JPWO2021099185A5

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Publication number: JPWO2021099185A5
Application number: JP2022529447A
Authority: JP
Publication date: 2023-11-15

Description

本発明の実施形態では、メンブレン６０２の上方に、すなわち上部空間１０に、第１の電極１０１が設けられる。好ましい実施形態では、第１の電極１０１は、好ましくはスパッタリングプロセスで、導電層によって形成される。第１の電極１０１の上方に、圧電素子１０２が設けられる。圧電素子１０２の上方に、第２の電極１０３が設けられる。好ましい実施形態では、第２の電極１０３は、好ましくはスパッタリングプロセスで、導電層から形成される。 In an embodiment of the invention, a first electrode 101 is provided above the membrane 602, ie in the upper space 10. In a preferred embodiment, the first electrode 101 is formed by a conductive layer, preferably in a sputtering process. A piezoelectric element 102 is provided above the first electrode 101 . A second electrode 103 is provided above the piezoelectric element 102. In a preferred embodiment, the second electrode 103 is formed from a conductive layer, preferably in a sputtering process.

プリントヘッド３はさらに、材料選別プレートの上に設けられた材料流入プレート２００７を含む。材料流入プレートは、材料供給システムを通して供給された材料をハウジングの少なくとも１つの壁に沿って材料貯留槽に誘導するように構成される。 The print head 3 further includes a material inlet plate 2007 provided above the material sorting plate. The material inlet plate is configured to direct material supplied through the material supply system along at least one wall of the housing into the material reservoir.

圧電素子保持プレート２００９の下に、ポリイミド薄膜２００８が、好ましくは圧電素子保持プレート２００９の底面の略全体を覆って設けられる。ポリイミド薄膜２００８の下に、複数の延長部材４００が、ＭＥＵ１ごとに１つ設けられる。圧電素子保持プレートでは、複数の平行なスリット６０１が、複数のメンブレン６０２を、ＭＥＵ１ごとに１つ形成している。メンブレン６０２上に、複数の圧電素子１０２が、ＭＥＵ１ごとに１つ設けられる。 A polyimide thin film 2008 is provided below the piezoelectric element holding plate 2009, preferably covering substantially the entire bottom surface of the piezoelectric element holding plate 2009. A plurality of extension members 400 are provided below the polyimide thin film 2008, one for each MEU1. In the piezoelectric element holding plate, a plurality of parallel slits 601 form a plurality of membranes 602, one for each MEU1. A plurality of piezoelectric elements 102 are provided on the membrane 602, one for each MEU1.

Claims

材料吐出システムであって、
ハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記ハウジングを上部空間と下部空間とに分割するプレートとを含み、前記下部空間は、吐出のための材料を保持するように構成され、前記材料吐出システムはさらに、
コントローラユニットと、
１つ以上の材料吐出ユニットとを含み、前記１つ以上の材料吐出ユニットは各々、
前記プレートにおいて略平行な２つのスリットによって形成されたメンブレンと、
前記上部空間において前記メンブレンの上方に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた圧電素子と、
前記圧電素子上に設けられた第２の電極とを含み、前記第１の電極および前記第２の電極は各々、電圧を前記圧電素子に提供するために前記コントローラユニットに電気的に接続され、前記１つ以上の材料吐出ユニットの各々はさらに、
前記メンブレンの下に設けられ、前記下部空間へと延長する延長部材を含み、
前記材料吐出システムはさらにノズルプレートを含み、前記ノズルプレートは、前記ハウジングの底端に設けられ、１つ以上のノズル開口部を含み、前記ノズル開口部は、それぞれの延長部材のそれぞれの下部に対応する位置に形成され、前記下部空間において前記下部から所定距離離れて設けられる、材料吐出システム。 A material dispensing system, comprising:
housing and
a plate disposed in the housing and dividing the housing into an upper space and a lower space, the lower space configured to hold material for dispensing, the material dispensing system further comprising:
controller unit and
one or more material dispensing units, each of the one or more material dispensing units comprising:
a membrane formed by two substantially parallel slits in the plate;
a first electrode provided above the membrane in the upper space;
a piezoelectric element provided on the first electrode;
a second electrode provided on the piezoelectric element, each of the first electrode and the second electrode being electrically connected to the controller unit for providing a voltage to the piezoelectric element; Each of the one or more material dispensing units further comprises:
an extension member provided below the membrane and extending into the lower space;
The material dispensing system further includes a nozzle plate provided at the bottom end of the housing and including one or more nozzle openings, the nozzle openings being located at the bottom of each of the respective extension members. a material dispensing system formed at a corresponding location and provided at a predetermined distance from the lower portion in the lower space;

