(57)【要約】【課題】高粘度の液体を反応良く吐出することができ、且つ、貯留室内の液体の充填性を高めることができる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】第１部材２０５と、第１部材２０５に対向して配置され、第１部材２０５とともに液体が貯留される貯留室２１３を形成する第２部材２０６と、第１部材２０５と第２部材２０６との間に配置される弾性部材２０７と、第１部材２０５を第２部材２０６に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させる作動部材２１８とを備え、貯留室２１３の一端側の第１部材２０５には供給孔２１０が連通され、貯留室２１３の他端側の第２部材２０６には吐出孔２１４が連通され、第１部材２０５には供給孔２１０と連通された供給流路２０９ｂが設けられており、供給流路２０９ｂは供給孔２１０の開口が設けられた下端面Ｓ２に対して異なる上端面Ｓ１に液体が供給される開口を有し、上端面Ｓ１の面積は下端面Ｓ２の面積より小さい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドであって、
液体を押圧する第１部材と、
前記第１部材に対向して配置され、前記第１部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定し、前記第１部材により前記第２部材側に押圧されて弾性変形されることによって前記貯留室の容積を増減させる弾性部材と、
前記第１部材を前記第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材を弾性変形させる作動部材と、を備え、
前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の一端側に、液体を前記貯留室に供給する前記第１部材の供給孔が連通され、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の他端側に、前記貯留室内の液体を吐出する前記第２部材の吐出孔が連通され、
前記供給孔は、前記押圧方向に直交する方向において前記吐出孔からずれた位置に配置されており、
前記第１部材には、前記供給孔と連通され、液体を前記供給孔に供給する供給流路が設けられており、
前記第１部材の前記供給流路は、前記供給孔の開口が設けられた前記貯留室側の第１面に対して前記押圧方向にて位置が異なる第２面に液体が供給される開口を有し、
前記第２面の面積は、前記第１面の面積より小さい
液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１部材における前記供給孔の中心軸線及び前記供給流路の中心軸線の少なくともいずれかは、前記押圧方向に対して傾いている
請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドであって、
液体を押圧する第１部材と、
前記第１部材に対向して配置され、前記第１部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定し、前記第１部材により前記第２部材側に押圧されて弾性変形されることによって前記貯留室の容積を増減させる弾性部材と、
前記第１部材を前記第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材を弾性変形させる作動部材と、を備え、
前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の一端側に、液体を前記貯留室に供給する前記第１部材の供給孔が連通され、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の他端側に、前記貯留室内の液体を吐出する前記第２部材の吐出孔が連通され、
前記供給孔は、前記押圧方向に直交する方向において前記吐出孔からずれた位置に配置されており、
前記第１部材には、前記供給孔と連通され、液体を前記供給孔に供給する供給流路が設けられており、
前記第１部材における前記供給孔の中心軸線及び前記供給流路の中心軸線の少なくともいずれかは、前記押圧方向に対して傾いている
液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記押圧方向に直交する方向において、前記第１部材における前記供給流路の開口の中心は、前記第１部材の重心と一致している
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１部材における前記供給孔の中心軸線及び前記供給流路の中心軸線は、前記押圧方向に対して傾いており、
前記第１部材における前記供給孔の中心軸線の前記押圧方向に対する傾きの角度は、前記供給流路の中心軸線の前記押圧方向に対する傾きより大きい
請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第１部材における前記供給流路の中心軸線は、前記押圧方向に対して平行であり、
前記第１部材における前記供給孔の中心軸線は、前記押圧方向に対して傾いている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記液体吐出ヘッドは、さらに、
前記第１部材及び前記作動部材を内部に収容するヘッド本体と、
前記ヘッド本体に固定され、且つ、外部からの液体が供給される供給部材と、
前記供給部材と前記第１部材との間に接続された接続部材と、を備え、
前記接続部材は、可撓性又は伸縮性を有し、且つ、前記供給孔と連通される供給流路を有する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
大気圧以上の圧力を有する液体を前記液体吐出ヘッドに供給する供給部と、
前記液体吐出ヘッドの作動部材の動作を制御する作動制御部と、を備える
液体吐出装置。
【請求項９】
液体を押圧する第１部材を、前記第１部材に対向して配置され、前記第１部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第２部材に対して押圧方向の近接する方向に相対的に変位させることにより、前記第１部材と前記第２部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定する弾性部材を弾性変形させて前記貯留室の容積を減少させ、前記貯留室内の液体を、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の他端側に連通された前記第２部材の吐出孔から吐出させる液体吐出ステップと、
前記第１部材を前記第２部材に対して前記押圧方向の離隔する方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材の弾性変形を復元させて前記貯留室の容積を増大させ、液体を、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の一端側に連通され、前記押圧方向に直交する方向において前記吐出孔からずれた位置に配置された前記第１部材の供給孔より前記貯留室に供給する液体供給ステップと、を含み、
前記第１部材には、前記供給孔と連通され、液体を前記供給孔に供給する供給流路が設けられており、
前記第１部材における前記供給流路は、前記供給孔の開口が設けられた前記貯留室側の第１面に対して前記押圧方向にて位置が異なる第２面に液体が供給される開口を有し、
前記第２面の面積は、前記第１面の面積より小さい
液体吐出方法。
【請求項１０】
液体を押圧する第１部材を、前記第１部材に対向して配置され、前記第１部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第２部材に対して押圧方向の近接する方向に相対的に変位させることにより、前記第１部材と前記第２部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定する弾性部材を弾性変形させて前記貯留室の容積を減少させ、前記貯留室内の液体を、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の他端側に連通された前記第２部材の吐出孔から吐出させる液体吐出ステップと、
前記第１部材を前記第２部材に対して前記押圧方向の離隔する方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材の弾性変形を復元させて前記貯留室の容積を増大させ、液体を、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の一端側に連通され、前記押圧方向に直交する方向において前記吐出孔からずれた位置に配置された前記第１部材の供給孔より前記貯留室に供給する液体供給ステップと、を含み、
前記第１部材には、前記供給孔と連通され、液体を前記供給孔に供給する供給流路が設けられており、
前記第１部材における前記供給孔の中心軸線及び前記供給流路の中心軸線の少なくともいずれかは、前記押圧方向に対して傾いている
