ基本構成（比較例）である。これに対し、図８の（Ｂ）に示すように、変形例１の第１例におけるオリフィス構造４０２ｂにおいては、流路抵抗が変化する箇所の構成が、段階的な傾斜を有する段階傾斜導流部（第１導流部の一例）によって構成される。段階傾斜導流部は、液体材料供給流路３１８から液体材料回収流路３１９にかけての方向において、オリフィス構造４０２ｂの開口へと液体材料を導く。これにより、気泡や滞留の発生しやすくなる比較的直角に近い角をなくし、液体材料の流れをスムーズにすることができる。

また、図８の（Ｃ）に示すように、変形例１の第２例におけるオリフィス構造４０２ｃは、流路幅が段階的に変化する階段状導流部（第１導流部の一例）を有する。これにより、吐出流路を通流する液体材料は、徐々にオリフィス構造４０２ｃの開口へと導かれ、液体材料の流れをスムーズにすることができる。

さらに、図８の（Ｄ）に示すように、変形例１の第３例におけるオリフィス構造４０２ｄは、滑らかな流線形状の流線形導流部（第１導流部の一例）を有する。これにより、気泡や滞留の発生しやすくなる角がなくなり、液体材料の流れをスムーズにすることができる。

なお、以上の三つの例で示した第１導流部は各吐出流路に二か所形成されるオリフィス構造４０２の一方に形成されてもよい。また、図８中では圧力室２１０と液体材料供給流路３１８との両方に面して線対象に第１導流部が形成されたが、上流側（液体材料供給流路３１８側）の一方のみに形成されてもよい。これは、圧力室２１０と液体材料回収流路３１９との間におけるオリフィス構造４０２についても同様である。

以上説明したように、実施の形態の変形例１におけるインクジェットヘッドの備える、オリフィス構造は、液体材料供給流路３１８から液体材料回収流路３１９にかけての方向において、前記オリフィス構造の開口へと前記液体材料を導く第１導流部を有する。

このような構成により、液体材料供給流路３１８から圧力室２１０、および液体材料回収流路３１９へと通じる液体材料の流れがスムーズとなり、吐出不良の主要因の一つである、気泡の発生や滞留を抑制することができる。

（変形例２）
以下ではさらに変形例２について説明する。変形例２では主に圧力室の形状が上記実施の形態と異なるため、圧力室について重点的に説明し、その他の実質的に同等の構成については省略、または簡略化して説明する。

＜圧力室２１０の変形例＞
変形例２について、図９を用いて以下に説明する。図９は、変形例２のインクジェットヘッドを説明する図である。図９には、図５の（Ａ）と同一視点からみた一つの吐出流路について断面図を示しており、三つの例の変形例に係る各吐出流路と、比較のための前述の実施の形態に係る吐出流路とを併せて示している。

図９の（Ａ）は前述した実施の形態と同じ基本構成（比較例）である。これに対し、図９の（Ｂ）に示すように、変形例２の第１例では、圧力室２１０ｅは、吐出流路における液体材料の通流方向（Ｙ軸方向）から見て、ダイアフラム２１２からノズルプレート４０１ｅに近づくにつれて、圧力室２１０ｅの断面が段階的に傾斜するように構成される。より具体的には、ノズルプレート４０１ｅのＺ軸プラス側（圧力室２１０ｅ側）表面は、Ｘ軸方向の両側からノズル穴２００を挟むように配置され、ノズル穴２００に向かって液体材料を導く段階傾斜面（第２導流部の一例）を有する。これにより、液体材料を伝播する圧力波をノズル穴２００へと集約できるため、印加された圧力を効率よく液体材料の吐出に利用することができる。

また、図９の（Ｃ）に示すように、変形例２の第２例では、圧力室２１０ｆは、Ｙ軸方向から見て、ダイアフラム２１２からノズルプレート４０１ｆに近づくにつれて、圧力室２１０ｆの断面における幅が段階的に狭くなる階段状に構成される。より具体的には、ノズルプレート４０１ｆのＺ軸プラス側表面は、Ｘ軸方向の両側からノズル穴２００を挟むように配置され、ノズル穴２００に向かって液体材料を導く階段状面（第２導流部の一例）を有する。これにより、液体材料を伝播する圧力波をノズル穴２００へと集約できるため、印加された圧力を効率よく液体材料の吐出に利用することができる。

