印刷ヘッド及び吐出装置並びに印刷ヘッドの振動部形成方法
【課題】各吐出口から均一の吐出量で液滴を吐出でき、かつ意図しない吐出口からの液滴吐出を防止できる印刷ヘッド及び吐出装置並びに印刷ヘッドの振動部形成方法を提供する。
【解決手段】
印刷ヘッド１の各圧力発生室９の上部にはそれぞれ異なる弾性部材５が配置され、各弾性部材５にはそれぞれ異なる圧電振動子４の端部が当接されている。弾性部材５は接着特性を有する樹脂からなり、各圧電振動子４の端部は弾性部材５の厚みを超えない範囲で弾性部材５に埋没した状態で接着されている。そのため、各圧電振動子４が振動すると弾性部材５を介して圧力発生室９内の吐出液に均一の押圧力が印加され、吐出口１０から吐出液が均一の吐出量で吐出される。また、各弾性部材５は各圧電振動子４ごとに分離されているので、圧電振動子４の振動が他の圧力発生室９に伝播するというクロストークの問題が生じない。
【解決手段】
印刷ヘッド１の各圧力発生室９の上部にはそれぞれ異なる弾性部材５が配置され、各弾性部材５にはそれぞれ異なる圧電振動子４の端部が当接されている。弾性部材５は接着特性を有する樹脂からなり、各圧電振動子４の端部は弾性部材５の厚みを超えない範囲で弾性部材５に埋没した状態で接着されている。そのため、各圧電振動子４が振動すると弾性部材５を介して圧力発生室９内の吐出液に均一の押圧力が印加され、吐出口１０から吐出液が均一の吐出量で吐出される。また、各弾性部材５は各圧電振動子４ごとに分離されているので、圧電振動子４の振動が他の圧力発生室９に伝播するというクロストークの問題が生じない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷ヘッド及び吐出装置並びに印刷ヘッドの振動部形成方法に関し、特に圧電振動子を用いるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、液晶表示装置のカラーフィルタや有機ＥＬ表示装置の製造にインクジェット方式の吐出装置が用いられている。
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。
【０００３】
印刷ヘッド１０１は筐体１０２とノズルプレート１０６と弾性板１０５とを有している。筐体１０２は略直方体の形状であり、一面を下方に向けて底面にされている。弾性板１０５は筐体１０２の底面に上方を向いた面が密着され固定されている。ノズルプレート１０６は弾性板１０５の下方を向いた面に上方を向いた面が密着され固定されている。
【０００４】
ノズルプレート１０６の下方を向いた面には複数の吐出口１１０が設けられ、ノズルプレート１０６の内部には複数の圧力発生室１０９が互いに離間して設けられている。各圧力発生室１０９内は吐出流路１１４によりそれぞれ異なる吐出口１１０に接続されている。
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。
【０００５】
筐体１０２の側面には凹形状の窪みが設けられ、筐体１０２の底面の各圧力発生室１０９の真上位置には窪み１７１の内側とそれぞれ連結するように、鉛直方向に複数の貫通孔１０７が設けられている。弾性板１０５の上方を向いた面は各貫通孔１０７を介して窪み１７１の内側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。
【０００６】
各圧電振動子１０４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１０９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１０４の下端はそれぞれ異なる貫通孔１０７内に挿入され、弾性板１０５の上方を向いた面に当接されている。また各圧電振動子１０４は弾性板１０５から離間した一部で固定板１０３に固定されている。
【０００７】
筐体１０２の内部には共通インク室１０８が設けられている。各圧力発生室１０９内は接続流路１１５により共通インク室１０８内に接続されている。
印刷ヘッド１０１の外部には、図示しない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。
【０００８】
吐出液の蓄液されたインクタンクから共通インク室１０８内に吐出液が供給されると、吐出液は接続流路１１５を介して各圧力発生室１０９内にそれぞれ流入し、各圧力発生室１０９内はそれぞれ吐出液で充満される。
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。
【０００９】
前記従来構造の印刷ヘッド１０１においては、一般的に、弾性板１０５は薄い金属箔や有機高分子のフィルム等の材質で構成された板状構造体であり、弾性板１０５と各圧電振動子１０４とはそれぞれ接着剤等による貼り付けで当接される。従って、各圧電振動子１０４と弾性板１０５との当接状態が均一にならずに、圧電振動子１０４に同じ電圧が印加されても、該圧電振動子１０４から弾性板１０５を介して吐出液に印加される押圧力に差が生じ、各吐出口１１０から吐出される吐出液量が変動するという不具合が生じる虞があった。
【００１０】
