JP2016087822A - Ink jet device and ink jet method - Google Patents

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一伸 入江
Kazunobu Irie
一伸 入江
吉田 英博
Hidehiro Yoshida
英博 吉田
北 武司
Takeshi Kita
武司 北
山本 憲一
Kenichi Yamamoto
憲一 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet device capable of preventing a nozzle from being unable to jet liquid, when applying the liquid containing bioparticles such as cells, over an object to be printed.SOLUTION: There is provided an ink jet device 1 including: a common ink chamber 4 for supplying ink; a first diaphragm 9b for transferring pressure to the common ink chamber; multiple first piezoelectric elements 10 for applying pressure to the first diaphragm; multiple pressure chambers 6 connected to the common ink chamber, and each having a nozzle 5 for jetting ink; a second diaphragm 9a for transferring pressure to the multiple pressure chambers; and multiple second piezoelectric elements 8 for applying pressure to the second diaphragm. There is also provided an ink jet method including the steps of: applying pressure to one common ink chamber for supplying ink, through the diaphragm by the multiple first piezoelectric elements; and applying pressure to the multiple pressure chambers connected to the common ink chamber and each having the nozzle for jetting ink, through the diaphragm, by the multiple second piezoelectric elements, and jetting ink.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、インクジェット装置とインクジェット方法に関するものである。特に、粒子を含む液体を吐出し、所望のパターニングを行うインクジェット装置、インクジェット方法に関するものである。   The present invention relates to an inkjet apparatus and an inkjet method. In particular, the present invention relates to an ink jet apparatus and an ink jet method for performing desired patterning by discharging a liquid containing particles.

近年、細胞工学や再生医療工学技術の発展に伴い、1種類または2種類以上の細胞を平面状にパターニングして印刷物を作成する。あるいは、この平面を積層して立体的な構造物を作成する技術が求められている。   In recent years, with the development of cell engineering and regenerative medical engineering technology, one or two or more types of cells are patterned into a planar shape to produce a printed matter. Alternatively, a technique for creating a three-dimensional structure by laminating these planes is required.

このようなパターニングを行うための装置として、粒子、特に、生体粒子である細胞を含んだ、液体あるいは培養液(以降この液体を粒状性インクと呼ぶことにする)を吐出することのできるインクジェット装置がある。   As an apparatus for performing such patterning, an ink jet apparatus capable of discharging a liquid or a culture liquid (hereinafter, this liquid will be referred to as granular ink) containing particles, particularly cells that are biological particles. There is.

このインクジェット装置は、1つないし複数の吐出ノズルを有し、各ノズルは電気信号によって吐出を制御されている。被印刷基板とノズルとの相対的な位置変化に応じて目的のインクを被印刷物上に吐出する。このことで、被印刷物上に目的の粒状性インク(粒子を含むインク)を任意にパターニングした印刷物を作成することができる。   This ink jet apparatus has one or a plurality of discharge nozzles, and each nozzle is controlled to discharge by an electric signal. The target ink is ejected onto the printing material in accordance with the relative position change between the printing substrate and the nozzle. As a result, it is possible to create a printed material in which a desired granular ink (ink containing particles) is arbitrarily patterned on the printing material.

一方、インクジェット装置で吐出するインクが粒子を含んでいる場合、長時間放置しておくと、インクジェット装置内部でインク中の粒子が沈降する。結果、詰まりが発生し、不吐出になる場合がある。不吐出は勿論のこと、粒子濃度の変化が発生すると非印刷物上の液体のパターン中の粒子濃度が所望の濃度と異なってくるため好ましくない。   On the other hand, when the ink ejected by the ink jet apparatus contains particles, the particles in the ink settle inside the ink jet apparatus if left for a long time. As a result, clogging may occur, resulting in non-ejection. Not only non-ejection, but also change in particle concentration is not preferable because the particle concentration in the liquid pattern on the non-printed material differs from the desired concentration.

このようなインクジェット装置内部での液体中での粒子濃度の経時変化を改善する技術として、特許文献1ではインク収容部に配置された、粒状性インクに振動を与えるための圧電素子を備えたプリンタ用インクジェット装置が公開されている。   As a technique for improving the change over time in the concentration of particles in a liquid inside the ink jet apparatus as described above, in Patent Document 1, a printer provided with a piezoelectric element that is arranged in an ink container and that gives vibration to granular ink. Inkjet devices have been released.

図9(a)と図9(b)で、特許文献1の技術を説明する。図9(a)は、特許文献1のインクジェットヘッド99の断面図である。図9(b)は、図9(a)のA―A’断面図である。   The technique of Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 9A is a cross-sectional view of the ink jet head 99 of Patent Document 1. FIG. FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.

なお、図9(a)の紙面奥方向が、図9(b)の右方向である。インクジェットヘッド99は、筐体2、供給口3、共通インク室4、列設された複数のノズル5、ノズルから粒状性インク911(粒子を含むインク)を吐出するための圧力を発生させる圧力室6を上方に有する。さらに、インクジェットヘッド99は、下方に、共通インク室4から分岐し、圧力室6と接続する接続部7、圧力室6に吐出のための圧力を印加する第二の圧電素子8、共通インク室4の中の粒状性インク911を攪拌するための圧電素子910、第二の圧電素子8の振動を圧力室6に伝達する第二の振動板9a、圧電素子910の振動を共通インク室4に伝達する第一の振動板9bを有する。   Note that the depth direction in FIG. 9 (a) is the right direction in FIG. 9 (b). The inkjet head 99 includes a housing 2, a supply port 3, a common ink chamber 4, a plurality of nozzles 5 arranged in a row, and a pressure chamber that generates pressure for discharging granular ink 911 (ink containing particles) from the nozzles. 6 at the top. Further, the inkjet head 99 is branched downward from the common ink chamber 4, connected to the pressure chamber 6, connected to the pressure chamber 6, the second piezoelectric element 8 that applies pressure for ejection to the pressure chamber 6, and the common ink chamber. 4, the piezoelectric element 910 for stirring the granular ink 911, the second diaphragm 9 a for transmitting the vibration of the second piezoelectric element 8 to the pressure chamber 6, and the vibration of the piezoelectric element 910 in the common ink chamber 4. It has the 1st diaphragm 9b which transmits.

粒状性インク911は、長時間吐出していないなどによる経時により、内部の粒子が沈降し、共通インク室4下部に粒子912が沈降し粒子濃度の高い状態の粒状性インク911が生じる。   With the granular ink 911, the internal particles settle due to the passage of time due to not being discharged for a long time, and the particles 912 settle at the lower part of the common ink chamber 4 to generate the granular ink 911 with a high particle concentration.

そこで共通インク室4に備えた圧電素子910に交流電流を印加することで圧電素子910を振動させ、その振動を、第一の振動板9bを通じて粒状性インク911に伝えることにより、経時で粒子が沈降し粒子濃度が高くなったインク収容部内部のインクの粒子912を攪拌し粒状性インク911の粒子濃度を均一化させることができる。   Therefore, by applying an alternating current to the piezoelectric element 910 provided in the common ink chamber 4, the piezoelectric element 910 is vibrated, and the vibration is transmitted to the granular ink 911 through the first vibration plate 9 b, so that the particles are changed over time. The particle concentration of the granular ink 911 can be made uniform by stirring the ink particles 912 inside the ink container where the particle concentration is increased.

実開平4−87251号公報Japanese Utility Model Publication No. 4-87251

本願発明者は、図9(a)と図9(b)の構造のインクジェットヘッド99を作製した。供給口3より細胞を懸濁した培養液を粒状性インクとして通液し、基板上への塗布実験を行った。その結果、はじめは全てのノズルからインクの吐出が行われたが、しばらくすると吐出信号を与えているにもかかわらず、いくつかのノズル5について、吐出が行われなくなった。   The inventor of the present application produced an ink jet head 99 having the structure shown in FIGS. 9A and 9B. A culture solution in which cells were suspended from the supply port 3 was passed as granular ink, and an application experiment on a substrate was performed. As a result, ink was ejected from all the nozzles at first, but after a while, ejection was not performed for some nozzles 5 even though ejection signals were given.

その原因を調査したところ、吐出動作中に所望のパターンの作成のために吐出信号が与えられていない状態、即ち吐出動作を行っていない状態がしばらく続いた時、ノズル5は、その後吐出信号を与えても吐出が見られなくなっていることが分かった。   As a result of investigating the cause, when the discharge signal is not given for creating a desired pattern during the discharge operation, that is, when the discharge operation is not performed for a while, the nozzle 5 thereafter outputs the discharge signal. It was found that no discharge was seen even when applied.

さらに調査を行ったところ、吐出動作中に吐出していないノズル5に連なっている接続部7の入口には吐出動作中であっても既に粒状性インク911が沈降、凝集してしまっていることが分かった。   Further investigation revealed that the granular ink 911 had already settled and aggregated at the inlet of the connecting portion 7 connected to the nozzle 5 that was not ejected during the ejection operation even during the ejection operation. I understood.

そこで、共通インク室4内部の粒状性インク911を攪拌するための圧電素子910を、吐出動作中に、同時に駆動させて、粒状性インク911を攪拌させながらの塗布動作を試みた。しかし、圧電素子910が共通インク室4内部の粒状性インク911全体を攪拌してしまうため、共通インク室4内部の圧力変動が大きく、圧力室6の圧力変化に対してノイズを与えてしまった。結果、インクの吐出動作が安定しなくなった。   Therefore, the piezoelectric element 910 for agitating the granular ink 911 inside the common ink chamber 4 was simultaneously driven during the ejection operation, and an application operation while agitating the granular ink 911 was attempted. However, since the piezoelectric element 910 stirs the entire granular ink 911 inside the common ink chamber 4, the pressure fluctuation inside the common ink chamber 4 is large, and noise is given to the pressure change in the pressure chamber 6. . As a result, the ink ejection operation became unstable.

従来の粒状性インク911は、例えば、顔料分散インクなどであり、その粒子径が10um以下、典型的には1um以下のような非常に小さいサイズのものであった。そのため、上記問題は発生せず、問題にはならなかったものである。   The conventional granular ink 911 is, for example, a pigment dispersion ink or the like, and has a very small size such as a particle size of 10 μm or less, typically 1 μm or less. Therefore, the above problem does not occur and does not become a problem.

しかし、この発明の対象である粒状性インク911は、細胞からなり、その粒子径は10umないし50um程度であるため非常に沈降しやすく、当然ながら顔料粒子のように微細化をすることもできない。   However, the granular ink 911, which is the subject of the present invention, is composed of cells and has a particle size of about 10 μm to 50 μm, so it is very easy to settle, and of course, it cannot be made as fine as pigment particles.

