JP6990877B2

JP6990877B2 - Inkjet head and inkjet device using it and ink application method

Info

Publication number: JP6990877B2
Application number: JP2018130333A
Authority: JP
Inventors: 修平中谷; 巨大塚; 洋介豊福
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2022-01-12
Anticipated expiration: 2038-07-10
Also published as: JP2019048452A; KR102601539B1; KR20190029447A

Description

本発明は、インクジェットヘッドとそれを用いたインクジェット装置とインク塗布方法に関する。 The present invention relates to an inkjet head, an inkjet device using the inkjet head, and an ink coating method.

ドロップオンデマンド型のインクジェットヘッドは、入力信号に応じて必要なときに必要な量のインクを塗布することができるインクジェットヘッドとして知られている。特に圧電（圧電素子）方式のドロップオンデマンド型のインクジェットヘッドは、一般的に、インク供給流路と、インク供給流路に接続されノズルを有する複数の圧力室と、圧力室内に充填されたインクに圧力を加える圧電素子を有する。 The drop-on-demand type inkjet head is known as an inkjet head capable of applying a required amount of ink at a required time according to an input signal. In particular, a piezoelectric (piezoelectric element) type drop-on-demand inkjet head generally has an ink supply flow path, a plurality of pressure chambers connected to the ink supply flow path and having a nozzle, and ink filled in the pressure chamber. Has a piezoelectric element that applies pressure to the ink jet.

図１（ａ）と図１（ｂ）とに一般的なインクジェットヘッドの断面構造を示す。 1 (a) and 1 (b) show a general cross-sectional structure of an inkjet head.

インクジェットヘッドは、液滴を吐出する複数のノズル１００と、ノズルに連通する圧力室１１０と、異なるノズルに対応する圧力室を隔てる隔壁１１１と、圧力室の一部をなすダイアフラム１１２と、ダイアフラム１１２を振動させる圧電素子１３０と、隔壁１１１を支える圧電部材１４０と、圧電素子１３０に電圧を印加する共通電極（図示せず）と、を有する。他に図示しないが、液体の導入口を有する。 The inkjet head includes a plurality of nozzles 100 for ejecting droplets, a pressure chamber 110 communicating with the nozzles, a partition wall 111 for separating pressure chambers corresponding to different nozzles, a diaphragm 112 forming a part of the pressure chamber, and a diaphragm 112. It has a piezoelectric element 130 that vibrates the surface, a piezoelectric member 140 that supports the partition wall 111, and a common electrode (not shown) that applies a voltage to the piezoelectric element 130. Although not shown elsewhere, it has a liquid inlet.

圧電素子１３０と隔壁１１１を支える圧電部材１４０とは、一つの圧電部材からダイシングによって分離されている。インクジェットヘッドが有するノズル１００は、直径が１０μｍ～５０μｍで、１００μｍ～５００μｍの間隔で１００穴～３００穴並んでいる。 The piezoelectric element 130 and the piezoelectric member 140 that supports the partition wall 111 are separated from one piezoelectric member by dicing. The nozzle 100 of the inkjet head has a diameter of 10 μm to 50 μm, and 100 holes to 300 holes are lined up at intervals of 100 μm to 500 μm.

このように構成されたインクジェットヘッドは、次のように動作する。圧電素子１３０の裏側の共通電極（図示せず）と、圧電素子１３０の間に電圧を印加すると、圧電素子１３０が図１（ａ）の状態から図１（ｂ）の状態に変形する。図１（ｂ）の一番右側の圧電素子１３０が変形する（圧電素子１３０の下部が変形）と、圧力室１１０の容積が小さくなり、液体に圧力を加えることができる。その圧力で、圧力室１１０の中に存在するインクが液滴１５０として外部へ吐出される。 The inkjet head configured in this way operates as follows. When a voltage is applied between the common electrode (not shown) on the back side of the piezoelectric element 130 and the piezoelectric element 130, the piezoelectric element 130 is deformed from the state of FIG. 1 (a) to the state of FIG. 1 (b). When the rightmost piezoelectric element 130 in FIG. 1B is deformed (the lower part of the piezoelectric element 130 is deformed), the volume of the pressure chamber 110 becomes smaller, and pressure can be applied to the liquid. At that pressure, the ink existing in the pressure chamber 110 is ejected as droplets 150 to the outside.

また、インクを循環する種類のインクジェットヘッドにおいては、インクジェットヘッドに、図示しない液体注入口と排出口とがあり、インクを循環しながらインクを吐出する。インクを循環させることの効果を以下で説明する。 Further, in the type of inkjet head that circulates ink, the inkjet head has a liquid injection port and an discharge port (not shown), and ejects ink while circulating ink. The effect of circulating ink will be described below.

ノズル近傍のインクは常に大気に触れている状態にある。その接触面積は非常に微小であるため、インクの溶媒の蒸発も無視できない状態にある。インクの溶媒が蒸発することで、インクの固形分濃度が上がり、その結果インクの粘度が上昇し、正常なインクの吐出が困難に成り得る。ここで、インクをノズル近傍まで循環させることにより、粘度が上昇したインクを常に入れ替えることができるため、ノズル近傍の吐出されるインクは、常に正常なインク粘度に保たれる。これにより、ノズル詰まりを抑制し、正常な吐出を定常的に行うことが可能となる。 The ink near the nozzle is always in contact with the atmosphere. Since the contact area is very small, evaporation of the ink solvent cannot be ignored. Evaporation of the ink solvent increases the solid content concentration of the ink, resulting in an increase in the viscosity of the ink, which can make normal ink ejection difficult. Here, by circulating the ink to the vicinity of the nozzle, the ink whose viscosity has increased can always be replaced, so that the ink ejected in the vicinity of the nozzle is always maintained at a normal ink viscosity. As a result, it becomes possible to suppress nozzle clogging and to perform normal ejection on a steady basis.

インクジェットヘッドの構造としては、薄膜の圧電素子を用いた構造でもよい。図２（ａ）、図２（ｂ）は、薄膜型インクジェットヘッドの構造を示す図である。図２（ａ）に液体を吐出するためのノズル２００、ノズルに連通する圧力室２１０、圧力室に液体を供給する共通圧力室２３０が繋がっている。圧力室の一部を成すダイアフラム２１２の上部に薄膜圧電素子２２０が構成されている。このように構成されたインクジェットヘッドは次のように動作する。薄膜圧電素子２２０に電圧を印加すると、薄膜圧電素子２２０が図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に変形する。薄膜圧電素子２２０が変形すると、圧力室２１０の容積が小さくなり液体に圧力を伝達することができる。その圧力で液滴１５０を吐出させている。 The structure of the inkjet head may be a structure using a thin-film piezoelectric element. 2 (a) and 2 (b) are views showing the structure of a thin-film inkjet head. FIG. 2A is connected to a nozzle 200 for discharging the liquid, a pressure chamber 210 communicating with the nozzle, and a common pressure chamber 230 for supplying the liquid to the pressure chamber. The thin film piezoelectric element 220 is configured on the upper part of the diaphragm 212 which forms a part of the pressure chamber. The inkjet head configured in this way operates as follows. When a voltage is applied to the thin film piezoelectric element 220, the thin film piezoelectric element 220 is deformed from the state of FIG. 2 (a) to the state of FIG. 2 (b). When the thin film piezoelectric element 220 is deformed, the volume of the pressure chamber 210 becomes small and the pressure can be transmitted to the liquid. The droplet 150 is ejected at that pressure.

かかる流路構造を持つインクジェットヘッドは、１つの圧電素子を駆動してノズルからインクを吐出させると、この吐出時のインクの流れが共通流路を介して同じ流路に連通する他のノズルに影響を与え、吐出が不安定になるクロストークという現象が生じる。 When an inkjet head having such a flow path structure drives one piezoelectric element to eject ink from a nozzle, the flow of ink at the time of ejection is transmitted to another nozzle that communicates with the same flow path through a common flow path. A phenomenon called crosstalk occurs, which affects the discharge and makes the discharge unstable.

図３に、特許文献１に記載のインクジェットヘッドの断面図を示す。クロストークの問題に対し、特許文献１には、液滴を吐出する複数のノズル５００と、複数のノズル５００に対応して設けられた複数の圧力室５０１と、圧力室内の液体に吐出力を与える複数のエネルギー発生素子５０２と、を複数備えるインクジェットヘッドにおいて、複数の圧力室５０１に液体を供給する共通流路５０３と、各々の圧力室５０１と共通流路５０３との間をつなぐ個別の流路部分に設けられた絞り部５０４と設ける構成が開示されている。 FIG. 3 shows a cross-sectional view of the inkjet head described in Patent Document 1. In response to the problem of crosstalk, Patent Document 1 describes a plurality of nozzles 500 for ejecting droplets, a plurality of pressure chambers 501 provided corresponding to the plurality of nozzles 500, and a discharge force for a liquid in the pressure chamber. In an inkjet head including a plurality of energy generating elements 502 to be provided, a common flow path 503 for supplying a liquid to a plurality of pressure chambers 501, and an individual flow connecting each pressure chamber 501 and the common flow path 503. A configuration provided with a throttle portion 504 provided in the road portion is disclosed.

圧力室５０１で発生した圧力波は絞り部５０４を通過する際に、減衰して他のノズルの圧力室５０１には伝達しにくくなり、クロストークを緩和させることができる。 When the pressure wave generated in the pressure chamber 501 passes through the throttle portion 504, it is attenuated and becomes difficult to be transmitted to the pressure chamber 501 of another nozzle, so that crosstalk can be alleviated.

特開２０１２－１１６５３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-11653

しかし、特許文献１に示したインクジェットヘッドでは、絞り部５０４での流路抵抗がノズル５００の流路抵抗と比べて大きくなり、エネルギー発生素子５０２の振動で発生した圧力がノズル５００へ多く伝達する。 However, in the inkjet head shown in Patent Document 1, the flow path resistance at the throttle portion 504 is larger than the flow path resistance of the nozzle 500, and a large amount of pressure generated by the vibration of the energy generating element 502 is transmitted to the nozzle 500. ..

その結果、ノズル５００から吐出される液滴体積が大きくなりすぎて、所望の液滴体積を維持できなくなる場合がある。 As a result, the volume of the droplets ejected from the nozzle 500 may become too large to maintain the desired volume of droplets.