また、弾性板１０５はヘッド全体に対して連続した一体構造であるため、取付状態によっては、直流電圧が印加された圧電振動子１０４に当接する部分の弾性板１０５の振動が、弾性板１０５を介して周辺に伝播し、他の吐出口１１０から吐出液が吐出されるというクロストークの問題が生じる虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３６７５４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は前記弾性板に起因する問題を解決するために創作されたものであり、その目的は、各吐出口から均一の吐出量で液滴を吐出でき、かつ意図しない吐出口からの液滴吐出を防止できる印刷ヘッド及び吐出装置並びに印刷ヘッドの振動部形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、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、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、前記ノズルプレートには板状部が固定され、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、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、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。
本発明は、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固定された板状部と、前記板状部に固定され、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、前記板状部と前記ノズルプレートとが分離された状態で、各前記圧電振動子の端部を、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設けられた貫通孔部内に、前記板状部の前記ノズルプレートを固定する面とは逆側から挿入する圧電振動子配置工程と、接着特性を有する液状の樹脂を前記貫通孔部内に、前記板状部の前記ノズルプレートを固定する面側から押し込み、各前記圧電振動子の端部を前記樹脂に埋没させたのち前記樹脂を硬化させて、各前記圧電振動子の端部に接着され、かつ周囲が前記貫通孔部の内周に接着された前記振動部を形成する樹脂充填工程と、を有する印刷ヘッドの振動部形成方法である。
【００１４】
本発明は印刷ヘッドであって、前記インク室から各前記圧力発生室に吐出液が供給され、前記弾性部材は前記吐出液と接触し、前記圧電振動子が振動すると、前記弾性部材を介して前記圧力発生室内の吐出液に振動が伝達され、振動が伝達された前記吐出液が前記吐出口から吐出される印刷ヘッドである。
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。
【発明の効果】
【００１５】
各圧電振動子の端部と弾性部材との当接状態を均一にできるので、各圧力発生室内の吐出液に印加される押圧力は均一になり、各吐出口から吐出される吐出液量は変動しなくなる。
弾性部材の振動が他の圧力発生室に伝播しないので、意図しない吐出口から液滴が吐出されるというクロストークの問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明である吐出装置の立体図
【図２】（ａ）本発明である印刷ヘッドの概略正面図 （ｂ）同概略側面図
【図３】（ａ）従来の印刷ヘッドの概略正面図 （ｂ）同概略側面図
【図４】（ａ）〜（ｆ）本発明である印刷ヘッドの組み立て工程を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明である吐出装置の構造の一例を説明する。
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。
【００１８】
基板ステージ５３は主レール５２ａ、５２ｂ上に両方のレールに架かるように配置されている。基板ステージ５３の下方を向いた面の、主レール５２ａ、５２ｂと向かい合う部分にはそれぞれ主レール上移動機構６１ａ、６１ｂが設けられている。主レール上移動機構６１ａ、６１ｂにはそれぞれ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、基板ステージ５３を主レール５２ａ、５２ｂの長手方向に沿って往復移動可能に構成されている。
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。
【００１９】
台座５１上の基板ステージ５３よりも高い位置には、棒形状のブリッジ５４が、その長手方向が主レール５２ａ、５２ｂの長手方向と垂直で水平になるように配置されている。
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。
印刷ヘッド１は、台座５１上の基板ステージ５３よりも高い位置で、ブリッジ５４の側面上に配置されている。
【００２０】
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。
【００２１】
従って、基板ステージ５３を主レール５２ａ、５２ｂの長手方向に沿って移動させ、ブリッジ５４の下方を通過させながら、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させることにより、印刷ヘッド１を基板ステージ５３上の所望位置の上方に位置させることが可能であり、その状態で印刷ヘッド１から吐出液を吐出させると、基板ステージ５３の基板保持面５８上に載置された吐出対象物表面の所望位置に吐出液を着弾させることができる。
【００２２】
本発明の吐出装置５０における移動機構は、印刷ヘッド１が基板ステージ５３上を相対的に水平移動可能に構成されている限りでは上記の構造に限定されず、台座５１に対して静止した基板ステージ５３の上方を印刷ヘッド１が水平で互いに垂直な２方向に移動可能に構成されていてもよいし、台座５１に対して静止した印刷ヘッド１の下方を基板ステージ５３が水平で互いに垂直な２方向に移動可能に構成されていてもよい。
【００２３】
