(57)【要約】  圧電素子による駆動部分の耐久性を向上させ、生産性を向上させることの可能な液滴吐出装置を提供すること。  ノズル４１に連通する圧力室４２と、この圧力室４２の一部をなす振動膜３２と、この振動膜３２を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を振動膜３２に伝える振動膜３２上の突起３１と、圧力室４２に連通する流路３５とを備え、ノズル４１から液滴を吐出する。突起３１における少なくとも振動膜３２近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部であり、振動膜３２とこの拡大部の側壁３１ｂとのなす角が鈍角であり、及び／又は、振動膜３２と側壁３１ｂとの境界部に丸みＲ１を付与してある。
2008050435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに連通する圧力室と、この圧力室の一部をなす振動膜と、この振動膜を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を前記振動膜に伝える振動膜上の突起と、前記圧力室に連通する流路とを備え、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置であって、
前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部であり、前記振動膜とこの拡大部の側壁とのなす角が鈍角であり、及び／又は、前記振動膜と前記側壁との境界部に丸みを付与してある液滴吐出装置。
【請求項２】
ノズルに連通する圧力室と、この圧力室の一部をなす振動膜と、この振動膜を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を前記振動膜に伝える振動膜上の突起と、前記圧力室に連通する流路とを備え、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置であって、
前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部であり、前記突起の頂部及びその近傍の外壁が前記振動膜に直交するように形成されている液滴吐出装置。
【請求項３】
ノズルに連通する圧力室と、この圧力室の一部をなす振動膜と、この振動膜を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を前記振動膜に伝える振動膜上の突起と、前記圧力室に連通する流路とを備え、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置であって、
前記突起の側壁に対向する周囲には、前記振動膜が連続すると共に、前記振動膜に近接するに従って前記突起に近接する内壁を少なくとも前記振動膜近傍に有し、
前記振動膜とこの内壁とのなす角が鈍角であり、及び／又は、前記振動膜と前記内壁との境界部に丸みを付与してある液滴吐出装置。
【請求項４】
前記突起及び前記振動膜は板状部材に形成され、
前記突起の頂部は前記板状部材の最上面と同一高さ又はこれより低く形成され、
前記振動膜の周部で少なくとも前記圧電素子の位置する部分の上面は、前記突起の頂部と前記振動膜の上面との間の高さに形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記突起、振動膜及びその周囲の部材が同一材料により一体的に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記突起、振動膜及びその周囲の部材が樹脂材料により一体的に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記振動膜に直交する方向視において、前記振動膜のうち前記突起に覆われる部分の面積が残余の部分の面積よりも大きく形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
前記振動膜に直交する方向視において、前記突起及び前記振動膜の輪郭が円形である請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関する。さらに詳しくは、ノズルに連通する圧力室と、この圧力室の一部をなす振動膜と、この振動膜を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を前記振動膜に伝える振動膜上の突起と、前記圧力室に連通する流路とを備え、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記液滴吐出装置としては、例えば次の特許文献１、２に記載のものが知られている。
【特許文献１】特開平４−３５５１４７号