特に液滴体積１ピコリットル程度の極小液滴を吐出させることができるインクジェットヘッドにおいては、ノズル５００の直径が１０μｍ程度になり、加工精度を保ってこれ以上小さな孔を加工することも困難である。 In particular, in an inkjet head capable of ejecting extremely small droplets having a droplet volume of about 1 picolitre, the diameter of the nozzle 500 is about 10 μm, and it is difficult to process smaller holes while maintaining processing accuracy. ..

よって、本願の課題は、複数のノズルの間で発生する流体クロストークによる吐出異常の緩和と所望の吐出液滴体積の維持を両立させることが可能なインクジェットヘッドとそれを用いたインクジェット装置とデバイスの製造方法とを提供することである。 Therefore, the subject of the present application is an inkjet head capable of alleviating ejection abnormalities due to fluid crosstalk generated between a plurality of nozzles and maintaining a desired ejection droplet volume, and an inkjet device and device using the same. Is to provide a manufacturing method and.

上記の課題を解決するために、液滴を吐出するノズルと、上記ノズルと繋がる第１圧力室と、上記第１圧力室と繋がる供給側第２圧力室と排出側第２圧力室と、上記供給側第２圧力室と繋がる上記供給側第３圧力室と、上記排出側第２圧力室と繋がる上記排出側第３圧力室と、上記第１圧力室内の液体に吐出力を与えるエネルギー発生素子と、上記第１圧力室と上記供給側第２圧力室間の供給側第１絞り部と、上記第１圧力室と上記排出側第２圧力室間の排出側第１絞り部と、上記供給側第２圧力室と上記供給側第３圧力室間の供給側第２絞り部と、上記排出側第２圧力室と上記排出側第３圧力室間の排出側第２絞り部と、を含む複数の吐出ユニットと、上記複数の吐出ユニットのそれぞれの上記供給側第３圧力室間を繋ぐ供給側共通流路と、上記複数の吐出ユニットのそれぞれの上記排出側第３圧力室間を繋ぐ排出側共通流路と、を備えたインクジェットヘッドを用いる。 In order to solve the above problems, a nozzle for ejecting droplets, a first pressure chamber connected to the nozzle, a supply-side second pressure chamber and a discharge-side second pressure chamber connected to the first pressure chamber, and the above. An energy generating element that gives a discharge force to the liquid in the supply-side third pressure chamber connected to the supply-side second pressure chamber, the discharge-side third pressure chamber connected to the discharge-side second pressure chamber, and the first pressure chamber. The supply-side first throttle portion between the first pressure chamber and the supply-side second pressure chamber, the discharge-side first throttle portion between the first pressure chamber and the discharge-side second pressure chamber, and the supply. Includes a supply-side second throttle between the side second pressure chamber and the supply-side third pressure chamber, and a discharge-side second throttle between the discharge-side second pressure chamber and the discharge-side third pressure chamber. Discharge connecting a plurality of discharge units, a common flow path on the supply side connecting the third pressure chambers on the supply side of each of the plurality of discharge units, and a third pressure chamber on the discharge side of each of the plurality of discharge units. An inkjet head provided with a side common flow path is used.

また、複数の吐出ユニットを含むインクジェットヘッドであって、上記複数の吐出ユニットは、それぞれ、液滴を吐出する単一のノズルと、上記ノズルと繋がる第１圧力室と、上記第１圧力室と繋がる供給側第２圧力室と排出側第２圧力室と、上記供給側第２圧力室と繋がる供給側第３圧力室と、上記第１圧力室内の液体に吐出力を与えるエネルギー発生素子と、上記第１圧力室と上記供給側第２圧力室間の供給側第１絞り部と、上記第１圧力室と上記排出側第２圧力室間の排出側第１絞り部と、上記供給側第２圧力室と上記供給側第３圧力室間の供給側第２絞り部と、を含み、上記複数の吐出ユニットのそれぞれの上記供給側第３圧力室間を繋ぐ供給側共通流路と、上記複数の吐出ユニットのそれぞれの上記排出側第２圧力室間を繋ぐ排出側共通流路と、を備えたインクジェットヘッドを用いる。 Further, the inkjet head includes a plurality of ejection units, and the plurality of ejection units have a single nozzle for ejecting droplets, a first pressure chamber connected to the nozzles, and the first pressure chamber, respectively. An energy generating element that gives a discharge force to the liquid in the second pressure chamber on the supply side and the second pressure chamber on the discharge side, the third pressure chamber on the supply side connected to the second pressure chamber on the supply side, and the liquid in the first pressure chamber. The supply-side first throttle portion between the first pressure chamber and the supply -side second pressure chamber, the discharge-side first throttle portion between the first pressure chamber and the discharge-side second pressure chamber, and the supply. A common flow path on the supply side that includes a second throttle portion on the supply side between the second pressure chamber on the side and the third pressure chamber on the supply side and connects between the third pressure chambers on the supply side of each of the plurality of discharge units. An inkjet head provided with a common flow path on the discharge side connecting the second pressure chambers on the discharge side of each of the plurality of discharge units is used.

さらに、上記インクジェットヘッドと、上記エネルギー発生素子に印加する駆動電圧信号を生成し、上記インクジェットヘッドの吐出動作を制御する駆動制御手段と、上記インクジェットヘッドと被描画媒体とを相対移動させる搬送手段と、を備えたインクジェット装置を用いる。 Further, the inkjet head, a drive control means for generating a drive voltage signal applied to the energy generating element and controlling the ejection operation of the inkjet head, and a transport means for relatively moving the inkjet head and the object to be drawn. Use an inkjet device equipped with.

本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置によれば、複数のノズル間で相互的に発生するところの流体クロストークを緩和できる。さらに、所望の微小液滴体積を維持させることが可能となり、高精度の液滴吐出を実現できる。結果、印字品質の高品質化が図れる。 According to the inkjet head and the inkjet recording device of the present invention, fluid crosstalk that occurs mutually between a plurality of nozzles can be alleviated. Further, it is possible to maintain a desired minute droplet volume, and it is possible to realize highly accurate droplet ejection. As a result, the print quality can be improved.

（ａ）従来のバルク型インクジェットヘッドの構造、（ｂ）（ａ）の薄膜型インクジェットヘッドで、圧電素子に電圧が印加されたときのヘッドの状態を示す図(A) Structure of a conventional bulk type inkjet head, (b) The figure which shows the state of the head in the thin film type inkjet head of (a) when a voltage is applied to a piezoelectric element. （ａ）従来の薄膜型インクジェットヘッドの構造、（ｂ）（ａ）の薄膜型インクジェットヘッドで、圧電素子に電圧が印加されたときのヘッドの状態を示す図(A) Structure of a conventional thin-film inkjet head, (b) A diagram showing the state of the head of the thin-film inkjet head of (a) when a voltage is applied to a piezoelectric element. 特許文献１のインクジェットヘッドの断面図Sectional drawing of the inkjet head of Patent Document 1 （ａ）実施形態に係るインクジェットヘッドの構成を模式的に示した断面図、（ｂ）図４（ａ）のＸＹ断面の断面図、（ｃ）実施の形態１のインクジェットヘッド全体の平面図(A) A cross-sectional view schematically showing the configuration of the inkjet head according to the embodiment, (b) a cross-sectional view of the XY cross-sectional view of FIG. 4 (a), and (c) a plan view of the entire inkjet head of the first embodiment. 実施例１のインクジェットヘッドの速度ばらつきを示す図The figure which shows the speed variation of the inkjet head of Example 1. 比較例１のインクジェットヘッドの断面図Cross-sectional view of the inkjet head of Comparative Example 1 比較例１のインクジェットヘッドの速度ばらつきを示す図The figure which shows the speed variation of the inkjet head of the comparative example 1. 実施例２のインクジェットヘッドの断面図Sectional drawing of the inkjet head of Example 2 実施例２のインクジェットヘッドの速度ばらつきを示す図The figure which shows the speed variation of the inkjet head of Example 2. 比較例２のインクジェットヘッドの断面図Cross-sectional view of the inkjet head of Comparative Example 2 比較例２のインクジェットヘッドの速度ばらつきを示す図The figure which shows the speed variation of the inkjet head of the comparative example 2. 比較例３のインクジェットヘッドの断面図Cross-sectional view of the inkjet head of Comparative Example 3 比較例３のインクジェットヘッドの速度ばらつきを示す図The figure which shows the speed variation of the inkjet head of the comparative example 3 実施の形態２のインクジェットヘッドの断面図Sectional drawing of the inkjet head of Embodiment 2 実施の形態２での粒子サイズと沈降速度の関係を示す図The figure which shows the relationship between the particle size and the sedimentation speed in Embodiment 2. 実施の形態のインクジェット塗布装置の側面図Side view of the inkjet coating device of the embodiment

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）
＜インクジェットヘッドの構成＞
図４（ａ）は、実施の形態１に係るインクジェットヘッドの構成を模式的に示した断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸＹ断面の断面図である。図４（ｃ）は、インクジェットヘッド全体の平面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
<Inkjet head configuration>
FIG. 4A is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the inkjet head according to the first embodiment. 4 (b) is a cross-sectional view taken along the line XY of FIG. 4 (a). FIG. 4C is a plan view of the entire inkjet head.

ここでは、インクの液滴を吐出するインクジェットヘッド１０を例に説明するが、本実施の形態は、吐出に用いる液体は、インクに限られない。 Here, the inkjet head 10 for ejecting ink droplets will be described as an example, but in the present embodiment, the liquid used for ejection is not limited to ink.

インクジェットヘッド１０は、インク吐出口となるノズル１２と、ノズル１２に連通する第１圧力室１４を有する。第１圧力室１４は、アクチュエータ３０、つまり、エネルギー発生素子を有する。 The inkjet head 10 has a nozzle 12 that serves as an ink ejection port and a first pressure chamber 14 that communicates with the nozzle 12. The first pressure chamber 14 has an actuator 30, that is, an energy generating element.

第１圧力室１４へのインクの供給側流路として、以下の構成要素がある。第１圧力室１４に液体を出入りさせる供給側第１絞り部２０ａを介して、連通する供給側第２圧力室１５ａがある。さらに、供給側第２圧力室１５ａに、供給側第２絞り部２２ａを介して連通する供給側第３圧力室１６ａがある。 The ink supply-side flow path to the first pressure chamber 14 has the following components. There is a supply-side second pressure chamber 15a that communicates with the first pressure chamber 14 via a supply-side first throttle portion 20a that allows liquid to flow in and out. Further, the supply-side second pressure chamber 15a has a supply-side third pressure chamber 16a that communicates with the supply-side second throttle portion 22a.

