JP2018103141A - Liquid filling method in liquid discharge device and liquid discharge device - Google Patents

Liquid filling method in liquid discharge device and liquid discharge device Download PDF

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純一 佐野
圭吾 須貝
Keigo Sukai
圭吾 須貝
片倉 孝浩
Takahiro Katakura
孝浩 片倉
中村 真一
Shinichi Nakamura
真一 中村
酒井 寛文
Hirobumi Sakai
寛文 酒井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of efficiently filling liquid to a discharge port.SOLUTION: A method for filling liquid to a storage chamber and a discharge port of a liquid discharge device, comprises: a storage chamber filling step of moving a movable body toward the discharge port, closing the discharge port, and subsequently filling the storage chamber with the liquid; and a discharge port filling step of separating the movable body from the discharge port, opening the discharge port and causing the liquid to flow in the discharge port. The discharge port filling step includes a pressure control step of controlling at least one of inflow of the liquid from an inflow port such that the liquid flows into the discharge port when opening the discharge port, and outflow of the liquid from an outflow port and adjusting a pressure in the storage chamber.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、液体吐出装置における液体の充填方法および液体吐出装置に関する。   The present invention relates to a liquid filling method and a liquid ejection apparatus in a liquid ejection apparatus.

従来から、吐出口から液体を吐出する種々の液体吐出装置が提案されている。例えば、下記の特許文献1には、吐出口を構成するノズルから、半導体ウェハ上に塗布液を吐出して、レジストなどの薄膜を形成する塗布装置が開示されている。液体吐出装置としては、その他に、吐出口を有するヘッドからインクを吐出して印刷物を作製するインクジェットプリンターや、吐出口から液体材料を吐出して立体物を造形する3Dプリンターなどが知られている。   Conventionally, various liquid ejection devices that eject liquid from ejection ports have been proposed. For example, Patent Document 1 below discloses a coating apparatus that forms a thin film such as a resist by discharging a coating liquid onto a semiconductor wafer from a nozzle that forms a discharge port. Other known liquid ejection devices include an inkjet printer that produces a printed material by ejecting ink from a head having an ejection port, and a 3D printer that shapes a three-dimensional object by ejecting a liquid material from the ejection port. .

特開2016−159213号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-159213

液体吐出装置では、一般に、液体の吐出不良の発生を抑制するために、吐出口に液体が充填された状態にした上で、液体を吐出する吐出処理の実行が開始されることが望ましい。吐出口に液体を充填する際には、吐出口から液体が漏洩してしまうと液体が無駄になってしまうという課題があった。また、吐出口内に空気が進入して、液体中に気泡が生じてしまうと液体の吐出不良の発生の原因になるという課題があった。   In general, in a liquid ejecting apparatus, in order to suppress the occurrence of defective liquid ejection, it is desirable to start the ejection process for ejecting liquid after the ejection port is filled with liquid. When filling the discharge port with the liquid, there is a problem that the liquid is wasted if the liquid leaks from the discharge port. Further, when air enters the discharge port and bubbles are generated in the liquid, there is a problem that it causes a discharge failure of the liquid.

上記の特許文献1の技術では、塗布ヘッド内のノズルが設けられた液体流路に塗布液を充填する前に、気泡の残留を抑制するための非塗布液を、当該液体流路の壁面に付着させている。特許文献1の技術では、吐出口に液体を充填する前に、液体流路に非塗布液を充填・排出するなど、非塗布液を処理する工程が必要であり、作業効率が著しく低下してしまう可能性がある。液体吐出装置においては、液体を良好に吐出可能な状態にするために、吐出処理の前に、液体を、吐出口に、より効率的に充填できる技術が望まれている。   In the technique of the above-mentioned Patent Document 1, before filling the liquid flow path provided with the nozzle in the coating head with the coating liquid, a non-coating liquid for suppressing the remaining of bubbles is applied to the wall surface of the liquid flow path. It is attached. In the technique of Patent Document 1, a process for processing the non-application liquid, such as filling and discharging the non-application liquid in the liquid flow path, is necessary before filling the discharge port with the liquid. There is a possibility. In a liquid discharge apparatus, in order to make a liquid dischargeable satisfactorily, a technique capable of more efficiently filling a discharge port with liquid before discharge processing is desired.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.

[1]本発明の一形態によれば、液体を収容する収容室であって、前記収容室から前記液体を吐出する吐出口と、前記収容室に前記液体を流入させる流入口と、前記収容室から前記液体を流出させる流出口と、を有する収容室と、前記収容室内において前記吐出口に向かって移動して、前記液体を前記吐出口から吐出させる移動体と、を備える液体吐出装置において、前記吐出口から前記液体を吐出させる吐出処理の実行前に、前記収容室および前記吐出口に前記液体を充填する方法が提供される。この方法は、収容室充填工程と、吐出口充填工程と、を備える。前記収容室充填工程は、前記移動体を前記吐出口に向かって移動させて、前記移動体によって前記吐出口を閉塞させた後に、前記流入口から前記液体を流入させて、前記収容室を前記液体で満たす工程であってよい。前記吐出口充填工程は、前記移動体を前記吐出口から離間させて前記吐出口を開放し、前記吐出口内に前記液体を流入させる工程であってよい。前記吐出口充填工程は、前記吐出口を開放したときに、前記吐出口に前記液体が流入するように、前記流入口から流入する前記液体の圧力と、前記流出口から流出する前記液体の圧力と、のうちの少なくとも一方を制御して、前記収容室内の圧力を調整する圧力制御工程を含んでよい。
この形態の方法によれば、収容室内における移動体の移動によって吐出口から液体を吐出させるタイプの液体吐出装置において、吐出口からの液体の漏洩や、吐出口への外気の進入を抑制しつつ、吐出口に効率的に液体を充填することができる。よって、吐出処理における吐出不良の発生を抑制することができる。
[1] According to one aspect of the present invention, a storage chamber for storing a liquid, a discharge port for discharging the liquid from the storage chamber, an inflow port for allowing the liquid to flow into the storage chamber, and the storage A liquid discharge apparatus comprising: a storage chamber having an outlet for allowing the liquid to flow out of the chamber; and a moving body that moves toward the discharge port in the storage chamber and discharges the liquid from the discharge port. There is provided a method of filling the storage chamber and the discharge port with the liquid before executing a discharge process for discharging the liquid from the discharge port. This method includes a storage chamber filling step and a discharge port filling step. In the storage chamber filling step, the moving body is moved toward the discharge port, the discharge port is closed by the moving body, the liquid is then introduced from the inflow port, and the storage chamber is moved into the storage chamber. It may be a step of filling with a liquid. The discharge port filling step may be a step of separating the moving body from the discharge port, opening the discharge port, and allowing the liquid to flow into the discharge port. In the discharge port filling step, when the discharge port is opened, the pressure of the liquid flowing in from the inflow port and the pressure of the liquid flowing out from the outflow port so that the liquid flows into the discharge port And a pressure control step of controlling the pressure in the storage chamber by controlling at least one of them.
According to the method of this aspect, in a liquid discharge apparatus of a type that discharges liquid from the discharge port by the movement of the moving body in the storage chamber, it is possible to suppress leakage of liquid from the discharge port and entry of outside air into the discharge port. The liquid can be efficiently filled into the discharge port. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of ejection failure in the ejection process.

[2]上記形態の方法において、前記収容室内の前記液体の圧力をPcとし、前記収容室の外の気圧をPoとし、前記吐出口における前記液体のメニスカス耐圧をPmとするとき、前記圧力制御工程は、Po−Pm<Pc<Po+Pmの関係を満たすように、前記収容室内の圧力を制御する工程であってよい。
この形態の方法によれば、吐出口において液体にメニスカスを形成させた状態を保持させたまま、吐出口に液体を流入させることができる。よって、吐出口からの液体の漏洩や、吐出口への外気の進入を抑制しつつ、吐出口に効率的に液体を充填することができる。
[2] In the method of the above aspect, when the pressure of the liquid in the storage chamber is Pc, the atmospheric pressure outside the storage chamber is Po, and the meniscus pressure resistance of the liquid at the discharge port is Pm, the pressure control The step may be a step of controlling the pressure in the accommodation chamber so as to satisfy a relationship of Po−Pm <Pc <Po + Pm.
According to the method of this aspect, it is possible to allow the liquid to flow into the discharge port while maintaining the state in which the meniscus is formed in the liquid at the discharge port. Therefore, it is possible to efficiently fill the discharge port with liquid while suppressing leakage of liquid from the discharge port and entry of outside air into the discharge port.

[3]上記形態の方法において、前記吐出口充填工程を開始した後に、前記移動体によって前記吐出口を閉塞して、前記吐出口内への前記液体の流入を遮断する遮断工程を備えてよい。
この形態の方法によれば、吐出口に液体が充填された状態で、移動体によって吐出口を閉塞することができる。
[3] The method of the above aspect may further include a blocking step of closing the discharge port by the moving body and blocking the inflow of the liquid into the discharge port after the discharge port filling step is started.
According to the method of this embodiment, the discharge port can be closed by the moving body while the discharge port is filled with the liquid.

[4]上記形態の方法において、前記液体は、剪断力の印加によって粘度が低下する性質を有し、前記吐出口充填工程は、前記移動体の運動によって前記収容室内の前記液体に前記剪断力を付与して、前記液体の粘度を低下させる粘度低下工程を含んでよい。
この形態の方法によれば、液体の粘度の低下によって吐出口への液体の流入が促進される。そのため、吐出口への液体の充填速度を高めることができる。
[4] In the method of the above aspect, the liquid has a property of decreasing in viscosity by application of a shearing force, and the discharge port filling step applies the shearing force to the liquid in the storage chamber by the movement of the moving body. May be included to lower the viscosity of the liquid.
According to this form of the method, the inflow of the liquid into the discharge port is promoted by the decrease in the viscosity of the liquid. Therefore, it is possible to increase the filling speed of the liquid into the discharge port.