さらに図９の（Ｄ）に示すように、変形例２の第３例では、圧力室２１０ｇは、Ｙ軸方向から見て、ダイアフラム２１２からノズルプレート４０１ｇに近づくにつれて、圧力室２１０ｇの断面における幅が滑らかに狭くなる流線形に構成される。より具体的には、ノズルプレート４０１ｇのＺ軸プラス側表面は、Ｘ軸方向の両側からノズル穴２００を挟むように配置され、ノズル穴２００に向かって液体材料を導く流線形面（第２導流部の一例）を有する。これにより、液体材料を伝播する圧力波をノズル穴２００へと集約できるため、印加された圧力を効率よく液体材料の吐出に利用することができる。

なお、以上の三つの例では第２導流部はノズルプレートの一部であるものとして説明したが、圧力壁２１１が備えてもよく、またこれらとは別部材として構成されてもよい。

以上説明したように、実施の形態の変形例２におけるインクジェットヘッドの圧力室にはさらに、Ｚ軸方向から見た平面視における液体材料供給流路３１８から液体材料回収流路３１９にかけての方向と直交する方向（つまりＸ軸方向）において、ノズル穴２００を挟む両側に配置され、ノズル穴２００に向かって液体材料を導く第２導流部を備える。

このような構成により、ダイアフラム２１２の振動による液体材料の圧力波をノズル穴２００近傍に集約することができ、液体材料の吐出を効率良くすることが可能となる。

以上のような実施の形態、変形例１、および変形例２に係るインクジェットヘッドおよびそれを具備するインクジェット塗布装置、および塗布方法によって、長期連続駆動が不可欠となる電子デバイス製造などの産業用途にインクジェット方式を適用することが可能となる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。

また、上記実施の形態においてインクジェットヘッドを構成する構成要素について例示したが、インクジェットヘッドが備える構成要素の各機能は、インクジェットヘッドを構成する複数の部分にどのように振り分けられてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

例えば、オリフィス構造４０２はＸ軸方向に開口を挟む二つの部材によって構成されたが、Ｘ軸方向のプラス側、またはマイナス側の端部に開口を有すれば一つの部材で構成することも可能である。

また上記では、圧力波反射壁２１３を備える構成について説明したが、オリフィス構造４０２等によって十分な圧力波の反射機構を設計できる場合は、圧力波反射壁２１３を備えなくてもよい。

またノズル穴２００の位置は、液体材料供給流路３１８よりも液体材料回収流路３１９に近い配置であることを説明したが、これに限られない。オリフィス構造４０２等によって十分な圧力波の反射機構を設計できる場合は、反射波の設計が容易である圧力室２１０の中央部にノズル穴２００を配置してもよい。

本開示のインクジェットヘッドおよびそれを具備するインクジェット塗布装置および方法では、機能性粒子が含まれる高粘度液体材料の塗布を高速かつ安定的に制御することができ、非接触で必要な箇所に最適な量を任意パターンで高速塗布することが可能となった。

そのため、例えば凹凸面や曲面などの立体構造物への３Ｄ塗布や、多品種少量の電子デバイス製造における生産性向上などの目的で、任意パターン塗布するためのインクジェットヘッドおよびそれを具備するインクジェット塗布装置として好ましく用いられる。

１００、１００ａ インクジェット塗布装置
１０１ａ 架台
１０２ａ 基板搬送ステージ
１０３ａ ガントリー
１０４ａ 塗布領域
１０５、１０５ａ インクジェットヘッド
１０６ａ 基板
２００、２００ａ ノズル穴
２１０、２１０ａ、２１０ｅ、２１０ｆ、２１０ｇ 圧力室
２１１、２１１ａ 圧力壁
２１２、２１２ａ ダイアフラム
２１３ 圧力波反射壁
２２０ａ 共通電極
２２１ａ 個別電極
２２２ａ 駆動回路
２３０、２３０ａ、２４０、２４０ａ 圧電素子
３１６ 液体材料共通供給流路
３１７ 液体材料共通回収流路
３１８ 液体材料供給流路
３１９ 液体材料回収流路
４０１、４０１ｅ、４０１ｆ、４０１ｇ ノズルプレート
４０２、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄ オリフィス構造
５００ 液体材料送液ポンプ
５０１ 液体材料供給タンク
５０２ 制御手段
５０３、５０４ 終端電極
５０５ 塗布対象物
５０６ 搬送手段