【特許文献２】特開２００３−６２９９４号
【０００３】
これらの文献では、金属板等で形成される振動膜にアイランドと呼ばれる凸部を感光性樹脂等で形成している。これらの凸部に関しては、振動膜中央付近のたわみ防止や圧電素子からの振動伝達の向上のために様々な形状的工夫がなされている。しかし、振動膜に生じる応力の対策や、製造上の問題に対する有効な解決策は十分に示されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、圧電素子による駆動部分の耐久性を向上させ、生産性を向上させることの可能な液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る液滴吐出装置の第一の特徴は、ノズルに連通する圧力室と、この圧力室の一部をなす振動膜と、この振動膜を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を前記振動膜に伝える振動膜上の突起と、前記圧力室に連通する流路とを備え、前記ノズルから液滴を吐出する構成において、
前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部であり、前記振動膜とこの拡大部の側壁とのなす角が鈍角であり、及び／又は、前記振動膜と前記側壁との境界部に丸みを付与したことにある。【０００６】
同特徴によれば、「前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部である」ので、突起や振動膜を成形する際において型を使用する場合には離型性が向上し、また、リソグラフィーや物理的材料除去加工も容易となる。しかも、応力集中が発生し易い境界部に鈍角又は丸みを付与することで、当該部分の破損を防ぎ、また、突起の振動を振動膜に円滑に伝達させることができる。なお、少なくとも基部が拡大部であればよいので、突起全体を拡大部として構成してもよい。【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る液滴吐出装置の第二の特徴は、ノズルに連通する圧力室と、この圧力室の一部をなす振動膜と、この振動膜を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を前記振動膜に伝える振動膜上の突起と、前記圧力室に連通する流路とを備え、前記ノズルから液滴を吐出する構成において、
前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部であり、前記突起の頂部及びその近傍の外壁が前記振動膜に直交するように形成されていることにある。【０００８】
同第二の特徴によれば、「前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部である」ので、上述の通り加工が容易である。しかも、「前記突起の頂部及びその近傍の外壁が前記振動膜に直交するように形成」されているので、成形型を利用した際には当該部分の高さ精度をピンの高さで高度に調整することができる。また、圧電素子との接触面積を確保することが可能となり、圧電素子との接合部分の破損を防止することができる。【０００９】
さらに、上記目的を達成するため、本発明に係る液滴吐出装置の第三の特徴は、ノズルに連通する圧力室と、この圧力室の一部をなす振動膜と、この振動膜を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を前記振動膜に伝える振動膜上の突起と、前記圧力室に連通する流路とを備え、前記ノズルから液滴を吐出する構成において、
前記突起の側壁に対向する周囲には、前記振動膜が連続すると共に、前記振動膜に近接するに従って前記突起に近接する内壁を少なくとも前記振動膜近傍に有し、前記振動膜とこの内壁とのなす角が鈍角であり、及び／又は、前記振動膜と前記内壁との境界部に丸みを付与したことにある。【００１０】
同第三の特徴によれば、振動膜に近接するに従って突起に近接する内壁を形成したことで、上述の通り加工が容易である。しかも、応力集中が発生し易い境界部に鈍角又は丸みを付与することで、当該部分の破損を防ぎ、また、振動膜の振動を内壁に至るまでの間に円滑に緩和させることができる。さらに、突起や振動膜を成形する際において型を使用する場合には離型性が向上し、リソグラフィーや物理的材料除去加工も容易となる。【００１１】
上記第一〜第三の特徴において、前記突起及び前記振動膜は板状部材に形成され、前記突起の頂部は前記板状部材の最上面と同一高さ又はこれより低く形成され、前記振動膜の周部で少なくとも前記圧電素子の位置する部分の上面は、前記突起の頂部と前記振動膜の上面との間の高さに形成されるように構成してもよい。同構成によれば、圧電素子の先端を振動膜の径内に収めるような加工等を行わずとも圧電素子を突起の頂部のみに確実に接合することができる。【００１２】