[5]本発明の他の形態によれば、吐出口から液体を吐出する吐出処理を実行する液体吐出装置が提供される。前記液体吐出装置は、前記液体を収容し、前記吐出口を有する収容室と;前記収容室に前記液体を流入させる供給部と;前記収容室から前記液体を流出させる流出部と;前記収容室内において前記吐出口に向かって移動し、前記液体を前記吐出口から吐出させる吐出動作と、前記吐出口を閉塞する閉塞動作と、をおこなう移動体と;前記供給部による前記収容室への前記液体の供給と、前記流出部による前記収容室からの前記液体の流出と、前記移動体の移動と、を制御する制御部と;を備える。前記制御部は、前記吐出処理の実行に先だって、前記収容室および前記吐出口に前記液体を充填する充填処理として、前記移動体に前記閉塞動作をさせて、前記吐出口を閉塞させた後に、前記収容室に、前記液体を流入させて、前記収容室を前記液体で満たす収容室充填処理と、前記収容室充填処理の後に、前記移動体を前記吐出口から離間させて前記吐出口を開放し、前記吐出口内に前記液体を流入させる吐出口充填処理と、を実行する。前記吐出口充填処理は、前記吐出口を開放したときに前記吐出口に前記液体が流入するように、前記収容室に流入する前記液体の圧力と、前記収容室から流出する前記液体の圧力と、のうちの少なくとも一方を制御して、前記収容室内の圧力を調整する圧力調整処理を含んでよい。
この形態の液体吐出装置によれば、吐出口からの液体の漏洩や、吐出口への外気の進入を抑制しつつ、吐出口に効率的に液体を充填することができる。よって、吐出処理における吐出不良の発生を抑制することができる。
[5] According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid ejection apparatus that performs an ejection process for ejecting liquid from an ejection port. The liquid ejection device includes a storage chamber that stores the liquid and has the discharge port; a supply unit that allows the liquid to flow into the storage chamber; an outflow unit that allows the liquid to flow out of the storage chamber; and the storage chamber A moving body that moves toward the discharge port and discharges the liquid from the discharge port, and a closing operation that closes the discharge port; and the liquid into the storage chamber by the supply unit A controller that controls the supply of the liquid, the outflow of the liquid from the storage chamber by the outflow unit, and the movement of the moving body. Prior to the execution of the discharge process, the control unit causes the movable body to perform the closing operation and closes the discharge port as a filling process for filling the storage chamber and the discharge port with the liquid. A storage chamber filling process in which the liquid flows into the storage chamber to fill the storage chamber with the liquid, and after the storage chamber filling process, the movable body is separated from the discharge port to open the discharge port. And a discharge port filling process for causing the liquid to flow into the discharge port. The discharge port filling process includes the pressure of the liquid flowing into the storage chamber and the pressure of the liquid flowing out of the storage chamber so that the liquid flows into the discharge port when the discharge port is opened. , And a pressure adjustment process for adjusting the pressure in the accommodation chamber by controlling at least one of them.
According to the liquid ejection device of this aspect, it is possible to efficiently fill the ejection port with liquid while suppressing leakage of liquid from the ejection port and entry of outside air into the ejection port. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of ejection failure in the ejection process.

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。   A plurality of constituent elements of each aspect of the present invention described above are not indispensable, and some or all of the effects described in the present specification are to be solved to solve part or all of the above-described problems. In order to achieve the above, it is possible to appropriately change, delete, replace with a new other component, and partially delete the limited contents of some of the plurality of components. In order to solve part or all of the above-described problems or to achieve part or all of the effects described in this specification, technical features included in one embodiment of the present invention described above. A part or all of the technical features included in the other aspects of the present invention described above may be combined to form an independent form of the present invention.

本発明は、液体吐出装置における液体の充填方法や液体吐出装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、液体吐出装置の制御方法、液体の充填方法や液体吐出装置の制御方法を実現するコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。   The present invention can also be realized in various forms other than the liquid filling method and the liquid discharge apparatus in the liquid discharge apparatus. For example, the present invention can be realized in the form of a liquid ejection device control method, a liquid filling method, a liquid ejection device control method, a non-temporary recording medium on which the computer program is recorded, or the like.

第1実施形態における液体吐出装置の構成を示す概略図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a liquid ejection device according to the first embodiment. 第1実施形態の吐出準備処理のフローを示す説明図。Explanatory drawing which shows the flow of the discharge preparation process of 1st Embodiment. 吐出準備処理の工程aにおける収容室の状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state of the storage chamber in the process a of discharge preparation processing. 吐出準備処理の工程bにおける収容室の状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state of the storage chamber in the process b of discharge preparation processing. 吐出準備処理の工程dにおける収容室の状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state of the storage chamber in the process d of discharge preparation processing. 吐出準備処理の工程eにおける収容室の状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state of the storage chamber in the process e of discharge preparation processing. 第2実施形態の吐出準備処理のフローを示す説明図。Explanatory drawing which shows the flow of the discharge preparation process of 2nd Embodiment. 第2実施形態の吐出準備処理の工程fにおける収容室の状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state of the storage chamber in the process f of the discharge preparation process of 2nd Embodiment. 第3実施形態の吐出準備処理のフローを示す説明図。Explanatory drawing which shows the flow of the discharge preparation process of 3rd Embodiment. 第4実施形態の吐出準備処理のフローを示す説明図。Explanatory drawing which shows the flow of the discharge preparation process of 4th Embodiment.

A.第1実施形態:
図1は、第1実施形態における液体吐出装置100の構成を示す概略図である。図1には、液体吐出装置100が通常の使用状態で配置されているときの重力方向(鉛直方向)を示す矢印Gが図示されている。本明細書において、「上」または「下」と言うときは、特に断らない限り、鉛直方向を基準とする方向を意味している。
A. First embodiment:
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a liquid ejection apparatus 100 according to the first embodiment. FIG. 1 shows an arrow G indicating the direction of gravity (vertical direction) when the liquid ejection device 100 is arranged in a normal use state. In this specification, “upper” or “lower” means a direction based on the vertical direction unless otherwise specified.

液体吐出装置100は、三次元造形装置である3Dプリンターであり、液体FLを吐出し、その液体FLを硬化させた層を積み重ねることによって立体物を造形する。本明細書において「吐出」とは、重力を含む何らかの力によって、液体を、収容されている空間内から外部へと放出することを意味し、圧力により液体を放出する「噴射」を含む概念である。液体吐出装置100が造形対象である立体物の材料として吐出する液体FLの具体例については後述する。   The liquid ejection apparatus 100 is a 3D printer that is a three-dimensional modeling apparatus, and forms a three-dimensional object by stacking layers in which the liquid FL is ejected and the liquid FL is cured. In this specification, the term “ejection” means that the liquid is discharged from the inside of the contained space to the outside by some force including gravity, and is a concept including “jet” that discharges the liquid by pressure. is there. A specific example of the liquid FL that is ejected by the liquid ejection device 100 as a material of a three-dimensional object that is a modeling object will be described later.

液体吐出装置100は、吐出部10と、供給部50と、流出部55と、造形ステージ60と、移動機構65と、エネルギー付与部70と、制御部101と、を備える。以下、これらの各構成部10,50,55,60,65,70,101について順に説明する。   The liquid ejection device 100 includes the ejection unit 10, the supply unit 50, the outflow unit 55, the modeling stage 60, the moving mechanism 65, the energy application unit 70, and the control unit 101. Hereinafter, each of these components 10, 50, 55, 60, 65, 70, 101 will be described in order.

[吐出部]
吐出部10は、3Dプリンターにおけるヘッドに相当し、流動性を有する液体材料である液体FLを液滴の状態で吐出する。液滴の形状は限定されることはなく、球状であってもよいし、球状の形状が一方向に延ばされた形状や、針状、棒状、糸状の形状でもよい。また、1回の吐出につき吐出される液滴の数は1つに限定されず、複数の液滴が吐出されるものとしてもよい。
[Discharge part]
The discharge unit 10 corresponds to a head in a 3D printer, and discharges the liquid FL, which is a liquid material having fluidity, in the form of droplets. The shape of the droplet is not limited, and may be spherical, or may be a shape in which the spherical shape is extended in one direction, a needle shape, a rod shape, or a thread shape. Further, the number of droplets discharged per discharge is not limited to one, and a plurality of droplets may be discharged.

吐出部10は、ヘッド本体部11を備える。本実施形態では、ヘッド本体部11は、概ね略円筒状の形状を有する中空容器として構成される。ヘッド本体部11は、例えば、ステンレス鋼などの金属によって構成される。ヘッド本体部11には、収容室12と、駆動室14と、が設けられている。   The discharge unit 10 includes a head main body 11. In the present embodiment, the head main body 11 is configured as a hollow container having a substantially cylindrical shape. The head main body 11 is made of a metal such as stainless steel, for example. The head main body 11 is provided with a storage chamber 12 and a drive chamber 14.

収容室12は、ヘッド本体部11の下端に設けられている。収容室12は、吐出部10の吐出対象である液体FLを収容する。本実施形態では、収容室12は、略円柱状の空洞によって構成されている。   The storage chamber 12 is provided at the lower end of the head main body 11. The storage chamber 12 stores the liquid FL that is a discharge target of the discharge unit 10. In the present embodiment, the storage chamber 12 is configured by a substantially columnar cavity.

収容室12の下端には、液体FLを吐出するためのノズルとして機能する吐出口15が設けられている。吐出口15は、収容室12からヘッド本体部11の外部に連通する貫通孔として設けられており、ヘッド本体部11の底面11bにおいて開口している。本実施形態では、吐出口15は、略円柱形状の内部空間を有している。吐出口15の中心軸NXは、鉛直方向に沿った方向であり、ヘッド本体部11の底面11bにおいて鉛直下方に向かって開口している。吐出口15の開口径は、例えば、10〜200μm程度でよい。吐出口15の鉛直方向における長さは、例えば、10〜30μm程度でよい。   A discharge port 15 that functions as a nozzle for discharging the liquid FL is provided at the lower end of the storage chamber 12. The discharge port 15 is provided as a through hole that communicates from the storage chamber 12 to the outside of the head main body 11, and opens at the bottom surface 11 b of the head main body 11. In the present embodiment, the discharge port 15 has a substantially cylindrical internal space. The central axis NX of the discharge port 15 is a direction along the vertical direction, and opens downward in the bottom surface 11 b of the head main body 11. The opening diameter of the discharge port 15 may be about 10 to 200 μm, for example. The length of the discharge port 15 in the vertical direction may be about 10 to 30 μm, for example.

吐出口15の上方には、拡大開口部16が設けられていることが望ましい。拡大開口部16は、吐出口15の上方に位置し、吐出口15に接続されている開口部である。拡大開口部16では、移動体20の先端部21に近い上方ほどその開口面積が大きくなる。拡大開口部16によって、吐出口15へと液体FLが誘導される。拡大開口部16は、省略されてもよい。   It is desirable that an enlarged opening 16 is provided above the discharge port 15. The enlarged opening 16 is an opening located above the discharge port 15 and connected to the discharge port 15. In the enlarged opening 16, the opening area becomes larger as it is closer to the distal end 21 of the moving body 20. The liquid FL is guided to the discharge port 15 by the enlarged opening 16. The enlarged opening 16 may be omitted.

収容室12には、後述する供給部50から圧送される液体FLを受け入れるための供給流路17が側方から接続されている。供給流路17は、ヘッド本体部11の外壁を貫通する管路として構成されている。収容室12の側壁面12wには、供給流路17から収容室12に液体FLが流入する流入口17oが開口している。   A supply channel 17 for receiving a liquid FL pumped from a supply unit 50 described later is connected to the storage chamber 12 from the side. The supply flow channel 17 is configured as a conduit that penetrates the outer wall of the head main body 11. In the side wall surface 12 w of the storage chamber 12, an inflow port 17 o through which the liquid FL flows from the supply flow path 17 into the storage chamber 12 is opened.

