JP2003072104A - Head for discharge and discharge apparatus - Google Patents
Head for discharge and discharge apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット方式
の吐出用ヘッド、およびこのヘッドを用いてインクある
いは微粒子を含んだその他の液状の吐出物を吐出し、ワ
ーク上の任意の位置に吐出物によりパターンを形成する
吐出装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet type ejection head, and other heads for ejecting other liquid ejection objects containing ink or fine particles by using this head to form a pattern on the work at an arbitrary position. The present invention relates to a discharge device for forming a.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ピエゾやヒータをアクチュエータとし
て、複数のノズルからインクを吐出することにより印刷
用紙に文字や画像を印刷するインクジェット方式の印刷
装置が知られている。この印刷装置では、複数のノズル
を備えた印刷ヘッドを動かしながら、文字や画像を印刷
するために染料インクや、粒子径が１ミクロン以下でか
つその密度が２ｇ／ｃｍ3以下程度の有機顔料やカーボ
ンブラックを含有したインクをノズルから吐出して用紙
に微小なドットを形成する。そして、ドットの集合とし
て文字や画像を用紙に記録する。2. Description of the Related Art An ink jet type printing apparatus is known which prints characters and images on printing paper by ejecting ink from a plurality of nozzles using a piezo or heater as an actuator. In this printing device, a dye ink for printing characters or images, an organic pigment having a particle size of 1 micron or less and a density of about 2 g / cm 3 or less, while moving a print head having a plurality of nozzles, The ink containing carbon black is ejected from the nozzle to form fine dots on the paper. Then, a character or an image is recorded on a sheet as a set of dots.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】印刷装置として開発さ
れたインクジェット技術を用い、印刷用紙に代わるもの
にインク以外のものを吐出することが検討されている。
特に、ピエゾアクチュエータを採用することにより、流
体を加熱しないで吐出することができるので、応用範囲
が広いと予想されている。さらに、液体に限らず、液体
と微粒子との混合物を流体としてノズルから吐出するこ
とも検討されている。DISCLOSURE OF INVENTION Problems to be Solved by the Invention It has been considered to use ink jet technology developed as a printing apparatus to eject ink other than ink in place of printing paper.
In particular, by adopting a piezo actuator, it is possible to eject the fluid without heating it, so it is expected that the application range will be wide. Furthermore, it is also considered to eject a mixture of liquid and fine particles from a nozzle as a fluid, not limited to a liquid.
【０００４】たとえば、液晶表示パネルにおいて、対向
する基板の間隔を調整するためのスペーサをインクジェ
ット技術を用いて吐出ヘッドから吐出してパターニング
することが考えられる。さらには、印刷用としては用い
られていない金、銀、アルミ、その他の金属やガラスお
よびそれらの酸化物や化合物などの比重の大きな金属微
粒子が分散した液（吐出物または混合液）を陶磁器など
に吐出して絵付けすることが考えられる。また、粒子径
や密度が通常のインクよりも高い、無機顔料が含有され
た無機顔料インクを吐出物として噴出することも考えら
れている。For example, in a liquid crystal display panel, it is conceivable that spacers for adjusting the distance between opposing substrates are ejected from an ejection head using an ink jet technique to be patterned. Furthermore, a liquid (ejection product or mixed liquid) in which fine metal particles having a large specific gravity, such as gold, silver, aluminum, other metals and glass, and their oxides and compounds, which are not used for printing, are dispersed, are used in ceramics, etc. It is possible to discharge it onto and paint it. In addition, it is also considered to eject an inorganic pigment ink containing an inorganic pigment, which has a particle size or density higher than that of a normal ink, as an ejected material.
【０００５】しかしながら、発明者が実験を繰り返した
ところ、実際にインクジェット技術によりこれらの微粒
子を大量に含む吐出物を吐出する場合は、従来のインク
を印刷用紙に印刷する場合と異なり、濃淡あるいは付着
した微粒子の密度の不均一が生じたり、パターンが歪ん
だりすることが分かった。したがって、印刷用のヘッド
機構をそのまま流用したのでは、基板間にスペーサを精
度良くパターニングしたり、陶磁器などへ顔料を精度良
く、また一定の濃度分布で塗布することができない。However, after repeated experiments by the inventor, when actually ejecting an ejected substance containing a large amount of these fine particles by an ink jet technique, different from the case of printing a conventional ink on a printing paper, light or shade or adhesion It was found that the density of the fine particles was uneven and the pattern was distorted. Therefore, if the printing head mechanism is used as it is, it is not possible to accurately pattern the spacers between the substrates or to apply the pigment to the ceramics or the like with high accuracy and a constant concentration distribution.
【０００６】そこで、本発明においては、固形物である
顔料の密度の高い吐出物、粒径が数ミクロンあるいはそ
れ以上の高分子樹脂や無機材料などの粒子が含有された
吐出物を安定した状態で吐出でき、精度の良いパターン
を印刷用紙以外のワーク上にも確実に形成することがで
きる吐出用ヘッドおよび吐出装置を提供することを目的
としている。Therefore, in the present invention, a stable discharge of a solid pigment, which has a high density, and a particle containing particles of a polymer resin or an inorganic material having a particle size of several microns or more, is stable. It is an object of the present invention to provide an ejection head and an ejection device capable of ejecting with a high precision pattern on a work other than printing paper.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】このため、液状の吐出物
をワークに向けて吐出し、ワーク上にドットを形成する
複数のノズルと、各々のノズルに連通した複数の圧力室
と、それぞれの圧力室の吐出物を加圧してノズルから吐
出物を出力する加圧手段と、供給口から供給された吐出
物をそれぞれの圧力室に導くマニフォールドとを有する
本発明の吐出用ヘッドにおいては、マニフォールドの吐
出物を攪拌する第１の攪拌手段を設けることにより、ま
ず、吐出用ヘッドにおいて吐出する段階の吐出物の品質
を一様に保つようにしている。For this reason, a plurality of nozzles for ejecting a liquid ejected substance toward a work to form dots on the work, a plurality of pressure chambers communicating with each nozzle, In the discharge head of the present invention, which has a pressurizing means for pressurizing the discharge product in the pressure chamber to output the discharge product from the nozzle, and a manifold for guiding the discharge product supplied from the supply port to each pressure chamber, the manifold By providing the first stirring means for stirring the discharged material, the quality of the discharged material at the stage of discharging in the discharging head is first kept uniform.
【０００８】すなわち、印刷用紙に印刷する際に使用し
ているインクは、インクに含まれる微粒子の径が約１ミ
クロン以下で、かつ、その密度が２ｇ／ｃｍ3以下の低
密度な混合物である。このため、微粒子が分子レベルで
溶解していたり、微粒子の密度が小さくてその粒径も小
さく、高分子分散剤などの各種分散剤や界面活性剤など
により数日から半永久的に長期間安定した分散状態また
は溶解状態が保持される。したがって、インクを吐出す
るのであれば、微粒子の分散状態を意識する必要はな
く、吐出するインクの品質を吐出直前でも一様に保持す
るという考え方はない。増して、多少の分布が生じたと
しても、インクジェット方式であると圧力室で加圧され
るノズルから噴出されるときに混合されるので、印刷結
果の一様性、たとえば色や濃淡を維持するのは容易であ
った。That is, the ink used for printing on the printing paper is a low density mixture in which the diameter of the fine particles contained in the ink is about 1 micron or less and the density thereof is 2 g / cm 3 or less. . Therefore, the fine particles are dissolved at the molecular level, or the fine particles have a low density and a small particle size, and are stable for several days to semi-permanently for a long period of time due to various dispersants such as polymer dispersants and surfactants The dispersed state or the dissolved state is retained. Therefore, if the ink is ejected, it is not necessary to be aware of the dispersion state of the fine particles, and there is no idea that the quality of the ejected ink is maintained even just before the ejection. Further, even if some distribution is generated, in the case of the ink jet method, the ink is mixed when ejected from the nozzle pressurized in the pressure chamber, so that the uniformity of the printing result, for example, the color and the shading are maintained. It was easy.
【０００９】これに対し、金属粒子などの比重の大きい
粒子を含んだ吐出物や、微粒子であっても密度の大きな
吐出物であると、含有されている粒子が沈降したり、凝
集したりすることに起因する吐出物の密度の変動や粒子
の分布あるいは濃度の変動が、吐出結果にも反映されて
しまうことが判明した。このため、本発明においては、
吐出物がノズルから吐出される直前に蓄積される吐出用
ヘッド内のマニフォールドに攪拌手段を設けることによ
り、粒子を含んだ吐出物の吐出される直前の品質あるい
は状態を積極的に安定させ、吐出結果に濃淡や歪みなど
が生じないようにしている。すなわち、マニフォールド
に攪拌手段を設けることにより、粒子を含む吐出物であ
っても、粒子を含めて攪拌されるので、粒子は流体内に
恒常的にほぼ一様に分散された状態となる。このため、
質量の大きな粒子や、大量の微粒子を含む吐出物であっ
ても、粒子の分布や濃度の変動を抑制できるので、ノズ
ルからは一様な状態の流体を一様な条件で噴出すること
が可能となり、吐出結果の精度や品質を高く保持でき
る。On the other hand, in the case of an ejected product containing particles having a large specific gravity such as metal particles, or an ejected product having a high density even with fine particles, the contained particles may settle or aggregate. It has been found that the variation in the density of the ejected substance and the variation in the distribution or the concentration of the particles caused by the fact are reflected in the ejection result. Therefore, in the present invention,
By providing a stirring means in the manifold in the ejection head that accumulates the ejected substance immediately before being ejected from the nozzle, the quality or state of the ejected substance containing particles immediately before being ejected is positively stabilized, We try not to produce light and shade in the result. That is, by providing the manifold with the agitation means, even the ejected material containing the particles is agitated together with the particles, so that the particles are constantly and almost uniformly dispersed in the fluid. For this reason,
Even for ejected substances containing large particles or large amounts of particles, fluctuations in particle distribution and concentration can be suppressed, so that a uniform fluid can be ejected from the nozzle under uniform conditions. Therefore, the accuracy and quality of the ejection result can be kept high.
【００１０】マニフォールドの吐出物を攪拌する第１の
攪拌手段としては、マニフォールドの内側あるいは外側
から吐出物に振動や熱変化を与える手段を採用できる。
吐出物に対する熱の影響を避け、さらには、吐出物と第
１の攪拌手段が直に接することによる吐出物と攪拌手段
との間の相互の影響を防止するためには、マニフォール
ドを振動する手段を採用することが望ましい。振動源と
しては、コンパクトでノズルの加圧手段としても実績の
あるピエゾなどの圧電素子を採用することが望ましい。As the first stirring means for stirring the discharged material of the manifold, means for applying vibration or heat change to the discharged material from the inside or outside of the manifold can be adopted.
In order to avoid the influence of heat on the discharged material and further to prevent mutual influence between the discharged material and the stirring means due to direct contact between the discharged material and the first stirring means, a means for vibrating the manifold. It is desirable to adopt. As the vibration source, it is desirable to use a piezoelectric element such as a piezo that is compact and has a proven track record as a nozzle pressing means.
