(57)【要約】【課題】複数ノズル有するインクジェットヘッドであっても、流路部を着脱可能なインクジェットヘッドの実現。【解決手段】インクジェットヘッドにおいて、流路部１４のみを駆動部１３と着脱可能な構成とし、ノズル毎に形成された流路部１４と駆動部１３を組立時に、流路部１４の振動板２１が駆動部１３の圧電素子２２により押圧され、流路側に振動板２１が変位している状態から駆動部１３の圧電素子２２を変位させて駆動させる構成をとることにより、複数ノズルを有するインクジェットヘッドにおいても流路部１４が着脱可能となるインクジェットヘッドを用いる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルごとに形成された流路と、振動板と、を含む流路部と、
圧電素子を含む駆動部と、
を組み合わせたインクジェットヘッドであり、
前記流路部の前記振動板が、前記圧電素子により押圧され、前記流路部の側に前記振動板が変位していることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記駆動部の前記圧電素子が、駆動圧電素子と非駆動圧電素子とを含み、
前記駆動圧電素子は、前記非駆動圧電素子より、前記圧電素子へ突出していることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記駆動部の前記圧電素子が、駆動圧電素子と非駆動圧電素子とを含み、
前記振動板の前記駆動圧電素子に相当部分に突起を設け、
前記振動板の前記非駆動圧電素子に相当部分に突起を設けない、
請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記駆動圧電素子と前記非駆動圧電素子がそれぞれ複数あり、
前記駆動圧電素子間に前記非駆動圧電素子が複数位置する請求項２または３記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記流路部の前記ノズルの間にスリットを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記スリットは、前記非駆動圧電素子に対応する前記流路部に位置する請求項５記載の
インクジェットヘッド。
【請求項７】
前記流路部と前記駆動部とを加圧保持機構で着脱可能に組み合わせた請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記加圧保持機構と前記流路部との間に弾性体を配置したことを特徴とする請求項７記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドに関する。特に医療、創薬、バイオテクノロジー分野におけるインクジェットヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療、創薬、バイオテクノロジー分野において、薬液や試薬を供給するために高速、一定量の吐出できるインクジェットヘッドが用いられてきている。
【０００３】
ところが、薬品、試薬を吐出した場合には、インクジェットヘッド内の流路を完全に清掃することが難しく、インクジェットヘッドに使い捨てのものが望まれている。
【０００４】
ところが、インクジェットヘッドは流路、圧電素子、駆動回路等で構成されており、非常に高価であり、インクジェットヘッド全体の使い捨てにするとコストがかかってしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１では、インクジェットヘッド内の流路に相当する部分のみを使い捨てにする構造が提案されている。これは、圧電素子と駆動側振動板が一体となったユニットに、流路側振動板と液体流路とが一体となった構造に押し付けることにより、着脱可能とした構造を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８２１５６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように、単一ノズルを有するインクジェットに関しては、流路部の着脱が可能となる構造が開示されている。しかし、複数ノズル有するインクジェットヘッドに関して、この構造では、圧電素子の力を振動板に均一に伝達することが困難である。結果、各ノズルからインクを安定して吐出させることができないという課題を有している。
【０００８】
よって、本願課題は、複数ノズル有するインクジェットヘッドであっても、流路部を着脱可能なインクジェットヘッドの実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、ノズルごとに形成された流路と、振動板と、を含む流路部と、圧電素子を含む駆動部と、を組み合わせたインクジェットヘッドであり、流路部の振動板が、圧電素子により押圧され、流路部の側に振動板が変位しているインクジェットヘッドを用いる。
【発明の効果】
【００１０】
複数のノズルを有するインクジェットヘッドにおいて、各圧電素子に対して振動板を含む流路部を一定圧力で押厚できるような構成とすることにより、複数ノズルを有する流路を着脱にすることができ、試薬、薬液ごとに振動板を含む流路部を使い捨て可能な構造とすることが可能となる。このように使い捨て流路を採用することにより、試薬、薬液ごとのコンタミを無くし、一定量の液体を高速に吐出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）実施の形態１のインクジェットヘッドの斜視図、（ｂ）実施の形態１のインクジェットヘッドの各部の分解図