収容室12には、収容室12の液体FLを後述する流出部55へと流出させるための排出流路18が側方から接続されている。排出流路18は、ヘッド本体部11の外壁を貫通する管路として構成されている。収容室12の側壁面12wには、収容室12から排出流路18へと液体FLが流出する流出口18oが開口している。   A discharge channel 18 for allowing the liquid FL in the storage chamber 12 to flow out to an outflow portion 55 described later is connected to the storage chamber 12 from the side. The discharge channel 18 is configured as a conduit that penetrates the outer wall of the head main body 11. An outlet 18 o through which the liquid FL flows from the storage chamber 12 to the discharge flow path 18 is opened on the side wall surface 12 w of the storage chamber 12.

駆動室14は、収容室12の上方に位置しており、後述する駆動部30の圧電素子31を収容している。本実施形態では、収容室12と駆動室14との境界に、シール部材19が配置されている。シール部材19は、例えば、樹脂製のOリングによって構成される。   The drive chamber 14 is located above the storage chamber 12 and stores a piezoelectric element 31 of the drive unit 30 described later. In the present embodiment, a seal member 19 is disposed at the boundary between the storage chamber 12 and the drive chamber 14. The seal member 19 is configured by, for example, a resin O-ring.

吐出部10は、さらに、移動体20と、駆動部30と、を備える。移動体20は、ヘッド本体部11の収容室12と駆動室14とに跨がって配置されている。本実施形態では、移動体20は、略円柱状の本体部を有する軸状の部材によって構成されている。移動体20は、例えば、ステンレス鋼などの金属によって構成される。移動体20の直径は、0.3〜5mm程度としてよい。   The discharge unit 10 further includes a moving body 20 and a drive unit 30. The moving body 20 is disposed across the accommodation chamber 12 and the drive chamber 14 of the head main body 11. In this embodiment, the moving body 20 is comprised by the shaft-shaped member which has a substantially cylindrical main-body part. The moving body 20 is comprised by metals, such as stainless steel, for example. The diameter of the moving body 20 may be about 0.3 to 5 mm.

本実施形態では、移動体20は、その中心軸CXが、吐出口15の中心軸NXと一致するように配置される。移動体20は、シール部材19の中央の貫通孔に気密に挿通されて、自身の中心軸CXに沿った方向への移動が許容された状態で保持される。なお、シール部材19が移動体20の側面に密着することによって、収容室12の液体FLが駆動室14へと進入することが抑制される。   In the present embodiment, the moving body 20 is arranged such that the central axis CX coincides with the central axis NX of the discharge port 15. The moving body 20 is hermetically inserted through the central through hole of the seal member 19 and is held in a state in which movement in the direction along its own central axis CX is allowed. In addition, when the seal member 19 is in close contact with the side surface of the moving body 20, the liquid FL in the storage chamber 12 is suppressed from entering the drive chamber 14.

移動体20は、吐出口15に向かう方向と、吐出口15から離れる方向と、に移動する。本実施形態では、移動体20の移動方向は、移動体20の中心軸CXに沿った方向であり、鉛直方向に沿った方向である。移動体20の移動可能な範囲は、例えば、10〜500μm程度としてもよい。   The moving body 20 moves in a direction toward the discharge port 15 and in a direction away from the discharge port 15. In the present embodiment, the moving direction of the moving body 20 is a direction along the central axis CX of the moving body 20 and a direction along the vertical direction. The movable range of the moving body 20 may be, for example, about 10 to 500 μm.

移動体20の先端部21は、収容室12において吐出口15に対向する位置に配置される。液体吐出装置100における吐出処理では、移動体20が、吐出口15に向かう方向に移動して、収容室12の液体FLが、移動体20の先端部21に、吐出口15から押し出されることによって、液体FLの液滴が吐出される。   The distal end portion 21 of the moving body 20 is disposed at a position facing the discharge port 15 in the storage chamber 12. In the discharge process in the liquid discharge apparatus 100, the moving body 20 moves in the direction toward the discharge port 15, and the liquid FL in the storage chamber 12 is pushed out from the discharge port 15 to the distal end portion 21 of the moving body 20. Liquid droplets of liquid FL are ejected.

移動体20の先端部21は、移動体20が最も吐出口15に近づいたときに、吐出口15の周縁部に接触して、吐出口15を閉塞する。先端部21は、吐出口15を閉塞するときに、吐出口15の周縁部に対して線接触するように構成されていることが望ましい。そのため、先端部21は、吐出口15に向かって凸の略半球形状を有していることが望ましい。先端部21の直径は、吐出口15の開口径よりも大きく、拡大開口部16の上端における開口径よりも小さいことが望ましい。   The distal end portion 21 of the moving body 20 contacts the peripheral edge of the discharge port 15 to close the discharge port 15 when the moving body 20 is closest to the discharge port 15. It is desirable that the tip portion 21 is configured to be in line contact with the peripheral portion of the discharge port 15 when closing the discharge port 15. Therefore, it is desirable that the tip portion 21 has a substantially hemispherical shape that is convex toward the discharge port 15. The diameter of the tip 21 is preferably larger than the opening diameter of the discharge port 15 and smaller than the opening diameter at the upper end of the enlarged opening 16.

駆動部30は、移動体20を移動させるための駆動力を発生する。本実施形態では、駆動部30は、駆動室14に収容されている圧電素子31と、駆動回路32と、を備える。圧電素子31は、ピエゾ素子とも呼ばれ、複数の圧電材料が積層された構成を有しており、各圧電材料に印加される電圧の大きさに応じて、その積層方向に長さが変化する。圧電素子31は、その積層方向における一方の端部が駆動室14の上壁面に固定されており、他方の端部が移動体20の上端に位置する後端部に連結されている。駆動回路32は、制御部101の制御下において、圧電素子31を伸縮変形させるための電気駆動力を印加する。駆動部30は、圧電素子31の伸縮変形によって移動体20を変位させる。   The driving unit 30 generates a driving force for moving the moving body 20. In the present embodiment, the drive unit 30 includes a piezoelectric element 31 housed in the drive chamber 14 and a drive circuit 32. The piezoelectric element 31 is also called a piezo element, and has a configuration in which a plurality of piezoelectric materials are stacked, and the length changes in the stacking direction according to the voltage applied to each piezoelectric material. . One end of the piezoelectric element 31 in the stacking direction is fixed to the upper wall surface of the drive chamber 14, and the other end is connected to a rear end located at the upper end of the moving body 20. The driving circuit 32 applies an electric driving force for expanding and contracting the piezoelectric element 31 under the control of the control unit 101. The drive unit 30 displaces the moving body 20 by expansion / contraction deformation of the piezoelectric element 31.

駆動室14には、圧電素子31に加えて、移動体20を、吐出口15から離れる方向に移動させる方向に弾性力を付与して、移動体20を圧電素子31の方に押す付勢部材が配置されていてもよい。また、移動体20と圧電素子31との間には、移動体20と圧電素子31とを連結する連結部材が配置されていてもよい。   In addition to the piezoelectric element 31, the driving chamber 14 is provided with an elastic force in a direction in which the moving body 20 is moved away from the discharge port 15, and an urging member that pushes the moving body 20 toward the piezoelectric element 31. May be arranged. A connecting member that connects the moving body 20 and the piezoelectric element 31 may be disposed between the moving body 20 and the piezoelectric element 31.

[供給部]
供給部50は、吐出部10の収容室12に対する液体FLの流入を制御する。供給部50は、供給流路17を介して、液体FLを圧送する。供給部50は、配管51と、液体貯留部52と、圧力発生部53と、を備える。配管51は、ヘッド本体部11の供給流路17と液体貯留部52とを接続する。液体貯留部52は、液体吐出装置100における液体FLの供給源であり、液体FLを貯留するタンクによって構成されている。液体貯留部52では、貯留されている液体FLに溶媒が混合されることによって、液体FLの粘度が予め決められた所定の粘度に保持される。液体FLの粘度は、例えば、50〜40,000mPa・s程度であってよい。
[Supply section]
The supply unit 50 controls the inflow of the liquid FL into the storage chamber 12 of the discharge unit 10. The supply unit 50 pumps the liquid FL through the supply channel 17. The supply unit 50 includes a pipe 51, a liquid storage unit 52, and a pressure generation unit 53. The pipe 51 connects the supply channel 17 of the head main body 11 and the liquid storage unit 52. The liquid storage unit 52 is a supply source of the liquid FL in the liquid ejection apparatus 100, and is configured by a tank that stores the liquid FL. In the liquid storage unit 52, the viscosity of the liquid FL is maintained at a predetermined viscosity by mixing the solvent with the stored liquid FL. The viscosity of the liquid FL may be, for example, about 50 to 40,000 mPa · s.

圧力発生部53は、例えば、加圧ポンプによって構成される。圧力発生部53は、液体貯留部52の液体FLを、配管51を介してヘッド本体部11に圧送するための圧力を付与する。圧力発生部53は、例えば、0.4〜0.6MPa程度の圧力を液体FLに付与する。なお、図1では、圧力発生部53は、液体貯留部52の上流側に設けられているが、圧力発生部53は、液体貯留部52の下流側に設けられてもよい。   The pressure generating unit 53 is configured by a pressurizing pump, for example. The pressure generation unit 53 applies pressure for pressure-feeding the liquid FL in the liquid storage unit 52 to the head main body 11 via the pipe 51. The pressure generating unit 53 applies a pressure of about 0.4 to 0.6 MPa to the liquid FL, for example. In FIG. 1, the pressure generator 53 is provided on the upstream side of the liquid reservoir 52, but the pressure generator 53 may be provided on the downstream side of the liquid reservoir 52.

[流出部]
流出部55は、収容室12からの液体FLの流出を制御する。流出部55は、排出流路18を介して、収容室12の液体FLをヘッド本体部11の外部へと流出させる。本実施形態では、流出部55は、収容室12から流出させた液体FLを供給部50へと循環させる循環部として機能する。流出部55は、排出流路18に接続される配管57と、配管57における液体FLの流量を調整する流量調整部58と、を備える。配管57には、流出口18oを介して収容室12から流出した液体FLが流入する。本実施形態では、配管57は供給部50の液体貯留部52に接続されており、配管57の液体FLは液体貯留部52へと循環される。
[Outflow part]
The outflow part 55 controls the outflow of the liquid FL from the storage chamber 12. The outflow portion 55 causes the liquid FL in the storage chamber 12 to flow out of the head main body portion 11 through the discharge flow path 18. In the present embodiment, the outflow portion 55 functions as a circulation portion that circulates the liquid FL that has flowed out of the storage chamber 12 to the supply portion 50. The outflow part 55 includes a pipe 57 connected to the discharge flow path 18 and a flow rate adjusting part 58 that adjusts the flow rate of the liquid FL in the pipe 57. The liquid FL that has flowed out of the storage chamber 12 flows into the pipe 57 through the outlet 18o. In the present embodiment, the pipe 57 is connected to the liquid storage unit 52 of the supply unit 50, and the liquid FL of the pipe 57 is circulated to the liquid storage unit 52.

