KR20140034038A

KR20140034038A - 라인 헤드 및 잉크젯 장치

Info

Publication number: KR20140034038A
Application number: KR1020130070792A
Authority: KR
Inventors: 히데히로 요시다; 히로시 나카오쿠
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2014-03-19
Also published as: TWI576249B; KR102084934B1; CN103660557A; JP2014050816A; TW201418049A; JP5857205B2; CN103660557B

Abstract

노즐이 피치 p로 배열된 복수의 노즐열을 구비하며, 상기 복수의 노즐열은, 인쇄 방향에 대해서 경사되는 제 1 직선상에 배치된 제 1 노즐열과 제 2 노즐열을 포함하고, 상기 제 1 노즐열 중 상기 제 2 노즐열측에 위치하는 제 1 단 노즐과, 상기 제 2 노즐열 중 상기 제 1 노즐열측에 위치하는 제 2 단 노즐의 사이의 최단 거리 D는 상기 피치 p의 비정수배인 것을 특징으로 하는 라인 헤드를 제공한다.

Description

라인 헤드 및 잉크젯 장치{LINE HEAD AND INKJET APPARATUS}

본 발명은 라인 헤드 및 잉크젯 장치에 관한 것이다.

최근, 잉크젯 장치를 이용하여 디바이스를 제조하는 방법이 주목받고 있다. 도 7a 및 도 7b는, 잉크젯 장치의 개관도이다.

도 7a에 나타낸 바와 같이, 잉크젯 장치는, 가대(41)와, 기판 반송 스테이지(42)와, 문 형상 갠트리(gantry)(43)와, 라인 헤드(98)를 구비하고 있다. 기판 반송 스테이지(42)가, 도 7a 내지 도 7b와 같이 이동함과 동시에 라인 헤드(98)로부터 잉크가 토출되고, 기판(1)의 도포 영역(44)에 잉크가 도포된다. 또한, 도 7a 및 도 7b는 기판(1)의 주면 방향으로부터 나타낸 개관도이다.

도 8에 라인 헤드(98)의 모식도를 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 라인 헤드(98)는, 복수의 잉크젯 헤드(120)와, 그들을 보관 유지하는 케이스(99)로 구성된다.

여기서, 잉크젯 헤드(120)의 내부 구조에 대해, 도 8의 A선에 따른 잉크젯 헤드(120)의 가상 단면의 모식도인 도 9를 이용하여 설명한다.

도 9의 잉크젯 헤드(120)는, 잉크를 토출하는 복수의 노즐(100)과, 노즐(100)에 연통하는 잉크실(110)과, 복수의 노즐(100)의 각각에 대응하는 잉크실(110)을 구성하는 격벽(111)과, 잉크실(110)의 일부를 이루는 다이어프램(diaphram)(112)과, 다이어프램(112)을 진동시키는 복수의 압전 소자(130)와, 격벽(111)을 지지하는 압전 부재(140)와, 압전 소자(130)에 전압을 인가하는 공통 전극(도시하지 않음)을 갖는다. 압전 소자(130)와 다이어프램(112)은, 열경화성의 수지에 의해, 양자가 접착된다. 압전 소자(130)에 전압을 인가하면, 도 9의 좌측 단부측의 압전 소자(130)와 같이, 연장률 δ만큼 연장한다. 압전 소자(130)가 연장하면, 압전 소자(130)에 대응하는 잉크실(110) 내의 잉크에 압력을 가할 수 있다. 그 압력으로, 잉크가 노즐(100)로부터 토출된다.

한편, 노즐의 배치가 고안된 잉크젯 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1(일본 특개 제2002－273878호 공보) 참조). 도 6a 및 도 6b는, 특허 문헌 1에 기재된 종래의 라인 헤드를 구성하는 잉크젯 헤드(620)의 노즐(600)의 배치를 나타내는 모식도이다.

도 6a에서는, 잉크젯 헤드(620)의 긴쪽 방향을, 인쇄 방향과 직각인 방향(도 6a의 지면 좌우 방향)에 대해서 각도 θ만큼 경사시키고 있다. 잉크젯 헤드(620)를 경사시킴으로써, 인쇄 도트의 인쇄 피치를 협피치화할 수 있다. 인쇄 도트는, 인쇄 대상물에 착탄(着彈)한 잉크의 배치를 나타내고, 인쇄 피치는, 인쇄 방향과 직각인 방향에 있어서의 인쇄 도트의 간격을 나타낸다. 노즐(600)의 노즐 피치를 p로 했을 경우, 인쇄 도트의 인쇄 피치는 p·cosθ로 된다. 이 관계에 의하면, 각도 θ가 90°에 가까워짐에 따라, 인쇄 피치가 좁아진다.

이 경우, 잉크젯 헤드(620)의 짧은쪽 방향의 치수를 Y로 하고, 노즐(600)의 개수를 n으로 하고, 인접하는 잉크젯 헤드(620)의 간극을 d로 하면, 다음의 관계식을 만족한다.

또한, 특허 문헌 1에는, 도 6b와 같이, 잉크젯 헤드(620)에 노즐(600)의 열을 2열 평행하게 마련한 것도 기재되어 있다.

그러나, 상기 종래의 구성에서는, 인쇄 피치를 좁게, 즉, 고정밀의 인쇄를 실현하기 위해서, 잉크젯 헤드(620)를 경사시키는 각도 θ를 90°에 접근하면, 다음과 같은 과제가 생긴다. (식 1)를 변형하면, 다음의 (식 2)과 같이 된다.

