JP2011240274A - Droplet discharge apparatus - Google Patents

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JP2011240274A JP2010115471A JP2010115471A JP2011240274A JP 2011240274 A JP2011240274 A JP 2011240274A JP 2010115471 A JP2010115471 A JP 2010115471A JP 2010115471 A JP2010115471 A JP 2010115471A JP 2011240274 A JP2011240274 A JP 2011240274A
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Kiyoshi Mitsui
清 三井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a droplet discharge apparatus, capable of controlling the position of a discharge object with high accuracy, and further capable of effectively cooling a portion irradiated by light.SOLUTION: The droplet discharge apparatus 1 includes: a discharge head 2 for discharging a photocurable liquid material; a supporting unit 4 for supporting the discharge object P of the discharge head 2; a cooling medium circulating unit 5 for circulating a cooling medium in a space between the supporting unit 4 and the discharge object P by a reduced pressure atmosphere; and a light source unit for irradiating the liquid material, which is discharged from the discharge head 2, by the light.

Description

本発明は、液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge device.

近年、紫外線硬化型のインクを吐出ヘッドから吐出し、パターンを形成可能な液滴吐出装置が注目されている。この液滴吐出装置によれば、吐出対象物上に吐出されたインクに紫外線を照射することにより、インクを速やかに硬化させるができる。したがって、インクにより立体成型物を形成することや、凹凸を有する吐出対象物上にパターンを形成すること等が容易になる。この技術では、液滴吐出装置に対する吐出対象物の位置を高精度に制御しつつ、紫外線が照射される部分を冷却することが重要である。   In recent years, attention has been focused on a droplet discharge device capable of forming a pattern by discharging ultraviolet curable ink from a discharge head. According to this droplet discharge device, the ink can be quickly cured by irradiating the ink discharged onto the discharge target with ultraviolet rays. Therefore, it becomes easy to form a three-dimensional molded product with ink, or to form a pattern on an ejection target having irregularities. In this technique, it is important to cool the portion irradiated with ultraviolet rays while controlling the position of the discharge target with respect to the droplet discharge device with high accuracy.

下記の特許文献1では、プリンターヘッドの移動方向と直交する方向に移動するフラットベッド上に、複数の治具を用いて複数の立体形状の被印刷物(吐出対象物)を取付けるようにしている。特許文献1の技術では、被印刷物の形状に応じて治具(アダプター)を交換することにより、形状が異なる複数種類の被印刷物を固定可能にしている。   In the following Patent Document 1, a plurality of three-dimensional printed materials (discharge objects) are attached to a flat bed that moves in a direction orthogonal to the moving direction of the printer head using a plurality of jigs. In the technique of Patent Document 1, a plurality of types of printed materials having different shapes can be fixed by exchanging a jig (adapter) according to the shape of the printed material.

下記の特許文献2では、メディア吸着手段によってメディア(吐出対象物)をプラテンに吸着させ、メディアを固定している。また、第1メディア冷却手段によってプラテン内側空間の内外にわたって冷却用の外気を循環させ、メディアを冷却している。   In the following Patent Document 2, a medium (ejection target) is adsorbed on a platen by a medium adsorbing means, and the medium is fixed. Further, the first medium cooling means circulates outside air for cooling over the inside and outside of the platen inner space to cool the medium.

特開2007−136764号公報JP 2007-136664 A 特開2005−153431号公報JP 2005-153431 A

上述のような従来の技術には、下記のような課題がある。
例えば特許文献1のように、治具によって吐出対象物を固定すると、吐出ヘッドと治具とが干渉するおそれがある。また、治具の変更によって異なる形状の吐出対象物に対応すると、吐出対象物ごとに治具を用意する必要が生じ、液滴吐出装置の利便性が低下するおそれがある。
The conventional techniques as described above have the following problems.
For example, as in Patent Document 1, when a discharge target is fixed by a jig, the discharge head and the jig may interfere with each other. In addition, if the jig is changed to deal with different shapes of discharge objects, it is necessary to prepare a jig for each discharge object, which may reduce the convenience of the droplet discharge device.

例えば特許文献2のようにプラテン内側空間の内外にわたって冷却用の外気を循環させると、メディアの形状によっては、プラテンの上端部からの空気により乱気流が発生して液滴の飛行曲がりを誘発し、印字品質が極端に低下するおそれがある。すなわち、メディアの形状によっては、メディアを固定することや良好に冷却することが難しくなるおそれがある。また、メディアを吸着させるメディア吸着手段やメディアを冷却する第1メディア冷却手段を設けるので、装置構成が複雑になるおそれがある。   For example, when the outside air for cooling is circulated across the inside and outside of the platen inner space as in Patent Document 2, depending on the shape of the media, turbulence is generated by the air from the upper end of the platen to induce the flight of the droplets, There is a risk that the print quality is extremely lowered. That is, depending on the shape of the media, it may be difficult to fix the media or to cool it well. In addition, since the medium adsorbing means for adsorbing the media and the first media cooling means for cooling the media are provided, the apparatus configuration may be complicated.

