液滴吐出ヘッド、及びその駆動方法、並びに液滴吐出装置
【課題】微細なパターン形状に塗布し易い液滴吐出ヘッド、及びその駆動方法、並びに液滴吐出装置を提供すること。
【解決手段】液滴吐出ヘッド１において、ノズルプレート２のノズル上に複数の圧電振動子１１が隣接して配置される。液滴を吐出するとき、圧電振動子１１が収縮して圧力室１４が形成され、負圧となる圧力室１４に液状体が流入し充填される。次に、圧電振動子１１が伸張して、圧力室１４の液状体が加圧され、ノズルから液状体の液滴が吐出される。収縮する圧電振動子１１と隣接する圧電振動子１１が圧力室１４の壁の一部を構成する。
【解決手段】液滴吐出ヘッド１において、ノズルプレート２のノズル上に複数の圧電振動子１１が隣接して配置される。液滴を吐出するとき、圧電振動子１１が収縮して圧力室１４が形成され、負圧となる圧力室１４に液状体が流入し充填される。次に、圧電振動子１１が伸張して、圧力室１４の液状体が加圧され、ノズルから液状体の液滴が吐出される。収縮する圧電振動子１１と隣接する圧電振動子１１が圧力室１４の壁の一部を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、及びその駆動方法、並びに液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定量の液状材料を所望する位置に塗布することのできる方法として、液滴吐出法が知られている。このような液滴吐出法の一つとして、特に微量の液状材料を吐出するのに好適なインクジェット法がある。
このインクジェット法に用いられるインクジェットヘッド（以下、液滴吐出ヘッドと称す。）は、液状体を収容する圧力室と、この圧力室に連通するノズルが形成されたノズルプレートとを有したもので、圧力室と連通したノズルを吐出口として、圧力室内に収容した液状体をノズルから吐出するよう構成されたものである。
【０００３】
ところで、このような液滴吐出ヘッドを用いて被塗布物（以下、ワークと称す。）に液状体を塗布するとき、ワークと液滴吐出ヘッドを相対的に移動させて液滴を吐出し、所望するパターンに液状体を塗布する方法が広く知られている。
液状体を塗布するパターンの形状が微細のとき、塗布する液滴の間隔を短くする方法が特許文献１に開示されている。それによると、液滴吐出ヘッドのノズルプレートにノズルを直線状に複数配列して配置し、液滴吐出ヘッドの進行方向とノズルを直線状に配列した配列の方向とに角度を持たせて、液滴吐出ヘッドを進行させる。この方法により、配列して形成したノズルの間隔より短い間隔で液滴を吐出して塗布することができる。
【０００４】
この方法では、ワークに液状体を塗布するパターンに対して、液滴を吐出する地点の座標データを作成し、その座標データに基づいて、液滴を塗布する位置と対向する位置にノズルが位置するときの液滴吐出ヘッドの座標を演算し吐出座標データを作成する。次に、液滴吐出ヘッドとワークとを相対的に移動し、吐出座標データに基づいて、液状体を液滴にして吐出して塗布する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８４９８８号公報（１７頁、図１０〜図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このとき、ノズルの配列と液滴吐出ヘッドの進行方向が垂直でなく、所定の角度をもたせている為、液滴吐出ヘッドの位置と各ノズルから液滴を吐出するタイミングの演算が複雑になっていた。
【０００７】
本発明は、前記課題に鑑みてさなれたもので、その目的は、微細なパターン形状に塗布し易い液滴吐出ヘッド、及びその駆動方法、並びに液滴吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドは、ノズルから液滴を吐出する複数の液滴吐出素子を並べて形成した液滴吐出ヘッドであって、液滴吐出素子は、ノズルに連通する、液状体を充填する圧力室と、該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有し、駆動部を駆動して圧力室の圧力容積を変化させることによりノズルから液状体の一部を液滴として吐出し、駆動部は、隣接する液滴吐出素子の圧力室の内壁の一部を構成することを特徴とする。
【０００９】
ここでいうノズルとは、図１または図２に示すノズルプレート２のような平板状の構造物に形成された孔（ノズル６）を意味する。
【００１０】
これによれば、液滴吐出ヘッドは、複数の液滴吐出素子を備えている。液滴吐出素子において、駆動部が駆動され、圧力室の容積が変化させられてノズルから液滴が吐出させられる。隣接する液滴吐出素子の駆動部が圧力室の内壁の一部となっていることから、圧力室と隣接する液滴吐出素子の駆動部が接しており、圧力室と隣接する液滴吐出素子の間に仕切り部材が配置されない。隣接する一対の液滴吐出素子における各ノズルは各圧力室に連通しており、仕切り部材が配置されないことから、各ノズルは接近して配置することができる。従って、液滴素子から吐出する液滴を接近した領域に吐出して、液状体を塗布することができる。その結果、本発明の液滴吐出ヘッドは、微細なパターン形状に塗布し易い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００１１】
本発明の液滴吐出ヘッドは、ノズルを有するノズルプレートを備え、駆動部は非駆動時にノズルの少なくとも一部を遮蔽し、駆動時にノズルの少なくとも一部を開くことを特徴とする。
ここで非駆動時とは、液滴を吐出せず待機している状態の時を示す。
【００１２】
これによれば、液滴を吐出しない非駆動状態の時に、駆動部はノズルを遮蔽する。従って、隣接する液滴吐出素子の圧力室の容積を変化するとき、液状体が非駆動状態の液滴吐出素子のノズルから漏洩することがほとんどない。従って、駆動しない液滴吐出素子のノズルから液状体の漏洩を略防止することができる。
【００１３】
本発明の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数の液滴吐出素子を並べて形成した液滴吐出ヘッドであって、液滴吐出素子は、ノズルと、該ノズルに連通する、液状体を充填する圧力室と、該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有し、駆動部を駆動して圧力室の容積を変化させることによりノズルから液状体の一部を液滴として吐出し、駆動部は非駆動時にノズルの少なくとも一部を遮蔽し、駆動時にノズルの少なくとも一部を開くことを特徴とする。
【００１４】
これによれば、液滴吐出ヘッドは、複数の液滴吐出素子を備えている。液滴吐出素子において、駆動部が駆動され、圧力室の容積が変化させられてノズルから液滴が吐出させられる。液滴を吐出しない非駆動時に、駆動部はノズルを遮蔽する。液滴吐出素子の圧力室の圧力が高くなったとき、非駆動状態の液滴吐出素子のノズルから、液状体が略漏洩することなく、駆動状態の液滴吐出素子のノズルから吐出される。従って、駆動しない液滴吐出素子のノズルから液状体の漏洩を略防止することができる。
例えば、隣接する１対の液滴吐出素子において、圧力室が連結し壁が無いときにも、液滴吐出素子毎に液滴の吐出と非吐出を制御することができる。隣接する液滴吐出素子の各圧力室をさえぎる壁が無いとき、壁があるときに比べて、各ノズルは接近して配置することができる。従って、液滴素子から吐出する液滴を接近した領域に吐出して、液状体を塗布することができる。
【００１５】
本発明の液滴吐出ヘッドでは、駆動部は圧電素子を含んで構成されることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、駆動部は圧電素子を含んで構成されることから、液滴を吐出するタイミングを制御する電気回路にて生成される電気信号を応答性良く機械運動に変換して圧力室に充填された液状体に圧力を加えることができる。従って、タイミング良く液滴を吐出できる。
【００１７】
本発明の液滴吐出ヘッドは、複数の液滴吐出素子のうち少なくとも２つの隣り合う液滴吐出素子が共通のノズルから液滴を吐出することを特徴とする。
【００１８】
これによれば、２つの隣り合う液滴吐出素子のノズルが共通のノズルであることから、ノズルを構成する孔が連結している。各ノズルが連結していない場合には、接近したノズルの形状を希望の形状に加工するのは難しい。例えば、１つ孔を開けた後、開いた孔と隣接した位置に孔を開けるとき、後から開けるときの刃具により、２つの孔に挟まれた領域が先に開けた孔の方へ寄せられ変形する。ノズルの孔と孔が連結しているときは設計通りの加工ができることから、精度良くノズルの孔を製造することができる。
【００１９】
本発明の液滴吐出ヘッドは、連結したノズルの少なくとも一部に凸部が形成されることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、隣接する液滴吐出素子のノズルとノズルとが連結しており、各液滴吐出素子の間の近傍に対応するノズルの一部に凸部が形成される。隣接する液滴吐出素子から同時に液滴を吐出する場合に、液滴がノズルを通過するとき、凸部により液滴が分断又は一部が連結した状態で、液滴吐出素子毎に液滴が吐出される。従って、隣接する液滴吐出素子から同時に液滴を吐出するとき、液滴同士が合体しにくくすることができる。
【００２１】
本発明の液滴吐出ヘッドでは、共通のノズルの少なくとも一部に２つの凸部が互いに対向して形成されることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、隣接する液滴吐出素子のノズルとノズルとが連結しており、各液滴吐出素子の間の近傍に対応するノズルの一部に２つの凸部が互いに対向して形成される。ノズルの壁面の一方に凸部が形成されるときに比べて２つの凸部が対向して形成されるときの方が、ノズルを対称形に設計し易くなる。ノズルの形状が非対称のときは、液状体がノズルの孔を通過するときの流体抵抗が液状体に対して非対称に作用し、液滴の吐出方向が曲がり易く進行方向が定まりにくいが、ノズルの形状が対称形のときは、ノズルを通過するときに液状体にかかる抵抗が対称的にかかることから、液滴を直進させ易い。従って、液滴の吐出位置を制御し易い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００２３】
本発明の液滴吐出ヘッドでは、液滴吐出素子の各ノズルはＶ字形状に形成されることを特徴とする。
【００２４】
これによれば、ノズルの孔の形状がＶ字形状をしていることから、２つの面に沿って液滴が吐出される。２つの面により液滴の吐出方向を制御できる為、液滴の吐出位置が制御し易い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００２５】
本発明の液滴吐出ヘッドでは、駆動部は、駆動部のノズルに対向する領域にノズル栓を有することを特徴とする。
ここで、ノズル栓はノズルの孔と略同形状の凸状体であり、駆動部がノズルプレートに接触するときノズル栓はノズルの孔に入る構造物を示す。