이 (식 2)에서는, 인쇄 피치를 작게 하기 위해서 각도 θ를 90°에 접근하면, 2θ는 180°에 가까워지고, sin2θ가 0에 가까워진다. 그러면, 노즐(600)의 개수 n이 많아진다. Y＋d는 유한의 값을 취하기 때문이다. 복수개의 노즐(600)을 형성하는 데에는, 긴쪽 방향으로 충분한 길이를 갖는 잉크젯 헤드(620)가 필요하게 된다.

한편, 도 9와 같은 구조의 잉크젯 헤드(120)를 제조하는 경우, 압전 소자(130)와 압전 부재(140)와 다이어프램(112)을 접착할 때에, 열팽창 차이에 의해 어긋남이 생기는 경우가 있다. 잉크젯 헤드(120)를 길게 하는 데에는, 길이가 긴 다이어프램(112)이 필요하게 되고, 다이어프램(112)이 길게 될수록, 열팽창의 영향은 강해져서, 어긋남이 생기기 쉬워진다. 이 어긋남이 생기면, 토출량의 편차, 또는, 불토출 등, 잉크젯 헤드(120)의 토출 동작의 정밀도가 저하한다. 토출 동작의 정밀도가 저하하면, 잉크를 소망하는 위치에 인쇄할 수 없게 되어, 고정밀의 인쇄를 실현하는 것이 곤란해진다. 이것을 도 6a 및 도 6b의 종래의 잉크젯 헤드(620)에 적용했을 경우, 인쇄 피치를 좁게 하기 위해서는, 잉크젯 헤드(620)를 장축 방향으로, 보다 길게 형성해야 한다. 그러나, 그 한편으로, 잉크젯 헤드(620)를 길게 하면, 토출 동작의 정밀도가 저하하여 인쇄의 정밀도가 저하하고, 결과적으로, 고정밀의 인쇄를 실현할 수 없다고 하는 과제가 있다.

본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 복수의 잉크젯 헤드를 비스듬하게 배치함과 아울러, 각 잉크젯 헤드에 일정한 간격으로 배치한 복수의 노즐열을 형성함으로써, 고정밀의 인쇄가 가능한 라인 헤드 및 잉크젯 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하나의 형태에 따른 라인 헤드는, 노즐이 피치 p로 배열되어 각각 구성된 복수의 노즐열을 구비하며,

상기 복수의 노즐열은, 인쇄 방향에 대해서 경사되는 제 1 직선상에 배치된 제 1 노즐열과 제 2 노즐열을 포함하고,

상기 제 1 노즐열 중 제 2 노즐열측의 단부에 위치하는 제 1 단 노즐과, 상기 제 2 노즐열 중 제 1 노즐열측의 단부에 위치하는 제 2 단 노즐의 사이의 최단 거리 D는 상기 피치 p의 비정수배인 라인 헤드를 제공한다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 복수의 잉크젯 헤드를 비스듬하게 배치함과 아울러, 각 잉크젯 헤드에 일정한 간격으로 배치한 복수의 노즐열을 형성하는 것에 의해, 고정밀도이고 또한 고세밀의 인쇄를 실현할 수 있다.

본 발명의 이들과 다른 목적과 특징은, 첨부된 도면에 대한 바람직한 실시 형태에 관련한 다음의 기술로부터 명백해진다. 이 도면에 있어서는,
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 라인 헤드를 나타내는 모식 저면도,
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 라인 헤드의 일부를 확대한 모식 저면도,
도 3은 제 1 실시 형태에 따른 라인 헤드의 일부와 노즐 배치를 나타내는 모식 저면도,
도 4는 제 1 실시 형태의 변형예에 따른 라인 헤드의 일부를 확대한 모식 저면도,
도 5a는 제 1 실시 형태에 따른 잉크젯 헤드의 분해도,
도 5b는 제 1 실시 형태에 따른 잉크젯 헤드를 갖는 잉크젯 장치의 인쇄 동작 전의 상태의 모식도,
도 5c는 제 1 실시 형태에 따른 잉크젯 헤드를 갖는 잉크젯 장치의 인쇄 동작 후의 상태의 모식도,
도 6a는 종래의 라인 헤드의 노즐 배치를 나타내는 모식도,
도 6b는 종래의 라인 헤드의 노즐 배치의 다른 예를 나타내는 모식도,
도 7a는 종래의 잉크젯 장치의 인쇄 동작 전의 상태의 모식도,
도 7b는 종래의 잉크젯 장치의 인쇄 동작 후의 상태의 모식도,
도 8은 종래의 라인 헤드의 구조의 모식도,
도 9는 종래의 잉크젯 헤드의 단면 구조의 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.

(제 1 실시 형태)

도 1은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 있어서의 라인 헤드(50)의 노즐 배치를 저면측에서 본 모식도이다.

도 1의 라인 헤드(50)는, 복수의 잉크젯 헤드(300, 310, 320)를 구비한다. 각 잉크젯 헤드(300, 310, 320)는, 평행하고 또한 일정한 간격으로 인쇄 방향(360)과 직각인 방향(381)을 향해, 차례로 배열되어 있다. 이러한 복수의 잉크젯 헤드(300, 310, 320)는, 방향(381)에 대해서 경사 각도 θ로 배치된다. 이 때, 설계상의 관점으로부터, 일례로서, 경사 각도 θ는 45° 이상 80° 미만이 바람직하다. 경사 각도 θ를 0°에 접근해 가면, 라인 헤드(50)의 양단부의 영역(390)에 있어서, 고밀도 배치할 수 없는 잉크젯 헤드가 증가하기 때문에, 경사 각도 θ는 45° 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 경사 각도 θ를 80° 이상으로 하면, 인쇄 도트가 겹쳐져 버려, 고정밀의 인쇄를 실현할 수 없게 되는 경우가 있기 때문에, 경사 각도 θ를 80° 미만으로 하는 것이 바람직하다. 이 예에서는, 잉크젯 헤드(300, 310, 320)의 경사 각도 θ를 63.5°로 하고 있다. 각 잉크젯 헤드(300, 310, 320)에는, 일정한 피치로 노즐이 각각 직선 형상으로 배열된 노즐열(301, 302, 303, 304)이 형성된다.