図２（ａ）は印刷ヘッド１の内部構造を説明するための概略正面図を示し、図２（ｂ）は同概略側面図を示している。
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。
【００２４】
筐体２は略直方体の形状であり、ノズルプレート６は略方形平板の形状である。筐体２は一面を下方に向けて底面にされており、ノズルプレート６は筐体２の底面に固定されている。
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。
【００２５】
筐体２の側面には凹形状の窪み７１が設けられ、筐体２の底部には窪み７１の下方の側面と筐体２の底面とから２面が構成された板状部２９が形成されている。
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。
【００２６】
ノズルプレート６の上方の面に形成された各圧力発生室９の開口から各前記圧力発生室９内に部分的に露出するように振動部が設けられている。
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。
【００２７】
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。
各固定板３は窪み７１の底面にそれぞれ固定されている。
【００２８】
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。
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。
【００２９】
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。
各圧電振動子４の一側面には第一の電極層２４が設けられ、それと反対側の側面には第二の電極層２３が、第一の電極層２４とは絶縁して設けられている。
【００３０】
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。
【００３１】
弾性部材５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以上のものが望ましい。
また弾性部材５は吐出液の溶媒に対して耐性を有する必要があり、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。
本発明の印刷ヘッド１は、複数枚の固定板３が設けられた構造に限定されず、一枚の固定板３が設けられ、各圧電振動子４はこの固定板３に固定されている構造でもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
図４（ａ）、（ｄ）は印刷ヘッド１の組み立て前の状態を示している。印刷ヘッド１は筐体２とノズルプレート６と複数の圧力発生モジュール７０とにそれぞれ分離されている。
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。
【００３４】
各圧力発生モジュール７０の構造を説明する。
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。
【００３５】
まず、図４（ｂ）、（ｅ）に示すように、各圧電振動子４の下端がそれぞれ異なる貫通孔７の内側に挿入されるようにして、各圧力発生モジュール７０をそれぞれ窪み７１の内側に移動させる。各固定板３の上端に設けられた凸部が窪み７１の上方の側壁に設けられた凹部と嵌合するように位置合わせして各圧力発生モジュール７０を静止させる（図２（ａ）の正面図を参照）。このとき、それぞれ異なる貫通孔７の内側に挿入された各圧電振動子４の下端は、それぞれ貫通孔７の長さの範囲内であって、筐体２の底面から突き出さないような位置に静止している。また各固定板３の平坦な面はそれぞれ窪み７１の底面に接触され、各固定板３の下端はそれぞれ窪み７１の下方の側面に接触される。
【００３６】
各固定板３の上部を主ネジ４２により筐体２の所定位置にそれぞれネジ止めする（図２（ａ）の正面図を参照）。
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）。
【００３７】
各固定板３の押さえ板１１と向かい合う面には凹部が設けられており、押さえ板１１の各固定板３と向かい合う面には凸部が設けられている。押さえ板１１の両端部を筐体２の所定位置にネジ止めすると、押さえ板１１の凸部は各固定板３の凹部と嵌合するように構成されている。
【００３８】
このようにして、各固定板３は筐体２に対して相対的に所定の位置関係で位置合わせされ、それぞれ固定される。接着剤層２５と固定板３とはそれぞれ導電性を有しており、各圧電振動子４の第一の電極層２４は接着剤層２５と固定板３とを介して筐体２に電気的に接続される。
【００３９】
次いで、接着特性を有する液状の樹脂が表面に一様に塗布された剥離フィルムを筐体２の下方から、板状部２９の貫通孔７が設けられた部分に剥離フィルムの樹脂面が接触するように押し当てると、各貫通孔７と向かい合う部分の樹脂は各貫通孔７内に押し込まれる。このとき各貫通孔７の内側に挿入されている圧電振動子４の下端は、筐体２の底面から突き出さないように位置しているので、樹脂を貫通せず、樹脂の下方を向いた面には露出しない。
【００４０】
次いで、樹脂を硬化させると、圧電振動子４の下端は押し込まれた樹脂に、樹脂の厚みを超えない範囲で埋没した状態で接着され、押し込まれた樹脂の周囲は各貫通孔７の内周に接着され、各貫通孔７内は樹脂により密に塞がれる。
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。
【００４１】
