JP2927264B2 - Droplet ejector - Google Patents
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Landscapes
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジエット用
記録ヘッドのために開発された装置であるが、インクジ
エット用記録ヘッドのほかにも、小型電気回路あるいは
集積回路の導電性被膜形成、その他微細な印刷を行うた
めの装置として広く利用することができる。本発明は、
本願出願人が先に出願した特許出願、特願平７−２１３
４４２号（本願出願時において未公開、以下「先願」と
いう）に開示した技術の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus developed for a recording head for an ink jet. In addition to the recording head for an ink jet, a conductive film for a small electric circuit or an integrated circuit is formed. It can be widely used as an apparatus for performing fine printing. The present invention
Patent application filed earlier by the applicant of the present application, Japanese Patent Application No. 7-213
442 (not disclosed at the time of filing the present application, hereinafter referred to as “prior application”).
【０００２】[0002]
【従来の技術】本願出願人は、上記先願において新しい
原理に基づく液滴噴射装置を開示した。この液滴噴射装
置は、噴射液供給口および噴射開口部を有する噴射室
と、この噴射室内に充填された噴射液に圧力を印加する
加圧手段とを備えた装置であって、この噴射開口部はそ
の圧力により噴射開口部で噴射液が空気に接触する噴射
液の表面に表面波を形成させ、その表面波の作用によっ
て噴射開口部の径より小さい径の液滴を噴射させるもの
である。噴射液の表面に表面波を形成させるには、その
噴射開口部の形状として、図１４に例示するような断面
形状を開示した。図１４は液滴噴射装置の構成を示す図
である。噴射液供給口１、噴射開口部２、加圧板３、圧
電アクチュエータ４、噴射室５、インクタンク６を備え
ている。2. Description of the Related Art The applicant of the present invention has disclosed a droplet ejecting apparatus based on a new principle in the above-mentioned prior application. The liquid droplet ejecting apparatus includes an ejection chamber having an ejection liquid supply port and an ejection opening, and pressurizing means for applying pressure to the ejection liquid filled in the ejection chamber. The part causes a surface wave to be formed on the surface of the jet liquid where the jet liquid comes into contact with the air at the jet opening by the pressure, and the surface wave acts to eject a droplet having a diameter smaller than the diameter of the jet opening. . In order to form a surface wave on the surface of the jetting liquid, a cross-sectional shape as exemplified in FIG. 14 has been disclosed as the shape of the jetting opening. FIG. 14 is a diagram illustrating the configuration of the droplet ejecting apparatus. A jet liquid supply port 1, a jet opening 2, a pressure plate 3, a piezoelectric actuator 4, a jet chamber 5, and an ink tank 6 are provided.
【０００３】噴射室５内のインクに圧電アクチュエータ
４により駆動される加圧板３に機械的変位を与えると、
噴射室５に蓄えられたインクの圧力が変化し、噴射開口
部２のインク表面に表面波が発生する。その表面波は噴
射開口部２の周囲から中央部へと推移し、中央部で互い
に干渉して高い波高となりインクの液滴を離脱するに至
る。インクはインクタンク６から噴射液供給口１を通り
噴射室５に供給される。When a mechanical displacement is applied to the pressure plate 3 driven by the piezoelectric actuator 4 to the ink in the ejection chamber 5,
The pressure of the ink stored in the ejection chamber 5 changes, and a surface wave is generated on the ink surface of the ejection opening 2. The surface wave changes from the periphery of the ejection opening 2 to the center, and interferes with each other at the center to have a high wave height, leading to detachment of ink droplets. Ink is supplied from the ink tank 6 to the ejection chamber 5 through the ejection liquid supply port 1.
【０００４】この現象を概念的に説明すると、静止する
水面に水滴を落とすと、その水滴の落下点を中心にリン
グ状の表面波が拡がってゆく。本発明の噴射開口部２の
インク表面ではちょうどこの逆の現象が生じているので
あって、噴射開口部２の周囲から開口中心に向かう表面
波を発生させると、これがこの噴射開口部２の中心に集
中し、インク滴が表面を離脱することになる。To explain this phenomenon conceptually, when a water drop is dropped on a still water surface, a ring-shaped surface wave spreads around the drop point of the water drop. The opposite phenomenon occurs exactly on the ink surface of the ejection opening 2 of the present invention. When a surface wave is generated from the periphery of the ejection opening 2 to the center of the opening, this is generated at the center of the ejection opening 2. And the ink droplets leave the surface.
