(57)【要約】  簡素な構造で流路閉塞の問題が生じず生産効率のよい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。第一の部材及び第二の部材を備え、振動膜３２、突起３１、流路となる溝３５ｘ及びこの溝３５ｘに連通する供給孔が第一の部材に設けられる。ノズル４１及び圧力室４２となる凹部４２ｘが第二の部材に設けられる。第一の部材と第二の部材とを接着剤により貼り合わせることで溝部分に流路３５を形成すると共に凹部部分に圧力室４２を形成する。溝３５ｘ及び凹部３３を一部で重ね合わせることにより流路３５と圧力室４２とを連通させる。
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【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、
第一の部材及び第二の部材を備え、前記振動膜、前記突起、前記流路となる溝及びこの溝に連通する供給孔が第一の部材に設けられ、前記ノズル及び前記圧力室となる凹部が前記第二の部材に設けられ、前記第一の部材と第二の部材とを接着剤により貼り合わせることで前記溝部分に前記流路を形成すると共に前記凹部部分に前記圧力室を形成し、前記溝及び前記凹部を一部で重ね合わせることにより前記流路と圧力室とを連通させてある液滴吐出装置。
【請求項２】
前記第一の部材及び／又は前記第二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記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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又は２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】
上記液滴吐出装置に用いられる成型品としては、例えば次の特許文献１に記載のものが知られている。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０２／００２６９７
【０００３】
同文献によれば、ノズルに連通する個別インク室、個別インク流路及び共通インク流路を形成するそれぞれの凹部がノズルチャンバープレートに形成され、その上に振動膜プレートが貼り合わせられている。このような構造をとると、ノズル周辺の構成部材が簡素される利点がある。そして、これらの両プレートは同文献では例えばワニス等の接着剤により接合されている。このように接着剤を用いてプレートを接着する場合、溜まっていた接着剤が流路に流れ込むことで流路が閉塞される虞がある。【０００４】
例えば、図１１（ａ）に示すように、個別インク室に相当する圧力室４２’を形成する凹部４２ｘ’と断面が方形の流路３５’を形成する溝３５ｘ’とがノズルチャンバープレートに形成されていると仮定する。なお、同図ではノズルチャンバープレートの凹部、溝のみを輪郭で示す。また、このノズルチャンバープレートに振動膜プレートが接着剤で貼り合わされるものとする。【０００５】
プレートの上面に接着剤が塗布された場合には、その接着剤が表面張力によって上角ＣＴ周辺に溜まり易い。したがって、２枚のプレートが接合されると、上角ＣＴ周辺に溜まっていた接着剤は他のプレートと接触することによって流路内に流れ込むこととなり、これが流路閉塞の原因となる。また、流れ込んだ接着剤は下角ＣＤに溜まることとなり、この部分でも流路閉塞は発生し易い。同図の場合では、上角ＣＴの近くに下角ＣＤが位置しているので、両者の相乗作用により、さらに流路閉塞が発生し易い状況となり、製造上の歩留まりが低下する。【０００６】
このような角部を原因とする接着剤による流路閉塞の問題を打開すべく、図１１（ｂ）のように流路３５’と圧力室４２’との間にテーパー部３５ｅ’を設ける対策も講じ得る。しかし、同構成では、圧力室４２’に作用する吐出圧力がテーパー部３５ｅ’に逃げ、圧力の伝達効率が低下する。また、流路の流動抵抗を維持するには別途テーパー部３５’に流動抵抗を設けねばならず加工が煩雑である。さらに、同テーパー部３５ｅ’の存在で圧力室４２’近傍の剛性が不均一となる不都合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、簡素な構造で流路閉塞の問題が生じず生産効率のよい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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る液滴吐出装置の特徴は、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、
第一の部材及び第二の部材を備え、前記振動膜、前記突起、前記流路となる溝及びこの溝に連通する供給孔が第一の部材に設けられ、前記ノズル及び前記圧力室となる凹部が前記第二の部材に設けられ、前記第一の部材と第二の部材とを接着剤により貼り合わせることで前記溝部分に前記流路を形成すると共に前記凹部部分に前記圧力室を形成し、前記溝及び前記凹部を一部で重ね合わせることにより前記流路と圧力室とを連通させたことにある。【０００９】
同特徴によれば、例えば図４〜６に示すように、第一の部材である振動プレート３０と第二の部材であるノズルプレート４０との貼り合わせ時において、振動膜３２と流路の凹部３５ｘとが同一の振動プレート３０に形成されているので、接着剤が溜まり易いのは流路３５の終端３５ａにおける一対の角部ＣＳである。同図の場合、一対の角部ＣＳは圧力室４２の空間に突出しているので、溜まった接着剤がプレート同士の貼り合わせを原因に流路に流れることもない。また、圧力室の壁部と流路３５とは共に線状に交差部ＣＬで交わるが、それぞれは角部を構成しない壁部又は流路であるため、仮に接着剤が流れ込んでも、この交差部ＣＬで接着剤が溜まることもない。一方、例えば、図９の場合、流路の終端３５ａ’を圧力室４２’の外に位置させても、同終端３５ａにおける一対の角部ＣＳに溜まった接着剤は流路の終端部分のみに溜まり他の流路を閉塞することがない。したがって、両プレート３０，４０の貼り合わせ時において、流路となる溝と圧力室となる凹部とを重ねることで、接着剤による流路３５の閉塞を防止することが可能となった。【００１０】
上記構成において、前記第一の部材及び／又は前記第二の部材を樹脂材料により一体的に形成してもよい。【００１１】