【００１１】第１の攪拌手段によりマニフォールドを振
動させる場合、加圧手段により吐出物を加圧して吐出す
るときのマニフォールドの圧力状態がその都度変動する
と、吐出するときの条件が一致しないので吐出結果に影
響がでる。したがって、加圧手段の最短周期の整数倍ま
たは整数分の１の周期で行なうように吐出物を攪拌する
手段を第１の攪拌手段として採用するか、第１の攪拌手
段をそのように制御することが望ましい。特に、圧力室
が負圧になるタイミングでマニフォールドも負圧になる
と、ノズルの先端のメニスカスがより内部に強く引き込
まれ、ノズルの先端から空気を取り込んでしまう要因に
なる。したがって、第１の攪拌手段によりマニフォール
ドが負圧になるタイミングと、加圧手段により圧力室が
負圧になるタイミングとを一致させないような第１の攪
拌手段を採用するか、第１の攪拌手段を制御することが
望ましい。また、吐出物を各々のノズルから吐出しない
ときに、加圧手段を各々のノズルから吐出物が吐出され
ない範囲で駆動する制御方法を採用することにより、圧
力室内の吐出物も攪拌することができる。When the manifold is vibrated by the first stirring means, if the pressure state of the manifold when pressurizing and discharging the discharged material by the pressurizing means fluctuates each time, the discharging condition does not match, and the discharging result Will be affected. Therefore, the means for stirring the discharged material is adopted as the first stirring means so as to be performed at a cycle of an integral multiple or an integer fraction of the shortest cycle of the pressurizing means, or the first stirring means is controlled as such. Is desirable. In particular, if the manifold also becomes negative pressure at the timing when the pressure chamber becomes negative pressure, the meniscus at the tip of the nozzle is strongly drawn into the inside, which becomes a factor of taking in air from the tip of the nozzle. Therefore, the first stirring means is adopted so that the timing at which the manifold becomes negative pressure by the first stirring means does not coincide with the timing at which the pressure chamber becomes negative pressure by the pressurizing means, or the first stirring means is used. It is desirable to control Further, by adopting a control method in which the pressurizing means is driven within a range in which the ejection product is not ejected from each nozzle when the ejection product is not ejected from each nozzle, the ejection product in the pressure chamber can also be agitated. .
【００１２】ノズルから噴出される直前の吐出物の状態
が安定しても、ノズルの径が小さい場合は、吐出方向が
不安定になり、その結果、吐出結果の品質が劣化する要
因となることも分かった。このため、吐出用ヘッドのノ
ズルは、その最小径が、吐出物に含まれる微粒子の最大
径の６倍以上になっていることが望ましい。Even if the state of the discharged matter just before being ejected from the nozzle is stable, if the diameter of the nozzle is small, the discharge direction becomes unstable, and as a result, the quality of the discharge result deteriorates. I also understood. For this reason, it is desirable that the nozzle of the ejection head has a minimum diameter that is at least 6 times the maximum diameter of the fine particles contained in the ejected material.
【００１３】ノズル径が小さく、微粒子の粒径が数ミク
ロン以上ある場合は、ノズルの形状に粒子が影響を与え
て対称なメニスカスが形成され難くなり、吐出物が異な
る方角に出力されたり、飛行中に曲がる可能性がある。
ノズルの最小径を微粒子の最大径の６倍以上とすること
により、微粒子の有無に影響されずに安定した形状のメ
ニスカスが形成される。したがって、所望の方向に、安
定して吐出物が吐出され、所望の品質の吐出結果が得ら
れる。ここで、ノズルの最小径とは、ノズルが台形、四
角形、半円形などの非円形のノズルであれば内接円の直
径であり、微粒子の最大径とは微粒子が外接する円また
は球の直径である。When the nozzle diameter is small and the particle diameter is several microns or more, the shape of the nozzle is affected by the particle and it becomes difficult to form a symmetrical meniscus, and the discharged product is output in different directions or flying. There is a possibility of turning in.
By setting the minimum diameter of the nozzle to be 6 times or more the maximum diameter of the fine particles, a meniscus having a stable shape is formed without being affected by the presence or absence of the fine particles. Therefore, the ejected substance is stably ejected in the desired direction, and the ejection result of the desired quality is obtained. Here, the minimum diameter of the nozzle is the diameter of the inscribed circle if the nozzle is a non-circular nozzle such as trapezoid, square, or semicircle, and the maximum diameter of the fine particles is the diameter of the circle or sphere with which the fine particles circumscribe. Is.
【００１４】したがって、本発明の吐出用ヘッドを搭載
することにより、長時間安定した状態を作ることが難し
い粒子を含んだ吐出物、たとえば、粒子の比重が２以上
であったり、粒径が１μｍを超えるものを含んだ吐出物
であっても、安定した吐出結果を得ることができる吐出
装置を提供することができる。一方、吐出用ヘッドと、
吐出物を貯蔵する容器を装着可能な装着部と、装着され
た容器からマニフォールドへ吐出物を供給する供給路と
を有する吐出装置においては、供給路内や容器内で吐出
物の微粒子が沈降したり凝集してしまう可能性があり、
それがマニフォールドの吐出物の品質に影響する可能性
がある。このため、供給路内の吐出物を攪拌する第２の
攪拌手段と、容器内の吐出物を攪拌する第３の攪拌手段
とを設けることが望ましい。Therefore, by mounting the discharge head of the present invention, it is difficult to make a stable state for a long time, for example, a discharge product containing particles, for example, the specific gravity of particles is 2 or more, or the particle size is 1 μm. It is possible to provide an ejection device capable of obtaining a stable ejection result even for an ejected substance containing more than 100%. On the other hand, an ejection head,
In a discharge device having a mounting portion for mounting a container for storing the discharge product and a supply path for supplying the discharge product from the mounted container to the manifold, fine particles of the discharge product settle in the supply path or in the container. Or they may aggregate,
It can affect the quality of the manifold discharge. For this reason, it is desirable to provide a second stirring means for stirring the discharged material in the supply passage and a third stirring means for stirring the discharged material in the container.
【００１５】第２の攪拌手段としては、供給路を振動す
る手段、たとえば、モータや圧電素子を採用することが
可能である。供給路の外周または内周に沿って円筒状に
形成した圧電素子を配置することにより、供給路に沿っ
て一様な振動を発生させ、より確実に供給路内の吐出物
を攪拌できる。また、供給路が回転するようにしておけ
ば、供給路内の吐出物を振動によりいっそう効率良く攪
拌できる。そして、供給路が回転すれば、供給路内の壁
面に付着した微粒子があっても攪拌し易い。供給路の少
なくとも一部を液体に浸漬して超音波振動を与える手段
により振動することも可能である。供給路と共に容器の
少なくとも一部を浸漬すれば、供給路内の吐出物と容器
内の吐出物に対して同時に振動を与えることができ、第
２の攪拌手段と第３の攪拌手段とを兼ねることができ
る。As the second stirring means, it is possible to employ means for vibrating the supply path, for example, a motor or a piezoelectric element. By arranging the piezoelectric element formed in a cylindrical shape along the outer circumference or the inner circumference of the supply passage, uniform vibration is generated along the supply passage, and the discharged matter in the supply passage can be stirred more reliably. Also, if the supply passage is rotated, the discharged matter in the supply passage can be stirred more efficiently by vibration. When the supply passage rotates, even if there are fine particles adhering to the wall surface inside the supply passage, it is easy to stir. It is also possible to immerse at least a part of the supply path in a liquid and vibrate it by means of applying ultrasonic vibration. By immersing at least a part of the container together with the supply channel, it is possible to simultaneously vibrate the discharged matter in the supply channel and the discharged matter in the container, and also serves as the second stirring means and the third stirring means. be able to.
【００１６】また、第２の攪拌手段としては、供給路の
一部を加熱する熱源を採用することも可能である。さら
に、振動の代わりに供給路内に恒常的な流れを作って吐
出物を攪拌することも可能であり、そのために、供給路
内の吐出物を上流に戻す循環路と、吐出物を循環するポ
ンプとを設けることも有効である。さらに、吐出用ヘッ
ドのマニフォールド内も吐出物の流れにより攪拌するこ
とが可能である。そのために、第１の攪拌手段を供給口
からマニフォールドに流入した吐出物を循環するための
流出口とし、循環路と流出口と繋ぐことができる。さら
に、循環路を容器に繋げば、容器内も流れにより吐出物
を攪拌することが可能である。Further, as the second stirring means, it is also possible to employ a heat source for heating a part of the supply passage. Furthermore, instead of vibration, it is possible to create a constant flow in the supply passage to agitate the discharge, and for that purpose, circulate the discharge in the supply passage and the circulation path that returns the discharge to the upstream. It is also effective to provide a pump. Further, the inside of the manifold of the ejection head can be agitated by the flow of the ejected material. Therefore, the first stirring means can be used as an outlet for circulating the discharged material that has flowed into the manifold from the supply port, and can be connected to the circulation path and the outlet. Furthermore, if the circulation path is connected to the container, it is possible to stir the discharged product by the flow in the container.
【００１７】循環あるいは流れにより吐出物を攪拌する
際に、供給路内の流れは層流よりも乱流である方が攪拌
の効率が良い。このため、供給路および／または循環路
の内部に突起を断続的に形成したり、ポンプの性能を乱
流状態になるように選択することが望ましい。When stirring the discharged material by circulation or flow, the flow in the supply passage is turbulent rather than laminar, so that the stirring efficiency is higher. For this reason, it is desirable to intermittently form protrusions inside the supply passage and / or the circulation passage, or to select the performance of the pump to be in a turbulent state.
【００１８】容器内の吐出物を攪拌する第３の攪拌手段
としては、容器を振動する手段を採用できる。そのた
め、容器に蛇腹形状などをした可撓部を設け、この可撓
部を振動する手段で振動したり、容器に板状の部分を設
け、この板状の部分に圧電素子を接触させて振動させる
ことができる。そして、容器が回転するようにしておけ
ば、容器内の吐出物を振動によりいっそう効率良く攪拌
できると共に、容器内の壁面に付着した微粒子があって
も攪拌し易くなる。液体を介して超音波振動を与えても
良い。また、容器の一部をヒーターおよび／または冷却
装置の熱源に接して内部の吐出物を温度差で循環させる
ことにより攪拌しても良い。たとえば、ヒータおよび冷
却装置としてペルチェ素子を採用できる。A means for vibrating the container can be adopted as the third stirring means for stirring the discharged substance in the container. Therefore, the container is provided with a flexible part having a bellows shape, and the container is vibrated by a means for vibrating the flexible part, or the container is provided with a plate-shaped portion, and a piezoelectric element is brought into contact with the plate-shaped portion to vibrate. Can be made. If the container is made to rotate, the discharged substance in the container can be more efficiently stirred by vibration, and even if there are fine particles adhering to the wall surface in the container, it becomes easier to stir. Ultrasonic vibration may be applied via a liquid. Further, a part of the container may be brought into contact with the heat source of the heater and / or the cooling device to circulate the discharged material inside with a temperature difference to stir. For example, Peltier elements can be used as the heater and the cooling device.
【００１９】また、密閉された容器の内部に磁力に反応
する攪拌部材を設け、第３の攪拌手段により容器を通し
て磁力で攪拌部材を駆動して容器内の吐出物を攪拌して
も良い。磁力に反応する攪拌部材の代わりに、光を受光
して回転する攪拌部材を容器内に設け、第３の攪拌手段
により容器を透過して攪拌部材に光を照射しても良い。
このように容器内に吐出物を攪拌するための素子（攪拌
部材）を入れる際には、この素子の外周部を覆うように
樹脂などで構成された部材を、容器に固定されている部
材、または容器の注入口を構成する部材と一体に構成す
れば、容器内で素子が移動するのを防止でき、常に適切
な位置で吐出物を攪拌できる。特に、容器内の吐出物が
減ってきたときであっても予め決められた位置で常に駆
動できるので望ましい。Further, a stirring member which reacts to a magnetic force may be provided inside the sealed container, and the stirring member may be driven by the magnetic force through the container by the third stirring means to stir the discharged substance in the container. Instead of the stirring member that reacts to the magnetic force, a stirring member that receives and rotates light may be provided in the container, and the stirring member may be irradiated with light by passing through the container by the third stirring means.