【０００５】図１５〜図１７は液滴噴射装置が液滴を噴
射する過程を示す図である。図１５に示すように、圧電
アクチュエータ４により駆動される加圧板３の機械的変
位により噴射開口部２の周囲に形成された表面波は、図
１６に示すように噴射開口部２の中心部で合波されて液
柱を形成する。その液柱の形成速度および高さが液滴を
離脱させるために十分な条件に達すると、図１７に示す
ように、液滴２０が離脱する。FIGS. 15 to 17 are views showing a process in which a droplet ejecting apparatus ejects droplets. As shown in FIG. 15, the surface wave formed around the ejection opening 2 due to the mechanical displacement of the pressing plate 3 driven by the piezoelectric actuator 4 is generated at the center of the ejection opening 2 as shown in FIG. They are combined to form a liquid column. When the formation speed and the height of the liquid column reach a sufficient condition for detaching the droplet, the droplet 20 detaches as shown in FIG.
【０００６】図１８は液滴噴射装置のノズル配列を示す
構造図である。図１８に示すように、液滴噴射装置１４
1 〜１４n の噴射開口部２を複数並べてそれぞれのイン
クの噴射を制御することにより、この噴射開口部２の前
面を矢印方向に通過する紙に印字を行うことができる。
これにより、印字記録装置のヘッドを構成することがで
きる。FIG. 18 is a structural view showing a nozzle arrangement of the droplet ejecting apparatus. As shown in FIG.
By arranging a plurality of 1 to 14 n ejection openings 2 and controlling the ejection of each ink, printing can be performed on paper passing through the front surface of the ejection openings 2 in the arrow direction.
Thereby, the head of the print recording apparatus can be configured.
【０００７】この新しい原理に基づく装置では、噴射開
口部の径より小さい径の液滴を噴射させることができる
から、工作精度をゆるやかに設定して口径の大きい噴射
開口部を設けても、小さい液滴を噴射させることにより
高い解像度の印字あるいは印刷を行うことが可能にな
る。すなわち、安価にかつ簡便に高い解像度の装置を提
供することができる。そのほか、噴射開口部の径を大き
くすることができることから、液づまりが発生しにく
く、周囲の環境変化に対して適応力の高い装置を得る、
すなわち利用可能な温度範囲や湿度範囲などが拡大され
る。さらに、液体の性質についてもその制約条件が緩和
され、各種のインクに対して適応可能とすることができ
るなど優れた特長がある。In an apparatus based on this new principle, a droplet having a diameter smaller than the diameter of the ejection opening can be ejected. By jetting droplets, printing or printing with high resolution can be performed. That is, a high-resolution device can be provided at low cost and easily. In addition, since the diameter of the injection opening can be increased, liquid clogging is unlikely to occur, and a device that is highly adaptable to changes in the surrounding environment is obtained.
That is, the usable temperature range and humidity range are expanded. Further, there are excellent features such as the restriction on the property of the liquid being relaxed and the liquid being adaptable to various inks.
【０００８】本願発明者らは、この新しい原理に基づく
液滴噴射装置についてさまざまな試験を行った。そして
この原理の液滴噴射装置はかなり有効であることを試験
により確認した。実用的な印字記録装置の規格は、読み
やすい日本語の活字を印刷するためには少なくとも約３
００ｄｐｉ(dots per inch) 以上の解像度が必要とされ
る。以下、本発明では、３００ｄｐｉ以上の実用的な印
字記録装置を開発することを目標として研究を進めた。The present inventors have conducted various tests on a droplet ejecting apparatus based on this new principle. Tests have confirmed that the droplet ejection apparatus of this principle is quite effective. The standard for a practical print recorder is at least about 3 for printing legible Japanese characters.