第１圧力室１４からインクの排出側流路として、以下の構成要素がある。第１圧力室１４に液体を出入りさせる排出側第１絞り部２０ｂを介して、連通する排出側第２圧力室１５ｂがある。さらに、排出側第２圧力室１５ｂに、排出側第２絞り部２２ｂを介して連通する排出側第３圧力室１６ｂがある。 The ink discharge side flow path from the first pressure chamber 14 has the following components. There is a second pressure chamber 15b on the discharge side that communicates with the first pressure chamber 14 via the first throttle portion 20b on the discharge side that allows liquid to flow in and out. Further, the discharge-side second pressure chamber 15b has a discharge-side third pressure chamber 16b that communicates with the discharge-side second throttle portion 22b.

第１圧力室１４を中心に、供給側流路と排出側流路とが対向して設けるのが好ましい。また、これらの第１圧力室１４、供給側流路、排出側流路は、直線状に配列され、インクジェットヘッド１０の下面に平行に配置されるのが好ましい。 It is preferable to provide the supply side flow path and the discharge side flow path so as to face each other with the first pressure chamber 14 as the center. Further, it is preferable that the first pressure chamber 14, the supply side flow path, and the discharge side flow path are linearly arranged and arranged in parallel with the lower surface of the inkjet head 10.

第１圧力室１４とインクの排出側流路と供給側流路とを合わせて、１つの吐出ユニット１１である。インクジェットヘッド１０は、複数の吐出ユニット１１が、並行して配置されている。また、複数の吐出ユニット１１の供給側第３圧力室１６ａを連通する供給側共通流路５１ａがある。さらに、複数の吐出ユニット１１の排出側第３圧力室１６ｂを連通する排出側共通流路５１ｂがある。 The first pressure chamber 14, the ink discharge side flow path, and the supply side flow path are combined to form one discharge unit 11. In the inkjet head 10, a plurality of ejection units 11 are arranged in parallel. Further, there is a supply-side common flow path 51a that communicates with the supply-side third pressure chamber 16a of the plurality of discharge units 11. Further, there is a discharge-side common flow path 51b that communicates with the discharge-side third pressure chamber 16b of the plurality of discharge units 11.

ノズル１２は、インクを吐出するための貫通孔であり、その直径は５～３０μｍ程度である。その加工方法は、レーザー加工やエッチングまたはパンチングなどの方法である。 The nozzle 12 is a through hole for ejecting ink, and its diameter is about 5 to 30 μm. The processing method is a method such as laser processing, etching or punching.

第１圧力室１４は、アクチュエータ３０の振動で生成した圧力を適切に溜め込む働きを有する。第１圧力室１４の容積や供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂの流路抵抗によって溜め込む圧力が変わる。このため、吐出させたい液滴の体積や速度に応じて、第１圧力室１４の容積などを最適化する必要がある。 The first pressure chamber 14 has a function of appropriately storing the pressure generated by the vibration of the actuator 30. The pressure to be stored changes depending on the volume of the first pressure chamber 14, the flow path resistance of the first throttle portion 20a on the supply side and the first throttle portion 20b on the discharge side. Therefore, it is necessary to optimize the volume of the first pressure chamber 14 and the like according to the volume and speed of the droplets to be discharged.

供給側第２圧力室１５ａ、排出側第２圧力室１５ｂ、供給側第３圧力室１６ａ、排出側第３圧力室１６ｂ及び供給側共通流路５１ａ、排出側供給通路５２は、インクの通り道となる。 The supply side second pressure chamber 15a, the discharge side second pressure chamber 15b, the supply side third pressure chamber 16a, the discharge side third pressure chamber 16b, the supply side common flow path 51a, and the discharge side supply passage 52 are the ink passages. Become.

これらの圧力室や流路はそれぞれエッチングなどにより加工された金属板の熱拡散接合や、シリコン材のエッチングなどにより作製される。 These pressure chambers and flow paths are each produced by heat diffusion bonding of a metal plate processed by etching or the like, etching of a silicon material, or the like.

＜供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂ＞
以下の記載は、供給側流路、排出側流路の少なくとも１方にあればよい。両方にあるのが好ましい。 <Supply side damper 25a, Discharge side damper 25b>
The following description may be given on at least one of the supply side flow path and the discharge side flow path. It is preferable to have both.

また、供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂ、もしくは、供給側第２圧力室１５ａ、排出側第２圧力室１５ｂを形成する壁のうち少なくとも一つは弾性が大きな板から形成されている。 Further, at least one of the walls forming the supply side second throttle portion 22a, the discharge side second throttle portion 22b, the supply side second pressure chamber 15a, and the discharge side second pressure chamber 15b is from a plate having high elasticity. It is formed.

それは、供給側第２圧力室１５ａ、排出側第２圧力室１５ｂ内に存在する振動波を吸収する供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂである。 These are a supply-side second pressure chamber 15a, a supply-side damper 25a that absorbs vibration waves existing in the discharge-side second pressure chamber 15b, and a discharge-side damper 25b.

供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂは、板厚が薄い金属板であってもよいし、樹脂フィルムであってもよく材質に限定されない。Ｚ方向に垂直方向に設けられている。第１圧力室１４内に配置される供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂは、剛性の高い板２６（振動防止板）で保持される。このため振動波のダンピング効果はなく、インクの吐出に必要な振動波が減衰することはない。 The supply-side damper 25a and the discharge-side damper 25b may be a thin metal plate or a resin film, and are not limited to the material. It is provided in the direction perpendicular to the Z direction. The supply-side damper 25a and the discharge-side damper 25b arranged in the first pressure chamber 14 are held by a plate 26 (vibration prevention plate) having high rigidity. Therefore, there is no damping effect of the vibration wave, and the vibration wave required for ink ejection is not attenuated.

なお、供給側ダンパー２５ａと排出側ダンパー２５ｂは、第１圧力室１４には、不要であるが、供給側共通流路５１ａ，排出側共通流路５１ｂなどをエッチングで形成するための都合のために配置されている。 The supply side damper 25a and the discharge side damper 25b are not required in the first pressure chamber 14, but for the convenience of forming the supply side common flow path 51a, the discharge side common flow path 51b, etc. by etching. Is located in.

一方、供給側第２圧力室１５ａ、排出側第２圧力室１５ｂ及び供給側第３圧力室１６ａ、排出側第３圧力室１６ｂに配置される供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂは、剛性の高い板２６（振動防止板）では保持されていず、中空状態で端部が保持されるのみである。供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂは、中空状態になっており、供給側第２圧力室１５ａ、排出側第２圧力室１５ｂ及び供給側第３圧力室１６ａ、排出側第３圧力室１６ｂに存在する振動波は、ダンピング効果により減衰され、隣接するノズル１２との相互作用で発生する流体クロストークが緩和される。 On the other hand, the supply-side damper 25a and the discharge-side damper 25b arranged in the supply-side second pressure chamber 15a, the discharge-side second pressure chamber 15b, the supply-side third pressure chamber 16a, and the discharge-side third pressure chamber 16b are rigid. It is not held by the high plate 26 (vibration prevention plate), only the end is held in a hollow state. The supply-side damper 25a and the discharge-side damper 25b are hollow, and are provided in the supply-side second pressure chamber 15a, the discharge-side second pressure chamber 15b, the supply-side third pressure chamber 16a, and the discharge-side third pressure chamber 16b. The existing vibration wave is attenuated by the damping effect, and the fluid crosstalk generated by the interaction with the adjacent nozzle 12 is alleviated.

＜供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂ、供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂのＺ方向の位置＞
供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂと供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂのＺ方向の位置が異なることにより、アクチュエータ３０の振動で生成した振動波が、供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂを通って供給側第２圧力室１５ａ、排出側第２圧力室１５ｂに達して、その後、供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂを通過する。 <Positions of the supply side first throttle portion 20a, the discharge side first throttle portion 20b, the supply side second throttle portion 22a, and the discharge side second throttle portion 22b in the Z direction>
Vibration waves generated by the vibration of the actuator 30 due to the different positions of the supply side first throttle portion 20a, the discharge side first throttle portion 20b, the supply side second throttle portion 22a, and the discharge side second throttle portion 22b in the Z direction. Reaches the supply side second pressure chamber 15a and the discharge side second pressure chamber 15b through the supply side first throttle portion 20a and the discharge side first throttle portion 20b, and then the supply side second throttle portion 22a and discharge. It passes through the side second throttle portion 22b.

結果、振動波の進行方向は、供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂの面に直行する成分が多くなる。 As a result, the traveling direction of the vibration wave has many components orthogonal to the surfaces of the supply side damper 25a and the discharge side damper 25b.

なお、Ｚ方向の位置が異なるとは、供給側第１絞り部２０ａと供給側第２絞り部２２ａ、とを結ぶ直線、排出側第１絞り部２０ｂと排出側第２絞り部２２ｂとを結ぶ直線（図４（ａ）の点線矢印）のそれぞれが、ノズル１２からの液滴の吐出方向に垂直な面（図４（ａ）でのダンパー２５の面）と平行でないことを意味する。または、それぞれが、インクの流れ方向と平行でないことを意味する。 The fact that the positions in the Z direction are different means that a straight line connecting the supply side first throttle portion 20a and the supply side second throttle portion 22a, and connecting the discharge side first throttle portion 20b and the discharge side second throttle portion 22b. It means that each of the straight lines (dotted arrow in FIG. 4A) is not parallel to the plane perpendicular to the ejection direction of the droplet from the nozzle 12 (the plane of the damper 25 in FIG. 4A). Or, each means that they are not parallel to the direction of ink flow.

なお、吐出方向は、Ｚ方向と平行である。この方向は、図４（ａ）では、ノズル１２の存在する下面に垂直方向でもある。この場合、供給側第１絞り部２０ａは、供給側第２絞り部２２ａより、供給側ダンパー２５ａからの距離が離れている。 The discharge direction is parallel to the Z direction. In FIG. 4A, this direction is also perpendicular to the lower surface where the nozzle 12 is present. In this case, the supply-side first throttle portion 20a is farther from the supply-side damper 25a than the supply-side second throttle portion 22a.