流量調整部58は、制御部101の制御下において、配管57における液体FLの流量を調整する。流量調整部58は、例えば、収容室12から液体FLを吸引する吸引ポンプによって構成される。流量調整部58は、例えば、液体FLの吐出処理においては、収容室12の内圧が、吐出口15からの液体FLの吐出に適した圧力に維持されるように、配管57における液体FLの流量を調整する。   The flow rate adjusting unit 58 adjusts the flow rate of the liquid FL in the pipe 57 under the control of the control unit 101. The flow rate adjusting unit 58 is configured by, for example, a suction pump that sucks the liquid FL from the storage chamber 12. For example, in the discharge process of the liquid FL, the flow rate adjusting unit 58 sets the flow rate of the liquid FL in the pipe 57 so that the internal pressure of the storage chamber 12 is maintained at a pressure suitable for discharging the liquid FL from the discharge port 15. Adjust.

液体吐出装置100は、流出部55を備えていることによって、吐出処理の実行中や、吐出処理を休止している待機中に、収容室12内において、流入口17oから流出口18oへと向かう液体FLの流れを生じさせることができる。これによって、収容室12内に液体FLに含まれる粒子が滞留してしまうことが抑制される。また、溶媒成分の蒸発によって液体FLの濃度が変化してしまうなど、液体FLの劣化を抑制することができ、液体FLを吐出に適した状態に維持することができる。   Since the liquid discharge device 100 includes the outflow portion 55, the liquid discharge device 100 moves from the inflow port 17o to the outflow port 18o in the storage chamber 12 during the execution of the discharge process or in a standby state where the discharge process is suspended. A flow of liquid FL can be generated. As a result, the particles contained in the liquid FL are prevented from staying in the storage chamber 12. Further, deterioration of the liquid FL, such as a change in the concentration of the liquid FL due to evaporation of the solvent component, can be suppressed, and the liquid FL can be maintained in a state suitable for ejection.

[造形ステージおよび移動機構]
造形ステージ60は、吐出部10における吐出口15の開口方向の先に配置されている。吐出部10は、造形ステージ60を目標対象物として液体FLを吐出する。造形ステージ60に着弾した液体FLの液滴によって立体物が造形される。本実施形態では、造形ステージ60は、平板な板状部材によって構成され、略水平に配置されている。造形ステージ60は、例えば、吐出口15から鉛直下方に1.5〜3mm程度離れた位置に配置される。
[Modeling stage and moving mechanism]
The modeling stage 60 is disposed at the tip of the discharge port 15 in the opening direction of the discharge unit 10. The discharge unit 10 discharges the liquid FL using the modeling stage 60 as a target object. A three-dimensional object is modeled by the liquid FL droplets that have landed on the modeling stage 60. In the present embodiment, the modeling stage 60 is configured by a flat plate-like member and is disposed substantially horizontally. The modeling stage 60 is arrange | positioned in the position which left | separated about 1.5-3 mm vertically downward from the discharge outlet 15, for example.

移動機構65は、造形ステージ60を吐出部10に対して変位させるためのモーターやローラー、シャフト、各種アクチュエーターを備える。移動機構65は、造形ステージ60を、吐出部10に対して相対的に、矢印Yで示す水平方向、および、矢印Xで示す鉛直方向に変位させる。これによって、造形ステージ60上における液体FLの着弾位置が調整される。なお、液体吐出装置100においては、造形ステージ60の位置が固定され、吐出部10が移動機構によって造形ステージ60に対して変位するように構成されていてもよい。   The moving mechanism 65 includes a motor, a roller, a shaft, and various actuators for displacing the modeling stage 60 with respect to the discharge unit 10. The moving mechanism 65 displaces the modeling stage 60 in the horizontal direction indicated by the arrow Y and the vertical direction indicated by the arrow X relative to the discharge unit 10. Thereby, the landing position of the liquid FL on the modeling stage 60 is adjusted. In addition, in the liquid discharge apparatus 100, the position of the modeling stage 60 may be fixed, and the discharge part 10 may be comprised with respect to the modeling stage 60 with a moving mechanism.

[エネルギー付与部]
エネルギー付与部70は、造形ステージ60に着弾した液体FLにエネルギーを付与して硬化させる。本実施形態では、エネルギー付与部70は、レーザー装置によって構成され、レーザーの照射によって、光エネルギーを液体FLに付与する。エネルギー付与部70は、少なくとも、レーザー光源と、レーザー光源から射出されたレーザーを、造形ステージ60に着弾した液体FLに集光させるための集光レンズと、レーザーを走査するためのガルバノミラーと、を含む(図示は省略)。エネルギー付与部70は、造形ステージ60における液滴の着弾位置をレーザーによって走査し、レーザーの光エネルギーによって、液体FL中の粉末材料を焼結させる。あるいは、液体FL中の粉末材料をいったん溶融させて結合させる。これによって、立体物を構成する材料層が造形ステージ60上に形成される。
[Energy application section]
The energy applying unit 70 applies energy to the liquid FL that has landed on the modeling stage 60 and cures it. In this embodiment, the energy provision part 70 is comprised by the laser apparatus, and provides optical energy to the liquid FL by laser irradiation. The energy applying unit 70 includes at least a laser light source, a condensing lens for condensing the laser emitted from the laser light source on the liquid FL landed on the modeling stage 60, a galvanometer mirror for scanning the laser, (Not shown). The energy applying unit 70 scans the landing position of the droplet on the modeling stage 60 with a laser, and sinters the powder material in the liquid FL with the light energy of the laser. Alternatively, the powder material in the liquid FL is once melted and bonded. Thereby, a material layer constituting the three-dimensional object is formed on the modeling stage 60.

エネルギー付与部70は、レーザー照射以外の方法によって液体FLを硬化させてもよい。エネルギー付与部70は、紫外線の照射によって液体FLを硬化させてもよいし、ヒーターによる加熱によって液体FLの溶媒の少なくとも一部を除去して粉末材料を硬化させてもよい。なお、造形ステージ60上において造形された立体物は、必要に応じて加熱炉における焼結工程を経るものとしてもよい。   The energy applying unit 70 may cure the liquid FL by a method other than laser irradiation. The energy applying unit 70 may cure the liquid FL by irradiation with ultraviolet rays, or may remove at least a part of the solvent of the liquid FL by heating with a heater and cure the powder material. In addition, the three-dimensional object modeled on the modeling stage 60 may be subjected to a sintering process in a heating furnace as necessary.

[制御部]
制御部101は、少なくとも、中央処理装置(CPU)と、主記憶装置(RAM)と、を備えるコンピューターによって構成される。制御部101は、RAM上に、コンピュータープログラムを読み出して実行することにより、液体吐出装置100を制御するための種々の機能を発揮する。制御部101は、上述した吐出部10と、供給部50と、流出部55と、移動機構65と、エネルギー付与部70と、を制御する。
[Control unit]
The control unit 101 is configured by a computer including at least a central processing unit (CPU) and a main storage device (RAM). The control unit 101 performs various functions for controlling the liquid ejection apparatus 100 by reading and executing a computer program on the RAM. The control unit 101 controls the discharge unit 10, the supply unit 50, the outflow unit 55, the moving mechanism 65, and the energy applying unit 70 described above.

制御部101は、吐出部10の駆動部30を制御して、移動体20の移動を制御する。制御部101は、移動体20に、吐出口15に向かって移動して、吐出口15から液体FLを吐出させる吐出動作と、吐出口15に向かって移動して、吐出口15を閉塞させる閉塞動作と、をおこなわせる。制御部101は、供給部50の圧力発生部53によって発生させる圧力と、流出部55の流量調整部58によって発生させる圧力と、を制御して、収容室12内の圧力を制御する。制御部101は、移動機構65を制御して、吐出部10に対して造形ステージ60を変位させ、造形ステージ60上における当該液体FLの液滴の着弾位置を制御する。制御部101は、吐出部10による液体FLの吐出タイミングに合わせて、エネルギー付与部70を駆動させて、造形ステージ60に付着した液体FLを硬化させる。制御部101は、吐出部10の吐出口15から液体FLを吐出させる吐出処理に先だって、収容室12および吐出口15に液体FLを充填する吐出準備処理を実行する。吐出準備処理の詳細については後述する。   The control unit 101 controls the drive unit 30 of the discharge unit 10 to control the movement of the moving body 20. The control unit 101 moves the moving body 20 toward the ejection port 15 and ejects the liquid FL from the ejection port 15, and the obstruction that moves toward the ejection port 15 and closes the ejection port 15. To perform actions. The control unit 101 controls the pressure in the storage chamber 12 by controlling the pressure generated by the pressure generation unit 53 of the supply unit 50 and the pressure generated by the flow rate adjustment unit 58 of the outflow unit 55. The control unit 101 controls the moving mechanism 65 to displace the modeling stage 60 with respect to the ejection unit 10 and controls the landing position of the liquid FL droplet on the modeling stage 60. The control unit 101 drives the energy applying unit 70 in accordance with the discharge timing of the liquid FL by the discharge unit 10 to cure the liquid FL attached to the modeling stage 60. The control unit 101 executes a discharge preparation process for filling the storage chamber 12 and the discharge port 15 with the liquid FL prior to the discharge process for discharging the liquid FL from the discharge port 15 of the discharge unit 10. Details of the discharge preparation process will be described later.