次いで、一面に複数の回路電極２２が設けられた回路基板２１を、窪み７１の開口付近に配置し、各回路電極２２をそれぞれ異なる圧電振動子４の第二の電極層２３に接触させ、電気的に接続させる。
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。
【００４２】
制御信号により回路基板２１上で一つの回路電極２２が選択された状態で、直流電源６９から回路基板２１と筐体２との間に直流電圧が印加されると、選択された回路電極２２と接触する圧電振動子４に直流電圧が印加される。
【００４３】
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。
【００４４】
次いで、図２（ｂ）に示すように、各圧力発生室９の上部の開口と筐体２の底面のそれぞれ異なる貫通孔７とが相対し、各圧力発生室９内が接続流路１５により共通インク室８内に接続するようにノズルプレート６と筐体２とを位置合わせした状態で、ノズルプレート６の上方を向いた面を筐体２の底面に固定させる。このようにして、印刷ヘッド１は組み上がる。
【００４５】
ここでは筐体２の内部には、各圧力発生室９に共通の共通インク室８が設けられているが、本発明はこれに限定されず、各圧力発生室９にそれぞれ別個のインク室が設けれられていてもよい。
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（図１参照）。
【００４６】
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。
圧力発生室９内に流入した吐出液は、吐出流路１４を通って吐出口１０に到達するが、吐出口１０における吐出液の背圧が吐出液の重量による下向きの力とつりあい、吐出液に他の下向きの力が追加されない限り、吐出液は吐出口１０から吐出されず、従って、吐出液が圧力発生室９内に充満した状態が維持される。
【００４７】
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。
各圧力発生室９内に吐出液が充満した状態で、制御装置により選択された一つの圧電振動子４に直流電圧が印加されると、その圧電振動子４の下端が振動し、その下端に接着された弾性部材５が振動して、その弾性部材５と接触する圧力発生室９内の吐出液に押圧力が印加され、吐出液はその圧力発生室９に接続された吐出口１０から外部に吐出される。
【００４８】
各圧電振動子４の端部が所定の厚みの弾性部材５に所定の埋没長で埋没して、接着剤等を使わずに直接接触された状態で接着されることにより、両者の当接状態が均一になり、各圧電振動子４からそれぞれ弾性部材５を介して吐出液に印加される押圧力に差は生じなくなる。従って、押圧力の差に起因する各吐出口１０からの吐出量の変動は発生しない。
【００４９】
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。
【００５０】
各固定板３は上述したような取付構造により筐体２に固定されているため、筐体２からそれぞれ別個に着脱可能に構成されている。
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。
【００５１】
弾性部材５は上方を向いた面が各圧電振動子４の下端に接着されると同時に、周囲が各貫通孔７の内周に直接接着されているため、各固定板３を筐体２から取り外す際には、その固定板３に固定された複数の圧電振動子４の各下端に接着された弾性部材５は破壊されるが、各貫通孔７内から破壊された弾性部材５を除去したのち、上述した方法で弾性部材５を再作成することが可能である。
【００５２】
弾性部材５の厚みと、圧電振動子４端部の弾性部材５に対する埋没長が修復前後で変化しなければ、弾性部材５と圧電振動子４との当接状態は修復前後で同一となるため、修復前後で吐出性能は変化しない。
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。
【実施例】
【００５３】
圧電振動子４の端部が弾性部材５に埋没する長さは、吐出液の吐出性能に影響する。
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。
【符号の説明】
【００５４】
１……印刷ヘッド
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
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷ヘッド及び吐出装置並びに印刷ヘッドの振動部形成方法に関し、特に圧電振動子を用いるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、液晶表示装置のカラーフィルタや有機ＥＬ表示装置の製造にインクジェット方式の吐出装置が用いられている。
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。
【０００３】
印刷ヘッド１０１は筐体１０２とノズルプレート１０６と弾性板１０５とを有している。筐体１０２は略直方体の形状であり、一面を下方に向けて底面にされている。弾性板１０５は筐体１０２の底面に上方を向いた面が密着され固定されている。ノズルプレート１０６は弾性板１０５の下方を向いた面に上方を向いた面が密着され固定されている。
【０００４】
ノズルプレート１０６の下方を向いた面には複数の吐出口１１０が設けられ、ノズルプレート１０６の内部には複数の圧力発生室１０９が互いに離間して設けられている。各圧力発生室１０９内は吐出流路１１４によりそれぞれ異なる吐出口１１０に接続されている。
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。
【０００５】