振動波の進行方向と供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂの面に平行方向との関係を流体解析した。その結果、振動波の進行方向が、供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂの面に対して直行する方向なら、振動波の減衰効果が大きいことがわかった。 A fluid analysis was performed on the relationship between the traveling direction of the vibration wave and the direction parallel to the surfaces of the supply side damper 25a and the discharge side damper 25b. As a result, it was found that if the traveling direction of the vibration wave is a direction perpendicular to the surfaces of the supply side damper 25a and the discharge side damper 25b, the damping effect of the vibration wave is large.

そのため、実施の形態での構造ではダンピング効果が大きくなる。供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂは、吐出方向のインクの流れに対して、ダンパー効果を一番発揮するように配置されている。 Therefore, the damping effect is large in the structure of the embodiment. The supply side damper 25a and the discharge side damper 25b are arranged so as to exert the damper effect most with respect to the ink flow in the ejection direction.

＜供給側第２絞り部２２ａと供給側第１絞り部２０ａの流路抵抗＞
供給側第２絞り部２２ａの流路抵抗は、供給側第１絞り部２０ａの流路抵抗より、大きい。供給側第２絞り部２２ａにより、他の吐出ユニット１１への影響を防止している。 <Flower resistance of the second throttle portion 22a on the supply side and the first throttle portion 20a on the supply side>
The flow path resistance of the supply-side second throttle portion 22a is larger than the flow path resistance of the supply-side first throttle portion 20a. The second throttle portion 22a on the supply side prevents the influence on the other discharge units 11.

同様に排出側第２絞り部２２ｂの流路抵抗は、排出側第１絞り部２０ｂの流路抵抗より、大きい。 Similarly, the flow path resistance of the discharge side second throttle portion 22b is larger than the flow path resistance of the discharge side first throttle portion 20b.

＜全体構成＞
図４（ａ）では１つの吐出ユニット１１のみ、すなわち、１つのノズル１２の周辺のみ分を示したが、インクジェットヘッド１０には、複数の吐出ユニット１１が設けられている。例えば、図４（ａ）においては、Ｙ方向に複数の吐出ユニット１１が配列している。 <Overall configuration>
Although FIG. 4A shows only one ejection unit 11, that is, only the periphery of one nozzle 12, the inkjet head 10 is provided with a plurality of ejection units 11. For example, in FIG. 4A, a plurality of discharge units 11 are arranged in the Y direction.

図４（ｃ）では、明示していないが、供給側共通流路５１ａ、排出側共通流路５１ｂには、複数の吐出ユニット１１が、並行して接続されている。 Although not explicitly shown in FIG. 4 (c), a plurality of discharge units 11 are connected in parallel to the supply side common flow path 51a and the discharge side common flow path 51b.

なお、供給側共通流路５１ａ、排出側共通流路５１ｂは、図示せぬインクリザーバにつながっており、インクリザーバはさらにインク供給源となるインクタンク（不図示）に接続されている。インクリザーバからインク供給口５３を介して、供給側共通流路５１ａに、インクが供給されて、Ｙ方向に配列される複数の排出側共通流路５１ｂに流れ込んだインクがインク排出口５４から排出される。 The supply-side common flow path 51a and the discharge-side common flow path 51b are connected to an ink reservoir (not shown), and the ink reservoir is further connected to an ink tank (not shown) which is an ink supply source. Ink is supplied from the ink reservoir to the supply-side common flow path 51a via the ink supply port 53, and the ink flowing into the plurality of discharge-side common flow paths 51b arranged in the Y direction is discharged from the ink discharge port 54. Will be done.

インクリザーバは、供給側共通流路５１ａ、排出側共通流路５１ｂと、インクタンクとの間に存在する第２のインクタンクである。第２のインクタンクに加圧や減圧をすることでノズル１２にかかる圧力を制御し、適切な状態でインクの吐出をさせる。 The ink reservoir is a second ink tank existing between the supply side common flow path 51a, the discharge side common flow path 51b, and the ink tank. By pressurizing or depressurizing the second ink tank, the pressure applied to the nozzle 12 is controlled, and the ink is ejected in an appropriate state.

供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂ、供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂは、第１圧力室１４、供給側第２圧力室１５ａ、排出側第２圧力室１５ｂ、供給側第３圧力室１６ａ、排出側第３圧力室１６ｂと比べて、流路断面積が十分に小さく、絞り部として機能する。 The supply side first throttle portion 20a, the discharge side first throttle portion 20b, the supply side second throttle portion 22a, and the discharge side second throttle portion 22b are the first pressure chamber 14, the supply side second pressure chamber 15a, and the discharge side second. 2 The cross-sectional area of the flow path is sufficiently smaller than that of the pressure chamber 15b, the supply-side third pressure chamber 16a, and the discharge-side third pressure chamber 16b, and functions as a throttle portion.

供給側第３圧力室１６ａとつながるインク供給タンクと、排出側第３圧力室１６ｂとつながるインク回収タンクとの間には、圧力差が設けられ、インクが流動している。このようなインク循環系を採用することにより、それぞれの第１圧力室１４に対して、常にフレッシュなインクを供給でき、ノズル１２の近傍の大気に接する箇所のインクの増粘を防止できる。これにより、長時間の安定した吐出が可能である。 A pressure difference is provided between the ink supply tank connected to the third pressure chamber 16a on the supply side and the ink recovery tank connected to the third pressure chamber 16b on the discharge side, and ink flows. By adopting such an ink circulation system, fresh ink can always be supplied to each first pressure chamber 14, and thickening of ink at a portion in the vicinity of the nozzle 12 in contact with the atmosphere can be prevented. This enables stable discharge for a long time.

＜アクチュエータ３０＞
本例のアクチュエータ３０としては、圧電素子が用いられている。圧電素子は下部電極と上部電極の間に圧電体を介在させた構造を有しており、複数層が積層されている。下部電極は複数のアクチュエータ３０に対して共通の電極（共通電極）となっており、上部電極は各々のアクチュエータ３０に個別の個別電極となっている。 <Actuator 30>
A piezoelectric element is used as the actuator 30 of this example. The piezoelectric element has a structure in which a piezoelectric body is interposed between the lower electrode and the upper electrode, and a plurality of layers are laminated. The lower electrode is a common electrode (common electrode) for the plurality of actuators 30, and the upper electrode is an individual electrode for each actuator 30.

アクチュエータ３０の電極間に駆動電圧が印加されることにより、アクチュエータ３０が変位して第１圧力室１４の容積が変化する。この容積変化によってノズル１２からインクが吐出される。 When the drive voltage is applied between the electrodes of the actuator 30, the actuator 30 is displaced and the volume of the first pressure chamber 14 changes. Ink is ejected from the nozzle 12 by this volume change.

なお、ここでは、ｄ３３モードの圧電式のアクチュエータ３０を例示しているが、エネルギー発生素子としては、これに限らず、ｄ３１モードやせん断モードを利用する圧電アクチュエータ、静電アクチュータ、発熱素子など、様々な態様が可能である。採用される吐出方式に対応した相応のエネルギー発生素子が用いられる。 Although the piezoelectric actuator 30 in the d33 mode is illustrated here, the energy generating element is not limited to this, and the piezoelectric actuator, the electrostatic actuator, the heat generating element, etc. that utilize the d31 mode and the shear mode are used. Various aspects are possible. An appropriate energy generating element corresponding to the adopted discharge method is used.

なお、図４（ａ）のような流路構造は、シリコン（Ｓｉ）をエッチングして流路部となる溝や孔等を形成したり、エッチングされた各金属板の熱拡散接合などによって作製可能である。
＜実施例と比較例の評価＞
以下の実施例と比較例において、複数の吐出要素間で相互的に発生する流体クロストークの吐出特性への影響を評価した。評価方法は次の通りである。インクジェットヘッド１０に備えているノズル１２を全て吐出させる場合に、１ノズルだけに、アクチュエータ３０に印加する駆動波形の印加タイミングを１マイクロ秒ずつずらしていき、駆動波形の印加タイミングをずらしたノズル１２から吐出される液滴の吐出速度を評価した。 The flow path structure as shown in FIG. 4A is formed by etching silicon (Si) to form grooves, holes, etc. that serve as a flow path, or by heat diffusion bonding of each etched metal plate. It is possible.
<Evaluation of Examples and Comparative Examples>
In the following examples and comparative examples, the influence of fluid crosstalk generated mutually between a plurality of discharge elements on the discharge characteristics was evaluated. The evaluation method is as follows. When all the nozzles 12 provided in the inkjet head 10 are ejected, the application timing of the drive waveform applied to the actuator 30 is shifted by 1 microsecond to only one nozzle, and the nozzle 12 in which the application timing of the drive waveform is shifted. The ejection speed of the droplet ejected from was evaluated.

駆動波形の印加タイミングと同期させてストロボ発光させて、液滴を照射し、それをカメラで観察して液滴の観察を行った。また、ストロボ発光のタイミングを遅延させることで、２点間の液滴を観察し、液滴の吐出速度の評価を行った。 The strobe light was emitted in synchronization with the application timing of the drive waveform, the droplet was irradiated, and the droplet was observed by observing it with a camera. In addition, by delaying the timing of strobe emission, a droplet between two points was observed, and the ejection speed of the droplet was evaluated.

評価に使用したインクは、粘度８ｍＰａ・ｓ、表面張力３３ｍＮ／ｍのインクである。粘度は、粘度計ＡＲ－Ｇ２（ＴＡＩｎｓｒｕｍｅｎｔｓ）を使用して測定した。表面張力は、表面張力計ＤＳＡ１００（ＫＲＵＳＳ製）を使用して測定した。 The ink used for the evaluation is an ink having a viscosity of 8 mPa · s and a surface tension of 33 mN / m. Viscosity was measured using a viscometer AR-G2 (TA Instruments). The surface tension was measured using a surface tension meter DSA100 (manufactured by KRUSS).

実施例、比較例の条件と評価結果を表１に示す。なお、速度変動の合格基準は、４ｐＬを出すインクジェットヘッド１０では、２．５ｍ／ｓ以下、１ｐＬを出すインクジェットヘッド１０では６．１ｍ／ｓ以下である。これは、以下考察で説明するデイスプレイパネルへ塗布する場合に必要であるためである。 Table 1 shows the conditions and evaluation results of Examples and Comparative Examples. The acceptance criteria for speed fluctuation is 2.5 m / s or less for the inkjet head 10 that outputs 4 pL or 6.1 m / s or less for the inkjet head 10 that outputs 1 pL. This is because it is necessary when applying to the display panel described in the following discussion.