In this way, when the element (stirring member) for stirring the discharged material is put in the container, a member made of resin or the like so as to cover the outer peripheral portion of the element is fixed to the container. Alternatively, if it is formed integrally with the member that constitutes the injection port of the container, it is possible to prevent the element from moving inside the container, and it is possible to always agitate the discharge product at an appropriate position. In particular, it is desirable because it can always be driven at a predetermined position even when the amount of discharge in the container is reduced.
【００２０】容器内部の吐出物を攪拌する第３の攪拌手
段は、凝集や沈降が比較的遅い、準安定な吐出物を吐出
する吐出装置においても有効である。すなわち、準安定
な吐出物を吐出する吐出する装置においては、第３の攪
拌手段を設けるだけで、品質の安定した吐出物をワーク
に出力することができる。したがって、本発明において
は、液状の吐出物をワークに向けて吐出し、ワーク上に
ドットを形成する複数のノズルを備えた吐出用ヘッド
と、吐出物を貯蔵する容器を装着した装着部と、装着さ
れた容器から吐出用ヘッドへ吐出物を供給する供給路
と、容器内の吐出物を攪拌する第３の攪拌手段とを有す
る吐出装置も有用である。The third stirring means for stirring the discharge product inside the container is also effective in a discharge device for discharging a metastable discharge product in which aggregation and sedimentation are relatively slow. That is, in a device for discharging a metastable discharge product, it is possible to output a discharge product of stable quality to a work only by providing the third stirring means. Therefore, in the present invention, a discharge head that discharges a liquid discharge product toward a work and that includes a plurality of nozzles that form dots on the work, and a mounting unit that mounts a container that stores the discharge product, A discharge device having a supply path for supplying a discharge product from the mounted container to the discharge head and a third stirring means for stirring the discharge product in the container is also useful.
【００２１】したがって、液状の吐出物をワークに向け
て吐出し、ワーク上にドットを形成する複数のノズルを
備えた吐出用ヘッドを備えた吐出装置の装着部に装着可
能な吐出物を貯蔵する容器であって、装着部から間接的
に駆動される攪拌部材を内部に有する容器も本発明に含
まれる。上述したように、攪拌部材は、磁場あるいは光
を介して駆動されることが望ましい。さらに、容器が変
形可能なものの場合は、攪拌部材が動くスペースを確保
し、変形し難い透過性の保護ケースを設けておくことが
望ましい。Therefore, the liquid discharge product is discharged toward the work, and the discharge product that can be mounted on the mounting portion of the discharge device equipped with the discharge head having a plurality of nozzles for forming dots on the work is stored. The present invention also includes a container, which has a stirring member that is indirectly driven from the mounting portion therein. As described above, it is desirable that the stirring member be driven via a magnetic field or light. Further, in the case where the container is deformable, it is desirable to secure a space in which the stirring member moves and to provide a transparent protective case that is difficult to deform.
【００２２】また、供給路にフィルターを設けられてい
る場合は、フィルターを振動する手段も一緒に設けるこ
とが望ましい。吐出物が流れる流路（供給路）の一部に
構成されているフィルターを振動することにより、フィ
ルターの目詰まりの解消と共に、供給路内の吐出物を攪
拌する効果が得られる。フィルターを振動する手段は振
動源としてフィルターに接触して直接に振動させるもの
でも良く、フィルターを固定している部材と振動源を連
結したものでも良い。Further, when a filter is provided in the supply path, it is desirable to also provide means for vibrating the filter. By vibrating the filter formed in a part of the flow path (supply path) through which the discharged material flows, the effect of stirring the discharged material in the supply path as well as eliminating the clogging of the filter can be obtained. The means for vibrating the filter may be a vibrating source that comes into direct contact with the filter to vibrate, or a member that fixes the filter and a vibrating source may be connected.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明をさ
らに詳しく説明する。図１に本発明に係る吐出用ヘッド
が搭載された吐出装置の概略を示してある。本例の吐出
装置１は、粒径が１ミクロンを超える微粒子や比重が２
以上の金属微粒子などの比重の大きな微粒子と液体との
混合物を吐出物２としてワーク１０に吐出し、ホストコ
ンピュータ（以降ではホスト）９から指示された所定の
パターンを吐出物２でワーク１０の表面に形成すること
ができる装置である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an ejection device equipped with an ejection head according to the present invention. The discharge device 1 of this example has a particle size of more than 1 micron and a specific gravity of 2
The above-described mixture of fine particles having a large specific gravity such as metal fine particles and a liquid is discharged onto the work 10 as a discharge 2, and a predetermined pattern instructed by a host computer (hereinafter, host) 9 is discharged onto the surface of the work 10. It is a device that can be formed into.
【００２４】このため、吐出装置１は、吐出物２を出力
（吐出）する複数のノズル３を備えた吐出用ヘッド５
と、吐出物２を貯蔵した容器４を装着可能な装着部６
と、この装着部６に装着された容器４から吐出物２を吐
出用ヘッド５に導く供給路７と、この吐出装置１を制御
する制御装置８とを有している。Therefore, the ejection device 1 includes the ejection head 5 having a plurality of nozzles 3 for outputting (ejecting) the ejection product 2.
And a mounting portion 6 on which the container 4 storing the discharged matter 2 can be mounted
And a supply path 7 for guiding the discharge product 2 from the container 4 mounted on the mounting portion 6 to the discharge head 5, and a control device 8 for controlling the discharge device 1.
【００２５】吐出装置１は、さらに、供給路７の吐出物
２を攪拌する第２の攪拌手段と、容器４の吐出物２を攪
拌する第３の攪拌手段としての機能を果たす循環路１５
と、ポンプ１６とを備えている。循環路１５は供給路７
の吐出用ヘッド５の近傍と上流側に相当する容器４とを
繋いでおり、ポンプ１６は循環路１５の途中に接続さ
れ、循環路１５を介して供給路７と容器４の吐出物２を
循環することにより攪拌する。なお、循環路１５はマニ
フォールド２５の一端から循環するように設けられてい
ても良い。The discharge device 1 further has a circulation path 15 which functions as a second stirring means for stirring the discharged material 2 in the supply passage 7 and a third stirring means for stirring the discharged material 2 in the container 4.
And a pump 16. Circulation path 15 is supply path 7
Is connected to the vicinity of the discharge head 5 and the container 4 corresponding to the upstream side, the pump 16 is connected in the middle of the circulation path 15, and the supply path 7 and the discharge product 2 of the container 4 are connected via the circulation path 15. Stir by circulating. The circulation path 15 may be provided so as to circulate from one end of the manifold 25.
【００２６】さらに、装着部６には、容器４の板状の底
面４ａに接触し、容器４に振動を与えて内部の吐出物２
を攪拌する第３の攪拌手段として機能する圧電素子１４
が配置されている。また、容器４は、底面４ａに圧電素
子１４と接触して振動を内部の吐出物２に与えやすい剛
性の高い板状の底面４ａを備えている。したがって、容
器４の内部の吐出物２は、循環と振動とによって効率良
く攪拌されることになる。循環路１５により再循環され
る吐出物２の量が十分であるときは圧電素子１４は不用
であるが、ポンプ容量が小さかったり、供給路７や循環
路１５の断面積が小さく、容器４の内部を攪拌するのに
十分な循環量を確保できない場合は、本例のように圧電
素子１４を設けておくことは有効である。また、容器４
を回転させながら振動を加えることにより、容器内部の
吐出物２をいっそう効率良く攪拌できると共に、容器４
の内部の壁面に付着している微粒子があってもその微粒
子を攪拌し易くなるので、容器４が回転するようにして
おくことも有効である。Further, the mounting portion 6 is brought into contact with the plate-shaped bottom surface 4a of the container 4 and vibrates the container 4 to discharge the discharged product 2 inside.
Piezoelectric element 14 functioning as third stirring means for stirring
Are arranged. Further, the container 4 is provided with a plate-shaped bottom surface 4a having a high rigidity, which is in contact with the piezoelectric element 14 on the bottom surface 4a and is likely to give vibrations to the discharge object 2 inside. Therefore, the discharge product 2 inside the container 4 is efficiently stirred by circulation and vibration. When the amount of the discharged substance 2 recirculated by the circulation passage 15 is sufficient, the piezoelectric element 14 is unnecessary, but the pump capacity is small, or the cross-sectional area of the supply passage 7 and the circulation passage 15 is small, so that When a sufficient circulation amount for stirring the inside cannot be secured, it is effective to provide the piezoelectric element 14 as in this example. Also, container 4
By applying vibration while rotating the container, the discharge product 2 inside the container can be stirred more efficiently, and at the same time, the container 4 can be stirred.
Even if there are fine particles adhering to the inner wall surface of the container, it becomes easy to stir the fine particles, so it is also effective to keep the container 4 rotating.
【００２７】また、供給路７に吐出物２に含まれる異物
などをろ過するフィルター３０が配置されており、この
フィルター３０にも圧電素子３４が取り付けられてい
る。圧電素子３４は電力を加えて駆動することにより振
動させることができる。圧電素子３４の振動は、フィル
ター３０の液通過部分３１に伝達され、液通過部分３１
を振動する。このため、液通過部分３１の目詰まりを解
消すると共にフィルター３０の吐出物２を攪拌する効果
が得られる。Further, a filter 30 for filtering foreign substances contained in the discharge product 2 is arranged in the supply passage 7, and a piezoelectric element 34 is also attached to this filter 30. The piezoelectric element 34 can be vibrated by being driven by applying electric power. The vibration of the piezoelectric element 34 is transmitted to the liquid passage portion 31 of the filter 30, and the liquid passage portion 31
Vibrate. Therefore, the effect of eliminating the clogging of the liquid passage portion 31 and agitating the discharge product 2 of the filter 30 can be obtained.
【００２８】したがって、制御装置８により圧電素子１
４、圧電素子３４およびポンプ１６を駆動することによ
り、容器４および供給路７の吐出物２を攪拌でき、比重
やサイズの大きな微粒子を吐出物２の中で分散させたま
ま容器４および供給路７の内部で保持することが可能で
ある。このため、微粒子が分散された、安定した状態で
吐出物２を吐出用ヘッド５に供給できる。Therefore, the piezoelectric element 1 is controlled by the controller 8.
4, by driving the piezoelectric element 34 and the pump 16, the discharge product 2 in the container 4 and the supply path 7 can be agitated, and the fine particles having a large specific gravity and large size are dispersed in the discharge product 2 and the container 4 and the supply path It is possible to hold inside 7. Therefore, the ejection product 2 can be supplied to the ejection head 5 in a stable state in which the fine particles are dispersed.
【００２９】本例の吐出用ヘッド５は、複数のノズル３
と、各々のノズル３に連通し、各々のノズル３に対応し
た圧力室２１と、各々の圧力室２１の上流に位置し、圧
力室２１に共通なマニフォールド（またはリザーバ）２
５とを備えている。各々の圧力室２１には、圧力室２１
の内部を加圧してノズル３から吐出物２を出力する加圧
手段となる圧電素子（ピエゾ素子）２６が取り付けられ
ている。圧力室２１の圧電素子２６は制御装置８からの
吐出信号によって伸び縮みし、その結果、圧力室内の吐
出物２がノズル３から液滴２ｄとして出力される。この
ため、ワーク１０に吐出された吐出物２のドットによ
り、制御装置８から供給された吐出信号に対応するパタ
ーンが形成される。The ejection head 5 of this embodiment has a plurality of nozzles 3.
And a pressure chamber 21 communicating with each nozzle 3 and corresponding to each nozzle 3, and a manifold (or reservoir) 2 located upstream of each pressure chamber 21 and common to the pressure chambers 21.