本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、吐出対象物の位置を高精度に制御可能であり、しかも光照射される部分を効果的に冷却可能な液滴吐出装置を提供することを目的の1つとする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a droplet discharge device capable of controlling the position of a discharge target with high accuracy and effectively cooling a portion irradiated with light. One of the purposes is to do.

本発明では、上記の目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明の液滴吐出装置は、光硬化型の液状体を吐出可能な吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドの吐出対象物を支持する支持部と、前記支持部と前記吐出対象物との間の空間に減圧雰囲気で冷媒を流通させる冷媒流通部と、前記吐出ヘッドから吐出された前記液状体に光を照射する光源部と、を備える。
The present invention employs the following means in order to achieve the above object.
The droplet discharge device of the present invention includes a discharge head capable of discharging a photocurable liquid material, a support portion that supports a discharge target of the discharge head, and a space between the support portion and the discharge target. And a light source part for irradiating light to the liquid material discharged from the discharge head.

このようにすれば、吐出された液状体に光を照射する光源部を備えているので、液状体を速やかに硬化させることができ、立体成型物を形成することや凹凸を有する吐出対象物上にパターンを形成することが容易になる。冷媒流通部が、支持部と吐出対象物との間の空間に減圧雰囲気で冷媒を流通させるので、吐出対象物を支持部に減圧吸着させることができるとともに、冷媒の流通によって吐出対象物や支持部を冷却することができる。   In this case, since the light source unit that irradiates the discharged liquid material with light is provided, the liquid material can be quickly cured, and a three-dimensional molded product can be formed or the discharge target object having unevenness can be formed. It becomes easy to form a pattern on the surface. Since the refrigerant circulation part circulates the refrigerant in a reduced pressure atmosphere in the space between the support part and the discharge target object, the discharge target object can be adsorbed to the support part under reduced pressure, and the discharge target object and support can be supported by circulation of the refrigerant. The part can be cooled.

吐出対象物を支持部に減圧吸着により固定することができるので、固定用の治具を準備する手間を省くことができるとともに液滴吐出装置と治具との干渉を回避することもできる。また、吐出対象物や支持部を冷却することができるので、吐出された液状体を硬化させるときの光照射等による昇温を抑制することができ、吐出された液状体や液滴吐出装置の部材、吐出対象物の昇温による変質や変形等を回避することができる。以上のように、本発明によれば、吐出対象物の位置を高精度に制御可能であり、しかも光照射される部分を効果的に冷却可能になる。   Since the discharge target can be fixed to the support portion by vacuum suction, it is possible to save the trouble of preparing a fixing jig and to avoid interference between the droplet discharge device and the jig. In addition, since the discharge target and the support portion can be cooled, the temperature rise due to light irradiation or the like when curing the discharged liquid material can be suppressed, and the discharged liquid material or the droplet discharge device It is possible to avoid deterioration and deformation due to temperature rise of the member and the discharge target. As described above, according to the present invention, the position of the ejection target can be controlled with high accuracy, and the portion irradiated with light can be effectively cooled.

本発明に係る液滴吐出装置は、代表的な態様として以下のような態様をとりえる。   The droplet discharge apparatus according to the present invention can take the following modes as typical modes.

前記冷媒流通部は、前記吐出ヘッドと前記吐出対象物との間よりも前記空間を減圧する態様であってもよい。
このようにすれば、吐出ヘッドと吐出対象物との間と上記の空間との圧力差により、吐出対象物を支持部に固定することができる。
The refrigerant circulation unit may be configured to depressurize the space more than between the discharge head and the discharge target.
If it does in this way, a discharge subject can be fixed to a support part with a pressure difference between the above-mentioned space between a discharge head and a discharge subject.

前記支持部と前記吐出対象物との間に前記冷媒を供給する供給口と、前記支持部と前記吐出対象物との間から前記冷媒を排出する排出口とを備える態様であってもよい。
このようにすれば、供給口から供給された冷媒を排出口から排出することによって、上記の空間を減圧雰囲気に保持しつつ、この空間に冷媒を流通させることができる。
The aspect provided with the supply port which supplies the said refrigerant | coolant between the said support part and the said discharge target object, and the discharge port which discharges | emits the said refrigerant | coolant from between the said support part and the said discharge target object may be sufficient.
If it does in this way, a refrigerant | coolant can be distribute | circulated to this space, maintaining said space in a pressure-reduced atmosphere by discharging | emitting the refrigerant | coolant supplied from the supply port from the discharge port.

前記支持部は、前記吐出ヘッドの吐出方向に交差する軸周りに回転可能である態様であってもよい。
このようにすれば、支持部の回転によって、吐出ヘッドに対する吐出対象物の姿勢を変化させることができ、吐出対象物に対して複数の吐出方向から液状体を吐出可能になる。これにより、例えば吐出対象物の形状に応じて吐出対象物に多面的に液状体を配置することができる。また、吐出ヘッド自体の姿勢を変化させる必要性が低くなるので、吐出ヘッドの姿勢変化に起因する液滴の飛行曲がりの発生を回避することもできる。
The support portion may be capable of rotating around an axis that intersects a discharge direction of the discharge head.
With this configuration, the posture of the discharge target with respect to the discharge head can be changed by the rotation of the support portion, and the liquid material can be discharged from the plurality of discharge directions with respect to the discharge target. Thereby, for example, according to the shape of the discharge object, the liquid material can be arranged on the discharge object in a multifaceted manner. In addition, since it is less necessary to change the posture of the discharge head itself, it is possible to avoid the occurrence of droplet flight bending due to a change in the posture of the discharge head.