A resolution of 00 dpi (dots per inch) or more is required. Hereinafter, the present invention has been studied with the aim of developing a practical print recording device of 300 dpi or more.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ここで実用的な装置を
得るために最も重要な課題は、噴射開口部から噴射液が
そのまま突出するのではなく、その開口部の表面に表面
波を形成させることである。しかもその表面波を実用的
な温度や湿度などの環境条件下でつねに安定に形成させ
るにはどのようにすればよいか、ということである。こ
れには、（１）開口部の機械的な構造あるいは形状が大
きく影響するとともに、（２）噴射液の粘度、表面張
力、密度その他液体としての物理的性質が関係し、さら
に（３）噴射室に印加する圧力を制御する技術が必要で
ある。The most important problem for obtaining a practical device is that the jet liquid does not protrude from the jet opening as it is, but forms a surface wave on the surface of the opening. That is. What is necessary is to make the surface wave always stably formed under practical environmental conditions such as temperature and humidity. This has a great effect on (1) the mechanical structure or shape of the opening, (2) the viscosity, surface tension, density and other physical properties of the liquid as a liquid, and (3) the liquid A technique for controlling the pressure applied to the chamber is required.
【００１０】本発明はこのうち上記（３）噴射室に印加
する圧力を制御する技術について、数多くの試験を行っ
た中から達成された条件およびそれに基づく装置構造を
開示するものである。すなわち、本発明は、噴射液供給
口および噴射開口部を有する噴射室と、この噴射室内に
充填された噴射液に圧力を印加する加圧手段とを備え、
前記噴射開口部はこの圧力により前記噴射開口部の噴射
液表面に表面波を形成させ前記噴射開口部の径より小さ
い径の液滴を噴射させる形状に形成された液滴噴射装置
において、実用的な安定な装置を得るために、前記加圧
手段として有効なものを提供することを目的とする。本
発明は、小型かつ簡便であり、解像度の高い液滴噴射装
置を提供することを目的とする。本発明は３００ｄｐｉ
以上の実用的な印字記録装置を得ることを目的とする。
本発明は安価な印字記録装置を得ることを目的とする。
本発明は信頼性の高い印字記録装置を得ることを目的と
する。本発明は、小型電気回路あるいは集積回路の導電
性被膜形成、その他微細な印刷を行うための装置として
広く利用することができる液滴噴射装置を提供すること
を目的とする。The present invention discloses (3) a technique achieved by performing a number of tests on the technique for controlling the pressure applied to the injection chamber, and a device structure based on the achieved condition. That is, the present invention includes an ejection chamber having an ejection liquid supply port and an ejection opening, and pressurizing means for applying pressure to the ejection liquid filled in the ejection chamber,
The ejection opening is practically used in a droplet ejection apparatus formed in a shape in which a surface wave is formed on the ejection liquid surface of the ejection opening by this pressure and droplets having a diameter smaller than the diameter of the ejection opening are ejected. It is an object of the present invention to provide an effective means as the pressurizing means in order to obtain a stable device. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a droplet ejecting apparatus that is small and simple, and has high resolution. The present invention is 300 dpi
It is an object of the present invention to obtain a practical print recording device.