[液体の具体例]
以上の構成により、本実施形態の液体吐出装置100は、吐出対象である液体FLを材料として、立体物を造形する。立体物の材料となる液体FLの具体例を説明する。本実施形態では、液体FLは、粉末材料と、溶媒と、を含むペースト状の流動性組成物である。液体FLは、粉末材料と、溶媒と、を含んでよい。粉末材料としては、例えば、マグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)の単体粉末、もしくは、これらの金属を1つ以上含む合金粉末(マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金)、または、単体粉末や合金粉末から選択される1種または2種以上を組み合わせた混合粉末でもよい。液体FLの溶媒は、例えば、水;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル等の酢酸エステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;テトラアルキルアンモニウムアセテート類;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤;ピリジン、γ−ピコリン、2,6−ルチジン等のピリジン系溶剤;テトラアルキルアンモニウムアセテート(例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等)等のイオン液体等や、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせたものであってもよい。
[Specific examples of liquid]
With the above configuration, the liquid ejection device 100 according to the present embodiment forms a three-dimensional object using the liquid FL to be ejected as a material. A specific example of the liquid FL that is a material of the three-dimensional object will be described. In the present embodiment, the liquid FL is a paste-like fluid composition containing a powder material and a solvent. The liquid FL may include a powder material and a solvent. As a powder material, for example, magnesium (Mg), iron (Fe), cobalt (Co), chromium (Cr), aluminum (Al), titanium (Ti), copper (Cu), nickel (Ni) simple powder, Alternatively, alloy powders containing one or more of these metals (maraging steel, stainless steel, cobalt chromium molybdenum, titanium alloy, nickel alloy, aluminum alloy, cobalt alloy, cobalt chromium alloy), or a single powder or alloy powder are selected. 1 type or 2 types or more mixed powders may be used. The solvent of the liquid FL is, for example, water; (poly) alkylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether; ethyl acetate, n-propyl acetate Acetates such as iso-propyl acetate, n-butyl acetate and iso-butyl acetate; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ethyl n-butyl ketone, diisopropyl ketone , Ketones such as acetylacetone; alcohols such as ethanol, propanol, butanol; tetraalkylammonium acetates; dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, etc. Sulfoxide solvents; pyridine solvents such as pyridine, γ-picoline, 2,6-lutidine; ionic liquids such as tetraalkylammonium acetate (for example, tetrabutylammonium acetate), or one or two selected from these It may be a combination of more than one species.

液体FLは、上記の粉末材料と溶媒に、バインダーを混合してスラリー状、あるいは、ペースト状にした混合材料であってもよい。バインダーは、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はPLA(ポリ乳酸)、PA(ポリアミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)或いはその他の熱可塑性樹脂であってもよい。液体FLは、上記の粉末材料を含むものに限定されず、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチックなどの樹脂を溶融させたものであってもよい。液体FLは、その他、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチックなどの樹脂であってもよい。液体FLには、上記金属以外の金属やセラミックス、樹脂等が含まれていてもよい。液体FLには、焼結助剤が含まれていてもよい。   The liquid FL may be a mixed material in which the above powder material and solvent are mixed with a binder to form a slurry or a paste. The binder may be, for example, an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, a cellulosic resin or other synthetic resin, PLA (polylactic acid), PA (polyamide), PPS (polyphenylene sulfide), or other thermoplastic resin. . The liquid FL is not limited to those containing the above powder material. For example, the liquid FL is obtained by melting a resin such as general-purpose engineering plastics such as polyamide, polyacetal, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, and polyethylene terephthalate. Also good. In addition, the liquid FL may be a resin such as engineering plastics such as polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, and polyetheretherketone. The liquid FL may contain metals other than the above metals, ceramics, resins, and the like. The liquid FL may contain a sintering aid.

[吐出準備処理]
図2および図3A〜図3Dを参照して、液体吐出装置100において実行される吐出準備処理を説明する。図2は、第1実施形態における吐出準備処理のフローを示す説明図である。図3A〜図3Dはそれぞれ、吐出準備処理の各工程における吐出部10の収容室12の状態を示す模式図である。この吐出準備処理は、例えば、液体吐出装置100のセットアップ後やメンテナンス後、起動直後など、何らかの理由で、収容室12が空のとき、あるいは、収容室12に液体FLが十分に供給されていないときに、吐出処理の実行に先立って実行される。
[Discharge preparation process]
With reference to FIG. 2 and FIGS. 3A to 3D, the ejection preparation process executed in the liquid ejection apparatus 100 will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a flow of the discharge preparation process in the first embodiment. 3A to 3D are schematic views showing the state of the storage chamber 12 of the discharge unit 10 in each step of the discharge preparation process. This discharge preparation process is performed when the storage chamber 12 is empty for some reason, for example, after setup or maintenance of the liquid discharge device 100 or immediately after startup, or the liquid FL is not sufficiently supplied to the storage chamber 12. Sometimes, it is executed prior to the execution of the discharge process.

吐出準備処理では、制御部101は、収容室充填処理P1と、吐出口充填処理P2と、を順に実行する。収容室充填処理P1では、移動体20によって吐出口15が閉塞された収容室12を液体FLで満たす工程である収容室充填工程a,bが実行される。工程aでは、制御部101は、移動体20を吐出口15に向かって移動させて、吐出口15を閉塞する(図3A)。   In the discharge preparation process, the control unit 101 sequentially executes the storage chamber filling process P1 and the discharge port filling process P2. In the storage chamber filling process P1, storage chamber filling steps a and b, which are steps of filling the storage chamber 12 whose discharge port 15 is closed by the moving body 20 with the liquid FL, are executed. In step a, the control unit 101 moves the moving body 20 toward the discharge port 15 to close the discharge port 15 (FIG. 3A).

吐出口15を閉塞させた後、工程bでは、制御部101は、供給部50を駆動させて、流入口17oを介して、収容室12に液体FLを流入させて、収容室12を液体FLで満たす(図3B)。工程bでは、制御部101は、供給部50によって液体FLを圧送するのみとしてもよい。あるいは、制御部101は、流出部55の流量調整部58を駆動させて、収容室12に流入した液体FLを流出口18oから吸引しつつ、供給部50によって、収容室12に液体FLを供給させるものとしてもよい。   After closing the discharge port 15, in step b, the control unit 101 drives the supply unit 50 to cause the liquid FL to flow into the storage chamber 12 through the inflow port 17 o, so that the storage chamber 12 is filled with the liquid FL. (Fig. 3B). In step b, the control unit 101 may only pump the liquid FL by the supply unit 50. Alternatively, the control unit 101 drives the flow rate adjusting unit 58 of the outflow unit 55 to supply the liquid FL to the storage chamber 12 by the supply unit 50 while sucking the liquid FL flowing into the storage chamber 12 from the outlet 18o. It is good also as what makes it.

収容室12の内部空間が液体FLで満たされた後、制御部101は、吐出口充填処理P2を開始する。吐出口充填処理P2では、吐出口15の内部空間に液体FLを流入させる工程である吐出口充填工程c〜eが実行される。工程cは、収容室12内の圧力を調整する圧力調整処理を実行する圧力制御工程である。工程cでは、続く工程dにおいて、吐出口15が開放されたときに、吐出口15に液体FLが流入するように、収容室12における液体FLの圧力が調整される。   After the internal space of the storage chamber 12 is filled with the liquid FL, the control unit 101 starts the discharge port filling process P2. In the discharge port filling process P <b> 2, discharge port filling steps c to e, which are steps for causing the liquid FL to flow into the internal space of the discharge port 15, are executed. Step c is a pressure control step for executing a pressure adjustment process for adjusting the pressure in the storage chamber 12. In step c, the pressure of the liquid FL in the storage chamber 12 is adjusted so that the liquid FL flows into the discharge port 15 when the discharge port 15 is opened in the subsequent step d.

工程cでは、吐出口15が開放されたときに、液体FLが緩やかに吐出口15の内部空間へと流入するように、大気圧近傍の低圧力(例えば、大気圧±3〜5%程度の圧力)に調整されることが望ましい。工程cでは、少なくとも、移動体20の先端部21周辺での圧力が正圧となるように調整される。   In step c, when the discharge port 15 is opened, the liquid FL gently flows into the internal space of the discharge port 15 so that a low pressure near atmospheric pressure (for example, atmospheric pressure is about ± 3 to 5%). It is desirable that the pressure be adjusted. In step c, at least the pressure around the distal end portion 21 of the moving body 20 is adjusted to be positive.

工程cでは、収容室12内の液体FLの圧力Pcが、以下の不等式(1)の関係を満たすように調整されることが望ましい。
Po−Pm<Pc<Po+Pm …(1)
In step c, it is desirable that the pressure Pc of the liquid FL in the storage chamber 12 be adjusted so as to satisfy the relationship of the following inequality (1).
Po−Pm <Pc <Po + Pm (1)

Poは、収容室12の外の気圧であり、Pmは、吐出口15における液体FLのメニスカス耐圧である。「吐出口15におけるメニスカス耐圧」とは、吐出口15において、液体FLのメニスカスが破壊されずに耐え得る圧力をいう。メニスカス耐圧Pmは、例えば、以下の式(2)によって求めることができる。なお、下記の表面張力Tおよび接触角θは、液体FLの種類や、その濃度や粘度などの状態、吐出口15が形成されている部材の種類や吐出口15における表面性状によって決まってくる値であり、予め、実験的に求められる値である。
Pm=2・T・cosθ/r …(2)
T:表面張力[N/m]
θ:接触角[°]
r:吐出口15の半径
Po is the atmospheric pressure outside the storage chamber 12, and Pm is the meniscus pressure resistance of the liquid FL at the discharge port 15. The “meniscus pressure resistance at the discharge port 15” refers to a pressure that can withstand the meniscus of the liquid FL without being destroyed at the discharge port 15. The meniscus pressure resistance Pm can be obtained by the following equation (2), for example. The following surface tension T and contact angle θ are values determined by the type of liquid FL, the state of its concentration and viscosity, the type of member on which the discharge port 15 is formed, and the surface properties at the discharge port 15. It is a value obtained experimentally in advance.
Pm = 2 · T · cos θ / r (2)
T: Surface tension [N / m]
θ: Contact angle [°]
r: radius of the discharge port 15

工程cでは、供給部50の圧力発生部53に発生させる圧力を制御して、収容室12に流入する液体FLの流量を調整し、収容室12内の液体FLの圧力を調整してもよい。あるいは、工程cでは、供給部50の圧力発生部53によって、収容室12に流入する液体FLの流量を調整するとともに、流出部55の流量調整部58によって、収容室12から流出する液体FLの流量を調整して、収容室12内の液体FLの圧力を調整してもよい。   In step c, the pressure generated in the pressure generation unit 53 of the supply unit 50 may be controlled to adjust the flow rate of the liquid FL flowing into the storage chamber 12 and to adjust the pressure of the liquid FL in the storage chamber 12. . Alternatively, in step c, the flow rate of the liquid FL flowing into the storage chamber 12 is adjusted by the pressure generation unit 53 of the supply unit 50, and the flow rate of the liquid FL flowing out of the storage chamber 12 is adjusted by the flow rate adjustment unit 58 of the outflow unit 55. The pressure of the liquid FL in the storage chamber 12 may be adjusted by adjusting the flow rate.

工程dでは、制御部101は、移動体20を吐出口15から離れる方向に移動させて、吐出口15を開放させる(図3C)。すると、工程cにおいて調整された収容室12内の液体FLの圧力を駆動力として、液体FLが吐出口15へと流入する。なお、工程dでは、移動体20を緩やかな速度で移動させることが望ましい。少なくとも、吐出処理において吐出口15から離れる方向に移動させるときよりも遅い速度で移動体20を移動させることが望ましい。これによって、移動体20の移動による急激な負圧の発生が抑制され、吐出口15からの外気の進入が抑制される。   In step d, the control unit 101 moves the moving body 20 in a direction away from the discharge port 15 to open the discharge port 15 (FIG. 3C). Then, the liquid FL flows into the discharge port 15 using the pressure of the liquid FL in the storage chamber 12 adjusted in step c as a driving force. In step d, it is desirable to move the moving body 20 at a moderate speed. It is desirable to move the moving body 20 at a slower speed than when moving in a direction away from the discharge port 15 at least in the discharge process. Thereby, the generation of a sudden negative pressure due to the movement of the moving body 20 is suppressed, and the entry of outside air from the discharge port 15 is suppressed.

