專利名稱：液滴排出裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液滴排出裝置。更詳細地說，涉及包括以下部件并 用于從噴嘴排出液滴的液滴排出裝置壓力室，其與所述噴嘴連通；振 動膜，其形成該壓力室的一部分；壓電元件，其使該振動膜振動；振動 膜上的突起，該突起與該壓電元件接合，并將該壓電元件的振動傳遞至 所述振動膜；以及流路，其與所述壓力室連通，所述液滴排出裝置從所 述噴嘴排出液滴。
背景技術：
作為在上述液滴排出裝置中所使用的成型品，例如公知有下面的專 利文獻1所記載的液滴排出裝置。
專利文獻1:國際公開號WO02/002697
根據(jù)該文獻，在噴嘴腔板(chamberplate)上形成有各凹部，所述各 凹部用于分別形成與噴嘴連通的獨立墨水室、獨立墨水流路以及共用墨 水流路，而且在噴嘴腔板上貼合有振動膜板。如果采取這種結構，具有 噴嘴周邊的結構部件簡化的優(yōu)點。進而，在該文獻中利用例如清漆 (varnish)等粘接劑將這兩個板接合起來。在這樣使用粘接劑來粘接板 的情況下，存在著積存的粘接劑流入流路中而導致流路被堵塞的可能性。
例如，如圖ll (a)所示，假定在噴嘴腔板上形成有凹部42x'和槽 35x'，所述凹部42x，形成了相當于獨立墨水室的壓力室42'，所述槽35x' 形成了截面呈方形的流路35'。另外，在該圖中利用輪廓僅示出噴嘴腔板 的凹部和槽。并且，利用粘接劑將振動膜板貼合在該噴嘴腔板上。
當在板的上表面上涂布有粘接劑時，該粘接劑容易受到表面張力而 積存在頂角CT周邊。因此，當將兩張板接合起來的時候，積存在上角 CT周邊的粘接劑會與另一的板接觸而流入流路內，這成為了流路堵塞的原因。并且，流入的粘接劑積存在底角CD處，使得在該部分也容易產(chǎn) 生流路堵塞。在該圖的情況下，由于底角CD位于頂角CT附近，因此在 二者的復合作用下成為更容易產(chǎn)生流路堵塞的狀態(tài)，使得生產(chǎn)上的成品 合格率降低。
為了解決以這種角部為原因的由粘接劑導致的流路堵塞的問題，如 圖11 (b)所示，可以采取在流路35'和壓力室42'之間設置錐面部35e' 的方法加以應對。但是，在該結構中，作用于壓力室42'的排出壓力退 回至錐面部35e'，導致壓力的傳遞效率降低。并且，為了維持流路的流 動阻力，必須另外在流路35'中設置流動阻力，導致加工復雜。再有， 由于該錐面部35e'的存在，會產(chǎn)生壓力室42'附近的剛性變得不均勻 的不良情況。

發(fā)明內容
鑒于上述的以往實際情況，本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單、 不會產(chǎn)生流路堵塞的問題且生產(chǎn)效率高的液滴排出裝置。
為了達成上述目的，本發(fā)明涉及的液滴排出裝置的特征在于，該液 滴排出裝置具有壓力室，其與噴嘴連通；振動膜，其形成該壓力室的 一部分；壓電元件，其使該振動膜振動；振動膜上的突起，該突起與該 壓電元件接合并將所述壓電元件的振動傳遞至所述振動膜；以及流路， 其與所述壓力室連通，所述液滴排出裝置從所述噴嘴排出液滴，其中， 所述液滴排出裝置具有第一部件和第二部件，所述振動膜、所述突起、 作為所述流路的槽以及與該槽連通的供給孔都設置在第一部件上，所述 噴嘴以及作為所述壓力室的凹部設置在所述第二部件上，通過利用粘接 劑貼合所述第一部件和第二部件，從而在所述槽形成所述流路，并且在 所述凹部形成所述壓力室，通過使所述槽和所述凹部在局部相互重合而 使所述流路和壓力室連通。