また、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。【００１２】
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】
【００１３】
上記本発明に係る液滴吐出装置の特徴によれば、簡素な構造で流路閉塞の問題が生じず、同装置の生産効率を向上させ得るに至った。また、接着剤による流路閉塞を防止する趣旨でテーパー部等を圧力室の入口部に設ける必要もなく、圧力伝達効率を良好に維持しながら圧力室周囲の剛性が高い液滴と出装置を提供できるようになった。【００１４】
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】
【００１５】
【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。
【図１１】従来の圧力室と連通路との関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１６】
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：交差角、Ｃ２：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】
【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
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。【００３１】
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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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】
【００３５】
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】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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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、
第一の部材及び第二の部材を備え、前記振動膜、前記流路となる溝及びこの溝に連通する供給孔が第一の部材に設けられ、前記圧力室となる凹部が前記第二の部材に設けられ、前記第一の部材及び第二の部材はそれぞれ一体的に形成されており、前記第一、第二の部材は前記溝及び前記凹部の間に重なり部分を有するように接着されるものであり、この重なり部分近傍において前記溝及び前記凹部はそれぞれ対向する側のみに向けて開口してあり、前記第一の部材と第二の部材との間に塗布された接着剤により前記溝及び前記凹部の開口側を互いに対向させて貼り合わせることで前記溝部分に前記流路を形成すると共に前記凹部部分に前記圧力室を形成し、前記溝及び前記凹部の重なり部分により前記流路と圧力室とを連通させてある液滴吐出装置。
【請求項２】
前記突起は前記第一の部材に設けられ、前記ノズルは前記第二の部材に設けられてある請求項１記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記第一の部材及び前記第二の部材が樹脂材料により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４】
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。
【請求項５】
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の製造方法であって、
第一の部材及び第二の部材を備え、前記振動膜、前記流路となる溝及びこの溝に連通する供給孔が第一の部材に設けられ、前記圧力室となる凹部が前記第二の部材に設けられ、前記第一の部材及び第二の部材はそれぞれ一体的に形成されており、前記第一、第二の部材は前記溝及び前記凹部の間に重なり部分を有するように接着されるものであり、この重なり部分近傍において前記溝及び前記凹部はそれぞれ対向する側のみに向けて開口してあり、前記第一の部材と第二の部材との間に接着剤を塗布し、前記溝及び前記凹部の開口側を互いに対向させて前記第一の部材と第二の部材とを貼り合わせ、前記溝部分に前記流路を形成すると共に前記凹部部分に前記圧力室を形成し、前記溝及び前記凹部の重なり部分により前記流路と圧力室とを連通させる液滴吐出装置の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、液滴吐出装置及び液滴吐出装置の製造方法に関する。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及び液滴吐出装置の製造方法に関する。
背景技術
［０００２］
上記液滴吐出装置に用いられる成型品としては、例えば次の特許文献１に記載のものが知られている。
特許文献１：国際公開番号ＷＯ０２／００２６９７
［０００３］
同文献によれば、ノズルに連通する個別インク室、個別インク流路及び共通インク流路を形成するそれぞれの凹部がノズルチャンバープレートに形成され、その上に振動膜プレートが貼り合わせられている。このような構造をとると、ノズル周辺の構成部材が簡素される利点がある。そして、これらの両プレートは同文献では例えばワニス等の接着剤により接合されている。このように接着剤を用いてプレートを接着する場合、溜まっていた接着剤が流路に流れ込むことで流路が閉塞される虞がある。
［０００４］
例えば、図１１（ａ）に示すように、個別インク室に相当する圧力室４２’を形成する凹部４２ｘ’と断面が方形の流路３５’を形成する溝３５ｘ’とがノズルチャンバープレートに形成されていると仮定する。なお、同図ではノズルチャンバープレートの凹部、溝のみを輪郭で示す。また、このノズルチャンバープレートに振動膜プレートが接着剤で貼り合わされるものとする。
［０００５］
プレートの上面に接着剤が塗布された場合には、その接着剤が表面張力によって上角ＣＴ周辺に溜まり易い。したがって、２枚のプレートが接合されると、上角ＣＴ周辺に溜まっていた接着剤は他のプレートと接触することによって流路内に流れ込むこととなり、これが流路閉塞の原因となる。また、流れ込んだ接着剤は下角ＣＤに溜まることとなり、この部分でも流路閉塞は発生し易い。同図の場合では、上角ＣＴの近くに下