収容室12内の液体FLの圧力Pcが、上記の不等式(1)の関係を満たす圧力に調整されていれば、吐出口15内には、下方に向かって凸または凹の液体FLのメニスカスが形成される。そのため、吐出口15を介して、収容室12に外気が進入してしまうことが抑制される。また、吐出口15内に急激に液体FLが流入して吐出口15から液体FLが流出してしまうことが抑制される。   If the pressure Pc of the liquid FL in the storage chamber 12 is adjusted to a pressure that satisfies the relationship of the inequality (1), a meniscus of the liquid FL that is convex or concave downward is formed in the discharge port 15. It is formed. Therefore, outside air can be prevented from entering the storage chamber 12 through the discharge port 15. Further, it is possible to prevent the liquid FL from suddenly flowing into the discharge port 15 and flowing out from the discharge port 15.

工程eでは、吐出口15内に、予め決められた規定の量の液体FLが充填されるまで、工程dでの収容室12における液体FLの圧力状態を維持したまま待機する(図3D)。工程eでの待機時間は、予め実験的に決められた時間でよい。また、吐出口15に充填される液体FLの規定量は、吐出口15内の内部空間が完全に満たされる量でなくてもよく、液体FLの吐出に好適な量として、予め実験的に決められた量でよい。   In step e, the process waits while maintaining the pressure state of the liquid FL in the storage chamber 12 in step d until the discharge port 15 is filled with a predetermined amount of the liquid FL (FIG. 3D). The standby time in step e may be a time experimentally determined in advance. Further, the prescribed amount of the liquid FL filled in the discharge port 15 may not be an amount that completely fills the internal space in the discharge port 15, and is experimentally determined in advance as a suitable amount for discharging the liquid FL. In the amount given.

工程eでの待機後、吐出準備処理が完了し、吐出部10は、吐出処理の開始が可能な状態になる。工程eの後、収容室12内の液体FLの圧力Pcを、上記の不等式(1)の関係を満たすように調整することによって、吐出口15が移動体20によって開放されたままでも、吐出口15から液体FLが漏洩してしまうことが抑制された状態が維持される。   After waiting in step e, the discharge preparation process is completed, and the discharge unit 10 is ready to start the discharge process. After step e, the pressure Pc of the liquid FL in the storage chamber 12 is adjusted so as to satisfy the relationship of the above inequality (1), so that the discharge port 15 remains open by the moving body 20. The state in which the liquid FL leaks from 15 is suppressed.

本実施形態の液体吐出装置100では、図3Dで示されたように、吐出口15が開放されている状態から、液体FLの吐出処理が開始される。制御部101は、図3Dで示された状態から、移動体20を吐出口15に向かって瞬発的に移動させて、吐出口15から液体FLを吐出させてもよい。あるいは、制御部101は、図3Dで示された状態から、移動体20を、吐出口15からさらに離れる方向に移動させた後、吐出口15に向かって瞬発的に移動させて、吐出口15から液体FLを吐出させてもよい。制御部101は、液体FLの吐出の際に、移動体20の先端部21によって吐出口15が閉塞されるまで移動体20を移動させてもよいし、移動体20の先端部21が吐出口15に到達する手前においいて、移動体20を停止させてもよい。   In the liquid ejection apparatus 100 according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 3D, the ejection process of the liquid FL is started from the state where the ejection port 15 is open. The control unit 101 may cause the liquid FL to be discharged from the discharge port 15 by instantaneously moving the moving body 20 toward the discharge port 15 from the state shown in FIG. 3D. Alternatively, the control unit 101 moves the moving body 20 in a direction further away from the discharge port 15 from the state shown in FIG. The liquid FL may be ejected from the liquid. The controller 101 may move the moving body 20 until the discharge port 15 is closed by the distal end portion 21 of the moving body 20 when the liquid FL is discharged, or the distal end portion 21 of the moving body 20 may be the discharge port. The moving body 20 may be stopped before reaching 15.

以上のように、本実施形態の液体吐出装置100およびその吐出準備処理において実行される液体FLの充填方法によれば、収容室12における液体FLの圧力Pcの調整によって、吐出口15への液体FLの急激な流入が抑制される。従って、吐出口15への液体FLの充填が容易化される。また、収容室12における液体FLの圧力Pcを、上記の不等式(1)の関係を満たす圧力に調整することによって、吐出口15からの液体FLの漏洩や吐出口15への外気の進入が抑制される。その他に、本実施形態の液体吐出装置100およびその吐出準備処理において実行される液体FLの充填方法によれば、上記実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。   As described above, according to the liquid discharge device 100 of this embodiment and the liquid FL filling method executed in the discharge preparation process, the liquid to the discharge port 15 is adjusted by adjusting the pressure Pc of the liquid FL in the storage chamber 12. Rapid inflow of FL is suppressed. Accordingly, the filling of the liquid FL into the discharge port 15 is facilitated. Further, by adjusting the pressure Pc of the liquid FL in the storage chamber 12 to a pressure satisfying the relationship of the above inequality (1), leakage of the liquid FL from the discharge port 15 and entry of outside air into the discharge port 15 are suppressed. Is done. In addition, according to the liquid ejection device 100 of the present embodiment and the liquid FL filling method executed in the ejection preparation process, the various effects described in the above embodiments can be achieved.

B.第2実施形態:
図4は、第2実施形態における吐出準備処理のフローを示す説明図である。第2実施形態の吐出準備処理は、第1実施形態で説明した液体吐出装置100(図1)と同様な構成を有する液体吐出装置において実行される。第2実施形態の吐出準備処理は、以下に説明する点以外は、第1実施形態の吐出準備処理(図2,図3A〜図3D)とほぼ同じである。
B. Second embodiment:
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a flow of the discharge preparation process in the second embodiment. The ejection preparation process of the second embodiment is executed in a liquid ejection apparatus having the same configuration as the liquid ejection apparatus 100 (FIG. 1) described in the first embodiment. The discharge preparation process of the second embodiment is substantially the same as the discharge preparation process (FIGS. 2, 3A to 3D) of the first embodiment except for the points described below.

第2実施形態の吐出準備処理では、収容室充填処理P1において、収容室充填工程a,bが、第1実施形態で説明したのと同様に実行される(図3A,図3B)。収容室12の内部空間が液体FLで満たされた後の吐出口充填処理P2において実行される工程cの圧力調整処理では、収容室12における液体FLの圧力は、第1実施形態で説明したのと同様な低圧力に調整されてもよい。あるいは、第2実施形態の工程cでは、収容室12における液体FLの圧力は、第1実施形態で説明した圧力よりも高い圧力に調整されてもよい。収容室12における液体FLの圧力が高い圧力に調整されることによって、工程dにおいて吐出口15が開放された後に吐出口15に液体FLを短期間で充填することができる。   In the discharge preparation process of the second embodiment, in the storage chamber filling process P1, the storage chamber filling steps a and b are executed in the same manner as described in the first embodiment (FIGS. 3A and 3B). In the pressure adjustment process of step c executed in the discharge port filling process P2 after the internal space of the storage chamber 12 is filled with the liquid FL, the pressure of the liquid FL in the storage chamber 12 has been described in the first embodiment. The pressure may be adjusted to the same low pressure. Alternatively, in step c of the second embodiment, the pressure of the liquid FL in the storage chamber 12 may be adjusted to a pressure higher than the pressure described in the first embodiment. By adjusting the pressure of the liquid FL in the storage chamber 12 to a high pressure, the liquid FL can be filled into the discharge port 15 in a short period of time after the discharge port 15 is opened in the step d.

工程dにおいて、移動体20を移動させて、吐出口15を開放した後(図3C)、工程eでは、吐出口15内に、予め決められた規定の量の液体FLが充填されるまで待機する(図3D)。工程eでの待機時間は、収容室12における液体FLの圧力が高いほど短くなる。工程eでの待機時間は、工程cで調整される収容室12における液体FLの圧力に応じて決められてもよい。   In step d, after moving the moving body 20 and opening the discharge port 15 (FIG. 3C), in step e, the process waits until the discharge port 15 is filled with a predetermined amount of liquid FL. (FIG. 3D). The standby time in the process e becomes shorter as the pressure of the liquid FL in the storage chamber 12 is higher. The standby time in step e may be determined according to the pressure of the liquid FL in the storage chamber 12 adjusted in step c.

図5は、第2実施形態の吐出準備処理の工程fにおける吐出部の収容室の状態を示す模式図である。吐出口充填処理P2の工程c〜eを実行した後、制御部101は、移動体20を吐出口15に向かって移動させて、移動体20の先端部21によって吐出口15を閉塞して、吐出口15内への液体FLの流入を遮断する遮断工程fを実行する(図5)。これによって、吐出口15の内部空間に液体FLを保持させたまま、吐出口15を閉塞することができる。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a state of the storage chamber of the discharge unit in step f of the discharge preparation process of the second embodiment. After executing the steps c to e of the discharge port filling process P2, the control unit 101 moves the moving body 20 toward the discharge port 15 and closes the discharge port 15 with the tip 21 of the moving body 20, A blocking step f for blocking the inflow of the liquid FL into the discharge port 15 is executed (FIG. 5). Thus, the discharge port 15 can be closed while the liquid FL is held in the internal space of the discharge port 15.

工程fでは、吐出口15からの液体FLの漏洩が生じないように、移動体20は緩やかに吐出口15に向かって移動させることが望ましい。工程fでは、移動体20は、少なくとも、吐出処理において移動体20を吐出口15に向かって移動させるときよりも遅い速度で移動させることが望ましい。また、工程fは、移動体20を吐出口15に向かって移動させることによって、吐出口15に流入する液体FLの量を考慮して、工程eにおいて、吐出口15が液体FLによって満たされる前に実行開始されることが望ましい。つまり、工程eの待機期間に、吐出口15に流入させる液体FLの規定の量は、吐出口15の容積よりも小さい量であることが望ましい。工程fにおいて、吐出口15が閉塞された後には、収容室12内における液体FLの圧力は、吐出処理に適した圧力に調整されてもよいし、他の圧力に変更されてもよい。   In step f, it is desirable to move the moving body 20 toward the discharge port 15 gently so that the liquid FL does not leak from the discharge port 15. In step f, it is desirable that the moving body 20 is moved at a speed that is slower than at least when moving the moving body 20 toward the discharge port 15 in the discharge process. Further, in the step f, the amount of the liquid FL flowing into the discharge port 15 is taken into consideration by moving the moving body 20 toward the discharge port 15 before the discharge port 15 is filled with the liquid FL in the step e. It is desirable to start execution. That is, it is desirable that the prescribed amount of the liquid FL that flows into the discharge port 15 during the standby period of the step e is smaller than the volume of the discharge port 15. In step f, after the discharge port 15 is closed, the pressure of the liquid FL in the storage chamber 12 may be adjusted to a pressure suitable for the discharge process, or may be changed to another pressure.