根據(jù)該特征，例如圖4 圖6所示，在貼合作為第一部件的振動板 30和作為第二部件的噴嘴板40時，由于振動膜32和作為流路的槽35x 形成在同一個振動板30上，因此容易積存粘接劑的是流路35的末端35a處的一對角部CS。在該圖的情況下，由于一對角部CS突出至壓力室42 的空間中，因此積存的粘接劑不會由于板之間的相互貼合而流動至流路 中。并且，雖然壓力室的壁部和流路35都呈線狀地在交叉部CL相交， 但是由于都是不構成角部的壁部或者流路，因此即使粘接劑暫時流入， 粘接劑也不會積存在該交叉部CL。另一方面，例如在圖9的情況下，即 使流路的末端35a'位于壓力室42'外部，積存在該末端35a處的一對 角部CS的粘接劑也僅積存在流路的末端部分而不會堵塞其他流路。因 此，在貼合兩個板30、 40時，通過使作為流路的槽和作為壓力室的凹部 重疊，從而能夠防止由粘接劑導致的流路35的堵塞。
在上述結構中，所述第一部件和/或所述第二部件可以由樹脂材料一 體形成。
并且，從與所述振動膜正交的方向觀察，所述振動膜中被所述突起 所覆蓋的部分的面積也可以形成為比其余部分的面積大。由此，被突起 覆蓋從而剛性提高了的振動膜的面積增大，振動膜在較大范圍內振動而 不會撓曲，因此對壓力室的加壓效率提高。
再有，從與所述振動膜正交的方向觀察，所述突起和所述振動膜的 輪廓可以是圓形。通過構成為圓形，移位和變形能夠均勻地朝所有方向 傳遞，使得振動膜能夠圓滑地振動，并且能夠抑制局部的疲勞破損。
根據(jù)上述本發(fā)明所述的液滴排出裝置的特征，可以實現(xiàn)結構簡單， 不會產(chǎn)生流路堵塞的問題，并且可提高該裝置的生產(chǎn)效率。并且，不需 要為了防止由粘接劑導致的流路堵塞而在壓力室的入口部設置錐面部 等，從而能夠提供一種維持良好的壓力傳遞效率且壓力室周圍的剛性較 高的液滴出裝置。
從以下的具體實施方式
中能夠清楚本發(fā)明的其他目的、結構以及效果。


圖1 (a)是液滴排出頭的分解立體圖，圖1 (b)是突起附近的立體圖。
圖2是液滴排出頭的縱剖視圖。
圖3是液滴排出頭的下部縱剖視圖。圖4是突起以及連通孔附近的俯視俯視圖。
圖5是從圖4的底面?zhèn)扔^察到的立體圖。
圖6是突起附近的縱剖視圖。
圖7是圖6的另一實施方式。
圖8是用于形成突起和振動膜的模具的縱剖視圖。
圖9是示出突起附近的另一實施方式的俯視圖。
圖IO是示出突起附近的又一實施方式的俯視圖。
圖11是示出現(xiàn)有液滴排出裝置的壓力室與連通路之間的關系的立體圖。
標號說明
1:液滴排出裝置；2:液滴排出頭；6:上蓋；7:線纜；7a、 7b: 導線；8:按壓件；9:夾具；9a:斜面；9b:抵接部；10:壓電元件； 10a:保持部；10b:活性部；10c:連接部；10d:下端；10fl、 10f2:外 部電極；20:托架；21:槽部；21a:傾斜面；22:上釋放部；23:固定 部；23a:橫面；23b:底面；24:空腔部；25:第二槽部；25a:突部； 25b:對置面；26:第三槽部；26a:分支部；27:連接口； 27c:流路； 29:突起；30:振動板；31:突起；31a:上部；31b:側壁；32:振動 膜；32a:周部；32b:中央部；32d:內邊界；32e:外邊界；33:凹部； 33a:內壁；34:上表面；35:流路；35a:末端；35x:槽；36:連通孔； 39a:圓孔；39b:長孔；40:噴嘴板；41:噴嘴；42:壓力室；42a:下 游側壁；42b:上游側壁；42x:凹部；43:連通路；49a:圓孔;49b: 長孔；50:觸頭；50a:第一觸頭；50b:第二觸頭；51:基部；52:彎 曲部；54:中間部；55:連接片；100:模具；101:上模；102:下模； 103:基模；103a:圓筒部；103b:錐面部；103c:突出部；104:銷；105: 空腔部；Cl:交叉角；C2:交叉角；CS:角部；CL:交叉部；Rl:圓角。
具體實施例方式
接下來， 一邊參照附圖一邊對本發(fā)明的實施方式進行說明。
如圖1 圖6所示，本發(fā)明所述的液滴排出裝置1具有將由未圖示的濾筒(cartridge)供給的液體從噴嘴41作為液滴排出的液滴排出頭2。 該液滴排出頭2通過相對于托架20固定壓電元件10、振動板30、噴嘴 板40、觸頭50、上蓋6以及線纜7而構成。此處，托架20、振動板30、 噴嘴板40以及上蓋6分別由樹脂材料注射成型。另外，所述各部件也可 以由玻璃、金屬等構成，或者也可以通過蝕刻或電鑄加工等形成。
