JP2004141866A - Fluid discharge method and fluid discharging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報・精密機器、工作機械、FAなどの分野、あるいは半導体、液晶、ディスプレイ、表面実装などの様々な生産工程で必要とされる微少流量の流体吐出方法及び流体吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid discharge method and a fluid discharge device of a small flow rate required in various fields such as information / precision equipment, machine tools, FA, or various production processes such as semiconductors, liquid crystals, displays, and surface mounting. is there.
液体吐出装置(ディスペンサ)は従来から様々な分野で用いられているが、近年の電子部品の小型化・高記録密度化のニーズにともない、微少量の流体材料を高精度でかつ安定して供給制御する技術が要請される様になっている。例えば、プラズマディスプレイ、CRT,有機ELなどのディスプレイの分野では、従来のスクリーン印刷、フォトリソグラフィー等の工法に代わり、蛍光体・電極材をパネル面にマスクレスでダイレクトにパターンニングする要望が大きい。そのためのディスペンサの課題を要約すれば、
(i) 塗布量の微細化
(ii) 塗布量の高精度化
(iii) 塗布時間の短縮
である。
Liquid ejecting devices (dispensers) have been used in various fields, but with the recent demand for miniaturization and high recording density of electronic components, a small amount of fluid material is supplied with high accuracy and stability. There is a growing need for control technology. For example, in the field of displays such as plasma displays, CRTs, and organic ELs, there is a great demand for patterning phosphor / electrode materials directly on a panel surface without using a mask, instead of conventional methods such as screen printing and photolithography. To summarize the dispenser's challenges for that,
(I) Finer coating amount (ii) Higher accuracy of coating amount (iii) Shorter coating time.
さて、機械加工における加工精度はミクロンからサブミクロンのオーダーに入りつつある。半導体・電子部品の分野では、サブミクロン加工は普通であるが、メカトロニクスと共に進歩している機械加工の分野でも、超精密加工に対する需要が急増している。近年、超精密加工技術の導入と共に、超磁歪素子、圧電素子で代表される電磁歪素子がマイクロ・アクチュエータとして適用されるようになっている。この電磁歪素子を流体圧力の発生源として利用することにより、微少量の液滴を高速で噴射させる噴射装置が提案されている。 By the way, the machining accuracy in machining is on the order of micron to sub-micron. In the field of semiconductors and electronic components, submicron processing is common, but in the field of machining, which is progressing with mechatronics, the demand for ultra-precision processing is rapidly increasing. In recent years, with the introduction of ultra-precision processing technology, magnetostrictive elements represented by giant magnetostrictive elements and piezoelectric elements have been applied as micro-actuators. There has been proposed an ejection apparatus that ejects a very small amount of liquid droplets at high speed by using the electromagnetic strain element as a source of fluid pressure.
たとえば、超磁歪素子を用いて、任意の1個の液滴を噴射する方法が、特開2000−167467号に開示されている。図24において、502はガラスパイプ、ステンレスパイプ等の非磁性材質からなるシリンダである。このシリンダ502の端部に液体の貯留部503と微細な噴射口を有した噴射ノズル504が形成されている。シリンダ502の内部には、棒状を成した超磁歪材料からなるアクチュエータ505が移動可能に収納されている。噴射ノズル504に向くアクチュエータ505の端部にピストン506が接離可能に設けられている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-167467 discloses a method of ejecting an arbitrary single droplet using a giant magnetostrictive element. In FIG. 24,
アクチュエータ505の他端部とシリンダ502の端部のストッパ507の間には、スプリング508を介在させてアクチュエータ505をスプリング508により前進するように付勢されている。また、シリンダ502の外周部のピストン506に近い位置に、コイル509が巻成されている。
ス プ リ ン グ A
上記構成からなる噴射装置において、該コイル509に電流を瞬間的に流すことにより、上記超磁歪材料に瞬間磁界を作用させて超磁歪材料の軸端部に弾性波による瞬時の過渡的変位を発生させる。その作用により、シリンダ502内に充填した液体を微少な1個の液滴としてノズル504から噴射できる、としている。
In the injection device having the above configuration, an instantaneous magnetic field is applied to the giant magnetostrictive material by instantaneously flowing a current through the
従来、液体吐出装置として、図25に示す様なエアーパルス方式によるディスペンサが広く用いられており、例えば「自動化技術′93.25巻7号」等にその技術が紹介されている。 Conventionally, an air pulse type dispenser as shown in FIG. 25 has been widely used as a liquid ejection apparatus, and the technique is introduced in, for example, "Automation Technology '93 .25 Vol. 7".
この方式によるディスペンサは、定圧源から供給される定量の空気を容器600(シリンダ)の内部601にパルス的に印加させ、シリンダ600内の圧力の上昇分に対応する一定量の液体をノズル602から吐出させるものである。
The dispenser according to this method applies a fixed amount of air supplied from a constant pressure source to the inside 601 of the container 600 (cylinder) in a pulsed manner, and outputs a fixed amount of liquid corresponding to the rise in the pressure in the
高速間欠塗布を目的として、図26に示すようなディスペンサ(以降便宜上「ジェット式」と呼ぶことにする)が実用化されている。550はマイクロメータ、551はスプリング、552はピストンのシール部材、553はピストン室、554はヒーター、555はニードル、556はシート部に向けて流動する塗布材料、557はディスペンサから飛翔するドット状の塗布材料である。図27A,図27Bは、図26の吐出部近傍558を示すモデル図であり、図27Aは吸入工程、図27Bは吐出工程を示す。559はニードル555の吐出側端部に形成された球面形状の凸部、560は吐出チップ部、561はこの吐出チップ部560に形成された球面形状の凹部、562は吐出ノズルである。563は球面形状の凸部559と凹部561によって形成されるポンプ室である。
デ ィ ス For the purpose of high-speed intermittent coating, a dispenser as shown in FIG. 26 (hereinafter referred to as “jet type” for convenience) has been put to practical use. 550 is a micrometer, 551 is a spring, 552 is a piston seal member, 553 is a piston chamber, 554 is a heater, 555 is a needle, 556 is a coating material flowing toward a sheet portion, and 557 is a dot-shaped material flying from a dispenser. It is a coating material. 27A and 27B are model diagrams showing the
吸入工程である図27Aにおいて、ピストン室553の供給エアーパルスがONのとき、スプリング551に抗してニードル555が上昇する。このとき球面形状の凸部559と凹部561の間で形成される吸入部564が開放状態となり、塗布材料556はこの吸入部564からポンプ室563に充填される。吐出工程である図27Bにおいて、エアーパルスがOFFのとき、すなわち、ピストン室553にエアー圧が加わらないとき、ニードル555はスプリング551の力によって下降する。このとき、吸入部564は遮蔽状態となり、ポンプ室563内の流体は吐出ノズル562を除いた密閉空間で圧縮されるため、高圧が発生し流体は飛翔して流出する。
In FIG. 27A, which is the suction process, when the supply air pulse of the
民生用プリンタとして広く用いられてきたインクジェット方式を、産業用の塗布装置として適用する開発がなされている。図28は、インクジェット記録装置におけるヘッド部の従来例(特開平11−10866号)を示すもので、651は基台、652は振動板、653は積層型圧電素子、654はインク室、655は共通インク室、656はインク流路(絞り部)、657はノズルプレート、658は吐出ノズルである。圧力印加手段である圧電素子653に電圧を加えると、圧電素子653は振動板652を厚み方向に変形させ、インク室654の容積が減少する。その結果、流体が圧縮されてインク室654の圧力が上昇するため、流体の一部はインク流路656を通過して共通インク室655側に逆流するが、残り分はノズル658から大気に放出される。
イ ン ク ジ ェ ッ ト Development has been made to apply the ink jet system, which has been widely used as a consumer printer, as an industrial coating device. FIG. 28 shows a conventional example of a head section in an ink jet recording apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. 11-10866). 651 is a base, 652 is a vibration plate, 653 is a laminated piezoelectric element, 654 is an ink chamber, and 655 is A common ink chamber, 656 is an ink flow path (throttle section), 657 is a nozzle plate, and 658 is a discharge nozzle. When a voltage is applied to the
近年益々高精度化、超微細化していく回路形成の分野、あるいはPDP,CRTなどの映像管の電極とリブ及び蛍光面の形成、液晶、光ディスク、有機ELなどの製造工程の分野において、微細塗布すべき流体材料の多くは高粘度の粉流体である。従来工法をディスペンサによるダイレクト・パターンニング工法に置き換えるためには、数ミクロンから数十ミクロンの平均外径を有する微粒子を含む微小量の高粘度粉流体、たとえば、蛍光体、導電性カプセル、半田、電極材料などを、高速・高精度で、流路の目詰まりなく、高い信頼性のもとで、対象の基板上にいかにして微細塗布できるかが最大の課題である。 In the field of circuit formation, which is becoming more and more precise and ultra-fine in recent years, or in the fields of forming electrodes, ribs, and phosphor screens of picture tubes such as PDPs and CRTs, and manufacturing processes of liquid crystals, optical discs, organic ELs, etc. Many of the fluid materials to be used are high viscosity powdered fluids. In order to replace the conventional method with a direct patterning method using a dispenser, a small amount of high-viscosity powder fluid containing fine particles having an average outer diameter of several microns to several tens of microns, for example, a phosphor, a conductive capsule, a solder, The biggest issue is how to apply electrode materials and the like finely onto the target substrate with high reliability at high speed, high accuracy, without clogging of the flow path, and with high reliability.
以下、プラズマディスプレイパネルの蛍光体層形成工程を例に上げて、下記従来技術の課題について述べる。 Hereinafter, the problems of the following prior art will be described by taking a phosphor layer forming process of a plasma display panel as an example.
[1] スクリーン印刷方式、フォトリソグラフィー方式の課題
[2] 従来ディスペンサ技術を用いて、蛍光体層をダイレクト・パターンニングする場合の課題
最初に、上記[1]について説明する。
[1] Problems of the screen printing method and the photolithography method [2] Problems of direct patterning of the phosphor layer using the conventional dispenser technology First, the above-mentioned [1] will be described.
(1)プラズマディスプレイパネルの構造について
図29はプラズマディスプレイパネル(以下PDP)の構造の一例を示すものである。PDPは、大きく分けて前面板800と背面板801より構成される。前面板800を構成する透明基板である第一基板802に、複数組の線状透明電極803を形成する。また、背面板801を構成する第二基板804には、上記線状透明電極と直交する複数組の線状電極805を平行に設ける。上記2つの基板を蛍光体層が形成されたバイアスリブ806を介在して対向させ、そのバイアスリブ806内に放電性ガスを封入する。両基板の電極間に閾値以上の電圧を印加すると、電極が直交し合う位置で放電が起こって放電性ガスが発光し、その発光を透明な第一基板802を通して観察することができる。そして、放電位置(放電点)を制御することにより第一基板側に画像を表示することができる。PDPによりカラー表示を行うためには、各放電点において放電時に放射される紫外線により所望の色を発色する蛍光体を、各放電点に対応する位置(バリアリブの隔壁)に形成する。フルカラー表示を行うためには、RGBの各蛍光体を形成する。
(1) Structure of Plasma Display Panel FIG. 29 shows an example of the structure of a plasma display panel (hereinafter, PDP). The PDP is roughly composed of a
前面板800と背面板801の構成について、もう少し詳しく説明する。
構成 The configuration of the
前面板800は、ガラス基板等の透明基板からなる第一基板802の内面側に、2本で一組となる線状の透明電極803を平行に複数組、ITO等により形成する。この線状透明電極803の内面側表面にライン抵抗値を小さくするためのバス電極807が形成されている。これらの透明電極803及びバス電極807を被覆する誘電体層808を前面板800の内面全領域に形成し、保護層であるMgO層809を誘電体層808の表面全領域に形成した構造を有する。
(4) The
一方、背面板801の第二基板804の内面側には、上記前面板800の線状透明電極803と直交する線状のアドレス電極805を平行に複数本、銀材料等により形成する。また、このアドレス電極805を被覆する誘電体層810を背面板801の内面全領域に形成する。誘電体層810の上に、各アドレス電極805を隔離すると共に、前面板800と背面板801のギャップ間隔を一定に維持するために所定高さのバリアリブ(隔壁)806を各アドレス電極805の間に突出して形成している。このバリアリブ806により、各アドレス電極805に沿ってセル811を形成し、その内面にRGB各色の蛍光体812を順次形成している。セル構造によるPDPは、図29で示すような放電点を一個ずつ独立セル内に有するものと、一列毎に隔壁により仕切ったセル構造(図示せず)のものがある。近年、上記「独立セル方式」がPDPの性能向上が図れる方式として注目されている。その理由は、セルを4方のバリアリブでワッフル状に囲うことにより、隣接するセル間の光漏れを防ぐことができると共に、発光体の面積を増加できるからである。その結果、発光効率と発光量(輝度)を高め、高コントラストの画像が実現できる、というのが「独立セル方式」の特徴とされる。セル壁面に形成される蛍光体層は、発色性をよくするために一般的に10〜40μm程度に厚盛りされる。上記RGB蛍光体層を形成するには、各セル内に蛍光体用塗工液を充填後、乾燥させることにより揮発分が除去されて、セル内面に肉厚の蛍光体が形成され、同時に放電性ガスを充填する空間が創成される。このような厚膜の蛍光体パターンを形成するために、蛍光体を含有する塗工材料は、溶剤の量を少なくした数千mPas〜数万mPasの高粘度ペースト状流動体(蛍光体用ペースト)に調製され、従来からスクリーン印刷又はフォトリソグラフィーにより基板に塗布される。
On the other hand, on the inner surface side of the
(2)従来スクリーン印刷方式の課題
従来スクリーン印刷方式を採用した場合、画面が大型化すると張力によるスクリーン版の延びが大きく、画面全体でスクリーン印刷板の精度の高い位置合わせをするのが困難となった。また、蛍光体材料を充填しようとすると隔壁の頂上部分にまで材料が載ってしまい、「独立セル方式」の場合、バリアリブ間のクロストークに繋がる問題となった。そのため、隔壁の頂上部分に附着した材料を除去するために研磨工程を導入するなどの方策が必要であった。また、スキージ圧力の違いによって、蛍光体材料の充填量が変化し、その圧力調整は極めて微妙であり作業者の熟練度に依存する部分が多い。そのため背面板全領域にわたって、全ての独立セルに一定の充填量を得るのは容易でない。
(2) Problems of the conventional screen printing method When the conventional screen printing method is adopted, if the screen is enlarged, the screen plate is greatly elongated due to tension, and it is difficult to position the screen printing plate with high accuracy over the entire screen. became. In addition, when the phosphor material is to be filled, the material is loaded even to the top of the partition wall, and in the case of the “independent cell system”, there is a problem that crosstalk between barrier ribs is caused. For this reason, it has been necessary to take measures such as introducing a polishing step to remove the material attached to the top portion of the partition wall. In addition, the difference in squeegee pressure changes the filling amount of the phosphor material, and the pressure adjustment is very delicate, and often depends on the skill of the operator. Therefore, it is not easy to obtain a constant filling amount in all the independent cells over the entire area of the back plate.
(3)従来フォトリソグラフィーの課題
従来フォトリソグラフィーの場合は次のような課題があった。この工法では、リブ間のセル内に感光性の蛍光体用ペーストを圧入後、露光及び現像工程により、所定のセル内に圧入された感光性組成物のみを残留させる。その後、焼成工程を経て、感光性組成物中の有機物を消失させ蛍光体層のパターンを形成する。この工法では、使用するペーストが蛍光体粉を含有しているため紫外線に対する感度が低く、蛍光体層の膜厚を10μm以上にすることが難しかった。そのため、十分な輝度が得られないという問題があった。
(3) Problems of conventional photolithography In the case of conventional photolithography, there are the following problems. In this method, after the photosensitive phosphor paste is pressed into the cells between the ribs, only the photosensitive composition pressed into the predetermined cells is left by the exposure and development steps. After that, through a baking step, organic substances in the photosensitive composition are eliminated to form a pattern of the phosphor layer. In this method, since the paste used contains the phosphor powder, the sensitivity to ultraviolet rays is low, and it has been difficult to make the thickness of the
また、フォトリソグラフィーを採用する場合、各色毎に露光及び現像工程が必須であるが、ペーストの塗工層に蛍光体が高濃度で含有されていることから現像除去による蛍光体の損失が大きく、蛍光体の有効利用率は30%弱に止まるため、コスト面で大きな課題があった。 In addition, when photolithography is employed, exposure and development steps are indispensable for each color, but since the phosphor is contained at a high concentration in the paste coating layer, the loss of the phosphor due to development removal is large, Since the effective utilization rate of the phosphor is less than 30%, there is a large cost problem.
[2] 従来ディスペンサ技術を用いて、蛍光体層をダイレクト・パターンニングする場合の課題
(1)エアーノズル式のディスペンサの課題
回路実装などの分野で、広く利用されているエアーノズル式のディスペンサ(図25)を用いて、映像管に塗布する試みが従来からなされている。エアーノズル式の場合、高粘度流体を高速で連続塗布させるのは困難なため、微粒子は低粘度の流体で希釈して塗布される。PDP,CRTなど映像管の蛍光体塗布の場合、微粒子の粒径はたとえば、3〜9μmであり、その比重は4〜5程度である。この場合、粒子単体が重いために、流体の流動が停止すると微粒子はたちまち流路内部で堆積してしまうという問題点があった。また、エアー方式のディスペンサは、応答性が悪いという欠点があった。この欠点は、シリンダに封じ込められた空気の圧縮性と、エアーを狭い隙間に通過させる際のノズル抵抗よるものである。すなわち、エアー方式の場合、シリンダの容積とノズル抵抗で決まる流体回路の時定数が大きく、入力パルスを印加後、流体が吐出開始して基板上に転写されるまで、0.07〜0.1秒程度の時間遅れを見込まねばならない。
[2] Problems in direct patterning of the phosphor layer using the conventional dispenser technology (1) Problems in air nozzle type dispensers Air nozzle type dispensers widely used in the field of circuit mounting and the like Attempts have been made in the past to apply it to a picture tube using FIG. 25). In the case of the air nozzle type, it is difficult to continuously apply a high-viscosity fluid at a high speed, so that the fine particles are applied after being diluted with a low-viscosity fluid. In the case of applying a fluorescent substance to a picture tube such as a PDP or a CRT, the particle size of the fine particles is, for example, 3 to 9 μm, and the specific gravity thereof is about 4 to 5. In this case, there is a problem in that when the flow of the fluid stops, the fine particles are immediately deposited inside the flow channel because the single particle is heavy. Further, the air type dispenser has a drawback that response is poor. This drawback is due to the compressibility of the air enclosed in the cylinder and the nozzle resistance when passing the air through the narrow gap. That is, in the case of the air system, the time constant of the fluid circuit determined by the volume of the cylinder and the nozzle resistance is large, and after the input pulse is applied, it takes 0.07 to 0.1 until the fluid starts discharging and is transferred onto the substrate. A time delay of about a second must be expected.
図24で前述した圧電材料、超磁歪材料を駆動源とする吐出装置の場合、粉体を含まない流体の塗布を対象とした提案であり、粉流体の塗布プロセスに係る前述した課題に応えることは困難と予想される。また、弾性波による瞬時の過渡的変位を利用して流体を塗布する場合、貯留部503は容積一定の状態で常に流体が隙間なく充填されていなければならない。刻々消費していく流体を補うために、液体の貯留部503にどのように流体を供給するか等についての記載はない。
In the case of a discharge device using a piezoelectric material or a giant magnetostrictive material as a driving source as described above with reference to FIG. 24, the proposal is directed to the application of a fluid that does not contain powder, and the above-described problem relating to the powder fluid application process is addressed. Is expected to be difficult. When applying a fluid using an instantaneous transient displacement due to an elastic wave, the
(2)ジェット式ディスペンサの課題
図26で示したディスペンサの場合、塗布スピードの点で従来ディスペンサであるエアー式、ねじ溝式等と比べて十分に早く、また、高粘度流体の対応も可能である。また、この方式は、ノズルと対向面の距離を十分に離した状態で、流体をノズルから飛翔させて間欠塗布することができる。このように流体をノズルから飛翔させる塗布方法は、急峻なパルス状の発生圧力が出せないエアー式、ねじ溝式では困難である。
(2) Issues with jet dispensers
In the case of the dispenser shown in FIG. 26, the application speed is sufficiently faster than the conventional dispensers such as the pneumatic type and the thread groove type, and it is also possible to cope with a high-viscosity fluid. Further, in this method, the fluid can be made to fly from the nozzle and intermittently applied while the distance between the nozzle and the facing surface is sufficiently large. As described above, it is difficult to apply a coating method of causing a fluid to fly from a nozzle by an air type or a screw groove type in which a steep pulse-like generated pressure cannot be generated.
この方式は、前述したように、ニードル555の端部に形成された球面形状の凸部と、吐出側に形成された球面形状の凹部を噛み合わせることにより、吐出ノズル562を除いた密閉空間563を創成し、この密閉空間を圧縮することにより、高圧を発生させて流体を飛翔して流出させる方法である。
As described above, the
この場合、圧縮工程において、相対移動する部材間(凸部と凹部)の吸入部564における隙間はゼロとなり、3〜9μmの平均粒径の蛍光体微粒子は機械的に圧搾作用を受け破壊される。その結果発生する様々な不具合、すなわち、流通路の目詰まり、部材の磨耗による吸入部564のシール性能の低下等により、蛍光体などの粉流体塗布への適用は困難な場合が多い。
In this case, in the compression step, the gap in the
上記方式のもうひとつの課題は、長時間連続使用を前提とした場合、1ドット当たりの塗布絶対量精度の確保である。前述したPDPの「独立セル」内に蛍光体を間欠塗布する場合を想定すると、量産時の生産タクトを考慮したとき、ヘッドの個数は数十本必要となる。上記ディスペンサでは、1ドット当たりの塗布量は密閉空間の容積、すなわち、ニードル555のストロークと、吸入部564のシール性能で決定される。しかし、数十本あるディスペンサの各ニードル555のストロークと絶対位置、及び磨耗を伴う吸入部564のシール性能を、ばらつきなく長時間にわたり一定状態に保つのは、実用上極めて困難であると予想される。
課題 Another problem of the above method is to ensure the accuracy of the absolute amount of coating per dot, assuming continuous use for a long time. Assuming that the phosphor is intermittently applied in the “independent cell” of the PDP, several tens of heads are required in consideration of the production tact during mass production. In the dispenser, the amount of application per dot is determined by the volume of the closed space, that is, the stroke of the
(3)インクジェット方式の課題
図28で示したインクジェット方式の場合、駆動方法と構造上の制約から流体の粘度は10〜50mPa・sが限界であり、高粘度流体には対応できない。また、流体中に含有する粉体の粒径は、目詰まりの点から0.1μm程度が限界である。
(3) Problems of Ink Jet System In the case of the ink jet system shown in FIG. 28, the viscosity of the fluid is limited to 10 to 50 mPa · s due to the driving method and the structural limitation, and cannot be applied to a high viscosity fluid. The particle size of the powder contained in the fluid is limited to about 0.1 μm from the viewpoint of clogging.