An object of the present invention is to obtain an inexpensive print recording device.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to obtain a highly reliable print recording device. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a droplet ejecting apparatus that can be widely used as an apparatus for forming a conductive film for a small electric circuit or an integrated circuit and for performing other fine printing.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は液滴噴射装置で
あって、噴射液供給口および噴射開口部を有する噴射室
と、この噴射室内に充填された噴射液に圧力を印加する
加圧手段とを備え、前記噴射開口部はこの圧力により前
記噴射開口部の噴射液表面に表面波を形成させ前記噴射
開口部の径より小さい径の液滴を噴射させる形状に形成
された液滴噴射装置である。本発明の特徴とするところ
は、前記加圧手段は、電気信号発生回路と、この電気信
号発生回路の出力により駆動され機械的変位出力が前記
噴射室内の噴射液に印加される圧電アクチュエータとを
備え、前記電気信号発生回路の出力と前記圧電アクチュ
エータとの間の回路に前記表面波を形成するに適する周
波数成分を選択的に通過させるフィルタ回路が挿入され
たところにある。この周波数成分は正弦波パルスである
ことが望ましい。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a droplet ejecting apparatus, comprising: an ejection chamber having an ejection liquid supply port and an ejection opening; and a pressurizing apparatus for applying pressure to the ejection liquid filled in the ejection chamber. Means for ejecting droplets formed in such a shape that the ejection opening forms a surface wave on the surface of the ejection liquid by the pressure and ejects a droplet having a diameter smaller than the diameter of the ejection opening. Device. A feature of the present invention is that the pressurizing means includes an electric signal generating circuit, and a piezoelectric actuator which is driven by an output of the electric signal generating circuit and applies a mechanical displacement output to the ejection liquid in the ejection chamber. A filter circuit for selectively passing a frequency component suitable for forming the surface acoustic wave is inserted in a circuit between the output of the electric signal generation circuit and the piezoelectric actuator. This frequency component is preferably a sinusoidal pulse.
【００１２】ここで、正弦波パルスとは、パルス幅の中
に含まれる周波数分布がきわめて狭いパルス波形をいう
ことにする。Here, the sine wave pulse is a pulse waveform having a very narrow frequency distribution included in the pulse width.
【００１３】前記電気信号発生回路は、三角波パルス、
矩形波パルスまたは台形波パルスを発生するパルス発生
回路であり、前記フィルタ回路はローパス・フィルタで
あることが望ましい。このローパス・フィルタは、例え
ば、ＣＲフィルタにより実現することができる。The electric signal generating circuit includes a triangular wave pulse,
It is a pulse generating circuit for generating a rectangular wave pulse or a trapezoidal wave pulse, and the filter circuit is preferably a low-pass filter. This low-pass filter can be realized by, for example, a CR filter.
【００１４】発明者らは、先願の液滴噴射装置について
実用的な装置を開発するにあたり、噴射室内のインクを
加圧するための波形には正弦波パルスが最も適している
ことに気付いた。これは、正弦波パルスの周波数成分が
単一であるため、位相の揃った表面波を中心で干渉させ
ることができ、滴径、滴速に関し最も安定吐出が可能で
あることを実験的に確認したものである。The present inventors have found that in developing a practical device for the droplet application device of the prior application, a sine wave pulse is most suitable as a waveform for pressurizing ink in the ejection chamber. Since the sinusoidal pulse has a single frequency component, surface waves with the same phase can interfere at the center, and it has been experimentally confirmed that the most stable ejection is possible with respect to droplet diameter and droplet speed. It was done.
【００１５】そこで、電気信号発生回路により直接に正
弦波パルスを発生させることを試みたが、単発的に正弦
波パルスを発生させるにはシンセサイザ回路などが必要
であり高価になってしまうから、直接的に正弦波パルス
を発生させるのではなく、電気信号発生回路で適当な三
角波パルス、矩形波パルスまたは台形波パルスを発生さ
せておき、これをローパス・フィルタからなるフィルタ
回路を通過させることによって、その基本波である正弦
波パルスに近い波形を取り出すことができる。これによ
り、正弦波パルスを電気信号発生回路により直接に発生
させる場合と比較して簡単かつ低価格な回路により構成
することができることになった。Therefore, an attempt was made to directly generate a sine wave pulse using an electric signal generation circuit. However, a single-shot generation of a sine wave pulse requires a synthesizer circuit or the like, which is expensive. Instead of generating a sinusoidal pulse in an appropriate manner, an appropriate triangular pulse, rectangular pulse or trapezoidal pulse is generated by an electric signal generation circuit, and this is passed through a filter circuit composed of a low-pass filter. A waveform close to a sine wave pulse that is the fundamental wave can be extracted. As a result, a sine wave pulse can be constituted by a simple and inexpensive circuit as compared with a case where a sine wave pulse is directly generated by an electric signal generation circuit.