液体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録紙等に対してインクを液滴状に吐出するインクジェット技術が知られている。このインクジェット技術は、例えば、各種のデバイス製造過程におけるパターンの形成及び薄膜の形成等に応用されている。
【０００３】
このようなインクジェット技術には液体吐出装置が用いられる。この液体吐出装置では、シリンジ内の液体がプランジャによって液体吐出ヘッドに供給されることにより、液体吐出ヘッドから液体が液滴状に吐出される（例えば、特許文献１参照）。従来の液体吐出ヘッドでは、第１部材と第２部材とが相互に対向して配置され、第１部材と第２部材との間には、液体が貯留される貯留室が形成されている。第１部材と第２部材との間にはリング状の弾性部材が配置され、この弾性部材によって貯留室の外周部が規定されている。第１部材の内部には、液体を貯留室に供給するための供給孔が設けられ、第２部材の内部には、貯留室内の液体を外部に吐出するための吐出孔が設けられている。
【０００４】
第１部材は、アクチュエータの駆動によって、押圧方向（アクチュエータにより第１部材を押圧する方向）において第２部材に対して近接及び離隔するように変位する。第１部材が第２部材に対して近接する向きに変位した際には、弾性部材が弾性変形することによって、貯留室の容積が減少する。これにより、貯留室内の液体に圧力が加わり、貯留室内の液体が吐出孔より外部に吐出される。一方、第１部材が第２部材に対して離隔する向きに変位した際には、弾性部材の弾性変形が復元することによって、貯留室の容積が増大する。これにより、シリンジからの液体が供給孔より貯留室内に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０７４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、上述したインクジェット技術は、例えば半導体デバイスの製造過程及び発光ダイオードの製造過程にも応用されようとしている。半導体デバイスの製造過程では、高粘度の熱硬化性樹脂を吐出する必要がある。また、発光ダイオードの製造過程では、固形の蛍光体が分散された液体を吐出する必要がある。
【０００７】
しかしながら、上述した従来の液体吐出ヘッドを半導体デバイスの製造過程及び発光ダイオードの製造過程等に用いた場合には、次のような問題が生じる。つまり、従来の液体吐出ヘッドでは、貯留室内の液体と接する第１部材の下端面（第２部材と対向する下端面）により貯留室の上端面が形成される。従って、高粘度の液体を反応良く吐出させるために、貯留室内の液体と接する第１部材の下端面の面積を大きくすると、貯留室の容積は大きくなる。その結果、貯留室内に空気溜まりが生じ易くなり、貯留室内の液体の充填性、特に初期の充填性が低下する。また、第１部材の下端面の面積を単純に大きくするだけでは第１部材の重量が増大するので、アクチュエータの駆動に対する第１部材の応答性が低下し、高粘度の液体を反応良く吐出させることができなくなる。
【０００８】
本発明は、上述した従来の課題を解決するものであり、その目的は、高粘度の液体を反応良く吐出することができ、且つ、貯留室内の液体の充填性を高めることができる液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドは、液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドであって、液体を押圧する第１部材と、前記第１部材に対向して配置され、前記第１部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定し、前記第１部材により前記第２部材側に押圧されて弾性変形されることによって前記貯留室の容積を増減させる弾性部材と、前記第１部材を前記第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材を弾性変形させる作動部材と、を備え、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の一端側に、液体を前記貯留室に供給する前記第１部材の供給孔が連通され、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の他端側に、前記貯留室内の液体を吐出する前記第２部材の吐出孔が連通され、前記供給孔は、前記押圧方向に直交する方向において前記吐出孔からずれた位置に配置されており、前記第１部材には、前記供給孔と連通され、液体を前記供給孔に供給する供給流路が設けられており、前記第１部材の前記供給流路は、前記供給孔の開口が設けられた前記貯留室側の第１面に対して前記押圧方向にて位置が異なる第２面に液体が供給される開口を有し、前記第２面の面積は、前記第１面の面積より小さいことを特徴とする。
【００１０】
本態様によれば、第１部材における供給孔の開口が設けられた貯留室側の第１面の面積に比較して、押圧方向において第１面とは位置が異なる、第１部材に対して液体が供給される側の供給流路の開口を有する第２面の面積の方が小さい。これにより、第１部材の形状において押圧方向の液体を吐出する方向とは逆方向に向かって先細りする形状とし、第１部材の質量を低減することができるので、第１部材を高速で押圧方向に変位させることができる。従って、高粘度の液体の吐出能力を高めることができる。
【００１１】
また、供給孔は押圧方向に直交する方向の貯留室の一端側に連通され、吐出孔は押圧方向に直交する方向の貯留室の他端側に連通されている。このような構成によって、供給孔より貯留室に供給された液体は、押圧方向に直交する方向の貯留室の一端側から他端側に向けて流れる。これにより、液体は、貯留室内の空気を吐出孔に押しやりながら流れるので、貯留室の容積を大きくしても貯留室内に空気溜まりが生じるのが抑制され、効率的に貯留室内における液体の充填性を高めることができる。
【００１２】
従って、高粘度の液体を反応良く吐出することができ、且つ、貯留室内の液体の充填性を高めることができる液体吐出ヘッドを実現できる。
【００１３】
ここで、前記第１部材における前記供給孔の中心軸線及び前記供給流路の中心軸線の少なくともいずれかは、前記押圧方向に対して傾いていてもよい。
【００１４】
本態様によれば、供給孔及び供給流路の少なくともいずれかが押圧方向に対して傾けられるので、第１部材の押圧方向の長さを短くすることができる。これにより、第１部材の質量をより低減することができるので、第１部材をより高速で押圧方向に変位させることができる。従って、高粘度の液体の吐出能力をより高めることができる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドは、液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドであって、液体を押圧する第１部材と、前記第１部材に対向して配置され、前記第１部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定し、前記第１部材により前記第２部材側に押圧されて弾性変形されることによって前記貯留室の容積を増減させる弾性部材と、前記第１部材を前記第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材を弾性変形させる作動部材と、を備え、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の一端側に、液体を前記貯留室に供給する前記第１部材の供給孔が連通され、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の他端側に、前記貯留室内の液体を吐出する前記第２部材の吐出孔が連通され、前記供給孔は、前記押圧方向に直交する方向において前記吐出孔からずれた位置に配置されており、前記第１部材には、前記供給孔と連通され、液体を前記供給孔に供給する供給流路が設けられており、前記第１部材における前記供給孔の中心軸線及び前記供給流路の中心軸線の少なくともいずれかは、前記押圧方向に対して傾いていることを特徴とする。
【００１６】
本態様によれば、供給孔及び供給流路の少なくともいずれかが押圧方向に対して傾けられるので、押圧方向に直交する方向の貯留室の一端側に第１部材の供給孔を導通させることを容易にして、第１部材の押圧方向の長さを短くすることができる。これにより、第１部材の質量を低減することができるので、第１部材を高速で押圧方向に変位させることができる。従って、高粘度の液体の吐出能力を高めることができる。
【００１７】
また、供給孔は押圧方向に直交する方向の貯留室の一端側に連通され、吐出孔は押圧方向に直交する方向の貯留室の他端側に連通されている。このような構成によって、供給孔より貯留室に供給された液体は、押圧方向に直交する方向の貯留室の一端側から他端側に向けて流れる。これにより、液体は、貯留室内の空気を吐出孔に押しやりながら流れるので、貯留室の容積を大きくしても貯留室内に空気溜まりが生じるのが抑制され、効率的に貯留室内における液体の充填性を高めることができる。