【００２６】
これによれば、液滴を吐出する液滴吐出素子と液滴を吐出しない液滴吐出素子とが隣接し、液滴を吐出する液滴吐出素子の圧力室に充填された液状体に圧力が印加され、液状体が吐出させられるとき、液滴を吐出する液滴吐出素子と隣接する液滴吐出素子の、駆動部とノズルプレートとの間に、加圧された液状体が流入するように作用する。
【００２７】
液滴を吐出しない液滴吐出素子は駆動部とノズルプレートが接触していることから、液状体が駆動部とノズルプレートとの間に流入することはほとんどない。流入した場合においてもノズルと駆動部に形成されるノズル栓との隙間を狭く形成することにより、液状体がノズルから漏洩することを略防止することができる。
【００２８】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドは、液状体を通すノズルを有するノズルプレートと、液状体に圧力を付与する複数の駆動部とを備え、複数の駆動部のうち、少なくとも２つの駆動部が駆動して液状体に圧力を付与して、１つのノズルから液状体を液滴として吐出することを特徴とする。
【００２９】
これによれば、液滴吐出ヘッドは、駆動部を駆動して液状体の圧力を付与して、液状体の液滴をノズルから吐出する。液滴吐出ヘッドは駆動部を複数備えており、複数の駆動部が駆動して形成される液滴が１つのノズルから吐出される。各駆動部が各々別々にノズルを有する場合に比べて、ノズルの孔の数が少ない構成となっている為、ノズルを生産性良く製造できる。その結果、生産性良く製造できる液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００３０】
本発明の液滴吐出ヘッドでは、駆動部は、非駆動時にノズルプレートに接触することを特徴とする。
【００３１】
これによれば、駆動部が駆動しないときは、駆動部がノズルプレートに接触している。このとき、駆動部が吐出可能な領域のノズルの孔を遮蔽することとなる。駆動部を駆動するときは、ノズルから液滴を吐出する動作となり、駆動しないときは、液状体がノズルから漏洩するのを防止する動作となる。従って、液滴の吐出を制御できる液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００３２】
本発明の液滴吐出ヘッドは、複数の駆動部のうち少なくとも２つの隣り合う駆動部は接触していることを特徴とする。
【００３３】
これによれば、隣り合う駆動部のうち一つは接触していることから、隣り合う駆動部と駆動部との間に壁となる部材が配置されていない。従って、壁となる部材があるときと比べて、駆動部と駆動部との間隔を短くすることができる為、隣り合う各駆動部が駆動して吐出する各液滴の間隔を短くすることができる。その結果、吐出する液滴を接近した領域に吐出することができる液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００３４】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、ノズルに連通する圧力室と該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有する液滴吐出素子を複数並べて形成した液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、複数の液滴吐出素子のうち液滴を吐出しない予定の液滴吐出素子の駆動部がノズルの対応する部分を遮蔽する遮蔽工程と、複数の液滴吐出素子のうち液滴を吐出する予定の液滴吐出素子の駆動部がノズルの対応する部分を開放する開放工程と、遮蔽工程と開放工程とのあと、液滴を吐出する予定の液滴吐出素子の駆動部が圧力室の容積を変化させ、圧力室に液状体を充填する充填工程と、充填された前記液状体をノズルから液滴として吐出する吐出工程と、を含むことを特徴とする。
【００３５】
これによれば、液滴吐出ヘッドには、液滴を吐出する複数の液滴吐出素子が並べて形成され、液滴を吐出しない液滴吐出素子は、遮蔽工程で駆動部がノズルを遮蔽する。従って、液滴を吐出しない液滴吐出素子からは液状体が略漏洩しない。
液滴を吐出する予定の液滴吐出素子において、開放工程で駆動部がノズルから離れ、液滴がノズルから出るのを可能にする。充填工程で駆動部を駆動し、圧力室の圧力を負圧にして液状体を圧力室に充填する。次に吐出工程で駆動部を駆動し、圧力室の圧力を正圧にしてノズルから液滴を吐出する。つまり、液滴を吐出しない液滴吐出素子に対応するノズルが遮蔽されているときに、液滴を吐出する予定の液滴吐出素子から液滴が吐出される。従って、隣接する液滴吐出素子の圧力室に壁がない構造であっても吐出する予定の液滴吐出素子からのみ液滴を吐出することができる。その結果、隣接する液滴吐出素子の圧力室の壁の機能を駆動部が担う構造の液滴吐出ヘッドの吐出制御を行なうことができる。
【００３６】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、被塗布物に液滴を吐出して塗布する液滴吐出装置であって、上述の液滴吐出ヘッドと、被塗布物と液滴吐出ヘッドとを相対的に移動する移動部と、を備えたことを特徴とする。
【００３７】
これによれば、液滴吐出装置は、上述の液滴吐出ヘッドを備え、上述の液滴吐出ヘッドは、被塗布物の接近した領域に液滴を吐出して、液状体を塗布することができる。従って、上述の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置は、液滴を近接した領域に１回の吐出動作で吐出できる液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置とすることができる。その結果、生産性よく液状体を塗布することができる液滴吐出装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明を具体化した実施例について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００３９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて図１〜図６に従って説明する。
図１は、液滴吐出ヘッドの模式斜視図であり、図２は図１の液滴吐出ヘッドの模式断面図である。図３は液滴吐出ヘッドの模式平面図である。
図１に示すように液滴吐出ヘッド１はノズルプレート２とノズルプレート２の片面に配置された筐体３と、筐体３の内部に配置された駆動部４と、筐体３の外部に配置された回路部５とから構成されている。
【００４０】
図２に示すように、液滴吐出ヘッド１は、金属製のノズルプレート２を備えている。ノズルプレート２は、剛性を有し、吐出する液状体により腐食されにくい材料で形成されれば良く、金属、セラミックなどが用いられる。例えば、本実施形態ではステンレスを採用している。ノズルプレート２には、液滴が通過するノズル６が形成されている。
図３に示すように、ノズル６は長孔になっており、長孔には対向する複数の位置に凸部７が形成されている。
【００４１】
図２に示すように、ノズルプレート２の片面には筐体３が配置されている。筐体３の側面には配管８が配置され、筐体３の内部に形成された空間である収容室９と接続されている。筐体３の内部には、ノズル６と対向する位置に駆動部４が配置され、駆動部４と収容室９とを接続する流路１０が形成されている。
【００４２】
駆動部４は、ピエゾ板と金属の電極とが積層された圧電素子を略直方体形状に形成された圧電振動子１１と圧電振動子１１の対向する２面を挟持するように形成された導電性の第１電極１２と第２電極１３とで形成されている。圧電振動子１１は、ノズル６と逆側の面が筐体３に接着されて支持され、第１電極１２と第２電極１３とに電圧が印加されないとき、圧電振動子１１のノズル６と対向する面がノズルプレート２と接するように形成されている。また、第１電極１２と第２電極１３とに電圧が印加されたとき、圧電振動子１１が収縮するように配置され、圧電振動子１１が収縮したとき、図１に示すように、圧電振動子１１とノズルプレート２との間に空間である圧力室１４が形成される。
【００４３】
筐体３の外側で、ノズルプレート２と逆側の面には回路部５が配置されている。回路部５は筐体３の１側面上に配置される回路基板１５を備え、回路基板１５上には外部配線１６及び、制御回路１７と駆動回路１８との各素子が配置されている。第１電極１２と第２電極１３とに対向する各位置の回路基板１５と筐体３には、貫通孔が形成され、貫通孔の内部に金属からなる第１導線１９と第２導線２０とが形成されている。
【００４４】
外部配線１６は回路基板１５上の配線を介して制御回路１７に接続され、液滴を吐出する指示信号である吐出信号が、外部配線１６を通じて制御回路１７に入力される。吐出信号は制御回路１７で演算され、駆動部４を制御する制御信号が出力される。制御回路１７は駆動回路１８と回路基板１５上の配線を介して接続され、制御回路１７から出力された制御信号は、駆動回路１８に入力される。制御信号は駆動回路１８で電力が増幅され駆動部４を駆動する駆動信号が出力される。駆動回路１８と第１電極１２及び第２電極１３とは回路基板１５上の配線と第１導線１９及び第２導線２０とを介して接続され、駆動信号は第１電極１２及び第２電極１３の間に電圧を印加して、圧電振動子１１を駆動する。
【００４５】
液滴吐出ヘッド１のノズル６から吐出される液状体としてのインク２３は、図示しない外部ポンプにより配管８を通じて収容室９へ供給される。外部配線１６を通じて吐出信号が制御回路１７に入力されたとき、制御回路１７は駆動部４の動作を制御する制御信号を駆動回路１８へ出力する。駆動回路１８は制御信号を電力増幅し、電力増幅した制御信号を駆動信号として、第１電極１２と第２電極１３との電極間に印加する。駆動信号は第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧を印加する信号と電圧を印加しない信号により構成されている。圧電振動子１１は第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が印加されたとき収縮し、ノズルプレート２と圧電振動子１１との間に負圧の圧力室１４を形成する。収容室９に収容されているインク２３は流路１０を介して圧力室１４へ流入する。
【００４６】
続いて、第１電極１２と第２電極１３との電極間に印加された電圧が解除され、電圧が印加されていない状態のとき、圧電振動子１１は伸張し、圧力室１４のインク２３を加圧する。加圧されたインク２３は、ノズル６から液滴２４となって吐出される。
【００４７】
図３に示すように、複数配列された駆動部４のうち１つの駆動部４と、当該駆動部４と対向する領域のノズル６と、流路１０とにより液滴吐出素子２５が構成されている。ノズル６に形成された凸部７は、２つの凸部７が互いに対向して、隣接する液滴吐出素子２５の間に対応する領域６ａに形成されている。隣接する各液滴吐出素子２５から同時に液滴を吐出する場合にも、各液滴２４が合体しないようになっている。