表１の速度変動は、最大値と最小値の差の内の最大の値である。 The velocity fluctuation in Table 1 is the maximum value among the differences between the maximum value and the minimum value.

（実施例１）
実施例１のインクジェットヘッドの構造は、図４（ａ）で示したヘッド構造と同じである。図５に、実施例１のインクジェットヘッドの上記評価の結果を示す。図５で、横軸は、液滴の吐出タイミングの遅延時間（マイクロ秒）、縦軸には液滴の吐出速度を示しており、１インクジェットヘッド１０内の３ノズル分の評価結果である。吐出タイミングの遅延時間とは、各々のアクチュエータ３０に印加する駆動波形の印加開始時刻の遅延時間を意味する。 (Example 1)
The structure of the inkjet head of Example 1 is the same as the head structure shown in FIG. 4 (a). FIG. 5 shows the result of the above evaluation of the inkjet head of Example 1. In FIG. 5, the horizontal axis represents the delay time (microseconds) of the droplet ejection timing, and the vertical axis represents the droplet ejection speed, which are evaluation results for three nozzles in one inkjet head 10. The discharge timing delay time means the delay time of the application start time of the drive waveform applied to each actuator 30.

ＣＨ７５、ＣＨ１５０、ＣＨ１はノズル１２の番号を示している。本実施例では、一つのノズル列中に１５０個あるノズル１２のうち、代表的な３ノズル（７５番、１５０番、１番）を用いてデータを取得した。ＣＨ１５０およびＣＨ１は両端のノズル１２であり、ＣＨ７５は中央に位置するノズル１２である。 CH75, CH150, and CH1 indicate the number of the nozzle 12. In this embodiment, data was acquired using three typical nozzles (No. 75, No. 150, No. 1) out of the 150 nozzles 12 in one nozzle row. CH150 and CH1 are nozzles 12 at both ends, and CH75 is a nozzle 12 located at the center.

遅延時間が０マイクロ秒の点は、全てのノズル１２が同時に吐出させているときの吐出速度を示す。ノズル１２が位置する場所によって（ＣＨ７５、ＣＨ１５０、ＣＨ１の違いによって）流体クロストークの影響度合いが異なり、速度変動の挙動が異なるが、おおよそ吐出タイミングの遅延時間が４マイクロ秒、１０マイクロ秒の時に、液滴の吐出速度が大きく変動していることがわかる。 The point where the delay time is 0 microseconds indicates the ejection speed when all the nozzles 12 are ejecting at the same time. The degree of influence of fluid crosstalk differs depending on the location of the nozzle 12 (due to the difference in CH75, CH150, CH1), and the behavior of velocity fluctuation differs, but when the delay time of the discharge timing is approximately 4 microseconds and 10 microseconds. It can be seen that the ejection speed of the droplets fluctuates greatly.

複数のノズル１２の間での振動波が共振しているタイミングがこれらの時間に相当していると考えられる。遅延時間が１５マイクロ秒以上の領域では、速度変動はほとんどなくなり、この時間までで振動波が十分に減衰していると考えられる。 It is considered that the timing at which the vibration wave resonates between the plurality of nozzles 12 corresponds to these times. In the region where the delay time is 15 microseconds or more, the velocity fluctuation is almost eliminated, and it is considered that the vibration wave is sufficiently attenuated by this time.

吐出タイミングの遅延時間に対する吐出速度の変動幅は、（速度の最大値）－（速度の最小値）の値で表現すると、ノズル１２の７５番（ＣＨ７５）は２．１ｍ／ｓ、ノズル１２の１５０番（ＣＨ１５０）は１．４ｍ／ｓ、ノズル１２の１番（ＣＨ１）は１．２ｍ／ｓとなる。
（比較例１）
図６には比較例１でのインクジェットヘッドの断面図を示している。 The fluctuation range of the discharge speed with respect to the delay time of the discharge timing is expressed by the value of (maximum speed value)-(minimum value of speed). Nozzle 12 No. 75 (CH75) is 2.1 m / s, and nozzle 12 Nozzle No. 150 (CH150) is 1.4 m / s, and Nozzle 12 No. 1 (CH1) is 1.2 m / s.
(Comparative Example 1)
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the inkjet head in Comparative Example 1.

実施例１でのインクジェットヘッド１０の構造との違いを以下で説明する。供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂがなく、そのため、供給側第３圧力室１６ａ、排出側第３圧力室１６ｂが存在しない。また、供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂも配置されない。それ以外の構造は実施例１でのインクジェットヘッドと同じである。 The difference from the structure of the inkjet head 10 in the first embodiment will be described below. There is no supply-side second throttle portion 22a and discharge-side second throttle portion 22b, so that there is no supply-side third pressure chamber 16a and discharge-side third pressure chamber 16b. Further, neither the supply side damper 25a nor the discharge side damper 25b is arranged. Other than that, the structure is the same as that of the inkjet head in the first embodiment.

実施例１と同じように、吐出タイミングをずらしていったときの吐出速度の変動を評価した結果を図７に示す。 FIG. 7 shows the result of evaluating the fluctuation of the discharge speed when the discharge timing is shifted as in the first embodiment.

供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂがなく、供給側ダンパー２５ａ、排出側ダンパー２５ｂがないため、比較例１のインクジェットヘッドでの、流体クロストークによる速度変動は、実施例１での値と比べて大きいことがわかる。
（実施例２）
図８には実施例２でのインクジェットヘッドの断面図を示す。実施例１の構造と比較すると第１圧力室１４の容積が小さくなっていることがわかる。第１圧力室１４の容積は、吐出させる液滴の体積によって変わるが、おおよそ１ピコリットルの体積の液滴を吐出させる場合は、０．００７ｍｍ^３程度である。ちなみにおおよそ４ピコリットルの体積の液滴を吐出させる場合の容積は０．０２５ｍｍ^３程度である。 Since there is no supply-side second throttle portion 22a and discharge-side second throttle portion 22b, and there is no supply-side damper 25a and discharge-side damper 25b, the speed fluctuation due to fluid crosstalk in the inkjet head of Comparative Example 1 is an embodiment. It can be seen that it is larger than the value at 1.
(Example 2)
FIG. 8 shows a cross-sectional view of the inkjet head according to the second embodiment. It can be seen that the volume of the first pressure chamber 14 is smaller than that of the structure of the first embodiment. The volume of the first pressure chamber 14 varies depending on the volume of the droplets to be ejected, but is about 0.007 mm ³ when the droplets having a volume of about 1 picolitre are ejected. By the way, the volume when ejecting a droplet having a volume of about 4 picolitres is about 0.025 mm ³ .

ハーゲンポワズイユの式より、インクジェットヘッド１０の微細流路内に流れるインクが層流と仮定すると、液滴体積とインクジェットヘッド１０の内部構造に起因する共振周波数との関係は、数１のように表すことができる。 From Hagen Poiseil's equation, assuming that the ink flowing in the fine flow path of the inkjet head 10 is a laminar flow, the relationship between the droplet volume and the resonance frequency due to the internal structure of the inkjet head 10 is as shown in Equation 1. Can be expressed in.

Ｖ：液滴体積、Ｓ：ノズル断面積、ｖ：液滴吐出速度、ｆ：共振周波数
これより、小さな体積で液滴を吐出させるには第１圧力室１４の容積を小さくして、第１圧力室１４内での振動波の共振周波数を大きくすることが必要であることがわかる。 V: Droplet volume, S: Nozzle cross-sectional area, v: Droplet ejection speed, f: Resonance frequency To eject droplets with a smaller volume, reduce the volume of the first pressure chamber 14 and first. It can be seen that it is necessary to increase the resonance frequency of the vibration wave in the pressure chamber 14.

共振周波数の逆数が共振周期であるので、共振周期は短くすることが必要である。圧力室の容積が小さくなれば共振周期は短くなるため、圧力室の容積を小さくすることは、液滴体積を小さくする手段としては理論的に妥当だと言える。 Since the reciprocal of the resonance frequency is the resonance period, it is necessary to shorten the resonance period. Since the resonance cycle becomes shorter as the volume of the pressure chamber becomes smaller, it can be said that reducing the volume of the pressure chamber is theoretically appropriate as a means for reducing the droplet volume.

つまり、図８で示した実施例２のインクジェットヘッド１０は、小さい体積の液滴を吐出することができる。 That is, the inkjet head 10 of the second embodiment shown in FIG. 8 can eject a small volume of droplets.

また、供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂのＸ方向の長さは、それぞれ、供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂの長さより長くなっており、流路抵抗が大きい状態である。Ｙ方向の長さは同じである。 Further, the lengths of the supply-side second throttle portion 22a and the discharge-side second throttle portion 22b in the X direction are longer than the lengths of the supply-side first throttle portion 20a and the discharge-side first throttle portion 20b, respectively. The flow path resistance is high. The length in the Y direction is the same.

供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂは、吐出する液滴体積に関係し、供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂの絞り長さを長くし抵抗を上げると、ノズル１２から出る液滴体積が大きくなる。よって、安易に抵抗を上げることができない。よって、クロストークを抑えるために、供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂの長さは液滴体積で決めて、供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂの長さでクロストークを抑制する。つまり、供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂの方が、長さ方が好ましい。 The supply-side first throttle portion 20a and the discharge-side first throttle portion 20b are related to the volume of the droplet to be ejected, and the supply-side first throttle portion 20a and the discharge-side first throttle portion 20b are lengthened to increase the resistance. When raised, the volume of droplets emitted from the nozzle 12 increases. Therefore, resistance cannot be easily increased. Therefore, in order to suppress crosstalk, the lengths of the supply side first throttle portion 20a and the discharge side first throttle portion 20b are determined by the droplet volume, and the supply side second throttle portion 22a and the discharge side second throttle portion 22b are determined. Suppresses crosstalk with the length of. That is, the supply-side second throttle portion 22a and the discharge-side second throttle portion 22b are preferably longer.

実施例１と同様に、吐出タイミングをずらしていったときの吐出速度の変動を測定した結果を図９に示している。吐出タイミングの遅延時間に対する吐出速度の変動幅は、（速度の最大値）と（速度の最小値）との差の値で表現すると、ノズル１２の７５番（ＣＨ７５）は４．６ｍ／ｓ、ノズル１２の１５０番（ＣＨ１５０）は３．９ｍ／ｓ、ノズル１２の１番（ＣＨ１）は２．６ｍ／ｓとなる。 Similar to the first embodiment, FIG. 9 shows the results of measuring the fluctuation of the discharge speed when the discharge timing is shifted. The fluctuation range of the discharge speed with respect to the delay time of the discharge timing is expressed by the value of the difference between (the maximum value of the speed) and (the minimum value of the speed). Nozzle 12 No. 150 (CH150) is 3.9 m / s, and Nozzle 12 No. 1 (CH1) is 2.6 m / s.