【００１８】
ここで、前記押圧方向に直交する方向において、前記第１部材における前記供給流路の開口の中心は、前記第１部材の重心と一致していてもよい。
【００１９】
本態様によれば、第１部材は、作動部材による押圧に対して均等な重量バランスで押圧方向に動作可能となり、その第１面により貯留室内の液体に対し均等な圧力を加えることができ、吐出孔からの液体の吐出量を正確に制御することができる。
【００２０】
また、前記第１部材における前記供給孔の中心軸線及び前記供給流路の中心軸線は、前記押圧方向に対して傾いており、前記第１部材における前記供給孔の中心軸線の前記押圧方向に対する傾きの角度は、前記供給流路の中心軸線の前記押圧方向に対する傾きより大きくてもよい。
【００２１】
本態様によれば、押圧方向に直交する方向の貯留室の一端側に供給孔を容易に配置することが可能となるので、貯留室内における液体の充填性をより高めることができる。
【００２２】
また、前記第１部材における前記供給流路の中心軸線は、前記押圧方向に対して平行であり、前記第１部材における前記供給孔の中心軸線は、前記押圧方向に対して傾いていてもよい。
【００２３】
本態様によれば、供給流路が長い場合（第１部材の押圧方向の長さが長い場合）でも、供給流路を容易に形成することができる。
【００２４】
また、前記液体吐出ヘッドは、さらに、前記第１部材及び前記作動部材を内部に収容するヘッド本体と、前記ヘッド本体に固定され、且つ、外部からの液体が供給される供給部材と、前記供給部材と前記第１部材との間に接続された接続部材と、を備え、前記接続部材は、可撓性又は伸縮性を有し、且つ、前記供給孔と連通される供給流路を有してもよい。
【００２５】
本態様によれば、供給部材と第１部材とが接続部材によって相互に接続され、接続部材の質量は、第１部材の質量よりも小さく構成することができる。これにより、可動部（第１部材及び接続部材）の質量を小さく抑えることができ、可動部を高速で押圧方向に変位させることができる。従って、高粘度の液体の吐出能力をより高めることができる。
【００２６】
また、本発明の一態様に係る液体吐出装置は、上記液体吐出ヘッドと、大気圧以上の圧力を有する液体を前記液体吐出ヘッドに供給する供給部と、前記液体吐出ヘッドの作動部材の動作を制御する作動制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
本態様によれば、高粘度の液体を反応良く吐出することができ、且つ、貯留室内の液体の充填性を高めることができる液体吐出装置を実現できる。
【００２８】
また、本発明の一態様に係る液体吐出方法は、液体を押圧する第１部材を、前記第１部材に対向して配置され、前記第１部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第２部材に対して押圧方向の近接する方向に相対的に変位させることにより、前記第１部材と前記第２部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定する弾性部材を弾性変形させて前記貯留室の容積を減少させ、前記貯留室内の液体を、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の他端側に連通された前記第２部材の吐出孔から吐出させる液体吐出ステップと、前記第１部材を前記第２部材に対して前記押圧方向の離隔する方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材の弾性変形を復元させて前記貯留室の容積を増大させ、液体を、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の一端側に連通され、前記押圧方向に直交する方向において前記吐出孔からずれた位置に配置された前記第１部材の供給孔より前記貯留室に供給する液体供給ステップと、を含み、前記第１部材には、前記供給孔と連通され、液体を前記供給孔に供給する供給流路が設けられており、前記第１部材における前記供給流路は、前記供給孔の開口が設けられた前記貯留室側の第１面に対して前記押圧方向にて位置が異なる第２面に液体が供給される開口を有し、前記第２面の面積は、前記第１面の面積より小さいことを特徴とする。
【００２９】
本態様によれば、高粘度の液体を反応良く吐出することができ、且つ、貯留室内の液体の充填性を高めることができる液体吐出方法を実現できる。
【００３０】
また、本発明の一態様に係る液体吐出方法は、液体を押圧する第１部材を、前記第１部材に対向して配置され、前記第１部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第２部材に対して押圧方向の近接する方向に相対的に変位させることにより、前記第１部材と前記第２部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定する弾性部材を弾性変形させて前記貯留室の容積を減少させ、前記貯留室内の液体を、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の他端側に連通された前記第２部材の吐出孔から吐出させる液体吐出ステップと、前記第１部材を前記第２部材に対して前記押圧方向の離隔する方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材の弾性変形を復元させて前記貯留室の容積を増大させ、液体を、前記押圧方向に直交する方向の前記貯留室の一端側に連通され、前記押圧方向に直交する方向において前記吐出孔からずれた位置に配置された前記第１部材の供給孔より前記貯留室に供給する液体供給ステップと、を含み、前記第１部材には、前記供給孔と連通され、液体を前記供給孔に供給する供給流路が設けられており、前記第１部材における前記供給孔の中心軸線及び前記供給流路の中心軸線の少なくともいずれかは、前記押圧方向に対して傾いていることを特徴とする。
【００３１】
本態様によれば、高粘度の液体を反応良く吐出することができ、且つ、貯留室内の液体の充填性を高めることができる液体吐出方法を実現できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、高粘度の液体を反応良く吐出させることができ、且つ、貯留室内の液体の充填性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液体吐出装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの外観を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドを分解した状態で示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、作動部材が収縮状態に保持された状態での、本発明の第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、作動部材が伸長状態に保持された状態での、本発明の第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係る貯留室の断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る第１部材の他の構成例を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る第１部材の他の構成例を示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る第１部材の他の構成例を示す断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係る第１部材の他の構成例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。また、図面において、実質的に同一の構成、動作及び効果を表す要素については、同一の符号を付す。
【００３５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液体吐出装置の構成を示す斜視図である。
【００３６】
この液体吐出装置１０は、装置基台１０１と、装置基台１０１に対して主走査方向（図１におけるＸ軸方向）に往復移動自在に支持されたヘッド１０２と、装置基台１０１に対して副走査方向（図１におけるＹ軸方向）に往復移動自在に支持されたステージ１０３と、を備えている。
【００３７】
装置基台１０１には、ヘッド移動機構１０４が支持されている。このヘッド移動機構１０４は、主走査方向に延びるキャリッジ軸１０５と、キャリッジ軸１０５に往復移動自在にガイドされるキャリッジ１０６と、を含んでいる。キャリッジ１０６には、ヘッド１０２が支持されている。例えばモータ等の駆動源（図示せず）によりキャリッジ１０６がキャリッジ軸１０５上を往復移動することによって、ヘッド１０２は、装置基台１０１に対して主走査方向に往復移動される。なお、ヘッド１０２には、例えばシリコン樹脂（シリコンオイル）等の液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドが１個又は複数個設けられている。