【００４８】
次に、図４〜図６を用いて液滴の吐出動作を説明する。図４は液滴の吐出動作のフローチャートであり、図５及び図６は、液滴の吐出動作を説明する図である。
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１は遮蔽工程に相当し、駆動部４でノズル６を遮蔽する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は開放工程に相当し、駆動部４をノズル６から離し、ノズル６をからインク２３が吐出可能になるように、ノズル６を開放する工程である。ステップＳ３は充填工程に相当し、圧力室１４にインク２３を充填する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は吐出工程に相当し、ノズル６から液滴２４を吐出する工程である。
【００４９】
次に図５を用いて、図４に示したステップと対応させて、１つの液滴吐出素子２５から液滴を吐出する方法を詳細に説明する。
図５（ａ）はステップＳ１に対応する図である。図５（ａ）に示すように、全ての圧電振動子１１には、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が印加されず、各圧電振動子１１のノズル６側の端はノズルプレート２と接触している。各圧電振動子１１はノズル６を遮蔽し、図２に示す流路１０内に充填されたインク２３がノズル６から漏洩するのを防止している。
【００５０】
図５（ｂ）はステップＳ２及びステップＳ３に対応する図である。図５（ｂ）に示すように、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が印加された圧電振動子１１ａは収縮し、ノズルプレート２と圧電振動子１１ａとが離れ、ノズルプレート２と圧電振動子１１ａとの間に負圧の圧力室１４が形成される。図２に示す流路１０を介して圧力室１４にインク２３が流入し、圧力室１４にインク２３が充填される。
【００５１】
図５（ｃ）はステップＳ４に対応する図である。図５（ｃ）に示すように、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が解除され、電極間の電圧が印加されないとき、圧電振動子１１ａは伸張する。圧力室１４のインク２３は、圧電振動子１１ａに加圧され、ノズル６から液滴２４となって吐出される。このとき、伸張した圧電振動子１１ａと隣接する圧電振動子１１はノズル６を遮蔽しているので、インク２３は伸張した圧電振動子１１ａと対向する位置のノズル６から吐出される。ノズル６には凸部７が形成されており、この凸部７に沿って、液滴２４が吐出される。
【００５２】
次に図６を用いて、図４に示したステップと対応させて、隣接する２つの液滴吐出素子２５から液滴を吐出する方法を詳細に説明する。
図６（ａ）はステップＳ１に対応する図である。図６（ａ）に示すように、全ての圧電振動子１１には、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が印加されず、各圧電振動子１１のノズル６側の端はノズルプレート２と接触している。各圧電振動子１１はノズル６の孔を遮蔽し、インク２３がノズル６から漏洩するのを防止している。
【００５３】
図６（ｂ）はステップＳ２及びステップＳ３に対応する図である。図６（ｂ）に示すように、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が印加された２つの圧電振動子１１ａ，１１ｂが収縮し、ノズルプレート２と圧電振動子１１ａ，１１ｂとが離れ、ノズルプレート２と圧電振動子１１ａ，１１ｂとの間に負圧の圧力室１４が形成される。圧力室１４にインク２３が流入し、圧力室１４にインク２３が充填される。
【００５４】
図６（ｃ）はステップＳ４に対応する図である。図６（ｃ）に示すように、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に印加された電圧が解除され、電極間に電圧が印加されないとき、圧電振動子１１ａ，１１ｂは伸張する。圧力室１４のインク２３は、圧電振動子１１ａ，１１ｂに加圧され、ノズル６から液滴２４となって吐出される。圧電振動子１１ａに対応する圧力室１４と圧電振動子１１ｂに対応する圧力室１４は連結して一つの圧力室１４となる。圧力室１４から吐出される液滴２４は、ノズル６の凸部７により２つの液滴２４ａ，２４ｂに分断又は、２つの液滴２４ａ，２４ｂの一部が結合した形状で吐出される。
【００５５】
図６（ｄ）はステップＳ４において、吐出された液滴２４がワーク２６に着弾する図である。図６（ｄ）に示すように、液滴吐出ヘッド１と対向する位置にワーク２６が配置され、ノズル６から吐出された２つの液滴２４ａ，２４ｂはワーク２６に着弾して液溜り２７となる。
【００５６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、液滴吐出ヘッド１は、複数の液滴吐出素子２５を備えている。液滴吐出素子２５において、駆動部４が駆動され、圧力室１４に充填されたインク２３の圧力が変化してノズル６から液滴２４が吐出する。
隣接する液滴吐出素子２５の圧電振動子１１が、吐出時に形成される圧力室１４の内壁の一部となることから、圧力室１４と隣接する液滴吐出素子２５の圧電振動子１１の間に仕切り部材が配置されない。従って、仕切り部材がない為、各圧力室１４と連通する各ノズル６は接近して配置することができる。その結果、液滴吐出素子２５から吐出する液滴２４を接近した領域に吐出して、インク２３を塗布することができる。
【００５７】
（２）本実施形態によれば、液滴２４を吐出しない非駆動時に、圧電振動子１１はノズル６を遮蔽する。従って、液滴吐出素子２５から液滴２４を吐出するために、圧力室１４のインク２３の圧力を高くするとき、インク２３が隣接する非駆動状態の液滴吐出素子２５のノズル６から漏洩することがない。従って、駆動しない液滴吐出素子２５のノズル６からインク２３の漏洩を防止することができる。
【００５８】
（３）本実施形態によれば、圧電振動子１１は圧電素子を含んで構成されることから、液滴２４を吐出するタイミングを制御する駆動回路１８にて生成される駆動信号を応答性良く機械運動に変換して圧力室１４に充填されたインク２３に圧力を加えることができる。その結果、タイミング良く液滴２４を吐出できる。
【００５９】
（４）本実施形態によれば、ノズル６が一つの長孔状の孔として形成されている。各ノズル６の孔が個別の孔として形成するとき、接近した孔の形状を希望の形状に加工するのは難しい。例えば、１つ孔を開けた後、開いた孔と接近した位置に孔を開けるとき、後から開けるときの刃具により、２つの孔に挟まれた領域が先に開けた孔の方へ寄せられ変形する。ノズル６が一つの長孔状の孔として形成されているので、ノズル６の孔は設計の通りに製造することができる。
【００６０】
（５）本実施形態によれば、隣接する液滴吐出素子２５のノズル６の孔と孔とが連結しており、各液滴吐出素子２５の間の近傍に対応するノズル６の一部に凸部７が形成されている。隣接する液滴吐出素子２５から同時に液滴２４を吐出する場合に、液滴２４がノズル６を通過するとき、凸部により液滴が分断又は一部が結合した形状となり、液滴吐出素子２５毎に液滴２４が吐出される。従って、隣接する液滴吐出素子から同時に液滴２４を吐出するとき、２つの液滴２４同士が合体して一つの液滴２４となることを防止できる。
【００６１】
（６）本実施形態によれば、隣接する液滴吐出素子２５のノズル６の孔と孔とが連結しており、各液滴吐出素子２５の間の近傍に対応するノズル６の一部の対向する領域６ａに凸部７が形成されている。ノズルの孔の壁面の一方に凸部７が形成されるときと異なり、対向する領域に凸部７があるときは、ノズル６の孔を対称形に成形できる。ノズルの孔の形状が非対称のときは、インク２３がノズル６を通過するときの流体抵抗がインク２３に対して非対称に作用し、吐出方向が曲がり易く進行方向が定まりにくいが、ノズルの孔の形状が対称形のときは液滴が直進し易い。従って、液滴の吐出位置が制御し易い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００６２】
（７）本実施形態によれば、液滴２４を吐出する複数の液滴吐出素子２５を並べて形成されており、液滴を吐出しない液滴吐出素子２５は、遮蔽工程で圧電振動子１１がノズル６を遮蔽する。従って、液滴を吐出しない液滴吐出素子２５からはインク２３が漏洩しない。
液滴２４を吐出する液滴吐出素子２５において、充填工程で圧電振動子１１を収縮させて、圧力室１４の圧力を負圧にしてインク２３を圧力室１４に充填する。次に吐出工程で圧力室１４の圧力を正圧にしてノズル６から液滴２４を吐出する。
つまり、液滴２４を吐出しない液滴吐出素子２５に対応するノズル６は遮蔽され、インク２３が漏洩しない。従って、隣接する液滴吐出素子の圧力室１４に壁がない構造であっても吐出する予定の液滴吐出素子２５からのみ液滴２４を吐出することができる。その結果、隣接する液滴吐出素子２５の圧力室１４に壁がない構造の液滴吐出ヘッドの吐出制御を行なうことができる。
（第２の実施形態）
【００６３】
次に、本発明の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置について図７の液滴吐出装置の斜視図を用いて説明する。
【００６４】
本実施形態では、図７に示すように、液滴吐出装置３０には、直方体形状に形成される基台３１が備えられている。本実施形態では、この基台３１の長手方向をＹ方向とし、同Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。
【００６５】
基台３１の上面３１ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール３２ａ，３２ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台３１の上側には、一対の案内レール３２ａ，３２ｂに対応する図示しない直動機構を備えた移動部を構成するステージ３３が取付けられている。そのステージ３３の直動機構は、例えば案内レール３２ａ，３２ｂに沿ってＹ方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＹ軸モータ（図示しない）に連結されている。そして、所定のステップ数に相対する駆動信号がＹ軸モータに入力されると、Ｙ軸モータが正転又は逆転して、ステージ３３が同ステップ数に相当する分だけ、Ｙ軸方向に沿って所定の速度で往動又は、復動する（Ｙ方向に走査する）ようになっている。
【００６６】
そのステージ３３の上面には、載置面３４が形成され、その載置面３４には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。そして、載置面３４にワーク２６を載置すると、基板チャック機構によって、そのワーク２６が載置面３４の所定位置に位置決め固定されるようになっている。