前記冷媒流通部による減圧動作中であって前記支持部が前記軸周りに回転した状態で、前記吐出ヘッドの吐出動作が可能である態様であってもよい。
このようにすれば、支持部が回転した状態であっても、吐出対象物が支持部に減圧吸着されるので、吐出ヘッドに対する吐出対象物の位置を高精度に制御可能になる。
An aspect in which the discharge operation of the discharge head is possible while the pressure reducing operation by the refrigerant circulation unit is being performed and the support unit is rotated around the axis is possible.
In this way, even when the support portion is rotated, the discharge target is adsorbed to the support under reduced pressure, so that the position of the discharge target with respect to the discharge head can be controlled with high accuracy.

液滴吐出装置の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of a droplet discharge apparatus. (a)は吐出ヘッドが取付けられたキャリッジの平面図、(b)はキャリッジの側面図である。(A) is a plan view of the carriage to which the ejection head is attached, and (b) is a side view of the carriage. (a)は吐出ヘッドの切欠斜視図、(b)は吐出ヘッドの断面図である。(A) is a cutaway perspective view of the ejection head, and (b) is a cross-sectional view of the ejection head. ワークステージの構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of a work stage. ワークステージの他の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structural example of a work stage.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings used for explanation, in order to show characteristic parts in an easy-to-understand manner, dimensions and scales of structures in the drawings may be different from actual structures. In addition, in the embodiment, the same components are illustrated with the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted.

図1は、液滴吐出装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図1に示す液滴吐出装置1は、紫外線硬化型(光硬化型)の液状体の液滴を液滴吐出法によって吐出対象物Pに配置(塗布)可能である。また、液滴吐出装置1は、吐出対象物P上に配置された液状体を紫外線照射(光照射)により硬化させることによって、所望の膜パターンを形成可能である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an embodiment of a droplet discharge device.
The droplet discharge device 1 shown in FIG. 1 can arrange (apply) droplets of an ultraviolet curable (photo-curable) liquid material on a discharge target P by a droplet discharge method. Further, the droplet discharge device 1 can form a desired film pattern by curing the liquid disposed on the discharge target P by ultraviolet irradiation (light irradiation).

図1に示す液滴吐出装置1は、複数の吐出ヘッド2、キャリッジ3、支持部としてのワークステージ4、冷媒流通部5、および制御部6を備えている。図1に示すXYZ直交座標系において、X軸は副走査方向に平行、Y軸は主走査方向に平行、Z軸は吐出方向に平行である。典型的には、X軸方向およびY軸方向が水平方向に設定され、Z軸方向が鉛直方向に設定される。以下の説明では、各軸に平行な方向の一方を正側、他方を負側と称することがある。   A droplet discharge device 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of discharge heads 2, a carriage 3, a work stage 4 as a support portion, a coolant circulation portion 5, and a control portion 6. In the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1, the X axis is parallel to the sub-scanning direction, the Y axis is parallel to the main scanning direction, and the Z axis is parallel to the ejection direction. Typically, the X-axis direction and the Y-axis direction are set to the horizontal direction, and the Z-axis direction is set to the vertical direction. In the following description, one of directions parallel to each axis may be referred to as a positive side and the other as a negative side.

ワークステージ4は、例えば定盤等の基台の上面に配置されている。吐出対象物Pは、図示略の搬送ロボット等によって、ワークステージ4上に搬送されて載置される。冷媒流通部5は、吐出対象物Pとワークステージ4との間の空間に冷媒を流通させることによって、吐出対象物Pをワークステージ4に減圧吸着によって着脱可能に固定し、また吐出対象物Pおよびワークステージ4を冷却する。複数の吐出ヘッド2は、ワークステージ4の上方にてキャリッジ3に保持されている。制御部6は、吐出対象物Pと吐出ヘッド2との相対位置を制御しつつ、吐出ヘッド2の吐出動作を制御する。   The work stage 4 is disposed on the upper surface of a base such as a surface plate, for example. The discharge target P is transported and placed on the work stage 4 by a transport robot or the like (not shown). The refrigerant circulation unit 5 circulates the refrigerant in the space between the discharge target P and the work stage 4 so that the discharge target P is detachably fixed to the work stage 4 by vacuum suction, and the discharge target P And the work stage 4 is cooled. The plurality of ejection heads 2 are held by the carriage 3 above the work stage 4. The control unit 6 controls the ejection operation of the ejection head 2 while controlling the relative position between the ejection target P and the ejection head 2.