第2実施形態の吐出準備処理によれば、吐出口15に液体FLを充填した状態で、吐出口15が閉塞されるため、吐出準備処理の完了後における吐出口15からの液体FLの漏洩が抑制される。また、圧力調整処理での圧力調整の代わりに、工程eでの待機時間の調整によって、吐出口15への液体FLの充填を簡易に実現することもできる。その他に、第2実施形態の液体吐出装置およびその吐出準備処理において実行される液体FLの充填方法によれば、第1実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。   According to the discharge preparation process of the second embodiment, since the discharge port 15 is closed while the discharge port 15 is filled with the liquid FL, the liquid FL leaks from the discharge port 15 after the completion of the discharge preparation process. It is suppressed. In addition, the filling of the liquid FL into the discharge port 15 can be easily realized by adjusting the standby time in the step e instead of the pressure adjustment in the pressure adjustment process. In addition, according to the liquid ejection device of the second embodiment and the method of filling the liquid FL executed in the ejection preparation process, various functions and effects similar to those described in the first embodiment can be achieved.

C.第3実施形態:
図6は、第3実施形態における吐出準備処理のフローを示す説明図である。第3実施形態の吐出準備処理は、第1実施形態で説明した液体吐出装置100(図1)と同様な構成を有する液体吐出装置において実行される。ただし、第3実施形態の液体吐出装置は、後述する性質を有する液体FLを用いる点が異なる。第3実施形態の吐出準備処理は、工程α,βが追加されている点以外は、第1実施形態の吐出準備処理(図2,図3A〜図3D)とほぼ同じである。
C. Third embodiment:
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a flow of the discharge preparation process in the third embodiment. The ejection preparation process of the third embodiment is executed in a liquid ejection apparatus having the same configuration as the liquid ejection apparatus 100 (FIG. 1) described in the first embodiment. However, the liquid ejection device according to the third embodiment is different in that a liquid FL having properties described later is used. The discharge preparation process of the third embodiment is substantially the same as the discharge preparation process of the first embodiment (FIGS. 2, 3A to 3D) except that the steps α and β are added.

第3実施形態の液体吐出装置において、吐出部10が吐出する液体FLは、剪断力の印加によって粘度が低下する性質を有する液体である。第3実施形態の液体FLとしては、例えば、非ニュートン流体を用いることができる。より具体的には、ビンガム流体や、擬塑性流体を用いることができる。   In the liquid ejection apparatus according to the third embodiment, the liquid FL ejected by the ejection unit 10 is a liquid having a property that the viscosity is lowered by application of a shearing force. As the liquid FL of the third embodiment, for example, a non-Newtonian fluid can be used. More specifically, a Bingham fluid or a pseudoplastic fluid can be used.

第3実施形態の吐出準備処理では、第1実施形態で説明したとの同様に、まず、収容室充填処理P1において、第1実施形態で説明したとの同様に、収容室充填工程a,bが実行される(図3A,図3B)。そして、吐出口充填処理P2において、第1実施形態で説明したとの同様に、圧力調整工程cにおいて、圧力調整処理が実行される。   In the discharge preparation process of the third embodiment, as described in the first embodiment, first, in the storage chamber filling process P1, the storage chamber filling steps a and b are the same as described in the first embodiment. Is executed (FIGS. 3A and 3B). Then, in the discharge port filling process P2, the pressure adjustment process is executed in the pressure adjustment step c in the same manner as described in the first embodiment.

第3実施形態の吐出口充填処理P2では、工程cの後に、工程αにおいて、液体FLの粘度を低下させる粘度低下処理の実行が開始される。粘度低下処理では、制御部101は、移動体20の運動によって収容室12内の液体FLに剪断力を付与して、液体FLの粘度を低下させる。制御部101は、駆動部30に短周期で増減を繰り返す電圧を印加して、移動体20を微振動させて、液体FLに剪断力を付与する。   In the discharge port filling process P2 of the third embodiment, after the process c, in the process α, the execution of the viscosity reducing process for reducing the viscosity of the liquid FL is started. In the viscosity reduction process, the control unit 101 applies a shearing force to the liquid FL in the storage chamber 12 by the movement of the moving body 20 to reduce the viscosity of the liquid FL. The control unit 101 applies a voltage that repeatedly increases and decreases in a short cycle to the drive unit 30 to slightly vibrate the moving body 20 and applies a shearing force to the liquid FL.

移動体20の運動が開始された後、工程dにおいて、吐出口15が開放される(図3C)。移動体20の運動によって、収容室12内の液体FLの粘度が低下するため、吐出口15への液体FLの流入速度が高められる。工程eにおいて、吐出口15に規定量の液体FLが充填されるのを待機した後、工程βにおいて、移動体20の運動を停止させて、液体粘度低下処理を終了させる。   After the movement of the moving body 20 is started, the discharge port 15 is opened in step d (FIG. 3C). Due to the movement of the moving body 20, the viscosity of the liquid FL in the storage chamber 12 decreases, so that the flow rate of the liquid FL into the discharge port 15 is increased. In step e, after waiting for the discharge port 15 to be filled with a prescribed amount of liquid FL, in step β, the movement of the moving body 20 is stopped and the liquid viscosity reduction process is terminated.

以上のように、第3実施形態の液体吐出装置およびその吐出準備処理において実行される液体FLの充填方法によれば、移動体20の運動によって、液体FLの粘度を一時的に低下させることによって、吐出口15への液体FLの充填が迅速化される。その他に、第3実施形態の液体吐出装置およびその吐出準備処理において実行される液体FLの充填方法によれば、第1実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。   As described above, according to the liquid ejection device of the third embodiment and the liquid FL filling method executed in the ejection preparation process, the viscosity of the liquid FL is temporarily reduced by the movement of the moving body 20. The filling of the liquid FL into the discharge port 15 is speeded up. In addition, according to the liquid ejection device of the third embodiment and the method of filling the liquid FL executed in the ejection preparation process, various functions and effects similar to those described in the first embodiment can be achieved.

D.第4実施形態:
図7は、第4実施形態における吐出準備処理のフローを示す説明図である。第4実施形態の吐出準備処理は、第3実施形態で説明した液体吐出装置と同様な構成を有する液体吐出装置において実行される。第4実施形態の吐出準備処理は、第3実施形態で説明したのと同様な工程α,βが追加されている点以外は、第2実施形態の吐出準備処理(図4,図3A〜図3D,図5)とほぼ同じである。第4実施形態の液体吐出装置およびその吐出準備処理において実行される液体FLの充填方法によれば、第3実施形態で説明したのと同様に、吐出口15への液体FLの充填が迅速化される。その他に、第4実施形態の液体吐出装置およびその吐出準備処理において実行される液体FLの充填方法によれば、第2実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
D. Fourth embodiment:
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a flow of the discharge preparation process in the fourth embodiment. The ejection preparation process of the fourth embodiment is executed in a liquid ejection apparatus having the same configuration as the liquid ejection apparatus described in the third embodiment. The discharge preparation process of the fourth embodiment is the same as that described in the third embodiment except that steps α and β are added (FIGS. 4, 3A to 3D). 3D, which is almost the same as FIG. According to the liquid discharge device of the fourth embodiment and the method of filling the liquid FL executed in the discharge preparation process, the discharge of the liquid FL into the discharge port 15 is accelerated as described in the third embodiment. Is done. In addition, according to the liquid ejection device of the fourth embodiment and the liquid FL filling method executed in the ejection preparation process, various functions and effects similar to those described in the second embodiment can be achieved.

E.変形例:
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように変形することが可能である。以下に説明する変形例はいずれも、発明を実施するための形態の一例として位置づけられる。
E. Variations:
The various configurations described in the above embodiments can be modified as follows, for example. Any of the modifications described below is positioned as an example of an embodiment for carrying out the invention.

E1.変形例1:
上記の各実施形態では、移動体20の移動方向は中心軸CXおよび鉛直方向、吐出口15の中心軸NXに沿った方向である。これに対して、移動体20の移動方向は、中心軸CXや鉛直方向に沿った方向に限定されることはない。移動体の移動方向は、鉛直方向に交差する方向であってもよいし、中心軸CXに交差する方向であってもよい。同様に、移動体20の移動方向は、吐出口15の中心軸NXに沿った方向でなくてもよく、吐出口15の中心軸NXに交差する方向であってもよい。また、液体吐出装置の液体FLの吐出方向は、重力方向に沿った方向でなくてもよく、重力方向に交差する方向であってもよい。
E1. Modification 1:
In each of the above embodiments, the moving direction of the moving body 20 is the direction along the central axis CX and the vertical direction, and the central axis NX of the discharge port 15. On the other hand, the moving direction of the moving body 20 is not limited to the direction along the central axis CX or the vertical direction. The moving direction of the moving body may be a direction that intersects the vertical direction or a direction that intersects the central axis CX. Similarly, the moving direction of the moving body 20 may not be a direction along the central axis NX of the discharge port 15 but may be a direction intersecting the central axis NX of the discharge port 15. Further, the discharge direction of the liquid FL of the liquid discharge device may not be a direction along the gravity direction, but may be a direction intersecting the gravity direction.

E2.変形例2:
上記の各実施形態では、駆動部30は、圧電素子の伸縮変形によって、移動体20を移動させている。これに対して、駆動部30は圧電素子の伸縮変形以外の手段によって、移動体20を移動させてもよい。駆動部30は、例えば、ソレノイドやガスの圧力によって、移動体を移動させてもよい。
E3.変形例3:
上記各実施形態では、流出部55の流量調整部58は、吸引ポンプによって構成されている。これに対して、流量調整部58は、吸引ポンプに代えて、あるいは、レギュレーターや調圧弁などのバルブによって構成されてもよい。流量調整部58は、吸引ポンプにレギュレーターや調圧弁などのバルブを組み合わせて構成されてもよい。
E2. Modification 2:
In each of the embodiments described above, the drive unit 30 moves the moving body 20 by expansion and contraction of the piezoelectric element. On the other hand, the drive unit 30 may move the moving body 20 by means other than expansion / contraction deformation of the piezoelectric element. The drive unit 30 may move the moving body by, for example, a solenoid or gas pressure.
E3. Modification 3:
In each said embodiment, the flow volume adjustment part 58 of the outflow part 55 is comprised by the suction pump. On the other hand, the flow rate adjusting unit 58 may be configured by a valve such as a regulator or a pressure regulating valve instead of the suction pump. The flow rate adjusting unit 58 may be configured by combining a suction pump with a valve such as a regulator or a pressure regulating valve.