5 and. Each pressure chamber 21 has a pressure chamber 21
A piezoelectric element (piezo element) 26, which serves as a pressurizing means for pressurizing the inside of the nozzle and outputting the discharge product 2 from the nozzle 3, is attached. The piezoelectric element 26 of the pressure chamber 21 expands and contracts according to the ejection signal from the control device 8, and as a result, the ejected substance 2 in the pressure chamber is output from the nozzle 3 as a droplet 2d. Therefore, the dots of the ejection product 2 ejected onto the work 10 form a pattern corresponding to the ejection signal supplied from the control device 8.
【００３０】さらに、マニフォールド２５には、マニフ
ォールド２５を振動してマニフォールド２５の内部の吐
出物２を攪拌する第１の攪拌手段として機能する圧電素
子１８が取り付けられている。圧電素子１８が振動する
と、マニフォールド２５の内部の吐出物２に圧力変動が
生じ、それによって吐出物２は連続的に動かされて攪拌
される。このため、吐出物２に含まれる微粒子は沈殿し
たり凝集することがなく、分散あるいは拡散された状態
で維持される。したがって、マニフォールド２５に供給
口２２を介して供給路７から供給された吐出物２は、供
給されたままの微粒子が分散された安定した状態で保持
される。そして、マニフォールド２５から流路２４を介
して各々の圧力室２１に、安定した品質の吐出物２が供
給される。Further, the manifold 25 is provided with a piezoelectric element 18 which functions as a first stirring means for vibrating the manifold 25 to stir the discharged matter 2 inside the manifold 25. When the piezoelectric element 18 vibrates, a pressure fluctuation occurs in the discharge product 2 inside the manifold 25, whereby the discharge product 2 is continuously moved and agitated. Therefore, the fine particles contained in the discharge product 2 are not precipitated or aggregated, and are maintained in a dispersed or diffused state. Therefore, the discharge product 2 supplied from the supply path 7 to the manifold 25 via the supply port 22 is held in a stable state in which the fine particles that have been supplied are dispersed. Then, the discharge product 2 of stable quality is supplied from the manifold 25 to each pressure chamber 21 via the flow path 24.
【００３１】マニフォールド２５は、圧力室２１の直前
に位置する箇所であり、そこから供給される吐出物２に
微粒子が分散されている。このため、圧力室２１で加圧
されてノズル３から出力される液滴２ｄにも、金属微粒
子などの分散させにくい微粒子が分散された状態で含ま
れており、微粒子の濃度あるいは分布が均一な吐出物２
をワーク１０に噴射できる。The manifold 25 is a portion located immediately before the pressure chamber 21, and the fine particles are dispersed in the discharge product 2 supplied from the manifold 25. Therefore, the droplets 2d that are pressurized in the pressure chamber 21 and are output from the nozzle 3 also include fine particles such as metal fine particles that are difficult to disperse, and the concentration or distribution of the fine particles is uniform. Discharged product 2
Can be jetted onto the work 10.
【００３２】ノズル３から吐出物２を出力している間
は、マニフォールド２５、流路２４および圧力室２１に
かけて吐出物２が流動しているので攪拌されている状態
である。さらに、圧力室２１を圧縮する圧電素子２６が
動くと、その圧力変動によっても吐出物２は攪拌され
る。しかしながら、どの圧電素子２６が駆動されるかは
制御回路８の駆動信号あるいは吐出信号に左右されるの
で、安定した攪拌効果は期待できない。さらに、常にノ
ズル３から吐出物２が噴出されるわけでもない。このた
め、圧電素子２６の駆動状態に関わらず圧電素子１８を
駆動してマニフォールド２５の吐出物２を攪拌すること
が望ましい。While the discharge product 2 is being output from the nozzle 3, the discharge product 2 is flowing over the manifold 25, the flow path 24 and the pressure chamber 21, and is in a state of being stirred. Furthermore, when the piezoelectric element 26 that compresses the pressure chamber 21 moves, the discharge 2 is also agitated by the pressure fluctuation. However, since which piezoelectric element 26 is driven depends on the drive signal or the ejection signal of the control circuit 8, a stable stirring effect cannot be expected. Furthermore, the discharge product 2 is not always ejected from the nozzle 3. For this reason, it is desirable to drive the piezoelectric element 18 regardless of the driving state of the piezoelectric element 26 to stir the discharged material 2 of the manifold 25.
【００３３】図２に、液滴２ｄを出力するために圧電素
子２６の駆動する信号Ｖ１と、マニフォールドを振動す
るために圧電素子１８を駆動する信号Ｖ２を示してあ
る。駆動信号Ｖ１およびＶ２を同位相で制御すると、圧
力素子１８によりマニフォールド２５に発生した圧力が
圧力室２１に伝播し、圧力室２１でも圧電素子２６によ
り同位相の圧力変化が起きるので、圧力室２１の圧力変
動が過大となる。負圧側に過大となるとノズル３からエ
アーを吸込むことになるし、正圧側に過大になれば液滴
２ｄの量が大きくなり過ぎ、また、その反動としてエア
ーを吸込む可能性がある。いずれのケースでも、吐出不
良を起こす可能性があるので、圧電素子１８および２６
の駆動信号Ｖ２およびＶ１は、位相をずらすことが望ま
しい。一方、駆動信号Ｖ２およびＶ１の周期をランダム
にずらすと、タイミングによっては、上記と同じ状態に
なる可能性がある。また、圧電素子２６を駆動したとき
のマニフォールド２５の圧力条件が吐出の度に異なるの
では安定した量の吐出物２を吐出できない。したがっ
て、圧電素子２６に印加される駆動電圧Ｖ１と、マニフ
ォールド２５の圧電素子１８に印加される駆動電圧Ｖ２
とは同期していることが望ましい。たとえば、圧電素子
２６に印加される駆動電圧Ｖ１の最短周期をＴ、マニフ
ォールド２５の圧電素子１８に印加される駆動電圧Ｖ２
の周期をＴ１としたとき、圧電素子２６の最短周期Ｔの
整数倍または整数分の１の周期Ｔ１で圧電素子１８を駆
動すれば良い。すなわち、周期ＴおよびＴ１が以下の条
件（１）、（２）を満たすように駆動電圧Ｖ１およびＶ
２を制御すれば良い。FIG. 2 shows a signal V1 for driving the piezoelectric element 26 to output the droplet 2d and a signal V2 for driving the piezoelectric element 18 to vibrate the manifold. When the drive signals V1 and V2 are controlled in the same phase, the pressure generated in the manifold 25 by the pressure element 18 propagates to the pressure chamber 21, and the piezoelectric element 26 also causes the pressure change in the same phase in the pressure chamber 21. The pressure fluctuation of is too large. If it becomes too large on the negative pressure side, air will be sucked in from the nozzle 3, and if it becomes too large on the positive pressure side, the amount of droplets 2d will become too large, and there is a possibility that air will be sucked in as a reaction. In either case, ejection failure may occur, so the piezoelectric elements 18 and 26
It is desirable that the drive signals V2 and V1 of 1 are shifted in phase. On the other hand, if the periods of the drive signals V2 and V1 are randomly shifted, there is a possibility that the same state as above may be obtained depending on the timing. Further, if the pressure condition of the manifold 25 when the piezoelectric element 26 is driven is different for each discharge, a stable amount of the discharge product 2 cannot be discharged. Therefore, the drive voltage V1 applied to the piezoelectric element 26 and the drive voltage V2 applied to the piezoelectric element 18 of the manifold 25.
It is desirable to be synchronized with. For example, the shortest cycle of the drive voltage V1 applied to the piezoelectric element 26 is T, and the drive voltage V2 applied to the piezoelectric element 18 of the manifold 25 is V2.
When the cycle of is set to T1, the piezoelectric element 18 may be driven at a cycle T1 which is an integral multiple or an integer fraction of the shortest cycle T of the piezoelectric element 26. That is, the drive voltages V1 and V1 are set so that the periods T and T1 satisfy the following conditions (1) and (2).
2 should be controlled.
【００３４】
Ｔ≦Ｔ１のとき、Ｔ１＝ｎＴ（ｎは整数） ・・・（１）
Ｔ＞Ｔ１のとき、Ｔ１＝Ｔ／ｎ（ｎは整数） ・・・（２）
図２（ａ）および（ｂ）は、駆動信号Ｖ２の周期Ｔ１が
駆動電圧Ｖ１の最短周期Ｔと等しい場合を示してある。
圧電素子２６の駆動するタイミング（時刻ｔ１１、時刻
ｔ１２）と圧電素子１８の駆動するタイミング（時刻ｔ
２１、時刻ｔ２２）の時間差または位相差ｔ１は所望の
値に保持され、常に一定の圧力で吐出物２をノズル３か
ら出力できる。When T ≦ T1, T1 = nT (n is an integer) (1) When T> T1, T1 = T / n (n is an integer) (2) FIG. 2A (B) shows the case where the period T1 of the drive signal V2 is equal to the shortest period T of the drive voltage V1.
Timing for driving the piezoelectric element 26 (time t11, time t12) and timing for driving the piezoelectric element 18 (time t)
21, the time difference or the phase difference t1 at time t22) is held at a desired value, and the discharge product 2 can be output from the nozzle 3 at a constant pressure.
【００３５】さらに、圧電素子２６の駆動信号Ｖ１が低
レベルになるタイミング（時刻ｔ１１）と圧電素子１８
の駆動信号Ｖ２が低レベルになるタイミング（時刻ｔ２
１）との時間差（位相差）ｔ１が、圧力素子２６が駆動
信号Ｖ１により駆動されて圧力室２１が負圧になってか
ら正圧になるまでの時間ｔ２と同じまたはそれ以上にな
るように駆動信号Ｖ２を制御することが望ましい。すな
わち、駆動信号Ｖ１およびＶ２の位相差ｔ１を、圧力が
回復する時間ｔ２に対し以下の条件（３）を満たすよう
に制御することが望ましい。Further, the timing (time t11) when the drive signal V1 of the piezoelectric element 26 becomes low level and the piezoelectric element 18 are detected.
Timing when the drive signal V2 becomes low (time t2
The time difference (phase difference) t1 from 1) is equal to or longer than the time t2 from when the pressure element 26 is driven by the drive signal V1 and the pressure chamber 21 becomes negative pressure until it becomes positive pressure. It is desirable to control the drive signal V2. That is, it is desirable to control the phase difference t1 between the drive signals V1 and V2 so as to satisfy the following condition (3) with respect to the time t2 when the pressure recovers.
【００３６】ｔ２≦ｔ１ ・・・（３）
図２（ａ）に示した駆動波形Ｖ１により圧電素子２６が
１回振動すると、図２（ｃ）に示すような圧力変動Ｐ１
が圧力室（キャビティ）２１に発生する。すなわち、圧
電素子２６により、圧力室２１の圧力を、ノズル３のメ
ニスカスを内部に引き込むように負圧にした後に、その
引き込んだメニスカスを外部に押し出すように正圧にし
て、圧力室２１の吐出物２をノズル３から出力する。こ
のような方法は引き打ち法とも呼ばれ、インクジェット
プリンタなどで多く採用されている方法である。このよ
うな引き打ち法であると、圧電素子２６が駆動された直
後に圧力室２１が負圧になったタイミングでさらに圧電
素子１８によりマニフォールド２５に負圧が発生する
と、マニフォールド２５で発生した負圧が圧力室２１に
加わってノズル３のメニスカスがより強く内部に引き込
まれることになる。このようになると、メニスカスの引
き込み時に空気または外気をノズル３から取り込んでし
まい、吐出性能が悪化する。したがって、圧力室２１が
負圧になっている間の時間ｔ２は、圧電素子１８を駆動
せずに、マニフォールド２５に発生される負圧が圧力室
２１に加わらないようにすることが望ましいのである。T2 ≦ t1 (3) When the piezoelectric element 26 vibrates once by the drive waveform V1 shown in FIG. 2 (a), the pressure fluctuation P1 as shown in FIG. 2 (c).
