CN100384545C - 流体排出装置和流体排出方法 - Google Patents

Abstract

一种流体排出方法，包括从流体供给装置向由两个部件的两个相对的表面形成的间隙供给流体，同时保持两个部件沿间隙方向彼此相对移动；利用通过改变间隙造成的压力改变而间歇地排出流体，根据流体供给装置的压力和流量特性控制每滴的流体排出量；和设定间隙最小值h₀，在h₀＞h_x时执行间歇排出，其中当h₀在0＜h₀＜h_x的范围内时，每滴的间歇排出量与最小值h₀成比例，当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量恒定且独立于最小值h₀，当h₀在0＜h₀＜h_x的范围内时，相对于h₀的每滴的间歇排出量由曲线表示，且在接近最小值h₀＝0的一部分处第一直线与曲线相切，当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且由第二直线表示，第一直线和第二直线之间的交点定义为h₀＝h_x。

Description

流体排出装置和流体排出方法

技术领域

本发明涉及用于非常小流量的流体排出装置和流体排出方法，所述非常小地流量是诸如信息/精密设备、机床和FA(工厂自动化)等领域，或者半导体、液晶、显示器、表面安装等各种生产工艺中所要求的。

背景技术

对于已经在各个领域广泛使用的流体排出装置(分配器)来说，越来越需要高精度并高稳定性地供给和控制非常少量的流体材料的技术，以应对近些年来更小电子元件和更高记录密度的背景。例如，在等离子显示器、CRT、有机EL或者其它显示器领域，特别需要不用任何掩膜、在电路板表面直接形成荧光材料或电极材料的图形，以取代现有的丝网印刷、照相平版印刷和其它类似的方法。

用于这些目的的分配器存在的问题可以总结如下：

①涂布量的按比例缩小，

②涂布量的更高精度，

③涂布时间的减少

在加工过程中的加工精度已经从微米级发展到了亚微米级。鉴于亚微米级加工已经广泛应用于半导体和电子元件领域，所以在随着机电一体化的发展而取得巨大进步的加工领域中更需要超精度加工。近些年来，随着超精度加工技术的引入，电磁致伸缩装置特别是超磁致伸缩装置和压电装置已经开始用于微型致动器。通过使用这些电磁致伸缩装置中的一种作为流体压力的产生源，提出一种喷射装置用于高速喷射很少量的微滴。例如，一种使用超磁致伸缩装置来喷射任意一种微滴的方法已经在日本公开特许公报No.2000-167467中公开。参照附图24，附图标记502表示一个由非磁性材料，例如玻璃管或不锈钢管制成的圆筒。在该圆筒502的一个端部形成有喷嘴504，该喷嘴具有储液部分503和微喷口。在圆筒502的内部，容纳有由杆状超致伸缩材料制成的致动器505以便能够移动。活塞506可接触和分离地设置在致动器505的一个端部，以便适用于喷嘴504。

在致动器505的另一端和圆筒502一端的止动器507之间，插入弹簧508，这样致动器505被弹簧508偏压，以便向前移动。而且，在圆筒502外周靠近活塞506的位置上缠绕有线圈509。

在具有上述结构的喷射装置中，电流瞬时通过线圈509，这样瞬间磁场就作用在超磁致伸缩材料上，通过磁场作用，由于有弹性波，所以在超磁致伸缩材料的轴向端部会产生瞬间位移。通过上述作用，在圆筒502中的流体就可以作为一个微滴从喷嘴504中喷出。

通常来说，作为分配器，如图25所示的采用了气动脉冲系统的分配器已经得到了广泛的使用，例如，这种技术已经在“Jidoka-Gijutsu(MechanicalAutomation)第25卷No7.‘93”等中介绍过。

这种系统的分配器可以以脉冲的方式从恒压源向容器(圆筒)600的内部601施加定量的空气，然后根据圆筒600内的压力增加从喷嘴602中喷射出一定量的流体。

为了能高速间歇涂布，如图26所示的分配器(为了方便起见，下面称为“喷射系统”)已经广泛使用于实践。附图标记550表示测微计，551表示弹簧，552表示活塞密封部件，553表示活塞腔，554表示加热器，555表示针，556表示流向板部分的涂布材料，557表示从分配器飞出的点状涂布材料。图27A和28A表示图26中的排出部分附近558的模型图，其中图27A表示吸入过程，图27B表示排出过程。附图标记559表示在针555的排出侧端部形成的球形凸起部分559，560表示排出尖端部分，561表示在该排出尖端部分560处的球形凹陷部分，562表示排出喷嘴，563表示由球形凸起部分559和凹陷部分561形成的抽吸腔。

参照表示吸入过程的附图27A，当活塞腔553中的供给气动脉冲处于开启时，针555就克服弹簧551的作用向上移动。这种情况下，球形凸起部分559和凹陷部分561之间形成的吸入部分564就打开，涂布材料556就从吸入部分564中填充到抽吸腔563中，参照表示排出过程的附图27B，当气动脉冲处于关闭状态的时候，也就是说当没有空气压力施加到活塞腔553的时候，针555就在弹簧551的作用下向下移动。在这种情况下，吸入部分564就被封闭，在抽吸腔563中的流体被不包括排出喷嘴562的紧密密闭空间压缩，这样就可以产生高压，使得流体飞散并流出。

现有技术中已经将广泛应用于商业打印机上的喷墨系统应用在工业用途的装置上。参照附图28，其表示的是现有技术中的喷墨记录装置的头部(日本公开特许公报No.11-10866)，附图标记651表示底座，652表示振动板，653表示重叠式压电元件，654表示墨水腔，655表示共用墨水腔，656表示墨水流动通道(节流部分)，657表示喷嘴板，658表示排出喷嘴。当把电压施加到作为压力施加装置的压电元件653上的时候，压电元件653使得振动板652沿着厚度方向发生变形，这样就使得墨水腔654的容量减小。结果，流体被压缩，这样墨水腔654的压力增加，导致一部分流体穿过墨水通道656，相反地朝着共用墨水腔655流动，而同时剩余的流体从排出喷嘴658被排出到大气中。

这些年来，在电路形成领域、或者在电极、肋，和PDP、CRT荧光屏形成领域，或其它显像管领域、以及在液晶、光盘、有机EL等制造过程中，越来越需要更高精度和更高纯度，在更多情况下，微精细供给的流体材料是高粘度的粉末和颗粒材料。在用使用分配器的直接形成图案方法代替传统方法的过程中，最大的问题是，这样将下面的工艺付诸实践，包括平均外径是数个微米到数十个微米的微粒的很小量的高粘度粉末和颗粒材料，例如，荧光材料、导电浆糊囊(capsules)、焊料和电极材料，高速和高精度微精细涂布到目标基底上，而不会引起流动通道的堵塞，并具有高的可靠性。

作为例子，对于用等离子体显示板的荧光材料层的成形法，现有技术的问题如下所述。

<1>丝网印刷和照相平版印刷的问题

<2>使用传统分配器技术荧光材料层的直接图案形成中的问题。

首先解释问题<1>

(1)等离子体显示板的结构

图29表示等离子体显示板(以下，是指PDP)的结构。PDP一般来说包括前侧板800和后侧板801。多套线性透明电极803形成在第一基底802上，第一基底是构成前侧板800的透明基底。而且，在形成上述后侧板801的第二基底804上，多套线性电极805彼此平行设置，以便垂直于线性透明电极。这两个基底彼此对置，中间插入隔离肋806，隔离肋806上形成荧光材料层，然后放电气体被密封到隔离肋806中。当不低于阈值的电压施加到两个基底之间的时候，在电极彼此垂直相交的位置就会放电，引起放电气体发光，可以透过透明第一基底802观察到发光。然后，通过控制放电位置(放电点)，就可以在第一基底侧显示出图像。为了通过PDP显示颜色，发出所需颜色光的荧光材料形成在各放电点(隔离肋的隔离壁)相对应的位置上，所发光是通过在各自放电点发射紫外线来实现的。为了实现彩色显示，分别形成有用于R、G和B的荧光材料。

下面详细介绍前侧板800和后侧板801的结构。

关于前侧板800，在第一基底802的内表面侧形成有由ITO或类似材料制成的多套线性透明电极803，每套都包括彼此平行的两个电极，在第一基底由透明基底例如玻璃基底制成。用来减少线路阻值的总线电极807形成在这些线性透明电极803的内表面上。用来覆盖这些透明电极803和总线电极807的介电层808形成在前侧板800的全部内表面上，作为保护层的MgO层809形成在介电层808的全部表面上。

另一方面，在后侧板801的第二基底804的内表面侧，多个线性地址电极805彼此平行设置，这些电极是银或类似材料制成的，它们与线性透明电极803相互垂直相交。而且，在后侧板801的全部内表面上都形成有用来覆盖这些地址电极805的介电层810。在介电层810上，地址电极805是相互隔离的，而且形成有特定高度的隔离肋(隔离壁)806，以便能在单个的地址电极805之间突出，用于维持前侧板800和后侧板801之间间隙距离恒定。通过这些隔离肋806，沿着单个的地址电极805形成单元(cell)811，在单元811的内表面上一个接一个地形成有各个R、G和B的荧光材料812。在单元结构中的PDP分为两种，一种是如图29所示的放电点形成为在每一个独立的单元内设置一个放电点，另一种是放电点在阵列基础上(未示出)上被隔离壁隔离。近些年来，“独立单元系统”作为对PDP性能的改进系统越来越受到重视。原因在于，用四面隔离肋将单元密封成华夫饼干的状态可以防止在相邻的单元之间发生光泄露，并且能增加光线照射区域。结果，发光效率和发光量(亮度)都增加了，这样就可以完成高对比度的图像，这一点可以认为是“独立单元系统”的特征。为了更好的颜色性能，形成在单元壁面上的荧光材料层通常沉淀到大约10-40μm厚。为了形成R、G和B的荧光材料层，用于荧光材料的涂层流体填充到每个单元中，然后干燥，因此就可以去除挥发组分，通过干燥，就可以在单元内表面上形成厚的荧光材料，同时也形成了用来容纳放电气体的空间。为了形成这样的厚膜荧光材料图案，包括荧光材料的涂层材料就可以用作溶剂量减少的粘性流体(荧光件用浆糊)，该流体具有很高的粘性，从数千mPas到数万mPas，通常通过丝网印刷或照相平版印刷施加到基底上。

(2)传统丝网印刷方法的问题

使用传统的丝网印刷法，大比例的丝网尺寸由于张力的作用导致过滤板大幅度的延长，使得过用于整个丝网的滤印刷板很难精确对准。而且，在填充荧光材料的过程中，材料可能甚至会弄到隔离壁的顶部，这样就会导致作为独立单元系统问题的隔离肋之间的色度亮度干扰。结果，必须考虑引用深度处理来去除沉淀在顶部的材料。而且，因为所填充的荧光材料的量是根据刮墨压力的差别而变化的，因此压力控制是非常精细的工作，这很大程度上取决于操作者的熟练程度。这样，就很难在整个后侧板上对于每个独立单元都填充相同的量。

(3)传统的照相平版印刷的问题

传统的照相平版印刷PDP方法具有下列问题。在该方法中，感光的荧光材料用浆糊被压入配合到位于肋之间的单元中，然后只有被压入配合到特定单元中的感光成分通过曝光和显色工艺留了下来。然后，通过烘焙工艺，在感光成分中的有机物消失了，由此就形成了荧光材料层图案。在这种方法中，所使用的浆糊包括荧光材料粉末，这样该方法对紫外线的敏感度低，所以就很难得到10μm或更薄的荧光材料层。因此，该方法的问题就是不能得到足够的亮度。

而且，在使用照相平版印刷的情况下，曝光和显色过程对于每种颜色来说都很重要。但是，因为荧光材料是处在高浓度的浆糊涂层中，由于显色去除所损失的荧光材料很多，导致荧光材料的有效利用系数最多只能是稍小于30％。这样，在成本上就会产生很大问题。

<2>传统分配器技术中荧光材料涂层直接形成图案的问题

(1)空气喷嘴型分配器的问题

一般来说，总是尝试用空气喷嘴分配器(图25)来进行显像管的涂层，这种分配器广泛用于电路安装及类似领域。因为利用空气喷嘴分配器很难高速连续地涂布高粘度的流体，所以在涂敷之前，微颗就被低粘度的流体稀释。在PDP、CRT或其它显像管上涂敷荧光材料的情况下，精细颗粒的尺寸例如是3到9μm，它们的比重大约为4到5。在这种情况下，所出现的问题是，当流体停止流动的时候，由于单个微粒重力的作用，微粒就会立刻沉淀到流动通道中。而且，空气分配器可响应度差。这个缺点是由于存留在汽缸中空气的可压缩性以及在空气通过狭窄缝隙时候喷嘴的阻力造成的。也就是说，在这种空气喷嘴中，取决于汽缸容量和喷嘴阻力的流体回路的时间常数很大，以至于施加一个输入脉冲后到流体开始分配甚至到达基底之间要有0.07到0.1秒的时间延迟。

使用如图24所示的压电材料和超磁致伸缩材料作为驱动源的排出装置是用于涂布不包含粉末的流体的方案，可以预见很难响应于上述粉末和颗粒材料的涂布工艺。而且，当通过使用由于弹性波产生的瞬时移动来涂布流体的时候，流体储存部分503通常充满了流体且没有间隙，其中容量是恒定的。例如，没有描述流体是怎么提供到流体储存部分503中，以便补充随着时间流逝所消耗的流体。

(2)喷射型分配器的问题

如图26所示的分配器与现有技术中的空气型、螺纹槽型等分配器相比在涂布速度上是足够的，并且能处理高粘度的流体。而且，这种分配器可以使得流体从喷嘴中流出并间歇涂布，而在喷嘴和其相对面之间保持足够的距离。这种使得流体飞出的涂布方法，空气型、螺纹槽型分配器很难做到，它们都不能产生突然的脉冲压力。

如上所述，这种分配器所是这样的方法，即形成在针555的端部的球形凸起部分和形成在分配侧的球形凹陷部分接合，由此形成了不包括排出喷嘴562的严密封闭空间563，该严密的封闭空间是被压缩的，这样就会产生高压使得流体能飞流出。

在这种情况下，在压缩过程中，在相对移动部件(凸起部分和凹陷部分)之间的吸入部分564处的间隙就变成零，这样平均颗粒直径在3-9μm的荧光材料微粒就要承受机械挤压作用而破裂。因为由此导致的各种问题，例如流动通道的堵塞以及由于部件磨损造成的吸入部分564密封性能的恶化，在许多情况下，很难将这种分配器用于粉末和颗粒材料，例如荧光材料的涂布。

这种类型的分配器存在的另一个问题是在长时间的连续使用的前提下要保证在每滴涂布的绝对数量必须精确。假如将荧光材料间歇地涂布到上述PDP的“独立单元系统”中的时候，考虑到大规模生产的生产周期数十个头部是必需的。在这种分配器中，每滴的涂布量都是被严密封闭空间的容积，即针555的行程以及吸入部分564的密封性能所决定的。但是从实际应用的角度考虑，可以预见，在没有改变的情况下，长时间将分配器的单个针555的行程和绝对位置，以及容易磨损的吸入部分564的密封性能维持在恒定的状态是很难的事情。