インクジェット方式を用いて微細パターンを描くために、平均粒径が5nm程度の粒子を分散剤に覆われて独立分散させた低粘度ナノペーストが開発されている。このナノペーストを用いて、前述したPDPの「独立セル」のバリアリブ(隔壁)内壁に蛍光体層を形成する場合を想定する。しかし、各セル内に蛍光体用塗工液を充填後、乾燥させるプロセスにおいて、前述したように元来10〜40μm程度の蛍光体層を厚盛りするために、蛍光体を含有する塗工材料は溶剤の量を少なくした粘度の高いペースト状流動体を用いている。蛍光体含有量を希薄にしかできない低粘度ナノペーストでは、蛍光体の絶対量が不足するため所定の厚みの蛍光体層を形成できない。また、ディスプレイが高輝度を得るためには、通常数ミクロンオーダー粒径の蛍光体微粒子が最適とされるが、現段階では容易に蛍光体粒径を変えられないという点もインクジェット方式の大きな課題である。 低 In order to draw a fine pattern using an inkjet method, a low-viscosity nanopaste in which particles having an average particle size of about 5 nm are covered with a dispersant and independently dispersed has been developed. It is assumed that a phosphor layer is formed on the inner wall of the barrier rib (partition) of the above-mentioned “independent cell” of the PDP using the nanopaste. However, in the process of filling each cell with the phosphor coating solution and then drying, as described above, a phosphor material containing a phosphor is used to thicken the phosphor layer of about 10 to 40 μm as described above. Uses a paste-like fluid having a high viscosity with a reduced amount of solvent. In the case of a low-viscosity nanopaste whose phosphor content can be reduced only to a low level, a phosphor layer having a predetermined thickness cannot be formed because the absolute amount of the phosphor is insufficient. In addition, in order to obtain high brightness of the display, phosphor fine particles with a particle size of several microns are usually optimal. However, at this stage, the phosphor particle size cannot be easily changed. It is.
以上の考察を要約すれば、スクリーン印刷方式、フォトリソグラフィー方式に代わり得る可能性を有する工法、例えば、PDPの独立セル蛍光体層形成を実現するダイレクト・パターニインング工法は、現段階では見出せない。 To summarize the above considerations, a method that has the potential to replace the screen printing method and photolithography method, for example, a direct patterning method that realizes the formation of an independent cell phosphor layer of a PDP cannot be found at this stage. .
以下、本発明者の間欠塗布ディスペンサに係る過去の提案について少し説明する。微少流量塗布に係る近年の様々な要求に応えるために、本発明者は、特願2000−188899号において、ピストンとシリンダの間に相対的な直線運動と回転運動を与えると共に、回転運動により流体の輸送装置を与え、直線運動を用いて固定側と回転側の相対的なギャップを変化させ、吐出量を制御する塗布方法を提案し、「流体供給装置及び流体供給方法」として出願中である。 Hereinafter, a brief description will be given of a past proposal relating to the intermittent application dispenser of the present inventor. In order to respond to various demands in recent years relating to minute flow rate coating, the present inventor has disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-188899 a method in which a relative linear motion and a rotary motion are provided between a piston and a cylinder, and a fluid is provided by a rotary motion. The proposed application method is to provide a transport device, and to control the discharge amount by changing the relative gap between the fixed side and the rotation side using linear motion, and have applied for a “fluid supply device and fluid supply method”. .
上記提案は、ピストンの吐出側端面とその対向面の相対移動面にスラスト動圧シールを形成し、対向面間の隙間を狭くしたときの動圧シール効果により、流体を遮断制御するものである。 In the above proposal, a thrust dynamic pressure seal is formed on a relative movement surface between a discharge side end surface of a piston and a facing surface thereof, and fluid is shut off and controlled by a dynamic pressure sealing effect when a gap between the facing surfaces is narrowed. .
特願2000−208072号では、二つの独立した直線運動装置を用いて、ピストンとこのピストンを収納するシリンダをそれぞれ独立して駆動させて容積式ポンプを構成したディスペンサを提案している。 Japanese Patent Application No. 2000-208072 proposes a dispenser in which a piston and a cylinder accommodating the piston are independently driven by using two independent linear motion devices to form a positive displacement pump.
また、特願2000−188899号で開示されたディスペンサ構造を対象として理論解析を行ない、ピストン端面とその相対移動面間の隙間を急峻に変化させることにより発生するスクイーズ圧力を利用した間欠吐出方法及び装置を提案中(特願2001−110945号)である。このスクイーズ圧力は流体軸受の動圧効果として知られているものであるが、このスクイーズ圧力を利用するためには、ピストン端面とその対向面間の隙間を狭く、例えば、20〜30μm以下に設定する必要がある。 In addition, an intermittent discharge method using a squeeze pressure generated by performing a theoretical analysis on the dispenser structure disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-188899 and using a squeeze pressure generated by abruptly changing a gap between a piston end surface and a relative moving surface is disclosed. An apparatus is being proposed (Japanese Patent Application No. 2001-110945). This squeeze pressure is known as the dynamic pressure effect of the fluid bearing. To use this squeeze pressure, the gap between the piston end face and the opposing face is narrow, for example, set to 20 to 30 μm or less. There is a need to.
本発明は上述した提案では開示されなかった、新たな発見に基づく塗布原理を提案するものである。すなわち、塗布流体を粘性流体と仮定して厳密な理論解析を進めた結果、流体供給源のポンプ特性とピストン位置を急峻に変化させることによる流量変動との相互作用により、ピストン端面とその対向面間の隙間が十分に広い場合でも、スクイーズ効果と同等以上の高い発生圧力(すなわち、第2次スクイーズ圧力)が得られることを見出したものである。 The present invention proposes a coating principle based on a new discovery, which was not disclosed in the above proposal. In other words, as a result of rigorous theoretical analysis assuming that the applied fluid is a viscous fluid, the interaction between the pump characteristics of the fluid supply source and the flow rate fluctuation caused by abruptly changing the piston position causes the piston end face and its opposing face to interact. It has been found that even when the gap between them is sufficiently large, a high generated pressure equal to or higher than the squeeze effect (ie, the secondary squeeze pressure) can be obtained.
従って、本発明ではこの第2次スクイーズ圧力を用いた流体吐出方法及び流体吐出装置を提案する。この吐出原理を用いれば、ピストン端面とその対向面間の隙間の管理が簡素でよく、構造がシンプルであり、かつ1ドット当りの総吐出量を流体供給源ポンプのたとえば回転数で設定できる。そのため、実用上の取り扱いが容易で、1ドット当たりの流量精度が高く、かつ粉流体に対して高い信頼性を有する超高速・超微小量の間欠流体吐出が実現できる流体吐出方法及び流体吐出装置を提供することが本発明の目的である。 Therefore, the present invention proposes a fluid discharge method and a fluid discharge device using the secondary squeeze pressure. If this discharge principle is used, the management of the gap between the piston end surface and the opposing surface may be simple, the structure is simple, and the total discharge amount per dot can be set by, for example, the rotation speed of the fluid supply source pump. Therefore, a fluid discharge method and fluid discharge capable of realizing an ultra-high-speed and ultra-micro volume intermittent fluid discharge with easy handling in practical use, high flow rate per dot, and high reliability for powder fluids It is an object of the present invention to provide a device.
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。 た め In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
本発明の第1態様によれば、2つの部材の2つの対向面間に形成された隙間の隙間方向に上記2つの部材を相対移動させながら、この隙間に流体補給装置から流体を供給させて、上記隙間を変化させることによる圧力変化を利用して上記流体を間欠吐出すると共に、1ドット当たりの上記流体の吐出量を上記流体補給装置の圧力及び流量特性により調節することを特徴とする流体吐出方法を提供する。 According to the first aspect of the present invention, the fluid is supplied from the fluid supply device to the gap while relatively moving the two members in the gap direction of the gap formed between the two opposing surfaces of the two members. A fluid that intermittently discharges the fluid using a pressure change caused by changing the gap, and that adjusts a discharge amount of the fluid per dot by pressure and flow characteristics of the fluid replenishing device. An ejection method is provided.
本発明の第2態様によれば、上記流体補給装置の圧力・流量特性は、上記流体補給装置の回転数を変えて設定することを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the fluid discharge method according to the first aspect, wherein the pressure / flow rate characteristics of the fluid replenishing device are set by changing the rotation speed of the fluid replenishing device. I do.
本発明の第3態様によれば、上記隙間の最小値或いは平均値をh0として、1ドット当たりの上記流体の間欠吐出量が上記隙間h0に対して概略比例関係にある上記隙間h0の設定範囲を0<h0<hxとし、間欠吐出量が上記隙間h0に対して概略一定となる上記隙間h0の設定範囲をh0>hxとし、かつ、hxは、0<h0<hxの領域におけるh0に対する上記1ドット当たりの間欠吐出量の包絡線と、h0>hxの領域で上記1ドット当たりの間欠吐出量がh0に依存しないで概略一定となる部分の値の交点とするとき、上記隙間をh0>hxの範囲に設定して間欠吐出することを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。
According to a third aspect of the present invention, a minimum value or average value of the gap as h 0, the gap h 0 in the general proportional intermittent discharge amount of the fluid per one dot with respect to the clearance h 0 of the setting range as 0 <h 0 <h x, the setting range of the gap h 0 where intermittent discharge amount becomes substantially constant with respect to the gap h 0 and h 0> h x, and, h x is 0 <
本発明の第4態様によれば、上記2つの部材の2つの対向面間に形成された上記隙間の大きさに逆比例し、かつ上記隙間の時間微分に比例して発生する流体圧力を第1次スクイーズ圧力とし、上記隙間の時間微分に比例し、かつ上記流体補給装置の内部抵抗に比例して発生する流体圧力を第2次スクイーズ圧力とし、上記隙間の最小値或いは平均値をh0として、1ドット当たりの流体の間欠吐出量が上記隙間h0に対して概略比例関係にある上記隙間h0の設定範囲を0<h0<hxとし、上記間欠吐出量が上記隙間h0に対して概略一定となる上記隙間h0の設定範囲をh0>hxとし、かつ、hxは、0<h0<hxの領域におけるh0に対する上記1ドット当たりの間欠吐出量の包絡線と、h0>hxの領域で上記1ドット当たりの間欠吐出量がh0に依存しないで概略一定となる部分の値の交点とするとき、上記隙間をh0>hxの範囲に設定して上記第2次スクイーズ圧力の作用により間欠吐出することを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。
According to the fourth aspect of the present invention, the fluid pressure generated in inverse proportion to the size of the gap formed between the two opposing surfaces of the two members and in proportion to the time differential of the gap is determined by a primary squeeze pressure, proportional to the time derivative of the gap, and the fluid pressure generated in proportion to the internal resistance of the fluid supply device and secondary squeeze pressure, h 0 the minimum value or average value of the gap as the setting range of the gap h 0 with intermittent discharge amount of the fluid per dot is schematically proportional to said
本発明の第5態様によれば、上記2つの部材の2つの対向面間の上記隙間の大きさに逆比例し、かつ上記隙間の時間微分に比例して発生する流体圧力を第1次スクイーズ圧力とし、上記隙間の時間微分に比例し、かつ上記流体補給装置の内部抵抗に比例して発生する流体圧力を第2次スクイーズ圧力とし、上記隙間の最小値或いは平均値をh0として、1ドット当たりの間欠吐出量が上記隙間h0に対して概略比例関係にある上記隙間h0の設定範囲を0<h0<hx、間欠吐出量が上記隙間h0に対して概略一定となる上記隙間h0の設定範囲をh0>hxとし、かつ、hxは、0<h0<hxの領域におけるh0に対する上記1ドット当たりの間欠吐出量の包絡線と、h0>hxの領域で上記1ドット当たりの間欠吐出量がh0に依存しないで概略一定となる部分の値の交点とするとき、上記隙間h0をh0≒hx或いは、0<h0<hxの範囲に設定して吐出量を調節することを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。
According to the fifth aspect of the present invention, the fluid pressure generated in inverse proportion to the size of the gap between the two opposing surfaces of the two members and in proportion to the time derivative of the gap is determined by the primary squeezing. a pressure proportional to the time derivative of the gap, and the fluid pressure generated in proportion to the internal resistance of the fluid supply device and secondary squeeze pressure, a minimum value or average value of the gap as
本発明の第6態様によれば、hxは、0<h0<hxの領域におけるh0に対する1ドット当たりの間欠吐出量の曲線の包絡線と、h0>hxの領域で上記曲線がh0に対して概略一定となる部分の値の交点であることを特徴とする第3の態様に記載の流体吐出方法を提供する。
According to a sixth aspect of the present invention, h x is, 0 <h 0 <an envelope of the intermittent discharge of curves per dot for h 0 in the region of h x, above the region of
本発明の第7態様によれば、上記流体補給装置の流体内部抵抗をRs(kgsec/mm5)、2つの部材間の対向面の隙間h0に依存して決まる上記2つの部材間の対向面の半径方向の流体抵抗をRp(kgsec/mm5)、上記吐出口の流体抵抗をRn(kgsec/mm5)とするとき、 According to a seventh aspect of the present invention, a fluid internal resistance of the fluid supply device Rs (kgsec / mm 5), opposite between the two determined depending on the gap h 0 of the facing surfaces between the member the two members When the fluid resistance in the radial direction of the surface is Rp (kgsec / mm 5 ) and the fluid resistance of the discharge port is Rn (kgsec / mm 5 ),
本発明の第8態様によれば、上記隙間の時間微分の最大値をVmax、上記2つの部材間の対向面の外周部の平均半径をr0(mm)、上記吐出口開口部の平均半径をri(mm)、流体補給装置の最大流量をQmaxとするとき、 According to the eighth aspect of the present invention, the maximum value of the time derivative of the gap is Vmax, the average radius of the outer peripheral portion of the facing surface between the two members is r 0 (mm), and the average radius of the discharge port opening. Is r i (mm), and the maximum flow rate of the fluid replenishing device is Qmax,
本発明の第9態様によれば、独立した軸方向駆動装置によって隙間方向に相対移動する上記2つの部材が複数セット配置されており、1セットの流体補給装置がこれらの2つの部材間に流体を分技して供給することを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to the ninth aspect of the present invention, a plurality of sets of the two members relatively moved in the gap direction by the independent axial driving devices are arranged, and one set of the fluid replenishing device is provided between the two members. The fluid ejecting method according to the first aspect, wherein the fluid ejecting method supplies the fluid.
本発明の第10態様によれば、上記各2つの部材の対向面間の隙間をそれぞれh0≒hx近傍或いは、0<h0<hxの範囲に設定して各吐出量を調節することを特徴とする第9の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to the tenth aspect of the present invention, the gap between the opposing surfaces of the two members is set near h 0 ≒ h x or in the range of 0 <h 0 <h x to adjust each ejection amount. A fluid ejection method according to a ninth aspect is provided.
本発明の第11態様によれば、基板の塗布対象面が幾何学的対称であることを利用して、吐出ノズルと基板を相対的に走行させながら、1ドット当りの同一吐出量を同一時間間隔を経て周期的に塗布するように間欠吐出することを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to the eleventh aspect of the present invention, the same ejection amount per dot is applied for the same time while the ejection nozzle and the substrate are relatively moved by utilizing the fact that the application target surface of the substrate is geometrically symmetric. The fluid ejection method according to the first aspect, wherein the fluid is ejected intermittently so as to periodically apply the fluid over an interval.
本発明の第12態様によれば、上記塗布対象面はディスプレイパネルであることを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the fluid ejection method according to the first aspect, wherein the surface to be applied is a display panel.
本発明の第13態様によれば、流体補給装置により隙間方向に相対移動する2つの部材の対向面に流体を供給し、上記対向する2つの対向面間の隙間をh(mm)、このhの時間微分をdh/dt、上記2つの部材間の対向面の外周部の平均半径をr0(mm)、上記隙間と外部とを連通する吐出口開口部の平均半径をri(mm)、流体の粘性係数をμ(kgsec/mm2)、上記流体補給装置の流体内部抵抗をRs(kgsec/mm5)、上記2つの部材間の対向面の半径方向の流体抵抗をRp(kgsec/mm5)、上記吐出口の流体抵抗をRn(kgsec/mm5)、上記流体補給装置の最大圧力と補給圧力の和をPs0、間欠吐出の周波数をf(1/sec)として、第1次スクイーズ圧力Psqu1、第2次スクイーズ圧力Psqu2を
According to the thirteenth aspect of the present invention, fluid is supplied to the opposing surfaces of the two members relatively moving in the gap direction by the fluid replenishing device, and the gap between the two opposing surfaces is defined as h (mm). Is dh / dt, the average radius of the outer peripheral portion of the opposing surface between the two members is r 0 (mm), and the average radius of the discharge port opening communicating the gap and the outside is r i (mm). , The viscosity coefficient of the fluid is μ (kgsec / mm 2 ), the fluid internal resistance of the fluid replenishing device is Rs (kgsec / mm 5 ), and the fluid resistance in the radial direction of the facing surface between the two members is Rp (kgsec / mm2). mm 5), the fluid resistance of the discharge port as the Rn (kgsec / mm 5), the sum of the maximum pressure and supply pressure of the fluid
本発明の第14態様によれば、塗布対象面と、上記隙間に連通する吐出ノズルとを相対的に移動させながら上記吐出として塗布する塗布プロセスにおいて、2つの対向面間の隙間を与える変位入力信号Shに対して、位相が概略Δθ=π/2進んで塗布されることを考慮して、塗布対象面と吐出ノズルの相対位置と上記変位入力信号Shのタイミングを合わせたことを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to the fourteenth aspect of the present invention, in the coating process of applying as the discharge while relatively moving the surface to be coated and the discharge nozzle communicating with the gap, the displacement input for providing the gap between the two opposing surfaces is provided. Considering that the phase is advanced approximately Δθ = π / 2 with respect to the signal Sh, the relative position between the application target surface and the ejection nozzle and the timing of the displacement input signal Sh are matched. A fluid ejection method according to a first aspect is provided.
本発明の第15態様によれば、電磁歪素子により、上記2つの部材を相対移動させることを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the fluid discharge method according to the first aspect, wherein the two members are relatively moved by an electromagnetic strain element.
本発明の第16態様によれば、隙間方向に相対移動する2つの部材の塗布停止直前の振幅は、定常間欠塗布時の振幅よりも大であることを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to a sixteenth aspect of the present invention, the amplitude of the two members relatively moving in the gap direction immediately before the stop of application is larger than the amplitude at the time of steady intermittent application. A fluid ejection method is provided.
本発明の第17態様によれば、バリアリブによって周囲を囲まれた独立リブが幾何学的対称に形成された基板に対して、隙間を通して流体を吐出するディスペンサを相対的に移動させながら、蛍光体ペーストを間欠吐出させることにより、上記独立セル内部に順次上記蛍光体ペーストを塗布して蛍光体層を形成するプラズマディスプレイパネルの蛍光体層形成方法であることを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to the seventeenth aspect of the present invention, while the dispenser that discharges the fluid through the gap is relatively moved with respect to the substrate on which the independent rib surrounded by the barrier rib is formed geometrically symmetrically, The method according to the first aspect, which is a method for forming a phosphor layer of a plasma display panel, wherein the paste is intermittently discharged to sequentially apply the phosphor paste to the inside of the independent cell to form a phosphor layer. And a method for discharging fluid.
本発明の第18態様によれば、上記バリアリブの頂点と吐出ノズル先端の距離Hを0.5mm以上離した状態で、上記吐出ノズルから上記蛍光体ペーストを飛翔させて塗布することを特徴とする第17の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to an eighteenth aspect of the present invention, the phosphor paste is applied by flying from the discharge nozzle with the distance H between the top of the barrier rib and the tip of the discharge nozzle being 0.5 mm or more. A fluid ejection method according to a seventeenth aspect is provided.
本発明の第19態様によれば、上記Hは1.0mm以上であることを特徴とする第18の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided the fluid discharging method according to the eighteenth aspect, wherein the H is 1.0 mm or more.
本発明の第20態様によれば、独立した軸方向駆動装置によって隙間方向に相対移動する2つの部材の2つの対向面が複数セット配置されており、1セットの流体補給装置がこれらの2つの部材の2つの対向面間に流体を分技して供給すると共に、上記流体補給装置と上記相対移動する2つの部材の2つの対向面を繋ぐ流路の途中に流体通路抵抗を可変できる流量補正装置を設けることにより各吐出量を調節することを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to the twentieth aspect of the present invention, a plurality of sets of two opposing surfaces of two members relatively moving in the gap direction by independent axial driving devices are arranged, and one set of the fluid replenishing device is provided with these two fluid replenishing devices. A flow correction device capable of dividing and supplying a fluid between two opposing surfaces of a member and varying a fluid passage resistance in a flow path connecting the two surfaces of the fluid replenishing device and the two relatively moving members. The fluid discharge method according to the first aspect, wherein each discharge amount is adjusted by providing a device.
本発明の第21態様によれば、相対移動する2つの部材の2つの対向面の隙間を振幅h1で変動させながら間欠塗布する塗布工法において、上記振幅h1よりも大きな振幅h2で2つの部材の対向面の隙間を増大させて吐出を遮断後、遮断後の隙間の中心値が、遮断直前の隙間の中心値に徐々に等しくなるように、上記振幅h1で複数回間欠塗布することを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。
According to a twenty-first aspect of the present invention, in two coating method of intermittently applied while changing the gap between the two opposing surfaces in the amplitude h 1 of the member for relative movement, than the amplitude h 1 with a
本発明の第22態様によれば、塗布開始からn−1回目の塗布終了時の時間をTn−1、n回目の塗布開始時の時間をTn、時間間隔ΔT=Tn−Tn−1とするとき、上記ΔTの値を設定することによりn回目の1ドット当たりの塗布量を調節することを特徴とする第1の態様に記載の流体吐出方法を提供する。 According to the twenty-second aspect of the present invention, the time at the end of the (n−1) th application from the start of the application is T n−1 , the time at the start of the nth application is T n , and the time interval ΔT = T n −T n. The liquid ejection method according to the first aspect, characterized in that, when −1 , the value of ΔT is set to adjust the amount of application per dot for the n-th time.