또한, 라인 헤드(50)의 인쇄 방향(360)에 대한 길이(391)는, 예를 들면, 50㎜ 이상, 100㎜ 이하로 하고, 제 1 실시 형태의 구체적인 일례에서는, 길이(391)는 67㎜이다.

1개의 라인 헤드(50)에 대해 잉크젯 헤드(300, 310, 320)의 수는, 예를 들면, 30 내지 120개까지로 한다. 제 1 실시 형태의 구체적인 일례에서는, 40개의 잉크젯 헤드(300, 310, 320)로 1개의 라인 헤드(50)를 구성한다. 잉크젯 헤드(300, 310, 320)의 수는, 인쇄를 행하는 대상물의 방향(381)에 있어서의 길이에 따라 변경하면 좋다. 또한, 라인 헤드(50)를 복수대 준비하고, 복수의 라인 헤드(50)를 나열해도 좋다.

다음에, 잉크젯 헤드(300, 310, 320) 각각의 노즐 배치에 대해 서술한다.

고밀도 배치를 실현하기 위한 노즐 배치는, 일례로서, 4열의 노즐열(301, 302, 303, 304)이 1개의 잉크젯 헤드 중에 설치된다. 노즐열(제 1 노즐열)(301)과 노즐열(제 2 노즐열)(303)은 동일한 직선상(제 1 직선 SL1상)에 배치된다. 노즐열(302)(제 3 노즐열)과 노즐열(제 4 노즐열)(304)은 동일한 직선상(제 2 직선 SL2상)에 배치된다. 노즐열(301) 및 노즐열(303)이 배치되는 직선 SL1과 노즐열(302) 및 노즐열(304)이 배치되는 직선 SL2는 평행하다.

여기서, 각 노즐열(301~304)의 구성에 대해 설명한다.

노즐열(301)과 노즐열(303)의 관계를 도 2를 이용하여 설명한다.

각 노즐열(301, 303)에는 노즐(299)이 배열 방향으로 등피치(노즐 피치 p)로 배치된다. 또한, 노즐열(301)과 노즐열(303)은, 동일 직선 SL1상에 배치된다. 이 직선 SL1상에 있어서, 노즐열(301)과 노즐열(303)의 사이에는, 노즐(299)이 형성되어 있지 않은 영역을 형성하기 위한 노즐열 세로 간격(305)이 존재한다. 노즐열 세로 간격(305)은, 노즐열(301)의 종단에 위치하는 노즐(299a)과, 노즐열(303)의 시단에 위치하는 노즐(299b)에 의해 정의되는 영역이다. 보다 상세하게는, 노즐열(301)의 단부로서, 노즐열(303)측에 위치하는 노즐(제 1 단 노즐)(299a)과, 노즐열(303)의 단부로서, 노즐열(301)측에 위치하는 노즐(제 2 단 노즐)(299b)의 사이의 최단 거리에 의해 정의되는 영역을, 노즐열 세로 간격(305)으로 정의한다.

이 노즐열 세로 간격(305)의 길이(제 1 단 노즐(299a)과 제 2 단 노즐(299b)의 최단 거리)를 D로 하면, 노즐열 세로 간격(305)의 길이 D는, 다음의 (식 3)의 관계를 만족한다. 또한, 노즐열 세로 간격(305)의 길이 D는, 하기 (식 3)을 만족하는 한 임의적이지만, 값을 0으로는 할 수 없다. 노즐열 세로 간격(305)은 필수이기 때문이다. 노즐열 세로 간격(305)이 필수인 이유는 후술한다.

단, m은 자연수이다.

(식 3)과 같이, 동일 직선 SL1상에 있는 노즐열(301)과 노즐열(303)은, 연속 피치상에 있는 것이 아니라, 그 위상이 1/4 어긋나도록 배치된다. 이 관계를 만족함으로써, 노즐열(301)의 노즐 피치 p보다, 협피치에서의 인쇄, 즉, 인쇄의 고정밀화를 도모할 수 있다. 상세한 것은 후술한다. 또한, 노즐열(302)과 노즐열(304)의 관계도, 도 2의 노즐열(301)과 노즐열(303)의 관계와 마찬가지로 배치된다.

다음에, 노즐열(301)과 노즐열(302)의 관계를 도 3을 이용하여 설명한다.

노즐열(301)의 인접하는 2개의 노즐(299) 사이를 연결한 직선의 수직 이등분선 PB1상에, 노즐열(302)의 각 노즐(299)의 중심이 위치하도록, 노즐열(301)의 복수의 노즐(299)과 노즐열(302)의 복수의 노즐(299)이 각각 배치된다. 노즐열(301)과 노즐열(302)에 대응하는 제 1 압전 소자 유닛(550)(도 5a에서 후술함)을 다이싱 소(dicing saw)로 빗살 형상으로 다수의 홈을 절삭 가공할 수 있으므로, 형상 치수를 고정밀도로 제어할 수 있어, 크로스토크의 발생을 방지할 수 있다. 즉, 2매(복수) 중첩한 PZT 부재(압전 부재)를 동시에 절삭 가공함으로써, 완전히 동일한 빗살 형상(도 9 중에서 교대로 나열된 압전 소자(130)와 압전 부재(140))의 압전 소자를 형성할 수 있다. 이 때문에, 2매(복수)의 빗살 형상의 압전 소자의 형상을 고정밀도로 제어할 수 있다.