(3)墨水喷射型分配器的问题

如图28所示的墨水喷射型分配器不能处理高粘性流体，由于驱动方法和结构的限制，流体的粘性只限制在10到50mPas之间。而且，为了防止堵塞，流体中粉末的颗粒尺寸最多是0.1μm。

为了使用墨水喷射型分配器画出精细的图案，研制了一种低粘度的毫微浆糊，其中平均颗粒尺寸是大约5nm并且被分散剂覆盖的颗粒被独立分散。这里假定一种情形，其中通过使用这种毫微浆糊在上述PDP“独立单元”的隔离肋(隔离壁)的内表面上形成荧光材料层。但是，为了在将荧光材料使用的涂层液体填充到独立单元的过程中沉淀出10到40μm厚的荧光材料层，通常来说，使用少量溶剂的高粘度糊状流体作为包含荧光材料的涂层材料，如上所述。对于允许其中仅包含稀释了的荧光材料的低粘度的毫微浆糊来说，因为其荧光材料绝对量的不足，因此就无法形成特定厚度的荧光材料层。而且鉴于具有微米级颗粒尺寸的荧光材料微粒通常被认为是最适合于获得高亮度的显示器，墨水喷射型分配器就不能很容易改变现有阶段的荧光材料的颗粒尺寸，这也是墨水喷射型分配器的一个大问题。

综上所述，在现阶段，无法找到可以代替丝网印刷法和照相平版印刷法的方法，例如其可以是直接形成图案方法，该方法为PDP实现独立单元的荧光材料层的。

现在，将简要介绍本发明人以前的间歇涂布分配器。为了满足近些年来对微小流量涂布的要求，本发明人已经提出用来控制流体排出量的方法并为其申请了专利，“流体供给装置和流体供给方法”(日本专利申请No.2000-188899，对应的美国专利US6558127和美国专利申请No.10/118156)，其中，利用活塞和缸体之间的相对线性移动和转动，通过转动可以实现流体传送，同时，可以通过线性运动改变固定侧和旋转侧之间的相对间隙。

这样做的目的是为了通过动态密封效应来实现对流体中断的控制，动态密封效应是基于这样的布置，即活塞的排出侧端面和其相对面的相对移动表面之间形成推力流体动力密封，当两个相对表面之间的缝隙很小的时候，就会达到这样的效应。

在日本专利申请No.2000-208072(对应美国专利US6565333)中，本发明人提出了一种分配器，其中活塞和用于容纳的活塞的汽缸被两个独立的线性驱动装置分别驱动，由此形成正位移泵。

而且，本发明人还提出了一种间歇排出方法和装置(日本专利申请No.2001-110945，对应美国专利申请No.10/118156)，其使用通过突然改变活塞端面和其相对运动表面之间的间隙得到的挤压压力，这是基于在对日本专利申请No.2000-188899所公开的分配器结构进行理论分析的基础上得到的。鉴于这种挤压压力是一种流体动力轴承的动力效应，要使用这种挤压压力，必须使得活塞端面和其相对表面之间的间隙设定为很窄的值，例如20到30μm甚至更小。

发明内容

本发明提供一种建立在上述方案中均没有公开过的全新创意上的应用原理。也就是说，作为对假设涂层流体是粘性流体的严格理论分析结果，本发明人发现即使当活塞端面和其相对表面之间的间隙足够宽的时候，通过流体供给源的泵特性和由于活塞位置突然改变引起的流量改变之间的相互作用可以获得很高的压力(也就是第二挤压压力)，其等于甚至大于挤压效应。

因此，本发明提供一种使用第二挤压压力的流体排出方法和装置。通过使用这种排出原理，对活塞端面和其相对表面之间的间隙的控制变得简单，结构变得简单，而且每滴的总排出量可以通过例如流体涂布源泵的转数来设定。因此，本发明的目的是提供一种用于流体排出方法和装置，其能够进行超高速、超微(小)量的间歇流体排放，所述流体排放在实践应用中容易处理，每滴的流量精确率很高，并且对粉末和颗粒材料具有很高的可靠性。

为了达到上述及其它目的，根据本发明的第一方面，提供一种流体排出方法，包括：从流体供给装置向由两个部件的两个相对的表面形成的间隙供给流体，同时保持所述两个部件沿所述间隙的间隙方向彼此相对移动；利用通过改变所述间隙造成的压力改变而间歇地排出流体，并根据流体供给装置的压力和流量特性来控制每滴的流体排出量；和设定所述间隙以便具有最小值h₀，从而执行间歇排出同时h₀＞h_x，其中：当h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，每滴的间歇排出量与最小值h₀成比例，当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且独立于最小值h₀，当最小值h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，相对于最小值h₀的每滴的间歇排出量由曲线表示，且在接近最小值h₀＝0的一部分处第一直线与所述曲线相切，当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且由第二直线表示，及所述第一直线和第二直线之间的交点定义为h₀＝h_x。

换而言之，在区域0＜h₀＜h_x内，在相对于h₀(＝h_min)的每滴的间歇排出量的曲线中，在h₀＝0附近的一部分处与所述曲线相切的切线定义为第一直线(I)，且其中在h₀＞h_x的范围内每滴的间歇排出量大体恒定且独立于h₀的部分定义为第二直线(II)，那么第一直线和第二直线的交点定义为h₀＝h_x。

根据本发明的第二方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中通过改变所述流体供给装置的转数设定流体供给装置的压力和流量特征。

根据本发明的第三方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中与所述两个部件的相对表面之间的间隙的尺寸成反比且与间隙对时间的微分成正比产生的流体压力是第一挤压压力，与间隙对时间的微分成正比且与流体供给装置的内部阻力成正比产生的流体压力是第二挤压压力，及所述间歇排出是通过第二挤压压力的作用且在最小值h₀设定到h₀＞h_x的范围内的情况下执行的。

根据本发明的第四方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中假设与所述两个部件的相对表面之间的间隙的尺寸成反比且与间隙对时间的微分成正比产生的流体压力是第一挤压压力，及与间隙对时间的微分成正比且与流体供给装置的内部阻力成正比产生的流体压力是第二挤压压力，而且间隙的最小值或平均值是h₀，间歇排出是在将最小值h₀设定为h₀≈h_x的值或设定到0＜h₀＜h_x的范围内的情况下进行的。

根据本发明的第五方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中h_x是在区域0＜h₀＜h_x内流体阻力值相对于h₀的包络线和区域h₀＞h_x的一部分之间的交点的值。

根据本发明的第六方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中流体供给装置的流体内部阻力是R_s千克秒/毫米⁵，取决于两个部件的相对表面之间的最小值h₀的两个相对移动部件的相对表面的径向流体内部阻力是R_p千克秒/毫米⁵，排出口的流体阻力是R_n千克秒/毫米⁵，且公式φ定义为：

φ＝1/(R_n+R_p+R_s)，

那么，h_x是在区域0＜h₀＜h_x内曲线φ相对于h的包络线与区域h₀＞h_x的一部分之间的交差点的值，其中在区域h₀＞h_x内曲线φ是恒定的且独立于最小值h₀。

根据本发明的第七方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中如果间隙对时间的微分的最大值是V_max，两个部件外周的平均半径是r₀毫米，用于连接间隙和装置外部的排出口的平均半径是r_i毫米，且如果流体供给装置的最大流量是Q_max，那么Q_max＜π(r² ₀-r² _i)V_max。

根据本发明的第八方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中设置多套所述两个部件，其中每一套所述两个部件通过独立的轴向驱动装置沿着间隙方向彼此相对移动，且流体由一套流体供给装置分支地供给到所述多套两个部件的相对表面之间的间隙中。

根据本发明的第九方面，提供一种根据第八方面的流体排出方法，其中通过将相应两个部件的相对表面之间的间隙设定为接近h₀≈h_x的值或0＜h₀＜h_x的范围内控制每个排出量。

根据本发明的第十方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中每滴相等排出量的流体以相同时间间隔被间歇地排出以便用于周期性涂层(或涂覆)，同时通过利用基底的涂层(或涂覆)目标表面是几何对称的特性使排出喷嘴和基底彼此相对移动。

根据本发明的第十一方面，提供一种根据第十方面的流体排出方法，其中基底涂层目标表面是显示面板的表面。

根据本发明的第十二方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中流体通过流体供给装置被供给到沿着间隙方向彼此相对移动的两个部件的相对表面，其中假定两个相对表面的间隙为h毫米，间隙h对时间的微分是dh/dt，两个相对表面的外周的平均半径是r₀毫米，连接间隙和外部的排出口的平均半径是r_i毫米，流体的粘性系数为是μ千克秒/毫米²，流体供给装置的流体内部阻力是R_s千克秒/毫米⁵，两个相对表面的径向流体阻力是R_p千克秒/毫米⁵，排出口的流体阻力是R_n千克秒/毫米⁵，流体供给装置的最大压力和供给压力的和是P_s0，且假定间歇排出频率是f1/秒，那么保持P_s0+P_squ10+P_squ20＜O，其中第一挤压压力P_squ1和第二挤压压力P_squ2定义为

$P_{\mathrm{squ}1}=-\frac{3\mathrm{\&mu;}}{h^3}\frac{\mathrm{dh}}{\mathrm{dt}}\{(r_0^2-r_i^2)+{2r}_i^2\ln \frac{r_i}{r_0}\}$

$P_{\mathrm{squ}2}=-R_s\mathrm{\&pi;}\frac{\mathrm{dh}}{\mathrm{dt}}(r_0^2-r_i^2)$

其中当间隙h对时间的微分dh/dt具有最大值的时候，第一挤压压力P_squ1和第二挤压压力P_squ2的结果分别是P_squ1＝P_squ10，P_squ2＝P_squ20。

根据本发明的第十三方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中在涂布过程中，其中涂层被作为排出执行，同时涂层目标表面和用于连接间隙的排出喷嘴彼此相对移动，假定给出两个相对表面之间的间隙的位移输入信号Sh，通过考虑到涂层的相位比位移输入信号Sh提前大约Δθ＝π/2，对涂层目标表面和排出喷嘴的相对位置及位移输入信号Sh的定时进行调整。

根据本发明的第十四方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中两个部件通过电磁致伸缩件相对移动。

根据本发明的第十五方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中紧接沿着间隙方向彼此相对移动的两个部件的涂层停止之前的(间隙或活塞)幅度大于稳定间歇涂布的(间隙或活塞)幅度。

根据本发明的第十六方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中当用于通过间隙排出流体的分配器相对地移到基底时，其中在基底上独立肋几何对称地形成，且每个独立肋被隔离肋包围，荧光材料浆糊被间歇地排出，从而荧光材料浆糊被一个接一个地涂布到独立单元的内部，由此形成等离子显示面板的荧光材料层。

根据本发明的第十七方面，提供一种根据第十六方面的流体排出方法，其中荧光材料浆糊从排出喷嘴中流出以便被涂布，同时隔离肋的顶部和排出喷嘴的末端之间的距离H保持为0.5毫米或更大。

根据本发明的第十八方面，提供一种根据第十七方面的流体排出方法，其中距离H是1.0mm或更大。

根据本发明的第十九方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中所述两个部件设置多套，每一套所述两个部件通过独立的轴向驱动装置沿着间隙方向彼此相对移动，流体由一套流体供给装置分支地供给到所述多套两个部件的相对表面之间的间隙中，且其中每个排出量通过设置在流动通道上的流量补偿装置控制，所述流动通道连接流体供给装置和彼此相对移动的两个部件的两个相对表面，且所述流量补偿装置能够改变流动通道阻力。

根据本发明的第二十方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，还包括：在间歇涂布的涂层过程中，其中所述间歇涂布在相对移动的两个部件的相对表面之间的间隙以幅度h₁变化时进行，将两个部件的相对表面之间的间隙增加到大于幅度h₁的幅度h₂以便中断排出；然后以幅度h₁执行多次间歇涂布，从而中断之后的间隙的中心值逐渐变得等于紧接中断之前的间隙的中心值。

根据本发明的第二十一方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，假设从涂布开始到第(n-1)次涂布结束的时间是T_n-1，第n次涂布开始的时间是T_n，所以时间间隔ΔT＝T_n-T_n-1，然后每滴的第n次涂布量通过设定ΔT的值控制。

根据本发明的第二十一方面，提供一种根据第一方面的流体排出方法，其中所述间隙的最小值h₀为0.05毫米。

根据本发明的第二十三方面提供一种流体排出装置，包括：

两个部件，所述两个部件用于沿间隙方向彼此相对移动，且所述两个部件形成排出室；

流体供给装置，用来向排出室供给流体，其中设置有在流体供给装置上流侧的吸入口，和将排出室和外界相互连通的排出口，

其中，利用由于所述两个部件形成的间隙的改变导致的压力改变，从排出口间歇地排出流体，同时通过流体供给装置的压力和流量特性的设定控制每滴的流体排出量。

根据本发明的第二十四方面，提供一种根据第二十三方面的流体排出装置，其中假设与相对移动的两个部件的相对表面之间的间隙的尺寸成反比且与间隙对时间的微分成正比产生的流体压力是第一挤压压力，与间隙对时间的微分成正比且与流体供给装置的内部阻力成正比产生的流体压力是第二挤压压力，而且间隙的最小值或平均值是h₀，

所述间歇排出是通过第二挤压压力的作用且在最小值h₀设定到h₀＞h_x的范围内的情况下执行的，

其中：当最小值h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，每滴的间歇排出量与最小值h₀成比例，

当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且独立于最小值h₀，

当最小值h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，相对于最小值h₀的每滴的间歇排出量由曲线表示，且在接近h₀＝0的一部分处第一直线与所述曲线相切，

当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且由第二直线表示，及

所述第一直线和第二直线之间的交点定义为h₀＝h_x。

根据本发明的第二十五方面，提供一种根据第二十三方面的流体排出装置，其中假设与相对移动的两个部件的相对表面之间的间隙的尺寸成反比且与间隙对时间的微分成正比产生的流体压力是第一挤压压力，与间隙对时间的微分成正比且与流体供给装置的内部阻力成正比产生的流体压力是第二挤压压力，排出量是在将最小值h₀设定为h₀≈h_x的值或0＜h₀＜h_x的范围内的情况下被控制的，

其中：当最小值h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，每滴的间歇排出量与最小值h₀成比例，

当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且独立于最小值h₀，

当最小值h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，相对于最小值h₀的每滴的间歇排出量由曲线表示，且在接近h₀＝0的一部分处第一直线与所述曲线相切，

当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且由第二直线表示，及

所述第一直线和第二直线之间的交点定义为h₀＝h_x。

根据本发明的第二十六方面，提供一种根据第二十三方面的流体排出装置，其中设置多套所述两个部件，每一套所述两个部件通过独立的轴向驱动装置沿着间隙方向彼此相对移动，流体由一套流体供给装置分支地供给到所述多套两个部件的相对表面之间的间隙中。