【図２】実施の形態１のインクジェットヘッドの垂直面での断面図
【図３】実施の形態１のインクジェットヘッドの各要素の分解図
【図４】実施の形態１のインクジェットヘッドの水平面の断面図
【図５】実施の形態１のインクジェットヘッドの組み立てを示す図
【図６】実施の形態１のインクジェットヘッドの垂直面の断面図
【図７】実施の形態１のインクジェットヘッドの垂直面の断面図
【図８】実施の形態１のインクジェットヘッドの流路の断面図
【図９】実施の形態２のインクジェットヘッドの垂直面の断面図
【図１０】実施の形態２のインクジェットヘッドの垂直面の断面図
【図１１】実施の形態３のインクジェットヘッドの垂直面の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（a）は、実施の形態１のインクジェットヘッドを示す。また、図１（ｂ）は、インクジェットヘッドの分解図を示す。図１（a）の垂直面１１で切断した断面図を図２に示す。ユニットごとにばらしたものを図３に示す。
【００１３】
インクジェットヘッドは、インク供給部９と、駆動部１３と、流路部１４と、バックプレート部１５の各ユニットからなる。
【００１４】
インク供給部９は、インクを流路部１４へ供給する部分である。
駆動部１３は、流路部１４へ圧をかけ、インクを吐出させる駆動源である。
流路部１４は、インクが貯められている部分で、下部のノズルからインクと吐出する部分である。
バックプレート部１５は、駆動部１３と流路部１４とを加圧保持する機構部である。接着剤など用いず、両者を加圧して合わせる。分離可能とする。
【００１５】
インク供給部９は、インク供給管２８と、インク供給タンク２７とからなる。中のインクの液面３０を、インク供給管２８を介して、外部からの圧力コントロールを行っている。液面３０の高さが変化するのをモニタリングし、圧力をコントロールし、ヘッド内の内圧を一定に保つ制御を行っている。
【００１６】
駆動部１３は、圧電素子２２と、圧電素子台２６とからなる。圧電素子２２は、別途、制御され、収縮膨張により、流路部１４を加圧する。圧電素子台２６は、圧電素子２２を保持し、支える部材である。
【００１７】
流路部１４は、剛性補強部材２５と、振動板２１と、ノズルプレート２９と、流路２３と、絶縁樹脂１０とからなる。
【００１８】
剛性補強部材２５は、圧電素子台２６と振動板２１との間を保つ役割をするものである。振動板２１は、圧電素子２２の変位を流路２３へ伝え、インクを吐出される変位を与えるものである。ノズルプレート２９は、流路２３につながり、インクを吐出するノズル穴を有する板である。流路２３は、インクが保持される部分で、振動板２１からの変位を受け、その圧力によりインクをノズルプレート２９から吐出させるところである。
絶縁樹脂１０は、流路２３を形成する樹脂ブロックである。
【００１９】
絶縁樹脂１０に形成された流路２３上に振動板２１が形成され、更にその振動板２１の上面に剛性補強部材２５が形成されている。圧電素子２２が振動板２１に接触する際、流路２３上に形成された振動板２１の張力を均一になるように、絶縁樹脂１０で振動板２１の周りを覆っている。形成された流路２３の下面にノズルプレート２９が接着されている。
【００２０】
絶縁樹脂１０、剛性補強部材２５は、同一樹脂材料で構成し、溶着によってこれらの部材を結合してもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレートの場合では１００℃程度、アクリル樹脂では１２５℃程度で均一の力を加えて形成してもよい。
【００２１】
図３で、流路部１４と、駆動部１３とを組み合わせることにより、図２のように、圧電素子２２の力を、振動板２１を介して、流路部１４に伝達することが可能となる。
【００２２】
＜振動板２１＞
図４は、図１の水平面１２で切断した断面図を示す。インクジェットヘッドは、インクを吐出していない、通常の状態である。以下の図も同様である。この状態で、振動板２１は圧電素子２２により流路２３に押圧されている。押圧していることで、すべての流路２３と圧電素子２２とが常に接触させておける。インク塗布が正確にできる。
【００２３】
図４では、振動板２１は下に凸状となっている。確実に流路２３と接触、押圧されている。
【００２４】
さらに、押圧されている流路２３には、流路２３間の絶縁樹脂１０に、スリット４１（切り欠き）を設けている。スリット４１を入れることにより、流路２３毎に圧電素子２２により確実に押すことが可能となる。
【００２５】
流路部１４と駆動部１３との分離、接合があっても安定して圧電素子２２の変位が流路２３に伝達される。
【００２６】
＜組み立て＞
図５は、図１の水平面１２での各部材を分解した状態を示す。駆動部１３、流路部１４、バックプレート部１５に分けることができる。バックプレート部１５により、流路部１４と駆動部１３と加圧で結合させている。着脱可能である。
【００２７】
この流路部１４を駆動部１３から着脱することにより、試薬、薬液に応じて、流路部１４のみ交換できる。流路部１４のみを使い捨てできる。
＜圧電素子２２＞
図６は、図１の垂直面８での拡大断面図である。振動板２１の周囲を示している。図６において、圧電素子は、振動板２１を押す駆動圧電素子６１と、押さない非駆動圧電素子６０とが存在する。駆動圧電素子６１の長さは、非駆動圧電素子６０より、長くなっている。１〜２００μｍ長くなっている。駆動圧電素子６１の長さを長くすることにより、駆動圧電素子６１は、振動板２１に確実に接触し、力を伝達することが可能となる。