また、上記各特徴において、前記突起、振動膜及びその周囲の部材が同一材料により一体的に形成されてもよい。同特徴によれば、これらの部分が一体に形成されて接合が不要なため、上記応力集中・破損をより一層緩和することができる。【００１３】
さらに、上記各特徴において、前記突起、振動膜及びその周囲の部材が樹脂材料により一体的に形成されてもよい。同特徴によれば、これらの部分の間の接合が確実であり、上記応力集中・破損の緩和をより一層推進することができ、また、成形加工によるときは離型性がよく生産性が向上する。成形は１種類のみの樹脂材料を用いる他、２種類以上の樹脂を部分的に供給してもよい。【００１４】
上記特徴に加え、前記振動膜に直交する方向視において、前記振動膜のうち前記突起に覆われる部分の面積が残余の部分の面積よりも大きく形成されてもよい。これにより、突起に覆われ剛性の向上した振動膜の面積が増大し、振動膜が広範囲で撓まずに振動するので、圧力室に対する加圧効率が向上する。【００１５】
さらに、前記振動膜に直交する方向視において、前記突起及び前記振動膜の輪郭を円形としてもよい。円形に構成することで、全方向に対して変位と歪みが均等に伝達し、振動膜が円滑に振動すると共に局所的な疲労破壊も抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
上記本発明に係る液滴吐出装置の特徴によれば、圧電素子による振動膜境界部や圧電素子との接合部など駆動部分の耐久性を向上させ、離型性や加工性を良好にして生産性を向上させ得るに至った。【００１７】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）はヘッドの分解斜視図、（ｂ）は突起近傍の斜視図である。
【図２】ヘッドの縦断面図である。
【図３】ヘッドの下部縦断面図である。
【図４】突起及び連通孔近傍の平面図である。
【図５】図４の底面側からの斜視図である。
【図６】突起近傍の縦断面図である。
【図７】図６の別実施形態である。
【図８】突起及び振動膜を形成する金型の縦断面図である。
【図９】突起近傍の別実施形態を示す平面図である。
【図１０】突起近傍のさらに別の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１：液滴吐出装置、２：ヘッド、６：上蓋、７：ケーブル、７ａ，ｂ：導線、８：押さえ具、９：治具、９ａ：斜面、９ｂ；接当部、１０：圧電素子、１０ａ：保持部、１０ｂ：活性部、１０ｃ：接続部、１０ｄ：下端、１０ｆ１，２：外部電極、２０：ブラケット、２１：溝部、２１ａ：傾斜面、２２：上解放部、２３：固定部、２３ａ：横面、２３ｂ：底面、２４：空洞部、２５：第２の溝部、２５ａ：突部、２５ｂ：対抗面、２６：第３の溝部、２６ａ：分岐部、２７：接続口、２７ｃ：流路、２９：突起、３０：振動プレート、３１：突起、３１ａ：上部、３１ｂ：側壁、３２：振動膜、３２ａ：周部、３２ｂ：中央部、３２ｄ：内境界、３２ｅ：外境界、３３：凹部、３３ａ：内壁、３４：上面、３５：流路、３５ａ：終端、３５ｘ：溝、３６：連通孔、３９ａ：丸孔、３９ｂ：長孔、４０：ノズルプレート、４１：ノズル、４２：圧力室、４２ａ：下流側壁、４２ｂ：上流側壁、４２ｘ：凹部、４３：連通路、４９ａ：丸穴、４９ｂ：長穴、５０：接触子、５０ａ：第一接触子、５０ｂ：第二接触子、５１：基部、５２：屈曲部、５４：中間部、５５：接続片、１００：金型、１０１：上型、１０２：下型、１０３：基型、１０３ａ：円筒部、１０３ｂ：テーパー部、１０３ｃ：突出部、１０４：ピン、１０５：空洞部、Ｃ１，２：交差角、ＣＳ：角部、ＣＬ：交差部、Ｒ１：丸み
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１〜６に示すように、本発明に係る液滴吐出装置１は、図示しないカートリッジから供給される液体をノズル４１から液滴として吐出するヘッド２を備えている。このヘッド２は、ブラケット２０に対し、圧電素子１０、振動プレート３０、ノズルプレート４０、接触子５０、上蓋６及びケーブル７が固定されてなる。ここで、ブラケット２０、振動プレート３０、ノズルプレート４０及び上蓋６は、それぞれ樹脂材料により射出成形されている。なお、これら各部材はガラス、金属等で構成してもよく、また、エッチングや電鋳加工等により形成してもよい。【００２１】
ブラケット２０には、圧電素子１０を誘導する溝部２１が上下に貫通して形成されており、この誘導する溝部２１の上解放部２２から下側に向かって固定部２３，空洞部２４が配置されている。また、上解放部２２近傍には第２の溝部２５が形成され、ブラケット２０の上部には上解放部２２からブラケット２０の背部に向かってケーブル７固定用の第３の溝部２６が形成されている。また、ブラケット２０の背面には、カートリッジ接続用の接続口２７が設けられ、ブラケット２０の下面は振動プレート３０，ノズルプレート４０と嵌合されると共にこれらに嵌合する突起２９を備えている。ヘッド２の下部先方には振動プレート３０，ノズルプレート４０によって圧電素子１０により駆動される圧力室やノズルが形成され、第２の溝部２５には圧電素子１０とケーブル７とを電気接続する接触子５０が嵌合される。【００２２】