根据本发明的第二十七方面，提供一种根据第二十五方面的流体排出装置，其中设置多套所述两个部件，每一套所述两个部件通过独立的轴向驱动装置沿着间隙方向彼此相对移动，流体由一套流体供给装置分支地供给到所述多套两个部件的相对表面之间的间隙中，及其中每个排出量分别通过将每一套两个部件的相对表面之间的间隙的最小值或平均值设定为h₀≈h_x的值或0＜h₀＜h_x的范围内进行控制。

根据本发明的第二十八方面，提供一种根据第二十三方面的流体排出装置，其中流体供给装置是可以通过改变其转数来改变流量的泵。

根据本发明的第二十九方面，提供一种根据第二十八方面的流体排出装置，其中流体供给装置是螺纹槽泵。

根据本发明的第三十方面，提供一种根据第二十三方面的流体排出装置，其中假定彼此相对移动的两个部件的相对表面之间间隙的最小值或平均值是h₀，则h₀＞0.05毫米。

根据本发明第三十一方面提供一种流体排出装置，该装置包括：

容纳轴的轴套；

容纳轴和轴套的外壳；

相对外壳旋转轴套的装置；

用来使轴相对外壳轴向移动的轴向驱动装置，轴的排出侧端面和外壳限定出排出室；

利用轴套和外壳的相对旋转将流体供给到排出室的流体供给装置，流体的吸入口和排出口将排出室与外部彼此连通；

利用轴向驱动装置朝着排出口侧压力供送已经流入排出室的流体的装置，

其中从流体供给装置中供给的流体连续流利用由于排出室间隙的变化而导致的压力改变转换成间歇流，而且流体的每滴的间歇排出量通过流体供给装置的转数的设定来控制。

根据本发明第三十二方面，提供一种根据第三十一方面的流体排出装置，其中轴和轴套在结构上成一体。

根据本发明第三十三方面，提供一种流体排出装置，该装置包括：

用来使轴和外壳相对轴向移动的轴向驱动装置，轴的轴端面和外壳限定了排出室；

将流体供给到排出室的流体供给装置，流动通道将排出室和流体供给装置彼此连通，吸入口形成在流体供给装置中，和排出口将排出室和外部彼此连通；

其中从流体供给装置中供给的流体连续流利用由于排出室间隙的变化而导致的压力变化转换成间歇流，而且流体的每滴的间歇排出量通过流体供给装置的转数设定或从流动通道到排出口的间隔的间隙来控制。

根据本发明的第三十四方面，提供一种根据第三十三方面的流体排出装置，其中流体经过从一套流体供给装置分支的流动通道供给到多套排出室。

根据本发明的第三十五方面，提供一种根据第三十三方面的流体排出装置，其中流动通道是容易变形的柔性管。

根据本发明的第三十六方面，提供一种根据第三十三方面的流体排出装置，其中用于相对移动两个部件的装置是电磁致伸缩元件。

附图说明

本发明的这些方面及其它方面和特点通过参照附图对优选实施例的说明而变得更清楚，其中：

图1是本发明的一种实施例的部分剖视图；

图2是各个组成部分之间尺寸关系的部分剖视图；

图3是本发明一个实施例的等效电路示意图；

图4是活塞位移曲线的曲线图；

图5是本发明排出压力特征分析结果的示意图；

图6是本发明排出流量特征分析结果的示意图；

图7是转数改变时排出压力特征分析结果的比较示意图；

图8是螺纹槽泵的流量和压力之间关系的示意图；

图9是本发明第一工作实施例的剖视图；

图10是本发明第二工作实施例中，螺纹槽泵与活塞分离后的部分剖视图；

图11是本发明第三工作实施例的多头部的透视图；

图12是多头部实施例中等效电路的示意图；

图13是活塞最小间隙改变时排出压力特征分析结果的比较示意图；

图14A是活塞的附近的模型的部分剖视图；

图14B是本发明每滴排出总量和活塞最小间隙之间关系示意图；

图15是荧光材料通过分配器注入PDP独立单元中的透视图；

图16是图15的放大透视图；

图17A是本发明第三实施例的前部部分剖视图；

图17B是第三实施例的侧视图；

图17C是第三实施例的俯视图；

图17D是第三实施例中上部和下部底板构成的流动通道的示意图；

图17E是图17A中隔膜部分的部分放大剖视图；

图18A是本发明第四实施例的前部部分剖视图；

图18B是连接了螺纹槽泵和隔膜的流动通道的模型图；

图19A是相对于时间t的活塞位移曲线图；

图19B是相对于时间t的电机转数N的示意图；

图20是本发明第五实施例的透视图；

图21A是在间歇涂布中设置“涂布停止期间”的情况下活塞位移波形图；

图21B是基底上所涂布的点的示意图；

图22是使用齿轮泵作为本发明的流体供给装置的部分剖视图；

图23A是使用双压电晶片压电元件的本发明实施例的俯视图；

图23B是相同实施例的前部部分剖视图；

图24是使用超磁致伸缩元件的传统的喷射装置的部分剖视图；

图25是传统的空气脉冲型分配器的部分剖视图；

图26是传统的喷射型分配器的部分剖视图；

图27A是传统的喷射型分配器的吸入过程模型的部分剖视图；

图27B是传统的喷射型分配器的排出过程模型的部分剖视图；

图28是传统墨水喷射的部分剖视图；

图29是PDP板(PDP)结构的透视图。

具体实施方式

在对本发明进行说明之前，需要注意的是，在附图中类似部分用类似附图标记或类似名称表示。

图1是本发明第一实施例的模型图。附图标记1表示活塞，它容纳在外壳2中，以便沿着轴向可移动。附图标记3表示用来容纳活塞1外周部分的轴套3，轴套3容纳在外壳2中，不能沿着轴向移动，但是可以在固定侧相对外壳2沿着旋转方向移动。

活塞1和轴套3被轴向驱动装置(箭头4)和旋转传递装置(箭头5)分别驱动。附图标记6表示形成在轴套3和外壳2的相对移动表面上的螺纹槽(图1中的黑色实线部分)，7表示流体的吸入口。在该实施例中，螺纹槽泵作为流体供给装置。

附图标记8表示活塞的端面，9表示固定侧相对表面。附图标记10表示在固定侧相对表面中心部分上形成的排出喷嘴，11表示在相对表面9上形成的排出喷嘴的开口。活塞端面8和固定侧相对表面9是可以沿着间隙方向彼此相对移动的两个表面。

附图标记12表示供给到轴套3和外壳2之间的涂层流体。附图标记13表示形成在轴套3下端和外壳2之间的排出室的端部(活塞的外周部分)。流体总是被作为流体供给装置的螺纹槽泵供给到这个排出室端部13中。

轴向驱动装置4设置在活塞1和外壳2之间，用来改变活塞1和外壳2的轴向相对位置。轴向驱动装置4可以是压电致动器(如图9中100所示)，或者是如在下面第一实施例中所述的类似装置。在活塞端面8及其相对表面9之间的间隙“h”可以被这个轴向驱动装置4改变。

在该实施例中，与上述技术方案(日本专利申请№2001-110945)不同的构成条件如下所述。

①如果在活塞端面8及其相对表面9之间的间隙“h”的最小值设定为h＝h_min，那么h_min在一个应用实例中足够大，例如，h_min＝150μm。

②螺纹槽泵设计成接近固定速率泵，其内部阻力R_s足够大。

当间隙“h”高频变化的时候，本发明技术方案中新发现的第二挤压压力就会产生对排出室14(活塞端面部分)的波动压力，排出室14是在活塞端面8及其相对表面9之间的间隙。

在活塞端面8的中央部分，附图标记15表示的部分是排出喷嘴10的上游侧，螺纹槽和外壳2形成的间隙部分是螺纹槽腔16。通过螺纹槽泵可以向排出室14供给恒定量的流体。

本发明该实施例依据这样的概念，即用第二挤压压力效应执行将从泵中出来的连续流(模拟)转换成间歇流(数字)的模数转换使得可以在将活塞端面及其相对表面之间的间隙保持足够大的同时，间歇供给高速流体。

<1>理论分析

(1)推导基本方程

为了说明本发明的原理和效果，下面推导挤压泵(暂定名称)的基本方程。

当粘性流体进入相对表面之间的狭窄间隙中，并且间隙尺寸随着时间的变化解通过下面的雷诺方程得到，方程包括在极坐标下的挤压作用的项。

$\frac{1}{r}\frac{d}{\mathrm{dr}}\left(r\frac{h^3}{12\mathrm{\&mu;}}\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dr}}\right)=\frac{\mathrm{dh}}{\mathrm{dt}}$ (1)

在方程(1)中，“P”表示压力，“μ”表示流体的粘性系数，“h”表示相对表面之间的间隙，“r”表示径向位置，“t”表示时间。而且，右侧是当间隙变化的时候用于产生挤压作用的项。图2示出了挤压泵尺寸之间的关系。而且在标记上出现的下标“i”表示该数值是位于图1中排出喷嘴开口11位置上的数值，下标“0”表示数值是在排出室端部13(活塞外周)上的数值。

假定 $\stackrel{.}{h}=\mathrm{dh}/\mathrm{dt},$ 方程的两边就可以积分。

$\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dr}}=\frac{12\mathrm{\&mu;}}{h^3}(\frac{1}{2}\stackrel{.}{h}r+\frac{c_1}{r})---\left(2\right)$

$p=\frac{12\mathrm{\&mu;}}{h^3}(\frac{1}{4}\stackrel{.}{h}{r}^2+c_1\ln r)+c_2---\left(3\right)$

接着，未定常数c₁、c₂就确定下来。压力梯度和流量之间的关系是：

$\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dr}}=Q\frac{6\mathrm{\&mu;}}{h^3\mathrm{\&pi;r}}---\left(4\right)$

假定在r＝r₁的时候，流量Q＝Q₁(见图2)，c₁由方程(2)和(4)确定：

$c_1=\frac{Q_i}{2\mathrm{\&pi;}}-\frac{\stackrel{.}{h}}{2}{r}_i^2---\left(5\right)$

当排出室端部13和流体吸入口7之间的流体阻力R_X不可忽略的时候，在排

出室端部13(在图2中r＝r₁的位置)的压力P＝P₀是：

P₀＝P_S0-R_SQ₀    (6)

当螺纹槽泵被用作流体供给装置时，流体阻力R_s等于螺纹槽泵的内部阻力。在上述方程中，P_s0表示供给源压力，它等于螺纹槽泵产生的最大压力P_max和空气的供给压力P_sup的和(P_s0＝P_sup+P_max)，用于将材料供给到螺纹槽中。从方程(4)可知，r＝r₀的情况下流量Q₀这样确定：

$Q_0=\frac{h^3{\mathrm{\&pi;r}}_0}{6\mathrm{\&mu;}}{\left(\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dr}}\right)}_{r=r_0}=\mathrm{\&pi;}\stackrel{.}{h}{r}_0^2+2{\mathrm{\&pi;c}}_1---\left(7\right)$

根据方程(3)和方程(5)到(7)，未定常数c₂这样确定：

$c_2=P_{S0}-R_S{Q}_0-\frac{6\mathrm{\&mu;}}{h^3}\{\frac{1}{2}\stackrel{.}{h}{r}_0^2+(\frac{Q_i}{\mathrm{\&pi;}}-\stackrel{.}{h}{r}_i^2)\ln r_0\}---\left(8\right)$

现在设定在任意位置r的压力P是：

P＝A+BQ    (9)

其中

$A=P_{S0}-R_S\mathrm{\&pi;}\stackrel{.}{h}(r_0^2-r_i^2)-\frac{3\mathrm{\&mu;}\stackrel{.}{h}}{h^3}\{(r_0^2-r^2)+{2r}_i^2\ln \frac{r}{r_0}\}$ (10)

$B=\frac{6\mathrm{\&mu;}}{h^3\mathrm{\&pi;}}\ln \frac{r}{r_0}-R_s$

在排出喷嘴的开口处，其中r＝r_i(图1中标记11表示)，假定P_i＝A+BQ_i。当排出喷嘴的流体阻力是R_n，得到通过排出喷嘴的流体的流量是Q_n＝P_i/R_n。为了连续流动，保持Q_i＝Q_n，排出喷嘴上游侧的压力P_i(在图1中位置15的压力)被如下确定：

$P_i=\frac{A_i{R}_n}{R_n-B_i}=\frac{R_n}{R_n+R_p+R_s}[P_{\mathrm{so}}-R_s\mathrm{\&pi;}\stackrel{.}{h}(r_0^2-r_i^2)-\frac{3\mathrm{\&mu;}\stackrel{.}{h}}{h^3}\{(r_0^2-r_i^2)+{2r}_i^2\ln \frac{r_i}{r_0}\left\}\right]---\left(11\right)$

其中当在方程(10)中r＝r₁时，A_i和B_i分别是A和B的值。此后，排出喷嘴上游侧的压力P_i可以作为排出压力P_i。

在这里，第一挤压压力P_squ1和第二挤压压力P_squ2定义为：

$P_{\mathrm{squ}1}=-\frac{3\mathrm{\&mu;}\stackrel{.}{h}}{h^3}\{(r_0^2-r_i^2)+{2r}_i^2\ln \frac{r_i}{r_0}\}$ (12)

$P_{\mathrm{squ}2}=-R_s\mathrm{\&pi;}\stackrel{.}{h}(r_0^2-r_i^2)$

第一挤压压力P_squ1归于已知的挤压效应，其是通过突然改变在活塞端面8及其相对表面9之间的间隙而在活塞端面8及其相对表面9之间产生，其中间隙“h”越小，所产生的压力越大。

产生第二挤压压力P_squ2的方法和将这个压力例如作用在超高速间歇涂布上是本申请所发现的，下面将对其进行说明。当在活塞端面及其相对表面9之间的间隙突然变化的时候，在活塞端面和流体供给源之间就产生流量变化。该流量变化与当间隙变化时导致的排出室14(活塞端部)的容量变化相适应。例如，当容量减小的时候，如果排出喷嘴的流体阻力大，不能在排出侧发现任何逃离位置的流体就会回流到螺纹槽泵一侧。结果，就产生了与螺纹槽泵的内部阻力R_s成正比的压力P_squ2。

根据方程(11)和(12)，排出喷嘴上游侧的压力Pi可以这样确定：

$P_i=\frac{R_n}{R_n+R_p+R_s}(P_{s0}+P_{\mathrm{squ}1}+P_{\mathrm{squ}2})---\left(13\right)$

通过排出喷嘴的流体的流量Q_i是：

$Q_i=\frac{1}{R_n+R_p+R_s}(P_{s0}+P_{\mathrm{squ}1}+P_{\mathrm{squ}2})---\left(14\right)$