또한, 노즐열(301)의 각 노즐(299)로부터 토출된 잉크에 의한 인쇄 도트(제 1 인쇄 도트(371))의 간격과 노즐열(302)의 각 노즐(299)로부터 토출된 잉크에 의한 인쇄 도트(제 2 인쇄 도트(372))의 간격은 동등하고, 또한, 제 1 인쇄 도트(371)와 제 2 인쇄 도트(372)는 교대로 형성된다. 이에 의해, 인쇄 피치의 고밀도화를 실현할 수 있다.

다음에, 노즐열(303)과 노즐열(304)의 관계에 대해서도 도 3을 이용하여 설명한다.

노즐열(303)의 인접하는 2개의 노즐(299) 사이를 연결한 직선의 수직 이등분선 PB2에, 노즐열(304)의 각 노즐(299)의 중심이 위치하도록, 노즐열(303)의 복수의 노즐(299)과 노즐열(304)의 복수의 노즐(299)이 각각 배치된다. 노즐열(301)과 노즐열(302)의 경우와 마찬가지로, 형상 치수를 고정밀도로 제어할 수 있어, 크로스토크의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 노즐열(303)의 각 노즐(299)로부터 토출된 잉크에 의한 인쇄 도트(제 3 인쇄 도트(373))의 간격과 노즐열(304)의 각 노즐(299)로부터 토출된 잉크에 의한 인쇄 도트(제 4 인쇄 도트(374))의 간격은 동등하고, 또한, 제 3 인쇄 도트(373)와 제 4 인쇄 도트(374)는 교대로 형성된다. 이에 의해, 인쇄 피치의 고밀도화를 실현할 수 있다.

다음에, 노즐열(302)과 노즐열(304)의 관계에 대해서도 도 3을 이용하여 설명한다.

각 노즐열(302, 304)에는 노즐(299)이 배열 방향으로 등피치(노즐 피치 p)로 배치된다. 또한, 노즐열(302)과 노즐열(304)은, 동일 직선 SL2상에 배치되어 있다. 이 직선 SL2상에 있어서, 노즐열(302)과 노즐열(304)와 사이에는, 노즐열(301, 303)과 마찬가지로, 노즐(299)이 형성되어 있지 않은 영역을 형성하기 위한 노즐열 세로 간격(305)이 설치된다. 노즐열 세로 간격(305)의 길이는, 전술의 노즐열(301)과 노즐열(303)에 있어서의 노즐열 세로 간격(305)(D)과 동일하다.

이와 같이, 노즐열(301, 302, 303, 304)을 배치함으로써, 우측으로부터 좌측을 향해, 제 2 인쇄 도트(372)와, 제 4 인쇄 도트(374)와, 제 1 인쇄 도트(371)와, 제 3 인쇄 도트(373)의 순서로 배열되고, 이러한 4개의 인쇄 도트를 1개 세트로 하여, 복수 세트의 인쇄 도트를 형성할 수 있다. 이 때문에, 고정밀의 인쇄를 실현할 수 있다.

또한, 도 1에 있어서, 각 노즐열(301, 302, 303, 304)은 일정한 간격으로 평행하게 배치된다. 이 때, 잉크젯 헤드(300, 310, 320)는 모두 동일한 노즐 배치이다. 이 경우, 방향(381)에 있어서의 단일 잉크젯 헤드 내의 노즐열(303)과 노즐열(304)의 거리(350)와 인접하는 잉크젯 헤드의 노즐열(304)과 노즐열(303)의 거리(351)는 동등하고, 항상 일정한 값으로 되어 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 노즐열의 거리를 동등한 간격으로 배열하는 것이 가능해진다. 그리고, 인쇄 도트를 등피치로 할 수 있어, 인쇄 피치를 노즐 피치 p보다 협피치로 형성할 수 있다.

여기서, 노즐열 세로 간격(305)을 마련하는 이유에 대해, 잉크젯 헤드(300, 310, 320)의 내부 구조에 근거하여 서술한다.

잉크젯 헤드(300, 310, 320)는, 내구성이 필요하기 때문에 강도가 높은 열경화성의 수지를 이용하여, 각 부재가 접착된다. 한편, 생산성을 높이기 위해서는, 잉크젯 헤드(300, 310, 320)에는 많은 노즐(299)을 마련할 필요가 있다. 이를 위해서는, 길이가 긴 노즐 플레이트가 필요하다. 그러나, 길이가 긴 노즐 플레이트를 열경화성의 수지로 접착하여 형성하면, 부재 간의 열팽창 계수의 차이에 의해, 길이가 긴 노즐 플레이트의 양단의 부분에서 위치 어긋남이 생겨 버린다. 그래서, 그 위치 어긋남을 최소 한도로 억제하기 위해서, 잉크젯 헤드에 분할부(후술 참조)를 마련한다. 잉크젯 헤드, 이에 따라, 노즐 플레이트를 분할부에서 분할하고, 분할된 부분을 분할부의 방향으로 각각 팽창시킴으로써, 발생하는 위치 어긋남을 흡수하고, 열팽창 계수의 차이에 의한 위치 어긋남의 영향을 저감하기 위해서이다.