在托架20上，上下貫穿地形成有用于引導壓電元件10的槽部21， 從該進行引導的槽部21的上釋放部22朝向下側配置有固定部23和空腔 部24。并且，在上釋放部22附近形成有第二槽部25，在托架20的上部 從上釋放部22朝向托架20的背部形成有用于固定線纜7的第三槽部26。 并且，在托架20的背面設有用于連接濾筒的連接口 27，托架20的下表 面與振動板30和噴嘴板40嵌合并具有突起29，該突起29嵌合在振動板 30和噴嘴板40上。在液滴排出頭2的下部前方通過振動板30和噴嘴板 40形成有被壓電元件10驅動的壓力室和噴嘴，在第二槽部25中嵌合有 將壓電元件10和線纜7電連接的觸頭50。
壓電元件10例如使用PZT (鈦酸鋯酸鉛)構成，下端側的活性部 10b通過通電進行伸縮。由于利用中央的保持部10a固定在托架20上， 因此使下端10d的位置上下振動，并經(jīng)由后述的突起31使振動膜32振 動。在上部的連接部10c上形成有一對外部電極，這對外部電極與觸頭 50的從基部51延伸出的彎曲部52的局部連接。壓電元件10截面為方形， 其從上釋放部22插入并經(jīng)由固定部23將前端側配置在空腔部24中。并 且，壓電元件10利用粘接劑被固定在固定部23中。如圖2所示，進行 引導的槽部21在安裝有壓電元件10的狀態(tài)下上下貫通，從而能夠通過 上釋放部22觀察突起31。在進行引導的槽部21的面對壓電元件10的對 置面上具有傾斜面21a，該傾斜面21a越離開上釋放部22并朝向下側越 接近壓電元件IO。該傾斜面21a與夾具9的斜面9a接觸，并通過夾具9 的壓入而將壓電元件10高精度地嵌合在固定部23上。
前端露出有導線7a、 7b的線纜7嵌入到第三槽部26中，并利用按 壓件8防脫。導線7a、 7b被突出至上釋放部22中央部的分支部26a左 右分開，并借助于連接片55的彎曲使導線7a、 7b與第一、第二觸頭50a、
750b連接。然后安裝上蓋6，將上部保護起來。
振動板30、噴嘴板40相互重合地粘接在一起，并嵌合在托架20的 下部。振動板30具有圓孔39a和長孔39b，從托架20的下端突出來的一 對突起29分別貫穿圓孔39a和長孔39b，從而完成振動板30的定位。并 且，在噴嘴板40中的與上述的振動板30的圓孔39a、長孔39b相同的位 置上分別形成有圓孔49a和長孔49b。圓孔39a和圓孔49a、長孔39b和 長孔49b分別與一對突起29嵌合，從而將所述托架20、振動板30、噴 嘴板40的定位維持在高精度。另外，由于圓孔49a、長孔49b有底，突 起29不貫穿它們，因此即使排出的液體等附著在噴嘴板40的下表面上 也容易進行清掃，能夠防止不經(jīng)意地混入不同液體。
在振動板30上，在上述的進行引導的槽部21的下端附近具有突起 31、振動膜32以及凹部33。在噴嘴板40的上表面設有用于形成壓力室 42的凹部42x，在振動板30的下表面設有用于形成與壓力室42連通的 流路35的槽35x，通過這兩個板的貼合而形成了壓力室42和流路35。 該流路35經(jīng)由連通孔36與托架20的流路27c連通。如圖4和圖6所示， 突起31、振動膜32以及凹部33的邊界部為同心圓形狀，且直徑依次增 大。壓力室42經(jīng)由連通路43與噴嘴41連通。壓電元件10的下端10d 的一部分與突起31的一部分相抵接，且二者通過粘接劑緊固。并且，使 凹部33的外形比下端10d的外形大，因此，能夠防止下端10d與上表面 34接觸。
如圖4 圖6所示，所述突起31的位于振動膜32附近的基部是隨 著接近該振動膜截面積增大的增大部。在本實施例中該增大部形成為隨 著接近振動膜32直徑增大，該基部的外側為側壁31b。進而，通過將突 起31與振動膜32交叉的交叉部分即內邊界32d處的側壁31b和振動膜 32的交叉角Cl形成為鈍角，能夠保持該內邊界32d及其附近的剛性， 同時能夠提高從成形模具脫模的脫模性。因此，傾斜的側壁31b可以僅 截止到內邊界32d附近的部分。