如果排出喷嘴的半径是r_n而喷嘴的长度是l_n，那么排出喷嘴的阻力是

$R_n=\frac{8\mathrm{\&mu;}{l}_n}{{\mathrm{\&pi;r}}_n^4}---\left(15\right)$

而且，R_p是在排出喷嘴开口(图1中11所示)和活塞外周(图1中的排出室端部13)之间的流体阻力。

$R_p=\frac{6\mathrm{\&mu;}}{h^3\mathrm{\&pi;}}\ln \frac{r_0}{r_i}---\left(16\right)$

如上所述，R_s是在活塞外周(图1中的排出室端部13)和供给源一侧流动通道(吸入口7)之间的流体阻力(螺纹槽泵的内部阻力)。

(2)等效电路模型

根据上述分析结果，压力产生源和负载电阻之间的关系可以在图3中的电路模型中表示出来。

(3)当活塞端面及其相对表面之间的最小间隙h_min足够大的时候

表1给定的条件以及图4的活塞输入波形，通过方程(11)确定的排出喷嘴开口的压力P₁的结果在图5中表示，其中0≤t≤2.0msec(毫秒)的时间段对应间歇排出装置的一个循环。

需要注意的是在活塞端面及其相对表面之间的最小间隙不变(h_min＝150微米)的时候，活塞的输入波形是通过改变在三种情况(hst＝10、20、30μm)下的行程来表示的。

根据图5，在上述任何行程中压力都导致波形绕着P_ic＝3.5MPa波动。

图6表示通过排出喷嘴的流体流量Q_i的分析结果。当排出喷嘴阻力是R_n，流体流量Q_i＝P_i/R_n。虽然基于行程的幅度不同，但是流体流量Q_i都导致绕着Q_ic＝49mm³/sec波动的波形，与压力波形类似。因此，可以理解平均流量不取决于活塞行程的范围，而是被工作点(图8中的A)来决定，工作点取决于螺纹槽泵特性和排出喷嘴阻力。

这样的原因在于如果在方程(11)中h→∞，那么第一挤压压力P_squ1→0并且R_p→0。因此可以得到下列的方程：

$P_i=\frac{R_n{R}_s}{R_n+R_s}[Q_{\max }-\mathrm{\&pi;}(r_0^2-r_i^2)\frac{\mathrm{dh}}{\mathrm{dt}}]---\left(17\right)$

其中P_s0≈P_max，而且R_s＝P_max/Q_max。

方程(17)的第二项与活塞端面8及其相对表面9构成的活塞端面部分14的几何容积变化对应。位移h对时间的微分(dh/dt)是周期函数，具有正值和负值，在一个工作周期中时间的积分值是0。

也就是说，第二挤压压力P_squ2可以充当A/D转换器，将螺纹槽中的连续流流量(模拟)转换成间歇流流量(数字)。

表1

在图8中，符号(I)表示在转数N＝460rpm的情况下，螺纹槽泵压力和流量之间关系，其中最大压力P_max＝10MPa(Q＝0时)，最大流量Q_max＝77.35mm³/sec(P＝0时)。标记(III)表示排出喷嘴的流体阻力，(I)和(III)的交点就是螺纹槽泵工作点A(P_ic＝3.5MPa，Q_ic＝49mm³/sec)。

能获得上述泵特性的螺纹槽的例子在表2中表示。

图8中X轴的压力定义为排出室端部13的压力P₂与吸入口7附近压力P₁的压力差(P₂-P₁)。当压力差最小，也就是说当活塞1上升使得在螺纹槽6下端部(排出室端部13)的压力变成P₂＝-0.1MPa(绝对真空)的时候，螺纹槽泵可以传送最大流量的流体。因此，在图8中，虽然通常来说泵的最大传送量是在压力P＝-0.1MPa的时候流量为Q_max≈80mm³/sec，为方便目的，在压力P＝0MPa的时候(大气压力)流量为Q_max＝77.35mm³/sec，其中不包括明显误差。

(4)锐度的改进

在流体块被连续地吹到基底上、同时排出头和基底相对移动的情况下，排出压力的波形最好是使得排出压力在涂布之前就立即变成负压，此后立即示出产生一个陡峭的峰值，然后回到负压。通过在排出后产生负压，在排出喷嘴顶端的流体就被吸回到喷嘴中，与基底上存在的流体或飞散的流体分离。也就是说，通过“负压→突然正压→负压”的循环，就可以提供一个锐度特别好的间隙涂布。

在图5中任何一种情况下P_i＞0，压力波形都不能满足具有良好锐度的间歇涂布的条件。如果位移h对时间的微分(活塞速度)dh/dt的最大值表示为V_max，然后在压力变成负压，P_i＜0这段时间内的波形所处条件可以从公式(17)推导出来：

$Q_{\max }<\mathrm{\&pi;}(r_0^2-r_i^2)v_{\max }---\left(18\right)$

如果使用螺纹槽泵作为流体供给装置，则可以通过改变螺纹槽泵的转数来得到满足方程18的Q_max。Q_max的值越小，负压所产生的时间越长，因为供给量不能满足挤压泵的容量增长。

在行程h_st＝30μm并且处于表1所示的条件下，最大流量随着螺纹槽的转数的减少N＝460→300rpm而减少Q_max＝77.35→50mm³/sec(毫米³/秒)，在这个时候所引起的排出压力波形在图7中表示，与N＝460rpm的情况相比。螺纹槽泵在转数N＝300rpm的情况下的压力流量特征如图8所示。这种情况下泵的工作点从A变为B。参照附图7，N＝300rpm的情况(Q_max＝50mm³/sec)满足方程(18)，其中排出压力的波形使得排出压力在开始涂布之前就马上变成负压，然后表示了突变正压的产生，然后再次回到负压。负压产生的原因是在峰值压力产生的前后，在活塞端面部分的容量值超过了螺纹槽泵所能提供的最大流量Q_max，如上所述。

但是排出压力的最小值P_i＝-1.4MPa，这是因为分析模型是建立在不可压缩假设基础上的，因此当大气压力设定在P_i＝0Mpa(测量压力)的时候，就不会存在大于-0.1MPa的压力。

产生负压的水平的设定可以根据涂布过程的条件、涂层材料的特性例如拉丝性等来控制，拉丝性是指切断从喷嘴中流出的涂料线的难度。

表2

参数	符号	规范
			粘性	μ	3000mPas(cps)
转数	N	460rpm
			槽的深度	hg	0.15mm
间隙	△R	0.02mm
			脊的宽度	br	0.5mm
槽的宽度	bg	1.0mm
			泵的长度	B	36mm
槽的角度	α	20deg.
			轴的直径	D<sub>n</sub>	8.0mm

在如上所述的本发明的实施例中，第一挤压压力的产生是通过在活塞端面及其相对表面之间设定足够大的间隙来尽可能抑制，通过使用第二挤压压力，从流体供给源出来的连续流体流被转换成间歇流，从模拟形式转换成数字形式，这样就可以提供间歇涂布。在这种情况下，每滴的涂布量不取决于活塞行程，而是仅仅由于泵的压力流量特性和排出喷嘴的流体阻力，这种泵是流体供给装置的一个例子。因此，

①每滴的排出量恒定，

②周期是恒定的。

本申请的方法和装置提供了一种能同时满足条件①和②的特别有效的方法和装置。

例如，该方法和装置在R、G和B的荧光材料间歇涂布到等离子体显示面板的后侧板的独立单元(盒状肋)以便显示彩色的情况下以及别的情况下都是有效的。在PDP的条件下，独立单元是在面板上呈栅格状高精度几何对称分布，如下所述在图15的实施例中表示。在这种情况下，这种分配器可以在相同的时间间隔中将一定量的材料高速排出到独立单元中，这种分配器可以实现无与伦比的效果。

总之，本发明的上述实施例的应用例子可以通过关注涂布目标的几何对称以及通过用“时间周期”代替对称进行涂层过程，可以实现0.002秒或更短的超高速间歇涂布。

此外，在形成电路等的过程中，例如当焊料、粘合材料等被应用于电路板上的时候，涂敷的时间间隔可以是任意的。相反，在传统的空气型分配器中，涂布周期最多是0.05到0.1秒级。

<2>特定工作实施例

图9表示本发明的分配器结构的第一工作实施例，示出了这样的结构，轴向驱动装置设置有延伸通过中空外周轴的中心轴(活塞)。附图标记100表示作为轴向驱动装置的一个例子的第一致动器，其中使用超磁致伸缩元件、压电元件、电磁线圈等元件。在第一工作实施例中，使用的是层状压电致动器，具有良好的响应能力并能获得高灵敏性和大的承载能力。

附图标记101表示被作为第一致动器的压电致动器100沿着轴向驱动的活塞。通过活塞101的驱动，在活塞101的排出端面(排出室)产生了上述挤压压力。第一致动器100设置在上部汽缸102的内部。附图标记103表示作为第二致动器的电机，其在容纳了活塞101的轴套104和中间汽缸105之间提供相对旋转运动。附图标记106表示电机103的转子，附图标记107表示电机的定子。

附图标记108表示螺纹槽，其是用于向排出侧压力输送流体的流体供给装置的实例，它形成在轴套104的外表面上。螺纹槽抽吸腔110是通过轴套104和下部汽缸109之间的相对旋转来获得抽吸作用，抽吸腔位于轴套104和下部汽缸109之间。

而且，在下部汽缸109中形成有与螺纹槽抽吸腔110连通的吸入孔111。附图标记112表示连接在下部汽缸109下端的排出喷嘴，在其中心部分形成有排出孔113。附图标记114表示轴套104的排出侧推力端面。附图标记115和116表示支撑轴套104的球轴承。

而且，附图标记117表示在活塞101顶部的凸缘部分，118表示连接在压电致动器100上的盘部分，119表示用来探测活塞101轴向位置的位移传感器，120表示铰链部分，该部分使凸缘部分117在轴向弹性变形。每个部件的尺寸都是确定的，这样铰链部分120的弹性变形就可以给压电致动器100合适的初步压力。

在这个第一工作实施例中，活塞101(中心轴)延伸穿过轴套的内部，活塞101和轴套104分别被独立的致动器驱动。也就是说，活塞101只沿着轴向被驱动，轴套104仅仅沿着旋转方向被驱动。

如同本发明人在日本专利申请No.2000-188899所述，给定一种结构(双自由度致动器结构)，使用超磁致伸缩元件(或移动磁体)使得轴线性运动，同时电机驱动轴旋转，就可以提供单个轴，中心轴和轴套与该单轴成一体。

图10表示本发明的第二工作实施例，示出了作为流体供给装置的螺纹槽泵和活塞彼此分离设置的情况。附图标记51表示主轴，它容纳在外壳52中，能沿着旋转方向移动。主轴51被旋转传递装置(箭头53)例如电机驱动旋转。附图标记54表示形成在主轴(轴套)51和外壳52的相对移动表面上的螺纹槽(图10中的黑色实线部分)，55表示流体的吸入口。附图标记56表示使得活塞57沿着轴向移动(箭头58)的轴向驱动装置，59表示活塞57的端面，60表示固定侧相对表面，61表示连接在外壳52上的排出喷嘴。活塞端面59和固定侧相对表面60作为可以沿着间隙方向相对移动的两个表面(排出室)。附图标记62表示主轴端部，63表示活塞外周，64表示连接主轴端部62和活塞外周63的流动通道。涂层流体65总是被螺纹槽泵54通过流动通道64输送到活塞外周63上，螺纹槽泵是流体供给装置的一个实例。附图标记68表示位于活塞57的端面59和固定侧相对表面60之间的排出室。轴向驱动装置56改变活塞57和固定侧外壳52之间的轴向相对位置。活塞端面59和固定侧相对表面60之间的间隙“h”被轴向驱动装置56改变，这种结构与图1的第一实施例相同。类似的，螺纹槽泵和活塞57的结构条件是：

①如果在活塞端面及其相对表面之间的间隙“h”的最小值设定为h＝h_min，那么h_min足够大，例如，h_min＞150μm。

②纹槽泵设计的接近固定速率(或固定流量)泵，其内部阻力R_s足够大。

当涂布装置构造为泵部分66和用于通过轴向驱动装置驱动活塞的部分(活塞驱动部分67)彼此分离设置，如第二工作实施例所示，根据实施例所应用的目的就可以最大限度的简化结构，上述泵部分是流体供给装置的一个例子。例如，当活塞驱动部分是使用压电元件作为轴向驱动装置，压电致动器部分可以做得足够紧凑。

下面对本发明的压力产生原理进行补充解释。即使不使用第二挤压压力，在“具有改变间隙的装置和设备的活塞”和“流体供给源”之间形成“节流阀”，这样就可以产生压力。例如，在传统的墨水喷射型的情况下，附图28中标记656表示的部分对应节流阀。在传统墨水喷射型的压缩和排出行程中，这个节流阀贡献于压力产生。但是在吸入过程中，这个节流阀变成从供给源输送到活塞部分(排出室)的流体涂布流体阻力。因为这种流体阻力，特别是当高粘度、流动性差的流体间歇高速涂布的时候，就不可能在很短时间内将流体输送到活塞部分中，这就限制了间隙涂布周期。

在本发明的第二工作实施例中，使用螺纹槽泵，当压力差为最小，即在活塞向上移动的吸入行程中，螺纹槽泵可以输送最大流量的流体。螺纹槽的最大流量Q_max可以由螺纹槽的参数、转数等自由选择，而与流体粘性无关。因此，这个实施例中的分配器在吸入行程中流体填充时间内间歇期间就没有限制。本发明中螺纹槽泵的作用可以被认为是“单向二极管”，使流体很容易向前流(朝着排出端)，但不容易向回流。

<3>多头分配器

(1)使用多头分配器的问题

在上述分配器工作实例或实施例中，分配器是单头分配器，其作为流体供给装置的泵部分和活塞驱动部分成一对布置。

在下文中，将进一步介绍本发明提高头的生产周期时间的方法。

如上所述，现在很需要使用分配器的直接形成图案的方法，以便解决上述在PDP上形成荧光材料层时产生的问题，也就是涉及丝网印刷和照相平版印刷的问题。然而，即使在荧光材料被分配器形成在面板屏幕上的情况下，也需要等于丝网印刷法时间的生产周期时间。

当本发明被用于荧光材料被间歇涂布到独立单元上的过程上的时候，除了上述涂布过程的条件①每滴的排出量恒定、②周期恒定，和③超高速涂布之外，还要满足下面的条件：

④分配器是多头型的；

⑤每个头的流量是可以补偿的。

下面将解释条件⑤的原因。利用涂布装置的结构，即作为流体供给装置实例的泵和驱动活塞的轴向驱动装置彼此分离设置，如第二工作实施例所述，可以通过将流体分支地从一套泵部分供给到多个活塞驱动部分实现具有多个喷嘴的涂布头。

参照附图11的透视图，附图标记200表示泵部分，其是流体供给装置的实例，附图标记201、202和203分别表示活塞驱动部分A、B和C，每个都包括压电致动器和活塞。附图标记204表示框架，其中具有连接泵部分200和活塞驱动部分的流动通道(对应附图10中的64)。