Is generated in the pressure chamber (cavity) 21. That is, the pressure of the pressure chamber 21 is made negative by the piezoelectric element 26 so as to draw the meniscus of the nozzle 3 into the inside, and then the positive pressure is made to push the drawn meniscus to the outside, and the pressure chamber 21 is discharged. The object 2 is output from the nozzle 3. Such a method is also called a pulling-out method and is a method that is often adopted in inkjet printers and the like. With such a pulling-out method, when negative pressure is further generated in the manifold 25 by the piezoelectric element 18 at the timing when the pressure chamber 21 becomes negative pressure immediately after the piezoelectric element 26 is driven, the negative pressure generated in the manifold 25 is generated. The pressure is applied to the pressure chamber 21, so that the meniscus of the nozzle 3 is more strongly drawn into the inside. In this case, air or outside air is taken in from the nozzle 3 when the meniscus is drawn in, and the ejection performance deteriorates. Therefore, it is desirable to prevent the negative pressure generated in the manifold 25 from being applied to the pressure chamber 21 during the time t2 while the pressure chamber 21 is in the negative pressure without driving the piezoelectric element 18. .
【００３７】一方、吐出装置１がスタンバイ状態で、ノ
ズル３から液滴２ｄを吐出するために圧電素子２６が作
動していない状態では、任意の周期で圧電素子１８を駆
動してマニフォールド２５の吐出物２を攪拌しておくこ
とが可能である。さらに、吐出装置１がスタンバイ状態
のときに、圧力室２１の圧電素子２６を微小振動させて
圧力室内の吐出物２の攪拌を行なうことも有効である。
圧電素子２６の駆動電圧Ｖ１を、吐出物２がノズルから
出力しない程度に低下させるか、パルス幅ｔ０を出力が
起こらない程度に短くするか、あるいか長くすることに
より、液滴２ｄを出力しないで圧力室２１の吐出物２を
攪拌することができる。スタンバイ状態で圧電素子２６
を振動させる場合は、マニフォールド２５の圧電素子１
８を上記の条件で制御し、マニフォールド２５の圧力変
動と圧力室２１の圧力変動が共鳴しないようにすること
が望ましい。On the other hand, when the ejection device 1 is in the standby state and the piezoelectric element 26 is not operating to eject the droplet 2d from the nozzle 3, the piezoelectric element 18 is driven at an arbitrary cycle to eject the manifold 25. It is possible to keep the object 2 stirred. Further, it is also effective to vibrate the piezoelectric element 26 of the pressure chamber 21 to agitate the discharge object 2 in the pressure chamber 21 when the ejection device 1 is in the standby state.
The driving voltage V1 of the piezoelectric element 26 is reduced to such an extent that the ejected substance 2 does not output from the nozzle, or the pulse width t0 is shortened to such an extent that no output occurs, or is lengthened to some extent to prevent the droplet 2d from being output. Thus, the discharge product 2 in the pressure chamber 21 can be stirred. Piezoelectric element 26 in standby state
To vibrate the piezoelectric element 1 of the manifold 25
It is desirable to control 8 under the above conditions so that the pressure fluctuation of the manifold 25 and the pressure fluctuation of the pressure chamber 21 do not resonate.
【００３８】さらに、本例の吐出ヘッド５においては、
ノズルの最小径を吐出物２に含まれる粒子の最大径の６
倍以上にして、液滴２ｄの吐出方向を安定させている。
図３に、ノズル３から吐出物２が吐出される様子を模式
的に示してある。ピエゾ型のインクジェットプリンタ
で、引き打ち法と呼ばれる駆動方法で吐出する例であ
る。まず、図３（ａ）に示すように、吐出を行なわない
待機状態では、圧力室２１を若干負圧にしてノズル３の
先端のメニスカスを内部に引き込んでおく（駆動電圧Ｖ
１が低い値に保持された状態である）。次に、図３
（ｂ）に示すように、吐出の直前に圧電素子２６を制御
して、圧力室２１を負圧にし、メニスカス３５が圧力室
２１の内部に吸い込まれるようにする（駆動電圧Ｖ１を
０にした状態である）。さらに、図３（ｃ）に示すよう
に、圧電素子２６に駆動電圧Ｖ１を加えて圧電素子２６
を変形して圧力室２１を加圧すると吐出物２が押し出さ
れる。この際、ノズル３の先端から吐出物２が軸３６に
対称となる形で押し出されて液柱を形成することによ
り、ノズル３の延長方向に真っ直ぐに液滴が出力され
る。Further, in the ejection head 5 of this example,
The minimum diameter of the nozzle is 6 of the maximum diameter of the particles contained in the discharge product 2.
It is more than doubled to stabilize the ejection direction of the droplet 2d.
FIG. 3 schematically shows how the discharge product 2 is discharged from the nozzle 3. This is an example in which a piezo type inkjet printer ejects by a driving method called a pulling method. First, as shown in FIG. 3A, in the standby state in which the discharge is not performed, the pressure chamber 21 is slightly negative pressure to draw the meniscus at the tip of the nozzle 3 into the inside (driving voltage V
1 is kept low). Next, FIG.
As shown in (b), the piezoelectric element 26 is controlled immediately before ejection to make the pressure chamber 21 a negative pressure so that the meniscus 35 is sucked into the pressure chamber 21 (the driving voltage V1 is set to 0). State). Further, as shown in FIG. 3C, the drive voltage V1 is applied to the piezoelectric element 26 to
When the pressure chamber 21 is pressurized by deforming, the discharge product 2 is pushed out. At this time, the ejected substance 2 is extruded from the tip of the nozzle 3 in a symmetrical manner with respect to the shaft 36 to form a liquid column, so that droplets are output straight in the extension direction of the nozzle 3.
【００３９】しかしながら、ノズル３の一部が吐出物２
に含まれる粒子によって塞がれていたり、ノズル３の内
部に引き込んだメニスカス３５の形状が吐出物２に含ま
れる粒子によって非対称になったり、ノズル３から液柱
を形成するときに粒子とノズル３との間に不均一な摩擦
力などが発生する可能性がある。その結果、図３（ｄ）
に示すように、軸３６に対し非対称な液柱が形成され、
ノズル３から出力される吐出物２の飛行方向が変わった
り、途中で曲がったり、粒子の通過の有無により液滴ス
ピードが変動したりする可能性があり、実際にそのよう
な現象が見られる。また、ノズル３の出口３ａが粒子に
より塞がれていると、メニスカス３５を引き込んだとき
に、メニスカス３５が分離して、圧力室２１の内部にエ
アーを引き込む可能性があり、それによる吐出性能の悪
化も危惧される現象の１つである。However, a part of the nozzle 3 is the discharge product 2.
Are blocked by the particles contained in the nozzle 3, the shape of the meniscus 35 drawn into the nozzle 3 is asymmetrical due to the particles contained in the ejected substance 2, and the particles and the nozzle 3 are formed when the liquid column is formed from the nozzle 3. There is a possibility that a non-uniform frictional force will occur between the and. As a result, FIG. 3 (d)
As shown in, a liquid column that is asymmetric with respect to the axis 36 is formed,
There is a possibility that the flight direction of the discharge product 2 output from the nozzle 3 may change, it may bend in the middle, and the droplet speed may change depending on whether or not particles have passed, and such a phenomenon is actually observed. Further, if the outlet 3a of the nozzle 3 is blocked by particles, when the meniscus 35 is drawn in, the meniscus 35 may be separated and air may be drawn into the pressure chamber 21. Deterioration is one of the feared phenomena.
【００４０】図４にノズル３の最小径Ｄを変えながら、
最大径ｄが５ミクロンの微粒子を含む吐出物２を出力し
たときの実験結果を示してある。ノズル３の最小径と
は、ノズル３の断面が円形である場合は、図３に示した
出口３ａの径を示す。一方、図５のように、ノズル３の
出口３ａの形状が台形などの非円形である場合は、その
出口３ａの内接円Ｃ１の直径を示す。粒子の最大径ｄ
は、図６に示すように、粒子２ａが球でなければ、粒子
２ａの外接球Ｃ２の直径を示す。柱状の粒子２ａであれ
ば、その断面の外接円の直径を示す。While changing the minimum diameter D of the nozzle 3 in FIG.
The experimental results are shown when a discharge product 2 containing fine particles having a maximum diameter d of 5 microns is output. The minimum diameter of the nozzle 3 indicates the diameter of the outlet 3a shown in FIG. 3 when the nozzle 3 has a circular cross section. On the other hand, as shown in FIG. 5, when the shape of the outlet 3a of the nozzle 3 is a non-circular shape such as a trapezoid, the diameter of the inscribed circle C1 of the outlet 3a is shown. Maximum particle diameter d
6 shows the diameter of the circumscribing sphere C2 of the particle 2a unless the particle 2a is a sphere, as shown in FIG. For the columnar particles 2a, the diameter of the circumscribed circle of the cross section is shown.
【００４１】図４から分かるように、ノズル３の最小径
Ｄが３０ミクロン以上、すなわち、ノズル径Ｄが、粒子
の最大径ｄの６倍以上であると、安定した吐出が得られ
る。すなわち、液滴の方向がずれたりすることがなく、
所望のパターンを精度よく吐出物により描くことができ
る。ノズル３の最小径Ｄが２５ミクロン以下、すなわ
ち、ノズル径Ｄが、粒子の最大径ｄの６倍未満である
と、駆動周波数が１ｋＨｚであっても、パターンがゆが
んだり、所定の形状からずれたりする現象が見られる。As can be seen from FIG. 4, when the minimum diameter D of the nozzle 3 is 30 μm or more, that is, the nozzle diameter D is 6 times or more the maximum particle diameter d, stable ejection can be obtained. In other words, the direction of the droplet does not shift,
A desired pattern can be accurately drawn by the discharged material. When the minimum diameter D of the nozzle 3 is 25 microns or less, that is, when the nozzle diameter D is less than 6 times the maximum particle diameter d, the pattern is distorted or deviates from a predetermined shape even if the driving frequency is 1 kHz. You can see the phenomenon.
【００４２】さらに、ノズル３の最小径Ｄが３５ミクロ
ン以上、すなわち、ノズル径Ｄが粒子の最大径ｄの７倍
以上であると、駆動周波数を５ｋＨｚと高速で動かして
も安定した吐出が得られる。したがって、ノズル径Ｄ
は、吐出物２の粒子の最大径ｄの６倍以上が好ましく、
７倍以上がさらに好ましいことが分かる。ノズル径Ｄが
粒子径ｄに対して十分に大きい場合は、上記のような現
象があっても、それによって液滴２ｄの出射方向にほと
んど影響を及ぼさず、本実験のような結果が得られるも
のと考えられる。一方、ノズル径Ｄが非常に大きいと、
吐出される液滴２ｄの量が増え、液滴２ｄのサイズも大
きくなり、ドットの解像度も低くなる。したがって、ノ
ズル径Ｄは、吐出物２に含まれる粒子の最大径ｄの６倍
から２０倍程度の範囲が好ましい。さらに、吐出安定性
が高く、解像度の高いパターンを吐出物で描くために
は、ノズルの最小径Ｄは、吐出物２に含まれる粒子の最
大径ｄの７倍から１２倍程度の範囲が好ましい。Further, when the minimum diameter D of the nozzle 3 is 35 microns or more, that is, when the nozzle diameter D is 7 times or more of the maximum diameter d of particles, stable ejection can be obtained even if the driving frequency is moved at a high speed of 5 kHz. To be Therefore, the nozzle diameter D
Is preferably 6 times or more of the maximum diameter d of the particles of the discharge product 2,
It can be seen that 7 times or more is more preferable. When the nozzle diameter D is sufficiently larger than the particle diameter d, even if there is such a phenomenon, it has almost no effect on the ejection direction of the droplet 2d, and the result of this experiment can be obtained. It is considered to be a thing. On the other hand, if the nozzle diameter D is very large,
The amount of the discharged droplet 2d increases, the size of the droplet 2d also increases, and the dot resolution also decreases. Therefore, the nozzle diameter D is preferably in the range of about 6 to 20 times the maximum diameter d of the particles contained in the ejected substance 2. Furthermore, in order to draw a pattern having high ejection stability and high resolution with the ejected substance, the minimum diameter D of the nozzle is preferably in the range of about 7 to 12 times the maximum diameter d of the particles contained in the ejected substance 2. .