また、印刷物を作成するための吐出に要する時間程度の短い時間スケールであっても細胞同士が隣接し合っていると細胞間の相互作用で接着、凝集が発生するため、その間に吐出が行われていないノズルの接続部7のような微細流路で特に詰まりが発生しやすい。   In addition, even if the time scale is as short as the time required to produce a printed material, if cells are adjacent to each other, adhesion and aggregation occur due to the interaction between the cells. In particular, clogging is likely to occur in a fine flow path such as the connecting portion 7 of the nozzle that is not.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、インクジェット装置を用いて細胞などの生体粒子を含有する液体を被印刷物上に塗布する際に、ノズルの不吐出化を防止することである。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and is to prevent nozzles from being ejected when a liquid containing biological particles such as cells is applied onto a substrate using an inkjet apparatus.

上記目的を達成するために、インクを供給する共通インク室と、共通インク室に圧力を伝達する第一の振動板と、第一の振動板に圧力を与える第一の圧電素子と、共通インク室と連結され、インクを吐出するノズルを有する複数の圧力室と、複数の圧力室に圧力を伝達する第二の振動板と、第二の振動板に圧力を与える複数の第二の圧電素子と、を設けたインクジェット装置を用いる。   To achieve the above object, a common ink chamber that supplies ink, a first diaphragm that transmits pressure to the common ink chamber, a first piezoelectric element that applies pressure to the first diaphragm, and a common ink A plurality of pressure chambers connected to the chamber and having nozzles for ejecting ink; a second diaphragm for transmitting pressure to the plurality of pressure chambers; and a plurality of second piezoelectric elements for applying pressure to the second diaphragm Are used.

インクを供給する1つの共通インク室に、複数の第一の圧電素子により第一の振動板を介して圧力を印加する工程と、共通インク室と連結され、インクを吐出するノズルを有する複数の圧力室に、第二の圧電素子により、第二の振動板を介して、圧力を印加し、インクを吐出する工程と、を含むインクジェット方法を設ける。   Applying a pressure to a common ink chamber for supplying ink via a first diaphragm by a plurality of first piezoelectric elements; and a plurality of nozzles connected to the common ink chamber and ejecting ink An ink jet method including a step of applying pressure to the pressure chamber via the second diaphragm by the second piezoelectric element and discharging the ink is provided.

本発明のインクジェット装置を用いることにより、細胞などの生体粒子の塗布を行う場合でもノズルの不吐出化を防止することが可能になる。   By using the ink jet apparatus of the present invention, it is possible to prevent the nozzle from being ejected even when biological particles such as cells are applied.

(a)実施の形態1におけるインクジェットヘッドの模式図、(b)図1(a)のA−A’断面図(A) Schematic diagram of ink-jet head in Embodiment 1, (b) A-A 'cross-sectional view of FIG. 1 (a) (a)実施の形態1における第二の圧電素子の断面図、(b)本発明の実施の形態1における第二の圧電素子の斜視図(A) Sectional view of the second piezoelectric element in the first embodiment, (b) Perspective view of the second piezoelectric element in the first embodiment of the present invention. (a)実施の形態1における複数の第一の圧電素子の断面図、(b)実施の形態1における第二の複数の圧電素子の斜視図、(c)従前の技術によるインクジェット装置の圧電素子の斜視図(A) A cross-sectional view of a plurality of first piezoelectric elements in the first embodiment, (b) a perspective view of a second plurality of piezoelectric elements in the first embodiment, and (c) a piezoelectric element of an inkjet device according to a conventional technique. Perspective view (a)実施の形態1のインクジェットヘッドの模式図、(b)(a)の断面図、(c)(a)において、駆動チャンネルを駆動させたときの断面図、(d)(a)において、駆動チャンネルの駆動に続いて駆動チャンネルを駆動させたときの断面図、(e)(a)において、駆動チャンネル35mまで駆動させたときの断面図、(f)(a)において、駆動チャンネルの駆動を元に戻したときの断面図、(g)(a)において、駆動チャンネル351と352を駆動させたときの断面図(A) Schematic diagram of ink jet head of Embodiment 1, (b) Cross section of (a), (c) Cross section when driving channel is driven in (a), (d) In (a) , A sectional view when the driving channel is driven following the driving of the driving channel, a sectional view when the driving channel is driven up to 35 m in (e) and (a), and (f) in FIG. Sectional view when driving is returned to the original state, (g) Sectional view when driving channels 351 and 352 are driven in (a) (a)実施の形態2におけるインクジェットヘッドの模式図、(b)(a)のA−A’断面図(A) Schematic diagram of ink-jet head in Embodiment 2, (b) A-A 'cross-sectional view of (a) (a)実施の形態3におけるインクジェットヘッドの模式図、(b)(a)のA−A’断面図(A) Schematic diagram of ink jet head according to Embodiment 3, (b) A-A 'cross-sectional view of (a) (a)実施の形態のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット装置の印刷を示す模式図、(b)(a)の後、塗布エリアの残りの部分を印刷する様子を示す模式図(A) Schematic diagram showing printing of an inkjet apparatus equipped with the inkjet head of the embodiment, (b) Schematic diagram showing how the remaining part of the coating area is printed after (a). (a)実施の形態のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット装置がディッシュ上に印刷する様子を示す模式図、(b)(a)の後、塗布エリアの残りの部分を印刷する様子を示す模式図(A) The schematic diagram which shows a mode that the inkjet apparatus carrying the inkjet head of embodiment prints on a dish, (b) The schematic diagram which shows a mode that the remaining part of an application area is printed after (a). (a)従前の技術によるインクジェット装置の模式図、(b)(a)のA−A’断面図(A) Schematic diagram of an ink jet apparatus according to a conventional technique, (b) A-A 'cross-sectional view of (a)

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1(a)〜図4(g)は、実施の形態1を示している。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1A to FIG. 4G show the first embodiment.

図1(a)は、実施の形態1のインクジェット装置に用いられるインクジェットヘッド1の正面図で、図1(b)はインクジェットヘッド1のA−A’断面図である。なお、図1(a)の紙面奥方向が図1(b)の右方向である。   FIG. 1A is a front view of an ink jet head 1 used in the ink jet apparatus according to the first embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of the ink jet head 1. Note that the depth direction in FIG. 1A is the right direction in FIG.

インクジェットヘッド1の上部は、筐体2、供給口3、共通インク室4、列設された複数のノズル5、ノズルからインクを吐出するための圧力を発生させる圧力室6を有する。   The upper portion of the inkjet head 1 has a housing 2, a supply port 3, a common ink chamber 4, a plurality of nozzles 5 arranged in a row, and a pressure chamber 6 that generates pressure for ejecting ink from the nozzles.

インクジェットヘッド1の下部は、共通インク室4から分岐し圧力室6と接続する接続部7、圧力室6に吐出のための圧力を印加する第二の圧電素子8、第二の圧電素子8の振動を圧力室6に伝達する第二の振動板9a、共通インク室4の中の粒状性インク11を攪拌するための第一の圧電素子10、を有する。また、第一の圧電素子10の振動を共通インク室4、に伝達する第一の振動板9bを含む。   The lower part of the inkjet head 1 includes a connecting portion 7 that branches from the common ink chamber 4 and connects to the pressure chamber 6, a second piezoelectric element 8 that applies pressure for ejection to the pressure chamber 6, and a second piezoelectric element 8. A second vibration plate 9 a that transmits vibration to the pressure chamber 6 and a first piezoelectric element 10 for stirring the granular ink 11 in the common ink chamber 4 are provided. Further, a first diaphragm 9 b that transmits the vibration of the first piezoelectric element 10 to the common ink chamber 4 is included.

なお、第一の圧電素子10は、従来の圧電素子910とは異なる構造である(後述)。また、本実施の形態において、共通インク室4、ノズル5、圧力室6、接続部7をまとめてインク流路と呼ぶことにする。   The first piezoelectric element 10 has a structure different from that of the conventional piezoelectric element 910 (described later). In the present embodiment, the common ink chamber 4, the nozzle 5, the pressure chamber 6, and the connection portion 7 are collectively referred to as an ink flow path.

<筐体2>
実施の形態の筐体2は、インクをインクジェットヘッド内に供給する供給口3、供給されたインクを貯留しておく共通インク室4、被印刷基板上に粒状性インク11を吐出する複数のノズル5、この複数のノズルに接続し、インクを吐出するための圧力を発生させるノズル数に応じた数の圧力室6、共通インク室4から分岐し、複数の圧力室6と接続する接続部7で形成されている。
<Case 2>
The housing 2 according to the embodiment includes a supply port 3 that supplies ink into the ink jet head, a common ink chamber 4 that stores the supplied ink, and a plurality of nozzles that discharge the granular ink 11 on the substrate to be printed. 5. A connecting portion 7 that is connected to the plurality of nozzles, branches from the number of pressure chambers 6 corresponding to the number of nozzles that generate pressure for ejecting ink, and the common ink chamber 4, and is connected to the plurality of pressure chambers 6. It is formed with.

筐体2の材質は、吐出するインクに侵されないものであれば、特に制約はなく、ステンレスなどの金属、ガラスやシリコンなどの無機材料、樹脂などの有機材料を用いることができる。しかし、インク流路である共通インク室4や、ノズル5、圧力室6、接続部7などでインク詰まりが発生していないかどうかを確認するために、内部が可視化できることが好ましい。このため、ガラスや透明樹脂などの透光性のある材料を用いることが好ましい。また、加工のしやすさを考慮すると透明な樹脂で構成されることが好ましい。   The material of the housing 2 is not particularly limited as long as it is not affected by the ejected ink, and a metal such as stainless steel, an inorganic material such as glass or silicon, or an organic material such as resin can be used. However, it is preferable that the inside can be visualized in order to confirm whether or not ink clogging has occurred in the common ink chamber 4, the nozzle 5, the pressure chamber 6, the connection portion 7, and the like that are ink flow paths. For this reason, it is preferable to use a translucent material such as glass or transparent resin. In view of ease of processing, it is preferable to be made of a transparent resin.

透明な樹脂としては、PMMAなどのアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂などを挙げることができる。   Examples of the transparent resin include acrylic resins such as PMMA, polyethylene terephthalate resin, polycarbonate resin, polyvinyl chloride resin, polystyrene resin, and cycloolefin resin.