【００６７】
基台３１のＸ方向両側には、一対の支持台３５ａ，３５ｂが立設され、その一対の支持台３５ａ，３５ｂには、Ｘ方向に延びる案内部材３６が架設されている。案内部材３６は、その長手方向の幅がステージ３３のＸ方向よりも長く形成され、その一端が支持台３５ａ側に張り出すように配置されている。
【００６８】
案内部材３６の上側には、吐出する液体を供給可能に収容する収容タンク３７が配設されている。一方、その案内部材３６の下側には、Ｘ方向に延びる案内レール３８がＸ方向全幅にわたり凸設されている。
【００６９】
案内レール３８に沿って移動可能に配置されるキャリッジ３９は、略直方体形状に形成されている。そのキャリッジ３９の直動機構は、例えば案内レール３８に沿ってＸ方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＸ軸モータ（図示しない）に連結されている。そして、所定のステップ数に相当する駆動信号をＸ軸モータに入力すると、Ｘ軸モータが正転又は逆転して、キャリッジ３９が同ステップ数に相当する分だけＸ方向に沿って往動又は復動する（Ｘ方向に走査する）。
【００７０】
キャリッジ３９の下面（ステージ３３側の面：ヘッド配設面３９ａ）には、本発明の液滴吐出ヘッド１がＸ方向に互いに平行に凸設されている。液滴吐出ヘッド１の下面には、それぞれノズルプレート２が備えられている。そのノズルプレート２には、それぞれ複数のノズル６がＸ方向に所定の間隔で配列されている。
【００７１】
そして、液滴吐出ヘッド１が吐出信号を受けると、図２に示す圧電振動子１１が伸縮して、ノズル６から液滴２４がワーク２６に吐出される。
【００７２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、液滴吐出ヘッド１は、液滴２４を接近した領域に吐出して、液状体を塗布することができることから、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置３０は、液滴２４を近接した領域に吐出することができる。
【００７３】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態においては、ノズル６は長孔に形成されたが、図８に示すように、ノズル４２は円状に形成し、各ノズル４２を千鳥状に配列しても良い。隣接する液滴吐出素子２５のノズル４２から吐出される液滴２４を確実に分離して吐出することができる。
【００７４】
（変形例２）
前記第１の実施形態においては、ノズル６は内部に凸部７を有した長孔に形成されたが、図９に示すように、ノズル４３は内部に凸部を有しない略矩形形状としても良い。ノズル４３の孔の形状が単純であることから、ノズルプレート２からノズル４３の孔を製造し易い。例えば、プレス金型を用いて打ち抜き加工をする場合、ノズル４３の孔の形状が単純であることから、金型を製造し易くすることができる。従って、生産性良く加工設備を整えることができる。
【００７５】
（変形例３）
前記第１の実施形態においては、ノズル６は内部に凸部７を有した長孔に形成されたが、図１０に示すように、液滴吐出素子２５の各ノズル４４はＶ字形状の孔が連結した形状に形成されても良い。ノズル４４の孔の形状がＶ字形状をしていることから、Ｖ字形状を構成する面に沿って液滴２４が吐出される。Ｖ字形状の面により液滴が隣接する液滴吐出素子２５の方向へ移動しにくくなり、吐出方向を制御できる為、液滴２４がワーク２６に吐出される位置が制御し易い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００７６】
（変形例４）
前記第１の実施形態においては、ノズル６は内部に凸部７を有した長孔に形成されたが、図１１に示すように、液滴吐出素子２５に対応する各ノズル４５は円状に形成され、各ノズル４５の円状の孔と円状の孔との間が孔により連続した形状の孔としても良い。孔の内部に凸部が形成されることから隣接する２つ液滴吐出素子２５から吐出される２つ液滴２４が分離され易くなることに加え、孔が円状である為、液滴２４が球形になり易く、１滴の液滴２４により円状に塗布することができる。
【００７７】
（変形例５）
前記第１の実施形態においては、圧電振動子１１のノズル６と対向する面は平面に形成されたが、図１２に示すように、圧電振動子１１のノズル６と対向する位置にノズル栓４６を形成しても良い。圧力室１４に充填されたインク２３に圧力が印加され、隣接する圧電振動子１１とノズルプレート２との間にインク２３が流動した場合においても、ノズル６とノズル栓４６の隙間を狭く形成することにより、インク２３のノズル６からの漏洩をさらに防止することができる。
【００７８】
（変形例６）
前記第１の実施形態においては、駆動部４は圧電素子を用いて駆動したが、弾性変位可能な振動板に電極を配置し、静電気により振動版を変形させ、振動板に連動する部材にて、ノズル６を遮蔽及び開口する動作をしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの模式斜視図。
【図２】液滴吐出ヘッドの模式断面図。
【図３】液滴吐出ヘッドの模式平面図。
【図４】液滴吐出ヘッドの駆動工程を示すフローチャート。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、液滴吐出ヘッドの駆動方法を説明するための図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、液滴吐出ヘッドの駆動方法を説明するための図。
【図７】第２の実施形態に係る液滴吐出装置の模式斜視図。
【図８】変形例に係る液滴吐出ヘッドの模式平面図。
【図９】変形例に係る液滴吐出ヘッドの模式平面図。
【図１０】変形例に係る液滴吐出ヘッドの模式平面図。
【図１１】変形例に係る液滴吐出ヘッドの模式平面図。
【図１２】変形例に係る液滴吐出ヘッドの模式断面図。
【符号の説明】
【００８０】
１…液滴吐出ヘッド、２…ノズルプレート、４…駆動部、６…ノズル、７…凸部、１４…圧力室、２３…液状体としてのインク、２４，２４ａ，２４ｂ…液滴、２５…液滴吐出素子、２６…被塗布物としてのワーク、３０…液滴吐出装置、３３…移動部としてのステージ、４６…ノズル栓。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、及びその駆動方法、並びに液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定量の液状材料を所望する位置に塗布することのできる方法として、液滴吐出法が知られている。このような液滴吐出法の一つとして、特に微量の液状材料を吐出するのに好適なインクジェット法がある。
このインクジェット法に用いられるインクジェットヘッド（以下、液滴吐出ヘッドと称す。）は、液状体を収容する圧力室と、この圧力室に連通するノズルが形成されたノズルプレートとを有したもので、圧力室と連通したノズルを吐出口として、圧力室内に収容した液状体をノズルから吐出するよう構成されたものである。
【０００３】
ところで、このような液滴吐出ヘッドを用いて被塗布物（以下、ワークと称す。）に液状体を塗布するとき、ワークと液滴吐出ヘッドを相対的に移動させて液滴を吐出し、所望するパターンに液状体を塗布する方法が広く知られている。
液状体を塗布するパターンの形状が微細のとき、塗布する液滴の間隔を短くする方法が特許文献１に開示されている。それによると、液滴吐出ヘッドのノズルプレートにノズルを直線状に複数配列して配置し、液滴吐出ヘッドの進行方向とノズルを直線状に配列した配列の方向とに角度を持たせて、液滴吐出ヘッドを進行させる。この方法により、配列して形成したノズルの間隔より短い間隔で液滴を吐出して塗布することができる。
【０００４】
この方法では、ワークに液状体を塗布するパターンに対して、液滴を吐出する地点の座標データを作成し、その座標データに基づいて、液滴を塗布する位置と対向する位置にノズルが位置するときの液滴吐出ヘッドの座標を演算し吐出座標データを作成する。次に、液滴吐出ヘッドとワークとを相対的に移動し、吐出座標データに基づいて、液状体を液滴にして吐出して塗布する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８４９８８号公報（１７頁、図１０〜図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このとき、ノズルの配列と液滴吐出ヘッドの進行方向が垂直でなく、所定の角度をもたせている為、液滴吐出ヘッドの位置と各ノズルから液滴を吐出するタイミングの演算が複雑になっていた。
【０００７】
本発明は、前記課題に鑑みてさなれたもので、その目的は、微細なパターン形状に塗布し易い液滴吐出ヘッド、及びその駆動方法、並びに液滴吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドは、ノズルから液滴を吐出する複数の液滴吐出素子を並べて形成した液滴吐出ヘッドであって、液滴吐出素子は、ノズルに連通する、液状体を充填する圧力室と、該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有し、駆動部を駆動して圧力室の圧力容積を変化させることによりノズルから液状体の一部を液滴として吐出し、駆動部は、隣接する液滴吐出素子の圧力室の内壁の一部を構成することを特徴とする。
【０００９】
ここでいうノズルとは、図１または図２に示すノズルプレート２のような平板状の構造物に形成された孔（ノズル６）を意味する。
【００１０】
これによれば、液滴吐出ヘッドは、複数の液滴吐出素子を備えている。液滴吐出素子において、駆動部が駆動され、圧力室の容積が変化させられてノズルから液滴が吐出させられる。隣接する液滴吐出素子の駆動部が圧力室の内壁の一部となっていることから、圧力室と隣接する液滴吐出素子の駆動部が接しており、圧力室と隣接する液滴吐出素子の間に仕切り部材が配置されない。隣接する一対の液滴吐出素子における各ノズルは各圧力室に連通しており、仕切り部材が配置されないことから、各ノズルは接近して配置することができる。従って、液滴素子から吐出する液滴を接近した領域に吐出して、液状体を塗布することができる。その結果、本発明の液滴吐出ヘッドは、微細なパターン形状に塗布し易い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００１１】
本発明の液滴吐出ヘッドは、ノズルを有するノズルプレートを備え、駆動部は非駆動時にノズルの少なくとも一部を遮蔽し、駆動時にノズルの少なくとも一部を開くことを特徴とする。
ここで非駆動時とは、液滴を吐出せず待機している状態の時を示す。
【００１２】