【００３８】
また、装置基台１０１には、ステージ移動機構１０７が支持されている。このステージ移動機構１０７は、副走査方向に延び、且つ、間隔を置いて配置された一対のステージ軸１０８ａ，１０８ｂを含んでいる。一対のステージ軸１０８ａ，１０８ｂには、ステージ１０３が往復移動自在にガイドされている。ステージ１０３の上面には、例えば基板やトレイに収納された部品等の被吐出物１０９が支持されている。例えばモータ等の駆動源（図示せず）によりステージ１０３が一対のステージ軸１０８ａ，１０８ｂ上を往復移動することによって、ステージ１０３は、装置基台１０１に対して副走査方向に往復移動される。
【００３９】
液体吐出装置１０では、ヘッド１０２とステージ１０３上の被吐出物１０９とをそれぞれ装置基台１０１に対して相対的に移動させながら、ヘッド１０２から液体を被吐出物１０９に向けて液滴状に吐出する。これにより、被吐出物１０９上に液体がドット状に付着し、例えば被吐出物１０９上に所望のパターン又は薄膜等を形成することができる。
【００４０】
次に、図２〜図６を用いて、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド２０の構成について説明する。
【００４１】
図２は、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド２０の外観を示す斜視図である。図３は、液体吐出ヘッド２０を分解した状態で示す斜視図である。図４は、液体吐出ヘッド２０の断面図（図２中のＡ−Ａ線により切断した断面図）である。図５Ａは、作動部材２１８が収縮状態に保持された状態での、液体吐出ヘッド２０の構成を示す断面図である。図５Ｂは、作動部材２１８が伸長状態に保持された状態での、液体吐出ヘッド２０の構成を示す断面図である。図６は、吐出される液体が充填され押圧される貯留室２１３の断面図（図５Ａ中のＢ−Ｂ線により切断した断面図）である。
【００４２】
この液体吐出ヘッド２０は、液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドであって、液体を押圧する第１部材２０５と、第１部材２０５に対向して配置され、第１部材２０５とともに液体が貯留される貯留室２１３を形成する第２部材２０６と、第１部材２０５と第２部材２０６との間に配置されて貯留室２１３の外周部を規定し、第１部材２０５により第２部材２０６側に押圧されて弾性変形されることによって貯留室２１３の容積を増減させる弾性部材２０７と、第１部材２０５を第２部材２０６に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、弾性部材２０７を弾性変形させる作動部材２１８と、を備え、押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側に、液体を貯留室２１３に供給する第１部材２０５の供給孔２１０が連通され、押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の他端側に、貯留室２１３内の液体を吐出する第２部材２０６の吐出孔２１４が連通され、供給孔２１０は、押圧方向に直交する方向において吐出孔２１４からずれた位置に配置されており、第１部材２０５には、供給孔２１０と連通され、液体を供給孔２１０に供給する供給流路２０９ｂが設けられており、第１部材２０５における供給流路２０９ｂは、供給孔２１０の開口（下端面Ｓ２での下端側凹部２１１）が設けられた貯留室２１３側の下端面（第１面）Ｓ２に対して押圧方向にて位置が異なる上端面（第２面）Ｓ１に液体が供給される開口（上端面Ｓ１での上端側凹部２３０）を有し、第１部材２０５における上端面Ｓ１の面積は、下端面Ｓ２の面積より小さい。なお、上端面Ｓ１の面積とは供給流路２０９ｂの開口を含む面積であり、下端面Ｓ２の面積とは供給孔２１０の開口を含む面積である。
【００４３】
ここで、第１部材２０５における供給孔２１０の中心軸線Ｃ１及び供給流路２０９ｂの中心軸線Ｃ０の少なくともいずれかは、押圧方向に対して傾いている（押圧方向に対する角度が０°より大きく９０°より小さくなっている）。
【００４４】
また、押圧方向に直交する方向において、第１部材２０５における供給流路２０９ｂの開口の中心（上端面Ｓ１での上端側凹部２３０の中心）は、第１部材２０５の重心、具体的に押圧方向の重心と略一致している。
【００４５】
また、液体吐出ヘッド２０は、さらに、第１部材２０５及び作動部材２１８を内部に収容するヘッド本体２０１と、ヘッド本体２０１に固定され、且つ、外部からの液体が供給される供給部材２２６と、供給部材２２６と第１部材２０５との間に接続された接続部材２２５と、を備え、接続部材２２５は、可撓性又は伸縮性を有し、且つ、供給孔２１０と連通される供給流路２０９ｃを有する。
【００４６】
次に、液体吐出ヘッド２０について詳細に説明する。
【００４７】
この液体吐出ヘッド２０は、ヘッド本体２０１を備えている。ヘッド本体２０１は、相互に締結された保持体２０２及び蓄熱体２０３を有している。
【００４８】
蓄熱体２０３は、上面が開口された箱形状に構成されている。蓄熱体２０３の底部には、第２部材２０６により覆われる開口部が設けられている。蓄熱体２０３は、熱伝導性の高い材質、例えば銅やステンレス等で構成されている。蓄熱体２０３の内面には、蓄熱体２０３を加熱するための加熱部材２０４が取り付けられている。
【００４９】
保持体２０２は、蓄熱体２０３の上面の開口を覆うようにして、蓄熱体２０３の上面に取り付けられている。この保持体２０２には、供給部材２２６が挿入される開口部２０２ａが設けられている。保持体２０２は、剛性を有する材質、例えばステンレス等で構成されている。
【００５０】
保持体２０２と蓄熱体２０３とは、例えばネジで構成された例えば４本の締結部材２２３によって相互に強固に締結されている。４本の締結部材２２３はそれぞれ、保持体２０２及び蓄熱体２０３を貫通して延びている。４本の締結部材２２３はそれぞれ、例えばセラミック材等の低熱膨張材料で構成されている。なお、４本の締結部材２２３の各々の線膨張係数は、例えば７×１０−６／℃である。
【００５１】
ヘッド本体２０１の内部には、第１部材２０５、弾性部材２０７、付勢部材２１６、電極２１７、作動部材２１８、接続部材２２５及び供給部材２２６が設けられている。
【００５２】
外部よりヘッド本体２０１に液体を供給する供給部材２２６は例えばパイプ状に構成され、その内部には、液体が供給される供給流路２０９ａが形成されている。第１部材２０５側に位置する供給部材２２６の下端部側は、保持体２０２の開口部２０２ａに挿入されている。その下端部側に対して第１部材２０５側から離れる側に位置する供給部材２２６の上端部側は、保持体２０２の開口部２０２ａからヘッド本体２０１の外部に延びている。供給部材２２６は、固定用ネジ２２０、固定部材２２１及び一対の固定用ネジ２２２によって保持体２０２に固定されている。固定部材２２１はプレート状に構成され、その中央部には供給部材２２６が挿入される開口部２２１ａが設けられ、一対の固定用ネジ２２２によって保持体２０２に固定されている。供給部材２２６は、固定用ネジ２２０によって固定部材２２１に対して固定されている。
【００５３】
接続部材２２５は、可撓性又は伸縮性を有するチューブであり、例えば耐溶剤性を有するフッ素樹脂等で構成されている。そのため、接続部材２２５の質量は、第１部材２０５の質量よりも小さく構成されている。接続部材２２５の上端部は、供給部材２２６の下端部の外周面に装着され、接続部材２２５の下端部は、ヘッド本体２０１の内部に収容された第１部材２０５の上端部の外周面に装着されている。これにより、接続部材２２５は、供給部材２２６の下端部と第１部材２０５の上端部との間に接続される。接続部材２２５の内部には、供給部材２２６の供給流路２０９ａ及び第１部材２０５の供給流路２０９ｂと連通される供給流路２０９ｃが形成されている。接続部材２２５は、第１部材２０５の上端面Ｓ１における上端側凹部２３０を覆うように設けられている。供給流路２０９ｂの接続部材２２５側の上端部に設けられた上端側凹部２３０は、その断面積が貯留室２１３に向けて漸減するテーパ状に構成されている。接続部材２２５に関する寸法として、例えば、接続部材２２５の供給流路２０９ｃの直径は約２．８ｍｍに構成され、供給流路２０９ｃを形成するパイプ状の接続部材２２５の肉厚は約０．２〜１ｍｍに構成されている。
【００５４】
第１部材２０５はパイプ状に構成され、その内部には、液体を貯留室２１３に供給する供給孔２１０と連通する供給流路２０９ｂが設けられている。第１部材２０５の下端部は、蓄熱体２０３の開口部に挿入され、第１部材２０５の上端部は、蓄熱体２０３の底部よりもやや上側に位置されている。第１部材２０５の外周部には、フランジ状の支持部２０５ａが設けられている。支持部２０５ａは、ヘッド本体２０１の内部において、押圧方向に対して直交する方向の外向きに延びている。第１部材２０５の内部には、供給流路２０９ｂの下流側端部と連通されたオリフィス状の供給孔２１０が形成されている。供給孔２１０の直径は、供給流路２０９ｂの直径よりも小さく構成されている。供給流路２０９ｂの中心軸線Ｃ０及び供給孔２１０の中心軸線Ｃ１は、一致しており、第１部材２０５の押圧方向に対して傾いている。第１部材２０５における供給流路２０９ｂの中心軸線Ｃ０は、第１部材２０５の重心を通過している。第１部材２０５の第２部材２０６側の下端部には、供給孔２１０と貯留室２１３とを相互に接続する下端側凹部２１１が形成されている。下端側凹部２１１は、その断面積が貯留室２１３に向けて漸増するテーパ状に構成されている。