圧電素子１０は例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いて構成され、下端側の活性部１０ｂは通電により伸縮する。中央の保持部１０ａでブラケット２０に固定されるので、下端１０ｄの位置を上下振動させ、後述の突起３１を介して振動膜３２を振動させる。上部の接続部１０ｃには一対の外部電極が形成され、接触子５０の基部５１から延びる屈曲部５２の部分と接続される。圧電素子１０は断面方形であり、上解放部２２から挿入されて固定部２３を介して先端側を空洞部２４に配置させる。また、圧電素子１０は固定部２３において接着剤により固定される。図２に示すように、誘導する溝部２１は圧電素子１０の取り付け状態で上下に貫通し、上解放部２２より突起３１を観察可能である。誘導する溝部２１の圧電素子１０に対する対向面には、上解放部２２から離れて下側に向かうほど圧電素子１０に近接する傾斜面２１ａを備えている。この傾斜面２１ａは治具９の斜面９ａと接触し、治具９の押し込みで圧電素子１０を固定部２３に精度良く嵌合させる。【００２３】
第３の溝部２６には先端に導線７ａ，７ｂを露出させたケーブル７が嵌入され、押さえ具８で抜け止めがなされる。導線７ａ、７ｂは上解放部２２の中央部に突出する分岐部２６ａで左右に振り分けられ、第一、第二接触子５０ａ，５０ｂと接続片５５の折り曲げにより接続される。その後、上蓋６が取り付けられて、上部を保護する。【００２４】
振動プレート３０，ノズルプレート４０はそれぞれ重ね合わされて接着され、ブラケット２０の下部に嵌合される。振動プレート３０は、丸孔３９ａ，長孔３９ｂを有しており、ブラケット２０の下端から突出する一対の突起２９をそれぞれ貫通し、位置決めがなされる。また、ノズルプレート４０のうち、先の振動プレート３０における丸孔３９ａ、長孔３９ｂの同位置には、丸穴４９ａ，長穴４９ｂがそれぞれ形成されている。丸孔３９ａ、丸穴４９ａ、長孔３９ｂ及び長穴４９ｂには一対の突起２９が各々嵌合し、これらブラケット２０，振動プレート３０，ノズルプレート４０の位置決めが高精度に維持される。なお、丸穴４９ａ，長穴４９ｂは底を有し、突起２９が貫通しないので、吐出された液体等がノズルプレート４０の下面に付着してもその清掃が容易であり、異種液体の不測の混入を防止することができる。【００２５】
振動プレート３０には先の誘導する溝部２１の下端近傍に突起３１，振動膜３２、凹部３３を有している。ノズルプレート４０の上面には圧力室４２形成用の凹部４２ｘが設けられ、振動プレート３０の下面には圧力室４２に連通する流路３５を形成するための溝３５ｘが設けられ、これら両プレートの貼り合わせで圧力室４２及び流路３５が形成される。この流路３５は連通孔３６を介してブラケット２０の流路２７ｃに連通する。突起３１，振動膜３２，凹部３３の境界部は図４，６に示すように同心円状であり、順次拡径している。圧力室４２は連通路４３を介してノズル４１と連通している。圧電素子１０の下端１０ｄはその一部を突起３１の一部に接当させ、両者は接着剤により固着されている。また、下端１０ｄよりも凹部３３の外形は大きく、したがって、下端１０ｄが上面３４に接触することを防いでいる。【００２６】
図４〜６に示すように、前記突起３１における振動膜３２近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部である。本実施例ではこの拡大部を振動膜３２に近接するに従って直径を拡大するように形成してあり、その外側が側壁３１ｂである。そして、振動膜３２との交差部分である内境界３２ｄにおける側壁３１ｂと振動膜３２との交差角Ｃ１を鈍角に形成することで、この内境界３２ｄ及びその近傍の剛性を保持すると共に、成形型からの離型性を向上させてある。よって、傾斜する側壁３１ｂは内境界３２ｄ近傍部分のみに止めてもよい。【００２７】
突起３１のうち側壁３１ｂの上部３１ａは、その外壁が振動膜３２に直交するように形成され、本実施形態では円柱状に形成されている。このように上部３１ａを円柱状に形成することで、上部３１ａ自体の剛性の低下を防ぐ。また、成形型を丸穴と丸ピンとで構成可能であり、ピンの高さ調整によりこの上部３１ａの高さ精度の向上を図っている。このような金型は、具体的には、図８に示すような構成が採用される。金型１００は上型１０１と下型１０２とを有し、上型１０１は基型１０３の円筒孔１０３ａにピン１０４を嵌合させ、空洞部１０５に樹脂が充填されて成形がなされる。円筒孔１０３ａに対するピン１０４の挿入位置は調整が容易であり、円筒孔１０３ａの下端とピン１０４の下端との距離Ｈが先の上部３１ａの高さとなる。テーパー部１０３ｂは先の側壁３１ｂを形成し、突出部１０３ｃは振動膜３２の一部を形成する。【００２８】