本発明の第23態様によれば、隙間方向に相対移動する2つの部材と、
この2つの部材で形成される吐出室と、
上記吐出室に流体を供給する流体補給装置と、
上記流体補給装置の上流側に設けられた吸入口と、
上記吐出室と外部を連絡する吐出口で構成される流体吐出装置であって、
上記2つの部材で形成される隙間の変動による圧力変化を利用して吐出口から流体を間欠吐出すると共に、1ドット当たりの吐出量を上記流体補給装置の圧力及び流量特性の設定により調節することを特徴とする流体吐出装置を提供する。
According to a twenty-third aspect of the present invention, two members relatively moving in the gap direction,
A discharge chamber formed by these two members,
A fluid replenishing device for supplying a fluid to the discharge chamber,
An inlet provided on the upstream side of the fluid supply device,
A fluid discharge device including a discharge port that communicates with the discharge chamber and the outside,
Fluid is intermittently discharged from a discharge port by utilizing a pressure change caused by a change in a gap formed by the two members, and a discharge amount per dot is adjusted by setting pressure and flow characteristics of the fluid supply device. A fluid ejection device characterized by the following.
本発明の第24態様によれば、2つの部材の2つの対向面の隙間の大きさに逆比例し、かつ上記隙間の時間微分に比例して発生する流体圧力を第1次スクイーズ圧力、上記隙間の時間微分に比例し、かつ流体補給装置の内部抵抗に比例して発生する流体圧力を第2次スクイーズ圧力とするとき、上記隙間の最小値或いは平均値をh0として、1ドット当たりの間欠吐出量が上記隙間h0に対して概略比例関係にある上記隙間h0の設定範囲を0<h0<hx、間欠吐出量が上記隙間h0に対して概略一定となる上記隙間h0の設定範囲をh0>hxとし、かつ、hxは、0<h0<hxの領域におけるh0に対する上記1ドット当たりの間欠吐出量の包絡線と、h0>hxの領域で上記1ドット当たりの間欠吐出量がh0に依存しないで概略一定となる部分の値の交点とするとき、上記隙間をh0>hxの範囲に設定して上記第2次スクイーズ圧力の作用により間欠吐出することを特徴とする第23の態様に記載の流体吐出装置を提供する。
According to the twenty-fourth aspect of the present invention, the fluid pressure generated in inverse proportion to the size of the gap between the two opposing surfaces of the two members and in proportion to the time differential of the gap is determined as the primary squeeze pressure, when proportional to the time derivative of the gap, and a fluid pressure secondary squeeze pressure generated in proportion to the internal resistance of the fluid supply device, a minimum value or average value of the gap as h 0, per
本発明の第25態様によれば、2つの部材間の対向面間の隙間の大きさに逆比例し、かつ上記隙間の時間微分に比例して発生する流体圧力を第1次スクイーズ圧力とし、上記隙間の時間微分に比例し、かつ流体補給装置の内部抵抗に比例して発生する流体圧力を第2次スクイーズ圧力とするとき、上記隙間の最小値或いは平均値h0の設定範囲を0<h0<hxとし、上記隙間h0に対して概略一定となる上記隙間h0の設定範囲をh0>hxとし、かつ、hxは、0<h0<hxの領域におけるh0に対する上記1ドット当たりの間欠吐出量の包絡線と、h0>hxの領域で上記1ドット当たりの間欠吐出量がh0に依存しないで概略一定となる部分の値の交点とするときには、上記隙間をh0≒hx或いは、0<h0<hxの範囲に設定して吐出量を調節することを特徴とする第23の態様に記載の流体吐出装置を提供する。 According to a twenty-fifth aspect of the present invention, a fluid pressure that is inversely proportional to the size of the gap between the opposing surfaces between the two members and that is generated in proportion to the time derivative of the gap is defined as a primary squeeze pressure; when proportional to the time derivative of the gap, and the fluid pressure generated in proportion to the internal resistance of the fluid supply device and the secondary squeeze pressure, 0 the minimum value or the setting range of the average value h 0 of the gap < h 0 <h x, and the setting range of the gap h 0 that is substantially constant with respect to the gap h 0 is h 0 > h x , and h x is h in the range of 0 <h 0 <h x and intermittent discharge of the envelope per the one dot with respect to 0, when h 0> intermittent discharge amount of the 1-dot per an area of h x is the intersection of the value of the portion to be a substantially constant without depending on the h 0 is , the gap h 0 ≒ h x or, 0 <h 0 < to provide a fluid ejecting apparatus according to the 23rd aspect, wherein the adjusting the discharge amount is set to a range of x.
本発明の第26態様によれば、独立した軸方向駆動装置によって隙間方向に相対移動する上記2つの部材が複数セット配置されており、1セットの流体補給装置がこれらの2つの部材の対向面間に流体を分技して供給することを特徴とする第23の態様に記載の流体吐出装置を提供する。 According to a twenty-sixth aspect of the present invention, a plurality of sets of the two members relatively moving in the gap direction by the independent axial driving devices are arranged, and one set of the fluid replenishing device is provided on an opposing surface of these two members. The fluid discharge device according to the twenty-third aspect, wherein a fluid is divided and supplied between the fluid discharge devices.
本発明の第27態様によれば、独立した軸方向駆動装置によって隙間方向に相対移動する上記2つの部材が複数セット配置されており、1セットの流体補給装置がこれらの2つの部材に流体を分技して供給すると共に、上記各2つの部材の対向面間の隙間の最小値あるいは平均値をそれぞれh0≒hx近傍あるいは、0<h0<hxの範囲に設定して各吐出量を調節することを特徴とする第25の態様に記載の流体吐出装置を提供する。
According to the twenty-seventh aspect of the present invention, a plurality of sets of the two members relatively moved in the gap direction by the independent axial driving devices are arranged, and one set of the fluid replenishing device applies fluid to these two members. supplies by dividing technique, the or each two minimum value or average value of each h 0 ≒ h x vicinity of the gap between the opposing surfaces of the members, 0 <
本発明の第28態様によれば、上記流体補給装置は、回転数によって流量が可変できるポンプであることを特徴とする第23の態様に記載の流体吐出装置を提供する。 According to a twenty-eighth aspect of the present invention, there is provided the fluid discharge device according to the twenty-third aspect, wherein the fluid replenishing device is a pump whose flow rate can be varied according to the number of revolutions.
本発明の第29態様によれば、上記流体補給装置は、ねじ溝ポンプから構成されることを特徴とする第28の態様に記載の流体吐出装置を提供する。 According to a twenty-ninth aspect of the present invention, there is provided the fluid discharge device according to the twenty-eighth aspect, wherein the fluid replenishing device comprises a thread groove pump.
本発明の第30態様によれば、上記2つの部材の対向面間の上記隙間の最小値あるいは平均値をh0とするとき、h0>0.05mmであることを特徴とする第23の態様に記載の流体吐出装置を提供する。 According to a thirtieth aspect of the present invention, a minimum value or average value of the gap between the opposing surfaces of the two members when the h 0, h 0> first 23, which is a 0.05mm The fluid ejection device according to the aspect is provided.
本発明の第31態様によれば、軸を収納するスリーブと、
上記軸及び上記スリーブを収納するハウジングと、
上記スリーブを上記ハウジングに対して相対的に回転させる装置と、
上記軸を上記ハウジングに対して軸方向相対変位を与える軸方向駆動装置と、
上記軸の吐出側端面と上記ハウジングで形成される吐出室と、
上記スリーブと上記ハウジングの相対的な回転を利用して上記吐出室に流体を供給する流体補給装置と、
この吐出室と外部を連絡する流体の吸入口及び吐出口と、
上記吐出室内に流入された上記流体を上記軸方向駆動装置によって上記吐出口側へ圧送する装置とより構成される流体吐出装置において、
上記吐出室の上記隙間の変動による圧力変化を利用して、上記流体補給装置から補給される連続流を間欠流に変換すると共に、1ドット当たりの間欠吐出量を回転数の設定により調節することを特徴とする流体吐出装置を提供する。
According to a thirty-first aspect of the present invention, a sleeve for housing a shaft,
A housing for housing the shaft and the sleeve;
A device for rotating the sleeve relative to the housing;
An axial driving device that applies the axial relative displacement to the housing relative to the housing;
A discharge chamber formed by the discharge-side end surface of the shaft and the housing,
A fluid replenishing device that supplies fluid to the discharge chamber using relative rotation of the sleeve and the housing,
A suction port and a discharge port for a fluid that communicates the discharge chamber with the outside,
A fluid ejecting apparatus comprising: a device for pumping the fluid flowing into the ejection chamber to the ejection port side by the axial driving device;
Utilizing a pressure change due to the fluctuation of the gap in the discharge chamber, a continuous flow supplied from the fluid supply device is converted into an intermittent flow, and an intermittent discharge amount per dot is adjusted by setting a rotation speed. A fluid ejection device characterized by the following.
本発明の第32態様によれば、上記軸と上記スリーブは一体化された構造であることを特徴とする第31の態様に記載の流体吐出装置を提供する。 According to a thirty-second aspect of the present invention, there is provided the fluid discharge device according to the thirty-first aspect, wherein the shaft and the sleeve have an integrated structure.
本発明の第33態様によれば、軸とハウジング間に軸方向相対変位を与える軸方向駆動装置と、
上記軸の端面と上記ハウジングで形成される吐出室と、
この吐出室に流体を供給する流体補給装置と、
この吐出室と上記流体補給装置を連絡する流通路と、
この流体補給装置に設けられた吸入口と、
上記吐出室と外部を連絡する吐出口とより構成される流体吐出装置において、
上記吐出室の上記隙間の変動による圧力変化を利用して、上記流体補給装置から補給される連続流を間欠流に変換すると共に、1ドット当たりの間欠吐出量を回転数、あるいは上記流通路から上記吐出口に繋がる区間の上記隙間の設定により調節することを特徴とする流体吐出装置を提供する。
According to a thirty-third aspect of the present invention, an axial drive device that provides an axial relative displacement between a shaft and a housing;
A discharge chamber formed by the end surface of the shaft and the housing,
A fluid replenishing device for supplying fluid to the discharge chamber,
A flow passage communicating the discharge chamber with the fluid replenishing device;
An inlet provided in the fluid supply device;
In the fluid discharge device including the discharge chamber and a discharge port communicating the outside,
Utilizing a pressure change due to the fluctuation of the gap in the discharge chamber, the continuous flow supplied from the fluid supply device is converted into an intermittent flow, and the intermittent discharge amount per dot is changed from the number of rotations or from the flow passage. A fluid discharge device is provided, which is adjusted by setting the gap in a section connected to the discharge port.
本発明の第34態様によれば、1セットの上記流体補給装置から分技した流通路を経て複数セットの上記吐出室に流体を供給する構成であることを特徴とする第33の態様に記載の流体吐出装置を提供する。 According to a thirty-fourth aspect of the present invention, the fluid is supplied to a plurality of sets of the discharge chambers through a flow passage divided from one set of the fluid replenishing device. And a fluid discharge device.
本発明の第35態様によれば、上記流通路は変形容易なフレキシブルパイプであることを特徴とする第33の態様に記載の流体吐出装置を提供する。 According to a thirty-fifth aspect of the present invention, there is provided the fluid discharge device according to the thirty-third aspect, wherein the flow passage is a flexible pipe that is easily deformed.
本発明の第36態様によれば、上記2つの部材を相対移動させる装置は電磁歪素子であることを特徴とする第23の態様に記載の流体吐出装置を提供する。 According to a thirty-sixth aspect of the present invention, there is provided the fluid ejection device according to the twenty-third aspect, wherein the device for relatively moving the two members is an electromagnetic strain element.
本発明の第37態様によれば、隙間方向に2つの部材を相対移動させながら、この隙間に流体補給装置から流体を供給させて、上記隙間を変化させることによる圧力変化を利用して吐出の遮断と開放を制御すると共に、上記隙間の最小値或いは平均値をh0として、定常時の吐出量Qが上記隙間h0に対して概略比例関係にある上記隙間h0の設定範囲を0<h0<hx、吐出量が上記隙間h0に対して概略一定となる上記隙間h0の設定範囲をh0>hxとするとき、上記隙間をh0>hxの範囲に設定して吐出することを特徴とする流体吐出方法を提供する。
According to the thirty-seventh aspect of the present invention, the fluid is supplied from the fluid replenishing device to the gap while the two members are relatively moved in the gap direction, and the discharge is performed by utilizing the pressure change caused by changing the gap. controls the blocking and opening, a minimum value or average value of the gap as h 0, the discharge amount Q of the steady state is a setting range of the gap h 0 in the general proportional relationship to the
本発明を用いた流体吐出方法及び流体吐出装置により、次の効果が得られる。 The following effects can be obtained by the fluid ejection method and the fluid ejection device using the present invention.
(1)数千〜数万mPa・s(cps)の高粘度流体に対応できる。 (1) It can correspond to a high viscosity fluid of several thousand to several tens of thousands of mPa · s (cps).
(2)数μm以上の粉体径を含有する吐出材料でも、目詰まりが発生しない。 (2) No clogging occurs even with a discharge material containing a powder diameter of several μm or more.
(3)間欠流体吐出がmsecオーダーの短い周期、あるいはそれ以下で打てる。 (3) Intermittent fluid discharge can be performed in a short cycle of the order of msec or less.
(4)吐出すべき流体を、吐出ノズルから0.5〜1.0mm以上離して遠距離飛翔できる。 (4) The fluid to be discharged can fly a long distance away from the discharge nozzle by 0.5 to 1.0 mm or more.
(5)1ドット当たりの流体吐出量が高い精度で確保できる。 (5) The fluid ejection amount per dot can be secured with high accuracy.
(6)マルチヘッド化が容易で、構造がシンプルである。
本発明を例えばPDP,CRTディスプレイの蛍光体塗布、電極形成、表面実装のディスペンサ、あるいはマイクロレンズ成型等に用いれば、その長所をいかんなく発揮でき、効果は絶大なものがある。
(6) Multi-heading is easy and the structure is simple.
If the present invention is applied to, for example, phosphor coating, electrode formation, surface mounting dispenser, or microlens molding of PDP and CRT displays, the advantages can be fully exhibited and the effect is enormous.
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号又は同じ名称を付している。 前 Before continuing the description of the present invention, the same parts are denoted by the same reference numerals or the same names in the accompanying drawings.
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の第1実施形態を示すモデル図である。1はピストンであり、ハウジング2に対して軸方向に移動可能に収納されている。3はピストン1の外周部を収納するスリーブであり、固定側であるハウジング2に対して軸方向には移動せず、回転方向に移動可能に収納されている。
FIG. 1 is a model diagram showing a first embodiment of the present invention.
ピストン1は軸方向駆動装置(矢印4)により、また、スリーブ3は回転伝達装置(矢印5)により駆動される。6はスリーブ3とハウジング2の相対移動面に形成されたねじ溝(図1で黒く塗りつぶした部分)、7は流体の吸入口である。本実施形態では、流体補給装置にねじ溝ポンプを用いている。
The
8はピストン1の端面、9はその固定側対向面、10は固定側対向面9の中央部に形成された吐出ノズル、11は固定側対向面9に形成された吐出ノズル10の開口部である。ピストン端面8と固定側対向面9が隙間方向に相対移動する2つの面となる。
12はスリーブ3とハウジング2の間に供給された塗布流体である。13はスリーブ3の下端部とハウジング2の間に形成された吐出室端部(ピストン外周部)であり、この吐出室端部13内には流体補給装置の一例であるねじ溝ポンプにより常時流体が供給される。
# 12 is a coating fluid supplied between the
軸方向駆動装置4(具体構造は図示せず)は、ピストン1とハウジング2の間に設けられており、両部材1,2間の軸方向相対位置に変化を与える。この軸方向駆動装置4は、たとえば第1実施形態で後述するように、圧電アクチュエータ(図9の100)等で構成される。この軸方向駆動装置4によって、ピストン端面8とその対向面9間の隙間hを変化させることができる。
The axial driving device 4 (specific structure is not shown) is provided between the
本実施形態では、前回の提案(特願2001−110945号)と比べて、構成条件が次のように異なっている。 In the present embodiment, the configuration conditions are different from the previous proposal (Japanese Patent Application No. 2001-110945) as follows.
(i)ピストン端面の隙間hの最小値をh=hminとしたとき、本実施形態ではhminは十分に大きく、たとえば、hmin=150μmである。 (I) Assuming that the minimum value of the gap h between the end faces of the piston is h = h min , h min is sufficiently large in this embodiment, for example, h min = 150 μm.
(ii)ねじ溝ポンプは定量ポンプに近い設計がなされており、その内部抵抗Rsは十分に大きい。 (Ii) The thread groove pump is designed to be close to a metering pump, and its internal resistance Rs is sufficiently large.
隙間hを高い周波数で変化させると、本提案で新たに見出された後述する第2次スクイーズ効果によって、ピストン端面8とその対向面9間の間隙部である吐出室14(ピストン端面部)に変動圧力が発生する。
When the gap h is changed at a high frequency, the discharge chamber 14 (piston end face), which is a gap between the
また、ピストン端面8の中央部で、15に位置する部分を吐出ノズル10の上流側、ねじ溝とハウジング2で形成される間隙部をねじ溝室16と呼ぶことにする。吐出室14には、ねじ溝ポンプにより一定量の流体が連続的に供給される。
{Circle around (5)} at the center of the
本発明の上記適用例は、ポンプから供給される連続流(Analog)を、上記第2次スクイーズ効果を用いて間欠流(Digital)にA/D変換することにより、ピストン端面とその対向面間の隙間hを十分に大きく保ったままで、流体を高速で間欠塗布させることができるという着想に基づくものである。
[1] 理論解析
(1)基礎式の導出
さて、本発明の原理と効果を明らかにするために、スクイーズポンプ(仮称)の基礎式を導出する。
The above-mentioned application example of the present invention is that the continuous flow (Analog) supplied from the pump is A / D-converted into an intermittent flow (Digital) by using the secondary squeeze effect, so that the distance between the piston end face and the opposing face is changed. This is based on the idea that the fluid can be intermittently applied at a high speed while keeping the gap h sufficiently large.
[1] Theoretical analysis (1) Derivation of basic equations Now, in order to clarify the principle and effects of the present invention, the basic equations of a squeeze pump (tentative name) will be derived.
対向して配置された平面間の狭い隙間に粘性流体が介在し、かつその隙間の間隔が時間と共に変化する場合の流体圧力は、スクイーズ作用(Squeeze action)の項を持つ次の極座標におけるReynolds方程式を解くことにより得られる。 When a viscous fluid is present in a narrow gap between opposing planes and the interval between the gaps changes with time, the fluid pressure is expressed by the Reynolds equation in the following polar coordinates with the term of squeeze action Can be obtained by solving
流れの連続性からQi=Qnであり、吐出ノズル上流側圧力Pi(図1における箇所15の圧力)が次のように求まる。Ai、Biは(10)式におけるr=riのときのA,Bの値である。以降、吐出ノズル上流側圧力Piを吐出圧力Piと呼ぶ。
From the flow continuity, Q i = Q n , and the discharge nozzle upstream pressure P i (the pressure at the
第1次スクイーズ圧力Psqu1は、ピストン端面8とその相対移動面9間の隙間を急峻に変化させることにより、ピストン端面8とその対向面9間に発生する公知のスクイーズ効果によるもので、隙間hが狭い程、大きな圧力が発生する。
The primary squeeze pressure Psqu1 is caused by a well-known squeeze effect generated between the
第2次スクイーズ圧力Psqu2を発生させる方法、及びこの作用をたとえば、超高速間欠塗布に適用する方法は本発明が見出したもので、その原理は次のようである。ピストン端面とその相対移動面間の隙間を急峻に変化させることにより、ピストンの端面と流体供給源の間に流量変動が発生する。この流量変動は上記隙間を変化させた場合の吐出室14(ピストン端面部)の容積変化に相当する。たとえば、容積が減少した場合、吐出ノズルの流体抵抗が大きければ、吐出側で逃げ場が無い流体はねじ溝ポンプ側に逆流する。その結果、ねじ溝ポンプの内部抵抗Rsに比例した圧力Psqu2が発生する。
(11)式、(12)式から、吐出ノズル上流側の圧力Piを整理すると
The present invention has found a method of generating the secondary squeeze pressure Psqu2 and a method of applying this function to, for example, ultra-high-speed intermittent coating, and the principle is as follows. By abruptly changing the gap between the piston end surface and the relative movement surface, a flow rate variation occurs between the piston end surface and the fluid supply source. This flow rate change corresponds to a change in the volume of the discharge chamber 14 (the end face of the piston) when the gap is changed. For example, when the volume is reduced and the fluid resistance of the discharge nozzle is large, the fluid having no escape on the discharge side flows back to the thread groove pump side. As a result, a pressure Psqu2 proportional to the internal resistance Rs of the thread groove pump is generated.
From the expressions (11) and (12), the pressure Pi on the upstream side of the discharge nozzle is rearranged.
(2)等価回路モデル
以上の解析結果を基に、圧力発生源と負荷抵抗の関係を等価電気回路モデルで表すと図3にようになる。
(2) Equivalent Circuit Model Based on the above analysis results, the relationship between the pressure generating source and the load resistance is represented by an equivalent electric circuit model as shown in FIG.
(3)ピストン端面とその対向面間の最小隙間hminが十分に大きな場合
表1の条件と図4のピストン入力波形を与えて、吐出ノズルの開口部の圧力Piを、(11)式を用いて求めた結果を図5に示す。0≦t≦2.0msecの区間が間欠吐出装置としての1周期に相当する。
(3) When the minimum clearance hmin between the piston end surface and the opposing surface is sufficiently large: Given the conditions shown in Table 1 and the piston input waveform shown in FIG. 4, the pressure P i at the opening of the discharge nozzle is calculated by the following equation (11). FIG. 5 shows the results obtained by using this method. A section of 0 ≦ t ≦ 2.0 msec corresponds to one cycle as the intermittent discharge device.