さらに、作成したインクジェットヘッド1のインク流路にインクを通液する前には、インクジェットヘッド1を滅菌する必要がある。このため、滅菌のための薬品に耐える、あるいは、オートクレーブ滅菌の熱に耐える必要がある。また、インクジェットヘッド1内部の細胞を顕微鏡などで観察する必要が生じた場合、細胞とレンズの間の物質に蛍光性が少ないことが好ましい。これらの耐熱性、耐薬品性、低自家蛍光性といった要求特性を満たせる材料の例として、シクロオレフィン樹脂を挙げることができるがこれに限定されるものではない。   Furthermore, the ink jet head 1 needs to be sterilized before the ink is passed through the ink flow path of the ink jet head 1 produced. For this reason, it is necessary to endure the chemical | medical agent for sterilization, or to endure the heat | fever of autoclave sterilization. Moreover, when it becomes necessary to observe the cell inside the inkjet head 1 with a microscope or the like, it is preferable that the substance between the cell and the lens has low fluorescence. Examples of materials that can satisfy the required properties such as heat resistance, chemical resistance, and low autofluorescence include cycloolefin resins, but are not limited thereto.

また、筐体2にインク流路を加工する方法としては、切削加工、射出成型加工、インプリント法、注形加工、レーザ加工、ドリル加工、光造形、3Dプリンタによる加工など、任意の加工方法を選ぶことができる。   Further, as a method of processing the ink flow path in the housing 2, any processing method such as cutting, injection molding, imprinting, casting, laser processing, drilling, stereolithography, processing by a 3D printer, etc. Can be selected.

また、図1(b)では、筐体2は、筐体2a、筐体2bと分割して第二の振動板9a、第一の振動板9bを挟む形で両側に配置されている。このうち、筐体2b、即ち、図1(a)でいうと紙面奥側の部分には、インク流路は形成されておらず、筐体の強度確保などの必要に応じて配置すればよい。また、配置する場合も筐体2aと同じ材料、加工方法でなくとも良い。   Further, in FIG. 1B, the casing 2 is arranged on both sides so as to be divided into the casing 2a and the casing 2b and sandwich the second diaphragm 9a and the first diaphragm 9b. Among them, the ink flow path is not formed in the housing 2b, that is, the portion on the back side of the paper surface in FIG. 1A, and may be arranged as necessary to ensure the strength of the housing. . In addition, the same material and processing method as those of the housing 2a may be used for the arrangement.

また、インク流路内部には、例えばMPCポリマーのような細胞の付着を阻害するコーティングを施すこともできる。   In addition, a coating that inhibits the adhesion of cells, such as MPC polymer, can be applied to the inside of the ink flow path.

<供給口3>
供給口3は、外部よりチューブ(図示せず)などを介して共通インク室4に粒状性インク11を注入するときに使用する。インク注入を行っていないときは弁などによって封止し、外界からの圧力を受けない形にしても良いし、あるいは大気開放、圧力ポンプへの接続を行っていても良い。なお、図1(a)では供給口3が1つであるが、供給口3を複数設置しても良い。供給口3を複数設置することで、インクパージ時のインク排出口、エア抜き口、インク循環を行う場合のインクの出入り口とすることができる。
<Supply port 3>
The supply port 3 is used when the granular ink 11 is injected into the common ink chamber 4 from the outside via a tube (not shown) or the like. When ink is not being injected, it may be sealed by a valve or the like so that it does not receive pressure from the outside, or may be connected to an air release or a pressure pump. In addition, although the supply port 3 is one in Fig.1 (a), you may install two or more supply ports 3. FIG. By providing a plurality of supply ports 3, it is possible to provide an ink discharge port, an air vent port during ink purging, and an ink inlet / outlet port when ink circulation is performed.

<第二の振動板9a、第一の振動板9b>
筐体2に貼り合わされることでインク流路の1つの面を形成している第二の振動板9aと第一の振動板9bは、薄い樹脂板あるいはニッケルの電鋳膜などの金属薄板によって形成することができる。
<Second diaphragm 9a, first diaphragm 9b>
The second diaphragm 9a and the first diaphragm 9b that form one surface of the ink flow path by being bonded to the housing 2 are made of a thin metal plate such as a thin resin plate or a nickel electroformed film. Can be formed.

第二の振動板9a、第一の振動板9bと筐体2とは、熱硬化型接着材、2液混合型接着材、紫外線硬化型接着材などの接着材、あるいは熱圧着、レーザ圧着、超音波圧着などによって貼り合わせることができる。このうち、熱圧着によって貼り合わせる場合、第二の振動板9a、第一の振動板9bと筐体2のガラス転移点が同じ、あるいは近いことが好ましいため、第二の振動板9a、第一の振動板9bの材質と筐体2の材質を同じにすることが好ましい。   The second diaphragm 9a, the first diaphragm 9b, and the housing 2 may be an adhesive such as a thermosetting adhesive, a two-component mixed adhesive, or an ultraviolet curable adhesive, or thermocompression bonding, laser crimping, It can be bonded by ultrasonic pressure bonding. Among these, in the case of bonding by thermocompression bonding, it is preferable that the glass transition points of the second diaphragm 9a and the first diaphragm 9b and the housing 2 are the same or close to each other. The material of the diaphragm 9b and the material of the housing 2 are preferably the same.

<第二の圧電素子8>
第二の圧電素子8については、図2(a)、図2(b)で説明する。図2(a)は、図1(b)と同じ方向からみた第二の圧電素子8の断面模式図であり、図2(b)は第二の圧電素子8の斜視図である。図1(a)のA−A’断面は、図2(b)では点線で図示された断面20の面になる。なお、見やすくするために図2(b)では第二の振動板9aの図示を省略している。
<Second piezoelectric element 8>
The second piezoelectric element 8 will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). 2A is a schematic cross-sectional view of the second piezoelectric element 8 seen from the same direction as FIG. 1B, and FIG. 2B is a perspective view of the second piezoelectric element 8. FIG. The cross section AA ′ in FIG. 1A is a plane of the cross section 20 illustrated by a dotted line in FIG. For ease of viewing, the second diaphragm 9a is not shown in FIG.

図2(a)において、第二の圧電素子8は、内部電極21a、内部電極21bを形成したチタン酸ジルコン酸鉛などの圧電体22を積層した後、積層した圧電体22の層の側面のうち、内部電極21a、21bが対向して露出する両面にそれぞれ表面電極23と裏面電極24を形成し、基台29上に固定したものである。   In FIG. 2A, the second piezoelectric element 8 is formed by laminating a piezoelectric body 22 such as lead zirconate titanate on which an internal electrode 21a and an internal electrode 21b are formed, and then on the side surface of the laminated piezoelectric body 22 layer. Of these, the front electrode 23 and the back electrode 24 are formed on both surfaces where the internal electrodes 21 a and 21 b are exposed to face each other, and are fixed on the base 29.

入力信号に応じて第二の圧電素子8が圧力室6と貼り合わされている第二の振動板9aを振動させる。   In response to the input signal, the second piezoelectric element 8 vibrates the second diaphragm 9a bonded to the pressure chamber 6.

図2(b)において、第二の圧電素子8は、複数のノズルの数に応じた駆動チャンネル25a、駆動チャンネル25bが交互に列設されており、各々のチャンネルの間には溝26が存在している。溝26は第二の圧電素子8を一体で形成した後、上記複数のチャンネルを分割するためにダイシング加工を行う際に形成されるものであり、各々の駆動チャンネル25a、駆動チャンネル25b間はこの溝26により離間絶縁されている。   2B, in the second piezoelectric element 8, drive channels 25a and drive channels 25b corresponding to the number of a plurality of nozzles are alternately arranged, and a groove 26 exists between the channels. doing. The groove 26 is formed when the second piezoelectric element 8 is integrally formed and then dicing is performed in order to divide the plurality of channels. The gap between each drive channel 25a and drive channel 25b is defined as follows. The grooves 26 are separated and insulated.

また、駆動チャンネル25aは、接続電極27が接続されている。駆動チャンネル25aは、図1(b)の圧力室6と対向している位置の第二の振動板9aと貼り合わされる。駆動チャンネル25bは、接続電極27が接続されておらず、図1(a)に示すように、隣接した2つの圧力室6の間に配置される。この2つの圧力室6を仕切っている筐体2の部分と対向している箇所に位置する第二の振動板9aと貼り合わされ、ダミーチャンネルとなる。   Further, the connection electrode 27 is connected to the drive channel 25a. The drive channel 25a is bonded to the second diaphragm 9a at a position facing the pressure chamber 6 in FIG. The drive channel 25b is not connected to the connection electrode 27, and is disposed between two adjacent pressure chambers 6 as shown in FIG. It is bonded to the second diaphragm 9a located at a location facing the portion of the housing 2 that partitions the two pressure chambers 6 to form a dummy channel.

即ち、駆動チャンネル25aの数は複数のノズル5の数に等しく、ダミーの駆動チャンネル25bの数は複数のノズル5の数より1つ以上多い。   That is, the number of drive channels 25 a is equal to the number of the plurality of nozzles 5, and the number of dummy drive channels 25 b is one or more than the number of the plurality of nozzles 5.

また、駆動チャンネル25a、25b、溝26の幅は、圧力室6の幅と設置間隔によって適切に設定されるが、駆動チャンネル25bの幅は駆動チャンネル25aの幅と異なっていても良い。   The widths of the drive channels 25a and 25b and the groove 26 are appropriately set according to the width of the pressure chamber 6 and the installation interval, but the width of the drive channel 25b may be different from the width of the drive channel 25a.

また、図2(b)の表面電極23の4辺のうち、接続電極27の根元方向(図2(b)の紙面下方)の辺には斜め状や矩形状などの切り欠き部28が研削加工により形成されている。切り欠き部28と溝26によって表面電極23は電気的に分離され、駆動チャンネル25a、ダミーの駆動チャンネル25bを形成し、切り欠き部のない裏面電極24は電気的に接続されて共通電極となっている。   Further, among the four sides of the surface electrode 23 in FIG. 2B, a notch 28 having a diagonal shape or a rectangular shape is ground on the side in the root direction of the connection electrode 27 (below the paper surface in FIG. 2B). It is formed by processing. The surface electrode 23 is electrically separated by the notch 28 and the groove 26 to form a drive channel 25a and a dummy drive channel 25b, and the back electrode 24 without the notch is electrically connected to become a common electrode. ing.

<第一の圧電素子10>
第一の圧電素子10については、図3(a)〜図3(c)で説明する。図3(a)は、図1(b)と同じ方向からみた第一の圧電素子10の断面模式図であり、図3(b)は、第一の圧電素子10の斜視図である。図1(a)のA−A’断面は、図3(b)では点線で図示された断面30の面になる。なお、図3(b)では、第一の振動板9bの図示を省略している。
<First piezoelectric element 10>
The first piezoelectric element 10 will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (c). 3A is a schematic cross-sectional view of the first piezoelectric element 10 viewed from the same direction as FIG. 1B, and FIG. 3B is a perspective view of the first piezoelectric element 10. The cross section AA ′ in FIG. 1A becomes the plane of the cross section 30 illustrated by the dotted line in FIG. In addition, illustration of the 1st diaphragm 9b is abbreviate | omitted in FIG.3 (b).