振動膜３２は前記突起３１に覆われた円盤状の中央部３２ｂとその周囲に位置する円環状の周部３２ａとよりなる。本実施例では、図４に示す平面視において、中央部３２ｂを周部３２ａの面積よりも大きく設定することで、突起３１に伝達される圧電素子１０からの振動を振動膜３２全体により均一に伝達可能に構成してある。【００２９】
突起３１に関し、上記の如く交差角Ｃ１を鈍角に形成する替わりに、図７の如く内境界３２ｄ近傍に丸みＲ１を付与してもよい。この場合、内境界３２ｄは所謂Ｒ尻となる。また、凹部３３と振動膜３２との間には円筒状の内壁３３ａが介在し、この内壁３３ａと振動膜３２との間の外境界３２ｅにおける交差角Ｃ２を鈍角に形成してもよく、これによって振動膜３２の剛性と離型性が向上する。この外境界３２ｅ近傍に丸みを付与したり、内壁３３ａに振動膜に近接するに従って突起３１に近接する勾配を付与してよいのは内境界３２ｄ及び側壁３１ｂの場合と同様である。【００３０】
振動膜３２の外径よりも圧力室４２の外径は大きく、連通路４３側で振動膜３２の外境界３２ｅと圧力室４２の下流側壁４２ａとがほぼ一致するように両者は偏心して重ね合わせられる。この偏心により、流路３５側では振動膜の外境界３２ｅと圧力室４２の上流側壁４２ｂとの間にクリアランスを形成でき、そのクリアランス部分に流路３５の終端３５ａを位置させてある。【００３１】
振動プレート３０とノズルプレート４０との貼り合わせ時において、両者の間に接着剤が塗布される。この接着剤としては、液状の熱硬化型接着剤等を用いることができるが、両プレート３０，４０と同一の樹脂を分散させたワニスを接着剤として用いてもよい。塗布に際しては、例えば、両プレート３０，４０のうちの一方の接合面に接着剤を数滴滴下し、スピンコーターで回転させて均一な液膜を形成し、この接着剤の液膜上に他方のプレートを重ね合わせるとよい。その後、接合した両プレート３０，４０を型に挿入して両プレート同士を密着させ、熱硬化型接着剤の場合は加熱炉で加熱して接着剤を硬化させる。【００３２】
本実施形態では、振動膜３２と流路とが同一の振動プレート３０に形成されているので、上述の通り、流路３５の終端３５ａにおける接着剤の溜まる一対の角部ＣＳは圧力室４２の空間に突出し、流路３５を閉塞することはない。【００３３】
上述の如きヘッド２の組み立てを行うに際しては、まず、圧電素子１０に接着剤を塗布すると共に、この圧電素子１０を上解放部２２から誘導する溝部２１に挿入し、固定部２３へ移動する。この状態で治具９を誘導する溝部２１に挿入し、斜面９ａ，接当部９ｂと圧電素子１０及び溝部２１との接当により固定部２３に圧電素子１０を押し込み、接着剤を硬化させる。【００３４】
一方、別工程で振動プレート３０及びノズルプレート４０を互いに接着する。そして、これら両プレートの丸孔３９ａ、丸穴４９ａ、長孔３９ｂ及び長穴４９ｂにブラケット２０の下部の一対の突起２９を各々嵌合させて接着する。なお、プレート３０，４０のブラケットへの接着に先立って圧電素子１０の下端１０ｄに接着剤を塗布することで、振動プレート３０の突起３１に圧電素子１０の下端１０ｄを接当させ、これらを接着する。【００３５】
その後、第２の溝部２５に接触子５０を挿入すると共に第３の溝部２６にケーブル７を嵌入し、導線７ａ，７ｂを接続片５５の折り曲げで固定し、外部電極１０ｆ１、１０ｆ２、第一、第二接触子５０ａ，５０ｂ、導線７ａ，７ｂそれぞれの電気接続を完了させる。そして、ケーブル７から駆動電流を供給し、誘導する溝部２１を介して突起３１を観察する。下端１０ｄと突起３１との固着は突起３１の振動により確認が可能である。【００３６】
次に、本発明のさらに別の実施形態の可能性を列挙する。なお、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。【００３７】
上記実施形態では、流路３５が圧力室４２の中心を通るように構成した。しかし、図９に示すように、圧力室４２の片側に偏心させて流路３５を位置させ、圧力室４２と流路３５とが一部重なるように構成してもよい。流路３５の終端３５ａ１は上記実施形態の如く圧力室４２と重ねてもよいが、終端３５ａを圧力室４２の外側まで延長させてもよい。いずれの場合も、一対の角部ＣＳに接着剤が溜まっても、この接着剤が流路を塞ぐことはない。また、突起３１や圧力室４２の外径は円形に限られず、図１０のような形状を採用しても構わない。その他、本発明に係る液滴吐出装置は本発明の趣旨に添う限り様々な改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、化学実験、バイオテクノロジー実験、医療診断、エレクトロニクス生産等に利用することができる。液体は多種類のものを用いることができる。例えば、ＤＮＡ・蛋白質・菌類等の生体材料、蛍光微粒子、導電体微粒子、樹脂微粒子、セラミック微粒子、顔料染料等、微粒子を含む液体を用いることができる。また、蒸留水等、表面張力の高い液体や、高価な液体を少量用いるのにも適している。印刷により線画等を描く他、例えば、電極形成やマイクロレンズを作成することができる。さらに、液滴を吐出させることで、例えば生体材料チップ等所定の複数箇所に液滴を配置させる他、分注、散布による匂い発生、吐出量調整による配合調整、成膜等に用いることもできる。