【００１６】[0016]
【００１７】[0017]
（第一実施例）本発明第一実施例の構成を図１を参照し
て説明する。図１は本発明第一実施例装置のブロック構
成図である。(First Embodiment) The configuration of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.
【００１８】本発明は液滴噴射装置であって、噴射液供
給口１および噴射開口部２を有する噴射室５と、この噴
射室５内に充填された噴射液に圧力を印加する加圧手段
としての加圧板３とを備え、噴射開口部２はこの圧力に
より噴射開口部２の噴射液表面に表面波を形成させ噴射
開口部２の径より小さい径の液滴を噴射させる形状に形
成された液滴噴射装置である。The present invention relates to a droplet ejecting apparatus, which comprises an ejection chamber 5 having an ejection liquid supply port 1 and an ejection opening 2, and a pressurizing means for applying pressure to the ejection liquid filled in the ejection chamber 5. The ejection opening 2 is formed in such a shape that a surface wave is formed on the surface of the ejection liquid of the ejection opening 2 by this pressure and droplets having a diameter smaller than the diameter of the ejection opening 2 are ejected. This is a droplet ejecting device.
【００１９】ここで、本発明の特徴とするところは、加
圧板３は、電気信号発生回路１０と、この電気信号発生
回路１０の出力により駆動され機械的変位出力が噴射室
５内の噴射液に印加される圧電アクチュエータ４とを備
え、電気信号発生回路１０の出力と圧電アクチュエータ
４との間の回路に前記表面波を形成するに適する正弦波
周波数成分を選択的に通過させるフィルタ回路１１が挿
入されたところにある。Here, the feature of the present invention is that the pressure plate 3 is driven by the electric signal generating circuit 10 and the output of the electric signal generating circuit 10 so that the mechanical displacement output is applied to the injection liquid in the injection chamber 5. And a filter circuit 11 for selectively passing a sine wave frequency component suitable for forming the surface wave to a circuit between the output of the electric signal generation circuit 10 and the piezoelectric actuator 4. It has been inserted.
【００２０】圧電アクチュエータ４はピエゾアクチュエ
ータにより実現される。電気信号発生回路１０は、簡便
な単発パルスを発生する安価なパルス発生回路であり、
その出力周波数成分は多重成分であり、この出力信号波
形を観測すると三角波パルスに見える。電気信号発生回
路１０はワンショットマルチバイブレータにより簡単に
実現することができる。フィルタ回路１１はローパス・
フィルタである。図２にフィルタ回路１０の典型的な回
路図を示す。このローパス・フィルタは単純かつ安価な
ＣＲフィルタを採用した例である。図２では、周波数ｆ
とするとき、 ｆ＝１／（２πＣＲ） であるから、例えば、ｆ＝１００ｋＨｚ、Ｒ＝７５Ω、
Ｃ≒２０ｎＦとなる。The piezoelectric actuator 4 is realized by a piezo actuator. The electric signal generation circuit 10 is an inexpensive pulse generation circuit that generates a simple single pulse,
The output frequency component is a multiple component, and when this output signal waveform is observed, it looks like a triangular pulse. The electric signal generation circuit 10 can be easily realized by a one-shot multivibrator. The filter circuit 11 is a low-pass
Filter. FIG. 2 shows a typical circuit diagram of the filter circuit 10. This low-pass filter is an example employing a simple and inexpensive CR filter. In FIG. 2, the frequency f
Since f = 1 / (2πCR), for example, f = 100 kHz, R = 75Ω,
C ≒ 20 nF.
【００２１】噴射開口部２の直径は約１００μｍであ
り、圧電アクチュエータ４に供給する駆動信号のパルス
幅として１０μｓｅｃを選んだ。このためフィルタ回路
１１の遮断周波数として、このパルス幅に相当する周波
数である１００ｋＨｚを選択した。図３は本発明第一実
施例のフィルタ回路１０のローパス・フィルタの特性を
示す図である。横軸に周波数（Ｈｚ）をとり、縦軸に利
得（ｄＢ）をとる。１００ｋＨｚで約３ｄＢの減衰にな
る。The diameter of the ejection opening 2 was about 100 μm, and 10 μsec was selected as the pulse width of the drive signal supplied to the piezoelectric actuator 4. Therefore, 100 kHz, which is a frequency corresponding to the pulse width, was selected as the cutoff frequency of the filter circuit 11. FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a low-pass filter of the filter circuit 10 according to the first embodiment of the present invention. The horizontal axis indicates frequency (Hz), and the vertical axis indicates gain (dB). At 100 kHz, the attenuation is about 3 dB.