図3(c)は、従来の図9(a)のA−A’断面図であり、従来の構造のインクジェットヘッド99の圧電素子910の斜視図である。   FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 9A, and is a perspective view of the piezoelectric element 910 of the inkjet head 99 having a conventional structure.

図3(a)における第一の圧電素子10の内部電極31a、内部電極31b、圧電体32、表面電極33、裏面電極34、基台39の構成、作製方法は、第二の圧電素子8と同様である。第二の圧電素子8同様、基台39側の振動は固定され、共通インク室4と貼り合わされている第一の振動板9bのみが振動する。   The configuration and manufacturing method of the internal electrode 31a, the internal electrode 31b, the piezoelectric body 32, the front surface electrode 33, the back surface electrode 34, and the base 39 of the first piezoelectric element 10 in FIG. It is the same. Like the second piezoelectric element 8, the vibration on the base 39 side is fixed, and only the first diaphragm 9b bonded to the common ink chamber 4 vibrates.

第一の圧電素子10の振動面の合計の大きさは共通インク室4のサイズと同等程度であれば特に制限はなく、圧電体32の厚み、積層数、表面電極33、裏面電極34の表裏の向き、同一入力電圧に対する振動の大きさは第二の圧電素子8と同じでも異なっていても良い。   The total size of the vibration surface of the first piezoelectric element 10 is not particularly limited as long as it is approximately the same as the size of the common ink chamber 4. And the magnitude of vibration for the same input voltage may be the same as or different from those of the second piezoelectric element 8.

図3(b)において、第一の圧電素子10は、複数の駆動チャンネル35が列設されており、各々のチャンネルの間には溝36が存在している。溝36はダイシングにより形成されており、第二の圧電素子8の溝26も同様である。   In FIG. 3B, the first piezoelectric element 10 has a plurality of drive channels 35 arranged in a row, and a groove 36 exists between each channel. The groove 36 is formed by dicing, and the groove 26 of the second piezoelectric element 8 is the same.

溝36により、複数の駆動チャンネル35は離間絶縁されている。また、ダミーチャンネルを有する第二の圧電素子8とは異なり、溝36により分離されている駆動チャンネル35の各々には接続電極37が接続されて図1(b)の共通インク室4と対向している位置の第一の振動板9bと貼り合わされて駆動チャンネル35となる。   The plurality of drive channels 35 are separated and insulated by the grooves 36. Further, unlike the second piezoelectric element 8 having a dummy channel, a connection electrode 37 is connected to each of the drive channels 35 separated by the grooves 36 so as to face the common ink chamber 4 in FIG. A drive channel 35 is formed by being attached to the first diaphragm 9b at the position.

各々の駆動チャンネル35には接続電極37を介して図示しない信号入力装置より駆動電圧が印加され、各々の駆動チャンネル35は独立に駆動することができる。   A drive voltage is applied to each drive channel 35 from a signal input device (not shown) via a connection electrode 37, and each drive channel 35 can be driven independently.

また、駆動チャンネル35のうち、あるチャンネルに駆動電圧が印加されている間に、更に別のチャンネルに異なるタイミングで駆動電圧を印加することができる。すなわち、個々のチャンネルの位相を変えて駆動することが可能である。   In addition, while the drive voltage is being applied to a certain channel among the drive channels 35, the drive voltage can be applied to another channel at different timings. That is, it is possible to drive by changing the phase of each channel.

この駆動チャンネルの数は、複数であれば第二の圧電素子8の駆動チャンネルの数と同じでも良いし、異なっていてもよい。   The number of drive channels may be the same as or different from the number of drive channels of the second piezoelectric element 8 as long as it is plural.

切り欠き部38は図3(b)で示すような斜め形状あるいは矩形状などをしており、第一の圧電素子10をダイシング加工して溝36を形成する前に研削加工などによって形成される。   The notch 38 has an oblique shape or a rectangular shape as shown in FIG. 3B and is formed by grinding or the like before the first piezoelectric element 10 is diced to form the groove 36. .

一方、図3(c)に示された従前の構造のインクジェットヘッド99の圧電素子910は、内部電極、圧電体、表面電極、裏面電極、基台の構成、作成方法は図3(a)、図3(b)に示した第一の圧電素子10と同様であるが、溝36が存在しておらず、チャンネル935は一つである。   On the other hand, the piezoelectric element 910 of the ink jet head 99 having the conventional structure shown in FIG. 3C has a configuration of an internal electrode, a piezoelectric body, a front surface electrode, a back electrode, a base, and a production method thereof as shown in FIG. Although it is the same as that of the first piezoelectric element 10 shown in FIG. 3B, the groove 36 does not exist and the channel 935 is one.

チャンネル935は一つなので、接続電極937も一つでよいが、チャンネル935はインク室全体を振動させるため、チャンネル935のサイズは大きくなり、駆動に必要な電流量が多くなる。そのため、電圧降下対策として接続電極937は同じチャンネル935に対して複数存在しても良い。   Since there is only one channel 935, only one connection electrode 937 is required. However, since the channel 935 vibrates the entire ink chamber, the size of the channel 935 increases and the amount of current required for driving increases. Therefore, a plurality of connection electrodes 937 may exist for the same channel 935 as a countermeasure for voltage drop.

チャンネル935が一つのため、圧電素子910は一つの駆動電圧の入力に対して、全体で振動し、図9(b)の第一の振動板9bを介して共通インク室4全体を一様に振動させ、内部の粒状性インク11全体を攪拌する機能を有している。   Since there is one channel 935, the piezoelectric element 910 vibrates as a whole in response to one drive voltage input, and the entire common ink chamber 4 is made uniform via the first diaphragm 9b of FIG. 9B. It has a function to vibrate and stir the entire granular ink 11 inside.

以下、図1(a)、図1(b)を用いて、インク流路を形成する共通インク室4、ノズル5、圧力室6、接続部7の構成について説明する。   Hereinafter, the configuration of the common ink chamber 4, the nozzle 5, the pressure chamber 6, and the connection portion 7 that form the ink flow path will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.

<ノズル5>
インク流路の一部であるノズル5は、直接筐体に形成しても良いし、圧力室6の下流側に接続口を形成し、別途、ノズル5を形成したノズルプレート、筐体2の下部に設置し、この接続口を通じて、圧力室6と接続することで形成することもできる。
<Nozzle 5>
The nozzle 5, which is a part of the ink flow path, may be formed directly in the casing, or a connection port is formed on the downstream side of the pressure chamber 6, and a nozzle plate in which the nozzle 5 is separately formed, It can also be formed by installing in the lower part and connecting to the pressure chamber 6 through this connection port.

実施の形態のインクジェット装置のノズル5は複数であるが、2以上であればその数は特に制限はないが、隣接するノズル5の間の間隔にもよるが、あまりノズル数が多すぎると筐体2のサイズが増大する。実施の形態のインクジェット装置が印刷して作製する対象物は生体試料であり、そのサイズは1ないし20cm程度である。従って、ノズル数が多すぎると被印刷物のサイズに対して適切でなくなるため好ましくない。ノズル5の数は2ないし200、典型的には2ないし50である。   The number of nozzles 5 in the ink jet apparatus according to the embodiment is plural, but the number is not particularly limited as long as it is 2 or more, but depending on the interval between adjacent nozzles 5, if there are too many nozzles, the number of nozzles 5 is not limited. The size of the body 2 increases. An object printed by the ink jet apparatus according to the embodiment is a biological sample, and the size thereof is about 1 to 20 cm. Accordingly, it is not preferable that the number of nozzles is too large because it is not appropriate for the size of the substrate. The number of nozzles 5 is 2 to 200, typically 2 to 50.

また、ノズル5の直径(ノズル断面が円形でない場合は円とみなしたときの直径)は、20ないし150ミクロン、典型的には30ないし100ミクロンである。直径がこれよりも小さいと細胞の詰まりが発生する。これより大きいと、インクが垂れる、あるいは、吐出が安定しなくなるなどの不具合が発生する。ノズル5の直径はインク粘度、粒状性インク中の細胞のサイズ、濃度、塗布量などに応じて適切に設定される。   The diameter of the nozzle 5 (the diameter when the nozzle cross section is not circular is regarded as a circle) is 20 to 150 microns, typically 30 to 100 microns. If the diameter is smaller than this, cell clogging occurs. If it is larger than this, problems such as ink dripping or ejection becoming unstable may occur. The diameter of the nozzle 5 is appropriately set according to the ink viscosity, the size, density, and coating amount of the cells in the granular ink.

ノズル5の加工方法は、ドリルによる加工、針状の金型を押し込んで形成する方法、レーザによる方法、また、筐体2に溝状の加工を施し、第二の振動板9a貼り合わせることで溝の表面との間で管を形成する方法、などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   The processing method of the nozzle 5 is a processing by a drill, a method in which a needle-shaped mold is pushed in, a method by a laser, or a groove-shaped processing is applied to the housing 2 and the second diaphragm 9a is bonded together. Although the method of forming a pipe | tube between the surfaces of a groove | channel etc. can be mentioned, It is not limited to these.

<圧力室6>
インク流路の一部である圧力室6は筐体2の接続部7の下流とノズル5の間に形成され、1つの面(図1(a)では紙面奥側の面)には第二の振動板9aが貼り合わされており、この第二の振動板9aを介した第二の圧電素子8の振動により圧力室6内部の粒状性インク11に圧力を印加することができる。
<Pressure chamber 6>
The pressure chamber 6 which is a part of the ink flow path is formed between the downstream side of the connection portion 7 of the housing 2 and the nozzle 5, and the second surface is formed on one surface (the surface on the back side in FIG. 1A). The vibration plate 9a is bonded, and pressure can be applied to the granular ink 11 inside the pressure chamber 6 by the vibration of the second piezoelectric element 8 via the second vibration plate 9a.

<接続部7>
インク流路の一部である接続部7は、共通インク室4から複数の圧力室6にインクを分配する機能を持つと共に圧力室6で発生した吐出のための圧力が共通インク室4側に逃げることを防止する機能も有する。そのため、接続部7の中で最も断面積が小さい箇所は圧力室6の断面積よりも小さく設計されるが、あまり断面積が小さすぎると粒状性インク11中の細胞の詰まりを引き起こすため、インク中の細胞のサイズや濃度に応じて適切に設定される。
<Connection 7>
The connection portion 7 which is a part of the ink flow path has a function of distributing ink from the common ink chamber 4 to the plurality of pressure chambers 6, and discharge pressure generated in the pressure chamber 6 is applied to the common ink chamber 4 side. It also has a function to prevent escape. For this reason, the portion having the smallest cross-sectional area in the connecting portion 7 is designed to be smaller than the cross-sectional area of the pressure chamber 6. However, if the cross-sectional area is too small, clogging of the cells in the granular ink 11 occurs. It is set appropriately according to the size and concentration of the cells inside.