突起31中的側壁31b的上部31a形成為其外壁與振動膜32正交， 在本實施方式中上部31a形成為圓柱狀。通過這樣將上部31a形成為圓
8柱狀，能夠防止上部31a自身的剛性降低。并且，成形模具能夠由圓孔 和圓銷構成，并且通過調整銷的高度來實現(xiàn)該上部31a的高度精度的提 高。具體而言，這種模具采用圖8所示的結構。模具100具有上模101 和下*莫102，使銷104嵌合在上模101的基模103的圓筒孔103a中，并 在空腔部105中填充樹脂進行成形。銷104相對于圓筒孔103a的插入位 置能夠容易地調整，圓筒孔103a的下端與銷104的下端之間的距離H成 為上述的上部31a的高度。錐部103b形成上述的側壁31b，突出部103c 形成振動膜32的一部分。
振動膜32由被所述突起31所覆蓋的圓盤狀的中央部32b和位于該 中央部32b周圍的圓環(huán)狀的周部32a構成。在本實施例中，在圖4所示 的俯視圖中，通過將中央部32b的面積設定為比周部32a的面積大，從 而能夠使傳遞至突起31的來自壓電元件10的振動更加均勻地傳遞至整 個振動膜32。
對于突起31，也可以如圖7所示使內邊界32d附近形成圓角Rl以 取代如上所述將交叉角C1形成為鈍角的情況。在該情況下，內邊界32d 形成所謂的圓倒角(R尻)。并且，在凹部33和振動膜32之間形成有圓 筒狀的內壁33a，也可以使該內壁33a與振動膜32之間的外邊界32e處 的交叉角C2形成為鈍角，由此提高振動膜32的剛性和脫模性。與內邊 界32d和側壁31b的情況相同，也可以在該外邊界32e附近形成圓角或 者使內壁33a形成隨著接近振動膜而接近突起31的斜度。
壓力室42的外徑比振動膜32的外徑大，并且二者偏心地相互重合， 以使振動膜32的外邊界32e與壓力室42的下游側壁42a在連通路43側 大致一致。通過該偏心，在流路35側且在振動膜的外邊界32e與壓力室 42的上游側壁42b之間能夠形成間隙，并且使流路35的末端35a位于該 間隙部分。
在貼合振動板30和噴嘴板40時，在二者之間涂布粘接劑。作為該 粘接劑能夠采用液狀的熱固型粘接劑等，也可以采用分散有與兩個板30、 40相同的樹脂的清漆作為粘接劑。在涂布時，例如在兩個板30、 40中的 一個板的接合面上滴下數(shù)滴粘接劑，使旋轉涂布機旋轉以形成均勻的液膜，并將另一個板重合在該粘接劑的液膜上即可。然后，將接合后的兩
個板30、 40插入模具中使兩個板彼此緊貼，在熱固型粘接劑的情況下使 用加熱爐加熱以使粘接劑固化。
在本實施方式中，由于振動膜32和流路形成在同一個振動板30上， 因此如上所述，流路35的末端35a處的積存有粘接劑的一對角部CS突 出至壓力室42的空間中，不會出現(xiàn)堵塞流路35的情況。
在如上所述對液滴排出頭2進行組裝時，首先，在壓電元件10上涂 布粘接劑，同時將該壓電元件10從上釋放部22插入到進行引導的槽部 21中，并使該壓電元件10朝固定部23移動。在該狀態(tài)下將夾具9插入到 進行引導的槽部21中，通過斜面9a與槽部21以及抵接部9b與壓電元件 IO的抵接，從而將壓電元件10按壓在固定部23上，并使粘接劑固化。
另一方面，在另一工序中相互粘接振動板30和噴嘴板40。進而， 使托架20下部的一對突起29分別嵌合到這兩個板的圓孔39a、圓孔49a 和長孔39b、長孔49b中并進行粘接。另外，在將板30、 40粘接在托架 20上之前將粘接劑涂布在壓電元件10的下端10d上，從而使壓電元件 10的下端10d抵接在振動板30的突起31上，并將它們粘接在一起。
然后，將觸頭50插入第二槽部25中，同時將線纜7嵌入到第三槽 部26中，借助于連接片55的彎曲來固定導線7a、 7b，并完成外部電極 10fl、第一觸頭50a和導線7a的電連接以及外部電極10f2、第二觸頭50b 和導線7b的電連接。進而，從線纜7供給驅動電流，并經(jīng)由進行引導的 槽部21觀察突起31。能夠根據(jù)突起31的振動來確認下端10d與突起31 之間的緊固。