次に、液滴吐出装置1の各構成要素について詳しく説明する。
キャリッジ3は、図示しないキャリッジ移動部により移動可能に設けられている。ここでは、キャリッジ3をY軸方向に併進移動させること、Z軸方向に併進移動させること、Z軸周りに回転移動させることがそれぞれ可能になっている。制御部6は、キャリッジ移動部を制御することによってキャリッジ3の位置を制御し、実質的に複数の吐出ヘッド2の位置を制御する。
Next, each component of the droplet discharge device 1 will be described in detail.
The carriage 3 is movably provided by a carriage moving unit (not shown). Here, the carriage 3 can be translated in the Y-axis direction, translated in the Z-axis direction, and rotated around the Z-axis. The control unit 6 controls the position of the carriage 3 by controlling the carriage moving unit, and substantially controls the positions of the plurality of ejection heads 2.

ワークステージ4は、図示しないステージ移動部によって移動可能なように、設けられている。ここでは、ワークステージ4を、X軸方向に併進移動させること、X軸周りの回転移動させること、およびY軸周りの回転移動させることが可能になっている。制御部6は、ステージ移動部を制御することによってワークステージ4の位置を制御し、実質的に吐出対象物Pの位置を制御する。   The work stage 4 is provided so as to be movable by a stage moving unit (not shown). Here, the work stage 4 can be translated in the X axis direction, rotated around the X axis, and rotated around the Y axis. The control unit 6 controls the position of the work stage 4 by controlling the stage moving unit, and substantially controls the position of the discharge target P.

上述のように制御部6は、ステージ移動部およびキャリッジ移動部を制御することによって、吐出対象物Pと吐出ヘッド2との相対位置をXYZ軸方向の3方向およびXYZ軸周りの3方向に管理可能である。   As described above, the control unit 6 controls the stage moving unit and the carriage moving unit, thereby managing the relative positions of the discharge target P and the discharge head 2 in three directions in the XYZ axis direction and three directions around the XYZ axis. Is possible.

図2(a)は吐出ヘッドが取付けられたキャリッジを装置架台の上面側から見た平面図、図2(b)はキャリッジの側面図である。
本実施形態では、複数(図示は4つ)の吐出ヘッド2がY軸方向に並んでいる。複数の吐出ヘッド2は、例えばシアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)、黒等のキーカラー(K)のインク(液状体)に対応している。各吐出ヘッド2は、X軸方向に配列された複数(例えば180個)のノズルNを備えている。複数のノズルNによってノズル列NAが構成されている。吐出ヘッド2は、吐出対象物Pに向けて各ノズルNから液状体の液滴Dを吐出する。
FIG. 2A is a plan view of the carriage to which the ejection head is attached as viewed from the upper surface side of the apparatus base, and FIG. 2B is a side view of the carriage.
In the present embodiment, a plurality (four in the drawing) of the ejection heads 2 are arranged in the Y-axis direction. The plurality of ejection heads 2 correspond to ink (liquid material) of key color (K) such as cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black. Each ejection head 2 includes a plurality of (for example, 180) nozzles N arranged in the X-axis direction. A plurality of nozzles N constitute a nozzle row NA. The discharge head 2 discharges a liquid droplet D from each nozzle N toward the discharge target P.

複数の吐出ヘッド2には、図示略の液状体供給部から液状体が供給される。液状体供給部は、複数のタンクおよび配管系を備える。複数のタンクには、互いに異なる液状体が貯留されている。各タンクは、配管系によって各吐出ヘッド2に接続されている。これにより、複数の吐出ヘッド2から互いに異なる液状体を吐出可能になっている。   The plurality of ejection heads 2 are supplied with a liquid material from a liquid material supply unit (not shown). The liquid supply unit includes a plurality of tanks and a piping system. Different liquids are stored in the plurality of tanks. Each tank is connected to each discharge head 2 by a piping system. Thereby, different liquid materials can be discharged from the plurality of discharge heads 2.

各吐出ヘッド2のY軸方向の両側には、光源部21が設けられている。光源部21は、例えばLED(発光ダイオード)を含んで構成され、吐出対象物P上に配置された液状体に、液状体を硬化させる波長の光(紫外線)を含んだ光Lを照射する。光源部21は、制御部6により点灯消灯のタイミングが制御される。   Light source portions 21 are provided on both sides of each ejection head 2 in the Y-axis direction. The light source unit 21 includes, for example, an LED (light emitting diode), and irradiates the liquid disposed on the discharge target P with light L including light (ultraviolet light) having a wavelength for curing the liquid. The light source unit 21 is controlled by the control unit 6 to turn on and off.