<共通インク室4>
インク流路の一部である共通インク室4は、供給口3より供給された粒状性インク11を貯留しておくと共に、接続された複数の接続部7に粒状性インク11を分配、供給する機能を有している。共通インク室4の1つの面(図1(a)では紙面奥側の面)には、第一の振動板9bが貼り合わされている。この第一の振動板9bを介して配置されている複数の第一の圧電素子10の複数の駆動チャンネル35の振動により、共通インク室4内部の粒状性インク11を揺動させることができる。
<Common ink chamber 4>
The common ink chamber 4 which is a part of the ink flow path stores the granular ink 11 supplied from the supply port 3 and distributes and supplies the granular ink 11 to a plurality of connected connection portions 7. It has a function. A first diaphragm 9b is bonded to one surface of the common ink chamber 4 (the surface on the back side of the paper in FIG. 1A). The granular ink 11 inside the common ink chamber 4 can be swung by the vibration of the plurality of drive channels 35 of the plurality of first piezoelectric elements 10 disposed via the first diaphragm 9b.

<プロセス>
図4(a)〜図4(g)を用いて、駆動チャンネル35の振動を用いたノズルの不吐出化防止機構について説明する。
<Process>
A nozzle non-ejection prevention mechanism using vibration of the drive channel 35 will be described with reference to FIGS.

図4(a)は、図1(a)のノズル5、圧力室6、接続部7、第一の圧電素子10にチャンネル名を与えたものである。紙面左側からノズル51、52、・・・5n、5(n+1)・・・、圧力室61、62、・・・6n、6(n+1)・・・、接続部71、72、・・・7n、7(n+1)・・・がそれぞれ接続された状態で形成されている。また、第一の圧電素子10にも駆動チャンネル351、352、・・・35m、35(m+1)・・・が形成されている。   FIG. 4A shows channel names given to the nozzle 5, the pressure chamber 6, the connection portion 7, and the first piezoelectric element 10 in FIG. From the left side of the page, nozzles 51, 52,... 5n, 5 (n + 1), pressure chambers 61, 62,... 6n, 6 (n + 1), connection portions 71, 72,. , 7 (n + 1)... Are connected to each other. In addition, drive channels 351, 352,... 35m, 35 (m + 1).

ただし、ノズル5、圧力室6、接続部7のピッチと、駆動チャンネル35のピッチは、等しくても異なっていても良い。そのため、紙面左からn番目のノズル5n、圧力室6n、接続部7nの直上に駆動チャンネル35nが配置されているとは限らず、ここでは左からn番目のノズル5n、圧力室6n、接続部7nの直上には駆動チャンネル35mが配置されているものとする。   However, the pitch of the nozzle 5, the pressure chamber 6, and the connection portion 7 and the pitch of the drive channel 35 may be equal or different. Therefore, the drive channel 35n is not necessarily arranged immediately above the nth nozzle 5n, the pressure chamber 6n, and the connecting portion 7n from the left side of the drawing. Here, the nth nozzle 5n, the pressure chamber 6n, and the connecting portion from the left are not necessarily arranged. It is assumed that a drive channel 35m is arranged immediately above 7n.

例えば、第二の圧電素子8と第一の圧電素子10に同一形状の圧電素子を用いた場合、
第二の圧電素子8のダミーチャンネルも、第一の圧電素子10においては、駆動チャンネルとするとことができる。このことで、左からn番目のノズル5n、圧力室6n、接続部7nの直上には駆動チャンネル35(2n−1)、35(2n)が配置される。
For example, when the same piezoelectric element is used for the second piezoelectric element 8 and the first piezoelectric element 10,
The dummy channel of the second piezoelectric element 8 can also be a drive channel in the first piezoelectric element 10. Thus, the drive channels 35 (2n-1) and 35 (2n) are arranged immediately above the nth nozzle 5n, the pressure chamber 6n, and the connection portion 7n from the left.

図4(b)は、図4(a)のB−B’断面図であり、紙面奥方向に図4(a)の供給口3が位置する向きから見た図である。また、第一の圧電素子10の各駆動チャンネル35mには0から最大電圧をかけるに従って伸びる方向に変位し、駆動チャンネル35m直上に位置する部分の第一の振動板9bを押し上げることができる。   FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 4A, as viewed from the direction in which the supply port 3 of FIG. Further, each drive channel 35m of the first piezoelectric element 10 is displaced in the direction extending from 0 as the maximum voltage is applied, and the first diaphragm 9b located immediately above the drive channel 35m can be pushed up.

また、0から最大電圧の間の電圧を予め与えておいて、その電圧から電圧を大小に変化させることで、駆動チャンネル35m直上に位置する部分の第一の振動板9bを押し上げることも引き下げることもできる。   In addition, by applying a voltage between 0 and the maximum voltage in advance and changing the voltage from that voltage to a larger or smaller voltage, pushing up or lowering the first diaphragm 9b located immediately above the drive channel 35m is also reduced. You can also.

ここで、例として、このインクジェットヘッド1に細胞を含んだ粒状性インク11を入れ、このインクジェットヘッド1のノズルのうち、ノズル5(n+1)以降のノズル5(n+1)、5(n+2)・・・、つまりヘッドの右側の領域のノズルだけを用いて基板上に塗布動作を行わせる場合を示す。   Here, as an example, the granular ink 11 containing cells is put in the inkjet head 1, and among the nozzles of the inkjet head 1, nozzles 5 (n + 1), nozzles 5 (n + 1), nozzles 5 (n + 1), and so on. That is, the case where the coating operation is performed on the substrate using only the nozzle in the right region of the head is shown.

まず、図4(a)の供給口3よりインクを注入すると、共通インク室4に粒状性インク11が満たされ、図4(a)、図4(b)の粒状性インク11のように共通インク室4内部には粒子が均一に分布する。   First, when ink is injected from the supply port 3 in FIG. 4A, the common ink chamber 4 is filled with the granular ink 11 and is common as in the granular ink 11 in FIGS. 4A and 4B. Particles are uniformly distributed inside the ink chamber 4.

まず、この状態で第一の圧電素子10を使用せずにインクジェットヘッド1のノズルのうち、ノズル5(n+1)、5(n+2)・・・から吐出を行わせる。すると、共通インク室4の粒状性インク11のうち接続部7(n+1)、7(n+2)・・・直上の粒状性インク11のみが接続部7(n+1)、7(n+2)・・・に流れ込み、共通インク室4内部のうち右側には液の流れが発生、供給口3から新たな粒状性インク11が供給される。しかし、接続部71、72、・・・、7nの直上の粒状性インク11は静止したままである。   First, in this state, ejection is performed from nozzles 5 (n + 1), 5 (n + 2)... Among the nozzles of the inkjet head 1 without using the first piezoelectric element 10. Then, of the granular ink 11 in the common ink chamber 4, only the granular ink 11 directly above the connecting portions 7 (n + 1), 7 (n + 2)... Is connected to the connecting portions 7 (n + 1), 7 (n + 2). The liquid flows into the common ink chamber 4 on the right side, and new granular ink 11 is supplied from the supply port 3. However, the granular ink 11 immediately above the connecting portions 71, 72,..., 7n remains stationary.

図4(c)は、ノズル5(n+1)、5(n+2)・・・から吐出を行わせているときの図4(b)の状態で、第一の圧電素子10を作用させたものである。   FIG. 4C shows a state in which the first piezoelectric element 10 is operated in the state of FIG. 4B when discharging is performed from the nozzles 5 (n + 1), 5 (n + 2). is there.

接続部71、72、・・・、7nの直上の粒状性インク11が静止している状態で、図4(c)の駆動チャンネル351を押し上げる。すると、第一の振動板9bを介して駆動チャンネル351直上の粒状性インク11に正の圧力が加わり、駆動チャンネル352側に押し出され、近傍の細胞41は右側に移動する。   In the state where the granular ink 11 immediately above the connecting portions 71, 72,..., 7n is stationary, the drive channel 351 in FIG. Then, a positive pressure is applied to the granular ink 11 directly above the drive channel 351 via the first diaphragm 9b, and the pressure is pushed out to the drive channel 352 side, so that the neighboring cells 41 move to the right side.

図4(d)は、図4(c)から、さらに、駆動チャンネル352を押し上げたものである。図4(c)同様、第一の振動板9bを介して駆動チャンネル352直上の粒状性インク11に正の圧力が加わり、駆動チャンネル353側に押し出され、近傍の細胞41は右側に移動する。   FIG. 4D is a diagram in which the drive channel 352 is further pushed up from FIG. As in FIG. 4C, a positive pressure is applied to the granular ink 11 directly above the drive channel 352 via the first diaphragm 9b, and the positive pressure is pushed out to the drive channel 353 side, so that the neighboring cells 41 move to the right side.

同様に、駆動チャンネル354、355・・・と順次押し上げていくと、都度、粒状性インク11の細胞が右側に移動する。   Similarly, when the drive channels 354, 355,... Are sequentially pushed up, the granular ink 11 cells move to the right.

このように第一の圧電素子10の駆動チャンネルを順次押し上げ、駆動チャンネル35mまで押し上げた状態が図4(e)である。   FIG. 4E shows a state where the drive channel of the first piezoelectric element 10 is sequentially pushed up to the drive channel 35m in this way.

駆動チャンネル351から35mまで順次押し上げることで、第一の振動板9bを介して直上の粒状性インク11に正の圧力が加わり、駆動チャンネル35(m+1)側に押し出され、近傍の細胞4mは右側に移動する。つまり、細胞4mは、共通インク室4の右側に移動し、図4(a)の接続部71、72、・・・、7nから圧力室側に流れ込む。   By sequentially pushing up from the drive channel 351 to 35 m, a positive pressure is applied to the granular ink 11 directly above the first diaphragm 9 b and pushed out to the drive channel 35 (m + 1) side. Move to. That is, the cell 4m moves to the right side of the common ink chamber 4 and flows into the pressure chamber side from the connection portions 71, 72,..., 7n in FIG.