【手続補正４】
【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】
角ＣＤが位置しているので、両者の相乗作用により、さらに流路閉塞が発生し易い状況となり、製造上の歩留まりが低下する。
［０００６］
このような角部を原因とする接着剤による流路閉塞の問題を打開すべく、図１１（ｂ）のように流路３５’と圧力室４２’との間にテーパー部３５ｅ’を設ける対策も講じ得る。しかし、同構成では、圧力室４２’に作用する吐出圧力がテーパー部３５ｅ’に逃げ、圧力の伝達効率が低下する。また、流路の流動抵抗を維持するには別途テーパー部３５’に流動抵抗を設けねばならず加工が煩雑である。さらに、同テーパー部３５ｅ’の存在で圧力室４２’近傍の剛性が不均一となる不都合がある。
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００７］
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、簡素な構造で流路閉塞の問題が生じず生産効率のよい液滴吐出装置及び液滴吐出装置の製造方法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
［０００８］
上記目的を達成するため、本発明に係る液滴吐出装置の特徴は、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、第一の部材及び第二の部材を備え、前記振動膜、前記流路となる溝及びこの溝に連通する供給孔が第一の部材に設けられ、前記圧力室となる凹部が前記第二の部材に設けられ、前記第一の部材及び第二の部材はそれぞれ一体的に形成されており、前記第一、第二の部材は前記溝及び前記凹部の間に重なり部分を有するように接着されるものであり、この重なり部分近傍において前記溝及び前記凹部はそれぞれ対向する側のみに向けて開口してあり、前記第一の部材と第二の部材との間に塗布された接着剤により前記溝及び前記凹部の開口側を互いに対向させて貼り合わせることで前記溝部分に前記流路を形成すると共に前記凹部部分に前記圧力室を形成し、前記溝及び前記凹部の重なり部分により前記流路と圧力室とを連通させたことにある。
［０００９］
同特徴によれば、例えば図４〜６に示すように、第一の部材である振動プレート３０と第二の部材であるノズルプレート４０との貼り合わせ時において、振動膜３２と流路の凹部３５ｘとが同一の振動プレート３０に形成されているので、接着剤が溜まり易いのは流路３５の終端３５ａにおける一対の角部ＣＳである。同図の場合、一対の角部ＣＳは圧力室４２の空間に突出しているので、溜まった接着剤がプレート同士の貼り合
【手続補正５】
【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】
わせを原因に流路に流れることもない。また、圧力室の壁部と流路３５とは共に線状に交差部ＣＬで交わるが、それぞれは角部を構成しない壁部又は流路であるため、仮に接着剤が流れ込んでも、この交差部ＣＬで接着剤が溜まることもない。一方、例えば、図９の場合、流路の終端３５ａ’を圧力室４２’の外に位置させても、同終端３５ａにおける一対の角部ＣＳに溜まった接着剤は流路の終端部分のみに溜まり他の流路を閉塞することがない。したがって、両プレート３０，４０の貼り合わせ時において、流路となる溝と圧力室となる凹部の間に重なり部分を有するように接着することで、接着剤による流路３５の閉塞を防止することが可能となった。
［００１０］
上記構成において、前記突起は前記第一の部材に設けられ、前記ノズルは前記第二の部材に設けてもよい。また、前記第一の部材及び前記第二の部材が樹脂材料により形成してもよい。
［００１１］
また、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。
［００１２］
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製造方法の特徴は、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液滴吐出装置の製造方法において、第一の部材及び第二の部材を備え、前記振動膜、前記流路となる溝及びこの溝に連通する供給孔が第一の部材に設けられ、前記圧力室となる凹部が前記第二の部材に設けられ、前記第一の部材及び第二の部材はそれぞれ一体的に形成されており、前記第一、第二の部材は前記溝及び前記凹部の間に重なり部分を有するように接着されるものであり、この重なり部分近傍において前記溝及び前記凹部はそれぞれ対向する側のみに向けて開口してあり、前記第一の部材と第二の部材との間に接着剤を塗布し、前記溝及び前記凹部の開口側を互いに対向させて前記第一の部材と第二の部材とを貼り合わせ、前記溝部分に前記流路を形成すると共に前記凹部部分に前記圧力室を形成し、前記溝及び前記凹部の重なり部分により前記流路と圧力室とを連通させることにある。
発明の効果
［００１３］
上記本発明に係る液滴吐出装置及び液滴吐出装置の製造方法の特徴によれば、簡素な構造で流路閉塞の問題が生じず、同装置の生産効率を向上させ得るに至った。また、接着剤による流路閉塞を防止する趣旨でテーパー部等を圧力室の入口部に設ける必要もなく、圧力伝達効率を良好に維持しながら圧力室周囲の剛性が高い液滴吐出装置及び液滴吐出装置の製造方法を提供できるようになった。
［００１４］
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
［００１５］
［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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
［００３４］
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及び液滴吐出装置の製造方法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
［００３５］
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。
【国際調査報告】
2008050431.tif 000014
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