이에 대해, 도 5a를 이용하여 상세를 설명한다.

도 5a는, 잉크젯 헤드(300, 310, 320)의 분해도이다. 도 5a에 있어서, (510)은 노즐 플레이트이다. 노즐 플레이트(510)에는, 노즐열(301)과, 노즐열(302)과, 노즐열(303)과, 노즐열(304)이 설치된다. 각 노즐열(301, 302, 303, 304)에는, 잉크를 토출하는 복수의 노즐(299)이 배치된다. (520)은 잉크실 플레이트이다. 잉크실은, 노즐(299)에 연통하여, 그 구조가 복잡하고 미세하기 때문에, 도 5a에는 도시하고 있지 않지만, 도 9의 잉크실(110)과 마찬가지로 구성할 수 있다.

(530)은 잉크실의 일부를 이루는 제 1 다이어프램이고, (535)는 잉크실의 일부를 이루는 제 2 다이어프램이다. 노즐 플레이트(510)의 노즐열 세로 간격(305)에 대응하여 각 노즐열에 맞추도록, 1개의 잉크젯 헤드 중에서, 다이어프램은 2 분할되어, 제 1 다이어프램(530)과 제 2 다이어프램(535)으로 구성된다. 제 1 다이어프램(530)과 제 2 다이어프램(535)의 사이에, 분할부(580)가 설치된다. 분할부(580)는, 제 1 다이어프램(530)과 제 2 다이어프램(535)의 사이의 일정 간격의 극간이다.

하우징(540)의 저면 중앙에는 잉크 공급구(도시하지 않음)가 있고, 좌우의 각 잉크 공급 유로(541L 와 541R)에 연결되어 있다. 잉크의 배출 유로(542와 543)는, 하우징(540)의 짧은쪽 방향의 양측에 노즐 플레이트(510)의 각 노즐열에 대응하여 설치된다. 배출 유로(542와 543)는, 하우징(540)의 긴쪽 방향 양단의 배출구(544)에 연결되어 있다.

잉크는, 하우징(540)의 저면 중앙의 잉크 공급구(도시하지 않음)로부터, 좌우의 각 잉크 공급 유로(541L과 541R)에 들어가고, 제 1 다이어프램(530)과 제 2 다이어프램(535)을 거쳐서, 잉크실 플레이트(520)의 잉크실(도 5a에는 도시하지 않음. 도 9의 잉크실(110)을 참조)에 들어간다. 잉크실은, 잉크실 플레이트(520)와, 제 1 다이어프램(530) 또는 제 2 다이어프램(535) 등으로 구성되므로, 제 1 다이어프램(530) 또는 제 2 다이어프램(535)이 변형하면, 잉크실의 잉크의 일부는, 노즐 플레이트(510)의 각 노즐열(301, 302, 303, 304)의 노즐(299)로부터 동시에 토출된다. 나머지의 잉크는, 제 1 다이어프램(530)과 제 2 다이어프램(535)을 거쳐서 잉크의 배출 유로(542, 543)에 들어가서, 배출구(544)에서 합류한다. 또한, 노즐열(301)과 노즐열(303)이, 동일 직선상에 배치되는 것은, 잉크실내의 유로 저항을 동일하게 하기 위해서이다. 또한, 노즐열(302)과 노즐열(304)이, 동일 직선상에 배치되는 것도, 잉크실내의 유로 저항을 동일하게 하기 위해서이다.

제 1 다이어프램(530)을 진동시키는 제 1 압전 소자 유닛(550)은, 세라믹 부재(556)와, 서로 평행하게 부착된 빗살 형상의 복수의 PZT 부재(551과 552)로 구성된다. 세라믹 부재(556)에 고정된 상태에서, PZT 부재(551과 552)를 다이싱 소로 빗살 형상으로 동시에 다수의 홈을 절삭 가공할 수 있으므로, 형상 치수를 고정밀도로 할 수 있다. 이 때, 각 PZT 부재(551과 552)의 바로 윗쪽에, 각 노즐열의 복수의 노즐(299)이 배치된다. 즉, 노즐열(301)의 인접하는 노즐(299) 사이를 연결한 직선의 수직 이등분선상에, 노즐열(302)의 노즐(299)이 위치하도록, 노즐열(301)의 복수의 노즐(299)과 노즐열(302)의 복수의 노즐(299)이 배치된다. 또한, 빗살 형상으로 분할된 각 PZT 부재(551과 552)가 각 노즐열(노즐열(301, 302))의 각각의 노즐(299)에 대응하는 압전 소자를 구성한다.

제 2 다이어프램(535)을 진동시키는 제 2 압전 소자 유닛(555)은, 세라믹 부재(557)와, 서로 평행하게 부착된 PZT 부재(553과 554)로 구성된다. 세라믹 부재(557)에 고정된 상태에서, PZT 부재(553과 554)를 다이싱 소로 빗살 형상으로 동시에 다수의 홈을 절삭 가공할 수 있으므로, 형상 치수를 고정밀도로 할 수 있다. 이 경우에도, 각 PZT 부재(553과 554)의 바로 윗쪽에, 각 노즐열의 복수의 노즐(299)이 배치된다. 즉, 노즐열(303)의 인접하는 노즐(299) 사이를 연결한 직선의 수직 이등분선상에, 노즐열(304)의 노즐(299)이 위치하도록, 노즐열(303)의 복수의 노즐(299)과 노즐열(304)의 복수의 노즐(299)이 배치된다. 또한, 빗살 형상으로 분할된 각 PZT 부재(553과 554)가 각 노즐열(노즐열(303, 304))의 각각의 노즐(299)에 대응하는 압전 소자를 구성한다.