これによれば、液滴を吐出しない非駆動状態の時に、駆動部はノズルを遮蔽する。従って、隣接する液滴吐出素子の圧力室の容積を変化するとき、液状体が非駆動状態の液滴吐出素子のノズルから漏洩することがほとんどない。従って、駆動しない液滴吐出素子のノズルから液状体の漏洩を略防止することができる。
【００１３】
本発明の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数の液滴吐出素子を並べて形成した液滴吐出ヘッドであって、液滴吐出素子は、ノズルと、該ノズルに連通する、液状体を充填する圧力室と、該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有し、駆動部を駆動して圧力室の容積を変化させることによりノズルから液状体の一部を液滴として吐出し、駆動部は非駆動時にノズルの少なくとも一部を遮蔽し、駆動時にノズルの少なくとも一部を開くことを特徴とする。
【００１４】
これによれば、液滴吐出ヘッドは、複数の液滴吐出素子を備えている。液滴吐出素子において、駆動部が駆動され、圧力室の容積が変化させられてノズルから液滴が吐出させられる。液滴を吐出しない非駆動時に、駆動部はノズルを遮蔽する。液滴吐出素子の圧力室の圧力が高くなったとき、非駆動状態の液滴吐出素子のノズルから、液状体が略漏洩することなく、駆動状態の液滴吐出素子のノズルから吐出される。従って、駆動しない液滴吐出素子のノズルから液状体の漏洩を略防止することができる。
例えば、隣接する１対の液滴吐出素子において、圧力室が連結し壁が無いときにも、液滴吐出素子毎に液滴の吐出と非吐出を制御することができる。隣接する液滴吐出素子の各圧力室をさえぎる壁が無いとき、壁があるときに比べて、各ノズルは接近して配置することができる。従って、液滴素子から吐出する液滴を接近した領域に吐出して、液状体を塗布することができる。
【００１５】
本発明の液滴吐出ヘッドでは、駆動部は圧電素子を含んで構成されることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、駆動部は圧電素子を含んで構成されることから、液滴を吐出するタイミングを制御する電気回路にて生成される電気信号を応答性良く機械運動に変換して圧力室に充填された液状体に圧力を加えることができる。従って、タイミング良く液滴を吐出できる。
【００１７】
本発明の液滴吐出ヘッドは、複数の液滴吐出素子のうち少なくとも２つの隣り合う液滴吐出素子が共通のノズルから液滴を吐出することを特徴とする。
【００１８】
これによれば、２つの隣り合う液滴吐出素子のノズルが共通のノズルであることから、ノズルを構成する孔が連結している。各ノズルが連結していない場合には、接近したノズルの形状を希望の形状に加工するのは難しい。例えば、１つ孔を開けた後、開いた孔と隣接した位置に孔を開けるとき、後から開けるときの刃具により、２つの孔に挟まれた領域が先に開けた孔の方へ寄せられ変形する。ノズルの孔と孔が連結しているときは設計通りの加工ができることから、精度良くノズルの孔を製造することができる。
【００１９】
本発明の液滴吐出ヘッドは、連結したノズルの少なくとも一部に凸部が形成されることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、隣接する液滴吐出素子のノズルとノズルとが連結しており、各液滴吐出素子の間の近傍に対応するノズルの一部に凸部が形成される。隣接する液滴吐出素子から同時に液滴を吐出する場合に、液滴がノズルを通過するとき、凸部により液滴が分断又は一部が連結した状態で、液滴吐出素子毎に液滴が吐出される。従って、隣接する液滴吐出素子から同時に液滴を吐出するとき、液滴同士が合体しにくくすることができる。
【００２１】
本発明の液滴吐出ヘッドでは、共通のノズルの少なくとも一部に２つの凸部が互いに対向して形成されることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、隣接する液滴吐出素子のノズルとノズルとが連結しており、各液滴吐出素子の間の近傍に対応するノズルの一部に２つの凸部が互いに対向して形成される。ノズルの壁面の一方に凸部が形成されるときに比べて２つの凸部が対向して形成されるときの方が、ノズルを対称形に設計し易くなる。ノズルの形状が非対称のときは、液状体がノズルの孔を通過するときの流体抵抗が液状体に対して非対称に作用し、液滴の吐出方向が曲がり易く進行方向が定まりにくいが、ノズルの形状が対称形のときは、ノズルを通過するときに液状体にかかる抵抗が対称的にかかることから、液滴を直進させ易い。従って、液滴の吐出位置を制御し易い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００２３】
本発明の液滴吐出ヘッドでは、液滴吐出素子の各ノズルはＶ字形状に形成されることを特徴とする。
【００２４】
これによれば、ノズルの孔の形状がＶ字形状をしていることから、２つの面に沿って液滴が吐出される。２つの面により液滴の吐出方向を制御できる為、液滴の吐出位置が制御し易い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００２５】
本発明の液滴吐出ヘッドでは、駆動部は、駆動部のノズルに対向する領域にノズル栓を有することを特徴とする。
ここで、ノズル栓はノズルの孔と略同形状の凸状体であり、駆動部がノズルプレートに接触するときノズル栓はノズルの孔に入る構造物を示す。
【００２６】
これによれば、液滴を吐出する液滴吐出素子と液滴を吐出しない液滴吐出素子とが隣接し、液滴を吐出する液滴吐出素子の圧力室に充填された液状体に圧力が印加され、液状体が吐出させられるとき、液滴を吐出する液滴吐出素子と隣接する液滴吐出素子の、駆動部とノズルプレートとの間に、加圧された液状体が流入するように作用する。
【００２７】
液滴を吐出しない液滴吐出素子は駆動部とノズルプレートが接触していることから、液状体が駆動部とノズルプレートとの間に流入することはほとんどない。流入した場合においてもノズルと駆動部に形成されるノズル栓との隙間を狭く形成することにより、液状体がノズルから漏洩することを略防止することができる。
【００２８】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドは、液状体を通すノズルを有するノズルプレートと、液状体に圧力を付与する複数の駆動部とを備え、複数の駆動部のうち、少なくとも２つの駆動部が駆動して液状体に圧力を付与して、１つのノズルから液状体を液滴として吐出することを特徴とする。
【００２９】
これによれば、液滴吐出ヘッドは、駆動部を駆動して液状体の圧力を付与して、液状体の液滴をノズルから吐出する。液滴吐出ヘッドは駆動部を複数備えており、複数の駆動部が駆動して形成される液滴が１つのノズルから吐出される。各駆動部が各々別々にノズルを有する場合に比べて、ノズルの孔の数が少ない構成となっている為、ノズルを生産性良く製造できる。その結果、生産性良く製造できる液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００３０】
本発明の液滴吐出ヘッドでは、駆動部は、非駆動時にノズルプレートに接触することを特徴とする。
【００３１】
これによれば、駆動部が駆動しないときは、駆動部がノズルプレートに接触している。このとき、駆動部が吐出可能な領域のノズルの孔を遮蔽することとなる。駆動部を駆動するときは、ノズルから液滴を吐出する動作となり、駆動しないときは、液状体がノズルから漏洩するのを防止する動作となる。従って、液滴の吐出を制御できる液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００３２】
本発明の液滴吐出ヘッドは、複数の駆動部のうち少なくとも２つの隣り合う駆動部は接触していることを特徴とする。
【００３３】
これによれば、隣り合う駆動部のうち一つは接触していることから、隣り合う駆動部と駆動部との間に壁となる部材が配置されていない。従って、壁となる部材があるときと比べて、駆動部と駆動部との間隔を短くすることができる為、隣り合う各駆動部が駆動して吐出する各液滴の間隔を短くすることができる。その結果、吐出する液滴を接近した領域に吐出することができる液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００３４】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、ノズルに連通する圧力室と該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有する液滴吐出素子を複数並べて形成した液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、複数の液滴吐出素子のうち液滴を吐出しない予定の液滴吐出素子の駆動部がノズルの対応する部分を遮蔽する遮蔽工程と、複数の液滴吐出素子のうち液滴を吐出する予定の液滴吐出素子の駆動部がノズルの対応する部分を開放する開放工程と、遮蔽工程と開放工程とのあと、液滴を吐出する予定の液滴吐出素子の駆動部が圧力室の容積を変化させ、圧力室に液状体を充填する充填工程と、充填された前記液状体をノズルから液滴として吐出する吐出工程と、を含むことを特徴とする。
【００３５】
これによれば、液滴吐出ヘッドには、液滴を吐出する複数の液滴吐出素子が並べて形成され、液滴を吐出しない液滴吐出素子は、遮蔽工程で駆動部がノズルを遮蔽する。従って、液滴を吐出しない液滴吐出素子からは液状体が略漏洩しない。
液滴を吐出する予定の液滴吐出素子において、開放工程で駆動部がノズルから離れ、液滴がノズルから出るのを可能にする。充填工程で駆動部を駆動し、圧力室の圧力を負圧にして液状体を圧力室に充填する。次に吐出工程で駆動部を駆動し、圧力室の圧力を正圧にしてノズルから液滴を吐出する。つまり、液滴を吐出しない液滴吐出素子に対応するノズルが遮蔽されているときに、液滴を吐出する予定の液滴吐出素子から液滴が吐出される。従って、隣接する液滴吐出素子の圧力室に壁がない構造であっても吐出する予定の液滴吐出素子からのみ液滴を吐出することができる。その結果、隣接する液滴吐出素子の圧力室の壁の機能を駆動部が担う構造の液滴吐出ヘッドの吐出制御を行なうことができる。
【００３６】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、被塗布物に液滴を吐出して塗布する液滴吐出装置であって、上述の液滴吐出ヘッドと、被塗布物と液滴吐出ヘッドとを相対的に移動する移動部と、を備えたことを特徴とする。
【００３７】