图12表示多头分配器的等效电路模型图。标记P_squ11、P_squ12和P_squ13分别表示活塞驱动部分的第一挤压压力，R_p1、R_p2和R_p3表示活塞端面在径向的流体阻力，R_n1、R_n2和R_n3分别表示喷嘴阻力。R_p1-R_p3的数量是与方程16所示间隙“h”的立方成反比。R_p1-R_p3表示“可变阻力”，其允许在不拆开涂布装置的条件下控制流量。

在上述工作实施例中，活塞端面及其相对表面之间的间隙“h”设定得足够大，这样就可以尽可能抑制第一挤压压力的产生，这样每滴的排出量仅仅由泵部分的条件设定(例如转数)来决定。当流体从一套泵部分分支地涂布到多个活塞驱动部分的时候，如果单个活塞驱动部分的尺寸精度、流体阻力等等完全相同，那么流体就会以相等的流量从泵部分输送到各个活塞驱动部分。但是，为了使涂布目标如显示器达到涂布量百分之几的精度要求，最好流量精度可以精确控制。

(2)流量控制方法

现在，回到研究所推导出的基本方程(方程11)。

图13的是当螺纹槽的转数N＝300rpm、活塞最小间隙h_min＝15μm和h_min＝150μm的时候，通过方程(11)确定和比较排出压力特性的图表。与直觉预测相反，从对于活塞最小间隙h_min变大、排出压力的数量增加的对比分析可以得到惊人的结果。在h_min＝150μm的时候，每滴的排出量比较大。

当活塞最小间隙h_min增加的时候，第一挤压压力接近为0(P_squ1→0)。但是，因为活塞端面及其相对表面之间的止推流体阻力R_p接近于零(R_squ1→0)，所以偏微分压力比(＝R_n/(R_s+R_p+R_n))增加(参见方程(13))。

在上述分析条件下，因为偏微分压力比的增加大于P_squ1→0的效果，所以压力P_i的大小随着h_min的增加而增加。

图14B表示在图14A中在N＝300rpm的情况下活塞最小间隙h_min与每滴排出量之间的关系。利用超过了h_min＝0.1mm的附近的最小间隙，每滴的排出量就集中为确定值Q_s→Q_se且不依赖h_min。上述排出量的集中值Q_se取决于工作点，工作点取决于流体供给装置的一个实例的泵的压力流量特性和泵载荷(排出喷嘴流体阻力R_n)，泵载荷与活塞行程、最小间隙等参量无关。

根据上述分析结果，每个头的流量控制可以通过下列条件实现：

①随着头中流量的巨大变化，活塞的最小间隙h_min的范围是0＜h_min＜h_x，在这个范围内包括了第一挤压压力的明显效果，也就是说包括了排出量相对于间隙的突然梯度。

②因为每滴涂布量要有很高的精度，所以活塞最小间隙h_min设定在h_min≈h_x附近，在这里排出量相对于间隙具有光滑梯度。

假设值h_x对应于在区域0＜h_min＜h_x内的Q_s的包络线(I)与Q_s＝Q_se直线(II)的交点，其中包络线是背离h_min弯曲的。

至于活塞的位移，提供用于探测活塞绝对位置的位移传感器并执行闭环控制，可以实现任意位置控制。但是在使用电磁致伸缩元件，例如压电元件、超磁致伸缩元件等的情况下，因为行程限制(0到数十微米)，所以对活塞最小间隙h_min的控制可以通过联合使用机械方法和电控制方法来实现。

例如，在活塞位置被机械方法第一次初步确定之后，每个头的活塞位置就通过使用基于流量测量数据的电子控制来再次补偿。

而且，即使是在用于上述流量控制①和②的条件下，组合使用用于供给源泵的输出流量设定方法可以控制活塞端面及其相对表面之间间隙足够大的点处的流量。例如，当流量太大以致于活塞最小间隙h_min不得不设定得很小的时候，可以减少螺纹槽泵的转数来使得h_min被设定成比较大的值。这在处理粉末和颗粒材料的时候具有优势，如下所述。

上述用于多头中的头的流量差异补偿的方法也可以用于单头的情况。在单头的情况下，最小间隙h_min被设定h_min≈h_x的附近或0＜h₀＜h_x范围内，则可以通过控制h_min取代对泵转数的控制，来控制高速流量。电机转数控制的响应度最多是0.01到0.05秒级，并且是有限制的，但是由电磁致伸缩件驱动的活塞的控制响应度可以处于0.001秒级甚至更少。

除了通过活塞的最小间隙h_min来控制流量的方法之外，还可以通过活塞输入位移波形的平均值或中心值来控制流量。

活塞的最小间隙h_min被设定在h_min≈h_x附近或0＜h₀＜h_x范围内的时候，为了提高间歇涂布的锐度，当在公式(13)中间隙“h”对时间的微分为最大值的时候，给定第一挤压压力P_squ1＝P_squ10和第二挤压压力P_squ2＝P_squ20，最好将电机转数、活塞行程、间歇频率等设定成满足P_s0+P_squ10+P_squ20＜0。

(2)涂布装置和涂布方法

图11的透视图表示了一个例子，其结构是多个活塞驱动部分为一套泵部分设置，泵作为流体供给装置的一个例子，这种装置整体上尺寸可以降低很大的程度。虽然在这里作为流体供给装置的例子的泵部分在小型化上通常有限制，但活塞驱动部分允许使用小直径的压电致动器或类似装置，其中当使用多头结构的时候，该结构就使得在单个喷嘴之间的间距足够小。

此外，还可以将附图11中所示的多头结构作为子单元，而上述涂布装置具有多个组合的子单元。

下面，如图15所示，假定了一个过程，其中连续不断地将荧光材料涂布到PDP的独立单元中，同时具有多个喷嘴的本发明的实施例和工作实施例的分配器在基底上相对移动。附图标记850表示构成后侧板的第二基底，851表示由隔离肋构成的独立单元。独立单元851包括单元851R、851G和851B，R、G和B荧光材料的能分别被涂布到上述单元里面。在荧光材料852中包括R荧光材料852R(红色)、G荧光材料852G(绿色)和B荧光材料852B(蓝色)。在附图15中，只示出了分配器的喷嘴部分，没有示出分配器的主体部分。

下面只关注一个喷嘴853。在这个方法中，从分配器中流出的荧光材料不断被涂布到独立单元851中，如图16的放大图所示，要保持喷嘴853顶端和隔离肋顶端854之间的距离H。原因如下：PDP独立单元的容积和荧光材料浆糊要填充到整个容器中，例如在这个工作实施例中，PDP独立单元的容积V＝0.65mm长×0.25mm宽×0.12mm深≈0.02mm³。这是因为在荧光材料涂层流体的填充和干燥过程中，在上述单元的内壁上要形成一层厚的荧光材料层。

在荧光材料浆糊被涂布到单元中的时候，高粘度浆糊由于其流动性不好，就无法很快地填充到整个单元容器中。它的弯月面将这样形成，即当具有比隔离肋854更膨胀的上部形状被维持时，浆糊从上面被填充进去。因此，即使是处于向目标单元中的涂布停止的状态下，弯月面也不会变得平坦。假如在涂布过程中排出喷嘴853与这个膨胀的荧光材料弯月面接触的时候，流体就会粘接在喷嘴上，这样从喷嘴流出的流体就在喷嘴端部聚集流体的影响下就会遇到很多麻烦。因此，必须在排出喷嘴853和隔离肋顶部854之间保持足够的间隙H。

在这个工作实施例中，为了防止流体粘接在喷嘴的顶端，至少必须使H≥0.5mm。而且，当H≥0.1mm的时候，就可以防止流体粘接，这样就可以长时间、高可靠地使用间歇涂布。

本发明实施例以及工作实施例中的分配器使得能够实现一种方法，可以将流体对准并吹送到特定的“独立单元”中，同时排出喷嘴853的顶端及其相对表面之间的间隙H保持足够大，并且可以吹送高粘性粉末和颗粒物质，同时流动通道的间隙保持比粉末材料的颗粒尺寸要大。

在传统方法中，无论是“喷射型分配器”(图26)还是“墨水喷射型”(图28)，都可以使涂层流体流动。

但是，如上所述，在“喷射型分配器”中，因为在两个相对移动部件之间有零间隙机械滑动部分，所以就很难长时间使用具有荧光材料微小颗粒或类似物的粉末和颗粒材料。而且，对于“喷射型分配器”来说，由于其原理和结构的原因，很难处理粘度为100mPa.s甚至更高粘度的高粘度流体。因此，使用本发明的涂布装置的特点可以总结为，该装置是：

(1)可以处理数千到数万mPa.s(cps)粘度的高粘度流体；

(2)即使使用的涂层材料的颗粒尺寸为几个微米，也可以防止堵塞；

(3)即使在毫秒级甚至更短的周期的间歇涂布中也可以使用；

(4)能使涂层流体飞散到距离排出喷嘴0.5mm到1.0mm远的点上；

(5)能够很精确地保证每滴的涂布量；

(6)很容易制造出多头结构，并且结构简单。

(1)到(6)这些点也是使用分配器通过直接形成图案，以取代传统的丝网印刷或照相平版印刷法，在独立单元系统上形成荧光材料层的必要条件。下面将介绍(1)到(6)点是必要条件的原因，以及为什么分配器要具有这些条件。

要形成荧光材料层之所以需要(1)点是因为如上所述，带有少量溶剂的高粘度浆糊状流体要用来作为容纳着荧光材料的涂层材料，以便在涂敷和烘干步骤之后在肋壁面上形成膨胀10到40μm厚的荧光材料层。而且，本发明可以用于处理数千到数万mPa.s(cps)粘度、甚至5000到10000mPa.s的高粘度流体的一个原因是，当使用螺纹槽泵作为流体供给装置一个例子的时候，通过这个螺纹槽泵就很容易获得将高粘度流体压力输送到活塞侧(排出室)中的泵送压力。而且，通过使用高粘度流体，因为挤压压力与粘性成正比，所以就可以产生一个很大的排出压力。假设所产生的压力P_I＝10Mpa、活塞的直径为表1中的D₀＝3mm，然后施加到活塞上的周向载荷f＝0.0015²×Π×10×10⁶≈70N。在该工作实施例中，在活塞侧具有电磁致伸缩致动器，能承受上述载荷。

要形成荧光材料层之所以需要(2)点是因为如上所述，荧光材料微小颗粒的颗粒尺寸只有几个微米级，这些颗粒通常是按顺序排列来显示以便获得更高的亮度。而且，本发明中分配器不容易在流动通道中发生堵塞的原因是因为能够使用第二挤压压力，最容易发生堵塞的活塞及其端面之间的最小间隙值h_min就可以设定到比粉末的颗粒尺寸大，例如h_min＝50-150μm甚至更大。

下面将解释为什么在要通过直接形成图案来在独立单元系统上形成荧光材料层需要(3)点。即，例如，在42英寸宽的PDP中，如果像素数是852RGB长×480宽，那么独立单元的数目是3×408960≈1230000pcs。假设荧光材料的涂布过程的时间T_p＝30sec，而且在涂布装置上安装了100个喷嘴，那么每滴的时间是T_S＝30×100/1230000≈0.0024sec。这个值不超过传统空气型分配器或螺纹槽分配器的响应度的1/100。因此，考虑到规模生产率，需要一种超过现有型号的快速响应分配器。

本发明中的分配器可以满足(3)点的一个原因是因为活塞端面及其相对表面之间间隙h_min可以设定为50-150μm甚至更大，这样在流体填充过程(活塞上升的吸入过程)中从供给源泵到排出室(附图1中的14和附图10中的68)的流动通道中的流体阻力就可以降到最小。因为通向排出喷嘴的径向流动通道中的流体阻力很小，所以即使在使用流动性很差的高粘度流体的时候填充时间也很短。

而且，在这种分配器中，可以有效地使用带有压电元件、超磁致伸缩元件等的电磁致伸缩致动器，这些部件具有很高的响应度，例如可以达到0.1msec甚至更短。而且电磁致伸缩致动器的行程被限制在30到50μm以达到实用水平，该分配器由于使用了第二挤压压力，即使在间隙h_min比较大的情况下也可以产生很大的压力。从方程(12)中可以看到第二挤压压力仅仅取决于间隙的微分dh/dt(速度)，而不取决于间隙“h”的绝对值。因此，利用能获得很大速度dh/dt的电磁致伸缩致动器，就可以在一个剧烈、短暂的周期中获得5到10MPa高峰值的排出压力。

在传统“喷射型分配器”中(图26)，很容易装配上用来代替驱动针555的机构的电磁致伸缩致动器。但是，在这种情况下，在图27A所表示的吸入过程中，在球形的凸起部分559和凹陷部分561之间形成的吸入部分564的间隙在电磁致伸缩致动器行程的条件下最多是数十个微米。结果，主要是在高粘度流体的情况下，因为将流体填充到抽吸腔553中需要时间，所以使用这么快的磁致伸缩致动器就没有什么好处。

要通过直接形成图案形成荧光材料层之所以需要(4)点是因为如上所述，在涂布过程中必须避免在膨胀的隔离肋顶部的荧光材料弯月面和排出喷嘴顶端之间发生接触。而且，要满足(4)点的原因还在于，通过使用具有很快响应度的电磁致伸缩致动器，本分配器可以很容易在一个剧烈、短暂的周期中获得5到10MPa甚至更高峰值的排出压力。使用波峰可以克服喷嘴端部的表面张力，这样就可以使高粘度流体飞散很远的距离。

需要(5)点的原因是在独立单元中荧光材料填充量的精确度应该是例如大约±5％。可以满足(5)点的原因是在分配器的间隙涂布中每滴的涂布量原则上仅仅由“供给源的压力流流量特性和在排出喷嘴流体阻力工作点上流量”和每个单位时间涂布数量来决定，而不是由活塞行程、绝对位置或涂层流体流动速度决定。具体来说，通过使用螺纹槽泵作为供给源泵，就可以通过仅仅改变间歇频率和螺纹槽轴的转数来设定每滴的特定涂布量。

在传统的分配器中，因为活塞行程、绝对位置或涂层流体流动速度都会大大影响排出量，所以就需要严格控制。例如，在空气型的分配器中，排出量与流体流速成反比。在喷射型分配器中，排出量和行程成正比。另一方面，在这种分配器中，螺纹槽轴的转数可以通过直流伺服电机来控制，这样就可以保持一定转数，不会有损害间歇涂布量的因素。

需要(6)的原因是在直接形成图案的情况下，需要在涂布装置上安装至少数十个头。为了代替传统方法，所需要的方法必须保持能与照相平版印刷法或丝网印刷法类似的性能。

要满足(6)的原因是如同在上述的(5)的情况下，该涂布装置可以使得在间歇涂布中每滴的涂布量小于活塞行程和绝对位置，这样就可以简化活塞驱动部分(图10中的67所示)。也就是说，该分配器可以不必满足过程控制的所有条件，例如对活塞驱动部分中相对移动部件(图10中的57和52)的高精度加工、在装配过程中对所有部件的精确对正以及活塞行程的高精确度，而这些都是传统分配器所需要的。因此，就可以大大简化作为一个整体来驱动彼此独立的多个活塞的多头装置。