なお、図2(a)には、各吐出ヘッド2に複数のノズルNが一列に並んでいる例を図示しているが、吐出ヘッド2に設けるノズルNの総数や、ノズル列NAにおけるノズルNの配列方向、各ノズル列NAに含まれるノズルNの数、ノズル列NAの数等は、任意に変更可能である。また、キャリッジ3に配置する吐出ヘッド2の数も任意に変更可能である。さらに、キャリッジ3をサブキャリッジ単位で複数設ける構成としてもよい。また、光源部21の配置や構成についても適宜変更可能である。   2A shows an example in which a plurality of nozzles N are arranged in a line in each discharge head 2, but the total number of nozzles N provided in the discharge head 2 and the nozzles N in the nozzle array NA are shown. The arrangement direction, the number of nozzles N included in each nozzle array NA, the number of nozzle arrays NA, and the like can be arbitrarily changed. Further, the number of ejection heads 2 arranged on the carriage 3 can be arbitrarily changed. Further, a plurality of carriages 3 may be provided for each sub-carriage. Further, the arrangement and configuration of the light source unit 21 can be changed as appropriate.

図3(a)は吐出ヘッドの切欠斜視図、図3(b)は吐出ヘッドの断面図である。複数の吐出ヘッド2はいずれも同様の構造になっており、複数の吐出ヘッド2を代表して1つの吐出ヘッド2の構造を説明する。   3A is a cutaway perspective view of the ejection head, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the ejection head. The plurality of ejection heads 2 have the same structure, and the structure of one ejection head 2 will be described as a representative of the plurality of ejection heads 2.

吐出ヘッド2は、振動板31、ノズルプレート32、リザーバー33、隔壁34、複数のキャビティ35、及び複数の圧電素子36を備えている。振動板31には、上記の液状体供給部の配管系と連結される材料供給孔31aが設けられている。ノズルプレート32は、例えばSUS等からなり、ノズル面32aを有している。ノズル面32aは、複数のノズルNの開口端を含んでいる。隔壁34は、振動板31とノズルプレート32との間を、リザーバー33と複数のキャビティ35とに区画するように設けられている。   The ejection head 2 includes a diaphragm 31, a nozzle plate 32, a reservoir 33, a partition wall 34, a plurality of cavities 35, and a plurality of piezoelectric elements 36. The diaphragm 31 is provided with a material supply hole 31a connected to the piping system of the liquid material supply unit. The nozzle plate 32 is made of, for example, SUS and has a nozzle surface 32a. The nozzle surface 32 a includes the open ends of a plurality of nozzles N. The partition wall 34 is provided so as to partition the diaphragm 31 and the nozzle plate 32 into a reservoir 33 and a plurality of cavities 35.

各ノズルNは、各キャビティ35と1対1で対応しており、対応するキャビティ35と通じている。各圧電素子36は、各キャビティ35と1対1で対応している。圧電素子36は、例えばピエゾ素子であり、振動板31に対してキャビティ35と反対側に設けられている。各キャビティ35は、複数のキャビティ35で共通のリザーバー33と供給路35aにより通じている。リザーバー33は、材料供給孔31aと通じている。上記の液状体供給部から供給された液状体は、材料供給孔31aを通ってリザーバー33に貯留される。リザーバー33に貯留された液状体は、供給路35aを通って各キャビティ35に充填される。   Each nozzle N has a one-to-one correspondence with each cavity 35 and communicates with the corresponding cavity 35. Each piezoelectric element 36 has a one-to-one correspondence with each cavity 35. The piezoelectric element 36 is, for example, a piezoelectric element, and is provided on the side opposite to the cavity 35 with respect to the diaphragm 31. Each cavity 35 communicates with a plurality of cavities 35 through a common reservoir 33 and a supply path 35a. The reservoir 33 communicates with the material supply hole 31a. The liquid material supplied from the liquid material supply unit is stored in the reservoir 33 through the material supply hole 31a. The liquid material stored in the reservoir 33 is filled into each cavity 35 through the supply path 35a.

図3(b)に示すように、圧電素子36は、圧電材料層37が一対の電極38に挟持された構造になっている。一対の電極38に電圧を印加すると圧電材料層37が収縮または伸張して、圧電素子36が振動板31を撓ませる。これにより、キャビティ35の容積が増加または減少する。キャビティ35の容積が増加すると、リザーバー33からキャビティ35へ液状体が充填される。キャビティ35の容積が減少すると、キャビティ35の液状体がノズルNから液滴Dとして吐出される。   As shown in FIG. 3B, the piezoelectric element 36 has a structure in which a piezoelectric material layer 37 is sandwiched between a pair of electrodes 38. When a voltage is applied to the pair of electrodes 38, the piezoelectric material layer 37 contracts or expands, and the piezoelectric element 36 deflects the diaphragm 31. Thereby, the volume of the cavity 35 increases or decreases. When the volume of the cavity 35 increases, the liquid material is filled into the cavity 35 from the reservoir 33. When the volume of the cavity 35 decreases, the liquid material in the cavity 35 is discharged as a droplet D from the nozzle N.

図4は、ワークステージの断面構成を模式的に示す図である。
図1、図4に示すように、ワークステージ4は、吐出対象物Pが載置される面に形成された複数の凹部41を有している。各凹部41の内側には、供給口42および排出口43が設けられている。なお、凹部41の数に限定はなく、端的には1つでもよい。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration of the work stage.
As shown in FIGS. 1 and 4, the work stage 4 has a plurality of recesses 41 formed on the surface on which the discharge target P is placed. A supply port 42 and a discharge port 43 are provided inside each recess 41. In addition, there is no limitation in the number of the recessed parts 41, and one may be sufficient in the end.