図4(f)は、図4(e)からさらに駆動チャンネル351を引き下げたものである。
駆動チャンネル351を引き下げることで、第一の振動板9bを介して駆動チャンネル351直上の粒状性インク11に負の圧力が加わり、駆動チャンネル352側からインクを引き込み、一部は図4(a)の供給口3側からもインクが引き込む。さらに駆動チャンネル352、353、・・・、35mまで順次引き下げることで、都度、供給口3からインクを引き込み、図4(b)の状態に戻る。
FIG. 4 (f) shows the drive channel 351 further lowered from FIG. 4 (e).
By pulling down the drive channel 351, a negative pressure is applied to the granular ink 11 directly above the drive channel 351 via the first diaphragm 9b, and the ink is drawn from the drive channel 352 side, and a part thereof is shown in FIG. Ink is also drawn from the supply port 3 side. Further, the ink is drawn from the supply port 3 each time by sequentially lowering the drive channels 352, 353,..., 35m, and the state returns to the state shown in FIG.

このように、従来とは異なる複数の第一の圧電素子10により、図4(b)から図4(f)の動作を繰り返すことで、静止していた接続部71、72、・・・、7nの直上の粒状性インク11を接続部7(n+1)、7(n+2)・・・直上に移動させ、接続部7(n+1)、7(n+2)・・・を通じてノズル5(n+1)、5(n+2)・・・より吐出させることができる。このため、接続部71、72、・・・、7nの直上の粒状性インク11の細胞が凝集、沈降することが無く、その後図4(a)のノズル51、52・・・5nに吐出信号を送っても不吐出になることがない。   As described above, by repeating the operations of FIG. 4B to FIG. 4F with the plurality of first piezoelectric elements 10 different from the conventional one, the connection portions 71, 72,. The granular ink 11 directly above 7n is moved immediately above the connecting portions 7 (n + 1), 7 (n + 2)..., And the nozzles 5 (n + 1), 5 through the connecting portions 7 (n + 1), 7 (n + 2). (N + 2)... For this reason, the cells of the granular ink 11 immediately above the connecting portions 71, 72,..., 7n do not aggregate and settle, and then the ejection signals are sent to the nozzles 51, 52. Even if it is sent, no discharge will occur.

また、図4(a)〜図4(f)の第一の圧電素子10は吐出を行っていないノズルに接続される接続部71、72、・・・、7nとその近傍のみに、選択的に圧力を加えることができる。さらに、各駆動チャンネルは時間軸的に分散して駆動しているために共通インク室4内部の圧力変動が小さく、吐出動作への影響が小さい。   In addition, the first piezoelectric element 10 in FIGS. 4A to 4F is selective only to the connection portions 71, 72,..., 7n connected to the nozzles that are not ejecting and the vicinity thereof. Pressure can be applied. Further, since each drive channel is driven in a distributed manner on the time axis, the pressure fluctuation in the common ink chamber 4 is small, and the influence on the ejection operation is small.

なお、図4(b)から図4(f)の動作では駆動チャンネル351から35mまですべて、押し上げてから駆動チャンネル351を引き下げているが、駆動チャンネル35mを押し上げる前に、ある程度の駆動チャンネルを押し上げた段階で駆動チャンネル351から引き下げ始めても構わない。さらに、その状態で、駆動チャンネル35mまで押し上げきる前に、一旦引き下げた駆動チャンネル351から順次、再度押し上げても構わない。逆に、駆動チャンネル351から35mまですべて押し上げてから一定時間経過させてから駆動チャンネル351を引き下げてもよい。即ち、駆動チャンネル351から35nまで順次押し上げるまでの時間(駆動チャンネル群の振動周期)とある1つのチャンネルが駆動する周期(個別の駆動チャンネルの振動周期)の大小関係に特に制約はない。   4B to FIG. 4F, the drive channels 351 to 35m are all pushed up and then the drive channel 351 is pulled down. However, before the drive channel 35m is pushed up, a certain amount of drive channels are pushed up. At this stage, the driving channel 351 may start to be pulled down. Further, in this state, before the drive channel 35m is fully pushed up, the drive channel 351 once pulled down may be pushed up again sequentially. Conversely, the drive channel 351 may be pulled down after a certain period of time has elapsed after all the drive channels 351 to 35m have been pushed up. That is, there is no particular limitation on the magnitude relationship between the time until the drive channels 351 to 35n are sequentially pushed up (vibration cycle of the drive channel group) and the cycle of driving one channel (vibration cycle of individual drive channels).

さらに、図4(b)から図4(f)の動作では、駆動チャンネル351から35mまですべて押し上げの駆動を行っている例を示したが、上述のように駆動チャンネルに予め電圧をかけておき、その電圧を下げることで第一の振動板9bを引き下げて共通インク室4に負の圧力を与えることができる。   Further, in the operations shown in FIGS. 4B to 4F, an example in which the drive channels 351 to 35m are all pushed up is shown. However, as described above, a voltage is applied to the drive channels in advance. By reducing the voltage, the first diaphragm 9b can be pulled down to apply a negative pressure to the common ink chamber 4.

そこで、図4(g)のように駆動チャンネル351を押し上げると同時に、あるいは、実質的に同時に、隣接する駆動チャンネル352を引き下げることもできる。このように駆動すると、駆動チャンネル351の直上には正の圧力が発生し、隣接する駆動チャンネル352の直上には負の圧力が発生するため、粒状性インク11を効率よく駆動チャンネル352側に移動させることができる。さらに、正負の圧力が近傍で同時に発生し、相殺するため、共通インク室4内部全体での圧力変動がさらに小さくなり、より好ましい。   Therefore, as shown in FIG. 4G, the drive channel 351 can be pushed down, or the adjacent drive channel 352 can be pulled down at the same time or substantially simultaneously. When driven in this way, a positive pressure is generated immediately above the drive channel 351 and a negative pressure is generated immediately above the adjacent drive channel 352, so that the granular ink 11 is efficiently moved to the drive channel 352 side. Can be made. Furthermore, since positive and negative pressures are simultaneously generated in the vicinity and cancel each other, pressure fluctuations throughout the common ink chamber 4 are further reduced, which is more preferable.

また、上述の例ではヘッドの右側のノズルだけを吐出させるための第一の圧電素子10の駆動手順を示した。しかし、吐出ノズルのパターンはこれだけではなく、例えば、ヘッド中央部のノズルだけを吐出させるために第一の圧電素子10の両サイドの駆動チャンネルを左右対称に駆動することもできる。よって、駆動チャンネルの駆動手順は上述の例に限定されるものではない。また、第一の圧電素子10に印加する駆動電圧波形には特に制限は無く、正弦波、三角波、矩形波などを印加することができる。
以上により、実施の形態1は本願の課題を解決するものである。
In the above example, the driving procedure of the first piezoelectric element 10 for ejecting only the nozzle on the right side of the head is shown. However, the discharge nozzle pattern is not limited to this. For example, the drive channels on both sides of the first piezoelectric element 10 can be driven symmetrically in order to discharge only the nozzle in the center of the head. Therefore, the driving procedure of the driving channel is not limited to the above example. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the drive voltage waveform applied to the 1st piezoelectric element 10, A sine wave, a triangular wave, a rectangular wave, etc. can be applied.
As described above, the first embodiment solves the problem of the present application.

(実施の形態2)
図5(a)ないし図5(b)は、実施の形態2を示している。図5(a)は、実施の形態2のインクジェット装置に用いられるインクジェットヘッド501の正面図である。図5(b)は、インクジェットヘッド501のA−A’断面図である。なお、図5(a)の紙面奥方向が、図5(b)の右方向である。
(Embodiment 2)
5 (a) to 5 (b) show the second embodiment. FIG. 5A is a front view of an ink jet head 501 used in the ink jet apparatus of the second embodiment. FIG. 5B is a cross-sectional view of the inkjet head 501 along AA ′. Note that the depth direction in FIG. 5A is the right direction in FIG.

実施の形態1と振動板509が異なる。2つの振動板が、1つの振動板となっている。インクジェットヘッド501は、その上部に、筐体502、供給口503、共通インク室504、列設された複数のノズル505、1つの面が共通インク室504の一つの面と同一平面上にある圧力室506を有する。インクジェットヘッド501は、その下部に、共通インク室504から分岐し、圧力室506と接続する接続部507、圧力室506に吐出のための圧力を印加する第二の圧電素子508、共通インク室4の中の粒状性インク511を攪拌するための複数の第一の圧電素子510、第二の圧電素子508および複数の第一の圧電素子510の振動をそれぞれ圧力室506、共通インク室504に伝達する、振動板509を有する。   The first embodiment is different from the diaphragm 509. Two diaphragms become one diaphragm. The inkjet head 501 has a housing 502, a supply port 503, a common ink chamber 504, a plurality of nozzles 505 arranged in a row, a pressure in which one surface is on the same plane as one surface of the common ink chamber 504. A chamber 506 is provided. The ink jet head 501 is branched from the common ink chamber 504 at a lower portion thereof, a connection portion 507 connected to the pressure chamber 506, a second piezoelectric element 508 that applies pressure for ejection to the pressure chamber 506, and the common ink chamber 4. The vibrations of the plurality of first piezoelectric elements 510, the second piezoelectric elements 508, and the plurality of first piezoelectric elements 510 for stirring the granular ink 511 in the inside are transmitted to the pressure chamber 506 and the common ink chamber 504, respectively. A diaphragm 509 is provided.

図5(a)のように、共通インク室504の一つの面と、圧力室506の1つの面とを同一平面上(図5(a)では紙面奥方向の面)に配置する。このことで、図5(b)に示すように、共通インク室504と圧力室506の両方に圧力を伝達することのできる振動板509を配置することが可能になる。   As shown in FIG. 5A, one surface of the common ink chamber 504 and one surface of the pressure chamber 506 are arranged on the same plane (the surface in the depth direction in FIG. 5A). As a result, as shown in FIG. 5B, it is possible to arrange a vibration plate 509 that can transmit pressure to both the common ink chamber 504 and the pressure chamber 506.

振動板509の共通インク室504に相当する部分に、第一の圧電素子510が位置する。振動板509の圧力室506に相当する部分に、第二の圧電素子508が位置する。   The first piezoelectric element 510 is located in a portion corresponding to the common ink chamber 504 of the vibration plate 509. A second piezoelectric element 508 is located in a portion corresponding to the pressure chamber 506 of the vibration plate 509.

実施の形態2とすることで、インクジェットヘッド501は第二の圧電素子8、第一の圧電素子10の2つの圧電素子を有しながらも振動板509を合一とすることができ、インクジェットヘッド501の製造工程を簡略化しつつも実施の形態1と同等の機能を有することができる。   By adopting the second embodiment, the inkjet head 501 can include the two piezoelectric elements of the second piezoelectric element 8 and the first piezoelectric element 10, and the diaphragm 509 can be integrated. While simplifying the manufacturing process 501, the same function as that of the first embodiment can be provided.