なお、ピストン入力波形は、ピストン端面とその対向面間の最小隙間が一定(hmin=150μm)のままで、ストロークを3ケース(hst=10,20,30μm)変えて評価した。 ピ ス ト ン The piston input waveform was evaluated by changing the stroke in three cases (hst = 10, 20, 30 μm) while the minimum gap between the piston end surface and the opposing surface was kept constant (hmin = 150 μm).
図5において、いずれのストロークの場合も、圧力はPic=3.5MPaを中心に変動する波形となる。 5, in both cases of stroke, the pressure has a waveform that varies around the P ic = 3.5MPa.
図6に吐出ノズルを通過する流量Qiの解析結果を示す。吐出ノズル抵抗をRnとしたとき、流量:Qi=Pi/Rnである。流量:Qiは圧力波形と同様に、ストロークによって振幅は異なるが、Qic=49mm3/secを中心に変動する波形となる。 Shows the analysis result of the flow rate Q i that passes through the discharge nozzle in FIG. When the discharge nozzle resistance was Rn, flow rate: a Q i = P i / Rn. Like the pressure waveform, the flow rate Qi has a different amplitude depending on the stroke, but has a waveform that fluctuates around Qic = 49 mm 3 / sec.
すなわち、平均流量はピストンのストロークの大きさに依存せず、ねじ溝ポンプ特性と吐出ノズル抵抗で決まる動作点(図8のA)で決まることが分かる。
この理由は次のようである。(11)式において、h→∞とすると、第1次スクイーズ圧力Psqu1→0、Rp→0となるため次式が得られる。但し、Ps0≒Pmax、Rs=Pmax/Qmaxとする。
That is, it can be seen that the average flow rate does not depend on the size of the piston stroke, but is determined by the operating point (A in FIG. 8) determined by the thread groove pump characteristics and the discharge nozzle resistance.
The reason is as follows. In the equation (11), if h → ∞, the primary squeeze pressures Psqu1 → 0 and Rp → 0, so the following equation is obtained. Here, it is assumed that Ps0 ≒ Pmax , and Rs = Pmax / Qmax .
すなわち、第2次スクイーズ圧力Psqu2は、ねじ溝の連続流量(Analog)を間欠流量(Digital)に変えるA/Dコンバータとしての役割を担うのである。
That is, the secondary squeeze pressure Psqu2 plays a role as an A / D converter that changes the continuous flow rate (Analog) of the thread groove into an intermittent flow rate (Digital).
図8において、(I)は回転数N=460rpmのときのねじ溝ポンプの圧力と流量の関係(圧力・流量特性と呼ぶ)を示し、最大圧力:Pmax=10MPa(at Q=0)、最大流量Qmax=77.35mm3/sec(at P=0)である。(III)は吐出ノズルの流体抵抗であり、(I)と(III)の交点がねじ溝ポンプ動作点A(Pic=3.5MPa、Qic=49mm3/sec)となる。 In FIG. 8, (I) shows the relationship between the pressure and the flow rate (referred to as pressure-flow rate characteristic) of the thread groove pump when the rotation speed N = 460 rpm, and the maximum pressure: Pmax = 10 MPa (at Q = 0); The flow rate Qmax = 77.35 mm 3 / sec (at P = 0). (III) is the fluid resistance of the discharge nozzle, and the intersection of (I) and (III) is the thread groove pump operating point A (Pic = 3.5 MPa, Qic = 49 mm 3 / sec).
上記ポンプの特性が得られるねじ溝の仕様の一例を、表2に示す。 の 一 Table 2 shows an example of the specifications of the thread groove that can obtain the characteristics of the pump.
図8のグラフにおけるX軸の圧力とは、吐出室端部13の圧力P2と吸入口7近傍圧力P1の差圧(=P2−P1)として定義する。ねじ溝ポンプが最も大きな流量を輸送できるのは、差圧が最小のとき、すなわち、ピストン1が上昇し、ねじ溝6の下端部(吐出室端部13)の圧力がP2=−0.1MPa(絶対真空)のときである。したがって、図8のグラフにおいて、ポンプの最大輸送量はP=−0.1MPaのときの流量:Q≒80mm3/secであるが、大きな誤差はないため、便宜上P=0MPa(大気圧)のときのQmax=77.35mm3/secを最大流量とする。
The X-axis pressure in the graph of FIG. 8 is defined as a pressure difference (= P 2 −P 1 ) between the pressure P 2 at the
(4)切れ味の改善
さて、吐出ヘッドと基板を相対的に移動させながら、基板上に流体塊を連打する場合、吐出圧力の波形は塗布開始の直前に負圧となり、その直後急峻なピークを持つ正圧が発生し、再び負圧となるのが好ましい。吐出後の負圧の発生により、吐出ノズル先端の流体は再びノズル内部へ吸引され、基板上の流体、あるいは飛翔中の流体と分離する。すなわち、「負圧→急峻な正圧→負圧」のサイクルにより、極めて切れ味のよい間欠塗布が実現できる。
(4) Improvement of sharpness Now, when a fluid mass is continuously struck on the substrate while relatively moving the ejection head and the substrate, the waveform of the ejection pressure becomes a negative pressure immediately before the start of coating, and a sharp peak immediately thereafter. It is preferable that a positive pressure is generated and the pressure again becomes negative. Due to the generation of the negative pressure after the ejection, the fluid at the tip of the ejection nozzle is sucked into the nozzle again, and separated from the fluid on the substrate or the flying fluid. That is, the cycle of “negative pressure → steep positive pressure → negative pressure” realizes extremely sharp intermittent application.
図5のいずれの圧力波形もPi>0であり、切れ味のよい間欠塗布ができる条件を満足していない。変位hの時間微分(ピストン速度)dh/dtの最大値をVmaxとしたとき、圧力波形が負圧Pi<0になる区間を有する条件は(17)式から、 All of the pressure waveforms in FIG. 5 satisfy P i > 0, and do not satisfy the condition for sharp intermittent application. Assuming that the maximum value of the time derivative (piston speed) dh / dt of the displacement h is Vmax, the condition that the pressure waveform has a section where the negative pressure P i <0 is obtained from the equation (17).
ストロークがhst=30μm、表1の条件下で、ねじ溝の回転数をN=460→300rpmに変えて、最大流量をQmax=77.35→50mm3/secに低下させた場合の吐出圧力の波形を、N=460rpmの場合と対比のもとで、図7に示す。回転数N=300rpmのときのねじ溝ポンプの圧力・流量特性を図8に示す。このときポンプの動作点はA→Bに移行する。図7において、N=300rpm(Qmax=50mm3/sec)の場合は、18式を満足しており、吐出圧力の波形は吐出開始の直前に負圧となり、急峻な正圧発生後再び負圧となっている。負圧が発生する理由は、前述したように、ピーク圧が発生する前後で、ピストン端面部の容積変化の大きさがねじ溝ポンプのが供給できる最大流量Qmaxを越えるからである。 Under the conditions that the stroke is hst = 30 μm and the conditions of Table 1, the maximum flow rate is reduced to Qmax = 77.35 → 50 mm 3 / sec by changing the rotation speed of the thread groove from N = 460 → 300 rpm. The waveform is shown in FIG. 7 in comparison with the case where N = 460 rpm. FIG. 8 shows the pressure / flow rate characteristics of the thread groove pump when the rotation speed N = 300 rpm. At this time, the operating point of the pump shifts from A to B. In FIG. 7, when N = 300 rpm (Qmax = 50 mm 3 / sec), Expression 18 is satisfied, and the waveform of the discharge pressure becomes a negative pressure immediately before the start of the discharge. It has become. The reason why the negative pressure is generated is that, as described above, before and after the peak pressure is generated, the magnitude of the volume change of the piston end face exceeds the maximum flow rate Qmax that can be supplied by the thread groove pump.
吐出圧力の最小値はPi=−1.4MPaであるが、これは解析のモデルが非圧縮性を仮定しているからで、大気圧をPi=0.0MPa(ゲージ圧)としたとき、−0.1MPa以下の圧力は現実には存在しない。 The minimum value of the discharge pressure is P i = -1.4 MPa because the analysis model assumes incompressibility. When the atmospheric pressure is set to P i = 0.0 MPa (gauge pressure). , -0.1 MPa or less does not actually exist.
負圧発生のレベルの設定は、適用するプロセスの条件、塗布材料の特性、たとえば曳糸性(spinnability …ノズルから流出した塗布線の切れにくさ)等から調節すればよい。 The setting of the negative pressure generation level may be adjusted based on the conditions of the process to be applied and the characteristics of the coating material, for example, spinnability (spinnability: difficulty in breaking the coating wire flowing out of the nozzle).
以上説明した本発明の実施形態の適用例は、ピストン端面とその対向面間の隙間を充分に大きく設定することにより、第1次スクイーズ圧力の発生を極力押さえ、第2次スクイーズ圧力を利用して、流体供給源から供給される連続流を間欠流にA/D変換して間欠塗布するものであった。この場合、1ドット当たりの塗布量はピストンのストロークに依存せず、流体供給装置の一例であるポンプの圧力流量特性と吐出ノズル流体抵抗のみで決定される。
したがって、
(i)1ドット当たりの吐出量が一定
(ii)周期が一定
上記(i)と(ii)が同時に要求される塗布プロセスに対して、本塗布方法及び装置は極めて有力な手段(方法及び装置)を提供する。
In the application example of the embodiment of the present invention described above, the generation of the primary squeeze pressure is suppressed as much as possible by setting the gap between the piston end surface and the opposing surface to be sufficiently large, and the secondary squeeze pressure is utilized. Thus, the continuous flow supplied from the fluid supply source is A / D converted into an intermittent flow to perform intermittent coating. In this case, the application amount per dot does not depend on the stroke of the piston, but is determined only by the pressure flow characteristics and the discharge nozzle fluid resistance of a pump as an example of a fluid supply device.
Therefore,
(I) The ejection amount per dot is constant (ii) The cycle is constant For the coating process in which the above (i) and (ii) are required simultaneously, the present coating method and apparatus are extremely effective means (method and apparatus). )I will provide a.
たとえば、カラー表示を行なうプラズマディスプレイパネル(PDP)の背面板の独立セル(ボックス型リブ)内に、R,G,Bの蛍光体を間欠塗布する場合などに有効である。PDPの場合、図15の実施形態で後述するように、碁盤の目状に独立セルが精度よく、幾何学的に対称にパネル上に配置されている。この場合、一定量の材料を、同一の時間間隔をおいて独立セル内に高速で打ち込むことのできる本ディスペンサは比類のない能力を発揮できる。
すなわち、本発明の上記実施形態の適用例は、塗布対象の「幾何学的な対称性」に着目し、この対称性を「時間の周期性」に置き換えて塗布することにより、0.002秒以下の超高速間欠塗布を実現したものである。
For example, it is effective when the R, G, and B phosphors are intermittently applied to independent cells (box-type ribs) on the back plate of a plasma display panel (PDP) that performs color display. In the case of the PDP, as described later in the embodiment of FIG. 15, independent cells are arranged on the panel in a grid-like shape with high precision and geometrically symmetrically. In this case, the present dispenser, which can dispense a fixed amount of material at high speed into the independent cell at the same time interval, can exhibit unparalleled ability.
That is, the application example of the above-described embodiment of the present invention focuses on the “geometric symmetry” of the application target, and replaces this symmetry with “time periodicity” to perform application. The following ultra-high-speed intermittent coating is realized.
ちなみに回路形成などで、たとえば回路基板に半田、接着材などを塗布する場合は、塗布の時間間隔は通常ランダムである。ちなみに従来のエアー式ディスペンサの場合、塗布のサイクルはせいぜい0.05〜0.1秒のオーダーである。 Incidentally, in the case of forming a circuit, for example, when applying a solder, an adhesive or the like to a circuit board, the application time interval is usually random. Incidentally, in the case of the conventional air type dispenser, the application cycle is at most on the order of 0.05 to 0.1 second.
[2] 具体的な実施形態
図9は、本発明を適用したディスペンサ構造の具体的な第1実施例を示し、中空の外周軸に貫通した中心軸(ピストン)に軸方向駆動装置を与えた場合の構成を示す。100は軸方向駆動装置の一例である第1のアクチェータであり、超磁歪素子、圧電素子、電磁ソレノイド等を用いる。第1実施例では、応答性に優れ、高いレスポンスと大きな発生荷重の得られる積層型の圧電アクチュエータを用いた。
[2] Specific Embodiment FIG. 9 shows a specific first embodiment of a dispenser structure to which the present invention is applied, and an axial driving device is provided on a central shaft (piston) penetrating a hollow outer peripheral shaft. The configuration in the case is shown.
101は第1のアクチェータである圧電アクチュエータ100によって軸方向に駆動されるピストンである。このピストン101の駆動により、ピストン101の吐出側端面(吐出室)に前述したスクイーズ圧力が発生する。上記第1のアクチェータ100は、上部シリンダ102の内部に配置されている。103は第2のアクチェータとしてのモータであり、ピストン101を収納するスリーブ104と中間シリンダ105の間に相対的な回転運動を与えるものである。106はモータ103のロータ、107はステータである。
# 101 is a piston driven in the axial direction by a
108はスリーブ104の外表面に形成されかつ流体を吐出側に圧送する流体補給装置の一例であるねじ溝である。このスリーブ104と下部シリンダ109の間で、スリーブ104と下部シリンダ109の相対的な回転によってポンピング作用を得るためのねじ溝ポンプ室110を形成している。
# 108 is a thread groove formed on the outer surface of the
また、下部シリンダ109には、ねじ溝ポンプ室110と連絡する吸入孔111が形成されている。112は下部シリンダ109の下端部に装着された吐出ノズルであり、中心部に吐出孔113が形成されている。114は上記スリーブ104の吐出側スラスト端面である。115、116はスリーブ104を支持する玉軸受である。
吸入 Further, the
また、117はピストン101の上部に設けられたフランジ部、118は圧電アクチュエータ100に設けられた円盤部、119はピストン101の軸方向位置を検知するための変位センサー、120はフランジ部117を軸方向に弾性変形させるために形成されたヒンジ部である。圧電アクチュエータ100には、ヒンジ部120の弾性変形によって、適度な予圧が加わるように、各部材の寸法が決められている。
本第1実施例ではピストン101(中心軸)をスリーブ内部に貫通する構成にして、ピストン101とスリーブ104は個別のアクチュエータで駆動した。すなわち、ピストン101は軸方向のみに駆動され、スリーブ104は回転方向のみに駆動する構造であった。
In the first embodiment, the piston 101 (center shaft) is configured to penetrate the inside of the sleeve, and the
本発明者が、既に特願2000−188899号で提案しているように、超磁歪素子(あるいはムービングマグネット)を用いて、軸に直線運動を与えると共に、モータにより軸に回転運動を与える構造(2自由度アクチュエータ構造)にすれば、中心軸とスリーブを一体化したひとつの軸とすることができる。 As the inventor has already proposed in Japanese Patent Application No. 2000-188899, a structure in which a giant magnetostrictive element (or a moving magnet) is used to apply linear motion to an axis and to apply rotational motion to the axis using a motor ( With a two-degree-of-freedom actuator structure), the central shaft and the sleeve can be integrated into one shaft.
図10は本発明の第2実施例を示し、流体補給装置の一例であるねじ溝ポンプと、ピストンを分離して構成した場合を示す。51は主軸であり、ハウジング52に対して回転方向に移動可能に収納されている。主軸51はモータのような回転伝達装置(矢印53)により回転駆動される。54は主軸51とハウジング52の相対移動面に形成されたねじ溝(図10で黒く塗りつぶした部分)、55は流体の吸入口である。
FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention, in which a thread groove pump which is an example of a fluid replenishing device and a piston are separated.
56はピストン57を軸方向(矢印58)に移動させる軸方向駆動装置、59はピストン57の端面、60はその固定側対向面、61はハウジング52に装着された吐出ノズルである。ピストン端面59と固定側対向面60が隙間方向に相対移動する2面(吐出室)となる。62は主軸端部、63はピストン外周部、64は主軸端部62とピストン外周部63を結ぶ流通路である。ピストン外周部63には、流通路64を経て、流体補給装置の一例であるねじ溝ポンプ54により塗布流体65が常時供給される。68はピストン57の端面と固定側対向面60の間に形成された吐出室である。軸方向駆動装置56(具体構造は図示せず)は、ピストン57と固定側であるハウジング52の間に軸方向相対位置に変化を与える。この軸方向駆動装置56によって、ピストン端面59とその対向面60間の隙間hを変化させる点は、図1の第1実施形態と同様である。また、ねじ溝ポンプ54とピストン57の構成条件も同様に、
(i)ピストン端面とその対向面間の隙間hの最小値をh=hminとしたとき、hminは十分に大きく、たとえば、hmin>50μmである。
(I) Assuming that the minimum value of the gap h between the piston end face and the opposing face is h = h min , h min is sufficiently large, for example, h min > 50 μm.
(ii)ねじ溝は定量ポンプに近い設計がなされており、その内部抵抗Rsは十分に大きい。 (Ii) The thread groove is designed to be close to a metering pump, and its internal resistance Rs is sufficiently large.
第2実施例で示すごとく、流体補給装置の一例であるポンプ部66と、軸方向駆動装置によってピストンを駆動する部分(ピストン駆動部67)を分離して塗布装置を構成すれば、上記実施形態を適用する対象によっては装置全体を大幅に簡素化できる等のメリットが得られる。たとえば、軸方向駆動装置に圧電素子を用いてピストン駆動部を構成すれば、圧電素子アクチュエータの部分は充分にコンパクトにできる。
As shown in the second embodiment, the
本発明の圧力発生原理について補足する。第2次スクイーズ圧力を利用しなくても、「隙間を変化させる手段(又は装置)を有するピストン」と「流体供給源」の間の流通路に「絞り」を形成すれば、圧力を発生できる。たとえば、従来インクジェット方式の場合、図28の656が絞りに相当する。従来インクジェット方式の圧縮・吐出工程では、この絞りが圧力発生に寄与する。しかし、吸入工程時において、この絞りは供給源からピストン部(吐出室)へ流体を供給する際の流体抵抗となる。この流体抵抗により、特に流動性の悪い高粘度流体を高速で間欠塗布する場合は、短い時間で流体をピストン部には充填できず、間欠塗布周期の限界となる。 補足 Supplement the principle of pressure generation of the present invention. Even if the secondary squeeze pressure is not used, pressure can be generated by forming a "throttle" in the flow passage between the "piston having means (or device) for changing the gap" and the "fluid supply source". . For example, in the case of the conventional ink jet system, 656 in FIG. 28 corresponds to the stop. In the compression / discharge process of the conventional ink jet system, the throttle contributes to pressure generation. However, at the time of the suction step, the throttle serves as a fluid resistance when fluid is supplied from the supply source to the piston portion (discharge chamber). Due to this fluid resistance, when a high-viscosity fluid having particularly poor fluidity is intermittently applied at a high speed, the fluid cannot be filled in the piston portion in a short time, and the intermittent application cycle is limited.
本発明の第2実施例ではねじ溝ポンプを用いており、ねじ溝ポンプが最も大きな流量を輸送できるのは、差圧が最小のとき、すなわち、ピストンが上昇した吸入工程時である。ねじ溝の最大流量Qmaxはねじ溝の仕様、回転数などで、流体粘度に関わらず自由に選択できる。したがって本発明の上記実施例のディスペンサでは、吸入工程時の流体充填時間が間欠周期に与える制約は回避されるのである。 In the second embodiment of the present invention, a screw groove pump is used, and the screw groove pump can transport the largest flow rate when the differential pressure is minimum, that is, in the suction step in which the piston is raised. The maximum flow rate Qmax of the thread groove can be freely selected depending on the specifications of the thread groove, the number of revolutions, etc., regardless of the fluid viscosity. Therefore, in the dispenser of the above embodiment of the present invention, the restriction that the fluid filling time in the suction step gives to the intermittent cycle is avoided.
本発明におけるねじ溝ポンプの役割は、流体を正方向(吐出側)に流し易いが、逆流は難しい「一方向ダイオード」であると考えてよい。 ね じ The role of the thread groove pump in the present invention may be considered to be a “one-way diode” in which the fluid easily flows in the forward direction (discharge side), but the backflow is difficult.
[3]マルチヘッドの場合
(1)マルチヘッド化の課題
以上説明したディスペンサの実施形態又は実施例は、いずれも流体補給装置の一例であるポンプ部とピストン駆動部が一対で構成されたシングルヘッドであった。
[3] In the case of a multi-head (1) The problem of multi-heading The above-described embodiment or example of the dispenser is a single head in which a pump unit and a piston driving unit, each of which is an example of a fluid supply device, are configured as a pair. Met.
以下、本発明のヘッドをさらに生産タクトアップする方策について述べる。 方 Hereinafter, measures for further increasing the production tact time of the head of the present invention will be described.
前述したように、PDPに蛍光体層を形成するための課題、すなわち、スクリーン印刷方式、フオトリソグラフィ方式に係る前述した課題を解決するために、ディスペンサを用いた直接描画方式(ダイレクトパターニング)を実現させて欲しいという要望が強い。しかし,ディスペンサを用いてパネル面に蛍光体層を形成する場合でも、スクリーン印刷方式と同等の生産タクトが要望される。
本発明を独立セル内に蛍光体を間欠塗布するプロセスに適用する場合、前述した塗布プロセスの条件、(i)1ドット当たりの吐出量が一定、(ii)周期が一定、(iii)超高速塗布、に加えて次の条件が必要となる。
As described above, a direct drawing method (direct patterning) using a dispenser is realized in order to solve the problems for forming the phosphor layer on the PDP, that is, the above-mentioned problems relating to the screen printing method and the photolithography method. There is a strong demand to have it done. However, even when a phosphor layer is formed on a panel surface using a dispenser, a production tact equivalent to a screen printing method is required.
When the present invention is applied to the process of intermittently applying the phosphor in the independent cell, the conditions of the above-described application process, (i) the ejection amount per dot is constant, (ii) the period is constant, and (iii) ultra-high speed The following conditions are required in addition to the application.