これによれば、液滴吐出装置は、上述の液滴吐出ヘッドを備え、上述の液滴吐出ヘッドは、被塗布物の接近した領域に液滴を吐出して、液状体を塗布することができる。従って、上述の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置は、液滴を近接した領域に１回の吐出動作で吐出できる液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置とすることができる。その結果、生産性よく液状体を塗布することができる液滴吐出装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明を具体化した実施例について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００３９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて図１〜図６に従って説明する。
図１は、液滴吐出ヘッドの模式斜視図であり、図２は図１の液滴吐出ヘッドの模式断面図である。図３は液滴吐出ヘッドの模式平面図である。
図１に示すように液滴吐出ヘッド１はノズルプレート２とノズルプレート２の片面に配置された筐体３と、筐体３の内部に配置された駆動部４と、筐体３の外部に配置された回路部５とから構成されている。
【００４０】
図２に示すように、液滴吐出ヘッド１は、金属製のノズルプレート２を備えている。ノズルプレート２は、剛性を有し、吐出する液状体により腐食されにくい材料で形成されれば良く、金属、セラミックなどが用いられる。例えば、本実施形態ではステンレスを採用している。ノズルプレート２には、液滴が通過するノズル６が形成されている。
図３に示すように、ノズル６は長孔になっており、長孔には対向する複数の位置に凸部７が形成されている。
【００４１】
図２に示すように、ノズルプレート２の片面には筐体３が配置されている。筐体３の側面には配管８が配置され、筐体３の内部に形成された空間である収容室９と接続されている。筐体３の内部には、ノズル６と対向する位置に駆動部４が配置され、駆動部４と収容室９とを接続する流路１０が形成されている。
【００４２】
駆動部４は、ピエゾ板と金属の電極とが積層された圧電素子を略直方体形状に形成された圧電振動子１１と圧電振動子１１の対向する２面を挟持するように形成された導電性の第１電極１２と第２電極１３とで形成されている。圧電振動子１１は、ノズル６と逆側の面が筐体３に接着されて支持され、第１電極１２と第２電極１３とに電圧が印加されないとき、圧電振動子１１のノズル６と対向する面がノズルプレート２と接するように形成されている。また、第１電極１２と第２電極１３とに電圧が印加されたとき、圧電振動子１１が収縮するように配置され、圧電振動子１１が収縮したとき、図１に示すように、圧電振動子１１とノズルプレート２との間に空間である圧力室１４が形成される。
【００４３】
筐体３の外側で、ノズルプレート２と逆側の面には回路部５が配置されている。回路部５は筐体３の１側面上に配置される回路基板１５を備え、回路基板１５上には外部配線１６及び、制御回路１７と駆動回路１８との各素子が配置されている。第１電極１２と第２電極１３とに対向する各位置の回路基板１５と筐体３には、貫通孔が形成され、貫通孔の内部に金属からなる第１導線１９と第２導線２０とが形成されている。
【００４４】
外部配線１６は回路基板１５上の配線を介して制御回路１７に接続され、液滴を吐出する指示信号である吐出信号が、外部配線１６を通じて制御回路１７に入力される。吐出信号は制御回路１７で演算され、駆動部４を制御する制御信号が出力される。制御回路１７は駆動回路１８と回路基板１５上の配線を介して接続され、制御回路１７から出力された制御信号は、駆動回路１８に入力される。制御信号は駆動回路１８で電力が増幅され駆動部４を駆動する駆動信号が出力される。駆動回路１８と第１電極１２及び第２電極１３とは回路基板１５上の配線と第１導線１９及び第２導線２０とを介して接続され、駆動信号は第１電極１２及び第２電極１３の間に電圧を印加して、圧電振動子１１を駆動する。
【００４５】
液滴吐出ヘッド１のノズル６から吐出される液状体としてのインク２３は、図示しない外部ポンプにより配管８を通じて収容室９へ供給される。外部配線１６を通じて吐出信号が制御回路１７に入力されたとき、制御回路１７は駆動部４の動作を制御する制御信号を駆動回路１８へ出力する。駆動回路１８は制御信号を電力増幅し、電力増幅した制御信号を駆動信号として、第１電極１２と第２電極１３との電極間に印加する。駆動信号は第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧を印加する信号と電圧を印加しない信号により構成されている。圧電振動子１１は第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が印加されたとき収縮し、ノズルプレート２と圧電振動子１１との間に負圧の圧力室１４を形成する。収容室９に収容されているインク２３は流路１０を介して圧力室１４へ流入する。
【００４６】
続いて、第１電極１２と第２電極１３との電極間に印加された電圧が解除され、電圧が印加されていない状態のとき、圧電振動子１１は伸張し、圧力室１４のインク２３を加圧する。加圧されたインク２３は、ノズル６から液滴２４となって吐出される。
【００４７】
図３に示すように、複数配列された駆動部４のうち１つの駆動部４と、当該駆動部４と対向する領域のノズル６と、流路１０とにより液滴吐出素子２５が構成されている。ノズル６に形成された凸部７は、２つの凸部７が互いに対向して、隣接する液滴吐出素子２５の間に対応する領域６ａに形成されている。隣接する各液滴吐出素子２５から同時に液滴を吐出する場合にも、各液滴２４が合体しないようになっている。
【００４８】
次に、図４〜図６を用いて液滴の吐出動作を説明する。図４は液滴の吐出動作のフローチャートであり、図５及び図６は、液滴の吐出動作を説明する図である。
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１は遮蔽工程に相当し、駆動部４でノズル６を遮蔽する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は開放工程に相当し、駆動部４をノズル６から離し、ノズル６をからインク２３が吐出可能になるように、ノズル６を開放する工程である。ステップＳ３は充填工程に相当し、圧力室１４にインク２３を充填する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は吐出工程に相当し、ノズル６から液滴２４を吐出する工程である。
【００４９】
次に図５を用いて、図４に示したステップと対応させて、１つの液滴吐出素子２５から液滴を吐出する方法を詳細に説明する。
図５（ａ）はステップＳ１に対応する図である。図５（ａ）に示すように、全ての圧電振動子１１には、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が印加されず、各圧電振動子１１のノズル６側の端はノズルプレート２と接触している。各圧電振動子１１はノズル６を遮蔽し、図２に示す流路１０内に充填されたインク２３がノズル６から漏洩するのを防止している。
【００５０】
図５（ｂ）はステップＳ２及びステップＳ３に対応する図である。図５（ｂ）に示すように、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が印加された圧電振動子１１ａは収縮し、ノズルプレート２と圧電振動子１１ａとが離れ、ノズルプレート２と圧電振動子１１ａとの間に負圧の圧力室１４が形成される。図２に示す流路１０を介して圧力室１４にインク２３が流入し、圧力室１４にインク２３が充填される。
【００５１】
図５（ｃ）はステップＳ４に対応する図である。図５（ｃ）に示すように、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が解除され、電極間の電圧が印加されないとき、圧電振動子１１ａは伸張する。圧力室１４のインク２３は、圧電振動子１１ａに加圧され、ノズル６から液滴２４となって吐出される。このとき、伸張した圧電振動子１１ａと隣接する圧電振動子１１はノズル６を遮蔽しているので、インク２３は伸張した圧電振動子１１ａと対向する位置のノズル６から吐出される。ノズル６には凸部７が形成されており、この凸部７に沿って、液滴２４が吐出される。
【００５２】
次に図６を用いて、図４に示したステップと対応させて、隣接する２つの液滴吐出素子２５から液滴を吐出する方法を詳細に説明する。
図６（ａ）はステップＳ１に対応する図である。図６（ａ）に示すように、全ての圧電振動子１１には、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が印加されず、各圧電振動子１１のノズル６側の端はノズルプレート２と接触している。各圧電振動子１１はノズル６の孔を遮蔽し、インク２３がノズル６から漏洩するのを防止している。
【００５３】
図６（ｂ）はステップＳ２及びステップＳ３に対応する図である。図６（ｂ）に示すように、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に電圧が印加された２つの圧電振動子１１ａ，１１ｂが収縮し、ノズルプレート２と圧電振動子１１ａ，１１ｂとが離れ、ノズルプレート２と圧電振動子１１ａ，１１ｂとの間に負圧の圧力室１４が形成される。圧力室１４にインク２３が流入し、圧力室１４にインク２３が充填される。
【００５４】
図６（ｃ）はステップＳ４に対応する図である。図６（ｃ）に示すように、図２に示す第１電極１２と第２電極１３との電極間に印加された電圧が解除され、電極間に電圧が印加されないとき、圧電振動子１１ａ，１１ｂは伸張する。圧力室１４のインク２３は、圧電振動子１１ａ，１１ｂに加圧され、ノズル６から液滴２４となって吐出される。圧電振動子１１ａに対応する圧力室１４と圧電振動子１１ｂに対応する圧力室１４は連結して一つの圧力室１４となる。圧力室１４から吐出される液滴２４は、ノズル６の凸部７により２つの液滴２４ａ，２４ｂに分断又は、２つの液滴２４ａ，２４ｂの一部が結合した形状で吐出される。
【００５５】
図６（ｄ）はステップＳ４において、吐出された液滴２４がワーク２６に着弾する図である。図６（ｄ）に示すように、液滴吐出ヘッド１と対向する位置にワーク２６が配置され、ノズル６から吐出された２つの液滴２４ａ，２４ｂはワーク２６に着弾して液溜り２７となる。
【００５６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、液滴吐出ヘッド１は、複数の液滴吐出素子２５を備えている。液滴吐出素子２５において、駆動部４が駆動され、圧力室１４に充填されたインク２３の圧力が変化してノズル６から液滴２４が吐出する。
隣接する液滴吐出素子２５の圧電振動子１１が、吐出時に形成される圧力室１４の内壁の一部となることから、圧力室１４と隣接する液滴吐出素子２５の圧電振動子１１の間に仕切り部材が配置されない。従って、仕切り部材がない為、各圧力室１４と連通する各ノズル６は接近して配置することができる。その結果、液滴吐出素子２５から吐出する液滴２４を接近した領域に吐出して、インク２３を塗布することができる。
【００５７】