また、液滴体積は吐出速度が５ｍ／ｓのときに０．９ピコリットルの大きさである。
（比較例２）
図１０には比較例２でのインクジェットヘッドの断面図を示している。実施例２でのインクジェットヘッドの構造との違いを以下で説明する。供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂがなく、そのため供給側第３圧力室１６ａ、排出側第３圧力室１６ｂが存在しない。またダンパー２５も配置されない。それ以外の構造は実施例２でのインクジェットヘッドと同じである。 The droplet volume is 0.9 picolitre when the ejection speed is 5 m / s.
(Comparative Example 2)
FIG. 10 shows a cross-sectional view of the inkjet head in Comparative Example 2. The difference from the structure of the inkjet head in the second embodiment will be described below. There is no supply-side second throttle portion 22a and discharge-side second throttle portion 22b, so that there is no supply-side third pressure chamber 16a and discharge-side third pressure chamber 16b. Also, the damper 25 is not arranged. Other than that, the structure is the same as that of the inkjet head in the second embodiment.

実施例２と同じように、吐出タイミングをずらしていったときの吐出速度の変動を評価した結果を図１１に示している。吐出タイミングの遅延時間に対する吐出速度の変動幅は、ノズル１２の７５番（ＣＨ７５）は７．４ｍ／ｓ、ノズル１２の１５０番（ＣＨ１５０）は５．０ｍ／ｓ、ノズル１２の１番（ＣＨ１）は４．６ｍ／ｓとなる。 As in the second embodiment, FIG. 11 shows the result of evaluating the fluctuation of the discharge speed when the discharge timing is shifted. The fluctuation range of the ejection speed with respect to the delay time of the ejection timing is 7.4 m / s for Nozzle 12 No. 75 (CH75), 5.0 m / s for Nozzle 12 No. 150 (CH150), and Nozzle No. 1 (CH1). ) Is 4.6 m / s.

また、液滴体積は吐出速度が５ｍ／ｓのときに１．０ピコリットルの大きさである。 The droplet volume is 1.0 picolitre when the ejection speed is 5 m / s.

比較例２でのインクジェットヘッドでは、液滴体積は１．０ピコリットルと小さいが、複数の吐出要素間での流体クロストークが大きく、速度変動が大きいことがわかる。 In the inkjet head in Comparative Example 2, the droplet volume is as small as 1.0 picolitre, but it can be seen that the fluid crosstalk between the plurality of ejection elements is large and the velocity fluctuation is large.

（比較例３）
図１２には比較例３でのインクジェットヘッドの断面図を示している。実施例２でのインクジェットヘッドの構造との違いを以下で説明する。供給側第２絞り部２２ａ、排出側第２絞り部２２ｂがなく、そのため供給側第３圧力室１６ａ、排出側第３圧力室１６ｂが存在しない。またダンパー２５も配置されない。供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂの長さは非常に長く流路抵抗が非常に大きい構造になっている。それ以外の構造は実施例２でのインクジェットヘッドと同じである。 (Comparative Example 3)
FIG. 12 shows a cross-sectional view of the inkjet head according to Comparative Example 3. The difference from the structure of the inkjet head in the second embodiment will be described below. There is no supply-side second throttle portion 22a and discharge-side second throttle portion 22b, so that there is no supply-side third pressure chamber 16a and discharge-side third pressure chamber 16b. Also, the damper 25 is not arranged. The length of the first throttle portion 20a on the supply side and the first throttle portion 20b on the discharge side are very long and have a structure in which the flow path resistance is very large. Other than that, the structure is the same as that of the inkjet head in the second embodiment.

実施例２と同じように、吐出タイミングをずらしていった時の吐出速度の変動を評価した結果を図１３に示している。吐出タイミングの遅延時間に対する吐出速度の変動幅は、ノズル１２の７５番（ＣＨ７５）は２．４ｍ／ｓ、ノズル１２の１５０番（ＣＨ１５０）は１．５ｍ／ｓ、ノズル１２の１番（ＣＨ１）は２．０ｍ／ｓとなる。 As in the second embodiment, FIG. 13 shows the result of evaluating the fluctuation of the discharge speed when the discharge timing is shifted. The fluctuation range of the discharge speed with respect to the delay time of the discharge timing is 2.4 m / s for the nozzle 12 No. 75 (CH75), 1.5 m / s for the nozzle 12 No. 150 (CH150), and the nozzle No. 1 (CH1). ) Is 2.0 m / s.

また、液滴体積は吐出速度が５ｍ／ｓのときに１．６ピコリットルの大きさである。 The droplet volume is 1.6 picolitres when the ejection speed is 5 m / s.

比較例３でのインクジェットヘッドでは、複数の吐出要素間での流体クロストークは小さくなっているが、液滴体積は１．６ピコリットルと大きくなっていることがわかる。供給側第１絞り部２０ａ、排出側第１絞り部２０ｂの長さが長く、流路抵抗が大きいため、振動波の個別流路内での減衰は効果的に起こる。しかし、流路抵抗が非常に大きいため、アクチュエータ３０の振動で発生した振動波は、大部分がノズル１２から放出される。その結果、クロストークによる速度変動は小さいが、液滴体積が大きくなっている。 It can be seen that in the inkjet head in Comparative Example 3, the fluid crosstalk between the plurality of ejection elements is small, but the droplet volume is as large as 1.6 picolitres. Since the length of the first throttle portion 20a on the supply side and the first throttle portion 20b on the discharge side are long and the flow path resistance is large, the damping of the vibration wave in the individual flow path effectively occurs. However, since the flow path resistance is very large, most of the vibration wave generated by the vibration of the actuator 30 is emitted from the nozzle 12. As a result, the velocity fluctuation due to crosstalk is small, but the droplet volume is large.

比較例３でのインクジェットヘッドのノズルの直径は１０μｍであり、加工精度を保ったまま、これ以上小さな孔を加工することは困難である。液滴体積はインクジェットで塗布する画像の解像度によって、決まるものであり、液滴体積が規定値より大きすぎると、所定の着弾精度を保ってインクを塗布することが困難になる。 The diameter of the nozzle of the inkjet head in Comparative Example 3 is 10 μm, and it is difficult to machine a hole smaller than this while maintaining the machining accuracy. The droplet volume is determined by the resolution of the image to be applied by inkjet, and if the droplet volume is larger than the specified value, it becomes difficult to apply the ink while maintaining a predetermined landing accuracy.

＜考察＞
実施例２のインクジェットヘッドで塗布する対象物は例えば、有機ＥＬディスプレイパネルのＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの発光層を形成するインクである。吐出のための駆動波形や駆動電圧、塗布する画像パターンなどのデータが、駆動制御機構からインクジェットヘッドに送られる。 <Discussion>
The object to be applied by the inkjet head of the second embodiment is, for example, an ink forming a light emitting layer of Red, Green, and Blue of an organic EL display panel. Data such as the drive waveform for ejection, the drive voltage, and the image pattern to be applied are sent from the drive control mechanism to the inkjet head.

その信号を受けて、インクジェットヘッドは、稼動ステージ上に設置された塗布対象物である有機ＥＬディスプレイパネルの画素の中にインクを吐出する。 In response to the signal, the inkjet head ejects ink into the pixels of the organic EL display panel, which is the object to be coated, installed on the operating stage.

有機ＥＬディスプレイの画素解像度が高い場合、インクジェットヘッドで吐出する液滴の体積は１ピコリットル以下が求められる。液滴体積が大きくなると液滴直径が大きくなり、画素の中にインク液滴を着弾させるときの着弾位置のマージンが小さくなってしまう。着弾位置がずれるとＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの画素間で混色が起こってしまい、有機ＥＬディスプレイパネルの表示品質が低下する。また、速度ばらつきの具体的な仕様は一概には決められないが、高精度に塗布する場合、速度ばらつきは出来るだけ小さいことが求められる。 When the pixel resolution of the organic EL display is high, the volume of droplets ejected by the inkjet head is required to be 1 picolitre or less. As the volume of the droplet increases, the diameter of the droplet increases, and the margin of the landing position when the ink droplet is landed in the pixel becomes small. If the landing position shifts, color mixing occurs between the pixels of Red, Green, and Blue, and the display quality of the organic EL display panel deteriorates. Further, although the specific specifications of the speed variation cannot be unconditionally determined, the speed variation is required to be as small as possible when applying with high accuracy.

以上の視点で実施例２、比較例２、比較例３の結果を考察すると、比較例３のインクジェットヘッドでは、液体体積が１．６ピコリットルと１ピコリットルより大きくなっており、求められる精度で有機ＥＬディスプレイパネルの画素に発光層のインクを塗布することは困難である。 Considering the results of Example 2, Comparative Example 2, and Comparative Example 3 from the above viewpoints, in the inkjet head of Comparative Example 3, the liquid volume is 1.6 picolitre, which is larger than 1 picolitre, and the required accuracy is obtained. It is difficult to apply the ink of the light emitting layer to the pixels of the organic EL display panel.

また、比較例２のインクジェットヘッドでは、液滴体積は１ピコリットルであり仕様範囲内であるが、実施例２のインクジェットヘッドと比べると速度ばらつきが大きいため、最適なインクジェットヘッドの構造ではないと言える。 Further, in the inkjet head of Comparative Example 2, the droplet volume is 1 picolitre, which is within the specification range, but the speed variation is larger than that of the inkjet head of Example 2, so that the structure of the inkjet head is not optimal. I can say.

（実施の形態２）
図１４は、実施形態２に係るインクジェットヘッドの構成を模式的に示した断面図である。実施の形態１との相違点を中心に説明する。説明しない事項は、実施の形態１と同様である。 (Embodiment 2)
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the inkjet head according to the second embodiment. The differences from the first embodiment will be mainly described. The matters not described are the same as those in the first embodiment.

（１）供給側第１絞り部２０ａと供給側第２絞り部２２ａのＺ方向の位置関係は、供給側第１絞り部２０ａの方が、ノズル１２より離れた位置関係になっている。 (1) The positional relationship between the first throttle portion 20a on the supply side and the second throttle portion 22a on the supply side in the Z direction is such that the first throttle portion 20a on the supply side is farther from the nozzle 12.