제 1 압전 소자 유닛(550)과 제 2 압전 소자 유닛(555)은, 각각의 제 1 다이어프램(530)과 제 2 다이어프램(535)에 개별적으로 각각 대응하는 위치에 위치 결정되도록 조정되고, 열경화성 수지에 의해 접착된다. 열경화 수지를 경화할 때에, 열을 부가하는 것에 의한 각 부재의 변형을, 분할부(580)의 방향으로 촉진함으로써, 열팽창 어긋남의 영향을 흡수할 수 있다. 그에 따라, 잉크젯 헤드의 잉크실마다 생기는 위치 어긋남을 억제하는 것이 가능하게 되어, 토출하는 잉크의 체적 편차가 생기기 어려워져, 고정밀의 잉크젯 헤드를 실현하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제 1 다이어프램(530)과 각 PZT 부재(551과 552)와 각 노즐의 동작 관계, 제 2 다이어프램(535)과 각 PZT 부재(553과 554)와 각 노즐의 동작 관계에 대해서는, 도 9의 다이어프램(112)과 압전 소자(130)의 동작 관계와 각각 동일하다. 즉, 간단하게 설명하면, 빗살 형상으로 분할된 PZT 부재의 각 소자에 각각 전압이 인가되면, 제 1 다이어프램(530)을 압압하고, 대응하는 잉크실을 가압하여, 해당 잉크실의 노즐로부터 잉크를 배출한다.

이와 같이, 분할부(580)를 마련하기 위해서, 노즐(299)이 형성되어 있지 않은 영역을 형성하기 위한 노즐열 세로 간격(305)이 필수로 된다. 제 1 실시 형태에서는, 안전성을 고려하여 노즐열 세로 간격(305)은, 분할부(580)를 개재하는 잉크의 배출 유로(542)와 잉크의 배출 유로(542)의 사이의 거리(또는, 분할부(580)를 개재하는 잉크의 배출 유로(543)와 잉크의 배출 유로(543)의 사이의 거리)에 일치하고 있다.

그리고, 노즐열 세로 간격(305)의 길이를, 상술한 (식 3)을 만족하도록 설계함으로써, 고정밀의 인쇄를 실현할 수 있다.

다음에, 라인 헤드(50)로부터의 잉크의 토출 방법에 대해 말한다. 도 1에 있어서, 인쇄 방향(360)과 수직인 방향(381)에 대해서, 인쇄 피치가 일정한 간격이 되도록, 노즐(299)이 배열된다. 여기에서는, 일례로서, 1200dpi를 실현하기 위해서, 인쇄 피치가 21.16㎛의 거리가 되도록, 노즐(299)이 배치되는 것으로 한다.

도 1에 있어서, (1) 내지 (11)는, 인쇄 도트(370)를 형성할 때에, 잉크를 토출하는 노즐(299)의 위치를 모식적으로 나타낸 것이다.

각 노즐(299)은 다음과 같다.

잉크젯 헤드(300)의 노즐열(301)의 노즐(1).

잉크젯 헤드(310)의 노즐열(304)의 노즐(2).

잉크젯 헤드(300)의 노즐열(302)의 노즐(3).

잉크젯 헤드(320)의 노즐열(303)의 노즐(4).

잉크젯 헤드(310)의 노즐열(301)의 노즐(5).

잉크젯 헤드(320)의 노즐열(304)의 노즐(6).

잉크젯 헤드(300)의 노즐열(302)의 노즐(7).

잉크젯 헤드(320)의 노즐열(303)의 노즐(8).

잉크젯 헤드(310)의 노즐열(301)의 노즐(9).

잉크젯 헤드(320)의 노즐열(304)의 노즐(10).

잉크젯 헤드(300)의 노즐열(302)의 노즐(11).

이러한 노즐(299)로부터 토출된 잉크가, 인쇄 도트(370)를 구성한다. 이 경우, 노즐열(301)의 노즐(299)로부터 토출된 잉크에 의해 형성되는 인쇄 도트의 사이에, 노즐열(303)의 노즐(299)로부터 토출된 잉크에 의해 형성되는 인쇄 도트가 배치된다. 이것은, 노즐열 세로 간격(305)을, (식 3)를 만족하도록, 구성했기 때문이다.

즉, 인접하는 인쇄 도트(370)가, 다른 노즐열로부터 교대로 토출된다. 이 경우, 가능하면, 인쇄 방향(360)에 대해서 상류와 하류로 분할된 노즐열로부터 교대로 잉크를 토출하는 인쇄 도트(370)를 형성한다. 여기서, 인쇄 방향(360)에 대한 상류, 및 하류는, 상류가 노즐열(301)과 노즐열(302)에 상당하고, 하류가 노즐열(303)과 노즐열(304)에 상당한다. 이에 의해, 크로스토크를 억제하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 동일 직선상에 배치된 2개의 노즐열의 사이에, 위상이 1/4 노즐 피치 p만큼 어긋난 노즐열 세로 간격(305)을 마련하도록 배치한 잉크젯 헤드를, 순차적으로 또한 경사시켜 나열하여 배치함으로써, 종래의 4배의 고정밀의 인쇄를 할 수 있는 라인 헤드 및 잉크 토출 방법을 실현할 수 있다.