【００５５】
第１部材２０５の上端面Ｓ１の面積は下端面Ｓ２の面積より小さい。言い換えると、第１部材２０５の上端面Ｓ１の幅（押圧方向と直交する方向における幅）は、下端面Ｓ２の幅（押圧方向と直交する方向における幅）より小さい。第１部材２０５の上端面Ｓ１及び下端面Ｓ２は、第１部材２０５の押圧方向に直交する面である。
【００５６】
なお、第１部材２０５は、後述する弾性部材２０７に対して剛性の高い材質、例えばステンレス鋼等で構成されている。第１部材２０５に関する寸法として、例えば、第１部材２０５の外形の直径は約５ｍｍ、オリフィス状の供給孔２１０の直径は約０．１５ｍｍ、供給孔２１０の長さは約１ｍｍ、供給孔２１０に液体を供給する供給流路２０９ｂの直径（内径）は約１．５ｍｍ、供給孔２１０と貯留室２１３とを相互に接続する下端側凹部２１１の直径の最大値は約０．５ｍｍに構成されている。また、上端側凹部２３０の上端面Ｓ１における中心と下端側凹部２１１の下端面Ｓ２における中心との押圧方向に直交する方向の間隔は約０．９５ｍｍ以下に構成されている。
【００５７】
第２部材２０６は、第１部材２０５の下端面Ｓ２と対向するようにして、蓄熱体２０３の底部側に取り付けられている。第２部材２０６の上面には、例えば円形状の貯留室形成用凹部２１２が形成されている。第１部材２０５の下端面Ｓ２と第２部材２０６の貯留室形成用凹部２１２とによって、液体が貯留される貯留室２１３が形成される。第１部材２０５の下端面（下端側凹部２１１を含む）Ｓ２は、貯留室２１３の上面を規定する。第２部材２０６の貯留室形成用凹部２１２（吐出側凹部２１５を含む）は、貯留室２１３の下面を規定する。また、貯留室２１３の直径は、第１部材２０５の下端側凹部２１１の直径の最大値及び第２部材２０６の吐出側凹部２１５の直径の最大値よりも大きく構成されている。
【００５８】
第２部材２０６の内部には、貯留室２１３と連通された吐出孔２１４が形成されている。第２部材２０６の上端部側には、吐出孔２１４と貯留室２１３とを相互に接続する吐出側凹部２１５が形成されている。吐出側凹部２１５は、その断面積が貯留室２１３に向けて漸増するテーパ状に構成されている。第２部材２０６の吐出孔２１４の中心軸線Ｃ２は、第１部材２０５の押圧方向に対して略平行に延びている。
【００５９】
なお、第２部材２０６は、熱伝導性の高い材質、例えばステンレス鋼及びセラミック材等で構成されている。
【００６０】
第２部材２０６に関する寸法として、例えば、吐出孔２１４の直径は約０．１５ｍｍ、吐出孔２１４の長さは０．０３〜０．５ｍｍ、吐出孔２１４と貯留室２１３とを相互に接続するテーパ状の吐出側凹部２１５の直径の最大値は約１ｍｍに構成されている。
【００６１】
弾性部材２０７は、薄い板状、且つ、ＸＹ平面視でリング状に構成されている。この弾性部材２０７は、第１部材２０５と第２部材２０６との間に配置されている。弾性部材２０７は、第２部材２０６の弾性及び耐薬品性を有する材料、例えばフッ素ゴム及びシリコンゴム等で構成されている。この弾性部材２０７は、貯留室形成用凹部２１２の外周部に配置されることによって、押圧方向に対して直交する方向において貯留室２１３の外周部を規定する。図６に示すように、押圧方向の押圧される面を含む平面における貯留室２１３の断面形状は、円形状で構成されている。後述するように、弾性部材２０７が第１部材２０５により第２部材２０６側に相対的に押圧されて弾性変形された際には、弾性部材２０７の径方向外側への弾性変形が第２部材２０６の貯留室形成用凹部２１２の外周部によって規制される。なお、この弾性部材２０７は、貯留室２１３内の液体が外部に漏れるのを防止するシール機能をも有している。弾性部材２０７の寸法として、例えば、厚みｔは０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、外径は５．２〜７ｍｍ、内径は０．２〜４．８ｍｍに構成されている。
【００６２】
第１部材２０５の供給孔２１０は、押圧方向に対して直交する方向の貯留室２１３の一端側に連通され、吐出孔２１４は、押圧方向に対して直交する方向の貯留室２１３の他端側に連通されている。供給孔２１０は、押圧方向に直交する方向において吐出孔２１４からずれた位置に配置されている。貯留室２１３に連通される供給孔２１０と吐出孔２１４との押圧方向に直交する方向における配置間隔は、例えば１．０〜３．６ｍｍに構成されている。
【００６３】
作動部材２１８は、例えば積層型の圧電素子で構成されたアクチュエータである。作動部材２１８の中央部には貫通孔が設けられ、この貫通孔には第１部材２０５の上端部及び第１部材２０５に接続される接続部材２２５が挿入されている。これにより、作動部材２１８は、第１部材２０５の上端部及び接続部材２２５の周囲を取り囲むようにして、ヘッド本体２０１の内部に配設されている。
【００６４】
作動部材２１８の上端部は、保持体２０２の下面に接触されている。作動部材２１８の下端部は、第１部材２０５の支持部２０５ａの上面に接触されている。付勢部材２１６の付勢力によって、作動部材２１８は、第１部材２０５の支持部２０５ａと保持体２０２との間に挟持されている。
【００６５】
作動部材２１８の外周部には、電極２１７が配設されている。この電極２１７に電圧が印加されたときには、図５Ｂに示すように、作動部材２１８は全体として、押圧方向であるＺ軸方向に伸長される伸長状態に保持される。このとき、第１部材２０５は、作動部材２１８の伸長力によって、押圧方向において第２部材２０６に近接する向きに変位される。電極２１７への電圧の印加が解除されたときには、図５Ａに示すように、作動部材２１８は全体として、Ｚ軸方向に収縮される収縮状態に保持される。このとき、第１部材２０５は、付勢部材２１６の付勢力によって、押圧方向において第２部材２０６から離隔する向きに変位される。なお、作動部材２１８が伸長又は収縮した際における、第１部材２０５の押圧方向における変位量は、例えば約１０μｍである。
【００６６】
付勢部材２１６は、第１部材２０５のフランジ状の支持部２０５ａと蓄熱体２０３の底部との間に設けられている。付勢部材２１６は、皿ばね等で構成されている。この付勢部材２１６の付勢力によって、第１部材２０５の支持部２０５ａは、作動部材２１８側に向けて弾性的に押圧される。付勢部材２１６が支持部２０５ａを押圧する力は、例えば約２０ｋｇｆである。
【００６７】
図４に示すように、本実施の形態の液体吐出装置１０は、さらに、大気圧以上の圧力を有する液体を液体吐出ヘッド２０の第１部材２０５の供給孔２１０に供給する供給部１１０と、液体吐出ヘッド２０の作動部材２１８の動作を制御する作動制御部１１１と、を備えている。
【００６８】
供給部１１０は、シリンジ１１２及びプランジャ１１３を備えている。シリンジ１１２は筒状の容器であり、その内部には、プランジャ１１３が摺動自在に設けられている。このプランジャ１１３によって、シリンジ１１２の内部は、液体が充填された液体室１１４と、空気が密閉された圧力調整室１１５とに区画されている。液体室１１４には、液体供給源１１６より供給された液体が充填される。圧力調整室１１５には、エアーコンプレッサ１１７より供給された圧縮空気が充填される。シリンジ１１２の先端部は、接続チューブ（図示せず）を介して供給部材２２６の上端部に接続されている。これにより、シリンジ１１２の液体室１１４は、接続チューブを介して供給部材２２６の供給流路２０９ａと連通されている。
【００６９】
なお、図４では、シリンジ１１２は、液体吐出ヘッド２０より高い位置に配置されているが、液体吐出ヘッド２０より低い位置に配置されていてもよい。これにより、供給部１１０からの液体吐出ヘッド２０への液体の大気圧以上での加圧供給が容易なことや、液体吐出ヘッド２０より液体が吐出される吐出孔２１４の液だれを防止するために、負圧源（図示せず）からの圧力調整室１１５への負圧の印加を不要とすることが可能である。
【００７０】
圧力調整室１１５に供給された圧縮空気の圧力によって、プランジャ１１３がシリンジ１１２内を液体室１１４側に摺動される。これにより、液体室１１４内の液体がプランジャ１１３によって加圧され、その圧力は大気圧よりも大きい一定の圧力となる。このように大気圧以上の圧力を有する液体は、接続チューブ、ヘッド本体２０１の保持体２０２に保持される供給部材２２６の供給流路２０９ａ、接続部材２２５の供給流路２０９ｃ及び第１部材２０５の供給流路２０９ｂを通して貯留室２１３に供給される。
【００７１】
なお、液体吐出ヘッド２０の貯留室２１３及び吐出孔２１４等に対して供給部１１０が液体を加圧して供給するタイミングの制御は、図示しない供給制御部により行われる。また、液体吐出ヘッド２０の吐出サイクルが比較的遅い場合には、上述の液体供給により貯留室２１３及び吐出孔２１４等に液体が充填されれば、吐出毎に、液体吐出ヘッド２０への供給部１１０からの加圧した液体の供給は必ずしも行わなくてもよい。