筐体１０２の側面には凹形状の窪みが設けられ、筐体１０２の底面の各圧力発生室１０９の真上位置には窪み１７１の内側とそれぞれ連結するように、鉛直方向に複数の貫通孔１０７が設けられている。弾性板１０５の上方を向いた面は各貫通孔１０７を介して窪み１７１の内側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。
【０００６】
各圧電振動子１０４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１０９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１０４の下端はそれぞれ異なる貫通孔１０７内に挿入され、弾性板１０５の上方を向いた面に当接されている。また各圧電振動子１０４は弾性板１０５から離間した一部で固定板１０３に固定されている。
【０００７】
筐体１０２の内部には共通インク室１０８が設けられている。各圧力発生室１０９内は接続流路１１５により共通インク室１０８内に接続されている。
印刷ヘッド１０１の外部には、図示しない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。
【０００８】
吐出液の蓄液されたインクタンクから共通インク室１０８内に吐出液が供給されると、吐出液は接続流路１１５を介して各圧力発生室１０９内にそれぞれ流入し、各圧力発生室１０９内はそれぞれ吐出液で充満される。
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。
【０００９】
前記従来構造の印刷ヘッド１０１においては、一般的に、弾性板１０５は薄い金属箔や有機高分子のフィルム等の材質で構成された板状構造体であり、弾性板１０５と各圧電振動子１０４とはそれぞれ接着剤等による貼り付けで当接される。従って、各圧電振動子１０４と弾性板１０５との当接状態が均一にならずに、圧電振動子１０４に同じ電圧が印加されても、該圧電振動子１０４から弾性板１０５を介して吐出液に印加される押圧力に差が生じ、各吐出口１１０から吐出される吐出液量が変動するという不具合が生じる虞があった。
【００１０】
また、弾性板１０５はヘッド全体に対して連続した一体構造であるため、取付状態によっては、直流電圧が印加された圧電振動子１０４に当接する部分の弾性板１０５の振動が、弾性板１０５を介して周辺に伝播し、他の吐出口１１０から吐出液が吐出されるというクロストークの問題が生じる虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３６７５４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は前記弾性板に起因する問題を解決するために創作されたものであり、その目的は、各吐出口から均一の吐出量で液滴を吐出でき、かつ意図しない吐出口からの液滴吐出を防止できる印刷ヘッド及び吐出装置並びに印刷ヘッドの振動部形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、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、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、前記ノズルプレートには板状部が固定され、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、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、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。
本発明は、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固定された板状部と、前記板状部に固定され、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、前記板状部と前記ノズルプレートとが分離された状態で、各前記圧電振動子の端部を、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設けられた貫通孔部内に、前記板状部の前記ノズルプレートを固定する面とは逆側から挿入する圧電振動子配置工程と、接着特性を有する液状の樹脂を前記貫通孔部内に、前記板状部の前記ノズルプレートを固定する面側から押し込み、各前記圧電振動子の端部を前記樹脂に埋没させたのち前記樹脂を硬化させて、各前記圧電振動子の端部に接着され、かつ周囲が前記貫通孔部の内周に接着された前記振動部を形成する樹脂充填工程と、を有する印刷ヘッドの振動部形成方法である。
【００１４】
本発明は印刷ヘッドであって、前記インク室から各前記圧力発生室に吐出液が供給され、前記弾性部材は前記吐出液と接触し、前記圧電振動子が振動すると、前記弾性部材を介して前記圧力発生室内の吐出液に振動が伝達され、振動が伝達された前記吐出液が前記吐出口から吐出される印刷ヘッドである。
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。
【発明の効果】
【００１５】
各圧電振動子の端部と弾性部材との当接状態を均一にできるので、各圧力発生室内の吐出液に印加される押圧力は均一になり、各吐出口から吐出される吐出液量は変動しなくなる。
弾性部材の振動が他の圧力発生室に伝播しないので、意図しない吐出口から液滴が吐出されるというクロストークの問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明である吐出装置の立体図
【図２】（ａ）本発明である印刷ヘッドの概略正面図 （ｂ）同概略側面図