(iv)マルチヘッドであること
(v)各ヘッドの流量を補正できること
上記(v)の理由について以下説明する。第2実施例で示したように、流体補給装置の一例であるポンプと、ピストンを駆動する軸方向駆動装置を分離して塗布装置を構成すれば、1セットのポンプ部から複数個のピストン駆動部に流体を分枝して補給することにより、マルチノズルを有する塗布ヘッドが実現できる。
(Iv) Multi-head (v) Able to correct the flow rate of each head The reason for the above (v) will be described below. As shown in the second embodiment, a pump as an example of a fluid replenishing device and an axial driving device for driving a piston can be separated into an application device to form a plurality of piston driving units from one set of pump units. By branching and replenishing fluid to the section, a coating head having multiple nozzles can be realized.
図11の斜視図において、200は流体補給装置の一例であるポンプ部、201、202,203は圧電アクチュエータとピストンで構成されるピストン駆動部A,B,Cである。204は内部にポンプ部200と上記ピストン駆動部を繋ぐ流通路(図10の64に相当)が形成された筐体である。
In the perspective view of FIG. 11,
図12はマルチヘッドの場合の等価回路モデルを示す。 FIG. 12 shows an equivalent circuit model in the case of a multi-head.
Psqu11、Psqu12、Psqu13は各ピストン駆動部の第1次スクイーズ圧力、Rp1、Rp2、Rp3はピストン端面の半径方向の流体抵抗、Rn1、Rn2、Rn3は各ノズル抵抗である。Rp1〜Rp3の大きさは16式で示されるように、隙間hの3乗に逆比例する。Rp1〜Rp3は、塗布装置を解体することなく流量を調節できる「可変抵抗」である。 Psqu11, Psqu12, and Psqu13 are primary squeeze pressures of the respective piston driving units, Rp1, Rp2, and Rp3 are fluid resistances in the radial direction of the piston end faces, and Rn1, Rn2, and Rn3 are nozzle resistances. The magnitudes of Rp1 to Rp3 are inversely proportional to the cube of the gap h, as shown in equation (16). Rp1 to Rp3 are “variable resistances” that can adjust the flow rate without dismantling the coating device.
前述した実施例では、ピストン端面とその対向面間の隙間hを充分に大きく設定して、第1次スクイーズ圧力の発生を極力押さえることにより、1ドット当たりの吐出量はポンプ部の条件設定(たとえば回転数)だけで決まる構成となっていた。1セットのポンプ部から複数個のピストン駆動部に流体を分枝して補給する場合、各ピストン駆動部の寸法精度、流路抵抗などが厳密に等しく構成できれば、ポンプ部から供給される流量は同一配分される。しかし、数%の塗布量の精度が要求されるディスプレイ等の塗布対象については、流量精度は微調整できる方が好ましい。 In the above-described embodiment, the gap h between the end face of the piston and the opposing face is set to be sufficiently large, and the generation of the primary squeeze pressure is suppressed as much as possible. (For example, the number of revolutions). When branching and replenishing fluid from a set of pump units to a plurality of piston drive units, if the dimensional accuracy, flow path resistance, etc. of each piston drive unit can be made strictly equal, the flow rate supplied from the pump unit will be Equally distributed. However, it is preferable that the flow rate accuracy can be finely adjusted for an application target such as a display which requires an application amount accuracy of several percent.
(2)流量調整方法
ここで、再度本研究が導出した基礎式(11式)に立ち返ることにする。
(2) Flow adjustment method Here, let us return to the basic equation (Eq. 11) derived again by this research.
図13のグラフは、ねじ溝の回転数N=300rpmの条件下で、ピストンの最小隙間hmin=15μmとhmin=150μmの場合について、(11)式を用いて吐出圧力特性を求め、比較したものである。直感的な予想に反して、両者の比較からピストンの最小隙間hminが大きくなると、吐出圧力の振幅は増大するという驚くべき結果が得られる。1ドット当たりの吐出量はhmin=150μmの方が大きい。 The graph of FIG. 13 shows that the discharge pressure characteristics are obtained by using the equation (11) in the case where the minimum clearance of the piston is h min = 15 μm and h min = 150 μm under the condition that the rotation speed of the thread groove is N = 300 rpm. It was done. Contrary to the intuitive expectation, a comparison between the two shows the surprising result that as the minimum clearance h min of the piston increases, the amplitude of the discharge pressure increases. The ejection amount per dot is larger when h min = 150 μm.
ピストンの最小隙間hminが増大すると、第1次スクイーズ圧力Psqu1→0となるが、同時にピストン端面とその対向面のスラスト流体抵抗Rp→0となるため、分圧比(=Rn/(Rs+Rp+Rn)が増大する。(13式参照)
本解析条件では、Psqu1→0となる影響よりも、上記分圧比が増大する影響の方が大きいために、hminの増加に伴い圧力Piの振幅は増大している。
When the minimum clearance h min of the piston increases, the primary squeeze pressure Psqu1 → 0, but at the same time, the thrust fluid resistance Rp → 0 between the piston end surface and the opposing surface, so that the partial pressure ratio (= Rn / (Rs + Rp + Rn)) Increase (see equation 13)
In this analysis conditions, Psqu1 → 0 become than impact, because towards the effect of the partial pressure ratio is increased larger, the amplitude of the pressure Pi with increasing h min is increasing.
図14Bのグラフは、図14Aにおいて、N=300rpmの条件下で、ピストンの最小隙間hminに対する1ドット当たりの吐出量を求めたものである。hmin=0.1mm近傍を超えると、1ドット当たりの吐出量Qsはhminに依存せず一定値Qs→Qseに収束していく。吐出量の収束値Qseは前述したように、ピストンのストローク、最小隙間などと無関係に、流体供給装置の一例であるポンプの圧力流量特性と、ポンプ負荷(吐出ノズル流体抵抗Rn)で決まる動作点により決定される。 The graph in FIG. 14B shows the ejection amount per dot with respect to the minimum clearance h min of the piston under the condition of N = 300 rpm in FIG. 14A. When h min exceeds about 0.1 mm, the ejection amount Qs per dot converges to a constant value Qs → Qse without depending on h min . As described above, the convergence value Qse of the discharge amount is independent of the stroke of the piston, the minimum clearance, and the like, and the operating point determined by the pressure flow characteristic of the pump as an example of the fluid supply device and the pump load (discharge nozzle fluid resistance Rn). Is determined by
さて、以上の解析から得られた知見から、各ヘッドの流量調節は次のいずれかを選べばよい。 By the way, based on the knowledge obtained from the above analysis, the flow rate adjustment of each head may be selected from the following.
(i)各ヘッド間の流量のバラツキが大きい場合は、第1次スクイーズ圧力の影響を強く受ける領域、すなわち、隙間に対する吐出量の傾きが急峻な0<hmin<hxの範囲で、ピストンの最小隙間hminを設定する。 (I) When the variation in the flow rate between the heads is large, the piston is moved in a region that is strongly influenced by the primary squeeze pressure, that is, in a range of 0 <h min <h x where the gradient of the discharge amount with respect to the gap is steep. Is set as the minimum gap h min .
(ii)1ドット当たりの塗布量を極めて高精度に確保したい場合は、隙間に対する吐出量の傾きが滑らかなhmin≒hx近傍に、ピストンの最小隙間hminを設定する。 (Ii) When it is desired to ensure the application amount per dot with extremely high accuracy, the minimum clearance h min of the piston is set near h min ≒ h x where the gradient of the discharge amount with respect to the clearance is smooth.
上記hxは、0<hmin<hxの領域におけるhminに対するQs曲線の包絡線(I)と、Qs=Qseの直線(II)の交点の値とする。言い換えれば、上記hxは、1ドット当たりの総吐出量Qsのh0における接線と、1ドット当たりの総吐出量Qsが概略一定になる地点での接線との交点とする。 The h x is, 0 <h min <envelope of Qs curves for h min in the region of h x and (I), the value at the intersection of the straight line (II) of Qs = Qse. In other words, the h x is the intersection of the tangent at h 0 of the total discharge amount Qs per dot, the total discharge quantity Q s per one dot the tangent at the point to be substantially constant.
ピストンの変位は、ピストンの絶対位置を検出する変位センサーを配設して閉ループ制御を施せば、任意の位置決め制御が可能である。但し、圧電素子、超磁歪素子などの電磁歪素子を用いた場合は、ストローク限界(0〜数十ミクロン)があるために、ピストンの最小隙間hminの調節は、機械的な方法と電子制御による方法を組み合わせて用いてもよい。 Arbitrary positioning control is possible for the displacement of the piston by disposing a displacement sensor for detecting the absolute position of the piston and performing closed-loop control. However, when using an electrostrictive element such as a piezoelectric element or a giant magnetostrictive element, there is a stroke limit (0 to several tens of microns). Therefore, adjustment of the minimum clearance h min of the piston is performed by a mechanical method and electronic control. May be used in combination.
たとえば、最初にピストンの位置を機械的に粗く位置決めした後、流量測定のデータを基に、電子制御を用いて再度各ヘッドのピストン位置を補正すればよい。 For example, after first mechanically positioning the piston position roughly, the piston position of each head may be corrected again using electronic control based on the data of the flow rate measurement.
また、流量調節に上記(i)(ii)のいずれを用いる場合でも、供給源ポンプの出力流量の設定方法と併用すれば、ピストン端面とその対向面間の隙間が充分に大きなところで、流量調節できる。たとえば、流量が大きすぎて、ピストンの最小隙間hminを小さく設定せざるを得ない場合は、ねじ溝ポンプの回転数を低下させれば、hminは大きく設定できるようになる。この点は後述するように、粉流体を扱う場合に有利となる。 In any of the above cases (i) and (ii), when the flow rate is adjusted in combination with the setting method of the output flow rate of the supply pump, the flow rate adjustment is performed at a place where the gap between the piston end face and the opposed face is sufficiently large. it can. For example, if the flow rate is too large and the minimum clearance h min of the piston has to be set small, h min can be set large by reducing the rotation speed of the thread groove pump. This is advantageous when handling powder fluid, as will be described later.
マルチヘッドのヘッド間の流量差補正に用いた上記方策は、シングルヘッドの場合も適用できる。シングルヘッドの場合、ピストンの最小隙間をhmin≒hx近傍、あるいは0<hmin<hxの範囲に設定しておき、ポンプのモータ回転数を変える代わりに、hminを調節すれば高速流量制御ができる。モータの回転数制御の応答性は、せいぜい0.01〜0.05秒レベルであり限界があるが、電磁歪素子で駆動されるピストンの制御応答性は0.001秒以下まで可能である。 The above-described measure used for correcting the flow difference between the heads of the multi-head can also be applied to the case of the single head. In the case of a single head, the minimum clearance of the piston is set in the vicinity of h min ≒ hx or in the range of 0 <h min <hx, and instead of changing the motor rotation speed of the pump, high speed flow control can be performed by adjusting h min. Can be. The responsiveness of the rotation speed control of the motor is at most on the order of 0.01 to 0.05 seconds and has a limit, but the control responsiveness of the piston driven by the electromagnetic strain element can be up to 0.001 seconds or less.
ピストンの最小隙間hminで流量を調節するのではなく、ピストン入力変位波形の平均値、あるいは中心値で流量を調節してもよい。 Instead of adjusting the flow rate with the minimum clearance h min of the piston, the flow rate may be adjusted with the average value or the center value of the piston input displacement waveform.
ピストンの最小隙間をhmin≒hx近傍、あるいは0<hmin<hxの範囲に設定した場合、間欠塗布の切れ味を改善する場合は、13式において、上記隙間hの時間微分が最大値をもつときの第1次スクイーズ圧力Psqu1=Psqu10、第2次スクイーズ圧力Psqu2=Psqu20としたとき、Ps0+Psqu10+Psqu20<0となるように、モータの回転数、ピストン・ストローク、間欠周波数などを設定すれば良い。
When the minimum clearance of the piston is set near h min ≒ hx, or in the range of 0 <h min <hx, in order to improve the sharpness of the intermittent application, the time derivative of the clearance h has the maximum value in
(2)塗布装置と塗布方法について
図11の斜視図に一例を示したように、流体補給装置の一例である1セットのポンプ部に対して、ピストン駆動部を複数個配設する構成にすれば、装置全体を大幅に小型化できる。通常、流体補給装置の一例であるポンプ部の小型化は限界があるが、ピストン駆動部は小径の圧電アクチュエータ等の適用が可能であり、マルチヘッド構成にした場合、各ノズル間のピッチを充分小さくできる。
(2) Coating Apparatus and Coating Method As shown in an example in the perspective view of FIG. 11, a plurality of piston driving units are provided for one set of pump units as an example of a fluid replenishing device. If this is the case, the entire device can be significantly reduced in size. Normally, there is a limit to the miniaturization of a pump unit, which is an example of a fluid replenishing device, but a small-diameter piezoelectric actuator or the like can be applied to the piston driving unit. Can be smaller.
さらに、図11に示したマルチヘッドをサブユニットとして、このサブユニットを複数個組み合わせた塗布装置としてもよい。 Further, the multi-head shown in FIG. 11 may be used as a subunit, and a plurality of subunits may be combined to form a coating apparatus.
ここで図15に示すように、マルチノズルを有する本発明の上記実施形態又は実施例のディスペンサが基板上を相対的に移動しながら、PDPの独立セル内に蛍光体を打ち込んでいくプロセスを想定する。850は背面板を構成する第二基板、851はバリアリブより形成された独立セルである。独立セル851は、RGB各色の蛍光体が打ち込まれるセル851R、851G、851Bより構成される。また、蛍光体852は、R色(赤)の蛍光体852R、G色(緑)の蛍光体852G、B色(青)の蛍光体852Bが用いられる。図15では、ディスペンサのノズル部のみを記載しており、ディスペンサ本体の図は省略している。
Here, as shown in FIG. 15, it is assumed that the dispenser according to the embodiment or the example of the present invention having a multi-nozzle drives the phosphor into the independent cell of the PDP while relatively moving on the substrate. I do.
ここで一つのノズル853だけに注目する。独立セル内に蛍光体をディスペンサから飛翔させて打ち込んでいく本工法では、図16の拡大図に示すように、吐出ノズル853の先端とバリアリブ頂点854間の距離Hを保つ必要がある。その理由は次ぎの通りである。PDP独立セルの容積はたとえば実施例の場合、V=0.65mm(縦)×0.25mm(横)×0.12mm(深さ)≒0.02mm3程度であり、この容器一杯に蛍光体ペーストを充填させる必要がある。なぜならば前述したように、蛍光体用塗工液の充填・乾燥工程を経て、揮発分が除去された後、セル内壁に肉厚の蛍光体層を形成する必要があるからである。
Here, attention is focused on only one
セル内に蛍光体ペーストを打ち込んでいる段階では、高粘度ペーストはその流動性の悪さゆえに、すみやかにはセル容器全体に充填されない。そのメニスカスはバリアリブ頂点854よりも盛り上がった形を保ちながら、上部からペーストが充填される形となる。したがって、対象とするセル内への塗布が終了した段階でも、メニスカスは平坦化していない。塗布途中の段階で、吐出ノズル853先端がこの盛りあがった蛍光体メニスカスに接触すると、ノズル先端に液が附着するため、ノズルから流出した流体がノズル先端の流体魂の影響を受けて様々なトラブルの要因となる。そのため、吐出ノズル853の先端とバリアリブ頂点854間の距離Hは十分な距離を保つ必要がある。
At the stage where the phosphor paste is being poured into the cell, the high-viscosity paste is not immediately filled in the entire cell container due to its poor fluidity. The meniscus has a shape filled with the paste from above while maintaining the shape raised above the
ノズル先端の液附着を防止するために、実施例では、H≧0.5mmは必要であった。さらに、H≧1.0mmにすれば液附着防止は十分であり、長時間にわたる信頼性の高い間欠塗布を達成することができた。 H In the examples, H ≧ 0.5 mm was required in order to prevent the liquid from adhering to the nozzle tip. Further, if H ≧ 1.0 mm, prevention of liquid adhesion is sufficient, and highly reliable intermittent coating over a long period of time could be achieved.
吐出ノズル853の先端とその対向面のギャップHを十分に大きく保ち、かつ高粘度・粉流体を飛翔させながら、粉体粒径よりも十分に大きな流通路のギャップを維持した状態で、所定の「独立セル」内に高速で狙い撃ちする工法は、本発明の上記実施形態又は実施例のディスペンサによって可能としたものである。
The gap H between the tip of the
従来式の場合、「ジェット式ディスペンサ」(図26)、「インクジェット式」(図28)の場合は、いずれも塗布流体を飛翔させることができた。 (4) In the case of the conventional type, in the case of the “jet type dispenser” (FIG. 26) and in the case of the “ink jet type” (FIG. 28), the coating fluid was able to fly.
しかし、前述したように、「ジェット式ディスペンサ」の場合、相対移動する部材間に機械的な隙間ゼロの摺動部があるために、蛍光体微粒子などを有する粉流体の長時間にわたる使用は難しい。また、「インクジェット式」は、その原理、構造面から100mPa・s以上の高粘度流体、及び粒子径が数ミクロンの粉流体の対応は困難である。したがって、本発明を用いた塗布装置の特徴を要約すれば、
(1)数千〜数万mPa・s(cps)オーダーの高粘度流体に対応できる。
(2)数μm以上の粉体径を含有する塗布材料でも、目詰まりが発生しない。
(3)間欠塗布がmsecオーダーの短い周期、あるいはそれ以下で打てる。
(4)塗布流体を、吐出ノズルから0.5〜1.0mm以上離して遠距離飛翔できる。
(5)1ドット当たりの塗布量が高い精度で確保できる。
(6)マルチヘッド化が容易で、構造がシンプルである。
上記(1)〜(6)は従来スクリーン印刷方式、フォトリソグラフィー方式に代わり、ディスペンサを用いて、独立セル方式の蛍光体層をダイレクト・パターンニングで達成するための必要条件でもある。以下、上記(1)〜(6)が必要条件とされる理由、及び、本ディスペンサが上記特徴を有する理由について少し補足する。
However, as described above, in the case of the “jet dispenser”, it is difficult to use a powder fluid having phosphor fine particles or the like for a long time because there is a mechanically zero sliding portion between the relatively moving members. . In addition, the "ink-jet type" is difficult to handle a high-viscosity fluid of 100 mPa · s or more and a powder fluid having a particle diameter of several microns from its principle and structure. Therefore, to summarize the characteristics of the coating apparatus using the present invention,
(1) It can correspond to a high-viscosity fluid of the order of thousands to tens of thousands of mPa · s (cps).
(2) No clogging occurs even with a coating material having a powder diameter of several μm or more.
(3) Intermittent application can be performed in a short cycle of the order of msec or less.
(4) The coating fluid can fly a long distance away from the discharge nozzle by 0.5 to 1.0 mm or more.
(5) The coating amount per dot can be secured with high accuracy.
(6) Multi-heading is easy and the structure is simple.
The above (1) to (6) are also necessary conditions for achieving the independent cell type phosphor layer by direct patterning using a dispenser instead of the conventional screen printing method and photolithography method. Hereinafter, the reason why the above conditions (1) to (6) are required and the reason why the present dispenser has the above characteristics will be supplemented a little.
蛍光体層を形成する上で上記(1)が必要とされる理由は、前述したように、塗布・乾燥後、10〜40μm程度の蛍光体層をリブ壁面に厚盛りするために、蛍光体を含有する塗工材料は溶剤の量を少なくした粘度の高いペースト状流動体を用いる必要があるからである。また、本発明が数千〜数万mPa・s(cps)オーダー、具体的には、5000〜100,000mPa・sオーダーの高粘度流体に対応できる理由のひとつは、本発明の実施例では、流体補給装置にねじ溝ポンプを用いており、高粘度流体をピストン側(吐出室)に圧送するポンピング圧力がこのねじ溝ポンプで容易に得られるからである。また、高粘度流体を用いた場合、スクイーズ圧力は粘度に比例するため、大きな吐出圧力が発生する。発生圧力をPi=10MPaとし、たとえば表1からピストン径Do=3mmとしたとき、ピストンに加わる軸方向荷重f=0.00152×π×10×106≒70Nである。本実施例では、ピストン側は上記荷重に耐え得る耐荷重の大きな電磁歪アクチュエータを用いている。
The reason why the above (1) is required in forming the phosphor layer is that, as described above, after coating and drying, the phosphor layer having a thickness of about 10 to 40 μm is thickly formed on the rib wall surface. This is because it is necessary to use a high-viscosity paste-like fluid in which the amount of the solvent is reduced for the coating material containing. Further, one of the reasons that the present invention can cope with high-viscosity fluids on the order of thousands to tens of thousands of mPa · s (cps), specifically, on the order of 5,000 to 100,000 mPa · s, is that in the examples of the present invention, This is because a thread groove pump is used for the fluid replenishing device, and a pumping pressure for pumping a high-viscosity fluid to the piston side (discharge chamber) can be easily obtained by the thread groove pump. When a high-viscosity fluid is used, a large discharge pressure is generated because the squeeze pressure is proportional to the viscosity. When the generated pressure is P i = 10 MPa, for example, when the
蛍光体層を形成する上で上記(2)が必要とされる理由は、前述したように、ディスプレイが高輝度を得るためには、通常数ミクロンオーダー粒径の蛍光体微粒子が最適とされるからである。また、本発明のディスペンサが流路内での目詰まりが発生しにくい理由は、第2次スクイーズ圧力を利用できるため、最も目詰まりし易いピストンとその対向面の隙間の最少値hminを、粉体粒径よりも十分に大きく、たとえば、hmin=50〜150μm、あるいはそれ以上に設定できるからである。 The reason (2) is required in forming the phosphor layer is that, as described above, in order to obtain a high luminance of the display, phosphor fine particles having a particle size of several microns are usually optimal. Because. In addition, the reason why the dispenser of the present invention is less likely to cause clogging in the flow path is that the secondary squeeze pressure can be used, so the minimum value h min of the gap between the piston that is most likely to be clogged and its opposing surface is This is because it can be set sufficiently larger than the powder particle size, for example, h min = 50 to 150 μm or more.
独立セル方式の蛍光体層をダイレクト・パターンニングで達成する上で上記(3)が必要とされる理由は次のようである。たとえば、42インチワイドPDPの場合、画素数は縦852RGB×横480とすれば、独立セル数=3×408960≒123万個である。蛍光体の塗布プロセスに許容される時間TP=30sec、100個のノズルを塗布装置に装着すると仮定すれば、1ショット当りの時間TS=30×100/1230000≒0.0024secである。この値は、従来エアー式、ねじ溝式ディスペンサの応答性の1/100以下である。したがって量産性を考慮したとき、従来式をはるかに凌駕する高速応答ディスペンサが必要である。 The reason (3) is required to achieve the independent cell type phosphor layer by direct patterning is as follows. For example, in the case of a 42-inch wide PDP, if the number of pixels is 852 RGB × 480 in width, the number of independent cells = 3 × 408960 ≒ 1.23 million. Assuming that the time T P allowed for the phosphor application process is 30 seconds and 100 nozzles are mounted on the application device, the time per shot T S = 30 × 100/12300000 ≒ 0.0024 seconds. This value is 1/100 or less of the response of the conventional pneumatic and screw groove type dispensers. Therefore, when mass production is considered, a high-speed response dispenser far exceeding the conventional type is required.