【００７２】
作動制御部１１１は、電極２１７に印加される電圧を制御する。液体吐出ヘッド２０から液体を吐出するときには、作動制御部１１１は、電極２１７に電圧を印加する。液体吐出ヘッド２０から液体を吐出しないときには、作動制御部１１１は、電極２１７に印加された電圧を解除する。従って、作動制御部１１１が所定のサイクルで電極２１７に対する電圧の印加と解除とを繰り返すことにより、液体吐出ヘッド２０からの液体の吐出が上記所定のサイクルで行われる。
【００７３】
次に、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０による液体吐出方法について説明する。図５Ａに示すように、液体の吐出直前の状態では、貯留室２１３には液体が充填されている。また、電極２１７には電圧が印加されておらず、作動部材２１８は、収縮状態に保持されている。この状態では、第１部材２０５の支持部２０５ａは、付勢部材２１６の付勢力によって作動部材２１８側に向けて弾性的に押圧されている。これにより、第１部材２０５は、第２部材２０６に対して離隔する押圧方向に変位されるので、第１部材２０５による弾性部材２０７の押圧による貯留室２１３の容積の減少が解除されている。
【００７４】
液体の吐出直前の状態では、さらに、加熱部材２０４によって蓄熱体２０３が所定の温度（例えば、３０〜８０℃）まで加熱される。蓄熱体２０３の熱は、第２部材２０６を介して吐出孔２１４の近傍に充填された液体に伝達される。これにより、吐出孔２１４の近傍に充填された液体の温度が上昇して所定の温度に保たれるので、相対的に液体の粘度が低下して液体の粘度が安定する。このように液体の粘度が一定に保たれることにより、メニスカスの形状（即ち、吐出孔２１４内の液体の表面によって形成される凸状又は凹状の曲面形状）をよりスムーズに安定させることができる。なお、後述する液体吐出ステップ及び液体供給ステップにおいても、加熱部材２０４によって蓄熱体２０３の温度が上記所定の温度に保たれる。
【００７５】
上述したように、保持体２０２と蓄熱体２０３とは、低熱膨張材料で構成された例えば４本の締結部材２２３によって相互に締結されているので、加熱部材２０４によって蓄熱体２０３が加熱されることにより、蓄熱体２０３が押圧方向に熱膨張するのを抑制することができる。これにより、ヘッド本体２０１内の空間の押圧方向における距離Ｄ（図５Ａ参照）を一定に保つことができるので、第１部材２０５の第２部材２０６に対する押圧方向（Ｚ軸方向）の変位量を一定に保つことができ、液体を安定して吐出することができる。
【００７６】
液体吐出ヘッド２０から液体を吐出する際には、作動制御部１１１が作動部材２１８の電極２１７に電圧を印加することにより、図５Ｂに示すように、作動部材２１８は、付勢部材２１６の付勢力に抗して収縮状態から伸長状態に変位される。これにより、第１部材２０５の支持部２０５ａは、作動部材２１８の伸長力によって付勢部材２１６側に向けて押圧されるので、第１部材２０５は、第２部材２０６に対して押圧方向の近接する方向に所定の変位量（例えば、約１０μｍ）だけ相対的に変位される。なお、接続部材２２５が湾曲又は伸縮することによって、第１部材２０５の押圧方向への変位が吸収される。この状態では、弾性部材２０７は、第１部材２０５により第２部材２０６側に押圧されて弾性変形され、第１部材２０５は、貯留室２１３内の液体を押圧する。これにより、貯留室２１３の容積が減少するので、貯留室２１３内の液体に圧力が加わり、貯留室２１３内の液体が吐出孔２１４より液滴状に吐出される（液体吐出ステップ）。
【００７７】
液体の吐出が完了した際には、作動制御部１１１による電極２１７への電圧の印加が解除されることにより、図５Ａに示すように、作動部材２１８は、伸長状態から収縮状態に変位される。これにより、第１部材２０５は、付勢部材２１６の付勢力によって第２部材２０６に対して押圧方向の離隔する方向に相対的に変位され、第１部材２０５による弾性部材２０７の押圧が解除される。弾性部材２０７の弾性変形が復元されることにより、貯留室２１３の容積が増大する。これにより、貯留室２１３内の液体に作用する圧力が低下し、またこのタイミングに対応して液体を加圧することにより供給流路２０９ｂ内の液体が供給孔２１０を通して貯留室２１３に供給される（液体供給ステップ）。
【００７８】
上述した液体吐出ステップ及び液体供給ステップが交互に繰り返し行われることによって、液体吐出ヘッド２０の吐出孔２１４から液体が被吐出物１０９に向けて液滴状に吐出される。これにより、液体が被吐出物１０９上にドット状に付着し、例えば被吐出物１０９上に所望のパターン又は薄膜等を形成することができる。
【００７９】
本実施の形態の液体吐出ヘッド２０では、次のような効果が得られる。
【００８０】
つまり、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０では、第１部材２０５における下端面Ｓ２の面積に比較して、上端面Ｓ１の面積の方が小さい。これにより、第１部材２０５を押圧方向の供給部材２２６側に向かって先細りする形状とし、第１部材２０５の質量を低減することができるので、第１部材２０５の質量を小さく抑えることができ、第１部材２０５を高速で応答性が良く押圧方向に変位させることができる。従って、高粘度の液体（例えば、粘度１．４Ｐａ・ｓのグリセリンや粘度５〜６Ｐａ・ｓのシリコンオイル等）の吐出能力を高めることができる。
【００８１】
また、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０では、第１部材２０５の供給孔２１０は押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側に連通され、第２部材２０６の吐出孔２１４は押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の他端側に連通されている。そして、第１部材２０５の供給孔２１０の中心軸線Ｃ１は、第２部材２０６の吐出孔２１４の中心軸線Ｃ０からずれた位置に配置されている。このような構成によって、供給孔２１０より貯留室２１３に供給された液体は、図６に示すように、押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側から他端側に向けて流れる。これにより、液体は、貯留室２１３内の空気を吐出孔２１４に押しやりながら流れるので、貯留室２１３内に空気溜まりが生じるのが抑制され、効率的に貯留室２１３内における液体の充填性を高めることができる。
【００８２】
従って、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０では、高粘度の液体を反応良く吐出することができるとともに、貯留室２１３内における液体の充填性を高めることができるという、２つの効果を同時に得ることができる。
【００８３】
また、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０では、供給部材２２６と第１部材２０５とが接続部材２２５によって相互に接続され、接続部材２２５の質量は、第１部材２０５の質量よりも小さく構成されている。これにより、可動部（第１部材２０５及び接続部材２２５）の質量を小さく抑えることができ、可動部を高速で押圧方向に変位させることができる。従って、高粘度の液体の吐出能力をより高めることができる。
【００８４】
また、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０では、貯留室２１３の押圧方向を含む平面における断面形状が円形状等であり、貯留室２１３内を液体が流れる断面積を大きくすることができるので、図６において実線で示すように、液体が貯留室２１３の外周部に沿って澱みなく流れるようになる。これにより、貯留室２１３内を流れる液体に作用する抵抗の大きさを低減し、貯留室２１３や吐出孔２１４への充填性をより向上させることができる。
【００８５】
また、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０では、第１部材２０５における供給孔２１０及び供給流路２０９ｂの少なくともいずれかが押圧方向に対して傾けられるので、押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側に第１部材２０５の供給孔２１０を導通させることを容易にして、第１部材２０５の押圧方向の長さを短くすることができる。これにより、第１部材２０５の質量を低減することができるので、第１部材２０５を高速で押圧方向に変位させることができる。従って、高粘度の液体の吐出能力を高めることができる。
【００８６】
また、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０では、押圧方向と直交する方向において、上端面Ｓ１での上端側凹部２３０の中心は第１部材２０５の重心と略一致している。従って、第１部材２０５は、作動部材２１８による押圧に対して均等な重量バランスで押圧方向に動作可能となり、その下端面Ｓ２により貯留室２１３内の液体に対し均等な圧力を加えることができ、吐出孔２１４からの液体の吐出量を正確に制御することができる。