(3)隔膜型头装置

图17A到17D表示本发明的第三实施例，示出了由隔膜及其相对表面构成的排出室(对应附图1中的14和附图10中的68)，该隔膜由压电致动器直接驱动，这样在隔膜及其相对表面之间的间隙就可以变化。设置作为流体供给装置一个例子的螺纹槽泵和用来产生挤压压力的活塞，这样在第二工作实施例中它们就可以彼此分离。

图17A表示前侧部分剖视图；图17B是侧视图；图17C是俯视图；图17D是上部底板和下部底板构成的流动通道的示意图；图17E是隔膜部分的部分放大剖视图。

附图标记301表示主轴，其容纳外壳302中以便可以沿着旋转方向移动。主轴301由电机303驱动旋转，电机只是旋转传递装置的一个例子。附图标记324表示用来支撑主轴301的轴承。附图标记304表示形成在主轴301和外壳302相对移动表面上的螺纹槽，附图标记305表示流体吸入部分，306表示用来容纳涂层(涂布)材料307的注射器，308表示用来提供辅助空气压力的气管。附图标记309表示连接电机输出轴310和主轴301的联轴器，311表示形成在上部底板上、具有足够大的螺纹槽泵侧流动通道直径(大约为几个毫米)的排出口。

附图标记312表示活塞，313表示压电致动器，它作为用来沿着轴向驱动活塞312的轴向驱动装置的例子，314表示用来固定压电致动器313上端的压电致动器外壳。315表示活塞312的端面，316表示上部底板，317表示下部底板，318表示中间板，319表示位于上部底板316和下部底板317之间、利用中间板318的厚度形成的流动通道。附图标记320表示通过减少上部底板316的厚度所形成的隔膜，321表示安装在下部底板317上的排出喷嘴。在下部底板317和排出喷嘴321上有排出口322。

隔膜320及其固定端面323用作可以沿着间隙方向移动的两个相对表面。作为轴向驱动装置例子的压电致动器313改变隔膜320及其固定面323之间的轴向相对位置。两个相对移动表面之间的间隙“h”(见图17E)被轴向驱动装置改变，参见附图1和10中的实施例和工作实施例。

通过该工作实施例中的头结构，从螺纹槽泵出口伸出到排出口的流动通道就可以处于完全密封状态。这样就可省去对活塞部分的密封。

而且，因为电磁致伸缩致动器的输出端被压到与隔膜直接接触从而被驱动，所以就可以减少机械操作部分的数量。也就是说，与图10结构中活塞57对应的部分可以减少尺寸，电磁致伸缩致动器的惯性载荷也可以减小。结果，就可以以更高的频率提供间歇涂布。

图17A是涂布装置控制框图的简化视图。附图标记325表示指令信号发生器，用来给压电致动器313提供驱动方法，326表示控制器，327表示驱动器，给压电致动器313提供动力，328表示从设置在一个阶段上的线性刻度导出的位置信息。通过控制器326，压电致动器313被驱动器327按照根据预定上升和下降波形、间歇周期、幅度、最小间隙和活塞的类似指标的指令信号驱动，也根据从线性刻度导出的信息328来驱动，线性刻度检测涂布装置和基底之间的相对速度和相对位置。

作为用在活塞312的轴向驱动装置的一个例子，虽然在工作实施例中使用的是压电致动器313，但是也可以使用电磁致伸缩致动器之一的超磁力致动器。

(4)流量控制的其它方法

图18A和18B表示本发明的第四实施例，示出了不仅头之间的流量差异可以通过设定能产生第一挤压压力和第二挤压压力的活塞(图17中的312)的最小间隙h_min来补偿，而且还可以在从螺纹槽泵到每个喷嘴的流动通道上提供流量补偿功能(装置)。图18A表示前部部分剖视图；图18B表示了连接了螺纹槽泵和隔膜的流动通道。附图标记351表示主轴，352表示壳体，353表示电机，354表示螺纹槽，355表示吸入口，356表示荧光材料357的注射器，358表示气管。359表示联轴器，360表示具有足够大的流动通道直径(大约为几个毫米)的螺纹槽泵侧排出口，361表示主活塞，362表示作为轴向驱动装置例子的压电致动器，363表示压电致动器外壳，364表示上部底板，365表示下部底板，366表示中间板，367表示在上部底板364和下部底板365之间形成的流动通道。附图标记368表示通过减小上部底板364的厚度所形成的主活用塞隔膜，369表示排出喷嘴。附图标记370表示流量补偿压电致动器，371表示通过减小上部底板365所形成的流量补偿压电致动器。主活塞用隔膜368及其固定面在第三工作实施例中作为能沿着间隙方向相对移动的两个表面。但是，在这种情况下，主活塞的最小间隙h_min要设定到足够大，例如，h_min＞150μm。

在流量补偿隔膜371及其相对面之间的间隙h_s可以通过改变流量补偿压电致动器370的输出轴372(子活塞)的位移来控制。一旦间隙h_s确定下来，就保持一种状态，其中恒定电压被施加到流量补偿压电致动器370上，这个状态就可以保持确定的间隙h_s。

参照附图12中多头的等效电路模型，R_p1-R_p3的数量与间隙“h”的立方成反比，如方程(16)所示。因为h_min足够大，所以主活塞的R_p1-R_p3是R_p1-R_p3→0。这样就可以用R’_p1-R’_p3(未示出)来进行流量补偿。虽然在该工作实施例中用于流量补偿的h_s设定为50μm甚至更少。但是用于流量补偿的h_s也可以由在流体实际间歇高速供给的时候从单个喷嘴的实际测量值来确定。虽然压电致动器370在该工作实施例中是作为流量补偿压电致动器370，但是也可以使用机械补偿装置。例如，可用其中一毫米输出轴用作子活塞的手动型装置。

(5)开始和结束控制

下面将介绍在使用本发明对PDP的独立单元进行间歇涂层的时候的开始和结束控制方法。回到附图15，假设一个过程，在具有多个喷嘴的分配器与基底格保持相对移动的同时，将荧光材料持续不断的涂布到PDP的独立单元中。下面仅仅关注一个喷嘴853。

假设面板屏幕具有上面有荧光材料层的“显示区”855和位于显示区855周边、上面没有荧光材料层的“非显示区”856。“非显示区”856的周边用虚线857表示。

间歇涂布流体的同时，喷嘴853沿着箭头858所指示的方向在面板屏幕的显示区高速移动，然后在当间歇涂布完成的时候的时间点，喷嘴853在喷嘴排出中断的同时进入非显示区856。在非显示区856中，喷嘴853在沿着箭头859指示的方向调头，然后穿过邻近的区间，再次回到显示区855，分配器重新开始间歇排出。

图19A表示活塞相对时间的位移曲线，其中附图标记950表示活塞，951表示排出室(与图1中的14对应)。图19B表示电机的转数N相对时间t之间的关系。在喷嘴853将涂层材料涂布到显示区855端部的单元中之后，活塞950沿着固定位移图案上升。在这种状态下，也就是说，当t＝T₁的时候，喷嘴853开始朝着非显示区移动，同时活塞950开始再次上升，画出一个平缓的倾角952。假定由于活塞950的上升而在每个单位时间内排出室951的容积增量是Q_P，而螺纹槽泵的最大流量是Q_max，如果Q_P＞Q_max，那么排出就保持在中断状态(见方程(18))。在t＝T₁的时候，螺纹槽泵的电机转数设定为N→0。当处于这种情况的时候，最好辅助空气压力(图17A中的308)也中断。电机控制和空气压力控制的响应度比电磁致伸缩装置控制大约低2位，其中升降时间最多是T＝0.05sec。活塞行程和活塞直径设置成能保持Q_p＞Q_max并且活塞950可以在时间T内保持上升。

当喷嘴853在面板的端面上的U形转弯区域上运行(非显示区856)的时候，喷嘴853和面板的相对速度变得相当低或接近零。如果在这个区域内材料还从喷嘴中流出，那么从很多喷嘴排出出来的材料会叠加起来，这样材料就可以沉淀到基底(非显示区856)上。结果，所出现的问题就是沉淀材料和排出喷嘴的端部的粘连。因此，最好能在U形转弯区域域保持排出中断。在t＝T₃的时候，重新开始排出，在这个时间内电机可以开始旋转，这个时间要提前考虑电机启动所需的时间T_m。当开始排出后紧接着的涂布量不稳定，那么喷嘴最好是处于非显示区856的位置，在经过一到两次的空转供给操作之后，就开始给独立单元进行涂层涂布。

从涂布状态快速转变到中断状态的方法，例如当排出喷嘴从“显示区”进入到基底上的“非显示区”的时候，活塞开始进入上升行程来中断排出的方法，也可以用于连续直线涂层涂布中。而且，电机的转数随着活塞上升而减少或为零的方法也可以用于连续直线涂层涂布中。

例如，连续直线涂层中，在“显示区”画完连续线后，排出喷嘴在“非显示区”U形转弯，同时保持排出中断状态，然后当排出喷嘴再次进入“显示区”后同时开始连续直线涂层。在这种情况下，因为本发明使用了第二挤压压力，就可以使用在上述部分<1>--<3>中介绍的涂布方法和分配器结构。例如，假定在活塞端面及其相对面之间的间隙“h”的最小值为h＝h_min，h_min的值可以设定成足够大，例如h_min＝150μm，以满足h_min＞h_x。因此，即使间隙“h”由于部件的热膨胀而波动数个微米，能引起连续涂层涂布的流量的波动的影响也有限。而且，还可以采用确定h_x的方法、对多头流量进行补偿的方法等等，只要将间歇流量变换成连续流量就可以了。

<4>其它补充说明

<4-1>减轻活塞驱动部分重量的方法

图20是本发明第五实施例的透视图，其中作为流体供给装置的一个例子的泵部分和活塞驱动部分通过固定管连接在一起，其中泵部分设置在固定侧，活塞驱动部分设置在高速运行状态一侧。在这种情况下，因为活塞驱动部分的重量比较轻，所以就有利于相对于面板对排出喷嘴端部进行高速速度控制和位置控制。

附图标记150表示面板，其两侧都设置有一对Y轴方向传送部件151、152。而且在Y轴方向传送部件151、152上安装有X轴方向传送部件153以便沿着Y-Y’方向移动。而且，在X轴方向传送部件153上安装有Z轴方向传送部件154以便沿着X-X’方向移动。在Z轴方向传送部件154上安装有活塞驱动部分155，其包括压电致动器和活塞。

附图标记156表示泵部分，其作为流体供给装置的一个例子安装在固定侧。附图标记157表示固定管，它连接泵部分156(例如对应图10中的泵部分66)和活塞驱动部分155(例如图10中的活塞驱动部分67)。如果固定管的弹性所引起的可压缩性在完成高速间歇涂布的情况下很重要，那么本发明的装置中的活塞最小间隙h_min最好足够小。

<4-2>提供涂布暂停阶段的方法

图21A和21B表示在间歇涂布的过程中设置“涂布暂停阶段”的工作实施例。特别是，在这种涂布方法中，当在相同时间间隔中供给了n个等量的点之后，涂布在一个点中止，然后重复在相同时间间隔中供给n个等量的点的操作。例如，这个方法所适用的情况是，在电路形成的芯片元件粘接过程中，一个点需要用不同的粘接材料来粘接，这样涂布就需要仅在这个位置暂停。

图21A表示的是活塞的位移曲线相对时间的关系，其中附图标记750表示活塞，751表示排出室(对应图1中的14)，752表示排出喷嘴。在图21B中，附图标记753表示基底，754表示涂布到基底753上的点。

时间t＝T₁作为开始点，活塞750就可以进行n点的间歇涂布，同时沿着一条平缓向下倾斜的直线755重复同幅度的上升和下降。当时间t＝T₂时，活塞750上升的幅度大于固定阶段的幅度。在间歇涂布开始时间点上直线的开始值等于t＝T₁时直线755的值。如果活塞750在固定状态下的时间段是ΔT，那么从大上升到下一个下降的持续时间是2ΔT。在t＝T₃后，活塞750重复间歇涂布，同时再次沿着平缓向下倾斜的直线756重复相同幅度的升降。在n点的间歇涂布已经停止的时间点上，直线756的端点值等于t＝T₂时直线755的值。

从t＝T₂到t＝T₃的时间间隔中，其时间宽度是2ΔT，两次操作的流体的总涂布流量可以从螺纹槽泵中填满到排出室751中。但是，在t＝T₃的间歇涂布中，活塞下降的幅度仅仅是固定的，因此只能供给固定的流体流量。在这种情况下，就可以体现本发明的特征，即当活塞最小间隙h_min很大的时候，排出压力不取决于活塞最小间隙h_min的绝对值。

聚集在排出室751中超过一次所用量的流体然后被排出，同时在用于n点的间歇涂布中等量的分布。因此，使用这种方法就可以在具有涂布暂停部分的每个部分都提供每滴涂布量相同的间歇涂布。

该方法特别适用于间歇涂布的时间间隔设定成恒定值的涂布过程，例如，分配器固定，而上面安装了基底的传送机等速运行的情况。

<4-3>在某点改变间隙涂布量的方法

下面将描述在某点改变间隙涂布量的情况。

例如，当开始涂层涂布之后，如果第n个每滴的涂布量是其它涂布量的两倍，就进行下面的步骤。假定在第(n-2)和(n-1)个涂布之间的时间间隔是ΔT_n-1，在第(n-1)和n个涂布之间的时间间隔是ΔT_n，而且在第n和(n+1)个涂布之间的时间间隔是ΔT_n+1。假设ΔT_n＝2ΔT_n-1，ΔT_n-1＝ΔT_n+1。那么在第(n-1)次涂布的时候从螺纹槽泵中排出并填充到排出室中的总流体流量Q_m-1＝ΔT_n-1×Q_max，在第n次涂布的时候从螺纹槽泵中排出并填充到排出室中的总流体流量Q_n＝ΔT_n×Q_max＝2ΔT_n-1×Q_max。因此，Q_n＝2Q_n-1。当从螺纹槽泵中排出并填充到排出室中的总流体流量与从喷嘴中流出的流体在每滴的涂布量成正比的时候，第n次的涂布量是其它次的两倍。但是，活塞行程最好设置成足够大，这样在从排出结束到排出开始才有足够的时间(ΔT_n)，于是排出室可以保持足够的负压状态。虽然上述说明是用于只有第n个涂布量是其它的两倍的情况，但是也可以反过来，用于第n个涂布量是其它的一半的情况，它适用于设置成ΔT_n＝ΔT_n-1/2和ΔT_n-1＝ΔT_n+1。在这个原理下，这种分配器在每滴可以设定成任何除布量。

虽然传统的分配器设计成通过活塞的机械位移(行程)来控制每滴的涂布量，但本发明的分配器可以通过控制时间间隔来控制涂布量。

<4-4>相对于最小间隙h_min确定排出量Q_s曲线的拐点h_x的方法

如上所述，活塞端面及其相对面之间最小间隙h_min的设定在本发明中是非常重要的。设定h_min＞h_x就可以确定不依赖活塞任何波动(位移)和活塞绝对位置的稳定的间歇涂布。设定h_min≈h_x就可以在多头之间提供细微的流量补偿。确定拐点h_x的方法有：