冷媒流通部5は、コンプレッサーや減圧ポンプ等により構成される。冷媒流通部5には、供給配管51および排出配管52が接続されている。冷媒流通部5は、外気や液体等を冷媒Qとして供給配管51に供給し、凹部41を経由した冷媒Qを排出配管52から回収する。冷媒流通部5は、回収した冷媒Qを外部に排出するものであってもよいし、供給配管51に再度供給して循環させるものであってもよい。冷媒Qを循環させる場合には、供給前に冷媒Qを冷却する装置を冷媒流通部5の内部又は外部に設けるとよい。   The refrigerant circulation unit 5 is configured by a compressor, a decompression pump, or the like. A supply pipe 51 and a discharge pipe 52 are connected to the refrigerant circulation part 5. The refrigerant circulation unit 5 supplies outside air, liquid, or the like as the refrigerant Q to the supply pipe 51, and collects the refrigerant Q via the recess 41 from the discharge pipe 52. The refrigerant circulation part 5 may discharge the recovered refrigerant Q to the outside, or may be supplied again to the supply pipe 51 and circulated. When the refrigerant Q is circulated, a device for cooling the refrigerant Q before supply may be provided inside or outside the refrigerant circulation unit 5.

冷媒流通部5は、吐出ヘッド2と吐出対象物Pとの間の空間(以下、外部空間という)よりも、吐出対象物Pとワークステージ4との間の空間(凹部41)が低圧になるように、流通させる冷媒Qの圧力を調整する。外部空間と凹部41内との圧力差は、この圧力差によって吐出対象物Pを固定可能なように、吐出対象物Pの重量や重力方向に対する姿勢に応じて設定される。   In the refrigerant circulation section 5, the space between the discharge target P and the work stage 4 (concave portion 41) is lower than the space between the discharge head 2 and the discharge target P (hereinafter referred to as external space). In this way, the pressure of the refrigerant Q to be circulated is adjusted. The pressure difference between the external space and the recess 41 is set according to the weight of the discharge target P and the posture with respect to the direction of gravity so that the discharge target P can be fixed by this pressure difference.

本実施形態の供給配管51は、複数の分岐管に分岐しており、各分岐管はワークステージ4の各供給口42に接続されている。供給配管51の各分岐管と各供給口42との間には、バルブ53が設けられている。また、排出配管52は、複数の分岐管に分岐しており、各分岐管は、ワークステージ4の各排出口43に接続されている。排出配管52の各分岐管と各排出口43との間には、バルブ54が設けられている。   The supply pipe 51 of this embodiment branches into a plurality of branch pipes, and each branch pipe is connected to each supply port 42 of the work stage 4. A valve 53 is provided between each branch pipe of the supply pipe 51 and each supply port 42. Further, the discharge pipe 52 is branched into a plurality of branch pipes, and each branch pipe is connected to each discharge port 43 of the work stage 4. A valve 54 is provided between each branch pipe of the discharge pipe 52 and each discharge port 43.

バルブ53およびバルブ54は、例えば電磁バルブにより構成され、その開閉が制御部6によってバルブごとに個別に制御される。これにより、ワークステージ4の凹部41のいずれに冷媒Qを流通させるかを選択可能になり、例えば吐出対象物Pの寸法に応じて、吐出対象物Pの底面の外側に位置する凹部41内に冷媒Qを流通させなくすることができる。   The valve 53 and the valve 54 are configured by, for example, electromagnetic valves, and the opening / closing thereof is individually controlled by the control unit 6 for each valve. Thereby, it becomes possible to select which of the recesses 41 of the work stage 4 the coolant Q is circulated in, for example, the recesses 41 positioned outside the bottom surface of the discharge target P according to the dimensions of the discharge target P. The refrigerant Q can be prevented from flowing.

以上のような構成の液滴吐出装置1によって、吐出対象物Pに平面的なパターン又は立体的なパターンを形成するには、まず、ワークステージ4上に吐出対象物Pを載置する。そして、制御部6によって冷媒流通部5を制御し、ワークステージ4の凹部41内を減圧雰囲気にするとともに凹部41内に冷媒Qを流通させる。これにより、吐出対象物Pがワークステージ4に固定されるとともに、冷媒Qによって吐出対象物Pおよびワークステージ4を冷却可能になる。   In order to form a planar pattern or a three-dimensional pattern on the ejection target P by the droplet ejection device 1 having the above configuration, first, the ejection target P is placed on the work stage 4. Then, the control part 6 controls the refrigerant circulation part 5 to make the inside of the concave part 41 of the work stage 4 have a reduced pressure atmosphere and to cause the refrigerant Q to circulate in the concave part 41. Accordingly, the discharge target P is fixed to the work stage 4 and the discharge target P and the work stage 4 can be cooled by the refrigerant Q.