E4.変形例4:
上記の各実施形態では、流出部55は、流出口18oを介して収容室12から排出流路18へと流出した液体FLを、供給部50へと循環させている。これに対して、流出部55は、液体FLを、供給部50へと循環させなくてもよい。流出部55は、例えば、収容室12から排出流路18へと流出した液体FLを、液体吐出装置の外部に排出してもよいし、収容室12に直接、循環させてもよい。
E4. Modification 4:
In each of the above-described embodiments, the outflow portion 55 circulates the liquid FL that has flowed out from the storage chamber 12 to the discharge flow path 18 via the outflow port 18 o to the supply portion 50. On the other hand, the outflow part 55 does not have to circulate the liquid FL to the supply part 50. For example, the outflow portion 55 may discharge the liquid FL flowing out from the storage chamber 12 to the discharge flow path 18 to the outside of the liquid ejection device, or may circulate directly to the storage chamber 12.

E5.変形例5:
上記の各実施形態の液体吐出装置は、液体FLを吐出して立体物を形成する3Dプリンターとして構成されている。これに対して、液体吐出装置は、例えば、インクを吐出して画像を形成するインクジェットプリンターとして構成されてもよい。この場合には、液体FLとしてのインクは、造形ステージ60に代えて、印刷媒体や記録媒体を目標対象物として吐出される。その他に、液体吐出装置は、液体接着材を吐出して塗布する接着材塗布装置として構成されてもよい。
E5. Modification 5:
The liquid ejection device according to each of the above embodiments is configured as a 3D printer that ejects the liquid FL to form a three-dimensional object. On the other hand, the liquid ejection device may be configured as, for example, an ink jet printer that ejects ink to form an image. In this case, the ink as the liquid FL is ejected using the printing medium or the recording medium as the target object instead of the modeling stage 60. In addition, the liquid ejection device may be configured as an adhesive material application device that ejects and applies a liquid adhesive material.

E6.変形例6:
上記実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いることができる。
E6. Modification 6:
In the above embodiment, some or all of the functions and processes realized by software may be realized by hardware. In addition, some or all of the functions and processes realized by hardware may be realized by software. As the hardware, for example, various circuits such as an integrated circuit, a discrete circuit, or a circuit module combining these circuits can be used.

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須ではないと説明されているものに限らず、その技術的特徴が本明細書中に必須ではないと説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. In addition, the technical features are not limited to those described as not essential in the present specification. If the technical features are not described as essential in the specification, they may be deleted as appropriate. Is possible.

10…吐出部、11…ヘッド本体部、11b…底面、12…収容室、12w…側壁面、14…駆動室、15…吐出口、16…拡大開口部、17…供給流路、17o…流入口、18…排出流路、18o…流出口、19…シール部材、20…移動体、21…先端部、30…駆動部、31…圧電素子、32…駆動回路、50…供給部、51…配管、52…液体貯留部、53…圧力発生部、55…流出部、57…配管、58…流量調整部、60…造形ステージ、65…移動機構、70…エネルギー付与部、100…液体吐出装置、101…制御部、CX…中心軸、FL…液体、NX…中心軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Discharge part, 11 ... Head main-body part, 11b ... Bottom surface, 12 ... Storage chamber, 12w ... Side wall surface, 14 ... Drive room, 15 ... Discharge port, 16 ... Expansion opening, 17 ... Supply flow path, 17o ... Flow Inlet, 18 ... discharge channel, 18o ... outflow port, 19 ... sealing member, 20 ... moving body, 21 ... tip, 30 ... drive unit, 31 ... piezoelectric element, 32 ... drive circuit, 50 ... supply unit, 51 ... Piping, 52 ... Liquid reservoir, 53 ... Pressure generator, 55 ... Outlet, 57 ... Piping, 58 ... Flow rate adjusting unit, 60 ... Modeling stage, 65 ... Moving mechanism, 70 ... Energy applying unit, 100 ... Liquid ejecting device 101: Control unit, CX: Center axis, FL: Liquid, NX ... Center axis

Claims (5)

液体を収容する収容室であって、前記収容室から前記液体を吐出する吐出口と、前記収容室に前記液体を流入させる流入口と、前記収容室から前記液体を流出させる流出口と、を有する収容室と、前記収容室内において前記吐出口に向かって移動して、前記液体を前記吐出口から吐出させる移動体と、を備える液体吐出装置において、前記吐出口から前記液体を吐出させる吐出処理の実行前に、前記収容室および前記吐出口に前記液体を充填する方法であって、
前記移動体を前記吐出口に向かって移動させて、前記移動体によって前記吐出口を閉塞させた後に、前記流入口から前記液体を流入させて、前記収容室を前記液体で満たす収容室充填工程と、
前記移動体を前記吐出口から離間させて前記吐出口を開放し、前記吐出口内に前記液体を流入させる吐出口充填工程と、
を備え、
前記吐出口充填工程は、前記吐出口を開放したときに、前記吐出口に前記液体が流入するように、前記流入口からの前記液体の流入と、前記流出口からの前記液体の流出と、のうちの少なくとも一方を制御して、前記収容室内の圧力を調整する圧力制御工程を含む、方法。
A storage chamber for storing a liquid; an outlet for discharging the liquid from the storage chamber; an inlet for allowing the liquid to flow into the storage chamber; and an outlet for allowing the liquid to flow out of the storage chamber. In a liquid discharge apparatus comprising: a storage chamber having a storage chamber; and a moving body that moves toward the discharge port in the storage chamber and discharges the liquid from the discharge port, discharge processing that discharges the liquid from the discharge port A method of filling the storage chamber and the discharge port with the liquid before
A storage chamber filling step of filling the storage chamber with the liquid by causing the liquid to flow from the inflow port after moving the moving body toward the discharge port and closing the discharge port with the mobile body. When,
A discharge port filling step of separating the moving body from the discharge port, opening the discharge port, and allowing the liquid to flow into the discharge port;
With
In the discharge port filling step, when the discharge port is opened, inflow of the liquid from the inflow port and outflow of the liquid from the outflow port so that the liquid flows into the discharge port, A pressure control step of controlling the pressure in the storage chamber by controlling at least one of the methods.
請求項1記載の方法であって、
前記収容室内の前記液体の圧力をPcとし、前記収容室の外の気圧をPoとし、前記吐出口における前記液体のメニスカス耐圧をPmとするとき、
前記圧力制御工程は、Po−Pm<Pc<Po+Pmの関係を満たすように、前記収容室内の圧力を制御する工程である、方法。
The method of claim 1, comprising:
When the pressure of the liquid in the storage chamber is Pc, the atmospheric pressure outside the storage chamber is Po, and the meniscus pressure resistance of the liquid at the discharge port is Pm,
The pressure control step is a method of controlling the pressure in the storage chamber so as to satisfy a relationship of Po−Pm <Pc <Po + Pm.
請求項1または請求項2記載の方法であって、さらに、
前記吐出口充填工程を開始した後に、前記移動体によって前記吐出口を閉塞して、前記吐出口内への前記液体の流入を遮断する遮断工程を備える、方法。
The method of claim 1 or claim 2, further comprising:
A method comprising: a blocking step of closing the discharge port by the moving body and blocking the inflow of the liquid into the discharge port after starting the discharge port filling step.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の方法であって、
前記液体は、剪断力の印加によって粘度が低下する性質を有し、
前記吐出口充填工程は、前記移動体の運動によって前記収容室内の前記液体に前記剪断力を付与して、前記液体の粘度を低下させる工程を含む、方法。
A method according to any one of claims 1 to 3, comprising
The liquid has a property that the viscosity is lowered by application of a shearing force,
The discharge port filling step includes a step of reducing the viscosity of the liquid by applying the shearing force to the liquid in the storage chamber by the movement of the moving body.
吐出口から液体を吐出する吐出処理を実行する液体吐出装置であって、
前記液体を収容し、前記吐出口を有する収容室と、
前記収容室に前記液体を流入させる供給部と、
前記収容室から前記液体を流出させる流出部と、
前記収容室内において前記吐出口に向かって移動し、前記液体を前記吐出口から吐出させる吐出動作と、前記吐出口を閉塞する閉塞動作と、をおこなう移動体と、
前記供給部による前記収容室への前記液体の供給と、前記流出部による前記収容室からの前記液体の流出と、前記移動体の移動と、を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記吐出処理の実行に先だって、前記収容室および前記吐出口に前記液体を充填する充填処理として、
前記移動体によって前記吐出口が閉塞された前記収容室に、前記液体を流入させて、前記収容室を前記液体で満たす収容室充填処理と、
前記液体で満たされた前記収容室において、前記移動体を前記吐出口から離間させて前記吐出口を開放し、前記吐出口内に前記液体を流入させる吐出口充填処理と、
を実行し、
前記吐出口充填処理は、前記吐出口を開放したときに前記吐出口に前記液体が流入するように、前記収容室に流入する前記液体の圧力と、前記収容室から流出する前記液体の圧力と、のうちの少なくとも一方を制御して、前記収容室内の圧力を調整する圧力調整処理を含む、液体吐出装置。
A liquid discharge apparatus that executes discharge processing for discharging liquid from a discharge port,
A storage chamber for storing the liquid and having the discharge port;
A supply section for allowing the liquid to flow into the storage chamber;
An outflow part for allowing the liquid to flow out of the storage chamber;
A moving body that moves toward the discharge port in the storage chamber and performs a discharge operation of discharging the liquid from the discharge port and a closing operation of closing the discharge port;
A controller that controls the supply of the liquid to the storage chamber by the supply unit, the outflow of the liquid from the storage chamber by the outflow unit, and the movement of the moving body;
With
Prior to the execution of the ejection process, the control unit fills the storage chamber and the ejection port with the liquid,
A storage chamber filling process in which the liquid is caused to flow into the storage chamber in which the discharge port is closed by the moving body, and the storage chamber is filled with the liquid;
In the storage chamber filled with the liquid, a discharge port filling process for opening the discharge port by separating the moving body from the discharge port and allowing the liquid to flow into the discharge port;
Run
The discharge port filling process includes the pressure of the liquid flowing into the storage chamber and the pressure of the liquid flowing out of the storage chamber so that the liquid flows into the discharge port when the discharge port is opened. A liquid ejecting apparatus including a pressure adjustment process for controlling the pressure in the storage chamber by controlling at least one of them.
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JP2021084429A (en) * 2019-11-29 2021-06-03 株式会社リコー Liquid discharge unit and liquid discharge device
JP2021146703A (en) * 2020-03-23 2021-09-27 株式会社リコー Liquid discharge unit and liquid discharge device

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