接下來，列舉出本發(fā)明的另一實施方式的可能性。另外，對與上述 實施方式相同的部件標以相同的標號。
在上述實施方式中構成為流路35通過壓力室42的中心。但是，如 圖9所示，也可以構成為使流路35偏心地位于壓力室42的一側，并使 壓力室42和流路35在局部重疊。流路35的末端35al可以如上述實施 方式所述那樣與壓力室42重疊，也可以使末端35a延長至壓力室42的 外側。無論在哪一種情況下，即使粘接劑積存在一對角部CS處，該粘接劑也不會堵塞流路。并且，突起31和壓力室42的外徑并不限于圓形， 也可以采用圖10的形狀。另外，本發(fā)明所述的液滴排出裝置在符合本發(fā) 明的主旨的范圍內能夠進行各種改變。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明能夠利用于化學實驗、生物技術實驗、醫(yī)療診斷、電子設備 生產(chǎn)等中。液體能夠采用多種液體。例如能夠采用包括DNA、蛋白質、 菌類等的活體材料、熒光微粒、導電體微粒、樹脂微粒、陶瓷微粒、顏 料染料等微粒的液體。并且，也適用于少量采用蒸餾水等表面張力高的 液體或昂貴的液體。除了通過印制描繪線條等之外，例如還能夠形成電 極或制作微透鏡。再有，除了通過排出液滴而將液滴配置在例如活體材 料片等預定的多個部位上之外，還能夠用于通過分注、散布產(chǎn)生氣味， 通過調整排出量進行調整配合，以及成膜等。
權利要求
1、一種液滴排出裝置，所述液滴排出裝置具有壓力室，其與噴嘴連通；振動膜，其形成該壓力室的一部分；壓電元件，其使該振動膜振動；振動膜上的突起，該突起與該壓電元件接合并將所述壓電元件的振動傳遞至所述振動膜；以及流路，其與所述壓力室連通，所述液滴排出裝置從所述噴嘴排出液滴，其特征在于，所述液滴排出裝置具有第一部件和第二部件，所述振動膜、所述突起、作為所述流路的槽以及與該槽連通的供給孔都設置在第一部件上，所述噴嘴以及作為所述壓力室的凹部設置在所述第二部件上，通過利用粘接劑貼合所述第一部件和所述第二部件，從而在所述槽形成所述流路，同時在所述凹部形成所述壓力室，通過使所述槽和所述凹部在局部重合，從而使所述流路和壓力室連通。
2、 根據(jù)權利要求1所述的液滴排出裝置，其特征在于， 所述第一部件和/或所述第二部件由樹脂材料一體形成。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的液滴排出裝置，其特征在于， 從與所述振動膜正交的方向觀察，所述振動膜中被所述突起所覆蓋的部分的面積形成為比其余部分的面積大。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的液滴排出裝置，其特征在于， 從與所述振動膜正交的方向觀察，所述突起和所述振動膜的輪廓為圓形。
全文摘要
一種結構簡單、不會產(chǎn)生流路堵塞的問題且生產(chǎn)效率較高的液滴排出裝置及其制造方法。該液滴排出裝置具有壓力室(42)，其與噴嘴(41)連通；振動膜(32)，其形成了該壓力室(42)的一部分；壓電元件，其使該振動膜(32)振動；振動膜上的突起(31)，該突起與該壓電元件接合并將該壓電元件的振動傳遞至振動膜(32)；以及流路(35)，其與壓力室(42)連通，該液滴排出裝置從噴嘴(41)排出液滴。該液滴排出裝置具有第一部件和第二部件，振動膜(32)、突起(31)、作為流路的槽(35x)以及與該槽(35x)連通的供給孔都設置在第一部件上。噴嘴(41)以及作為壓力室(42)的凹部(42x)設置在第二部件上。通過利用粘接劑貼合第一部件和第二部件，從而在槽形成流路(35)，同時在凹部形成壓力室(42)。通過使槽(35x)和凹部(33)在局部重合，從而使流路(35)和壓力室(42)連通。
文檔編號F04B43/02GK101512156SQ200680055989
公開日2009年8月19日 申請日期2006年10月26日 優(yōu)先權日2006年10月26日
發(fā)明者安達良紀, 小泉賢史, 楠本晃子 申請人:克拉斯特科技有限公司