そして、吐出ヘッド2から液状体の液滴Dを吐出させ、例えば液滴Dが吐出されるたびに、吐出対象物Pに配置された液状体に光源部21から光Lを照射する。これにより、吐出対象物P上の液状体が速やかに硬化し、液垂れ等が回避される。また、液状体の硬化により得られるパターン上に重ねて液状体を再度吐出し、この液状体を硬化させることによって、複数のパターンを重ねて形成して立体成型物を形成することもできる。   Then, liquid droplets D are ejected from the ejection head 2, and for example, each time the droplets D are ejected, the liquid L arranged on the ejection target P is irradiated with light L from the light source unit 21. Thereby, the liquid on the discharge target P is quickly cured, and dripping or the like is avoided. Further, a three-dimensional molded product can be formed by overlapping a plurality of patterns by discharging the liquid again on the pattern obtained by curing the liquid and discharging the liquid again and curing the liquid.

ところで、吐出対象物Pやワークステージ4を冷却することなく光Lを照射すると、吐出対象物Pやワークステージ4が例えば200℃〜500℃程度に昇温することがある。上記のように、冷媒Qによって吐出対象物Pやワークステージ4を冷却可能であるので、吐出対象物Pやワークステージ4の昇温を抑制することがで、吐出対象物Pやワークステージ4の熱変形や熱変質を抑制することができる。   By the way, if the light L is irradiated without cooling the discharge target P or the work stage 4, the discharge target P or the work stage 4 may be heated to about 200 ° C. to 500 ° C., for example. As described above, since the discharge target P and the work stage 4 can be cooled by the refrigerant Q, the temperature rise of the discharge target P and the work stage 4 can be suppressed, and the discharge target P and the work stage 4 can be controlled. Thermal deformation and thermal alteration can be suppressed.

また、吐出対象物Pの側面にパターンを形成するには、冷媒流通部5によってワークステージ4の凹部41内を減圧雰囲気に保持しておく。そして、吐出対象となる側面が吐出ヘッド2に対面するように、ワークステージ4をX軸周りの回転方向又はY軸周りの回転方向に回転させる。そして、上述したのと同様に吐出ヘッド2から液状体の液滴Dを吐出させ、吐出対象物Pに配置された液状体に光源部21から光Lを照射する。吐出対象物Pがワークステージ4に減圧吸着されているので、ワークステージ4を傾斜させた場合でも吐出対象物Pの位置ずれ等が回避され、吐出対象物Pと吐出ヘッド2との相対位置を高精度に制御することができる。   In addition, in order to form a pattern on the side surface of the discharge target P, the inside of the concave portion 41 of the work stage 4 is held in a reduced pressure atmosphere by the refrigerant circulation portion 5. Then, the work stage 4 is rotated in the rotational direction around the X axis or the rotational direction around the Y axis so that the side surface to be ejected faces the ejection head 2. Then, the liquid droplets D are discharged from the discharge head 2 in the same manner as described above, and the light L is irradiated from the light source unit 21 to the liquid disposed on the discharge target P. Since the discharge target P is adsorbed to the work stage 4 at a reduced pressure, even when the work stage 4 is tilted, the displacement of the discharge target P is avoided, and the relative position between the discharge target P and the discharge head 2 is determined. It can be controlled with high accuracy.

以上のように液滴吐出装置1にあっては、吐出対象物Pの位置を高精度に制御可能であり、しかも光照射される吐出対象物Pやワークステージ4を効果的に冷却することができる。治具等を用いて吐出対象物を固定する装置と比較して、治具を準備する必要性が低くなり、装置の利便性が高くなる。また、吐出対象物を固定する機構が冷却する機構と独立している構成と比較して、装置構成をシンプルにすることができる。   As described above, in the droplet discharge device 1, the position of the discharge target P can be controlled with high accuracy, and the discharge target P and the work stage 4 irradiated with light can be effectively cooled. it can. Compared with a device that fixes a discharge object using a jig or the like, the necessity for preparing a jig is reduced, and the convenience of the device is increased. In addition, the configuration of the apparatus can be simplified as compared with the configuration in which the mechanism for fixing the discharge target is independent of the mechanism for cooling.

また、液滴吐出装置1にあっては、吐出ヘッド2に対する吐出対象物Pの姿勢を変化させることができ、吐出対象物Pに対して複数の吐出方向から液状体を吐出可能になっている。これにより、例えば吐出対象物Pの形状に応じて吐出対象物Pに多面的に液状体を配置することができ、多様なパターンを形成可能になる。また、吐出ヘッド2自体の姿勢を変化させる必要性が低くなるので、吐出ヘッド2の姿勢変化に起因する液滴の飛行曲がりの発生を回避することもできる。   Moreover, in the droplet discharge device 1, the posture of the discharge target P with respect to the discharge head 2 can be changed, and the liquid material can be discharged from the discharge target P from a plurality of discharge directions. . Thereby, for example, according to the shape of the discharge target P, the liquid material can be arranged on the discharge target P in a multifaceted manner, and various patterns can be formed. In addition, since it is less necessary to change the posture of the discharge head 2 itself, it is possible to avoid the occurrence of the flying curve of the droplet due to the change in the posture of the discharge head 2.