【図１】
2008050435.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008050435.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008050435.tif 000011
【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年10月30日(2007.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに連通する圧力室と、この圧力室の一部をなす振動膜と、この振動膜を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を前記振動膜に伝える振動膜上の突起と、前記圧力室に連通する流路とを備え、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置であって、
前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部であり、前記振動膜とこの拡大部の側壁とのなす角が鈍角であり、及び／又は、前記振動膜と前記側壁との境界部に丸みを付与してあり、前記突起、振動膜及びその周囲の部材が樹脂材料の成形加工により一体的に形成されている液滴吐出装置。
【請求項２】
ノズルに連通する圧力室と、この圧力室の一部をなす振動膜と、この振動膜を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を前記振動膜に伝える振動膜上の突起と、前記圧力室に連通する流路とを備え、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置であって、
前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部であり、前記突起の頂部及びその近傍の外壁が前記振動膜に直交するように形成されている液滴吐出装置。
【請求項３】
前記突起の側壁に対向する周囲には、前記振動膜が連続すると共に、前記振動膜に近接するに従って前記突起に近接する内壁を少なくとも前記振動膜近傍に有し、前記振動膜とこの内壁とのなす角が鈍角であり、及び／又は、前記振動膜と前記内壁との境界部に丸みを付与してある請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記突起及び前記振動膜は板状部材に形成され、前記突起の頂部は前記板状部材の最上面と同一高さ又はこれより低く形成され、前記振動膜の周部で少なくとも前記圧電素子の位置する部分の上面は、前記突起の頂部と前記振動膜の上面との間の高さに形成されている請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記振動膜に直交する方向視において、前記振動膜のうち前記突起に覆われる部分の面積が残余の部分の面積よりも大きく形成されている請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部であり、前記振動膜とこの拡大部の側壁とのなす角が鈍角であり、及び／又は、前記振動膜と前記側壁との境界部に丸みを付与してあり、前記突起、振動膜及びその周囲の部材が樹脂材料の成形加工により一体的に形成されていることにある。
［０００６］
同特徴によれば、「前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部である」ので、突起や振動膜を成形する際において型を使用する場合には離型性が向上する。しかも、応力集中が発生し易い境界部に鈍角又は丸みを付与することで、当該部分の破損を防ぎ、また、突起の振動を振動膜に円滑に伝達させることができる。なお、少なくとも基部が拡大部であればよいので、突起全体を拡大部として構成してもよい。さらに、前記突起、振動膜及びその周囲の部材が樹脂材料の成形加工により一体的に形成されている。これにより、これらの部分の間の接合が確実であり、上記応力集中・破損の緩和をより一層推進することができ、また、成形加工によるときの離型性がよく生産性が向上する。成形は１種類のみの樹脂材料を用いる他、２種類以上の樹脂を部分的に供給してもよい。