【００４３】吐出物２に含まれる微粒子の大きさにばら
つきがあるときには、最大外接球や最大外接円の直径の
平均値を最大径ｄとして採用できる。ただし、最大外接
球や最大外接円の直径の分布が±２０パーセント以上あ
る場合は、分布の中で最大の値を最大径ｄとすることが
望ましい。また、このようにして求めた、分布の中で最
大の値が全体分布の中で１パーセント以下の場合は分布
の中で大きいほうから２〜１０パーセント程度の値を最
大径ｄとして採用することが望ましい。このように最大
径ｄを決定することにより吐出物２を安定して吐出する
ことができるノズルサイズを決定することが可能であ
り、吐出物２を吐出するのに適したノズルを選択して利
用することができる。When the size of the fine particles contained in the discharge product 2 varies, the average value of the diameters of the maximum circumscribing sphere and the maximum circumscribing circle can be adopted as the maximum diameter d. However, when the distribution of the diameters of the maximum circumscribed sphere and the maximum circumscribed circle is ± 20% or more, it is desirable to set the maximum value in the distribution as the maximum diameter d. In addition, when the maximum value in the distribution obtained in this way is 1% or less in the overall distribution, a value of 2 to 10% from the largest value in the distribution should be adopted as the maximum diameter d. Is desirable. By determining the maximum diameter d in this way, it is possible to determine the nozzle size with which the ejection product 2 can be ejected stably, and to select and use a nozzle suitable for ejecting the ejection product 2. can do.
【００４４】このように、本例の吐出装置１では、マニ
フォールド２５の吐出物２を圧電素子１８によって攪拌
することにより、常に微粒子が分散された状態の吐出物
２を圧力室２１に供給しノズル３から出力できる。した
がって、金属微粒子などの比重の大きな微粒子を含む吐
出物や、微粒子の密度が２ｇ／ｃｍ3以上の高密度の吐
出物２であっても、含まれる微粒子が沈殿したり凝集し
て分布が偏ったりすることなく、所望の混合状態の吐出
物をノズル３から出力できる。さらに、ノズル径Ｄを上
記の範囲に選択することにより、吐出物を安定してワー
ク１０に吐出することができ、所望のパターンを精度良
く吐出物により描くことができる。このため、本例の吐
出装置１であれば、様々な微粒子を含む流体を用い、常
に安定した状態で精度の高いパターンをワーク上に形成
することが可能であり、液晶パネルを製造するためのス
ペーサを塗布したり、比重の高い金属粒子や、サイズの
大きな粒子を含む無機顔料をセラミックなどに塗布する
などの様々な目的に利用することが可能となる。As described above, in the discharge device 1 of the present embodiment, the discharge material 2 in the manifold 25 is agitated by the piezoelectric element 18 so that the discharge material 2 in which fine particles are always dispersed is supplied to the pressure chamber 21. It can be output from 3. Therefore, even in the case of an ejected product containing fine particles having a large specific gravity such as metal fine particles or a high-density ejected product 2 having a fine particle density of 2 g / cm 3 or more, the contained fine particles are precipitated or aggregated to cause uneven distribution. It is possible to output the discharge product in a desired mixed state from the nozzle 3 without causing any trouble. Furthermore, by selecting the nozzle diameter D in the above range, it is possible to stably eject the ejected material onto the work 10, and it is possible to draw a desired pattern with high accuracy. Therefore, with the ejection device 1 of this example, it is possible to always form a highly accurate pattern on a work in a stable state by using a fluid containing various fine particles, and to manufacture a liquid crystal panel. It can be used for various purposes such as coating a spacer and coating an inorganic pigment containing metal particles having a high specific gravity or particles having a large size on a ceramic or the like.
【００４５】以上に本発明の１つの実施の形態の一例を
説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるも
のではない。たとえば、図７に示すように、供給路７の
内面７ａに管の中心に向けて突き出た複数の突起３７を
設けることも有効である。突起３７により供給路７を流
れる吐出物２の流れが乱されるので、より攪拌する効果
が得られる。突起３７を設ける代わりに、吐出物２の流
速を上げて乱流化することによってもさらに攪拌する効
果が得られる。たとえば、供給路７の管径が１０ｍｍ以
下の場合であれば、吐出物２の流速を毎秒１ｃｍ以上と
なるようにポンプ１６を駆動することにより、乱流状態
を形成できる。Although an example of one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, as shown in FIG. 7, it is also effective to provide a plurality of protrusions 37 protruding toward the center of the pipe on the inner surface 7a of the supply passage 7. The protrusion 37 disturbs the flow of the discharge product 2 flowing through the supply path 7, and thus an effect of further stirring can be obtained. Instead of providing the projection 37, the effect of further stirring can be obtained by increasing the flow velocity of the discharge product 2 to make it turbulent. For example, when the pipe diameter of the supply passage 7 is 10 mm or less, a turbulent flow state can be formed by driving the pump 16 so that the flow velocity of the discharged substance 2 is 1 cm or more per second.
【００４６】また、図８に示すように、循環路１５を設
けて供給路７の流れを確保して吐出物２を攪拌する代わ
りに、圧電素子などの複数の振動源３７を第２の攪拌手
段として設けることも可能である。たとえば、供給路７
の外周部の一部に接するように、数箇所に圧電素子など
の振動源３７を取り付ければ良い。供給路７をステンレ
スなどの金属管やポリエチレンなどの硬い部材で構成す
ることにより、振動源３７の振動を供給路内の吐出物２
に伝達し易くなり吐出物２の攪拌効果を高めることが可
能である。Further, as shown in FIG. 8, instead of providing the circulation path 15 to secure the flow of the supply path 7 and agitate the discharged material 2, a plurality of vibration sources 37 such as piezoelectric elements are agitated to the second agitation. It can also be provided as a means. For example, supply path 7
A vibration source 37 such as a piezoelectric element may be attached to several places so as to be in contact with a part of the outer peripheral portion of the. By configuring the supply passage 7 with a metal tube such as stainless steel or a hard member such as polyethylene, the vibration of the vibration source 37 is generated by the discharge product 2 in the supply passage.
Can be easily transmitted to the discharge substance 2, and the stirring effect of the discharge product 2 can be enhanced.
【００４７】図９（ａ）および（ｂ）に示した例では、
振動源３７の振動が振動伝達部材３９を介して供給路７
に伝達され、供給路内の吐出物２が攪拌される。振動伝
達部材３９と振動源３７は接触させる代わりに、連結部
材を介して連結しておくことも可能である。そして、振
動伝達部材３９は、図９（ｃ）に示すように、供給路７
の外周面７ｂに沿うような断面形状とすることも可能で
ある。これにより、振動伝達部材３９と供給路７との接
触面積を増やすことが可能になり、振動源３７の振動を
供給路内の吐出物２にいっそう効率良く伝達して攪拌効
果を高めることができる。In the example shown in FIGS. 9A and 9B,
The vibration of the vibration source 37 is transmitted through the vibration transmission member 39 to the supply path 7
And the discharged material 2 in the supply path is agitated. Instead of contacting the vibration transmitting member 39 and the vibration source 37, it is also possible to connect them via a connecting member. Then, the vibration transmitting member 39, as shown in FIG.
It is also possible to make the cross-sectional shape along the outer peripheral surface 7b. This makes it possible to increase the contact area between the vibration transmission member 39 and the supply passage 7, and more efficiently transmit the vibration of the vibration source 37 to the discharge product 2 in the supply passage to enhance the stirring effect. .
【００４８】図１０（ａ）および（ｂ）に示した例で
は、振動伝達部材３９を供給路７の内部に配置し、この
振動伝達部材３９を連結部材４０で外部の振動源３７と
接続している。振動伝達部材３９により供給路７の内部
から吐出物２を攪拌できる。In the example shown in FIGS. 10A and 10B, the vibration transmitting member 39 is arranged inside the supply path 7, and the vibration transmitting member 39 is connected to the external vibration source 37 by the connecting member 40. ing. The vibration transmitting member 39 can stir the discharge product 2 from the inside of the supply passage 7.
【００４９】図１１（ａ）および（ｂ）に示した例で
は、円筒状の振動素子、たとえば、グールタイプの圧電
素子を振動源３７として採用し、供給路７の外周面７ｂ
を囲っている。供給路７の外周面７ｂに部分的に設けて
も良く、外周面７ｂの全体に設けても良い。さらに、供
給路７の外周面７ｂの代わりに、供給路７の内周面７ａ
に設けても良い。これらの例のように、振動により供給
路７の吐出物２を攪拌する場合は、供給路７を回転させ
ながら振動を加えることも有効である。このようにする
と、供給路７の内部の吐出物２を効率良く攪拌できる。
また、供給路７の内周面７ａに付着した微粒子があって
もその微粒子を攪拌し易い。In the example shown in FIGS. 11A and 11B, a cylindrical vibrating element, for example, a ghoul type piezoelectric element is adopted as the vibrating source 37, and the outer peripheral surface 7b of the supply path 7 is used.
Surrounds. It may be provided partially on the outer peripheral surface 7b of the supply passage 7, or may be provided on the entire outer peripheral surface 7b. Further, instead of the outer peripheral surface 7b of the supply passage 7, the inner peripheral surface 7a of the supply passage 7 is
It may be provided in. When stirring the discharged material 2 in the supply path 7 by vibration as in these examples, it is also effective to apply vibration while rotating the supply path 7. By doing so, the discharge product 2 inside the supply path 7 can be efficiently stirred.
Further, even if there are fine particles adhering to the inner peripheral surface 7a of the supply passage 7, the fine particles can be easily stirred.
【００５０】図１２および図１３に、容器４の吐出物２
を攪拌する第３の攪拌手段の変形例を示してある。図１
２（ａ）は、一方の端が容器４の内部に突出している棒
状または傘状の振動伝達部材４２を、装着部６に設けら
れた圧電素子などの振動源４１により振動させて内部の
吐出物２を攪拌する例である。振動伝達部材４２の形状
は振動を吐出物２に効率良く伝えられる形状であれば良
い。12 and 13, the discharge 2 of the container 4 is shown.
The modification of the 3rd stirring means which stirs is shown. Figure 1
2 (a) shows that a rod-shaped or umbrella-shaped vibration transmitting member 42 having one end protruding into the container 4 is vibrated by a vibration source 41 such as a piezoelectric element provided in the mounting portion 6 to discharge the inside. This is an example of stirring the object 2. The vibration transmitting member 42 may have any shape as long as it can efficiently transmit vibration to the discharged material 2.
【００５１】図１２（ｂ）は、容器４の底部４ａがフィ
ルムやゴムなどの変形可能な可撓性部材とし、装着部６
に設けられた可動部４３により可撓性部材の底４ａを介
して吐出物２を攪拌する。可動部４３は、モータなどの
駆動源により左右および／または上下に動くものであ
る。In FIG. 12B, the bottom portion 4a of the container 4 is a deformable flexible member such as a film or rubber, and the mounting portion 6 is used.