(実施の形態3)
図6(a)ないし図6(b)は第三の態様を示している。図6(a)は、第三の態様のインクジェット装置に用いられるインクジェットヘッド601の正面図である。図6(b)は、インクジェットヘッド601のA−A’断面図である。なお、図6(a)の紙面奥方向が図6(b)の右方向である。
(Embodiment 3)
6 (a) to 6 (b) show a third embodiment. FIG. 6A is a front view of an inkjet head 601 used in the inkjet apparatus of the third aspect. FIG. 6B is a cross-sectional view of the inkjet head 601 along AA ′. 6A is the right direction of FIG. 6B.

実施の形態1,2と異なり、窪み607bが特徴である。   Unlike the first and second embodiments, the depression 607b is a feature.

インクジェットヘッド601は、その上部に、筐体2、供給口3、共通インク室4、列設された複数のノズル5、1つの面が共通インク室4の一つの面と同一平面上にある圧力室6を有する。インクジェットヘッド601は、その下部に、共通インク室4から分岐し圧力室6と接続される接続部607aと、接続部607aの共通インク室4側に設けられた窪み607bと、圧力室6に吐出のための圧力を印加する第二の圧電素子8と、共通インク室4の中の粒状性インク11を攪拌するための複数の第一の圧電素子10と、を有する。さらに、第二の圧電素子8および複数の第一の圧電素子10の振動を、それぞれ圧力室6と、共通インク室4と、に伝達する振動板509と、有する。   The inkjet head 601 is provided with a housing 2, a supply port 3, a common ink chamber 4, a plurality of nozzles 5 arranged in a row, and a pressure on which one surface is flush with one surface of the common ink chamber 4. It has a chamber 6. The inkjet head 601 has a connection portion 607a branched from the common ink chamber 4 and connected to the pressure chamber 6, a depression 607b provided on the common ink chamber 4 side of the connection portion 607a, and a discharge to the pressure chamber 6. And a plurality of first piezoelectric elements 10 for stirring the granular ink 11 in the common ink chamber 4. Further, the vibration plate 509 transmits vibrations of the second piezoelectric element 8 and the plurality of first piezoelectric elements 10 to the pressure chamber 6 and the common ink chamber 4, respectively.

実施の形態2の図5(a)の共通インク室4の内部において、粒状性インク11は、第一の圧電素子10によって揺動している。このため、接続部7の近傍の粒状性インク11に含まれる細胞の量は、常に変動している。場合によっては、瞬間的に吐出に必要な濃度を下回ってしまう可能性がある。   The granular ink 11 is swung by the first piezoelectric element 10 in the common ink chamber 4 of FIG. For this reason, the amount of cells contained in the granular ink 11 in the vicinity of the connecting portion 7 is constantly changing. Depending on the case, there is a possibility that the concentration required for ejection is instantaneously lowered.

そこで、第三の実施の態様のように、図6(a)の接続部607aの共通インク室4側の入口に、内部の粒状性インク11が揺動の影響を受けにくくすることができる、窪み607bを設け、一定量の粒状性インク11をバッファとして貯留しておくことで、第一の圧電素子10によって揺動されている共通インク室4から接続部607aに流れ込む細胞の濃度の時間的ばらつきを緩和することができる。   Therefore, as in the third embodiment, the internal granular ink 11 can be made less susceptible to the influence of the oscillation at the entrance on the common ink chamber 4 side of the connection portion 607a in FIG. By providing the depression 607b and storing a certain amount of granular ink 11 as a buffer, the concentration of cells flowing into the connection portion 607a from the common ink chamber 4 oscillated by the first piezoelectric element 10 is temporally measured. Variation can be reduced.

窪み607bのサイズは、幅がノズルピッチより小さいという以外に特に制限はないが、あまり小さすぎると、バッファとしての機能が発揮されない。また、あまり大きすぎると、吐出に用いていないチャンネルに接続されている窪み607b内で細胞の沈降、凝集が起きてしまうため好ましくない。   The size of the recess 607b is not particularly limited except that the width is smaller than the nozzle pitch, but if it is too small, the function as a buffer is not exhibited. On the other hand, if it is too large, cell sedimentation and aggregation occur in the recess 607b connected to a channel not used for ejection.

窪み607bの幅方向(ノズル列方向)のサイズは、典型的には0.1ないし2ミリメートルである。窪み607bの深さ方向(接続部方向)のサイズは、幅方向のサイズの0.1ないし10倍程度であるが、これに限定されるものではない。   The size of the recess 607b in the width direction (nozzle row direction) is typically 0.1 to 2 millimeters. The size in the depth direction (connecting portion direction) of the recess 607b is about 0.1 to 10 times the size in the width direction, but is not limited thereto.

また、窪み607bの形状にも特に制約は無く、共通インク室4側の入口は図6(a)の左右方向、及び図6(b)の左右、即ち、図6(a)の奥行方向に広がりを持つことができ、その形状も四角錐、半円錐、直方体、半円柱、半ラッパ状、半釣鐘状など、任意の形状で構成してよい。   Further, the shape of the recess 607b is not particularly limited, and the entrance on the common ink chamber 4 side is in the left-right direction in FIG. 6A and in the left-right direction in FIG. 6B, that is, in the depth direction in FIG. The shape may be wide, and the shape may be an arbitrary shape such as a quadrangular pyramid, a half cone, a rectangular parallelepiped, a half cylinder, a half trumpet shape, and a half bell shape.

(実施の形態4)
図7(a)ないし図7(b)は、第1ないし第3の実施の形態で示されたインクジェットヘッド1を搭載したインクジェット装置の模式図である。
(Embodiment 4)
FIG. 7A to FIG. 7B are schematic views of an ink jet apparatus equipped with the ink jet head 1 shown in the first to third embodiments.

図7(a)において、インクジェットヘッド1は、インクタンク703より、配管702を通じてインク供給を受け、ステージ(図示せず)上に配置された被印刷基板704の上の塗布エリア705に粒状性インクを吐出し、ステージのスキャン方向707の相対移動によって、印刷パターン706を形成している。塗布エリア705の幅がインクジェットヘッド1の塗布幅よりも広い場合、図7(a)の段階ではインクジェットヘッド1の塗布幅全体、即ち、インクジェットヘッド1の全ノズルから吐出を行って印刷パターン706を形成する。   In FIG. 7A, the inkjet head 1 receives ink supply from an ink tank 703 through a pipe 702, and the granular ink is applied to a coating area 705 on a printing substrate 704 disposed on a stage (not shown). The print pattern 706 is formed by the relative movement in the scanning direction 707 of the stage. When the width of the application area 705 is wider than the application width of the inkjet head 1, the printing pattern 706 is formed by discharging from the entire application width of the inkjet head 1, that is, all nozzles of the inkjet head 1 in the stage of FIG. Form.

しかし、塗布エリア705の幅がインクジェットヘッド1の塗布幅よりも広い。このため、図7(b)のように一度に印刷できなかった塗布エリア705の残りの部分を印刷する場合、塗布エリア705の残りの幅が、インクジェットヘッド1の塗布幅よりも狭くなる。この結果、インクジェットヘッド1のうち、領域708の右側のノズルのみで残りの印刷パターン706の塗布を行い、領域708の左側のノズルは吐出動作を行わない。   However, the width of the application area 705 is wider than the application width of the inkjet head 1. For this reason, when printing the remaining part of the application area 705 that could not be printed at once as shown in FIG. 7B, the remaining width of the application area 705 becomes narrower than the application width of the inkjet head 1. As a result, in the inkjet head 1, the remaining print pattern 706 is applied only with the nozzles on the right side of the region 708, and the nozzles on the left side of the region 708 do not perform the ejection operation.

印刷パターンで形成する目的物が、例えば、フラットパネルディスプレイや紙上のドキュメント、画像など、印刷サイズがある程度一定のものを印刷し続けるという目的の印刷装置であれば、設計の段階で塗布エリアの幅に応じて塗布幅に無駄が無いようにインクジェットヘッドの塗布幅を設計することができる。   If the target object to be formed with a print pattern is a printing device whose purpose is to continue printing a certain size, such as a flat panel display, a document on paper, or an image, the width of the coating area at the design stage Accordingly, the application width of the inkjet head can be designed so that the application width is not wasted.

しかし、細胞工学や再生医療工学の分野における印刷パターンの目的物、例えば、細胞シートのサイズはその都度変化するため、予め最適なインクジェットヘッドの塗布幅を設計することができない。そのため、印刷動作において一時的に吐出に使用されないノズルが頻繁に発生する。   However, since the object of a printed pattern in the field of cell engineering or regenerative medical engineering, for example, the size of a cell sheet changes each time, it is not possible to design an optimum application width of an inkjet head in advance. For this reason, nozzles that are temporarily not used for ejection frequently occur in the printing operation.

また、第一ないし第三の態様によるインクジェットヘッド1を搭載したインクジェット装置を用いることで、一時的に吐出に使用されないノズルが不吐出化しないため有用である。   In addition, the use of an ink jet apparatus equipped with the ink jet head 1 according to the first to third aspects is useful because a nozzle that is not temporarily used for ejection does not become non-ejection.

また、図7(a)ないし図7(b)において、被印刷基板の例として一般的な被印刷物の形状である平面の四角形状にしている。しかし、細胞工学や再生医療工学の分野における被印刷基板704は、例えば、シャーレ、ディッシュ、ウェルなど、側壁を有した円形、即ち底面のある浅い円筒状をしている場合が多い。   Further, in FIGS. 7A to 7B, a flat rectangular shape, which is a general shape of a printed material, is used as an example of a printed substrate. However, the printed substrate 704 in the fields of cell engineering and regenerative medical engineering often has a circular shape with side walls, that is, a shallow cylindrical shape with a bottom surface, such as a petri dish, a dish, and a well.

例として、図8(a)のように円形のディッシュ804の底面の塗布エリア805に印刷する場合を示す。   As an example, a case where printing is performed on the application area 805 on the bottom surface of a circular dish 804 as shown in FIG.

ディッシュ804の直径よりも小さいインクジェットヘッド1を、挿入して底面に近接させ、ディッシュ804の中心を軸として図示しないステージで回転方向807のように回転させる。このことで、ディッシュ804の底面の塗布エリア805に同心円状に円形の印刷パターン806を作成することができる。   The inkjet head 1 smaller than the diameter of the dish 804 is inserted and brought close to the bottom surface, and is rotated in a rotation direction 807 on a stage (not shown) with the center of the dish 804 as an axis. This makes it possible to create a concentric circular print pattern 806 in the application area 805 on the bottom surface of the dish 804.