［０００７］
また、上記目的を達成するため、本発明に係る液滴吐出装置の第二の特徴は、ノズルに連通する圧力室と、この圧力室の一部をなす振動膜と、この振動膜を振動させる圧電素子と、この圧電素子に接合してその振動を前記振動膜に伝える振動膜上の突起と、前記圧力室に連通する流路とを備え、前記ノズルから液滴を吐出する構成において、
前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部であり、前記突起の頂部及びその近傍の外壁が前記振動膜に直交するように形成されていることにある。
［０００８］
同第二の特徴によれば、「前記突起における少なくとも前記振動膜近傍の基部はこの振動膜に近接するに従って断面積が拡大する拡大部である」ので、上述の通り加工が容易である。しかも、「前記突起の頂部及びその近傍の外壁が前記振動膜に直交するように形成」されているので、成形型を利用した際には当該部分の高さ精度をピンの高さで高度に調整することができる。また、圧電素子との接触面積を確保することが可能となり、圧電素子との接合部分の破損を防止することができる。
［０００９］
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
前記突起の側壁に対向する周囲には、前記振動膜が連続すると共に、前記振動膜に近接するに従って前記突起に近接する内壁を少なくとも前記振動膜近傍に有し、前記振動膜とこの内壁とのなす角が鈍角であり、及び／又は、前記振動膜と前記内壁との境界部に丸みを付与してもよい。
［００１０］
同特徴によれば、振動膜に近接するに従って突起に近接する内壁を形成したことで、上述の通り加工が容易である。しかも、応力集中が発生し易い境界部に鈍角又は丸みを付与することで、当該部分の破損を防ぎ、また、振動膜の振動を内壁に至るまでの間に円滑に緩和させることができる。さらに、突起や振動膜を成形する際において型を使用する場合には離型性が向上し、また、リソグラフィーや物理的材料除去加工も容易となる。
［００１１］
上記第一、第二の特徴において、前記突起及び前記振動膜は板状部材に形成され、前記突起の頂部は前記板状部材の最上面と同一高さ又はこれより低く形成され、前記振動膜の周部で少なくとも前記圧電素子の位置する部分の上面は、前記突起の頂部と前記振動膜の上面との間の高さに形成されるように構成してもよい。同構成によれば、圧電素子の先端を振動膜の径内に収めるような加工等を行わずとも圧電素子を突起の頂部のみに確実に接合することができる。
［００１２］
［００１３］
［００１４］
上記特徴に加え、前記振動膜に直交する方向視において、前記振動膜のうち前記突起に覆われる部分の面積が残余の部分の面積よりも大きく形成されてもよい。これ
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
により、突起に覆われ剛性の向上した振動膜の面積が増大し、振動膜が広範囲で撓まずに振動するので、圧力室に対する加圧効率が向上する。
［００１５］
発明の効果
［００１６］
上記本発明に係る液滴吐出装置の特徴によれば、圧電素子による振動膜境界部や圧電素子との接合部など駆動部分の耐久性を向上させ、離型性や加工性を良好にして生産性を向上させ得るに至った。
［００１７］
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
［００１８］
［図１］（ａ）はヘッドの分解斜視図、（ｂ）は突起近傍の斜視図である。
［図２］ヘッドの縦断面図である。
［図３］ヘッドの下部縦断面図である。
［図４］突起及び連通孔近傍の平面図である。
［図５］図４の底面側からの斜視図である。
［図６］突起近傍の縦断面図である。
［図７］図６の別実施形態である。
［図８］突起及び振動膜を形成する金型の縦断面図である。
［図９］突起近傍の別実施形態を示す平面図である。
［図１０］突起近傍のさらに別の実施形態を示す平面図である。
符号の説明
［００１９］
１：液滴吐出装置、２：ヘッド、６：上蓋、７：ケーブル、７ａ，ｂ：導線、８：押さえ具、９：治具、９ａ：斜面、９ｂ；接当部、１０：圧電素子、１０ａ：保持部、１０ｂ：活性部、１０ｃ：接続部、１０ｄ：下端、１０ｆ１，２：外部電極、２０：ブラケット、２１：溝部、２１ａ：傾斜面、２２：上解放部、２３：固定部、２３ａ：横面、２３ｂ：底面、２４：空洞部、２５：第２の溝部、２５ａ：突部
【国際調査報告】
2008050435.tif 000013
2008050435.tif 000014
2008050435.tif 000015
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