또한, 노즐열(301, 302, 303, 304)의 길이를, 예를 들면, 25㎜ 내지 60㎜로 한다. 노즐열(301)과 노즐열(302)의 거리(350)는, 예를 들면, 3 내지 10㎜ 정도이며, 이 예에서는, 5.682㎜로 하고 있다.

또한, 노즐열(301)과, 노즐열(303)과, 노즐열(302)과, 노즐열(304)은, 인쇄 방향으로부터 보면, 위상이 1/4 피치씩 어긋난다. 즉, 노즐열(301) 내지 노즐열(303) 사이와, 노즐열(303) 내지 노즐열(302) 사이와, 노즐열(302) 내지 노즐열(304) 사이는, 모두, 인쇄 시의 피치가 모두 동일한 피치로 되어 있고, 또한 위상이 1/4씩 어긋나므로, 4배의 정밀도로 인쇄할 수 있게 된다.

또한, 1 노즐열 당의 노즐(299)의 개수는, 예를 들면, 100 내지 250 정도로 한다. 이 예에서는, 1 노즐열 당의 노즐(299)의 개수는 150개로 한다. 예를 들면, 도트 밀도 1200dpi, 즉, 인쇄 피치 21.167㎛를 실현하는 경우, 4열의 각 노즐열의 인쇄 피치의 위상을 1/4씩 어긋나게 해서 인쇄 정밀도를 4배로 하므로, 각 노즐열의 인쇄 피치는 84.667㎛로 된다. 경사 각도 θ를 63.5°(보다 정확하게는 63.435°)로부터, 각 노즐열의 노즐 피치 p는 189.3㎛로 하면 좋다.

또한, 노즐 피치 p는, 보다 정밀도가 필요한 경우에는, 보다 세밀하게 하고, 정밀도가 그다지 필요하지 않은 경우에는, 보다 개략적으로 하면 좋지만, 일례로서, 실용상, 150㎛ 내지 300㎛가 좋다. 각 노즐(299)의 통로는, 일례로서, 직경 20㎛ 내지 50㎛이다.

또한, 제 1 실시 형태에서는, 노즐열 세로 간격(305)을 1/4 피치 위상을 어긋나게 한 예로 설명했지만, 1/2 피치 위상을 어긋나게 한 것이어도 좋다.

도 4에, 제 1 실시 형태의 변형예로서 1/2 피치 위상을 어긋나게 한 예를 나타낸다. 각 노즐열에는, 노즐(299)이 배열 방향으로 등피치(노즐 피치 p)로 배치된다. 또한, 노즐열(201)과 노즐열(203)은, 동일 직선 SL3상에 배치된다. 이 직선 SL3상에 있어서, 노즐열(201)과 노즐열(203)의 사이에는, 노즐(299)이 형성되어 있지 않은 영역을 형성하기 위한 노즐열 세로 간격(205)이 존재한다. 노즐열 세로 간격(205)은, 노즐열(201)의 종단에 위치하는 노즐(노즐열(201)의 단부로서, 노즐열(203)측에 위치하는 노즐)(299c)과, 노즐열(203)의 시단에 위치하는 노즐(노즐열(203)의 단부로서, 노즐열(201)측에 위치하는 노즐)(299d)에 의해 정의되는 영역이다. 이 노즐열 세로 간격(205)의 길이를 D로 하면, D는, 다음의 (식 4)의 관계를 만족하도록 형성된다.

단, m은 자연수이다.

도 4에 나타내는 변형예가, 도 1 내지 도 3과 상이한 점은, 이 노즐열 세로 간격(205)의 길이에 의해, 노즐열(201)의 노즐 피치 p의 위상에 대해서, 노즐열(203)의 노즐 피치 p의 위상이 1/2 피치 어긋나 있는 것이다. 이 경우, 노즐열(201)의 인접하는 2개의 노즐(299) 사이를 연결한 직선의 수직 이등분선 PB3상에, 노즐열(202)의 노즐(299)이 위치하도록, 노즐열(201)과 노즐열(202)을 배치하고, 또한, 노즐열(203)의 인접하는 2개의 노즐(299) 사이를 연결한 직선의 수직 이등분선 PB4상에, 노즐열(204)의 노즐(299)이 위치하도록, 노즐열(203)과 노즐열(204)을 배치함으로써, 인쇄 도트(270)의 고정밀화가 가능하다.

각 노즐열은 평행한 배치이지만, 방향(381)에 있어서의 단일 잉크젯 헤드내의 노즐열(203)과 노즐열(204)의 거리(250)와, 인접하는 잉크젯 헤드의 노즐열(204)과 노즐열(203)의 거리(251)는, 도 1 내지 도 3과는 상이한 값이 된다. 이러한 구성에 의해, 인쇄 도트(270)를 등피치로 할 수 있고, 인쇄 피치를 노즐 피치 p보다 협피치로 형성할 수 있어, 인쇄 피치의 고밀도화를 실현할 수 있다.

여기서, (식 3)과 (식 4)를 정리하면, 노즐열 세로 간격(205)((305))의 길이 D는 다음의 (식 5)으로 나타내어진다.

단, m은 자연수이며, i는 1, 2, 3 중 어느 하나의 값이다.

이 (식 5)를 만족하도록, 각 노즐열을 배치함으로써, 고정밀의 인쇄를 실행할 수 있는 라인 헤드를 실현할 수 있다.