このような位置関係を取ることで、インクが流動する過程において、供給側第２圧力室１５ａ内でＺ方向のノズル１２から離れる方向にインクが上がっていくことになる。これによりインクが流れる過程において、インク中の粗大粒子が沈降して、供給側第２圧力室１５ａ内で留まる。つまり、正常な吐出を実現させるために、第１圧力室１４内に粗大粒子の侵入を抑制することが可能となる。 By taking such a positional relationship, in the process of flowing the ink, the ink rises in the supply side second pressure chamber 15a in the direction away from the nozzle 12 in the Z direction. As a result, in the process of flowing the ink, the coarse particles in the ink settle and stay in the second pressure chamber 15a on the supply side. That is, in order to realize normal discharge, it is possible to suppress the intrusion of coarse particles into the first pressure chamber 14.

（２）インク排出側の絞り構造は、排出側第１絞り部２０ｂのみが配置される。これは第１圧力室１４内で沈降したインク内の粒子を出来るだけ排出させるためである。 (2) In the drawing structure on the ink discharging side, only the first drawing portion 20b on the discharging side is arranged. This is to expel the particles in the ink that have settled in the first pressure chamber 14 as much as possible.

（３）インクが排出される側の排出側第１絞り部２０ｂは、Ｚ方向で近い位置に配置される。これにより第１圧力室１４内で沈降した粗大粒子の排出を容易にすることができる。 (3) The discharge side first diaphragm portion 20b on the side where ink is discharged is arranged at a position close to each other in the Z direction. This makes it possible to facilitate the discharge of the coarse particles settled in the first pressure chamber 14.

（４）供給側ダンパー２７ａは、排出側ダンパー２７ｂより剛性が高い。具体的には、Ｘ方向の幅が、供給側ダンパー２７ａより排出側ダンパー２７ｂが大きくなっている。ここで、ダンパーの幅とは、保持されていない部分の幅で、振動できる部分の幅、つまり、振動を緩和する部分の幅ある。この場合、剛性の高い板２６で支えられていない部分の幅である。供給側ダンパー２７ａと排出側ダンパー２７ｂの材質を変えることで剛性を変えても良い。 (4) The supply side damper 27a has a higher rigidity than the discharge side damper 27b. Specifically, the width in the X direction is larger in the discharge side damper 27b than in the supply side damper 27a. Here, the width of the damper is the width of the portion that is not held, and is the width of the portion that can vibrate, that is, the width of the portion that alleviates the vibration. In this case, it is the width of the portion not supported by the highly rigid plate 26. The rigidity may be changed by changing the materials of the supply side damper 27a and the discharge side damper 27b.

（５）供給側ダンパー２７ａもしくは排出側ダンパー２７ｂは、ダイアフラム非固定部２８と比べて共振周波数が高いのが好ましい。供給側ダンパー２７ａもしくは排出側ダンパー２７ｂは、ダイアフラム非固定部２８より、インクの振動を緩和する。表２を用いて詳細を説明する。 (5) It is preferable that the supply side damper 27a or the discharge side damper 27b has a higher resonance frequency than the diaphragm non-fixed portion 28. The supply-side damper 27a or the discharge-side damper 27b alleviates the vibration of the ink from the diaphragm non-fixed portion 28. The details will be described with reference to Table 2.

ダイアフラム非固定部２８とは、ダイヤフラムの変動する部分である。 The diaphragm non-fixed portion 28 is a variable portion of the diaphragm.

ダイアフラム非固定部２８の材質はニッケル合金であり、密度は８９００ｋｇ／ｍ^３、ヤング率は２０９ＧＰａである。インクジェットヘッド１０内での寸法はＺ方向厚みが４μｍ、Ｘ方向幅が５０μｍである。これらより、ダイアフラム非固定部２８の断面２次モーメントを求めると２．６７×１０^－２２となり、共振周波数は２．５×１０^－４Ｈｚとなる。 The material of the diaphragm non-fixing portion 28 is a nickel alloy, the density is 8900 kg / m ³ , and the Young's modulus is 209 GPa. The dimensions in the inkjet head 10 are a thickness in the Z direction of 4 μm and a width in the X direction of 50 μm. From these, the moment of inertia of area of the diaphragm non-fixed portion 28 is 2.67 × ^10-22 , and the resonance frequency is 2.5 × 10 ^-4 Hz.

一方、供給側ダンパー２７ａまたは排出側ダンパー２７ｂについては、材質はステンレスであり、密度７９３０ｋｇ／ｍ^３、ヤング率１９３ＧＰａ、厚み２０μｍ、幅１０００μｍである。供給側ダンパー２７ａまたは排出側ダンパー２７ｂの断面２次モーメントは６．６７×１０^－１９となり、共振周波数は３．２×１０^－４Ｈｚとなる。 On the other hand, the supply side damper 27a or the discharge side damper 27b is made of stainless steel, has a density of 7930 kg / m ³ , a Young's modulus of 193 GPa, a thickness of 20 μm, and a width of 1000 μm. The moment of inertia of area of the supply side damper 27a or the discharge side damper 27b is 6.67 × 10 ^-19 , and the resonance frequency is 3.2 × 10 ^-4 Hz.

これらよりダイアフラム非固定部２８より、供給側ダンパー２７ａまたは排出側ダンパー２７ｂの方が、共振周波数が大きくなっていることがわかる。 From these, it can be seen that the resonance frequency of the supply side damper 27a or the discharge side damper 27b is higher than that of the diaphragm non-fixed portion 28.

＜インクに粒子を含む場合＞
ここでインクとして粒子が分散されたインクを用いる場合を説明する。粒子は分散剤や溶液のｐＨ調整などで粒子が安定に存在できるようにインク物性を調整する。しかしながら、インク中で粒子は凝集して設計に対して粗大な粒子が生成することがある。設計外の粒子がノズル１２に流れ込むとノズルが詰まってしまい液滴の吐出が不可能になる。
ところでインク中の粒子は経時的に沈降していく。粒子の沈降は次のような数２で示されたストークスの沈降速度式に従って、沈降速度が決まる。 <When the ink contains particles>
Here, a case where an ink in which particles are dispersed is used as the ink will be described. The physical properties of the ink are adjusted so that the particles can exist stably by adjusting the pH of the dispersant or the solution. However, the particles may aggregate in the ink to produce coarse particles for the design. If undesigned particles flow into the nozzle 12, the nozzle will be clogged and it will not be possible to eject droplets.
By the way, the particles in the ink settle over time. The sedimentation velocity of the particles is determined according to the Stokes sedimentation velocity equation shown by Equation 2 as follows.

ｖ_ｓ：沈降速度Ｄ_ｐ：粒径 ρ_ｐ：粒子密度 ρ_ｆ：液体密度
η：インク粘度ｇ：重力加速度
図１５にはインク粘度３ｍＰａ・ｓ、粒子密度４ｇ／ｃｍ^３、液体密度１ｇ／ｃｍ^３のときのインクに分散された粒子の粒径に対する沈降速度を示している。粒径１．３ｕｍの粒子を分散させたとき、０．０５５ｍｍ／分の沈降速度で粒子が液中で沈降していくことが分かる。 _vs : sedimentation velocity D _p : particle size ρ _p : particle density ρ _f : liquid density
η: Ink Viscosity g: Gravity Acceleration FIG. 15 shows the settling speed with respect to the particle size of the particles dispersed in the ink when the ink viscosity is 3 mPa · s, the particle density is 4 g / cm ³ , and the liquid density is 1 g / cm ³ . .. It can be seen that when particles having a particle size of 1.3 um are dispersed, the particles settle in the liquid at a settling rate of 0.055 mm / min.

供給側第２圧力室１５ａのＺ方向の高さは、およそ０．２ｍｍであるため、粒子はおよそ４分で沈降することがわかる。このような方法で設計外の粗大粒子を供給側第２圧力室１５ａで沈降させて、ノズル１２に流れ込むことを抑制できる。排出側第２圧力室１５ｂ内では、沈降した粒子が堆積しないように、排出側第１絞り部２０ｂをＺ方向下方に配置する。 Since the height of the second pressure chamber 15a on the supply side in the Z direction is about 0.2 mm, it can be seen that the particles settle in about 4 minutes. By such a method, undesigned coarse particles can be settled in the second pressure chamber 15a on the supply side to prevent them from flowing into the nozzle 12. In the discharge-side second pressure chamber 15b, the discharge-side first throttle portion 20b is arranged downward in the Z direction so that the settled particles do not accumulate.

このようなヘッド構造にすることで、粒子が分散したインクにおいてもノズル詰まりを発生させることなく安定に吐出することが可能となる。 With such a head structure, it is possible to stably eject ink in which particles are dispersed without causing nozzle clogging.

（全体として）
実施の形態１と２とは、その一部を組み合わせることができる。特に、実施の形態２の（１）～（５）は、それぞれ実施の形態１と組み合わせができる。つまり、実施の形態１のインクジェットヘッド１０に、（１）～（５）の少なくとも１つを用いることができる。 (as a whole)
A part of the first and second embodiments can be combined. In particular, (1) to (5) of the second embodiment can be combined with the first embodiment, respectively. That is, at least one of (1) to (5) can be used for the inkjet head 10 of the first embodiment.

上記インクジェットヘッド１０を用いたインクジェット装置６４の側面図を図１６に示す。インクを吐出するインクジェットヘッド１０と、アクチュエータ３０に印加する駆動電圧信号を生成し、インクジェットヘッド１０の吐出動作を制御する駆動制御手段６１と、インクジェットヘッド１０と被描画媒体６３とを相対移動させる搬送手段６２と、を含む。 FIG. 16 shows a side view of the inkjet device 64 using the inkjet head 10. The inkjet head 10 that ejects ink, the drive control means 61 that generates a drive voltage signal applied to the actuator 30 and controls the ejection operation of the inkjet head 10, and the transfer that relatively moves the inkjet head 10 and the object to be drawn medium 63. Means 62 and.

各種デバイスである被描画媒体６３にインクを塗布することで、各種デバイスを製造できる。 Various devices can be manufactured by applying ink to the object to be drawn medium 63, which is various devices.