本発明のディスペンサが上記(3)を実現できる理由の一つは, ピストン端面とその対向面間の隙間hminを大きく、たとえば50〜150μm、あるいはそれ以上に設定できるため、流体の充填工程(ピストンが上昇した状態での吸入工程)において、供給源ポンプから吐出室(図1の14、図10の68)へ繋がる流路の流体抵抗を極力小さくできるからである。吐出ノズルに繋がる半径方向流路の流体抵抗が小さいため、流動性の悪い高粘度流体の場合でも充填時間を短くできる。 One of the reasons that the dispenser of the present invention can realize the above (3) is that the gap h min between the piston end face and the opposing face can be set to a large value, for example, 50 to 150 μm or more. This is because the fluid resistance of the flow path leading from the supply pump to the discharge chamber (14 in FIG. 1 and 68 in FIG. 10) can be reduced as much as possible in the suction process with the piston raised. Since the fluid resistance of the radial flow path connected to the discharge nozzle is small, the filling time can be shortened even for a highly viscous fluid having poor fluidity.
また、本ディスペンサでは、たとえば0.1msec以下の高い応答性を有する圧電素子、超磁歪素子等を用いた電磁歪アクチュエータを効果的に用いることができる。電磁歪アクチュエータのストロークは、実用レベルで30〜50μm程度が限界であるが、本ディスペンサでは第2次スクイーズ圧力を利用しているため、隙間hminが大きな状態でも、大きな圧力を発生できる。第2次スクイーズ圧力は、式12から分かるように、隙間hの絶対値には依存せず、隙間の微分dh/dt(速度)のみに依存する。したがって、大きな速度dh/dtの得られる電磁歪アクチュエータの長所を活かすことにより、鋭敏かつ短い周期で、5〜10MPaあるいはそれ以上の高いピークを持つ吐出圧力が容易に得られるのである。
Further, in the present dispenser, an electromagnetic strain actuator using a piezoelectric element, a giant magnetostrictive element, or the like having a high response of, for example, 0.1 msec or less can be effectively used. The limit of the stroke of the electromagnetic strain actuator is about 30 to 50 μm at a practical level. However, since the dispenser uses the secondary squeeze pressure, a large pressure can be generated even when the gap h min is large. As can be seen from
従来式である「ジェット式ディスペンサ」(図26)の場合、ニードル555を駆動するメカニズムを電磁歪アクチュエータに置きかえることは容易と思われる。しかしこの場合、図27Aの吸入工程において、球面形状の凸部559と凹部561の間で形成される吸入部564の隙間は、電磁歪アクチュエータのストロークでは、せいぜい数十μmしかとれない。その結果、主に高粘度流体の場合、ポンプ室553に流体が充填されるのに時間を要するため、高速応答性を有する電磁歪アクチュエータを用いた折角の効用が活かされないのである。
In the case of a conventional “jet type dispenser” (FIG. 26), it seems easy to replace the mechanism for driving the
蛍光体層をダイレクト・パターンニングで形成する上で上記(4)が必要とされる理由は、前述したように、塗布途中段階で、バリアリブ頂点よりも盛り上がった蛍光体メニスカスと吐出ノズル先端の接触を防止する必要があるからである。また、上記(4)を実現できる理由は、前述したように、本ディスペンサは電磁歪アクチュエータの高速応答性を利用して、鋭敏で、5〜10MPaあるいはそれ以上の高いピークを持つ吐出圧力が容易に得ることができるからである。このノズル先端の表面張力に打ち勝つ高いピーク圧を利用して、高粘度流体の場合でも遠距離飛翔ができる。 The reason (4) above is required in forming the phosphor layer by direct patterning is that, as described above, the contact between the phosphor meniscus raised from the top of the barrier rib and the tip of the discharge nozzle during the coating process. It is necessary to prevent this. Further, the reason why the above (4) can be realized is that, as described above, the present dispenser utilizes the high-speed response of the electromagnetic strain actuator to easily perform a sharp discharge pressure having a high peak of 5 to 10 MPa or more. It is because it can be obtained. By utilizing the high peak pressure that overcomes the surface tension at the nozzle tip, long-range flight can be performed even with a high-viscosity fluid.
上記(5)が必要とされる理由は、独立セル内の蛍光体充填量の精度は、たとえば、±5%程度必要とされるからである。上記(5)が実現できる理由は、本ディスペンサの間欠塗布における1ドット当りの塗布量が、基本的にピストンのストローク、絶対位置、塗布流体の粘度に依存せず、「供給源ポンプの圧力流量特性と吐出ノズル流体抵抗の動作点における流量」と、単位時間当りの塗布回数だけで決定されるからである。具体的には、供給源ポンプにねじ溝ポンプを用いた場合、間欠周波数とねじ溝軸の回転数を変えるだけで1ドット当りの所定の塗布量を設定できる。 (5) The reason why the above (5) is required is that the accuracy of the phosphor filling amount in the independent cells needs to be, for example, about ± 5%. The reason (5) can be realized is that the amount of application per dot in the intermittent application of the dispenser basically depends on the stroke of the piston, the absolute position, and the viscosity of the application fluid. This is because the flow rate at the operating point of the characteristics and the discharge nozzle fluid resistance is determined only by the number of application times per unit time. Specifically, when a thread groove pump is used as the supply pump, a predetermined application amount per dot can be set only by changing the intermittent frequency and the rotation speed of the thread groove shaft.
従来式ディスペンサの場合は、ピストンのストローク、絶対位置、塗布流体粘度は、いずれも吐出量に多大な影響を与えるため、厳密な管理が必要である。たとえば、エアー式ディスペンサの場合、吐出量は流体粘度に逆比例する。
ジェット式の場合は、吐出量はストロークに正比例する。本ディスペンサでは、
ねじ溝軸の回転数はDCサーボモータを用いて、一定回転数を維持するように制御すればよく、間欠塗布量精度を損なう要因は僅少である。
In the case of a conventional dispenser, the stroke, the absolute position, and the viscosity of the application fluid of the piston all have a great influence on the discharge amount, so that strict control is required. For example, in the case of an air type dispenser, the discharge amount is inversely proportional to the fluid viscosity.
In the case of the jet type, the discharge amount is directly proportional to the stroke. In this dispenser,
The number of rotations of the thread groove shaft may be controlled using a DC servomotor so as to maintain a constant number of rotations, and the factor that impairs the accuracy of the intermittent application amount is small.
上記(6)が必要とされる理由は、ダイレクト・パターンニングの場合、少なくとも数十個のヘッドを塗布装置に搭載する必要があるからである。従来工法に代わり得るためには、スクリーン印刷方式、フォトリソグラフィー方式と比べて遜色のないメンテナンス性が要求される。
上記(6)が実現できる理由は、本塗布装置では上記(5)同様に、間欠塗布における1ドット当りの塗布量が、ピストンのストローク、絶対位置に鈍感にできるため、ピストン駆動部(図10の67)の構成をシンプルにできるからである。つまり、ピストン駆動部における相対移動する部材(図10の57、52)の高精度加工、組み立て時の部材間の正確な位置合わせ、ピストン・ストロークの絶対精度の確保など、従来ディスペンサで要求されるこれらの工程管理が、本ディスペンサではそれ程要求されない。したがって、複数本のピストンを独立駆動するマルチヘッド全体もおおいに簡素化できる。
The reason (6) is required is that in the case of direct patterning, it is necessary to mount at least several tens of heads on the coating apparatus. In order to be able to replace the conventional construction method, maintenance properties comparable to those of the screen printing method and the photolithography method are required.
The reason (6) can be realized is that the application amount per dot in the intermittent application can be insensitive to the stroke and the absolute position of the piston in the present application apparatus, similarly to the above (5). This is because the configuration 67) can be simplified. That is, conventional dispensers require high-precision machining of members (57 and 52 in FIG. 10) that move relative to each other in the piston drive unit, accurate alignment between members during assembly, and ensuring absolute accuracy of piston stroke. These process controls are not so required in this dispenser. Therefore, the entire multi-head that independently drives a plurality of pistons can be greatly simplified.
(3)ダイヤフラム式ヘッド構造について
図17A〜図17Dは本発明の第3実施形態を示すものである。吐出室(図1の14、図10の68相当)をダイヤフラムとその対向面で形成し、このダイヤフラムを直接圧電アクチュエータで駆動させて、ダイヤフラムとその対向面の隙間を可変させた場合を示す。流体補給装置の一例であるねじ溝ポンプと、スクイーズ圧力を発生させるピストンは、第2実施例同様に分離して構成している。
(3) Diaphragm type head structure FIGS. 17A to 17D show a third embodiment of the present invention. A case is shown in which a discharge chamber (corresponding to 14 in FIG. 1 and 68 in FIG. 10) is formed by a diaphragm and its facing surface, and this diaphragm is directly driven by a piezoelectric actuator to change the gap between the diaphragm and its facing surface. The thread groove pump, which is an example of the fluid replenishing device, and the piston that generates the squeeze pressure are separately configured as in the second embodiment.
図17Aは正面一部断面図、図17Bは側面図、図17Cは上面図、図17Dは上部底板と下部底板で形成される流通路を示す図、図17Eは上記ダイヤフラム部分の拡大一部断面図である。 17A is a partial front sectional view, FIG. 17B is a side view, FIG. 17C is a top view, FIG. 17D is a view showing a flow passage formed by an upper bottom plate and a lower bottom plate, and FIG. 17E is an enlarged partial cross section of the diaphragm portion. FIG.
301は主軸であり、ハウジング302に対して回転方向に移動可能に収納されている。主軸301は回転伝達装置の一例であるモータ303により回転駆動される。324は主軸301を支持する軸受である。304は主軸301とハウジング302の相対移動面に形成されたねじ溝、305は流体の吸入口、306は塗布材料307を収納するシリンジ、308は補助エアー圧を供給するためのエアー配管である。309はモータの出力軸310と主軸301を連結する継手、311は上部底板に形成されたねじ溝ポンプ側の十分に大きな流路径(数ミリメーター程度)を有する吐出口である。
312はピストン、313はこのピストン312を軸方向に移動させる軸方向駆動装置の一例である圧電アクチュエータ、314は圧電アクチュエータ313の上端部を固定する圧電アクチュエータ用ハウジング、315はピストン312の端面である。316は上部底板、317は下部底板、318は中間シート、319は上部底板316と下部底板317の間に、中間シート318の厚みを利用して形成された流通路である。320は上部底板316の肉厚を薄くして形成されたダイヤフラム、321は下部底板317に装着された吐出ノズルである。下部底板317と吐出ノズル321に吐出口322が形成されている。
ダイヤフラム320とその固定側対向面323が隙間方向に相対移動する2面となる。軸方向駆動装置の一例である圧電アクチュエータ313は、ダイヤフラム320と固定側対向面323の間に軸方向相対位置に変化を与える。この軸方向駆動装置によって、相対移動面の隙間h[図17E参照]を変化させる点は、図1、図10の実施例と同様である。
(4) The
本実施例のヘッド構造により、ねじ溝ポンプの出口から吐出口に至る流通路を完全密封状態にできるため、ピストン部のシールが不要となった。 (4) With the head structure of this embodiment, the flow passage from the outlet of the thread groove pump to the discharge port can be completely sealed, so that the seal of the piston portion is not required.
また、電磁歪アクチュエータの出力端を、直接ダイヤフラムに押し当てた状態で駆動できるため、機械的稼動部の質量を軽くできる。すなわち、図10の構造におけるピストン57に相当する部分を小さくできるため、電磁歪アクチュエータの慣性負荷を小さくできる。その結果、より高い周波数での間欠塗布が可能となった。
Also, since the output end of the electromagnetic strain actuator can be driven while being pressed directly against the diaphragm, the mass of the mechanically operating part can be reduced. That is, since the portion corresponding to the
図17Aに、本塗布装置の制御ブロック図の一例を簡略化して示す。325は圧電アクチュエータ313の駆動方法を与える指令信号発生器、326は制御コントローラ、327は圧電アクチュエータ313の駆動電源であるドライバー、328はステージに設けられたリニアスケールからの位置情報を示す。予め決定されているピストンの立上り・立下り波形、間欠周期、振幅、最小隙間などの指令信号と、塗布装置と基板の相対速度と相対位置を検出するリニアスケールからの情報328を基に、制御コントローラ326を経て、圧電アクチュエータ313がドライバー327により駆動される。
FIG. 17A shows a simplified control block diagram of the present coating apparatus. 325 is a command signal generator for giving a driving method of the
ピストン312の軸方向駆動装置として実施例では圧電アクチュエータ313を用いたが、電磁歪アクチュエータのひとつである超磁歪アクチュエータを用いてもよい。
Although the
(4)流量調整の別方法について
図18A,図18Bは本発明の第4実施形態を示すもので、第1次スクイーズ圧力と第2次スクイーズ圧力を発生させるピストン(図17Aの312)の最少隙間hminの設定で各ヘッド間の流量のばらつきを補正するのではなく、ねじ溝ポンプから各ノズルに至る流通路の途中に別途流量補正機能(装置)を設けた場合を示す。図18Aは正面一部断面図、図18Bはねじ溝ポンプとダイヤフラムを繋ぐ流通路を示す図である。351は主軸、352はハウジング、353はモータ、354はねじ溝、355は吸入口、356は塗布材料357のシリンジ、358はエアー配管である。359は継手、360はねじ溝ポンプ側の十分に大きな流路径(数ミリメーター程度)を有する吐出口、361はメインピストン、362は軸方向駆動装置の一例である圧電アクチュエータ、363は圧電アクチュエータ用ハウジング、364は上部底板、365は下部底板、366は中間シート、367は上部底板364と下部底板365の間に形成された流通路である。368は上部底板364の肉厚を薄くして形成されたメインピストン用ダイヤフラム、369は吐出ノズルである。370は流量補正用圧電アクチュエータ、371は上部底板365の肉厚を薄くして形成された流量補正用ダイヤフラムである。メインピストン用ダイヤフラム368とその固定側対向面が隙間方向に相対移動する2面となるという点は第3実施例と同様である。但し、この場合はメインピストンの最少隙間hminは十分に大きく、たとえば、hmin>150μmに設定しておく。
(4) Another Method of Flow Rate Adjustment FIGS. 18A and 18B show a fourth embodiment of the present invention, in which the minimum number of pistons (312 in FIG. 17A) for generating the primary squeeze pressure and the secondary squeeze pressure is shown. This example shows a case where a flow rate correction function (apparatus) is separately provided in the middle of the flow path from the thread groove pump to each nozzle, instead of correcting the variation in the flow rate between the heads by setting the gap h min . FIG. 18A is a front partial cross-sectional view, and FIG. 18B is a view showing a flow passage connecting the thread groove pump and the diaphragm. 351 is a main shaft, 352 is a housing, 353 is a motor, 354 is a screw groove, 355 is a suction port, 356 is a syringe of a
流量補正用圧電アクチュエータ370の出力軸(サブピストン)372の変位を可変させれば、流量補正用ダイヤフラム371とその対向面の隙間hSを調節できる。隙間hSが決定すれば、以降はこの隙間hSを保つように、流量補正用圧電アクチュエータ370に常に一定電圧を印加した状態にする。
If caused to vary the displacement of the output shaft (sub piston) 372 of the flow rate correction
図12のマルチヘッドの等価回路モデルで説明すれば、Rp1〜Rp3の大きさは16式で示されるように、隙間hの3乗に逆比例する。メインピストン用のRp1〜Rp3は、hminが十分大きいためRp1〜Rp3→0となる。この代わりに流量補正用のR'p1〜R'p3(図示せず)が置き換わることになる。実施例では、この流量補正のためのhSを50μm以下に設定したが、実際に高速間欠塗布させた状態で、各ノズルからの流量を実測して、流量補正のためのhSを実験的に決めても良い。 Explaining with the multi-head equivalent circuit model in FIG. 12, the magnitudes of Rp1 to Rp3 are inversely proportional to the cube of the gap h, as shown in equation (16). Rp1 to Rp3 for the main piston are Rp1 to Rp3 → 0 because h min is sufficiently large. Instead, R'p1 to R'p3 (not shown) for flow rate correction are replaced. In the embodiment has set the h S for this flow rate correction to 50μm or less, in a state of being actually fast intermittent application, by actually measuring the flow rate from each nozzle, experimentally h S for flow rate correction You may decide.
実施例では、流量補正用アクチュエータ370に圧電式アクチュエータを用いたが、機械的な補正手段(又は装置)でもよい。たとえば、マイクロメータの出力軸をサブピストンとする手動式でもよい。
In the embodiment, the piezoelectric actuator is used as the flow
(5)始終端制御方法について
以下、本発明を用いてPDPの独立セルを間欠塗布する場合の始終端制御方法について述べる。ここで図15に立ち返り、マルチノズルを有するディスペンサが基板上を相対的に移動しながら、独立セル内に蛍光体を打ち込んでいくプロセスを想定する。ここで一つのノズル853だけに注目する。
(5) Start / End Control Method Hereinafter, a start / end control method when the independent cells of the PDP are intermittently applied using the present invention will be described. Here, returning to FIG. 15, it is assumed that a process in which a dispenser having a multi-nozzle drives a phosphor into an independent cell while relatively moving on a substrate. Here, attention is focused on only one
ここで、パネル面は蛍光体層を形成する「表示領域」855と、この表示領域854の外周部に蛍光体層を形成しない「非表示領域」856を有するものとする。「非表示領域」856の外周境界部を鎖線857で示す。
Here, it is assumed that the panel surface has a “display area” 855 where a phosphor layer is formed, and a “non-display area” 856 where no phosphor layer is formed on the outer periphery of the
パネル面の表示領域855を、間欠塗布しながら矢印858の方向に高速走行したノズル853は、最後の間欠塗布が完了した時点で、ディスペンサの吐出を遮断すると同時に非表示領域856に入る。この非表示領域856において、矢印859のごとくUターン後、助走区間を経て、再度、表示領域855に入り、ディスペンサは間欠吐出を再開する。
{Circle around (5)} The
図19Aのグラフはピストンの時間に対する変位曲線であり、同図中の950はピストン、951は吐出室(図1の14に相当)である。図19Bは時間tに対するモータの回転数Nを示す。ノズル853が表示領域855の端部のセルに塗布材料を打ちこんだ後、ピストン950は定常の変位パターンにより上昇する。この段階、すなわち時間t=T1において、ノズル853は非表示領域856に向けて走行開始すると同時に、ピストン950は再度緩やかな傾斜角952を描いて上昇を開始する。ピストン950が上昇することによる単位時間当りの吐出室951の体積増大量をQP、ねじ溝ポンプの最大流量をQmaxとしたとき、QP>Qmaxならば、吐出は遮断された状態を保つ(18式参照)。時間t=T1において、同時にねじ溝ポンプのモータの回転数N→0にする。このとき、補助エアー圧(図17Aの場合308)も遮断すればより好ましい。モータ制御とエアー圧制御の応答性は、電磁歪素子と比べて2桁程低く、立ち上がり・立ち下り時間はせいぜいT=0.05秒程度である。この時間Tの間、QP>Qmaxが成り立つと同時に、ピストン950が上昇続けられるようにピストンのストローク、ピストン径を設定しておく。
The graph of FIG. 19A is a displacement curve with respect to time of the piston, in which 950 is a piston, and 951 is a discharge chamber (corresponding to 14 in FIG. 1). FIG. 19B shows the rotation speed N of the motor with respect to time t. After the
ノズル853がパネルの端面のUターン区間(非表示領域856)を走行するとき、ノズル853とパネル間の相対速度はゼロ及びその前後の極めて低速状態となる。もしこの区間でノズルから材料の流出が続けば、複数本のノズルからの吐出が重なるため、材料が基板上(但し非表示領域856)に堆積することになる。その結果、堆積した材料が吐出ノズルの先端に附着するなどのトラブルが発生するため、Uターン区間においては吐出は遮断された状態を保つ方が好ましい。時間t=T3において吐出を再開するが、このときモータの立ち上がりに要する時間Tmを考慮して、予めモータの回転を開始させておけばよい。吐出開始直後の塗布量が不安定の場合は、ノズルは非表示領域856の位置に置き、1〜2回の捨打ち後、独立セルへの塗布を開始すればよい。
When the
塗布状態から遮断状態に高速で移行する方法、たとえば、吐出ノズルが基板における「表示領域」から「非表示領域」に移り代わる際に、ピストンを上昇させて吐出を遮断する方法は連続線塗布の場合にも適用できる。また、ピストン上昇と同時にモータの回転数を低下、あるいはゼロにする方法も連続線塗布に適用できる。 A method of moving from the application state to the cutoff state at a high speed, for example, when the discharge nozzle changes from the “display area” to the “non-display area” on the substrate, the method of stopping the discharge by raising the piston is a method of continuous line coating. Also applicable to cases. Further, a method of lowering or reducing the number of rotations of the motor simultaneously with the rise of the piston can also be applied to continuous line coating.
たとえば連続線塗布の場合、「表示領域」で連続線を描いた後、「非表示領域」で吐出遮断状態を保ちながらUターンし、再度吐出ノズルが「表示領域」に入ると同時に連続線塗布を開始するのである。この場合でも、本発明が見出した第2次スクイーズ圧力を利用できるため、上記[1]〜[3]で説明した塗布方法とディスペンサ構造を適用することができる。たとえば、ピストン端面の隙間hの最小値をh=hminとしたとき、hmin>hxとなるように十分に大きく、たとえばhmin=150μm程度に設定できる。そのため、部材の熱膨張で隙間hが数ミクロン変動しても、連続塗布流量の変動に与える影響は僅少である。また、hxを求める方法、マルチヘッドの流量を補正する方法等も、間欠流量を連続流量に置きかえればよく、前述した内容を利用できる。 For example, in the case of continuous line application, after a continuous line is drawn in the "display area", a U-turn is performed while the discharge blocking state is maintained in the "non-display area". To start. Even in this case, since the secondary squeeze pressure found by the present invention can be used, the coating method and the dispenser structure described in the above [1] to [3] can be applied. For example, the minimum value of the clearance h of the piston end face when the h = h min, h min> become so enough large hx, for example set to approximately h min = 150 [mu] m. Therefore, even if the gap h fluctuates by several microns due to the thermal expansion of the member, the influence on the fluctuation of the continuous application flow rate is small. In addition, the method of obtaining hx, the method of correcting the flow rate of the multi-head, and the like may be obtained by replacing the intermittent flow rate with the continuous flow rate, and the above-described contents can be used.