（２）本実施形態によれば、液滴２４を吐出しない非駆動時に、圧電振動子１１はノズル６を遮蔽する。従って、液滴吐出素子２５から液滴２４を吐出するために、圧力室１４のインク２３の圧力を高くするとき、インク２３が隣接する非駆動状態の液滴吐出素子２５のノズル６から漏洩することがない。従って、駆動しない液滴吐出素子２５のノズル６からインク２３の漏洩を防止することができる。
【００５８】
（３）本実施形態によれば、圧電振動子１１は圧電素子を含んで構成されることから、液滴２４を吐出するタイミングを制御する駆動回路１８にて生成される駆動信号を応答性良く機械運動に変換して圧力室１４に充填されたインク２３に圧力を加えることができる。その結果、タイミング良く液滴２４を吐出できる。
【００５９】
（４）本実施形態によれば、ノズル６が一つの長孔状の孔として形成されている。各ノズル６の孔が個別の孔として形成するとき、接近した孔の形状を希望の形状に加工するのは難しい。例えば、１つ孔を開けた後、開いた孔と接近した位置に孔を開けるとき、後から開けるときの刃具により、２つの孔に挟まれた領域が先に開けた孔の方へ寄せられ変形する。ノズル６が一つの長孔状の孔として形成されているので、ノズル６の孔は設計の通りに製造することができる。
【００６０】
（５）本実施形態によれば、隣接する液滴吐出素子２５のノズル６の孔と孔とが連結しており、各液滴吐出素子２５の間の近傍に対応するノズル６の一部に凸部７が形成されている。隣接する液滴吐出素子２５から同時に液滴２４を吐出する場合に、液滴２４がノズル６を通過するとき、凸部により液滴が分断又は一部が結合した形状となり、液滴吐出素子２５毎に液滴２４が吐出される。従って、隣接する液滴吐出素子から同時に液滴２４を吐出するとき、２つの液滴２４同士が合体して一つの液滴２４となることを防止できる。
【００６１】
（６）本実施形態によれば、隣接する液滴吐出素子２５のノズル６の孔と孔とが連結しており、各液滴吐出素子２５の間の近傍に対応するノズル６の一部の対向する領域６ａに凸部７が形成されている。ノズルの孔の壁面の一方に凸部７が形成されるときと異なり、対向する領域に凸部７があるときは、ノズル６の孔を対称形に成形できる。ノズルの孔の形状が非対称のときは、インク２３がノズル６を通過するときの流体抵抗がインク２３に対して非対称に作用し、吐出方向が曲がり易く進行方向が定まりにくいが、ノズルの孔の形状が対称形のときは液滴が直進し易い。従って、液滴の吐出位置が制御し易い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００６２】
（７）本実施形態によれば、液滴２４を吐出する複数の液滴吐出素子２５を並べて形成されており、液滴を吐出しない液滴吐出素子２５は、遮蔽工程で圧電振動子１１がノズル６を遮蔽する。従って、液滴を吐出しない液滴吐出素子２５からはインク２３が漏洩しない。
液滴２４を吐出する液滴吐出素子２５において、充填工程で圧電振動子１１を収縮させて、圧力室１４の圧力を負圧にしてインク２３を圧力室１４に充填する。次に吐出工程で圧力室１４の圧力を正圧にしてノズル６から液滴２４を吐出する。
つまり、液滴２４を吐出しない液滴吐出素子２５に対応するノズル６は遮蔽され、インク２３が漏洩しない。従って、隣接する液滴吐出素子の圧力室１４に壁がない構造であっても吐出する予定の液滴吐出素子２５からのみ液滴２４を吐出することができる。その結果、隣接する液滴吐出素子２５の圧力室１４に壁がない構造の液滴吐出ヘッドの吐出制御を行なうことができる。
（第２の実施形態）
【００６３】
次に、本発明の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置について図７の液滴吐出装置の斜視図を用いて説明する。
【００６４】
本実施形態では、図７に示すように、液滴吐出装置３０には、直方体形状に形成される基台３１が備えられている。本実施形態では、この基台３１の長手方向をＹ方向とし、同Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。
【００６５】
基台３１の上面３１ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール３２ａ，３２ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台３１の上側には、一対の案内レール３２ａ，３２ｂに対応する図示しない直動機構を備えた移動部を構成するステージ３３が取付けられている。そのステージ３３の直動機構は、例えば案内レール３２ａ，３２ｂに沿ってＹ方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＹ軸モータ（図示しない）に連結されている。そして、所定のステップ数に相対する駆動信号がＹ軸モータに入力されると、Ｙ軸モータが正転又は逆転して、ステージ３３が同ステップ数に相当する分だけ、Ｙ軸方向に沿って所定の速度で往動又は、復動する（Ｙ方向に走査する）ようになっている。
【００６６】
そのステージ３３の上面には、載置面３４が形成され、その載置面３４には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。そして、載置面３４にワーク２６を載置すると、基板チャック機構によって、そのワーク２６が載置面３４の所定位置に位置決め固定されるようになっている。
【００６７】
基台３１のＸ方向両側には、一対の支持台３５ａ，３５ｂが立設され、その一対の支持台３５ａ，３５ｂには、Ｘ方向に延びる案内部材３６が架設されている。案内部材３６は、その長手方向の幅がステージ３３のＸ方向よりも長く形成され、その一端が支持台３５ａ側に張り出すように配置されている。
【００６８】
案内部材３６の上側には、吐出する液体を供給可能に収容する収容タンク３７が配設されている。一方、その案内部材３６の下側には、Ｘ方向に延びる案内レール３８がＸ方向全幅にわたり凸設されている。
【００６９】
案内レール３８に沿って移動可能に配置されるキャリッジ３９は、略直方体形状に形成されている。そのキャリッジ３９の直動機構は、例えば案内レール３８に沿ってＸ方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＸ軸モータ（図示しない）に連結されている。そして、所定のステップ数に相当する駆動信号をＸ軸モータに入力すると、Ｘ軸モータが正転又は逆転して、キャリッジ３９が同ステップ数に相当する分だけＸ方向に沿って往動又は復動する（Ｘ方向に走査する）。
【００７０】
キャリッジ３９の下面（ステージ３３側の面：ヘッド配設面３９ａ）には、本発明の液滴吐出ヘッド１がＸ方向に互いに平行に凸設されている。液滴吐出ヘッド１の下面には、それぞれノズルプレート２が備えられている。そのノズルプレート２には、それぞれ複数のノズル６がＸ方向に所定の間隔で配列されている。
【００７１】
そして、液滴吐出ヘッド１が吐出信号を受けると、図２に示す圧電振動子１１が伸縮して、ノズル６から液滴２４がワーク２６に吐出される。
【００７２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、液滴吐出ヘッド１は、液滴２４を接近した領域に吐出して、液状体を塗布することができることから、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置３０は、液滴２４を近接した領域に吐出することができる。
【００７３】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態においては、ノズル６は長孔に形成されたが、図８に示すように、ノズル４２は円状に形成し、各ノズル４２を千鳥状に配列しても良い。隣接する液滴吐出素子２５のノズル４２から吐出される液滴２４を確実に分離して吐出することができる。
【００７４】
（変形例２）
前記第１の実施形態においては、ノズル６は内部に凸部７を有した長孔に形成されたが、図９に示すように、ノズル４３は内部に凸部を有しない略矩形形状としても良い。ノズル４３の孔の形状が単純であることから、ノズルプレート２からノズル４３の孔を製造し易い。例えば、プレス金型を用いて打ち抜き加工をする場合、ノズル４３の孔の形状が単純であることから、金型を製造し易くすることができる。従って、生産性良く加工設備を整えることができる。
【００７５】
（変形例３）
前記第１の実施形態においては、ノズル６は内部に凸部７を有した長孔に形成されたが、図１０に示すように、液滴吐出素子２５の各ノズル４４はＶ字形状の孔が連結した形状に形成されても良い。ノズル４４の孔の形状がＶ字形状をしていることから、Ｖ字形状を構成する面に沿って液滴２４が吐出される。Ｖ字形状の面により液滴が隣接する液滴吐出素子２５の方向へ移動しにくくなり、吐出方向を制御できる為、液滴２４がワーク２６に吐出される位置が制御し易い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００７６】
（変形例４）
前記第１の実施形態においては、ノズル６は内部に凸部７を有した長孔に形成されたが、図１１に示すように、液滴吐出素子２５に対応する各ノズル４５は円状に形成され、各ノズル４５の円状の孔と円状の孔との間が孔により連続した形状の孔としても良い。孔の内部に凸部が形成されることから隣接する２つ液滴吐出素子２５から吐出される２つ液滴２４が分離され易くなることに加え、孔が円状である為、液滴２４が球形になり易く、１滴の液滴２４により円状に塗布することができる。
【００７７】
（変形例５）
前記第１の実施形態においては、圧電振動子１１のノズル６と対向する面は平面に形成されたが、図１２に示すように、圧電振動子１１のノズル６と対向する位置にノズル栓４６を形成しても良い。圧力室１４に充填されたインク２３に圧力が印加され、隣接する圧電振動子１１とノズルプレート２との間にインク２３が流動した場合においても、ノズル６とノズル栓４６の隙間を狭く形成することにより、インク２３のノズル６からの漏洩をさらに防止することができる。
【００７８】
（変形例６）
前記第１の実施形態においては、駆動部４は圧電素子を用いて駆動したが、弾性変位可能な振動板に電極を配置し、静電気により振動版を変形させ、振動板に連動する部材にて、ノズル６を遮蔽及び開口する動作をしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの模式斜視図。
【図２】液滴吐出ヘッドの模式断面図。
【図３】液滴吐出ヘッドの模式平面図。
【図４】液滴吐出ヘッドの駆動工程を示すフローチャート。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、液滴吐出ヘッドの駆動方法を説明するための図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、液滴吐出ヘッドの駆動方法を説明するための図。
【図７】第２の実施形態に係る液滴吐出装置の模式斜視図。
【図８】変形例に係る液滴吐出ヘッドの模式平面図。