前記圧電素子は、前記スリットの方向に対応する長さ方向を有し、前記長さ方向に垂直な幅方向を有するとともに、前記メンブレンに垂直な、前記下部空間から前記上部空間へと配向された高さ方向を有し、
前記圧電素子は、横方向圧電効果の変形が前記圧電素子の前記長さ方向に沿って生じるような配向で設けられる、請求項１に記載の材料吐出システム。 The piezoelectric element has a length direction corresponding to the direction of the slit, a width direction perpendicular to the length direction, and is oriented from the lower space to the upper space perpendicular to the membrane. has a height direction,
2. The material dispensing system of claim 1, wherein the piezoelectric element is oriented such that a transverse piezoelectric effect deformation occurs along the length of the piezoelectric element.

縦方向圧電効果は、前記圧電素子のｄ３３効果に関連付けられた効果であり、および／または、前記圧電素子の分極は、前記高さ方向と平行である、請求項１または２に記載の材料吐出システム。 Material dispensing according to claim 1 or 2, wherein the longitudinal piezoelectric effect is an effect associated with the d33 effect of the piezoelectric element and/or the polarization of the piezoelectric element is parallel to the height direction. system.

前記プレートは金属プレートであり、前記メンブレンは金属メンブレンであり、
前記圧電素子は、前記金属メンブレンに導電接合され、
接合が、前記圧電素子と前記金属メンブレンとの接触面の略全体上で提供される、請求項１～３のいずれか１項に記載の材料吐出システム。 the plate is a metal plate, the membrane is a metal membrane,
the piezoelectric element is conductively bonded to the metal membrane;
A material delivery system according to any preceding claim, wherein a bond is provided over substantially the entire contact surface between the piezoelectric element and the metal membrane.

前記ノズル開口部の直径は、３０～２００マイクロメートルである、請求項１～４のいずれか１項に記載の材料吐出システム。 Material dispensing system according to any one of claims 1 to 4, wherein the diameter of the nozzle opening is between 30 and 200 micrometers.

電圧が前記圧電素子に印加されない場合、前記所定距離は、５～４５０マイクロメートルである、請求項１～５のいずれか１項に記載の材料吐出システム。 A material dispensing system according to any preceding claim, wherein the predetermined distance is between 5 and 450 micrometers when no voltage is applied to the piezoelectric element.

ポリイミド薄膜メンブレンが、前記圧電素子と下方に存在するあらゆる材料との接触を防止するための障壁として作用するように、前記金属プレートと前記延長部材との間に設けられ、
前記ポリイミド薄膜メンブレンは、カプトンメンブレンであり、および／または、
前記ポリイミド薄膜メンブレンの厚さは、１０～１００マイクロメートルである、請求項１～６のいずれか１項に記載の材料吐出システム。 a polyimide thin film membrane is provided between the metal plate and the extension member to act as a barrier to prevent contact between the piezoelectric element and any underlying material;
The polyimide thin film membrane is a Kapton membrane, and/or
Material delivery system according to any one of claims 1 to 6, wherein the thickness of the polyimide thin film membrane is between 10 and 100 micrometers.

請求項１～７のいずれか１項に記載の材料吐出システムの１つ以上を含む、プリントヘッド。 A printhead comprising one or more material delivery systems according to any one of claims 1 to 7.

請求項８に記載のプリントヘッドを１つ以上含む、３Ｄプリンター。 9. A 3D printer comprising one or more printheads according to claim 8.

請求項１～７のいずれか１項に記載の材料吐出システムからの材料吐出のための方法であって、電圧が前記第１の電極および前記第２の電極に印加され、前記圧電素子の縦方向変形が前記金属メンブレンの屈曲へと変わり、それにより、前記延長部材の線形運動を引き起こす、方法。 8. A method for dispensing material from a material dispensing system according to any one of claims 1 to 7, wherein a voltage is applied to the first electrode and the second electrode, A method in which directional deformation translates into bending of the metal membrane, thereby causing linear movement of the extension member.