(1)经验方法

随着活塞端面及其相对面之间最小间隙h_min的确定，在执行间歇排出的同时，在每滴的总排出量Q_s也确定了。Q_s比h_min的测量值就可以标绘出来，拐点h_x就确定了。

(2)理论方法

①精确方法

给定活塞位移的输入波形h(t)，通过方程(14)来确定流量Q_i。

排出过程中的流量Q_i与时间t一起决定在每滴的总排出量Q_s。Q_s比h_min的测量值就可以标绘出来，拐点h_x就确定了。图14B中的表格就是这么确定的。

②简单方法

下面将介绍一种确定拐点h_x的更简单的方法。

如上所述，当最小间隙h_min足够大的时候，流量Q_i所表现的波形是以工作点流量Q_ic为中心波动，虽然幅度根据行程h_st大小而不同。

也就是说，平均流量不取决于活塞行程的大小，而是被工作点(图8中的A)所决定，工作点取决于螺纹槽泵特性和排出喷嘴的阻力。也就是说，在恒定时间的条件下，可以根据在活塞行程h_st为0的时候比较连续流量来对每滴的总排出量Q_s进行比较。

参考方程(14)，如果h_st＝0，那么P_squ1→0、P_squ2→0。因为P_s0不取决于间隙“h”，拐点h_x就可以被标测值φ比h来确定，可以使用下面间隙“h”的函数φ：

$\mathrm{\&phi;}=\frac{1}{R_n+R_P+R_S}---\left(19\right)$

当使用螺纹槽泵作为流体供给装置的时候，内部阻力是R_s＝P_max/Q_max。有很多种情况最大流量Q_max和泵的最大压力P_max可以根据理论计算出来。但是如果这样做很难，可以根据下面的方法根据经验确定与图8的曲线图对应的压力流量特性。

对于最大流量Q_max，当排出喷嘴分开连续排出保持不变的时候，就可以测量每个单位时间内的总流量。对于最大压力P_max，可以安装带有压力传感器的夹具来代替排出喷嘴，可以在零流量状态下测量压力。当采用泵来代替螺纹槽泵作为流量供给装置的时候，如果压力流量特性不是线性关系，要在工作点使得关系线性化，这样内部阻力R_s就可以通过其合成倾斜角来确定。

图18A和18B表示了另一种流量控制方法(本发明的第四实施例)，其中在从流体供给装置(例如螺纹槽泵)到每个喷嘴的流动通道上提供流量补偿功能(装置)或使用节流阀，该部分流体阻力R_x可以叠加到R_s上以得到流体供给装置一个例子的表观内部阻力(R_s+R_x→R_s)。

流体阻力R_n、R_p通常可以根据公知的公式(例如方程(15)、(16))计算出来。或者，通过使用复杂的结构，这些流体阻力可以通过数值分析或经验确定得到。在这样的情况下，即孔口的节流阀部分的长度比其内径短，那么即使没有采用线性阻力方程(例如方程(15))，也可以采用根据工作点的线性化以便获得表观流体阻力。

下面将介绍本发明所使用的排出装置(分配器)的特征。

(i)排出量Q_s受涂层流体粘性影响很小。

参照方程(14)，流体阻力R_n、R_s和R_p都与粘度成μ正比。而且，

如果供给源的压力P_s0≈螺纹槽的最大压力P_max，那么P_s0就与粘度μ成正比。

因此就可以取消分母中的粘度μ和方程(14)中的分母。因此分配器的排出量就很少取决于粘度。通常来说，流体的粘度根据温度的对数变化。对温度变换非常不灵敏的性能在涂布系统中是非常好的性能。

(ii)可以获得高供给精度且结构简化。

当本发明的分配器被用于例如PDP的间歇涂布的时候，在间歇涂布中每滴的涂布量就根据“供给源泵的压力流量特性和在排出喷嘴流体阻力的工作点上的流量”和“间歇频率”来确定，如上所述。例如，采用螺纹槽泵来作为供给源泵的一个例子，若排出喷嘴安装在这个装置上，每滴的涂布量则根据螺纹槽泵的转数N和间歇涂布频率f确定。

因为涂布量对活塞的行程、活塞的绝对位置精度和涂层流体的粘度很不灵敏，所以活塞驱动部分(除了图10中的67)的结构可以简化。

下面，将解释在传统分配器中每滴的涂布量怎么确定。

在空气型的分配器中，恒定量的空气从恒压源中以脉冲的方式输送到容器(图25中的600内部)中，这样与容器内部压力增量对应的等量流体从喷嘴602中排出出来。结果，就包括了(1)由于排出压力脉动所引起的排出量的不均匀、(2)由于液面位置变化引起的排出量的不均匀、(3)由于流体粘度改变所引起的排出量的改变，等等，这些因素都会导致性能的变化。

第(2)点的原因是因为位于汽缸内部的圆筒部分600的容积根据流体残留量H变化而变化，供给恒量的高压空气就会导致在在圆筒部分600中的压力根据H变化很大。流体残留量的减少就会使得涂布量比最大值减少大约50-60％。由于这个原因最好采取措施，例如检测每次排出的流体残留量H，然后调整脉冲的时间宽度，这样就可以使排出量保持不变。

例如，当包括很多溶剂的材料的粘度随着时间而变化的时候，就会发生第(3)点。可以采取的措施包括，在计算机上初步计算粘度根据时间的变化趋势，然后可以调整脉冲宽度，这样就可以补偿任何粘度变化。

当使用传统的螺纹槽分配器进行间歇涂布的时候，可以使用的方法是(1)在电机和螺纹槽之间插入电磁离合器，通过打开和关闭排出来连接或断开该电磁离合器，(2)使用直流伺服电机来快速启动或快速停止。但是，在上述任何一种情况中，因为响应度是由于机械系统的时间常数决定的，所以就会约束高速间歇操作。而且，因为在泵轴的瞬间响应时间(旋转开始和停止的时间)中旋转特性中有很多不确定因素，所以很难严格控制流量，结果就对涂布的精确性产生限制。

使用喷射型分配器(图26)的情况下，如上所述，需要在针555端部形成球形凸起部分，在排出端部形成球形凹陷部分，二者精密配合。

在墨水喷射型分配器(图28)的情况下，振动板652由于压电元件653的作用在厚度方向上发生变形，这样墨水腔654的容积减小，并引起压力增加，这样就可以排出流体。

在上述所有的涂布方法中，直接连接在排出喷嘴上的空间的容积被某些方法改变，其中对涂布量的控制是根据“空间的容积变化＝每滴的涂布量”来实现的。在本发明的分配器中，如上所述，活塞引起的空间容积的变化并没有决定涂布量，但是起到了A/D转换器的作用，将从供给源泵出来的连续流量(模拟)转换成间歇流量(数字)。因此，该分配器在过程控制中被大大简化了，以满足在活塞驱动部分中相对移动部件的高精度加工要求、组装这些部件的时候的正确位置连接要求、活塞行程的绝对精确要求等等，这些都是传统分配器所需要的条件。

因此，独立驱动多个活塞多头整体上在结构上就被大大简化了。

(iii)在流动通道中抵抗粉末和颗粒材料堵塞的可靠性高

使用本发明的时候，可以给从泵的吸入口到排出喷嘴的流动通道设置很大的开口区域，这样就可以得到粉末和颗粒材料的高可靠性。

特别是，因为活塞端面及其相对表面之间的间隙“h”即从排出喷嘴出来的流动通道可以设置成足够大，这样带来的优点就是可以防止粉末材料的堵塞(例如，颗粒尺寸为7到9μm的荧光材料)。

例如，当采用多头结构，并且每个头的流量都被良好控制的情况下，同时使用用于供给源泵的输出流量设定方法(其中通过转数控制流量)，最小间隙就可以设定成大约h_min≈h_x(例如，在图15中h_min＝50μm)，其中排出量与间隙的比值的斜率是光滑的。50μm的数值与通常使用的粉末材料的直径(数个微米到数十个微米)比较，已经足够大了。当使用第四实施例对流量进行精确控制的时候(图18)，或者每个组件的尺寸精度都很精确使得在不同头之间的流量差异可以忽略的时候，最小间隙h_min可以设定在150到200μm或更大。

直接连接在排出喷嘴流动通道上的活塞端面(不包括图10中的排出室68)是流动通道的方向发生改变的部分。在这里，由于要处理粉末和颗粒材料，就很容易发生堵塞的问题。本发明的一个重要特征就是在这里流动通道要保持足够大的间隙。此外，当使用粉末和颗粒材料，例如包含微小颗粒的荧光材料和粘性材料涂层的时候，流动通道的最小间隙δ_min可以设定为大于微小颗粒尺寸φd。

δ_min＞φd    (20)

在上文中，在本发明的实施例和工作实施例中使用螺纹槽泵作为一种流体供给装置。为了实现本发明，也可以采用除了螺纹槽泵之外的其它类泵。但是，螺纹槽泵的优势在于可以通过改变螺纹槽的各种参数(径向缝隙、螺纹槽角度、槽深度、槽与脊的比值等)自由选择最大压力P_max、最大流量Q_max和内部阻力R_s(＝P_max/Q_max)。

而且，因为流动通道可以完全无接触制造，所以螺纹槽泵就便于处理任何粉末和颗粒材料。

而且，本发明中作为流体供给装置的例子的泵并不限于螺纹槽型，也可以采用其它类型的。其中可以包括称作蛇形泵(snake pump)的单螺杆泵(Mono type)、齿轮泵、双螺杆泵、注射泵等等。另外，也可以采用仅仅用高压空气给流体加压的泵。

图22表示使用齿轮泵来作为流体供给装置的情况。附图标记700表示齿轮泵，701表示流动通道，702a、702b和702c表示轴向驱动装置，例如可以是压电致动器，703a、703b和703c分别表示活塞。

活塞及其相对面构成的活塞驱动部分可以不是圆形的。活塞可以是矩形的，其中具有相等面积的圆圈的半径假设为平均半径。

上述的每一种实施例或工作实施例都具有一个喷嘴用于一个头的结构。但是只要保证了尺寸精度，那么一个头可以安装n个喷嘴。在这种情况下，上述用来确定每滴流量的基本方程也可以来计算n个喷嘴。例如，对于具有相同规格的喷嘴来说，可以通过用R_n→R_n/n的替换来完成计算。当荧光材料被间隙供给到独立单元中的时候，在矩形距离肋的长度方向上排列很多的喷嘴可以将材料供给到单元的整个内部，这样就可以有效阻止涂层材料从肋上溢出。在工作实施例中，PDP独立单元的结构设定为0.65mm长×0.25mm宽。在这种情况下，例如，通过将0.65mm四等分，喷嘴孔可以是两个在左侧，两个在右侧，有一个中间部分(总共三个部分)。此外，当用于相同颜色荧光材料的喷嘴孔是直接垂直于运行方向，而且荧光材料被供给到很多独立单元中的时候，就可以大大提高生产效率。

用于微小流量的本实施例或工作实施例的泵，只需要活塞的行程最多为数十微米，其中即使是采用了电磁致伸缩部件，例如超磁致伸缩元件或压电元件，活塞的行程限制也不成问题。

而且，当排出的是高粘度流体的时候，由于挤压作用就会产生很大的排出压力。在这种情况下，因为驱动活塞的轴向驱动装置需要施加推力来抵抗这个很高的流体压力，所以最好使用电磁致伸缩致动器，它很容易产生数百到数千N的力。电磁致伸缩致动器的频率响应度为数个MHz甚至更高，它可以以很高的响应度使活塞直线运动，因此，高粘度流体的排出量可以很快响应地精确控制。

如果响应度损耗，也可以采用移动磁体型或移动线圈型线性电机、或者电磁线圈等等作为轴向驱动装置来驱动活塞。在这种情况下，就可以解决对行程的限制。

从方程(11)或图4和5中的曲线图可以理解，由于挤压作用而产生的压力和流量所导致的波形是，相位比位于活塞端面及其相对表面之间间隙的位移输入波形提前Δθ＝π/2。也就是说，当活塞下降(dh/dt＜0)的时候流体就排出。例如，当进行间歇涂布的同时被涂敷的基底也移动这样的阶段的情况下，为了通过对准涂层位置得到很高的位置精度的涂层涂布，最好是给这个阶段和位移输入信号Sh设定一致的定时，设定这个定时要考虑涂层涂布的相位比活塞间隙的位移输入信号Sh提前了Δθ＝π/2。例如，当活塞上升的时候，这个阶段就开始移动，在停止后，活塞开始下降，然后涂层涂布就在目标基底上进行。

图23A和23B表示在打印机等类似装置上使用双压电晶片型压电元件的例子。双压电晶片型压电元件用来构成相对移动表面，并与两个表面之间的排出室和螺纹槽泵连通，螺纹槽泵作为流体供给装置的一个例子。

附图标记900表示容纳在外壳901中的主轴，可以沿着旋转方向移动。主轴900被电机902驱动旋转。附图标记903表示在主轴900和外壳901的相对移动表面上形成的螺纹槽。在这个应用例子中，作为流体供给装置的供给源泵是螺纹槽泵，在很小直径的主轴900的表面上或容纳了该主轴900的外壳901的内表面上形成有槽903。这个微小的螺纹槽泵作为普通流体供给装置的例子，将流体供给到多个排出室。附图标记904表示流体吸入口，905表示薄板状隔膜，906表示双压电晶片型压电元件，可以使隔膜905在厚度方向(在间隙方向上驱动装置的一个例子)上发生变形，907表示安装在外壳901上的排出喷嘴。隔膜905的排出端面及其相对表面可以作为沿着间隙方向相对移动的表面，这两个表面所决定的空间就是排出室908。附图标记909表示主轴端部，910表示连接主轴端部909和排出室908的流动通道。根据压电元件的用途虽然在很多情况下可以使用压电致动器，但是这个应用例子使用了叠加一起的振动板和压电元件，这样就能利用振动板在平面方向上膨胀和压电元件的收缩所引起的弯曲。在这种情况下，因为大量多头可以根据高密度喷嘴阵列集成在一个涂布单元内，所以就大大提高了生产效率。而且，在这个应用例子中，在连接了流体供给装置和排出室908的流动通道910上没有节流阀(对应于附图28中的656)，而节流阀在传统墨水喷射型分配器中是必须的。由于节流阀会引起高粘度流体被吸入到排出室的过程中产生填充延迟，所以没有节流阀，与传统的墨水喷射型分配器相比，本发明就可以适用于高粘度流体。例如，与不能用于粘度为100mPa·s的传统的墨水喷射型分配器相比，本发明可以用于处理粘度高十倍的流体。为了补偿在不同头之间的流量差异，在从螺纹槽泵到每个喷嘴的流动通道上都有流量补偿功能(装置)，如同第四实施例所述。但是，即使在这种情况下，用于流体补偿的节流阀中的流体阻力可以制造成足够小，以便保持高速间歇涂布。