Claims (8)

1. 液体材料が吐出されるノズル穴と、
   前記ノズル穴に連通する圧力室と、
   前記圧力室に連通し、当該圧力室に前記液体材料を供給する供給流路と、
   前記圧力室に連通し、当該圧力室から前記液体材料を回収する回収流路と、
   前記圧力室内に供給された前記液体材料に対して往復振動するダイアフラムと、
   前記ダイアフラムを振動させるための変位を与えるアクチュエータと、
   前記供給流路と前記圧力室との間、および前記回収流路と前記圧力室との間のそれぞれに配置され、前記液体材料の吐出方向から見た平面視において、前記圧力室よりも狭くなるオリフィス構造と、
   前記平面視における前記供給流路から前記回収流路にかけての方向と直交する方向において、前記ノズル穴を挟む両側に配置され、前記ノズル穴に向かって前記液体材料を導く導流部と、を備え、
   前記オリフィス構造は、前記平面視において、段階的な傾斜を有する段階傾斜導流部、流路幅が段階的に変化する階段状導流部、または、滑らかな流線形状の流線形導流部を有し、
   前記導流部は、前記供給流路から前記回収流路にかけての方向から見た平面視において、段階的な傾斜を有する段階傾斜面、幅が段階的に狭くなる階段状面、または、幅が滑らかに狭くなる流線形面を有する
   インクジェットヘッド。
2. 液体材料が吐出されるノズル穴と、
   前記ノズル穴に連通する圧力室と、
   前記圧力室に連通し、当該圧力室に前記液体材料を供給する供給流路と、
   前記圧力室に連通し、当該圧力室から前記液体材料を回収する回収流路と、
   前記圧力室内に供給された前記液体材料に対して往復振動するダイアフラムと、
   前記ダイアフラムを振動させるための変位を与えるアクチュエータと、
   前記供給流路と前記圧力室との間、および前記回収流路と前記圧力室との間のそれぞれに配置され、前記液体材料の吐出方向から見た平面視において、前記圧力室よりも狭くなるオリフィス構造と、
   前記平面視における前記供給流路から前記回収流路にかけての方向と直交する方向において、前記ノズル穴を挟む両側に配置され、前記ノズル穴に向かって前記液体材料を導く導流部と、を備え、
   前記導流部は、前記供給流路から前記回収流路にかけての方向から見た平面視において、段階的な傾斜を有する段階傾斜面、幅が段階的に狭くなる階段状面、または、幅が滑らかに狭くなる流線形面を有する
   インクジェットヘッド。
3. 前記ダイアフラムに当接し、かつ、前記圧力室の外縁部に設けられた圧力波反射壁を、さらに備える
   請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記平面視において、前記オリフィス構造が、前記圧力波反射壁に比べてノズル穴から遠い位置に配置される
   請求項３に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記ノズル穴が、前記供給流路よりも前記回収流路側に近い位置に配置される
   請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記アクチュエータは、圧電素子を用いて構成される
   請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
7. 請求項１または２に記載のインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドに前記液体材料を供給する液体材料供給手段と、
   前記アクチュエータを駆動する電気信号を生成し、前記インクジェットヘッドによる前記液体材料の吐出動作を制御する制御手段と、
   前記インクジェットヘッドと塗布対象物とを相対移動させる搬送手段と、を備える
   インクジェット塗布装置。
8. 供給流路から供給された液体材料が収容される圧力室の体積を縮小して圧力波を発生する発生ステップと、
   前記圧力室に設けられた圧力波反射壁、ならびに供給流路と前記圧力室との間、および回収流路と前記圧力室との間のそれぞれに配置されたオリフィス構造により、発生した前記圧力波をノズル穴の方向に反射させることで、前記ノズル穴から前記液体材料を吐出させる吐出ステップと、を含み、
   前記吐出ステップでは、前記圧力室に形成され、前記ノズル穴に向かって前記液体材料を導く導流部によって前記圧力波を前記ノズル穴へと集約し、
   前記導流部は、
   前記ノズル穴を挟む両側に配置され、
   前記液体材料の吐出方向と直交し、かつ、前記ノズル穴を挟む両側の前記導流部の並び方向と直交する方向から見た平面視において、段階的な傾斜を有する段階傾斜面、幅が段階的に狭くなる階段状面、または、幅が滑らかに狭くなる流線形面を有する
   インクジェット塗布方法。

Images