さらに、インクジェットヘッド1の塗布幅が、塗布エリア805より狭い場合、図8(b)のように、インクジェットヘッド1をディッシュ804の中で側壁に触れない範囲で、外側にずらして領域808の外側(図8(b)における紙面左側)の領域のノズルのみを使って塗布エリア805の残りの部分を印刷することができる。   Further, when the application width of the inkjet head 1 is narrower than the application area 805, as shown in FIG. 8 (b), the inkjet head 1 is shifted outside so as not to touch the side wall in the dish 804. The remaining portion of the application area 805 can be printed using only the nozzles in the region (left side of the paper in FIG. 8B).

このように同心円状に塗布を行う場合、ディッシュ804の回転軸中心とノズルの距離によって印刷速度が異なり、ノズルごとにインク吐出量も異なってくる。即ち、ディッシュ804の回転軸中心に近いノズルは周速が遅く、単位時間あたりのインク吐出量が、回転軸中心から離れているノズルと比較して少なくなる。このため、ディッシュ804の回転軸中心に近いノズル直上の共通インク室において粒状性インクの流動が少なくなるため沈降・凝集が発生しやすい。   When application is performed concentrically as described above, the printing speed varies depending on the distance between the center of the rotating shaft of the dish 804 and the nozzle, and the ink discharge amount also varies from nozzle to nozzle. That is, the nozzle near the center of the rotation axis of the dish 804 has a low peripheral speed, and the ink discharge amount per unit time is smaller than that of the nozzle that is far from the center of the rotation axis. For this reason, since the flow of the granular ink is reduced in the common ink chamber immediately above the nozzle near the center of the rotation axis of the dish 804, sedimentation / aggregation is likely to occur.

従って、実施の形態のインクジェットヘッド1を搭載したインクジェット装置は、共通インク室において、粒状性インクの沈降・凝集を防止できるため、細胞工学や再生医療工学の分野におけるインクジェット装置として有用である。   Therefore, the ink jet apparatus equipped with the ink jet head 1 according to the embodiment is useful as an ink jet apparatus in the field of cell engineering or regenerative medical engineering because it can prevent sedimentation and aggregation of granular ink in a common ink chamber.

このように、第一ないし第四の態様で示されたインクジェットヘッドを搭載したインクジェット装置は、粒子、特に生体粒子である細胞を含んだ粒状性インクの印刷に好適に用いられるものである。   As described above, the ink jet apparatus equipped with the ink jet head shown in the first to fourth aspects is suitably used for printing granular ink containing particles, particularly cells that are biological particles.

なお、粒状性インクに含まれる粒子の例としては、細胞、菌類などの真核生物、細菌などの原核生物、タンパク質、核やミトコンドリアなどのオルガネラなどを挙げることができる。細胞の例としては、心筋細胞、血管内皮細胞、筋芽細胞、繊維芽細胞、表皮細胞、肝細胞、骨格筋細胞、骨芽細胞、神経細胞、色素細胞、平滑筋細胞、脂肪細胞、骨細胞、軟骨細胞などが挙げられる。また、粒状性インクに含まれる典型的な細胞の濃度は1×10個/mlないし1×10個/mlであるがこれに限定されるものではない。 Examples of the particles contained in the granular ink include eukaryotes such as cells and fungi, prokaryotes such as bacteria, proteins, and organelles such as nuclei and mitochondria. Examples of cells include cardiomyocytes, vascular endothelial cells, myoblasts, fibroblasts, epidermal cells, hepatocytes, skeletal muscle cells, osteoblasts, nerve cells, pigment cells, smooth muscle cells, fat cells, bone cells And chondrocytes. The typical concentration of cells contained in the granular ink is 1 × 10 5 cells / ml to 1 × 10 7 cells / ml, but is not limited thereto.

(なお書き)
実施の形態1〜4は、組み合わせすることができる。
(Note)
Embodiments 1 to 4 can be combined.

実施の形態のインクジェット装置により、細胞などの生体粒子を含有する液体を被印刷物上に塗布する際に、ノズルの不吐出化を防止することが可能になるため、有用である。 The ink jet device according to the embodiment is useful because it is possible to prevent the nozzle from being non-discharged when a liquid containing biological particles such as cells is applied onto the printing material.

1、501 インクジェットヘッド
2、502 筐体
2a 筐体
2b 筐体
3、503 供給口
4、504 共通インク室
5、5n、505 ノズル
6、6n、506 圧力室
7、507、7n 接続部
8、508 第二の圧電素子
9a 第二の振動板
9b 第一の振動板
10、510 第一の圧電素子
11、511 粒状性インク
20 断面
21a 内部電極
21b 内部電極
22 圧電体
23 表面電極
24 裏面電極
25a 駆動チャンネル
25b 駆動チャンネル
26 溝
27 接続電極
28 切り欠き部
29 基台
30 断面
31a 内部電極
31b 内部電極
32 圧電体
33 表面電極
34 裏面電極
35、35n 駆動チャンネル
36 溝
37 接続電極
38 切り欠き部
39 基台
41 細胞
51 ノズル
61 圧力室
71 接続部
351、352、353、354 駆動チャンネル
509 振動板
601 インクジェットヘッド
607a 接続部
607b 窪み
702 配管
703 インクタンク
704 被印刷基板
705 塗布エリア
706 印刷パターン
707 スキャン方向
708 領域
804 ディッシュ
805 塗布エリア
806 印刷パターン
807 回転方向
808 領域
99 インクジェットヘッド
910 圧電素子
911 粒状性インク
912 粒子
935 チャンネル
937 接続電極








DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,501 Inkjet head 2,502 Case 2a Case 2b Case 3,503 Supply port 4,504 Common ink chamber 5, 5n, 505 Nozzle 6, 6n, 506 Pressure chamber 7, 507, 7n Connection portion 8,508 Second piezoelectric element 9a Second diaphragm 9b First diaphragm 10, 510 First piezoelectric element 11, 511 Granular ink 20 Cross section 21a Internal electrode 21b Internal electrode 22 Piezoelectric body 23 Surface electrode 24 Back electrode 25a Drive Channel 25b Drive channel 26 Groove 27 Connection electrode 28 Notch 29 Base 30 Cross section 31a Internal electrode 31b Internal electrode 32 Piezoelectric body 33 Surface electrode 34 Back surface electrode 35, 35n Drive channel 36 Groove 37 Connection electrode 38 Notch 39 Base 41 Cell 51 Nozzle 61 Pressure chamber 71 Connection part 351, 352, 353, 354 Drive channel 09 Diaphragm 601 Inkjet head 607a Connection portion 607b Depression 702 Pipe 703 Ink tank 704 Printed substrate 705 Application area 706 Print pattern 707 Scan direction 708 Area 804 Dish 805 Application area 806 Print pattern 807 Rotation direction 808 Area 99 Inkjet head 910 Piezoelectric element 911 Granular ink 912 Particles 935 Channel 937 Connection electrode








Claims (9)

インクを供給する共通インク室と、
前記共通インク室に圧力を伝達する第一の振動板と、
前記第一の振動板に前記圧力を与える第一の圧電素子と、
前記共通インク室と連結され、前記インクを吐出するノズルを有する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に圧力を伝達する第二の振動板と、
前記第二の振動板に前記圧力を与える第二の圧電素子と、を含み
前記共通インク室1つに対して、複数の前記第一の圧電素子が設けられたことを特徴とするインクジェット装置。
A common ink chamber for supplying ink;
A first diaphragm for transmitting pressure to the common ink chamber;
A first piezoelectric element that applies the pressure to the first diaphragm;
A plurality of pressure chambers connected to the common ink chamber and having nozzles for discharging the ink;
A second diaphragm for transmitting pressure to the plurality of pressure chambers;
An inkjet apparatus comprising: a second piezoelectric element that applies the pressure to the second diaphragm; and a plurality of the first piezoelectric elements provided for the common ink chamber.
前記第一の振動板と前記第二の振動板とは、1つの振動板を構成する請求項1記載のインクジェット装置。
ことを特徴とするインクジェット装置。
The inkjet apparatus according to claim 1, wherein the first diaphragm and the second diaphragm constitute one diaphragm.
An inkjet apparatus characterized by that.
前記複数の圧力室と前記共通インク室を連通する複数の接続部の前記共通インク室側の入口に窪みを設けた請求項1または2記載のインクジェット装置。 3. The ink jet apparatus according to claim 1, wherein depressions are provided at inlets on a side of the common ink chamber of a plurality of connection portions communicating with the plurality of pressure chambers and the common ink chamber. 前記複数の第一の圧電素子は、個別に駆動することができる請求項1から3のいずれか1項に記載のインクジェット装置。 The inkjet device according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of first piezoelectric elements can be individually driven. 前記複数の第一の圧電素子は、位相差を持って駆動することができる請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェット装置。 The inkjet device according to claim 1, wherein the plurality of first piezoelectric elements can be driven with a phase difference. 塗布する前記インクには粒子が含まれている請求項1から5のいずれか1項に記載のインクジェット装置。 The inkjet apparatus according to claim 1, wherein the ink to be applied contains particles. 前記粒子は、細胞であることを特徴とする請求項6のインクジェット装置。 The inkjet apparatus according to claim 6, wherein the particles are cells. インクを供給する1つの共通インク室に、複数の第一の圧電素子により第一の振動板を介して圧力を印加する工程と、
前記共通インク室と連結され、前記インクを吐出するノズルを有する複数の圧力室に、第二の圧電素子により、第二の振動板を介して、圧力を印加し、前記インクを吐出する工程と、を含むことを特徴とするインクジェット方法。
Applying a pressure to a common ink chamber for supplying ink via a first diaphragm by a plurality of first piezoelectric elements;
Applying a pressure to a plurality of pressure chambers connected to the common ink chamber and having nozzles for discharging the ink through a second diaphragm by a second piezoelectric element, and discharging the ink; Ink jet method characterized by including these.
インクを供給する1つの共通インク室に、複数の第一の圧電素子により振動板を介して圧力を印加する工程と、
前記共通インク室と連結され、前記インクを吐出するノズルを有する複数の圧力室に、複数の第二の圧電素子により、前記振動板を介して、圧力を印加し、前記インクを吐出する工程と、を含むことを特徴とするインクジェット方法。
Applying a pressure to a single common ink chamber for supplying ink via a diaphragm with a plurality of first piezoelectric elements;
A step of applying pressure to the plurality of pressure chambers connected to the common ink chamber and having nozzles for discharging the ink through the diaphragm by a plurality of second piezoelectric elements, and discharging the ink; Ink jet method characterized by including these.
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