【図９】変形例に係る液滴吐出ヘッドの模式平面図。
【図１０】変形例に係る液滴吐出ヘッドの模式平面図。
【図１１】変形例に係る液滴吐出ヘッドの模式平面図。
【図１２】変形例に係る液滴吐出ヘッドの模式断面図。
【符号の説明】
【００８０】
１…液滴吐出ヘッド、２…ノズルプレート、４…駆動部、６…ノズル、７…凸部、１４…圧力室、２３…液状体としてのインク、２４，２４ａ，２４ｂ…液滴、２５…液滴吐出素子、２６…被塗布物としてのワーク、３０…液滴吐出装置、３３…移動部としてのステージ、４６…ノズル栓。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから液滴を吐出する複数の液滴吐出素子を並べて形成した液滴吐出ヘッドであって、
前記液滴吐出素子は、前記ノズルに連通する、液状体を充填する圧力室と、該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有し、
前記駆動部を駆動して前記圧力室の圧力容積を変化させることにより前記ノズルから前記液状体の一部を前記液滴として吐出し、
前記駆動部は、隣接する前記液滴吐出素子の前記圧力室の内壁の一部を構成することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記ノズルを有するノズルプレートを備え、
前記駆動部は非駆動時に前記ノズルの少なくとも一部を遮蔽し、駆動時に前記ノズルの少なくとも一部を開くことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
液滴を吐出する複数の液滴吐出素子を並べて形成した液滴吐出ヘッドであって、
前記液滴吐出素子は、ノズルと、該ノズルに連通する、液状体を充填する圧力室と、該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有し、前記駆動部を駆動して前記圧力室の容積を変化させることにより前記ノズルから前記液状体の一部を前記液滴として吐出し、
前記駆動部は非駆動時に前記ノズルの少なくとも一部を遮蔽し、駆動時に前記ノズルの少なくとも一部を開くことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記駆動部は圧電素子を含んで構成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドであって、
複数の前記液滴吐出素子のうち少なくとも２つの隣り合う前記液滴吐出素子が共通の前記ノズルから前記液滴を吐出することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記共通の前記ノズルの少なくとも一部に凸部が形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記共通の前記ノズルの少なくとも一部に２つの凸部が互いに対向して形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記液滴吐出素子の前記各ノズルはＶ字形状に形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記駆動部は、前記駆動部の前記ノズルに対向する領域にノズル栓を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
液状体を通すノズルを有するノズルプレートと、
前記液状体に圧力を付与する複数の駆動部とを備え、
複数の前記駆動部のうち、少なくとも２つの前記駆動部が駆動して前記液状体に圧力を付与して、１つの前記ノズルから前記液状体を液滴として吐出することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記駆動部は、非駆動時に前記ノズルプレートに接触することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の液滴吐出ヘッドであって、
複数の前記駆動部のうち少なくとも２つの隣り合う前記駆動部は接触していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１３】
ノズルに連通する圧力室と該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有する液滴吐出素子を複数並べて形成した液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記複数の液滴吐出素子のうち液滴を吐出しない予定の液滴吐出素子の前記駆動部が前記ノズルの対応する部分を遮蔽する遮蔽工程と、
前記複数の液滴吐出素子のうち液滴を吐出する予定の液滴吐出素子の前記駆動部が前記ノズルの対応する部分を開放する開放工程と、
前記遮蔽工程と前記開放工程とのあと、液滴を吐出する予定の液滴吐出素子の前記駆動部が前記圧力室の容積を変化させ、前記圧力室に液状体を充填する充填工程と、
前記充填された前記液状体を前記ノズルから液滴として吐出する吐出工程と、を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項１４】
被塗布物に液滴を吐出して塗布する液滴吐出装置であって、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記被塗布物と前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動する移動部とを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１】
ノズルから液滴を吐出する複数の液滴吐出素子を並べて形成した液滴吐出ヘッドであって、
前記液滴吐出素子は、前記ノズルに連通する、液状体を充填する圧力室と、該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有し、
前記駆動部を駆動して前記圧力室の圧力容積を変化させることにより前記ノズルから前記液状体の一部を前記液滴として吐出し、
前記駆動部は、隣接する前記液滴吐出素子の前記圧力室の内壁の一部を構成することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記ノズルを有するノズルプレートを備え、
前記駆動部は非駆動時に前記ノズルの少なくとも一部を遮蔽し、駆動時に前記ノズルの少なくとも一部を開くことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
液滴を吐出する複数の液滴吐出素子を並べて形成した液滴吐出ヘッドであって、
前記液滴吐出素子は、ノズルと、該ノズルに連通する、液状体を充填する圧力室と、該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有し、前記駆動部を駆動して前記圧力室の容積を変化させることにより前記ノズルから前記液状体の一部を前記液滴として吐出し、
前記駆動部は非駆動時に前記ノズルの少なくとも一部を遮蔽し、駆動時に前記ノズルの少なくとも一部を開くことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記駆動部は圧電素子を含んで構成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドであって、
複数の前記液滴吐出素子のうち少なくとも２つの隣り合う前記液滴吐出素子が共通の前記ノズルから前記液滴を吐出することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記共通の前記ノズルの少なくとも一部に凸部が形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記共通の前記ノズルの少なくとも一部に２つの凸部が互いに対向して形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記液滴吐出素子の前記各ノズルはＶ字形状に形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記駆動部は、前記駆動部の前記ノズルに対向する領域にノズル栓を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
液状体を通すノズルを有するノズルプレートと、
前記液状体に圧力を付与する複数の駆動部とを備え、
複数の前記駆動部のうち、少なくとも２つの前記駆動部が駆動して前記液状体に圧力を付与して、１つの前記ノズルから前記液状体を液滴として吐出することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記駆動部は、非駆動時に前記ノズルプレートに接触することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の液滴吐出ヘッドであって、
複数の前記駆動部のうち少なくとも２つの隣り合う前記駆動部は接触していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１３】
ノズルに連通する圧力室と該圧力室の容積を変化させる駆動部とを有する液滴吐出素子を複数並べて形成した液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記複数の液滴吐出素子のうち液滴を吐出しない予定の液滴吐出素子の前記駆動部が前記ノズルの対応する部分を遮蔽する遮蔽工程と、
前記複数の液滴吐出素子のうち液滴を吐出する予定の液滴吐出素子の前記駆動部が前記ノズルの対応する部分を開放する開放工程と、
前記遮蔽工程と前記開放工程とのあと、液滴を吐出する予定の液滴吐出素子の前記駆動部が前記圧力室の容積を変化させ、前記圧力室に液状体を充填する充填工程と、
前記充填された前記液状体を前記ノズルから液滴として吐出する吐出工程と、を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項１４】
被塗布物に液滴を吐出して塗布する液滴吐出装置であって、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記被塗布物と前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動する移動部とを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２２２８３９（Ｐ２００７−２２２８３９Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４９７４１（Ｐ２００６−４９７４１）
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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