本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置は、高精細な画素を有する有機ＥＬディスプレイパネルの製造へ用いることができる。つまり、有機ＥＬディスプレイパネルの発光層の塗布や、ＵＶ硬化性インクなどを用いる加飾インクや樹脂封止インクの塗布、導電性インクの塗布、化粧用途の水性インクの塗布などに用いることができる。 The inkjet head and the inkjet recording device of the present invention can be used for manufacturing an organic EL display panel having high-definition pixels. That is, it can be used for coating the light emitting layer of an organic EL display panel, coating decorative ink or resin encapsulating ink using UV curable ink, coating conductive ink, coating water-based ink for cosmetic use, and the like. ..

１０インクジェットヘッド
１１吐出ユニット
１２ノズル
１４第１圧力室
１５ａ供給側第２圧力室
１５ｂ排出側第２圧力室
１６ａ供給側第３圧力室
１６ｂ排出側第３圧力室
２０ａ供給側第１絞り部
２０ｂ排出側第１絞り部
２２ａ供給側第２絞り部
２２ｂ排出側第２絞り部
２５ａ供給側ダンパー
２５ｂ排出側ダンパー
２６剛性の高い板（振動防止板）
２７ａ供給側ダンパー
２７ｂ排出側ダンパー
２８ダイアフラム非固定部
３０アクチュエータ
５１ａ供給側共通流路
５１ｂ排出側共通流路
５３インク供給口
５４インク排出口
６１駆動制御手段
６２搬送手段
６３被描画媒体
６４インクジェット装置
１００ノズル
１１０圧力室
１１１隔壁
１１２ダイアフラム
１３０圧電素子
１４０圧電部材
１５０液滴
２００ノズル
２１０圧力室
２１２ダイアフラム
２２０薄膜圧電素子
２３０共通圧力室
５００ノズル
５０１圧力室
５０２エネルギー発生素子
５０３共通流路
５０４絞り部
10 Inkjet head 11 Discharge unit 12 Nozzle 14 1st pressure chamber 15a Supply side 2nd pressure chamber 15b Discharge side 2nd pressure chamber 16a Supply side 3rd pressure chamber 16b Discharge side 3rd pressure chamber 20a Supply side 1st throttle section 20b Discharge Side 1st throttle 22a Supply side 2nd throttle 22b Discharge side 2nd throttle 25a Supply side damper 25b Discharge side damper 26 Highly rigid plate (vibration prevention plate)
27a Supply side damper 27b Discharge side damper 28 Diaphragm non-fixed part 30 Actuator 51a Supply side common flow path 51b Discharge side common flow path 53 Ink supply port 54 Ink discharge port 61 Drive control means 62 Conveyance means 63 Drawing medium 64 Inkjet device 100 Nozzle 110 Pressure chamber 111 Barrier 112 Diaphragm 130 Piezoelectric element 140 Piezoelectric member 150 Droplet 200 Nozzle 210 Pressure chamber 212 Diaphragm 220 Thin film piezoelectric element 230 Common pressure chamber 500 Nozzle 501 Pressure chamber 502 Energy generation element 503 Common flow path 504

Claims

液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルと繋がる第１圧力室と、
前記第１圧力室と繋がる供給側第２圧力室と排出側第２圧力室と、
前記供給側第２圧力室と繋がる供給側第３圧力室と、
前記排出側第２圧力室と繋がる排出側第３圧力室と、
前記第１圧力室内の液体に吐出力を与えるエネルギー発生素子と、
前記第１圧力室と前記供給側第２圧力室間の供給側第１絞り部と、
前記第１圧力室と前記排出側第２圧力室間の排出側第１絞り部と、
前記供給側第２圧力室と前記供給側第３圧力室間の供給側第２絞り部と、
前記排出側第２圧力室と前記排出側第３圧力室間の排出側第２絞り部と、を含む複数の吐出ユニットと、
前記複数の吐出ユニットのそれぞれの前記供給側第３圧力室間を繋ぐ供給側共通流路と、
前記複数の吐出ユニットのそれぞれの前記排出側第３圧力室間を繋ぐ排出側共通流路と、
を備えたインクジェットヘッド。 A nozzle that ejects droplets and
The first pressure chamber connected to the nozzle and
A supply-side second pressure chamber and a discharge-side second pressure chamber connected to the first pressure chamber,
A supply-side third pressure chamber connected to the supply-side second pressure chamber,
A third pressure chamber on the discharge side connected to the second pressure chamber on the discharge side, and a third pressure chamber on the discharge side.
An energy generating element that gives a discharge force to the liquid in the first pressure chamber,
The supply-side first throttle portion between the first pressure chamber and the supply-side second pressure chamber,
The discharge side first throttle portion between the first pressure chamber and the discharge side second pressure chamber,
A supply-side second throttle portion between the supply-side second pressure chamber and the supply-side third pressure chamber,
A plurality of discharge units including a discharge-side second throttle portion between the discharge-side second pressure chamber and the discharge-side third pressure chamber, and
A common flow path on the supply side connecting between the third pressure chambers on the supply side of each of the plurality of discharge units,
A common flow path on the discharge side connecting between the third pressure chambers on the discharge side of each of the plurality of discharge units,
Inkjet head with.

前記第１圧力室と、前記供給側第２圧力室と、排出側第２圧力室と、前記供給側第３圧力室と、前記排出側第３圧力室とは、直線状に配置されている請求項１記載のインクジェットヘッド。 The first pressure chamber, the supply-side second pressure chamber, the discharge-side second pressure chamber, the supply-side third pressure chamber, and the discharge-side third pressure chamber are arranged linearly. The inkjet head according to claim 1.

前記供給側第１絞り部と前記供給側第２絞り部とを結ぶ直線は、インクの流れ方向に対して平行でない請求項１または２記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 1 or 2, wherein the straight line connecting the first drawing portion on the supply side and the second drawing portion on the supply side is not parallel to the ink flow direction.

前記供給側第２圧力室に供給側ダンパーを配置した請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to any one of claims 1 to 3, wherein a supply-side damper is arranged in the supply-side second pressure chamber.

前記供給側第３圧力室と前記供給側第２圧力室とに渡って、前記供給側ダンパーを配置した請求項４に記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 4, wherein the supply-side damper is arranged across the supply-side third pressure chamber and the supply-side second pressure chamber.

前記供給側ダンパーの一部は、中空状態で配置された請求項４または５に記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 4 or 5, wherein a part of the supply side damper is arranged in a hollow state.

前記供給側第１絞り部は、前記供給側第２絞り部より、供給側ダンパーからの距離が離れている請求項４～６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to any one of claims 4 to 6, wherein the supply-side first throttle portion is farther from the supply-side damper than the supply-side second throttle portion.

前記供給側第２絞り部の流路抵抗は、前記供給側第１絞り部の流路抵抗より、大きい請求項１から７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to any one of claims 1 to 7, wherein the flow path resistance of the second throttle portion on the supply side is larger than the flow path resistance of the first throttle portion on the supply side.

複数の吐出ユニットを含むインクジェットヘッドであって、
前記複数の吐出ユニットは、それぞれ、
液滴を吐出する単一のノズルと、
前記ノズルと繋がる第１圧力室と、
前記第１圧力室と繋がる供給側第２圧力室と排出側第２圧力室と、
前記供給側第２圧力室と繋がる供給側第３圧力室と、
前記第１圧力室内の液体に吐出力を与えるエネルギー発生素子と、
前記第１圧力室と前記供給側第２圧力室間の供給側第１絞り部と、
前記第１圧力室と前記排出側第２圧力室間の排出側第１絞り部と、
前記供給側第２圧力室と前記供給側第３圧力室間の供給側第２絞り部と、を含み、
前記複数の吐出ユニットのそれぞれの前記供給側第３圧力室間を繋ぐ供給側共通流路と、
前記複数の吐出ユニットのそれぞれの前記排出側第２圧力室間を繋ぐ排出側共通流路と、
を備えたインクジェットヘッド。 An inkjet head that includes multiple ejection units.
The plurality of discharge units are each
A single nozzle that ejects droplets and
The first pressure chamber connected to the nozzle and
A supply-side second pressure chamber and a discharge-side second pressure chamber connected to the first pressure chamber,
A supply-side third pressure chamber connected to the supply-side second pressure chamber,
An energy generating element that gives a discharge force to the liquid in the first pressure chamber,
The supply-side first throttle portion between the first pressure chamber and the supply-side second pressure chamber,
The discharge side first throttle portion between the first pressure chamber and the discharge side second pressure chamber,
A supply- side second throttle portion between the supply -side second pressure chamber and the supply-side third pressure chamber is included .
A common flow path on the supply side connecting between the third pressure chambers on the supply side of each of the plurality of discharge units,
A common flow path on the discharge side connecting between the second pressure chambers on the discharge side of each of the plurality of discharge units,
Inkjet head with.

前記第１圧力室と、前記供給側第２圧力室と、前記排出側第２圧力室と前記供給側第３圧力室とは、直線状に配置されている請求項９記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 9, wherein the first pressure chamber, the supply-side second pressure chamber, the discharge-side second pressure chamber, and the supply-side third pressure chamber are linearly arranged.

前記供給側第１絞り部と前記供給側第２絞り部とを結ぶ直線は、インクの流れ方向に対して平行でない請求項９または１０記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 9 or 10, wherein the straight line connecting the first drawing portion on the supply side and the second drawing portion on the supply side is not parallel to the ink flow direction.

前記供給側第２圧力室に供給側ダンパーを配置し、
前記排出側第２圧力室に排出側ダンパーを配置し、
前記供給側ダンパーは、前記排出側ダンパーより剛性が高い請求項９～１１のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。 A supply-side damper is placed in the supply-side second pressure chamber.
A discharge side damper is arranged in the discharge side second pressure chamber, and the discharge side damper is arranged.
The inkjet head according to any one of claims 9 to 11, wherein the supply side damper has a higher rigidity than the discharge side damper.

請求項１から１２のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドと、
前記エネルギー発生素子に印加する駆動電圧信号を生成し、前記インクジェットヘッドの吐出動作を制御する駆動制御手段と、
前記インクジェットヘッドと被描画媒体とを相対移動させる搬送手段と、
を備えたインクジェット装置。 The inkjet head according to any one of claims 1 to 12,
A drive control means that generates a drive voltage signal to be applied to the energy generating element and controls the ejection operation of the inkjet head.
A transport means for relatively moving the inkjet head and the drawing medium,
Inkjet equipment equipped with.

請求項１３のインクジェット装置を用いて、前記被描画媒体にインクを塗布するインク塗布方法。 An ink application method for applying ink to the object to be drawn using the inkjet device according to claim 13.