【図３】（ａ）従来の印刷ヘッドの概略正面図 （ｂ）同概略側面図
【図４】（ａ）〜（ｆ）本発明である印刷ヘッドの組み立て工程を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明である吐出装置の構造の一例を説明する。
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。
【００１８】
基板ステージ５３は主レール５２ａ、５２ｂ上に両方のレールに架かるように配置されている。基板ステージ５３の下方を向いた面の、主レール５２ａ、５２ｂと向かい合う部分にはそれぞれ主レール上移動機構６１ａ、６１ｂが設けられている。主レール上移動機構６１ａ、６１ｂにはそれぞれ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、基板ステージ５３を主レール５２ａ、５２ｂの長手方向に沿って往復移動可能に構成されている。
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。
【００１９】
台座５１上の基板ステージ５３よりも高い位置には、棒形状のブリッジ５４が、その長手方向が主レール５２ａ、５２ｂの長手方向と垂直で水平になるように配置されている。
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。
印刷ヘッド１は、台座５１上の基板ステージ５３よりも高い位置で、ブリッジ５４の側面上に配置されている。
【００２０】
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。
【００２１】
従って、基板ステージ５３を主レール５２ａ、５２ｂの長手方向に沿って移動させ、ブリッジ５４の下方を通過させながら、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させることにより、印刷ヘッド１を基板ステージ５３上の所望位置の上方に位置させることが可能であり、その状態で印刷ヘッド１から吐出液を吐出させると、基板ステージ５３の基板保持面５８上に載置された吐出対象物表面の所望位置に吐出液を着弾させることができる。
【００２２】
本発明の吐出装置５０における移動機構は、印刷ヘッド１が基板ステージ５３上を相対的に水平移動可能に構成されている限りでは上記の構造に限定されず、台座５１に対して静止した基板ステージ５３の上方を印刷ヘッド１が水平で互いに垂直な２方向に移動可能に構成されていてもよいし、台座５１に対して静止した印刷ヘッド１の下方を基板ステージ５３が水平で互いに垂直な２方向に移動可能に構成されていてもよい。
【００２３】
図２（ａ）は印刷ヘッド１の内部構造を説明するための概略正面図を示し、図２（ｂ）は同概略側面図を示している。
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。
【００２４】
筐体２は略直方体の形状であり、ノズルプレート６は略方形平板の形状である。筐体２は一面を下方に向けて底面にされており、ノズルプレート６は筐体２の底面に固定されている。
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。
【００２５】
筐体２の側面には凹形状の窪み７１が設けられ、筐体２の底部には窪み７１の下方の側面と筐体２の底面とから２面が構成された板状部２９が形成されている。
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。
【００２６】
ノズルプレート６の上方の面に形成された各圧力発生室９の開口から各前記圧力発生室９内に部分的に露出するように振動部が設けられている。
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。
【００２７】
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。
各固定板３は窪み７１の底面にそれぞれ固定されている。
【００２８】
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。
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。
【００２９】
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。
各圧電振動子４の一側面には第一の電極層２４が設けられ、それと反対側の側面には第二の電極層２３が、第一の電極層２４とは絶縁して設けられている。
【００３０】
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。
【００３１】
弾性部材５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以上のものが望ましい。
また弾性部材５は吐出液の溶媒に対して耐性を有する必要があり、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。
本発明の印刷ヘッド１は、複数枚の固定板３が設けられた構造に限定されず、一枚の固定板３が設けられ、各圧電振動子４はこの固定板３に固定されている構造でもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
図４（ａ）、（ｄ）は印刷ヘッド１の組み立て前の状態を示している。印刷ヘッド１は筐体２とノズルプレート６と複数の圧力発生モジュール７０とにそれぞれ分離されている。
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。
【００３４】