[4]その他補足説明
[4−1] ピストン駆動部を軽量化する方法
図20の斜視図は本発明の第5実施形態を示し、流体補給装置の一例であるポンプ部とピストン駆動部をフレキシブルなパイプで連結する構成にして、ポンプ部を固定側に配置し、ピストン駆動部を高速走行するステージ側に配置したものである。この場合、ピストン駆動部は軽量でよいために、パネルに対する吐出ノズル先端の高速速度制御・位置決め制御に有利となる。
[4] Other Supplementary Explanations [4-1] Method for Reducing the Weight of Piston Drive Unit A perspective view of FIG. 20 shows a fifth embodiment of the present invention, in which a pump unit and a piston drive unit, which are examples of a fluid replenishing device, are made flexible. In this configuration, the pump unit is arranged on the fixed side, and the piston drive unit is arranged on the stage side that runs at high speed. In this case, since the piston driving unit may be lightweight, it is advantageous for high-speed speed control and positioning control of the tip of the discharge nozzle with respect to the panel.
150はパネルであり、このパネルの両側を挟んで1対のY軸方向搬送装置151、152が設けられている。また、X軸方向搬送装置153が、Y−Y'方向に移動可能に、上記Y軸方向搬送装置151、152上に搭載されている。さらに、Z軸方向搬送装置154が、矢印X−X'方向に移動可能に、上記X軸方向搬送装置153上に搭載されている。Z軸方向搬送装置154には、圧電アクチュエータとピストンで構成されるピストン駆動部155が搭載されている。
A
156は流体補給装置の一例であるポンプ部であり、固定側に配置されている。157はこのポンプ部156(例えば図10の66に対応)とピストン駆動部155(例えば図10の67に対応)を繋ぐ流路であるフレキシブルパイプである。高速間欠塗布を図る上で、フレキシブルパイプの弾性による圧縮性が問題となる場合は、ピストンの最少隙間hminを十分に小さくした状態で本装置を構成すればよい。
[4−2] 塗布休止区間を設ける方法
図21A,図21Bは、間欠塗布に「塗布休止区間」を設ける場合の実施例を示す。具体的には、等量ドットを等時間間隔でn個打った後、1個分塗布を休止して、再度等量ドットを等時間間隔でn個打つ動作を繰り返す塗布工法である。たとえば、回路形成におけるチップ部品接着工法において、1個だけ別種の接着材による接着が必要なため、この部分だけ塗布休止が必要な場合に相当する。
A
[4-2] Method of Providing Application Suspended Section FIGS. 21A and 21B show an embodiment in which an “application suspended section” is provided for intermittent application. Specifically, this is a coating method in which the operation of hitting n equal-quantity dots at equal time intervals, pausing the application of one dot, and again hitting n equal-quantity dots at equal time intervals is repeated. For example, in the chip component bonding method for forming a circuit, since only one piece of bonding material needs to be bonded, this corresponds to a case where application suspension is required only for this part.
図21Aのグラフはピストンの時間に対する変位曲線であり、同図中の750はピストン、751は吐出室(図1の14に相当)、752は吐出ノズルである。図21Bにおいて、753は基板、754は基板753上に塗布されたドットである。
A The graph of FIG. 21A is a displacement curve of the piston with respect to time, in which 750 is a piston, 751 is a discharge chamber (corresponding to 14 in FIG. 1), and 752 is a discharge nozzle. In FIG. 21B,
時間t=T1を開始点として、ピストン750は緩やかに下降する直線755上で、同一振幅の上昇と下降を繰り返しながら、n個分間欠塗布を行なう。時間t=T2において、ピストン750は定常時よりも大きく上昇する。間欠塗布の開始時点で直線756の始点の値は、t=T1における直線755の値に等しい。定常時のピストンの周期をΔTとすれば、大きく上昇し再度下降するまでの時間は2ΔTである。t=T3後、ピストン750は緩やかに下降する直線756上で、再び同一振幅の上昇と下降を繰り返しながら、間欠塗布を繰り返す。n個分の間欠塗布が終了した時点で直線756の終点の値は、t=T2における直線755の値に等しい。
As a starting point of time t = T 1, the
時間t=T2から時間t=T3の間、時間幅2ΔTの区間で、2回分の塗布総流量がねじ溝ポンプから吐出室751に充填される。しかし、t=T3における間欠塗布では、ピストンは定常時の振幅分しか下降しないため、定常時の流量しか塗布されない。ピストンの最少隙間hminが大きいとき、吐出圧力は最少隙間hminの絶対値に依存しないという本発明の特徴がここで活かされるのである。
Between time t = T 2 of time t = T 3, a section of the time width 2.DELTA.T, 2 times of coating total flow is charged into the
吐出室751で1回分余計に蓄積された流体は、その後、n個分の間欠塗布で均等分配されながら吐出していく。したがって、本方法及び装置を用いれば、塗布休止部分を有する全区間で、1ドット当り同一の塗布量の間欠塗布ができる。
流体 The fluid that has been accumulated one more time in the
上記方法及び装置は間欠塗布の時間間隔が一定値に設定されている場合、たとえば、ディスペンサが固定されていて、基板が搭載されたコンベアが一定速度で走行する場合のような塗布プロセスに有効である。 The above method and apparatus are effective for an application process in which the time interval of the intermittent application is set to a constant value, for example, when the dispenser is fixed and the conveyor on which the substrate is mounted runs at a constant speed. is there.
[4−3] あるスポットで間欠塗布量を変える方法
間欠塗布量をあるスポットだけ変える場合について述べる。
[4-3] Method of Changing Intermittent Application Amount at a Certain Spot A case where the intermittent application amount is changed only at a certain spot will be described.
たとえば塗布を開始してから、n回目の1ドット当りの塗布量を他と比べて2倍打つ場合は、次のようにする。n−2回目とn−1回目の時間間隔をΔTn−1、n−1回目とn回目の時間間隔をΔTn、さらに、n回目とn+1回目の時間間隔をΔTn+1とする。ここでΔTn=2×ΔTn−1、ΔTn−1=ΔTn+1と設定する。n−1回目でねじ溝ポンプから吐出室に充填される総流量はQn=ΔTn−1×Qmax、n回目でねじ溝ポンプから吐出室に充填される総流量はQn=ΔTn×Qmax=2×ΔTn−1×Qmaxである。したがって、Qn=2×Qn−1となる。吐出室にねじ溝ポンプから充填される総流量は、吐出ノズルから流出する1ドット当りの塗布量に比例するとすれば、n回目の塗布量は他と比べて2倍となる。但し、吐出終了後から吐出開始に至るまでの区間(上記ΔTn)では、吐出室は十分に負圧の状態を保てるように、ピストンのストロ−クは十分に大きく設定しておく。以上、n回目の塗布量だけ他と比べて2倍塗布量を打つ場合について述べたが、逆にn回目の塗布量だけ他と比べて1/2倍塗布量に減らす場合は、ΔTn=ΔTn−1/2、ΔTn−1=ΔTn+1と設定すればよい。このような考えのもとに、本ディスペンサでは各スポットで任意の塗布量を設定できる。 For example, when the application amount per dot of the n-th time after application is started is doubled as compared with the others, the following is performed. The time interval between the (n-2) th and (n-1) th time is ΔT n−1 , the time interval between the (n−1) th and nth time is ΔT n , and the time interval between the nth and (n + 1) th time is ΔT n + 1 . Here, ΔT n = 2 × ΔT n−1 and ΔT n−1 = ΔT n + 1 are set. total flow total flow filled in the discharge chamber Q n = ΔT n-1 × Q max, in the n-th from the thread groove pump by the n-1 th is filled into the discharge chamber from the screw groove pump Q n = [Delta] T n * Qmax = 2 * [Delta] Tn -1 * Qmax . Therefore, Q n = 2 × Q n- 1. Assuming that the total flow rate filled into the discharge chamber from the thread groove pump is proportional to the coating amount per dot flowing out of the discharge nozzle, the coating amount at the n-th time is twice as large as the others. However, in the section from the end of the discharge to the start of the discharge (the above ΔT n ), the stroke of the piston is set sufficiently large so that the discharge chamber can maintain a sufficiently negative pressure. As described above, the case where the application amount is doubled compared to the others only for the n-th application amount is described. Conversely, when the application amount is reduced to 倍 times the application amount only for the n-th application amount, ΔT n = ΔT n−1 / 2 and ΔT n−1 = ΔT n + 1 may be set. Based on such a concept, the dispenser can set an arbitrary amount of coating at each spot.
従来ディスペンサがピストンの機械的変位(ストローク)で1ドット当りの塗布量を制御するのに対して、本ディスペンサでは時間間隔を制御することにより、塗布量を制御できる。 に 対 し て While the conventional dispenser controls the application amount per dot by the mechanical displacement (stroke) of the piston, the present dispenser can control the application amount by controlling the time interval.
[4−4] 隙間hminに対する吐出量Qs曲線の変曲点hxを求める方法
前述したように、ピストン端面とその対向面間の隙間の最小値hminの値の設定は、本発明では極めて重要である。hmin>hxとして設定すれば、ピストン・ストロークとピストンの絶対位置の変動(ドリフト)に依存しない安定した間欠塗布が実現できる。
[4-4] As a method described above for obtaining the inflection point hx discharge amount Qs curves for clearance h min, setting the piston end face and the minimum value h min of the gap between the opposing surfaces, very particularly in the present invention is important. By setting h min > hx, stable intermittent application independent of fluctuation (drift) of the piston stroke and the absolute position of the piston can be realized.
hmin≒hxとして設定すれば、マルチヘッド間の微妙な流量補正ができる。この変曲点hxを求める方法として、
(1)実験的方法
ピストン端面とその対向面間の隙間の最小値hminを設定し、間欠吐出をさせた状態で、1ドット当たりの総吐量Qsを求める。hminに対するQsの実測値をプロットして、変曲点hxを求める。
(2)理論的方法
(i) 厳密な方法
ピストン変位の入力波形h(t)を与えて、(14)式を用いて流量Qiを求める。吐出工程区間での流量Qiを時間tで積分し、1ドット当たりの総吐出量Qsを求める。hminに対するQsの理論値をプロットして、変曲点hxを求める。図14Bのグラフは上記方法で求めたものである。
By setting h min ≒ hx, fine flow correction between multiple heads can be performed. As a method of obtaining this inflection point hx,
(1) Experimental method The minimum value h min of the gap between the end surface of the piston and the opposing surface is set, and the total ejection amount Qs per dot is obtained in a state where intermittent ejection is performed. The inflection point hx is obtained by plotting the measured value of Qs with respect to h min .
(2) gives a theoretical methods (i) the input waveform exact way piston displacement h (t), determine the flow rate Q i using equation (14). The flow rate Q i of the discharge process section integrated over time t, determining the total discharge amount Qs per dot. The inflection point hx is obtained by plotting the theoretical value of Qs with respect to h min . The graph of FIG. 14B is obtained by the above method.
(ii) 簡易な方法
もう少し簡易に変曲点hxを求める方法について、以下説明する。
(Ii) Simple method A method of obtaining the inflection point hx more easily will be described below.
前述したように、最小隙間hminが十分に大きな場合、流量:Qiはストロークhstの大きさによって振幅は異なるが、動作点Qicを中心に変動する波形となる。 As described above, if the minimum gap hmin is sufficiently large, the flow rate: Q i is the amplitude varies depending on the size of the stroke hst, a waveform that varies around the operating point Q ics.
すなわち、平均流量はピストンのストロークの大きさに依存せず、ねじ溝ポンプ特性と吐出ノズル抵抗で決まる動作点(たとえば、図8のA)で決まる。すなわち、周期が一定の条件下で、1ドット当たりの総吐出量Qsの大きさを比較する場合は、ストロークhstがゼロの場合における連続流量の大きさを比較すればよい。 That is, the average flow rate does not depend on the size of the piston stroke, but is determined by the operating point (for example, A in FIG. 8) determined by the thread groove pump characteristics and the discharge nozzle resistance. That is, when comparing the magnitude of the total ejection amount Qs per dot under the condition that the cycle is constant, the magnitude of the continuous flow rate when the stroke hst is zero may be compared.
(14)式において、hst=0とすれば、Psqu1→0、Psqu2→0である。PS0は隙間hには依存しないため、次の隙間hの関数φを用いて、hに対するφの値をプロットして変曲点hxを求めればよい。 In the equation (14), if hst = 0, Psqu1 → 0 and Psqu2 → 0. Since P S0 does not depend on the gap h, the inflection point hx may be obtained by plotting the value of φ with respect to h using the following function φ of the gap h.
流体補給装置にねじ溝ポンプを用いる場合は、内部抵抗はRs=Pmax/Qmaxである。ポンプの最大流量Qmax、最大圧力Pmaxは理論的に求められる場合が多いが、もしそれが困難な場合は、図8のグラフに相当する圧力・流量特性を次の方法で実験的に求めても良い。 用 い る When a thread groove pump is used for the fluid supply device, the internal resistance is Rs = Pmax / Qmax. In many cases, the maximum flow rate Qmax and the maximum pressure Pmax of the pump can be theoretically obtained, but if it is difficult, the pressure / flow rate characteristics corresponding to the graph of FIG. 8 can be experimentally obtained by the following method. good.
最大流量Qmaxは、吐出ノズルを離脱した状態で連続吐出させて、単位時間当たりの総流量を測定する。最大圧力Pmaxは、吐出ノズルの代わりに圧力センサーが装着された治具を装着し、流量ゼロの状態で圧力を測定すればよい。流体補給装置にねじ溝ポンプ以外のポンプを用いた場合、圧力・流量特性が線形関係ではない場合は、動作点を中心に線形化してその傾斜角から内部抵抗Rsを求めれば良い。 The maximum flow rate Qmax measures the total flow rate per unit time by performing continuous discharge with the discharge nozzle detached. The maximum pressure Pmax may be measured by mounting a jig provided with a pressure sensor instead of the discharge nozzle and measuring the pressure in a state where the flow rate is zero. When a pump other than the thread groove pump is used as the fluid replenishing device, and when the pressure / flow rate characteristics do not have a linear relationship, the internal resistance Rs may be obtained from the inclination angle by linearizing the operating point.
図18A,図18Bで示した流量調整の別方法(本発明の第4実施形態)のように、流体補給装置(たとえば、ねじ溝ポンプ)から各ノズルに至る流通路の途中に流量補正機能(装置)を設けた場合、あるいは、絞りがある場合はこの部分の流体抵抗Rxを上記Rsに加えて、みかけの流体補給装置の内部抵抗(Rs+Rx→Rs)とすればよい。 18A and 18B, a flow correction function (eg, a fourth embodiment of the present invention) is provided in the flow passage from the fluid replenishing device (for example, a thread groove pump) to each nozzle. If the device is provided, or if there is a restrictor, the fluid resistance Rx of this portion may be added to the above Rs to obtain the apparent internal resistance (Rs + Rx → Rs) of the fluid replenishing device.
流体抵抗Rn、Rpは通常よく知られた理論式(例えば15式、16式)から求められるが、形状が複雑ならば数値解析を用いるか、あるいは実験的に求めても良い。内径に対して絞り部分の長さが短いオリフィスの場合は、線形抵抗の式(例えば15式)が成り立たなくなるが、この場合は動作点を中心に線形化して、見かけの流体抵抗とすればよい。
Fluid resistances Rn and Rp are usually obtained from well-known theoretical formulas (for example,
以下、本発明を適用した塗布装置の特徴を追記する。
(i)吐出量Qsは塗布流体の粘度の影響を受けにくい。
Hereinafter, the features of the coating apparatus to which the present invention is applied will be additionally described.
(I) The discharge amount Qs is hardly affected by the viscosity of the application fluid.
14式において、流体抵抗Rn,Rp,Rsは粘度μに比例する。また、供給源圧力Ps0≒ねじ溝最大圧力Pmaxとすれば、Ps0は粘度μに比例する。 In equation (14), the fluid resistances Rn, Rp, Rs are proportional to the viscosity μ. If the supply source pressure Ps0 ≒ the maximum screw groove pressure Pmax, Ps0 is proportional to the viscosity μ.
したがって、(14)式の分母・分子の粘度μはキャンセルされる。そのため、本ディスペンサの吐出量は粘度に依存しにくい。通常、流体の粘度は温度に対して対数的に大きく変化する。その温度変化に対して鈍感であるという点は、塗布システムを構成する上で極めて有利な特徴となる。
(ii)高い塗布精度が得られると共に、構造がシンプルである。
Accordingly, the viscosity μ of the denominator and the numerator in the equation (14) is canceled. Therefore, the discharge amount of the dispenser hardly depends on the viscosity. Usually, the viscosity of a fluid varies logarithmically with temperature. The insensitivity to the temperature change is a very advantageous feature in configuring a coating system.
(Ii) A high coating accuracy is obtained and the structure is simple.
本発明のディスペンサを、たとえばPDPの間欠塗布に適用した場合、前述したように、間欠塗布における1ドット当りの塗布量は、「供給源ポンプの圧力流量特性と吐出ノズル流体抵抗の動作点の流量」と「間欠周波数」で決定される。たとえば、供給源ポンプの一例としてねじ溝ポンプを用いる場合、吐出ノズルが装置に装着されていれば、1ドット当りの塗布量はねじ溝ポンプの回転数Nと間欠塗布の周波数fだけで決定される。 When the dispenser of the present invention is applied to, for example, intermittent application of a PDP, as described above, the application amount per dot in the intermittent application is determined by “the pressure flow characteristic of the supply pump and the flow rate at the operating point of the discharge nozzle fluid resistance. "And" intermittent frequency ". For example, when a thread groove pump is used as an example of a supply source pump, if a discharge nozzle is mounted on the apparatus, the application amount per dot is determined only by the rotation speed N of the thread groove pump and the frequency f of intermittent application. You.
塗布量は、ピストンのストローク、ピストンの絶対位置精度、塗布流体粘度に鈍感であるため、ピストン駆動部(例えば図10の67)の構成をシンプルにできる。 (4) Since the amount of application is insensitive to the stroke of the piston, the absolute positional accuracy of the piston, and the viscosity of the application fluid, the configuration of the piston drive unit (for example, 67 in FIG. 10) can be simplified.
以下、従来ディスペンサの場合は、1ドット当りの塗布量がどのように決まるかという点について説明する。 Hereinafter, how the coating amount per dot is determined in the case of the conventional dispenser will be described.
エアー方式によるディスペンサは、定圧源から供給される定量の空気を容器(図25の600内)にパルス的に印加させ、容器内の圧力の上昇分に対応する一定量の液体をノズル602から吐出させるものである。そのため、(1)吐出圧脈動による吐出量のばらつき、(2)水頭差による吐出量のばらつき、(3)液体の粘度変化よる吐出量変化、等がばらつきの要因となる。
The air-type dispenser applies a fixed amount of air supplied from a constant pressure source to the container (in 600 in FIG. 25) in a pulsed manner, and discharges a fixed amount of liquid from the
上記(2)は、シリンダ内の空隙部600の容積が液体残量Hによって異なるため、一定量の高圧エアーを供給した場合、空隙部600内の圧力変化の度合が、上記Hによって大きく変化してしまうというのがその理由である。液体残量が低下すれば、塗布量が例えば最大値と比べて50〜60%程度減少してしまうという問題点があった。そのために、吐出毎に液体残量Hを検知し、吐出量が均一になる様にパルスの時間幅を調整する等の方策がなされている。
上記(3)は、例えば多量の溶剤を含んだ材料が時間とともに粘度が変化した場合に発生する。そのための対策として、時間軸に対する粘度変化の傾向をあらかじめコンピュータにプログラミングしておき、粘度変化の影響を補正する様に例えばパルス幅を調節する等の方策がなされていた。
In the above (2), since the volume of the
The above (3) occurs, for example, when the viscosity of a material containing a large amount of solvent changes with time. As a countermeasure for this, a measure has been taken in which the tendency of the viscosity change with respect to the time axis is programmed in advance in a computer and the pulse width is adjusted so as to correct the influence of the viscosity change.
従来ねじ溝式ディスペンサ(具体構造は記載せず)で間欠塗布を行う場合は、(1)モータとねじ溝の間に電磁クラッチを介在させ、吐出のON、OFF時にこの電磁クラッチを連結あるいは開放する、(2)DCサーボモータを用いて、急速回転開始あるいは急速停止させる、方法を用いていた。しかし、上記いずれも機械的な系の時定数で応答性が決まるため、高速間欠動作には制約があった。また、ポンプ軸の過渡応答時(回転始動時と停止時)の回転特性に不確定要因が多いため、流量の厳密な制御は難しく、塗布精度にも限界があった。 When performing intermittent coating using a conventional thread groove type dispenser (specific structure is not described), (1) an electromagnetic clutch is interposed between the motor and the screw groove, and this electromagnetic clutch is connected or released when the discharge is turned ON or OFF. (2) A method of rapidly starting or stopping rapidly using a DC servomotor has been used. However, since the response is determined by the time constant of the mechanical system in any of the above cases, the high-speed intermittent operation is limited. In addition, since there are many uncertainties in the rotation characteristics of the pump shaft during transient response (at the start and stop of rotation), strict control of the flow rate is difficult, and there is a limit to the coating accuracy.