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。次に、ワークステージの他の態様について説明する。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment. Various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. Next, another aspect of the work stage will be described.

図5は、ワークステージの他の構成例を示す断面図である。
図5に示すワークステージ4Bは、凹部が形成されていない点で上記実施形態のワークステージ4と異なっている。本例では吐出対象物Pが凹部を有しており、この凹部をワークステージ4Bに向けて載置されている。冷媒流通部5は、供給口42から吐出対象物Pの凹部内に減圧雰囲気で冷媒Qを供給し、この凹部を経由した冷媒Qを排出口43から回収する。このようなワークステージ4Bを備えた液滴吐出装置であっても、上記の実施形態と同様に吐出対象物Pを固定しつつ、吐出対象物Pを冷却することができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another configuration example of the work stage.
A work stage 4B shown in FIG. 5 is different from the work stage 4 of the above-described embodiment in that no recess is formed. In this example, the discharge target P has a recess, and the recess is placed facing the work stage 4B. The refrigerant circulation unit 5 supplies the refrigerant Q from the supply port 42 into the recess of the discharge target P in a reduced pressure atmosphere, and collects the refrigerant Q passing through the recess from the discharge port 43. Even in the droplet discharge device provided with such a work stage 4B, the discharge target P can be cooled while fixing the discharge target P as in the above-described embodiment.

1・・・液滴吐出装置、2・・・吐出ヘッド、3・・・キャリッジ、
4、4B・・・ワークステージ(支持部)、5・・・冷媒流通部、6・・・制御部、
21・・・光源部、31・・・振動板、31a・・・材料供給孔、
32・・・ノズルプレート、32a・・・ノズル面、33・・・リザーバー、
34・・・隔壁、35・・・キャビティ、35a・・・供給路、36・・・圧電素子、
37・・・圧電材料層、38・・・電極、41・・・凹部、42・・・供給口、
43・・・排出口、51・・・供給配管、52・・・排出配管、
53、54・・・バルブ、D・・・液滴、L・・・光、N・・・ノズル、
NA・・・ノズル列、P・・・吐出対象物、Q・・・冷媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Droplet discharge apparatus, 2 ... Discharge head, 3 ... Carriage,
4, 4B ... Work stage (supporting part), 5 ... Refrigerant circulation part, 6 ... Control part,
21 ... light source part, 31 ... diaphragm, 31a ... material supply hole,
32 ... Nozzle plate, 32a ... Nozzle surface, 33 ... Reservoir,
34 ... partition wall, 35 ... cavity, 35a ... supply path, 36 ... piezoelectric element,
37 ... Piezoelectric material layer, 38 ... Electrode, 41 ... Recess, 42 ... Supply port,
43 ... discharge port, 51 ... supply piping, 52 ... discharge piping,
53, 54 ... Valve, D ... Droplet, L ... Light, N ... Nozzle,
NA: Nozzle array, P: Discharge target, Q: Refrigerant

Claims (5)

光硬化型の液状体を吐出可能な吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドの吐出対象物を支持する支持部と、
前記支持部と前記吐出対象物との間の空間に減圧雰囲気で冷媒を流通させる冷媒流通部と、
前記吐出ヘッドから吐出された前記液状体に光を照射する光源部と、
を備える液滴吐出装置。
An ejection head capable of ejecting a photocurable liquid material;
A support portion for supporting the discharge target of the discharge head;
A refrigerant circulation part that circulates the refrigerant in a reduced-pressure atmosphere in a space between the support part and the discharge object;
A light source unit that emits light to the liquid material ejected from the ejection head;
A droplet discharge device comprising:
前記冷媒流通部は、前記吐出ヘッドと前記吐出対象物との間よりも前記空間を減圧する、請求項1に記載の液滴吐出装置。   The liquid droplet ejection device according to claim 1, wherein the refrigerant circulation part decompresses the space more than between the ejection head and the ejection object. 前記支持部と前記吐出対象物との間に前記冷媒を供給する供給口と、前記支持部と前記吐出対象物との間から前記冷媒を排出する排出口とを備える、請求項1又は請求項2に記載の液滴吐出装置。   The supply port which supplies the said refrigerant | coolant between the said support part and the said discharge target object, and the discharge port which discharges | emits the said refrigerant | coolant from between the said support part and the said discharge target object are provided. 3. A droplet discharge device according to 2. 前記支持部は、前記吐出ヘッドの吐出方向に交差する軸周りに回転可能である、請求項1から請求項3のいずれか一項に液滴吐出装置。   4. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the support portion is rotatable around an axis that intersects a discharge direction of the discharge head. 5. 前記冷媒流通部による減圧動作中であって前記支持部が前記軸周りに回転した状態で、前記吐出ヘッドの吐出動作が可能である、請求項4に記載の液滴吐出装置。   The droplet discharge device according to claim 4, wherein the discharge operation of the discharge head is possible while the pressure reducing operation by the refrigerant circulation portion is being performed and the support portion is rotated around the axis.
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