【００８７】
なお、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０では、第１部材２０５の構成について図７Ａ〜図７Ｄのような変形例が考えられる。図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係る第１部材２０５の他の構成例を示す断面図である。
【００８８】
図７Ａの第１部材２０５は、供給孔２１０及び下端側凹部２１１が形成される第１部分２３１と、供給流路２０９ｂが形成され、支持部２０５ａを構成する第２部分２３２とが別体の部材により形成されている点で本実施の形態の第１部材２０５と異なる。図７Ａの第１部材２０５は、供給流路２０９ｂと供給孔２１０とが連通するように第２部分２３２に対して第１部分２３１を嵌め込むことにより形成される。これにより、比較的に小径の供給孔２１０が形成され、微細加工が必要となる部分と、比較的に大径の供給流路２０９ｂが形成され、微細加工が必要とされない部分とを別々に作成することができる。従って、中心軸線Ｃ１が押圧方向に対して傾いた供給孔２１０を容易に形成することができる。なお、供給流路２０９ｂ及び供給孔２１０の加工のし易さや磨耗等による寿命を考慮して第１部分２３１及び第２部分２３２を別々の材料により構成してもよい。
【００８９】
図７Ｂの第１部材２０５は、供給孔２１０の中心軸線Ｃ１及び供給流路２０９ｂの中心軸線Ｃ０が押圧方向に対して傾いており、供給孔２１０の中心軸線Ｃ１の押圧方向に対する傾きの角度が供給流路２０９ｂの中心軸線Ｃ０の押圧方向に対する傾きの角度より大きく、異なる角度で構成されているという点で図７Ａの第１部材２０５と異なる。これにより、供給流路２０９ｂが短い場合（第１部材２０５の押圧方向の長さが長い場合）、また第１部材２０５の上端面Ｓ１の面積が小さい場合でも、押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側に供給孔２１０を簡単に配置することができる。また、第１部材２０５の押圧方向の長さを短くすることもでき、第１部材２０５の質量をより低減することができる。
【００９０】
また、図７Ｂの第１部材２０５は、第２部分２３２の下端面（第１部材２０５の下端面Ｓ２）に対して第１部分２３１を押圧方向である垂直方向に嵌め込むことにより形成されるという点でも図７Ａの第１部材２０５と異なる。つまり、第１部分２３１の側面（下端側凹部２１１が形成されておらず、第２部分２３２と接する面）が第２部分２３２の下端面と直交するという点でも図７Ａの第１部材２０５と異なる。これにより、第１部分２３１を第２部分２３２に容易に嵌め込むことができる。
【００９１】
また、図７Ｃの第１部材２０５は、供給流路２０９ｂの中心軸線Ｃ０が押圧方向に対して平行であり、供給孔２１０の中心軸線Ｃ１が押圧方向に対して傾いているという点で図７Ａの第１部材２０５と異なる。これにより、供給流路２０９ｂが長い場合（第１部材２０５の押圧方向の長さが長い場合）でも、供給流路２０９ｂを容易に形成することができる。
【００９２】
また、図７Ｄの第１部材２０５は、第２部分２３２の下端面（第１部材２０５の下端面Ｓ２）に対して第１部分２３１を垂直方向に嵌め込むことにより形成されるという点で図７Ｃの第１部材２０５と異なる。つまり、第１部分２３１の側面（下端側凹部２１１が形成されておらず、第２部分２３２と接する面）が第２部分２３２の下端面と直交するという点で図７Ｃの第１部材２０５と異なる。これにより、第１部分２３１を第２部分２３２に容易に嵌め込むことができる。
【００９３】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図（図２中のＡ−Ａ線により切断した断面図）である。
【００９４】
本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ａは、ヘッド本体２０１内に接続部材２２５及び供給部材２２６が設けられておらず、第１部材２０５が保持体２０２の開口部２０２ａに挿入される程度の長さで形成され、押圧方向（Ｚ軸方向）に対して長いという点で第１の実施の形態の液体吐出ヘッド２０と異なる。
【００９５】
本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ａでは、第１の実施の形態と同様の理由により、高粘度の液体を反応良く吐出することができるとともに、貯留室２１３内における液体の充填性を高めることができるという、２つの効果を同時に得ることができる。
【００９６】
また、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ａでは、ヘッド本体２０１の外部に接続部材２２５及び供給部材２２６が設けられるため、ヘッド本体２０１内に接続部材２２５及び供給部材２２６を設ける必要がない。従って、簡素な構造の液体吐出ヘッド２０Ａを実現することができる。
【００９７】
（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図（図２中のＡ−Ａ線により切断した断面図）である。
【００９８】
本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｂは、第１部材２０５の供給流路２０９ｂの中心軸線Ｃ０及び供給孔２１０の中心軸Ｃ１が押圧方向に平行であるという点で第１の実施の形態の液体吐出ヘッド２０と異なる。また、押圧方向と直交する方向において、第１部材２０５の上端面Ｓ１での上端側凹部２３０の中心と第１部材２０５の重心とがずれているという点でも第１の実施の形態の液体吐出ヘッド２０と異なる。
【００９９】
本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｂでは、第１の実施の形態と同様の理由により、高粘度の液体を反応良く吐出することができるとともに、押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側に供給孔２１０は連通され、他端側に吐出孔２１４は連通されているため、貯留室２１３内における液体の充填性を高めることができるという、２つの効果を同時に得ることができる。
【０１００】
また、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｂでは、第１部材２０５の供給流路２０９ｂの中心軸線Ｃ０及び供給孔２１０の中心軸Ｃ１を押圧方向に対して傾けることなく、一致させて形成される。従って、供給流路２０９ｂ及び供給孔２１０の形成を容易にすることができる。
【０１０１】
（第４の実施の形態）
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図（図２中のＡ−Ａ線により切断した断面図）である。
【０１０２】
本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｃは、ヘッド本体２０１内に接続部材２２５及び供給部材２２６が設けられておらず、第１部材２０５が保持体２０２の開口部２０２ａに挿入される程度の長さで形成されているという点で第３の実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｂと異なる。
【０１０３】
本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｃでは、第１の実施の形態と同様の理由により、高粘度の液体を反応良く吐出することができるとともに、貯留室２１３内における液体の充填性を高めることができるという、２つの効果を同時に得ることができる。
【０１０４】
また、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｃでは、ヘッド本体２０１の外部に接続部材２２５及び供給部材２２６が設けられるため、ヘッド本体２０１内に接続部材２２５及び供給部材２２６を設ける必要がない。従って、簡素な構造の液体吐出ヘッド２０Ｃを実現することができる。
【０１０５】
（第５の実施の形態）
図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す断面図（図２中のＡ−Ａ線により切断した断面図）である。
【０１０６】
本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｄでは、第１部材２０５の下端面Ｓ２の面積と上端面Ｓ１の面積とが略同じであるという点で第１の実施の形態の液体吐出ヘッド２０と異なる。本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｄは、第１の実施の形態と同様に、液体吐出ステップ及び液体供給ステップを順次行う。
【０１０７】