在这个应用例子中，产生排出压力的原理是不仅仅包括第一和第二挤压压力，还包括由于流体传播所引起的弹性波导致的压力。但是，在这种情况下，螺纹槽泵的高内部阻力阻止了流体的回流，因此就产生流体可以从排出喷嘴中有效流出的效果。

活塞或与活塞等同的隔膜以更高的频率被驱动，则间歇涂布越接近连续涂布。这种间歇涂布可以用于模拟连续，以便可以形成一条连续线。

在这种情况下，为了将流量控制成一条连续线，可以采用与控制每滴涂布量类似的方法。

而且，作为时间延迟因素，可以在排出侧安装小直径的长管，在管的顶端安装排出喷嘴，那么即使采用很低的频率，也可以实现模拟连续。本发明可以以高速和高精度间歇涂布微量的流体，本发明不仅仅限于涂层技术中，而可以用于各种不同应用。例如，本发明的方法和装置也可以用于制造用在DVD型光学传感器、相机、打印机等上的微型透镜，取代传统的玻璃成形工艺。

虽然上述说明仅仅是关于间歇涂布的，但是在<2>特殊实施例或工作实施例或<3>多头分配器中所公开的涂布装置的结构也可以用于连续涂布。在这种情况下，可以通过改变活塞端面及其相对面之间的间隙来控制流量。另外，可以利用活塞的升降所产生的挤压压力来控制涂布线的起点和终点。

通过本发明所述的流体排出方法和装置，可以得到下面的效果。也就是，流体排出方法和装置是：

(1)能处理具有数千到数万mPa.s(cps)的高粘度流体；

(2)即使流体排出材料包括的粉末尺寸为数个微米甚至更多，也可以防止发生堵塞；

(3)可以在毫秒甚至更短时间的周期中完成间歇涂布；

(4)可以使将被排放的流体分散很长的距离，从排出喷嘴到0.5至1.0mm远的点；

(5)可以保证每滴的流体排出量的精度很高；

(6)很容易采用多头结构，并简化结构。

使用本发明对PDP和CRT显示器、形成电极、用来表面安装的分配器、微型透镜的成形等进行荧光材料涂层的时候，就可以体现其所有优点，并得到非常好的效果。

虽然已经参照附图对本发明的优选实施例进行了充分的说明，但是需要注意的是对于本领域的技术人员来说，可以有很多的变形和改变。可以理解，这样的改变和变形都包括在由所附权利要求限定的本发明的范围内，除非它们脱离了本发明。

Claims (36)

1.一种流体排出方法，包括：

从流体供给装置向由两个部件的两个相对的表面形成的间隙供给流体，同时保持所述两个部件沿所述间隙的间隙方向彼此相对移动；

利用通过改变所述间隙造成的压力改变而间歇地排出流体，并根据流体供给装置的压力和流量特性来控制每滴的流体排出量；和

设定所述间隙以便具有最小值h₀，从而执行间歇排出同时h₀＞h_x，其中：

当h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，每滴的间歇排出量与最小值h₀成比例，

当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且独立于最小值h₀，

当最小值h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，相对于最小值h₀的每滴的间歇排出量由曲线表示，且在接近最小值h₀＝0的一部分处第一直线与所述曲线相切，

当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且由第二直线表示，及

所述第一直线和第二直线之间的交点定义为h₀＝h_x。

2.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，进一步包括：

通过改变所述流体供给装置的转数设定流体供给装置的压力和流量特征。

3.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，与所述两个部件的相对表面之间的间隙的尺寸成反比且与间隙对时间的微分成正比产生的流体压力是第一挤压压力，

与间隙对时间的微分成正比且与流体供给装置的内部阻力成正比产生的流体压力是第二挤压压力，及

所述间歇排出是通过第二挤压压力的作用且在最小值h₀设定到h₀＞h_x的范围内的情况下执行的。

4.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，假设与所述两个部件的相对表面之间的间隙的尺寸成反比且与间隙对时间的微分成正比产生的流体压力是第一挤压压力，及与间隙对时间的微分成正比且与流体供给装置的内部阻力成正比产生的流体压力是第二挤压压力，而且间隙的最小值或平均值是h₀，间歇排出是在将最小值h₀设定为h₀≈h_x的值或设定到0＜h₀＜h_x的范围内的情况下进行的。

5.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，h_x是在区域0＜h₀＜h_x内流体阻力值相对于h₀的包络线和区域h₀＞h_x的一部分之间的交点的值。

6.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，其中流体供给装置的流体内部阻力是R_s千克秒/毫米⁵，取决于两个部件的相对表面之间的最小值h₀的两个相对移动部件的相对表面的径向流体内部阻力是R_p千克秒/毫米⁵，排出口的流体阻力是R_n千克秒/毫米⁵，且公式φ定义为：

φ＝1/(R_n+R_p+R_s)，

那么，h_x是在区域0＜h₀＜h_x内曲线φ相对于h的包络线与区域h₀＞h_x的一部分之间的交差点的值，其中在区域h₀＞h_x内曲线φ是恒定的且独立于最小值h₀。

7.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，如果间隙对时间的微分的最大值是V_max，两个部件外周的平均半径是r₀毫米，用于连接间隙和装置外部的排出口的平均半径是r_i毫米，且如果流体供给装置的最大流量是Q_max，那么

Q_max＜π(r² ₀-r² _i)V_max。

8.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，设置多套所述两个部件，其中每一套所述两个部件通过独立的轴向驱动装置沿着间隙方向彼此相对移动，且流体由一套流体供给装置分支地供给到所述多套两个部件的相对表面之间的间隙中。

9.如权利要求8所述的流体排出方法，其特征在于，通过将相应两个部件的相对表面之间的间隙设定为接近h₀≈h_x的值或0＜h₀＜h_x的范围内控制每个排出量。

10.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，每滴相等排出量的流体以相同时间间隔被间歇地排出以便用于周期性涂层，同时通过利用基底的涂层目标表面是几何对称的特性使排出喷嘴和基底彼此相对移动。

11.如权利要求10所述的流体排出方法，其特征在于，所述基底的涂层目标表面是显示面板的表面。

12.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，流体通过流体供给装置被供给到沿着间隙方向彼此相对移动的两个部件的相对表面，其中假定两个相对表面的间隙为h毫米，间隙h对时间的微分是dh/dt，两个相对表面的外周的平均半径是r₀毫米，连接间隙和外部的排出口的平均半径是r_i毫米，流体的粘性系数为是μ千克秒/毫米²，流体供给装置的流体内部阻力是R_s千克秒/毫米⁵，两个相对表面的径向流体阻力是R_p千克秒/毫米⁵，排出口的流体阻力是R_n千克秒/毫米⁵，流体供给装置的最大压力和供给压力的和是P_s0，且假定间歇排出频率是f1/秒，那么保持P_s0+P_squ10+P_squ20＜0，其中第一挤压压力P_squ1和第二挤压压力P_squ2定义为

$P_{\mathrm{squ}1}=-\frac{3\mathrm{\&mu;}}{h^3}\frac{\mathrm{dh}}{\mathrm{dt}}\{(r_0^2-r_i^2)+2r_i^{2}1n\frac{r_i}{r_0}\}$

$P_{\mathrm{squ}2}=-R_s\mathrm{\&pi;}\frac{\mathrm{dh}}{\mathrm{dt}}(r_0^2-r_i^2)$

其中当间隙h对时间的微分dh/dt具有最大值的时候，第一挤压压力P_squ1和第二挤压压力P_squ2的结果分别是P_squ1＝P_squ10，P_squ2＝P_squ20。

13.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，在涂布过程中，其中涂层被作为排出执行，同时涂层目标表面和用于连接间隙的排出喷嘴彼此相对移动，假定给出两个相对表面之间的间隙的位移输入信号Sh，通过考虑到涂层的相位比位移输入信号Sh提前Δθ＝π/2，对涂层目标表面和排出喷嘴的相对位置及位移输入信号Sh的定时进行调整。

14.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，所述两个部件通过电磁致伸缩件相对移动。

15.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，紧接沿着间隙方向彼此相对移动的两个部件的涂层停止之前的幅度大于稳定间歇涂布的幅度。

16.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，当用于通过间隙排出流体的分配器相对地移到基底时，其中在基底上独立肋几何对称地形成，且每个独立肋被隔离肋包围，荧光材料浆糊被间歇地排出，从而荧光材料浆糊被一个接一个地涂布到独立单元的内部，由此形成等离子显示面板的荧光材料层。

17.如权利要求16所述的流体排出方法，其特征在于，荧光材料浆糊从排出喷嘴中流出以便被涂布，同时隔离肋的顶部和排出喷嘴的末端之间的距离H保持为0.5毫米或更大。

18.如权利要求17所述的流体排出方法，其特征在于，所述距离H是1.0毫米或更大。

19.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，所述两个部件设置多套，每一套所述两个部件通过独立的轴向驱动装置沿着间隙方向彼此相对移动，流体由一套流体供给装置分支地供给到所述多套两个部件的相对表面之间的间隙中，且其中每个排出量通过设置在流动通道上的流量补偿装置控制，所述流动通道连接流体供给装置和彼此相对移动的两个部件的两个相对表面，且所述流量补偿装置能够改变流动通道阻力。

20.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，还包括：在间歇涂布的涂层过程中，其中所述间歇涂布在相对移动的两个部件的相对表面之间的间隙以幅度h₁变化时进行，将两个部件的相对表面之间的间隙增加到大于幅度h₁的幅度h₂以便中断排出；然后以幅度h₁执行多次间歇涂布，从而中断之后的间隙的中心值逐渐变得等于紧接中断之前的间隙的中心值。

21.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，假设从涂布开始到第(n-1)次涂布结束的时间是T_n-1，第n次涂布开始的时间是T_n，所以时间间隔ΔT＝T_n-T_n-1，然后每滴的第n次涂布量通过设定ΔT的值控制。

22.如权利要求1所述的流体排出方法，其特征在于，所述间隙的最小值h₀为0.05毫米。

23.一种流体排出装置，包括：

两个部件，所述两个部件用于沿间隙方向彼此相对移动，且所述两个部件形成排出室；

流体供给装置，用来向排出室供给流体，其中设置有在流体供给装置上流侧的吸入口，和将排出室和外界相互连通的排出口，

其中，利用由于所述两个部件形成的间隙的改变导致的压力改变，从排出口间歇地排出流体，同时通过流体供给装置的压力和流量特性的设定控制每滴的流体排出量。

24.如权利要求23所述的流体排出装置，其特征在于，假设与相对移动的两个部件的相对表面之间的间隙的尺寸成反比且与间隙对时间的微分成正比产生的流体压力是第一挤压压力，与间隙对时间的微分成正比且与流体供给装置的内部阻力成正比产生的流体压力是第二挤压压力，而且间隙的最小值或平均值是h₀，

所述间歇排出是通过第二挤压压力的作用且在最小值h₀设定到h₀＞h_x的范围内的情况下执行的，

其中：当最小值h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，每滴的间歇排出量与最小值h₀成比例，

当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且独立于最小值h₀，

当最小值h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，相对于最小值h₀的每滴的间歇排出量由曲线表示，且在接近h₀＝0的一部分处第一直线与所述曲线相切，

当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且由第二直线表示，及

所述第一直线和第二直线之间的交点定义为h₀＝h_x。

25.如权利要求23所述的流体排出装置，其特征在于，假设与相对移动的两个部件的相对表面之间的间隙的尺寸成反比且与间隙对时间的微分成正比产生的流体压力是第一挤压压力，与间隙对时间的微分成正比且与流体供给装置的内部阻力成正比产生的流体压力是第二挤压压力，排出量是在将最小值h₀设定为h₀≈h_x的值或0＜h₀＜h_x的范围内的情况下被控制的，

其中：当最小值h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，每滴的间歇排出量与最小值h₀成比例，

当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且独立于最小值h₀，

当最小值h₀设定在0＜h₀＜h_x的范围内时，相对于最小值h₀的每滴的间歇排出量由曲线表示，且在接近h₀＝0的一部分处第一直线与所述曲线相切，

当h₀＞h_x时，每滴的间歇排出量是恒定的且由第二直线表示，及

所述第一直线和第二直线之间的交点定义为h₀＝h_x。

26.如权利要求23所述的流体排出装置，其特征在于，设置多套所述两个部件，每一套所述两个部件通过独立的轴向驱动装置沿着间隙方向彼此相对移动，流体由一套流体供给装置分支地供给到所述多套两个部件的相对表面之间的间隙中。

27.如权利要求25所述的流体排出装置，其特征在于，设置多套所述两个部件，每一套所述两个部件通过独立的轴向驱动装置沿着间隙方向彼此相对移动，流体由一套流体供给装置分支地供给到所述多套两个部件的相对表面之间的间隙中，及其中每个排出量分别通过将每一套两个部件的相对表面之间的间隙的最小值或平均值设定为h₀≈h_x的值或0＜h₀＜h_x的范围内进行控制。

28.如权利要求23所述的流体排出装置，其特征在于，流体供给装置是能够通过改变其转数来改变流量的泵。

29.如权利要求28所述的流体排出装置，其特征在于，流体供给装置是螺纹槽泵。

30.如权利要求23所述的流体排出装置，其特征在于，假定彼此相对移动的两个部件的相对表面之间间隙的最小值或平均值是h₀，则h₀＞0.05毫米。

31.一种流体排出装置，包括：

容纳轴的轴套；

容纳轴和轴套的外壳；

相对外壳旋转轴套的装置；

用来使轴相对外壳轴向移动的轴向驱动装置，轴的排出侧端面和外壳限定出排出室；

利用轴套和外壳的相对旋转将流体供给到排出室的流体供给装置，流体的吸入口和排出口将排出室与外部彼此连通；

利用轴向驱动装置朝着排出口侧压力供送已经流入排出室的流体的装置，

其中从流体供给装置中供给的流体连续流利用由于排出室间隙的变化而导致的压力改变转换成间歇流，而且流体的每滴的间歇排出量通过流体供给装置的转数的设定来控制。

32.如权利要求31所述的流体排出装置，其特征在于，轴和轴套在结构上成一体。

33.一种流体排出装置，包括：

用来使轴和外壳相对轴向移动的轴向驱动装置，轴的轴端面和外壳限定了排出室；

将流体供给到排出室的流体供给装置，流动通道将排出室和流体供给装置彼此连通，吸入口形成在流体供给装置中，和排出口将排出室和外部彼此连通；

其中从流体供给装置中供给的流体连续流利用由于排出室间隙的变化而导致的压力变化转换成间歇流，而且流体的每滴的间歇排出量通过流体供给装置的转数设定或从流动通道到排出口的间隔的间隙来控制。

34.如权利要求33所述的流体排出装置，其特征在于，流体经过从一套流体供给装置分支出的流动通道供给到多套排出室。

35.如权利要求33所述的流体排出装置，其特征在于，流动通道是容易变形的柔性管。

36.如权利要求33所述的流体排出装置，其特征在于，用于相对移动两个部件的装置是电磁致伸缩元件。

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