The discharge part 2 is agitated by the movable part 43 provided at the bottom of the flexible member through the bottom 4a. The movable portion 43 moves left and right and / or up and down by a drive source such as a motor.
【００５２】図１２（ｃ）は、可動部４３が、上下に伸
縮するストローク運動を行ないやすいように蛇腹状４６
になった例である。FIG. 12 (c) shows that the movable portion 43 has a bellows-like shape 46 so that the movable portion 43 can easily perform a stroke motion that vertically expands and contracts.
It is an example that became.
【００５３】図１２（ｄ）は、装着部６に加熱装置（ヒ
ーター）４８を設け、これにより容器４の内部の吐出物
２の一部を加熱して容器４の内部に温度差による循環流
を起こして攪拌するものである。図１２（ｅ）は、装着
部６に冷却装置４９を用意して、容器４の吐出物２の一
部を冷却することにより循環流を起こして攪拌するもの
である。加熱装置４８と冷却装置４９の両方を設けるこ
とも可能である。これらの加熱装置４８あるいは冷却装
置４９としては温度制御の容易なペルチェ素子が適して
いる。In FIG. 12 (d), a heating device (heater) 48 is provided on the mounting portion 6 to heat a part of the discharge product 2 inside the container 4 and to circulate the inside of the container 4 due to a temperature difference. And agitate. In FIG. 12 (e), a cooling device 49 is prepared in the mounting portion 6 to cool a part of the discharge product 2 in the container 4 to cause a circulating flow and stirring. It is also possible to provide both a heating device 48 and a cooling device 49. As the heating device 48 or the cooling device 49, a Peltier element whose temperature can be easily controlled is suitable.
【００５４】図１３（ａ）は、密閉された容器４の内部
に金属または磁石を組み込んだ回転子５２が取り付けら
れており、装着部６に設けられた磁石または金属の駆動
部材５４により磁力を介して回転子５２が回転して吐出
物２が攪拌されるものである。装着部６には、駆動部材
５４を回転するためのモータ５５が配置されている。In FIG. 13 (a), a rotor 52 incorporating a metal or a magnet is mounted inside a sealed container 4, and a magnetic force is generated by a magnet or metal driving member 54 provided in the mounting portion 6. Through this, the rotor 52 rotates to stir the discharged product 2. A motor 55 for rotating the drive member 54 is arranged in the mounting portion 6.
【００５５】図１３（ｂ）は、回転子５２が金属あるい
は樹脂などにより形成された籠あるいはネット状で吐出
物が透過する保護ケース５８に収納されている。容器４
がフィルムやゴムなどの変形可能な部材から形成されて
いると、吐出物２が減少するのに伴って容器４が縮み、
回転子５２の動きを阻害する。したがって、ハードな変
形し難い保護ケース５８を設けて回転子５２が回転する
スペースを確保して、ソフトな変形しやすい容器４にお
いても最後まで吐出物２を攪拌できるようにしている。In FIG. 13B, the rotor 52 is housed in a protective case 58 formed of metal, resin, or the like in the form of a basket or a net, through which ejected substances pass. Container 4
Is formed from a deformable member such as a film or rubber, the container 4 shrinks as the discharge amount 2 decreases,
It hinders the movement of the rotor 52. Therefore, a protective case 58 that is hard to be deformed is provided to secure a space in which the rotor 52 rotates so that the discharged product 2 can be agitated to the end even in the soft container 4 that is easily deformed.
【００５６】図１３（ｃ）は、吐出物２を容器４から取
り出す箇所または取り出し口となるスパウト部６２に保
護ケース５８を設けて回転子５２により攪拌するように
している。これにより供給路７に出力される直前の吐出
物２を攪拌することが可能であり、品質のより安定した
吐出物２を供給路７に出力できる。In FIG. 13 (c), a protective case 58 is provided on the spout portion 62 that serves as a place or outlet for taking out the discharge product 2 from the container 4, and stirring is performed by the rotor 52. As a result, it is possible to stir the discharge product 2 immediately before being output to the supply passage 7, and it is possible to output the discharge product 2 with more stable quality to the supply passage 7.
【００５７】回転子５２は磁力を介さずに装着部６に設
けられたモータと連結して回転するようにしても良い
が、連結部分のシールなどの問題があり、間接的に回転
子５２を駆動できる上記の方法が優れている。磁力の代
わりに、光や電波を介して駆動用のエネルギーを容器内
の回転子や回転子を駆動するアクチュエータに供給して
も良い。また、容器４および／または供給路７を水など
の液体に浸して超音波振動により振動を与えて内部の吐
出物２を攪拌することも可能である。The rotor 52 may be connected to a motor provided in the mounting portion 6 to rotate without magnetic force, but there is a problem such as a seal at the connecting portion, so the rotor 52 is indirectly connected. The above methods that can be driven are excellent. Instead of magnetic force, driving energy may be supplied to the rotor in the container or an actuator for driving the rotor via light or radio waves. It is also possible to immerse the container 4 and / or the supply path 7 in a liquid such as water and apply vibration by ultrasonic vibration to stir the discharge product 2 inside.
【００５８】上記に示したように、容器４の吐出物２を
攪拌して吐出物に含まれた微粒子が凝集あるいは沈降し
ないようにすることは、これらの微粒子が比較的安定し
て液体と混合している準安定な吐出物においても有効で
ある。すなわち、凝集や沈降が起こりやすい吐出物を吐
出する装置においては、上記のように、容器からマニフ
ォールドにわたる全体を攪拌して微粒子が拡散された状
態を保持することが望ましいが、微粒子の沈降が比較的
遅い吐出物をハンドリングする場合は、容器４に攪拌手
段を設けることにより準安定な吐出物を安定して吐出す
ることが可能となる。As described above, it is necessary to stir the discharge product 2 in the container 4 so that the fine particles contained in the discharge product do not aggregate or settle, and these fine particles are relatively stably mixed with the liquid. It is also effective for a metastable discharged material. That is, in a device that discharges a discharge product that easily aggregates or settles, it is desirable to stir the whole area from the container to the manifold to maintain the state in which the fine particles are dispersed, as described above. In the case of handling an ejected substance which is extremely slow, it is possible to stably eject the metastable ejected substance by providing the container 4 with the stirring means.
【００５９】ここで準安定な吐出物とは、吐出物を放置
したときに１０％の密度変化が起きる時間Ｔｂが、吐出
装置１において容器４から供給された吐出物２がノズル
３から吐出されるまでの消費時間Ｔａより短いものをい
う。消費時間Ｔａは以下のように算出することができ
る。Here, the metastable discharge product means that the discharge product 2 supplied from the container 4 in the discharge device 1 is discharged from the nozzle 3 during the time Tb in which the density change of 10% occurs when the discharge product is left standing. It is shorter than the consumption time Ta. The consumption time Ta can be calculated as follows.
【００６０】
Ｔａ＝Ｖｏｌ／Δｖｏｌ ・・・（４）
Ｖｏｌは、容器４の出口からノズル３の先端までの供給
路７を含めた容積であり、Δｖｏｌは、パターニングや
乾燥防止の目的でノズル３から消費される時間当りの平
均的な液消費体積である。Ta = Vol / Δvol (4) Vol is the volume including the supply passage 7 from the outlet of the container 4 to the tip of the nozzle 3, and Δvol is the nozzle 3 for the purpose of patterning and preventing drying. Is the average volume of liquid consumed per hour from.
【００６１】また、準安定な吐出物をハンドリングする
吐出装置１においても、容器４に加えてフィルター３０
にも振動手段３４を設けておくことが望ましい。フィル
ター３０では微粒子がフィルタリングのメッシュ部材に
付着することが多く、いったん付着し始めると流路抵抗
となり、その近傍の流速が下がり、付着面積も増加する
ので加速度的に付着が進み閉塞する可能性があるからで
ある。In addition, in the discharging device 1 for handling metastable discharged substances, in addition to the container 4, the filter 30 is used.
Also, it is desirable to provide the vibration means 34. In the filter 30, fine particles often adhere to the mesh member for filtering, and once they start to adhere, they become flow path resistance, the flow velocity in the vicinity thereof decreases, and the adhesion area increases, so that adhesion may accelerate and blockage. Because there is.
【００６２】図１４に本発明の吐出装置の異なる例を示
してある。この吐出装置１では、循環路１５がマニフォ
ールド２５の流出口２３に接続されており、マニフォー
ルド２５の内部も吐出物２が循環するようになってい
る。したがって、流出口２３が第１の攪拌手段としての
機能を果たしており、マニフォールド２５に設けられて
いた圧電素子１８を省くことができる。FIG. 14 shows a different example of the discharge device of the present invention. In the discharge device 1, the circulation path 15 is connected to the outlet 23 of the manifold 25, and the discharge product 2 circulates inside the manifold 25 as well. Therefore, the outflow port 23 functions as the first stirring means, and the piezoelectric element 18 provided on the manifold 25 can be omitted.
【００６３】[0063]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、吐出用ヘッドのノズルに吐出物を供給するためのマ
ニフォールド内の吐出物を攪拌する手段を設けることに
より、吐出物に含まれる微粒子を、吐出される直前まで
安定して拡散した状態に保持することができる。したが
って、そのままでは安定して拡散した状態に保持するこ
とが難しい、１ミクロン以上の微粒子を含む吐出物、比
重が２以上の微粒子を含む吐出物であっても安定した状
態で吐出することが可能であり、精度良く所望のパター
ンを吐出物により描くことができる。As described above, in the present invention, the fine particles contained in the discharge product are provided by providing a means for stirring the discharge product in the manifold for supplying the discharge product to the nozzle of the discharge head. Can be stably held in a diffused state until just before being ejected. Therefore, it is difficult to maintain a stable and diffused state as it is, and it is possible to discharge in a stable state even for an ejected substance containing fine particles of 1 micron or more, or an ejected substance containing fine particles having a specific gravity of 2 or more. Therefore, a desired pattern can be accurately drawn by the discharged material.
【図１】吐出装置の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a discharge device.
【図２】吐出用ヘッドの制御を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing control of an ejection head.
【図３】ノズルの先端に形成されるメニスカスの様子を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a state of a meniscus formed at a tip of a nozzle.
【図４】微粒子を含む吐出物をノズルの最小径を代えて
出力したときの実験結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an experimental result when a discharge containing fine particles is output while changing a minimum diameter of a nozzle.
【図５】ノズルの出口が台形断面をしているときのノズ
ルの最小径を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the minimum diameter of the nozzle when the outlet of the nozzle has a trapezoidal cross section.
【図６】微粒子の最大径を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the maximum diameter of fine particles.
【図７】供給路の内部の構造を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an internal structure of a supply path.
【図８】本発明の吐出装置の異なる例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a different example of the discharge device of the present invention.
【図９】供給路を振動する異なる例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing another example of vibrating the supply path.
【図１０】供給路を振動するさらに異なる例を示す図で
ある。FIG. 10 is a diagram showing still another example of vibrating the supply path.
【図１１】供給路を振動するさらに異なる例を示す図で
ある。FIG. 11 is a diagram showing still another example of vibrating the supply path.
【図１２】容器内の吐出物を攪拌する異なる例を示す図
である。FIG. 12 is a view showing a different example of stirring the discharged material in the container.
【図１３】容器内の吐出物を攪拌するさらに異なる例を
示す図である。FIG. 13 is a view showing still another example of stirring the discharged material in the container.
【図１４】本発明の吐出装置のさらに異なる例を示す図
である。FIG. 14 is a diagram showing still another example of the ejection device of the present invention.