또한, 도 1의 노즐열(301)과 노즐열(303)을 1개의 잉크젯 헤드에 배치하고, 다른 잉크젯 헤드에 노즐열(302)과 노즐열(304)을 배치해도 좋다. 이 경우, 경사 각도 θ를 변경해도, 잉크젯 헤드 내의 노즐열(301)과 노즐열(302)의 위상 어긋남, 노즐열(303)과 노즐열(304)에서 위상 어긋남은 변화하지 않기 때문에, 동일한 잉크젯 헤드에서 상이한 인쇄 피치에 대응할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또한, 여기에서는, 4개의 노즐열의 조합으로, 고정밀의 인쇄를 실현했다. 고정밀화를 더 도모하는 경우에는, 예를 들면, 6개의 노즐열을 조합하면 좋다. 이 경우, 노즐열 세로 간격(205)(305)의 길이는, 다음의 (식 6)을 만족하도록 설정함으로써, 고정밀화를 실현할 수 있다.

단, l은 자연수이며, j는 1, 2, 3, 4, 5 중 어느 하나의 값이다.

또한, 조합에 이용하는 노즐열의 수를 증대함으로써, 더 고정밀화를 달성할 수 있다. 이 경우, 노즐열 세로 간격(205)((305))의 길이가, 각 노즐열의 노즐 간격인 노즐 피치 p의 비정수배로 있으면 좋다. 이에 의해, 1개의 노즐열의 노즐(299)로부터 토출된 잉크에 의해 형성되는 인쇄 도트의 사이에, 다른 노즐열의 노즐(299)로부터 토출된 잉크에 의해 형성되는 인쇄 도트가 배치되고, 결과적으로, 고정밀의 인쇄를 실현할 수 있다.

도 5b 및 도 5c는, 제 1 실시 형태에 따른 잉크젯 헤드(300, 310, 320)를 갖는 라인 헤드(50)를 구비한 잉크젯 장치의 개관도이다.

도 5b에 나타낸 바와 같이, 잉크젯 장치는, 가대(241)와, 기판 반송 스테이지(242)와, 가대(241)에 고정된 문 형상 갠트리(243)와, 문 형상 갠트리(243)로 지지되는 라인 헤드(50)를 구비하고 있다. 가대(241)에 대해서, 기판 반송 스테이지(242)가, 도 5b로부터 도 5c와 같이 이동함과 동시에 라인 헤드(50)로부터 잉크가 토출되고, 인쇄 대상물의 일례로서의 기판(231)의 도포 영역(244)에 잉크가 도포된다. 또한, 도 5b 및 도 5c는 기판(231)의 주면 방향으로부터 나타낸 개관도이다. 이 예에서는, 기판(231)을 탑재하기 위한 탑재부와, 라인 헤드(50)와 탑재부를 상대 이동시키는 이동 기구를, 기판 반송 스테이지(242)와 겸용하고 있다.

또한, 상기 각종 실시 형태 또는 변형예 중 임의의 실시 형태 또는 변형예를 적절히 조합함으로써, 각각이 갖는 효과를 얻도록 할 수 있다.

본 발명의 라인 헤드 및 잉크젯 장치는, 고정밀의 인쇄를 할 수 있고, 유기 EL의 발광체, 정공 수송층, 전자 수송층의 인쇄, 또는, 컬러 필터의 인쇄 등에 적용할 수 있다.

본 발명은, 첨부 도면을 참조하면서 바람직한 실시 형태와 관련하여 충분히 기재되어 있지만, 이 기술의 숙련된 자들에게 있어서는 여러 가지의 변형 또는 수정이 명백하다. 그러한 변형 또는 수정은, 첨부되는 청구 범위에 의한 본 발명의 범위로부터 벗어자지 않는 한, 그 중에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

노즐(299)이 피치 p로 배열되어 각각 구성된 복수의 노즐열(301, 302, 303, 304, 201, 202, 203, 204)을 구비하며,
상기 복수의 노즐열은, 인쇄 방향(360)에 대해서 경사되는 제 1 직선(SL1, SL3)상에 배치된 제 1 노즐열(301, 201)과 제 2 노즐열(303, 203)을 포함하고,
상기 제 1 노즐열 중 제 2 노즐열측의 단부에 위치하는 제 1 단 노즐(299a, 299c)과, 상기 제 2 노즐열 중 제 1 노즐열측의 단부에 위치하는 제 2 단 노즐(299b, 299d)의 사이의 최단 거리 D는 상기 피치 p의 비정수배인
라인 헤드(50).
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 노즐열은, 상기 제 1 직선과 평행한 제 2 직선(SL2, SL4)상에 배치된 제 3 노즐열(302, 202)과 제 4 노즐열(304, 204)을 포함하고,
상기 제 1 노즐열 중 인접하는 2개의 노즐 간을 연결한 직선의 수직 이등분선(PB1, PB3)상에, 상기 제 3 노즐열의 1개의 노즐이 위치하고,
상기 제 2 노즐열 중 인접하는 2개의 노즐 간을 연결한 직선의 수직 이등분선(PB2, PB4)상에, 상기 제 4 노즐열의 1개의 노즐이 위치하고,
상기 최단 거리 D는, 이하의 (식 1)
D=(m＋i/4) p ···(식 1)
을 만족하고,
여기서, m은 자연수이며, i는 1, 2, 3 중 어느 하나의 값인
라인 헤드.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 4 노즐열은, 단일의 잉크젯 헤드(300, 310, 320)에 구비되고,
상기 제 1 내지 제 4 노즐열의 각각의 노즐에 대응하는 위치에 압전 소자가 배치되어 있는 라인 헤드.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 라인 헤드(50)와,
인쇄 대상물(231)을 탑재하기 위한 탑재부(242)와,
상기 라인 헤드와 상기 탑재부를 상대 이동시키는 이동 기구(242)를 구비하는
잉크젯 장치.