【００２８】
なお、図６でも、図４と同様にスリット４１を設けている。このスリット４１は、非駆動圧電素子６０の下部がよい。スリット４１と非駆動圧電素子６０とにより、駆動圧電素子６１間の影響がでない。他の実施の形態のスリット４１も同様である。
【００２９】
＜振動板２１＞
図７は、図１の垂直面８での拡大断面図である。振動板２１の周囲を示している。
図７は、振動板２１の一部に突起７１を形成したものである。駆動圧電素子７２、非駆動圧電素子７３に関しては、長さをすべて同一長さで形成した。振動板２１の駆動圧電素子７２に対応する部分に、突起７１を形成し、非駆動圧電素子７３に対応する部分には、突起７１を形成しなかった。
【００３０】
このことにより、駆動圧電素子７２からの力を、確実に、流路２３に伝達することが可能である。
【００３１】
なお、突起７１の高さは１〜２００μｍである。いずれの場合においても、駆動圧電素子７２の駆動力をそれぞれの流路２３に確実に伝達することにより、複数のノズルを含む吐出を実現することが可能となる。
【００３２】
＜流路２３＞
図８は、図１の垂直面８方向での拡大断面図である。流路２３の周囲を示している。図８のインク供給部９から、インク通路８１へインクが供給される。インク通路８１から共通タンク８２へインクが貯められる。共通タンク８２に貯められたインクはそれぞれ流路２３にインクが供給される。
【００３３】
下部のノズルプレート２９には、各々の流路２３に対応してノズル穴がある。流路２３が、圧電素子からの変位を受け、ノズル穴からインクが吐出される。
【００３４】
（実施の形態２）
図９は、図１の垂直面８での拡大断面図である。振動板２１の周囲を示している。
図９では、圧電素子として、振動板２１を押す駆動圧電素子１０１と、押さない非駆圧電素子１０２、１０３とがある。
【００３５】
駆動圧電素子１０１の両側に非駆圧電素子１０２、１０３を配置した構成となっている。駆動圧電素子１０１の両脇に、駆動しない非駆圧電素子１０２、１０３が位置する。つまり、並びとしては、駆動圧電素子１０１間に、非駆圧電素子１０２、１０３の２つが配置される。２つの駆動しない非駆圧電素子があることで十分に、駆動圧電素子１０１間の影響がない。
【００３６】
この配置により、駆動圧電素子１０１は、他の駆動圧電素子１０１の影響を受けずに、確実に、流路２３へ押し付けられる。結果、駆動圧電素子１０１の変位が、確実に流路２３に伝達される。
【００３７】
実施の形態１と同様に駆動圧電素子１０１は、非駆圧電素子１０２、１０３に比べて１〜２００μｍ長い方が好ましい。
【００３８】
図１０に、図９の変形を示す。駆動圧電素子１１２、非駆動圧電素子１１３、１１４を同じ高さにしている。駆動圧電素子１１２に相当する振動板２１上に、突起１１１を配置している。非駆動圧電素子１１３、１１４に相当する振動板２１上に、突起１１１を配置しない。
【００３９】
この構造により、図９と同様に、駆動圧電素子１１２の力が、流路２３に確実に伝達する構造となる。
【００４０】
実施の形態１と同様に、振動板２１の突起の高さは、１〜２００μｍが望ましい。また、絶縁樹脂１０にスリット４１を形成することにより、ノズル毎に流路２３を独立に押さえることが可能となる。確実に複数のノズルからインク塗布できる。
【００４１】
（実施の形態３）
図１１は、図１の水平面１２で切断した断面図を示し、実施の形態３を示す。バックプレート１２１上に弾性部材１２２を配置して流路１２３を加圧する構造である。弾性部材１２２を配置することにより、流路１２３に均等に圧力を加えることが可能となる。弾性部材１２２は、各々の流路２３毎に設けてもよい。弾性部材１２２は、ゴムやシリコン材料、空気袋などを用いることができる。
【００４２】
（なお書き）
なお、上記では、複数ノズルを有するインクジェットヘッドに関しての構造であるが、１ノズルのインクジェットヘッドの場合でも、この構造を用いると安定してインク塗布できる。
【００４３】
実施の形態１から３は組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、広くインクジェット装置に利用できる。産業用、医療用、家庭用を問わず、利用できる。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（インク）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。
【符号の説明】
【００４５】
８  垂直面
９  インク供給部
１０  絶縁樹脂
１１  垂直面
１２  水平面
１３  駆動部
１４  流路部
１５  バックプレート部
２１  振動板
２２  圧電素子
２３  流路
２５  剛性補強部材
２６  圧電素子台
２７  インク供給タンク
２８  インク供給管
２９  ノズルプレート
３０  液面
４１  スリット
６０  非駆動圧電素子
６１  駆動圧電素子
７１  突起
７２  駆動圧電素子
７３  非駆動圧電素子
８１  インク通路
８２  共通タンク
１０１  駆動圧電素子
１０２  非駆圧電素子
１１１  突起
１１２  駆動圧電素子
１１３  非駆動圧電素子
１１４  非駆動圧電素子
１２１  バックプレート
１２２  弾性部材
１２３  流路
【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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