１ 吐出装置 ２ 吐出物 ２ａ 微粒子 ３ ノズル ５ 吐出用ヘッド ６ 装着部 ７ 供給路 １０ ワーク １４ 圧電素子（第３の攪拌手段） １５ 循環路 １６ ポンプ １８ 圧電素子（第１の攪拌手段） ２１ 圧力室 ２２ 供給口 ２３ 流出口 ２５ マニフォールド ２６ 圧電素子（加圧手段） ３０ フィルター ３４ 圧電素子（フィルターを振動する手段） 1 Discharge device 2 Discharged matter 2a Fine particles 3 Nozzle 5 Discharge head 6 Mounting part 7 supply route 10 work 14 Piezoelectric element (third stirring means) 15 circuit 16 pump 18 Piezoelectric element (first stirring means) 21 pressure chamber 22 supply port 23 outlet 25 Manifold 26 Piezoelectric element (pressurizing means) 30 filters 34 Piezoelectric element (means for vibrating filter)
Claims (39)
前記ワーク上にドットを形成する複数のノズルと、 各々の前記ノズルに連通した複数の圧力室と、 それぞれの前記圧力室の前記吐出物を加圧して前記ノズ
ルから前記吐出物を出力する加圧手段と、 供給口から供給された前記吐出物をそれぞれの前記圧力
室に導くマニフォールドと、 前記マニフォールドの前記吐出物を攪拌する第１の攪拌
手段とを有する吐出用ヘッド。1. A liquid discharge object is discharged toward a work,
A plurality of nozzles that form dots on the work; a plurality of pressure chambers that communicate with each of the nozzles; a pressurization that pressurizes the discharge products of each pressure chamber and outputs the discharge products from the nozzles. A discharging head comprising: a means, a manifold that guides the discharge material supplied from a supply port to each of the pressure chambers, and a first stirring means that stirs the discharge material of the manifold.
は前記マニフォールドを振動する手段である吐出用ヘッ
ド。2. The ejection head according to claim 1, wherein the first stirring means is means for vibrating the manifold.
圧電素子である吐出用ヘッド。3. The ejection head according to claim 2, wherein the vibrating means is a piezoelectric element.
は前記マニフォールドの一部を加熱する熱源である吐出
用ヘッド。4. The ejection head according to claim 1, wherein the first stirring means is a heat source for heating a part of the manifold.
は、前記加圧手段の最短周期の整数倍または整数分の１
の周期で前記吐出物を攪拌する吐出用ヘッド。5. The first stirring means according to claim 1, wherein the first stirring means is an integral multiple or an integral fraction of the shortest cycle of the pressurizing means.
A discharging head that stirs the discharged material at a cycle of.
は、当該第１の攪拌手段により前記マニフォールドが負
圧になるタイミングと、前記加圧手段により前記圧力室
が負圧になるタイミングとを一致させないで駆動される
吐出用ヘッド。6. The method according to claim 5, wherein the first stirring means has a timing at which the manifold has a negative pressure by the first stirring means and a timing at which the pressure chamber has a negative pressure by the pressurizing means. Ejection head that is driven without matching.
は前記供給口から前記マニフォールドに流入した前記吐
出物を循環するための流出口である吐出用ヘッド。7. The ejection head according to claim 1, wherein the first stirring means is an outlet for circulating the ejected substance flowing into the manifold from the supply port.
微粒子の混合物であり、前記ノズルの最小径が、前記微
粒子の最大径の６倍以上である吐出用ヘッド。8. The ejection head according to claim 1, wherein the ejected substance is a mixture of liquid and fine particles, and the minimum diameter of the nozzle is 6 times or more the maximum diameter of the fine particles.
物を供給する供給路と、 前記供給路内の前記吐出物を攪拌する第２の攪拌手段
と、 前記容器内の吐出物を攪拌する第３の攪拌手段とを有す
る吐出装置。9. The ejection head according to claim 1, a mounting portion to which a container for storing the ejection product can be mounted, a supply path for supplying the ejection product from the mounted container to the manifold. A discharging device comprising: a second stirring unit that stirs the discharged substance in the supply passage; and a third stirring unit that stirs the discharged substance in the container.
段は前記供給路を振動する手段である吐出装置。10. The discharge device according to claim 9, wherein the second stirring means is means for vibrating the supply passage.
転する吐出装置。11. The discharge device according to claim 10, wherein the supply passage rotates.
段は圧電素子である吐出装置。12. The ejection device according to claim 10, wherein the vibrating means is a piezoelectric element.
前記供給路の外周または内周に沿って円筒状に形成され
ている吐出装置。13. The ejection device according to claim 12, wherein the piezoelectric element is formed in a cylindrical shape along an outer circumference or an inner circumference of the supply passage.
段は、前記供給路の少なくとも一部が浸漬された液体を
介して超音波振動を与える手段である吐出装置。14. The ejection device according to claim 10, wherein the vibrating means is a means for applying ultrasonic vibration through the liquid in which at least a part of the supply path is immersed.
器の少なくとも一部が前記液体中に浸漬されており、前
記振動する手段は前記第３の攪拌手段を兼ねている吐出
装置。15. The discharge device according to claim 14, wherein at least a part of the container is immersed in the liquid, and the vibrating unit also serves as the third stirring unit.
段は前記供給路の一部を加熱する熱源である吐出装置。16. The discharge device according to claim 9, wherein the second stirring means is a heat source for heating a part of the supply passage.
段は、前記供給路内の前記吐出物を継続して流すために
前記供給路内の前記吐出物を上流に戻す循環路と、前記
吐出物を循環するポンプとを備えている吐出装置。17. The circulation device according to claim 9, wherein the second stirring means returns the discharge substance in the supply passage to an upstream side in order to continuously flow the discharge substance in the supply passage, A discharge device comprising a pump for circulating the discharged substance.
手段は前記供給口から前記マニフォールドに流入した前
記吐出物を循環するための流出口であり、前記循環路は
前記流出口と繋がっている吐出装置。18. The first stirring means according to claim 17, wherein the first stirring means is an outlet for circulating the discharged material flowing into the manifold from the supply port, and the circulation path is connected to the outlet. Discharge device.
記容器に繋がり、前記第２の攪拌手段は前記第３の攪拌
手段を兼ねている吐出装置。19. The discharge device according to claim 18, wherein the circulation path is connected to the container, and the second stirring means also serves as the third stirring means.
び／または循環路の内部に突起が断続的に形成されてい
る吐出装置。20. The discharge device according to claim 17, wherein projections are intermittently formed inside the supply passage and / or the circulation passage.
前記吐出物を前記供給路および循環路を乱流状態で循環
可能である吐出装置。21. The pump according to claim 17,
A discharge device capable of circulating the discharge product in a turbulent state through the supply path and the circulation path.
し、前記ワーク上にドットを形成する複数のノズルを備
えた吐出用ヘッドと、 前記吐出物を貯蔵する容器を装着した装着部と、 装着された前記容器から前記吐出用ヘッドへ前記吐出物
を供給する供給路と、 前記容器内の吐出物を攪拌する第３の攪拌手段とを有す
る吐出装置。22. An ejection head having a plurality of nozzles for ejecting a liquid ejection material toward a work to form dots on the work, and a mounting portion in which a container for storing the ejection material is mounted. A discharge device having a supply path for supplying the discharge product from the mounted container to the discharge head, and a third stirring means for stirring the discharge product in the container.
３の攪拌手段は前記容器を振動する手段である吐出装
置。23. The discharge device according to claim 9 or 22, wherein the third stirring means is means for vibrating the container.
する吐出装置。24. The discharge device according to claim 23, wherein the container rotates.
部を備えており、前記振動する手段は当該可撓部を振動
する吐出装置。25. The discharge device according to claim 23, wherein the container includes a flexible portion, and the vibrating unit vibrates the flexible portion.
腹形状をしている吐出装置。26. The discharge device according to claim 25, wherein the flexible portion has a bellows shape.
の部分を備えており、前記振動する手段は前記板状の部
分に接している圧電素子である吐出装置。27. The discharge device according to claim 23, wherein the container has a plate-shaped portion, and the vibrating means is a piezoelectric element in contact with the plate-shaped portion.
段は、前記容器の少なくとも一部が浸漬された液体を介
して超音波振動を与える手段である吐出装置。28. The ejection device according to claim 23, wherein the vibrating means is means for applying ultrasonic vibration through the liquid in which at least a part of the container is immersed.
３の攪拌手段は前記容器の一部を加熱する熱源である吐
出装置。29. The discharge device according to claim 9 or 22, wherein the third stirring means is a heat source for heating a part of the container.
ターおよび／または冷却装置である吐出装置。30. The discharge device according to claim 29, wherein the heat source is a heater and / or a cooling device.
チェ素子である吐出装置。31. The discharge device according to claim 30, wherein the heat source is a Peltier element.
器は密閉された容器であって、その内部に磁力に反応す
る攪拌部材を備えており、 前記第３の攪拌手段は前記容器を通して磁力を加えて、
前記攪拌部材を駆動する吐出装置。32. The container according to claim 9 or 22, wherein the container is a closed container, and a stirring member responsive to a magnetic force is provided inside the container, and the third stirring means applies a magnetic force through the container. hand,
A discharging device that drives the stirring member.
器は密閉された容器であって、その内部に光を受光して
回転する攪拌部材を備えており、 前記第３の攪拌手段は前記容器を透過して前記攪拌部材
に光を照射して前記攪拌部材を駆動する吐出装置。33. The container according to claim 9 or 22, wherein the container is a hermetically sealed container, and a stirring member that receives light and rotates is provided therein, and the third stirring means includes the container. A discharge device that drives the stirring member by transmitting light to the stirring member and irradiating the stirring member with light.
に、前記供給路に配置されたフィルターを有し、前記フ
ィルターを振動する手段を有している吐出装置。34. The discharge device according to claim 9, further comprising a filter arranged in the supply path, and a unit for vibrating the filter.
記吐出物を貯蔵する容器を装着可能な装着部と、装着さ
れた前記容器から前記マニフォールドへ前記吐出物を供
給する供給路とを有する吐出装置の制御方法であって、 前記吐出物を前記各々のノズルから吐出するときに、前
記加圧手段の最短周期の整数倍または整数分の１の周期
で前記第１の攪拌手段を駆動する吐出装置の制御方法。35. A discharge head according to claim 1, a mounting portion for mounting a container for storing the discharge product, and a supply path for supplying the discharge product from the mounted container to the manifold. A method of controlling the discharge device having, wherein when discharging the discharge object from each of the nozzles, the first stirring means is driven at an integer multiple or an integer fraction of the shortest cycle of the pressurizing means. Method for controlling a discharge device to be used.
記各々のノズルから吐出しないときに、前記加圧手段を
前記各々のノズルから前記吐出物が吐出されない範囲で
駆動する吐出装置の制御方法。36. The method of controlling an ejection device according to claim 35, wherein when the ejection material is not ejected from each of the nozzles, the pressurizing means is driven within a range in which the ejection material is not ejected from each of the nozzles.
し、前記ワーク上にドットを形成する複数のノズルを備
えた吐出用ヘッドを備えた吐出装置の装着部に装着可能
な前記吐出物を貯蔵する容器であって、前記装着部から
間接的に駆動される攪拌部材を内部に有する容器。37. A liquid ejecting material which is ejected toward a work and which can be mounted on a mounting portion of a discharging device having a discharging head having a plurality of nozzles for forming dots on the work. A container for storing, the container having a stirring member that is indirectly driven from the mounting portion.
は、磁場あるいは光を介して駆動される容器。38. The container according to claim 37, wherein the stirring member is driven via a magnetic field or light.
動くスペースを確保し、変形し難い透過性の保護ケース
を有する容器。39. The container according to claim 37, which has a permeable protective case that secures a space in which the stirring member moves and is not easily deformed.
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