この液体吐出ヘッド２０Ｄは、液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドであって、液体を押圧する第１部材２０５と、第１部材２０５に対向して配置され、第１部材２０５とともに液体が貯留される貯留室２１３を形成する第２部材２０６と、第１部材２０５と第２部材２０６との間に配置されて貯留室２１３の外周部を規定し、第１部材２０５により第２部材２０６側に押圧されて弾性変形されることによって貯留室２１３の容積を増減させる弾性部材２０７と、第１部材２０５を第２部材２０６に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、弾性部材２０７を弾性変形させる作動部材２１８と、を備え、押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側に、液体を貯留室２１３に供給する第１部材２０５の供給孔２１０が連通され、押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の他端側に、貯留室２１３内の液体を吐出する第２部材２０６の吐出孔２１４が連通され、供給孔２１０は、押圧方向に直交する方向において吐出孔２１４からずれた位置に配置されており、第１部材２０５には、供給孔２１０と連通され、液体を供給孔２１０に供給する供給流路２０９ｂが設けられており、第１部材２０５における供給孔２１０の中心軸線Ｃ１及び供給流路２０９ｂの中心軸線Ｃ０の少なくともいずれかは、押圧方向に対して傾いている。
【０１０８】
ここで、押圧方向に直交する方向において、第１部材２０５における供給流路２０９ｂの開口の中心は、第１部材２０５の重心と略一致している。
【０１０９】
また、液体吐出ヘッド２０Ｄは、さらに、第１部材２０５及び作動部材２１８を内部に収容するヘッド本体２０１と、ヘッド本体２０１に固定され、且つ、外部からの液体が供給される供給部材２２６と、供給部材２２６と第１部材２０５との間に接続された接続部材２２５と、を備え、接続部材２２５は、可撓性又は伸縮性を有し、且つ、供給孔２１０と連通される供給流路２０９ｃを有する。
【０１１０】
本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｄでは、供給孔２１０及び供給流路２０９ｂの少なくともいずれかが押圧方向に対して傾けられるので、押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側に第１部材２０５の供給孔２１０を導通させることを容易にして、第１部材２０５の押圧方向の長さを短くすることができる。これにより、第１部材２０５の質量を低減することができるので、第１部材２０５を高速で押圧方向に変位させることができる。従って、高粘度の液体の吐出能力を高めることができる。
【０１１１】
また、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｄでは、供給孔２１０は押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側に連通され、吐出孔２１４は押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の他端側に連通されている。そして、供給孔２１０の中心軸線Ｃ１は、吐出孔２１４の中心軸線Ｃ０からずれた位置に配置されている。これにより、液体は、貯留室２１３内の空気を吐出孔２１４に押しやりながら流れるので、貯留室２１３内に空気溜まりが生じるのが抑制され、効率的に貯留室２１３内における液体の充填性を高めることができる。
【０１１２】
従って、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｄでは、高粘度の液体を反応良く吐出することができるとともに、貯留室２１３内における液体の充填性を高めることができるという、２つの効果を同時に得ることができる。
【０１１３】
なお、本実施の形態の液体吐出ヘッド２０Ｄでは、第１部材２０５における下端面Ｓ２の面積と上端面Ｓ１の面積とが略同じであるとした。しかし、供給孔２１０の中心軸線Ｃ１及び供給流路２０９ｂの中心軸線Ｃ０の少なくともいずれかは、押圧方向に対して傾いていれば、上端面Ｓ１の下端面Ｓ２の面積に比較して、第１部材２０５の面積の方が小さくてもよい。
【０１１４】
また、第２の実施の形態のように、ヘッド本体２０１内に接続部材２２５及び供給部材２２６が設けられておらず、第１部材２０５が保持体２０２の開口部２０２ａに挿入される程度の長さで形成されてもよい。また、第１部材２０５は図７Ａ〜図７Ｄのような構成であってもよい。
【０１１５】
以上、本発明の液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０１１６】
上記実施の形態では、供給部材が保持体に間接的に支持されるように構成したが、供給部材が保持体に直接支持されるように構成することもできる。「供給部材が保持体に直接支持される」とは、供給部材が保持体に接触された状態で、他の部材又は固定用ネジ等によって供給部材が保持体に支持されることをいう。
【０１１７】
上記実施の形態では、締結部材をネジで構成したが、締結部材を例えばボルト及びナットあるいは接着剤で構成することもできる。
【０１１８】
また、上記実施の形態では、押圧部材を皿ばねで構成したが、押圧部材を例えば高弾性を有する板バネ等で構成することもできる。
【０１１９】
また、作動部材の外周面を覆うようにして、接着コーティング又は樹脂コーティングを施すこともできる。これにより、作動部材を構成する複数の圧電素子が押圧方向に対して直交する方向にずれるのを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、各種のデバイスの製造過程において、種々のパターン及び薄膜を形成するための液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法として適用することができる。また、本発明は、例えば発光ダイオードの製造過程において、固形の蛍光体が分散された液体を発光ダイオードの発光部に吐出することにより、青色発光ダイオードから白色光を発光させる膜を形成するための液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出方法としても適用することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１０    液体吐出装置
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ    液体吐出ヘッド
１０１    装置基台
１０２    ヘッド
１０３    ステージ
１０４    ヘッド移動機構
１０５    キャリッジ軸
１０６    キャリッジ
１０７    ステージ移動機構
１０８ａ，１０８ｂ    ステージ軸
１０９    被吐出物
１１０    供給部
１１１    作動制御部
１１２    シリンジ
１１３    プランジャ
１１４    液体室
１１５    圧力調整室
１１６    液体供給源
１１７    エアーコンプレッサ
２０１    ヘッド本体
２０２    保持体
２０２ａ、２２１ａ    開口部
２０３    蓄熱体
２０４    加熱部材
２０５    第１部材
２０５ａ    支持部
２０６    第２部材
２０７    弾性部材
２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃ    供給流路
２１０    供給孔
２１１    下端側凹部
２１２    貯留室形成用凹部
２１３    貯留室
２１４    吐出孔
２１５    吐出側凹部
２１６    付勢部材
２１７    電極
２１８    作動部材
２２０、２２２    固定用ネジ
２２１    固定部材
２２３    締結部材
２２５    接続部材
２２６    供給部材
２３０    上端側凹部
２３１    第１部分
２３２    第２部分
Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２    中心軸線
Ｓ１    上端面
Ｓ２    下端面
【図１】
2013192998.tif 000003
【図２】
2013192998.tif 000004
【図３】
2013192998.tif 000005
【図４】
2013192998.tif 000006
【図５Ａ】
2013192998.tif 000007
【図５Ｂ】
2013192998.tif 000008
【図６】
2013192998.tif 000009
【図７Ａ】
2013192998.tif 000010
【図７Ｂ】
2013192998.tif 000011
【図７Ｃ】
2013192998.tif 000012
【図７Ｄ】
2013192998.tif 000013
【図８】
2013192998.tif 000014
【図９】
2013192998.tif 000015
【図１０】
2013192998.tif 000016
【図１１】
2013192998.tif 000017