各圧力発生モジュール７０の構造を説明する。
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。
【００３５】
まず、図４（ｂ）、（ｅ）に示すように、各圧電振動子４の下端がそれぞれ異なる貫通孔７の内側に挿入されるようにして、各圧力発生モジュール７０をそれぞれ窪み７１の内側に移動させる。各固定板３の上端に設けられた凸部が窪み７１の上方の側壁に設けられた凹部と嵌合するように位置合わせして各圧力発生モジュール７０を静止させる（図２（ａ）の正面図を参照）。このとき、それぞれ異なる貫通孔７の内側に挿入された各圧電振動子４の下端は、それぞれ貫通孔７の長さの範囲内であって、筐体２の底面から突き出さないような位置に静止している。また各固定板３の平坦な面はそれぞれ窪み７１の底面に接触され、各固定板３の下端はそれぞれ窪み７１の下方の側面に接触される。
【００３６】
各固定板３の上部を主ネジ４２により筐体２の所定位置にそれぞれネジ止めする（図２（ａ）の正面図を参照）。
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）。
【００３７】
各固定板３の押さえ板１１と向かい合う面には凹部が設けられており、押さえ板１１の各固定板３と向かい合う面には凸部が設けられている。押さえ板１１の両端部を筐体２の所定位置にネジ止めすると、押さえ板１１の凸部は各固定板３の凹部と嵌合するように構成されている。
【００３８】
このようにして、各固定板３は筐体２に対して相対的に所定の位置関係で位置合わせされ、それぞれ固定される。接着剤層２５と固定板３とはそれぞれ導電性を有しており、各圧電振動子４の第一の電極層２４は接着剤層２５と固定板３とを介して筐体２に電気的に接続される。
【００３９】
次いで、接着特性を有する液状の樹脂が表面に一様に塗布された剥離フィルムを筐体２の下方から、板状部２９の貫通孔７が設けられた部分に剥離フィルムの樹脂面が接触するように押し当てると、各貫通孔７と向かい合う部分の樹脂は各貫通孔７内に押し込まれる。このとき各貫通孔７の内側に挿入されている圧電振動子４の下端は、筐体２の底面から突き出さないように位置しているので、樹脂を貫通せず、樹脂の下方を向いた面には露出しない。
【００４０】
次いで、樹脂を硬化させると、圧電振動子４の下端は押し込まれた樹脂に、樹脂の厚みを超えない範囲で埋没した状態で接着され、押し込まれた樹脂の周囲は各貫通孔７の内周に接着され、各貫通孔７内は樹脂により密に塞がれる。
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。
【００４１】
次いで、一面に複数の回路電極２２が設けられた回路基板２１を、窪み７１の開口付近に配置し、各回路電極２２をそれぞれ異なる圧電振動子４の第二の電極層２３に接触させ、電気的に接続させる。
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。
【００４２】
制御信号により回路基板２１上で一つの回路電極２２が選択された状態で、直流電源６９から回路基板２１と筐体２との間に直流電圧が印加されると、選択された回路電極２２と接触する圧電振動子４に直流電圧が印加される。
【００４３】
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。
【００４４】
次いで、図２（ｂ）に示すように、各圧力発生室９の上部の開口と筐体２の底面のそれぞれ異なる貫通孔７とが相対し、各圧力発生室９内が接続流路１５により共通インク室８内に接続するようにノズルプレート６と筐体２とを位置合わせした状態で、ノズルプレート６の上方を向いた面を筐体２の底面に固定させる。このようにして、印刷ヘッド１は組み上がる。
【００４５】
ここでは筐体２の内部には、各圧力発生室９に共通の共通インク室８が設けられているが、本発明はこれに限定されず、各圧力発生室９にそれぞれ別個のインク室が設けれられていてもよい。
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（図１参照）。
【００４６】
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。
圧力発生室９内に流入した吐出液は、吐出流路１４を通って吐出口１０に到達するが、吐出口１０における吐出液の背圧が吐出液の重量による下向きの力とつりあい、吐出液に他の下向きの力が追加されない限り、吐出液は吐出口１０から吐出されず、従って、吐出液が圧力発生室９内に充満した状態が維持される。
【００４７】
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。
各圧力発生室９内に吐出液が充満した状態で、制御装置により選択された一つの圧電振動子４に直流電圧が印加されると、その圧電振動子４の下端が振動し、その下端に接着された弾性部材５が振動して、その弾性部材５と接触する圧力発生室９内の吐出液に押圧力が印加され、吐出液はその圧力発生室９に接続された吐出口１０から外部に吐出される。
【００４８】
各圧電振動子４の端部が所定の厚みの弾性部材５に所定の埋没長で埋没して、接着剤等を使わずに直接接触された状態で接着されることにより、両者の当接状態が均一になり、各圧電振動子４からそれぞれ弾性部材５を介して吐出液に印加される押圧力に差は生じなくなる。従って、押圧力の差に起因する各吐出口１０からの吐出量の変動は発生しない。
【００４９】
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。
【００５０】
各固定板３は上述したような取付構造により筐体２に固定されているため、筐体２からそれぞれ別個に着脱可能に構成されている。