ジェット式ディスペンサ(図26)の場合、前述したように、ニードル555の端部に形成された球面形状の凸部と、吐出側に形成された球面形状の凹部を高い精度で噛み合わせる必要がある。
In the case of the jet dispenser (FIG. 26), as described above, it is necessary to engage the spherical convex portion formed at the end of the
インクジェット方式(図28)の場合、圧電素子653により振動板652を厚み方向に変形させてインク室654の容積を減少→圧力上昇により流体を吐出させるものである。
In the case of the ink jet system (FIG. 28), the
上述したいずれの塗布方式も、吐出ノズルに直結した空間の容積を何らかの手段(又は装置)で変化させ、「空間の容積変化分=1ドット当りの塗布量」という図式により、塗布量を制御する方法であった。本発明のディスペンサの場合、前述したように、ピストンによる空間の容積変化は塗布量を決めるのではなく、その役割は、供給源ポンプの連続流量(Analog)を間欠流量(Digital)に変えるA/Dコンバータである。したがって、本ディスペンサではピストン駆動部における相対移動する部材の高精度加工、組み立て時の部材間の正確な位置合わせ、ピストン・ストロークの絶対精度の確保など、従来ディスペンサで要求されるこれらの工程管理が大幅に簡素化される。 In any of the above-described coating methods, the volume of the space directly connected to the discharge nozzle is changed by some means (or device), and the coating amount is controlled by a diagram of “the change in the volume of the space = the coating amount per dot”. Was the way. In the case of the dispenser of the present invention, as described above, the volume change of the space due to the piston does not determine the application amount, but its role is to change the continuous flow rate (Analog) of the source pump into an intermittent flow rate (Digital). It is a D converter. Therefore, in this dispenser, the process management required by conventional dispensers, such as high-precision machining of members that move relatively in the piston drive unit, accurate alignment between members during assembly, and ensuring absolute accuracy of piston strokes, are performed. It is greatly simplified.
したがって、複数本のピストンを独立駆動するマルチヘッド全体もおおいに構造的に簡素化できる。
(iii)粉流体の流路内での詰まりに対する信頼性が高い
本発明を適用すれば、ポンプの吸入口から吐出ノズルに至る流路の開口面積を充分に大きくとれるため、粉流体に対する信頼性が高い。
Therefore, the entire multi-head that independently drives a plurality of pistons can be largely structurally simplified.
(Iii) High reliability against clogging of the powder fluid in the flow path If the present invention is applied, the opening area of the flow path from the suction port of the pump to the discharge nozzle can be made sufficiently large, so that the reliability of the powder fluid can be improved. Is high.
特に、吐出ノズルに繋がる流通路であるピストン端面とその対向面間の隙間hを充分に大きくとれるため、粉体(たとえば、蛍光体の場合は粒径7〜9μm)の詰まり防止に極めて有利となる。 In particular, the gap h between the piston end face, which is the flow passage leading to the discharge nozzle, and the opposing face can be made sufficiently large, which is extremely advantageous for preventing clogging of powder (for example, particle diameter of 7 to 9 μm in the case of a phosphor). Become.
たとえば、マルチヘッド構成にして、各ヘッドの流量を微調節する場合、供給源ポンプの出力流量の設定方法(回転数で流量を調節)と併用することにより、隙間に対する吐出量の傾きが滑らかなhmin≒hx近傍に最小隙間(例えば図15ではhmin=50μm)を設定すればよい。この50μmという数値は、通常よく使用される粉体径(数ミクロン〜十数ミクロン)と比べて、十分に大きい。流量の微調節を第4実施形態(図18A,図18B)で行う場合、あるいは、各部品の部品精度が良好で各ヘッド間の流量ばらつきが無視できる場合は、最小隙間hminは150〜200μm、あるいはそれ以上に設定してもよい。 For example, when the flow rate of each head is finely adjusted in a multi-head configuration, by using this method together with the method of setting the output flow rate of the supply pump (adjusting the flow rate by the number of rotations), the gradient of the discharge amount with respect to the gap is smooth. A minimum gap (for example, hmin = 50 μm in FIG. 15) may be set near hmin ≒ hx. This numerical value of 50 μm is sufficiently larger than the powder size (several microns to several tens microns) that is usually used. When the fine adjustment of the flow rate is performed in the fourth embodiment (FIGS. 18A and 18B), or when the component accuracy of each component is good and the flow rate variation between the heads can be ignored, the minimum gap hmin is 150 to 200 μm. Or you may set more.
吐出ノズルの流路に直結するピストン端面部(例えば図10の吐出室68)は、流路の方向が大きく変化する部分であり、粉流体を扱う場合、最も目詰まり等のトラブルが発生しやすい個所である。この部分で流路の隙間が大きく確保できるという点は、本発明の最も大きな特徴である。なお、微少粒子が含まれた蛍光体、接着材のような粉流体を塗布する場合は、流路の最小隙間δminは微少粒子径φdよりも大きく設定すればよい。
The end face of the piston (for example, the
δmin>φd … (20)
以上、本発明の実施形態及び実施例では流体補給装置にねじ溝式ポンプを用いた。本発明を実現するためには、ねじ溝式以外の型式のポンプでも適用できるが、ねじ溝式の場合、ねじ溝を構成する各種パラメータ(ラジアル隙間、ねじ溝角度、溝深さ、グルーブとリッジの比など)を変えることにより、最大圧力Pmax、最大流量Qmax、内部抵抗Rs(=Pmax/Qmax)を自由に選択できる点が有利である。
δmin> φd (20)
As described above, in the embodiments and examples of the present invention, the thread groove type pump is used for the fluid replenishing device. In order to realize the present invention, a pump of a type other than the thread groove type can be applied. However, in the case of the thread groove type, various parameters constituting the thread groove (radial clearance, thread groove angle, groove depth, groove and ridge) are used. Is advantageous in that the maximum pressure Pmax, the maximum flow rate Qmax, and the internal resistance Rs (= Pmax / Qmax) can be freely selected.
また、完全非接触で流路を構成できるため、粉流体を取り扱う場合に有利である。 Also, since the flow path can be configured in a completely non-contact manner, it is advantageous when handling powder fluid.
なお、本発明における流体補給装置としてのポンプの形態は、ねじ溝式に限らず他の方式のポンプも適用可能である。たとえば、スネイクポンプと呼ばれるモーノ式、ギヤ式、ツインスクリュウ式、シリンジ式ポンプなどが適用できる。あるいは、流体を高圧エアーで加圧するだけのポンプでもよい。 In addition, the form of the pump as the fluid replenishing device in the present invention is not limited to the screw groove type, and other types of pumps are applicable. For example, a Mohno type, a gear type, a twin screw type, a syringe type pump, etc. called a snake pump can be applied. Alternatively, a pump that only pressurizes the fluid with high-pressure air may be used.
図22は、本発明に流体補給装置にギヤ式を用いた場合のモデル図であり、700はギヤポンプ、701は流通路、702a、702b、702cはたとえば圧電アクチュエータなどで構成される軸方向駆動装置、703a、703b、703cはピストンである。 FIG. 22 is a model diagram in the case where a gear type is used as the fluid replenishing device in the present invention, wherein 700 is a gear pump, 701 is a flow passage, and 702a, 702b, 702c are, for example, axial driving devices constituted by a piezoelectric actuator or the like. , 703a, 703b, 703c are pistons.
ピストン駆動部を構成するピストンとその対向面の形状は、円形でなくてもよい。ピストンは長方形の形状でもよい。この場合は等価な面積を持つ円の半径を平均半径とする。 ピ ス ト ン The shape of the piston constituting the piston drive unit and its opposing surface need not be circular. The piston may be rectangular in shape. In this case, the radius of a circle having an equivalent area is set as the average radius.
上記実施形態及び実施例ではいずれも1ヘッドに対して1ノズルの構造であった。部品精度さえ確保できるならば、1ヘッドにn本のノズルを装備してもよい。この場合、たとえば、1ドット当たりの流量を求める前述した基礎式は、ノズルn本分として計算すればよい。たとえば同一仕様のノズルでは、Rn→Rn/nとして計算する。たとえば、独立セルの中に蛍光体を間欠塗布する場合、ノズル穴を長方形の独立リブの長手方向に複数個配置すれば、セル内部全域に塗布できるため、リブからの塗布流体のはみ出し防止に効果的である。実施例の場合は、PDP独立セルの形状は、0.65mm(縦)×0.25mm(横)であった。この場合、たとえば0.65mmを4分割して、中央部を含む左右2箇所(総計3箇所)にノズル穴を形成すればよい。また、ステージの走行方向に対して直角方向に、同色の蛍光体を塗布するノズル穴を形成して、複数の独立セル内に蛍光体を塗布するようにすれば、生産性は一層向上する。 で は In each of the above embodiments and examples, one nozzle is provided for one head. As long as the accuracy of the parts can be ensured, one head may be equipped with n nozzles. In this case, for example, the above-described basic expression for obtaining the flow rate per dot may be calculated for n nozzles. For example, for nozzles of the same specification, calculation is performed as Rn → Rn / n. For example, when phosphor is intermittently applied in an independent cell, if a plurality of nozzle holes are arranged in the longitudinal direction of the rectangular independent rib, the nozzle can be applied to the whole area inside the cell, which is effective in preventing the applied fluid from protruding from the rib. It is a target. In the case of the example, the shape of the PDP independent cell was 0.65 mm (length) × 0.25 mm (width). In this case, for example, 0.65 mm may be divided into four, and nozzle holes may be formed at two places on the left and right (a total of three places) including the center. Further, by forming a nozzle hole for applying the same color phosphor in a direction perpendicular to the traveling direction of the stage and applying the phosphor in a plurality of independent cells, the productivity is further improved.
微少流量を扱う本実施形態及び実施例のポンプでは、ピストンのストロークは、大きくとも数十ミクロンのオーダーでよく、超磁歪素子、圧電素子などの電磁歪素子を用いても、ストロークの限界は問題とならない。 In the pumps of the present embodiment and the example that handle a minute flow rate, the stroke of the piston may be at most on the order of several tens of microns, and the limit of the stroke is a problem even if an electromagnetic strain element such as a giant magnetostrictive element or a piezoelectric element is used. Does not.
また、高粘度流体を吐出させる場合、スクイーズ作用によって大きな吐出圧の発生が予想される。この場合、ピストンを駆動する軸方向駆動装置には高い流体圧に抗する大きな推力が要求されるため、数百〜数千Nの力が容易に出せる電磁歪型アクチェータの適用が好ましい。電磁歪素子は、数MHz以上の周波数応答性を持っているため、ピストンを高い応答性で直線運動させることができる。そのため、高粘度流体の吐出量を高いレスポンスで高精度に制御できる。 Also, when discharging a high-viscosity fluid, a large discharge pressure is expected to be generated due to the squeezing action. In this case, since a large thrust against a high fluid pressure is required for the axial driving device for driving the piston, it is preferable to use an electromagnetic strain type actuator capable of easily producing a force of several hundred to several thousand N. Since the electromagnetic strain element has a frequency response of several MHz or more, the piston can linearly move with high response. Therefore, the discharge amount of the high-viscosity fluid can be controlled with high response and high accuracy.
応答性を犠牲にするならば、ピストンを駆動する軸方向駆動装置にムービングマグネット型、ムービングコイル型のリニアモータあるいは電磁ソレノイド等を用いてもよい。この場合、ストロークの制約は解消される。(図示せず)
スクイーズ効果による発生圧力と流量は、(11)式あるいは図4、図5のグラフからわかるように、ピストン端面とその対向面間隙間の変位入力波形に対して、位相がΔθ=π/2だけ進んだ波形となる。すなわち、ピストンが下降中(dh/dt<0)の区間で流体が吐出される。たとえば、塗布対象の基板をステージで移動させながら間欠塗布する場合、塗布個所に照準を合わせて高い位置精度で塗布するためには、ピストン隙間の変位入力信号Shに対して、位相がΔθ=π/2進んで塗布されることを考慮して、ステージと変位入力信号Shのタイミングを合わせればよい。たとえば、ピストンが上昇中にステージを移動させ、停止後、ピストンを下降させて対象の基板に塗布すればよい。(図示せず)
図23A,図23Bはプリンタなどで用いられているバイモレフ型圧電素子を用いた場合の本発明の適用例を示す。バイモレフ型の圧電素子を用いて、相対移動する2面を構成し、この2面間に形成される吐出室と、流体補給装置の一例であるねじ溝ポンプを連絡している。
If responsiveness is sacrificed, a moving magnet type, a moving coil type linear motor, an electromagnetic solenoid, or the like may be used for the axial driving device for driving the piston. In this case, the restriction on the stroke is eliminated. (Not shown)
As can be seen from the equation (11) or the graphs of FIGS. 4 and 5, the pressure and flow generated by the squeeze effect have a phase of Δθ = π / 2 with respect to the displacement input waveform between the piston end face and the gap between the piston end face. It has an advanced waveform. That is, the fluid is discharged in a section where the piston is descending (dh / dt <0). For example, when intermittent coating is performed while moving the substrate to be coated on the stage, in order to aim at the coating location and perform coating with high positional accuracy, the phase is Δθ = π with respect to the displacement input signal Sh of the piston gap. The timing of the stage and the displacement input signal Sh may be adjusted in consideration of the fact that the coating is advanced by 1/2. For example, the stage may be moved while the piston is rising, and after stopping, the piston may be lowered to apply the liquid to the target substrate. (Not shown)
FIG. 23A and FIG. 23B show an application example of the present invention in the case of using a bimoreff type piezoelectric element used in a printer or the like. Two relatively moving surfaces are formed by using a Bimoref type piezoelectric element, and a discharge chamber formed between the two surfaces is connected to a thread groove pump which is an example of a fluid replenishing device.
900は主軸であり、ハウジング901に対して回転方向に移動可能に収納されている。主軸900はモータ902により回転駆動される。903は主軸900とハウジング901の相対移動面に形成されたねじ溝である。本適用例では、流体補給装置としての供給源ポンプには、極小径の主軸900の表面あるいはこの主軸900を収納するハウジング901内面に溝903を形成したねじ溝ポンプを用いる。このマイクロねじ溝ポンプが、複数の吐出室へ流体を供給する共通の流体補給装置となる。904は流体の吸入口、905は薄板のダイヤフラム、906はダイヤフラム905を厚み方向に変形させるバイモレフ型圧電素子(隙間方向の駆動手段)、907はハウジング901に装着された吐出ノズルである。ダイヤフラム905の吐出側端面とその固定側対向面が隙間方向に相対移動する2面であり、この2面で形成される空間が吐出室908となる。909は主軸端部、910はこの主軸端部909と吐出室908を結ぶ流通路である。圧電アクチュエータの場合、圧電素子の変形の利用形態により幾つかの方式があるが、上記適用例は振動板と圧電体を積層させて、圧電体の面方向の伸長伸縮による振動板のたわみを利用する方法を用いている。この場合、高密度なノズル配列により、ひとつの塗布ユニットに多くのマルチヘッドを集積化できるため、生産性はおおいに向上する。また、本適用例では、流体補給装置と吐出室908を繋ぐ流通路910には、従来インクジェット方式の場合に必要な絞り(図28の656相当)が無い。高粘度流体を吐出室へ吸入するときの充填遅れをもたらす要因である絞りがないために、従来のインクジェットと比べて、高粘度流体が使える。たとえば、100mPa・s程度の粘度が限界だった従来のインクジェットと比べて、10倍以上の高粘度流体を取り扱うことができる。各ヘッド間の流量のばらつきを補正するために、第4実施形態で示したように、ねじ溝ポンプから各ノズルに至る流通路の途中に流量補正機能(装置)を設けても良い。但し、この場合でも流量補正に必要な絞りの流体抵抗は、高速間欠塗布に支障のないように十分に小さくできる。
# 900 denotes a main shaft, which is housed in the
本適用例の場合、吐出圧力の発生原理は、第1次、第2次スクイーズ圧力だけではなく、液体中に伝搬される弾性波による圧力が加わる。但し、この場合でもねじ溝ポンプの高い内部抵抗が逆流を防止して、流体を効率良く吐出ノズルから流出させる効果をもたらすという点は同様である。 In the case of this application example, the principle of generation of the discharge pressure is not only the primary and secondary squeeze pressures, but also the pressure due to the elastic waves propagated in the liquid. However, in this case as well, the high internal resistance of the thread groove pump prevents backflow, which brings about an effect that the fluid efficiently flows out from the discharge nozzle.
ピストン、あるいはこのピストンに相当するダイヤフラムを高い周波数で駆動させる程、間欠塗布は限りなく連続塗布に近づいていく。この間欠塗布を擬似連続化して、連続線を描画してもよい。 程 As the piston or the diaphragm corresponding to this piston is driven at a higher frequency, the intermittent application approaches the continuous application without limit. The intermittent application may be made pseudo-continuous to draw a continuous line.
この場合、連続線としての流量の調節は、1ドット当たりの塗布量の調節と同様な方法が適用できる。 In this case, the same method as that for adjusting the coating amount per dot can be applied for adjusting the flow rate as a continuous line.
また、吐出側に時間遅れ要素として、小径で長いパイプを装着し、その先端に吐出ノズルを設けるような構成にすれば、擬似連続化はさらに低い周波数でも可能である。(図示せず)
微小量の流体を、高速・高精度に間欠吐出させることのできる本発明は、塗布技術だけではなく、様々な用途に適用できる。たとえば、従来ガラス成型加工に代わり、DVD用光ピックアップ、カメラ、プリンタなどに用いられるマイクロレンズを製造する手段(方法又は装置)としても適用することができる。
Further, if a long pipe having a small diameter is attached to the discharge side as a time delay element, and a discharge nozzle is provided at the end thereof, pseudo-continuous operation can be performed at a lower frequency. (Not shown)
The present invention, which can intermittently discharge a minute amount of fluid at high speed and high accuracy, can be applied not only to coating technology but also to various uses. For example, it can be applied as a means (method or apparatus) for manufacturing microlenses used in DVD optical pickups, cameras, printers, etc., instead of the conventional glass molding processing.
以上の説明は間欠塗布だけについて記述したが、[2]具体的な実施形態及び実施例、あるいは、[3]マルチヘッドの場合、で開示した塗布装置の構造は連続塗布の場合でも適用できる。この場合、ピストン端面とその対向面間の隙間を可変させて流量を調節してもよい。あるいは、ピストンの上昇、下降に伴うスクイーズ圧力の発生を利用して、塗布線の始終端を制御してもよい。(図示せず)
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
In the above description, only the intermittent coating is described. However, the structure of the coating apparatus disclosed in [2] Specific Embodiments and Examples or [3] In the case of a multi-head can be applied to the case of continuous coating. In this case, the flow rate may be adjusted by changing the gap between the piston end surface and the opposing surface. Alternatively, the start and end of the application line may be controlled using the generation of squeeze pressure accompanying the rise and fall of the piston. (Not shown)
Note that by appropriately combining any of the various embodiments described above, the effects of the respective embodiments can be achieved.
8,9 相対移動する2面
6 流体補給装置
7 吸入口
10 吐出口
8, 9 Two surfaces that move relative to each other 6
Claims (37)
この2つの部材で形成される吐出室と、
上記吐出室に流体を供給する流体補給装置と、
上記流体補給装置の上流側に設けられた吸入口と、
上記吐出室と外部を連絡する吐出口で構成される流体吐出装置であって、
上記2つの部材で形成される隙間の変動による圧力変化を利用して吐出口から流体を間欠吐出すると共に、1ドット当たりの吐出量を上記流体補給装置の圧力及び流量特性の設定により調節することを特徴とする流体吐出装置。 Two members relatively moving in the gap direction,
A discharge chamber formed by these two members,
A fluid replenishing device for supplying a fluid to the discharge chamber,
An inlet provided on the upstream side of the fluid supply device,
A fluid discharge device including a discharge port that communicates with the discharge chamber and the outside,
Fluid is intermittently discharged from a discharge port by utilizing a pressure change caused by a change in a gap formed by the two members, and a discharge amount per dot is adjusted by setting pressure and flow characteristics of the fluid supply device. A fluid discharge device characterized by the above-mentioned.
上記軸及び上記スリーブを収納するハウジングと、
上記スリーブを上記ハウジングに対して相対的に回転させる装置と、
上記軸を上記ハウジングに対して軸方向相対変位を与える軸方向駆動装置と、
上記軸の吐出側端面と上記ハウジングで形成される吐出室と、
上記スリーブと上記ハウジングの相対的な回転を利用して上記吐出室に流体を供給する流体補給装置と、
この吐出室と外部を連絡する流体の吸入口及び吐出口と、
上記吐出室内に流入された上記流体を上記軸方向駆動装置によって上記吐出口側へ圧送する装置とより構成される流体吐出装置において、
上記吐出室の上記隙間の変動による圧力変化を利用して、上記流体補給装置から補給される連続流を間欠流に変換すると共に、1ドット当たりの間欠吐出量を回転数の設定により調節することを特徴とする流体吐出装置。 A sleeve for storing the shaft,
A housing for housing the shaft and the sleeve;
A device for rotating the sleeve relative to the housing;
An axial driving device that applies the axial relative displacement to the housing relative to the housing;
A discharge chamber formed by the discharge-side end surface of the shaft and the housing,
A fluid replenishing device that supplies fluid to the discharge chamber using relative rotation of the sleeve and the housing,
A suction port and a discharge port for a fluid that communicates the discharge chamber with the outside,
A fluid ejecting apparatus comprising: a device for pumping the fluid flowing into the ejection chamber to the ejection port side by the axial driving device;
Utilizing a pressure change due to the fluctuation of the gap in the discharge chamber, a continuous flow supplied from the fluid supply device is converted into an intermittent flow, and an intermittent discharge amount per dot is adjusted by setting a rotation speed. A fluid discharge device characterized by the above-mentioned.
上記軸の端面と上記ハウジングで形成される吐出室と、
この吐出室に流体を供給する流体補給装置と、
この吐出室と上記流体補給装置を連絡する流通路と、
この流体補給装置に設けられた吸入口と、
上記吐出室と外部を連絡する吐出口とより構成される流体吐出装置において、
上記吐出室の上記隙間の変動による圧力変化を利用して、上記流体補給装置から補給される連続流を間欠流に変換すると共に、1ドット当たりの間欠吐出量を回転数、あるいは上記流通路から上記吐出口に繋がる区間の上記隙間の設定により調節することを特徴とする流体吐出装置。 An axial driving device that gives an axial relative displacement between the shaft and the housing;
A discharge chamber formed by the end surface of the shaft and the housing,
A fluid replenishing device for supplying fluid to the discharge chamber,
A flow passage communicating the discharge chamber with the fluid replenishing device;
An inlet provided in the fluid supply device;
In the fluid discharge device including the discharge chamber and a discharge port communicating the outside,
Utilizing a pressure change due to the fluctuation of the gap in the discharge chamber, the continuous flow supplied from the fluid supply device is converted into an intermittent flow, and the intermittent discharge amount per dot is changed from the number of rotations or from the flow passage. The fluid discharge device is adjusted by setting the gap in a section connected to the discharge port.
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