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。
【００５１】
弾性部材５は上方を向いた面が各圧電振動子４の下端に接着されると同時に、周囲が各貫通孔７の内周に直接接着されているため、各固定板３を筐体２から取り外す際には、その固定板３に固定された複数の圧電振動子４の各下端に接着された弾性部材５は破壊されるが、各貫通孔７内から破壊された弾性部材５を除去したのち、上述した方法で弾性部材５を再作成することが可能である。
【００５２】
弾性部材５の厚みと、圧電振動子４端部の弾性部材５に対する埋没長が修復前後で変化しなければ、弾性部材５と圧電振動子４との当接状態は修復前後で同一となるため、修復前後で吐出性能は変化しない。
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。
【実施例】
【００５３】
圧電振動子４の端部が弾性部材５に埋没する長さは、吐出液の吐出性能に影響する。
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。
【符号の説明】
【００５４】
１……印刷ヘッド
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
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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記載の印刷ヘッド。
【請求項３】
前記ノズルプレートには板状部が固定され、
前記振動部は前記板状部に固定された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷ヘッド。
【請求項４】
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３記載の印刷ヘッド。
【請求項５】
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４記載の印刷ヘッド。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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固定された板状部と、
前記板状部に固定され、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、
前記板状部と前記ノズルプレートとが分離された状態で、
各前記圧電振動子の端部を、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設けられた貫通孔部内に、前記板状部の前記ノズルプレートを固定する面とは逆側から挿入する圧電振動子配置工程と、
接着特性を有する液状の樹脂を前記貫通孔部内に、前記板状部の前記ノズルプレートを固定する面側から押し込み、各前記圧電振動子の端部を前記樹脂に埋没させたのち前記樹脂を硬化させて、各前記圧電振動子の端部に接着され、かつ周囲が前記貫通孔部の内周に接着された前記振動部を形成する樹脂充填工程と、
を有する印刷ヘッドの振動部形成方法。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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記載の印刷ヘッド。
【請求項３】
前記ノズルプレートには板状部が固定され、
前記振動部は前記板状部に固定された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷ヘッド。
【請求項４】
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３記載の印刷ヘッド。
【請求項５】
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４記載の印刷ヘッド。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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固定された板状部と、
前記板状部に固定され、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、
前記板状部と前記ノズルプレートとが分離された状態で、
各前記圧電振動子の端部を、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設けられた貫通孔部内に、前記板状部の前記ノズルプレートを固定する面とは逆側から挿入する圧電振動子配置工程と、
接着特性を有する液状の樹脂を前記貫通孔部内に、前記板状部の前記ノズルプレートを固定する面側から押し込み、各前記圧電振動子の端部を前記樹脂に埋没させたのち前記樹脂を硬化させて、各前記圧電振動子の端部に接着され、かつ周囲が前記貫通孔部の内周に接着された前記振動部を形成する樹脂充填工程と、
を有する印刷ヘッドの振動部形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−８３７０５（Ｐ２０１１−８３７０５Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３８６７２（Ｐ２００９−２３８６７２）
【出願日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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