【００２２】本発明第一実施例の動作を説明する。入力
端子９には、噴射開口部２よりインクの噴射を指令する
トリガ信号が入力される。電気信号発生回路１０は、こ
のトリガ信号を受けてパルスを発生する。このパルスは
上述のように一見三角波パルスであり、さまざまな周波
数成分を含んでいる。このパルスはフィルタ回路１１に
入力されて正弦波成分のみが透過される。フィルタ回路
１１は、単純なＣＲフィルタによるローパス・フィルタ
である。この正弦波パルスは増幅器１２によって振幅
（パルス高さ）が増幅される。この正弦波パルスは圧電
アクチュエータ４により機械的変位に変換される。この
機械的変位は加圧板３の位置を変位させ、噴射室５内の
インクを加圧する。噴射室５内のインクは加圧され、先
願により開示し、かつ上に説明した原理によって噴射開
口部２の表面に表面波を発生させ、その表面波が収束す
る中心部分から液滴が噴射される。The operation of the first embodiment of the present invention will be described. A trigger signal for instructing the ejection of ink from the ejection opening 2 is input to the input terminal 9. The electric signal generating circuit 10 generates a pulse in response to the trigger signal. This pulse is apparently a triangular wave pulse as described above, and includes various frequency components. This pulse is input to the filter circuit 11 and only the sine wave component is transmitted. The filter circuit 11 is a low-pass filter using a simple CR filter. The amplitude (pulse height) of the sine wave pulse is amplified by the amplifier 12. This sine wave pulse is converted into a mechanical displacement by the piezoelectric actuator 4. This mechanical displacement displaces the position of the pressure plate 3 and pressurizes the ink in the ejection chamber 5. The ink in the ejection chamber 5 is pressurized, generates a surface wave on the surface of the ejection opening 2 according to the principle disclosed in the prior application and described above, and droplets are ejected from the central portion where the surface wave converges. Is done.
【００２３】前述したように、電気信号発生回路１０で
は三角波パルスなど適当なパルスを発生させておき、こ
れをローパス・フィルタからなるフィルタ回路１１を通
過させることによって正弦波パルスを得るから、正弦波
パルスを電気信号発生回路１０により直接に発生させる
場合と比較して簡単かつ低価格な回路により正弦波パル
スを発生させることができる。As described above, the electric signal generating circuit 10 generates an appropriate pulse such as a triangular wave pulse, and the sine wave pulse is obtained by passing the pulse through the filter circuit 11 composed of a low-pass filter. Compared to the case where the pulse is directly generated by the electric signal generation circuit 10, the sine wave pulse can be generated by a simple and inexpensive circuit.
【００２４】ここで、圧電アクチュエータ４の駆動波形
として正弦波パルスが最適であるとの結論を得た根拠に
ついて説明する。図４はパルス幅と滴径との関係を示す
図であり、横軸にパルス幅（μｓｅｃ）をとり、縦軸に
滴径（μｍ）をとる。ここでは正弦波パルスと矩形波パ
ルスとを比較している。図４により、矩形波パルスで
は、パルス幅による滴径の制御性が低いことが分かる。
その原因は、矩形波パルスは多様な周波数成分を有する
ことから、その影響が単純でなく、滴径を単純に制御で
きないものと考えられる。Here, the grounds for obtaining the conclusion that a sine wave pulse is optimal as the driving waveform of the piezoelectric actuator 4 will be described. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the pulse width and the droplet diameter. The horizontal axis represents the pulse width (μsec), and the vertical axis represents the droplet diameter (μm). Here, a sine wave pulse and a rectangular wave pulse are compared. FIG. 4 shows that the controllability of the droplet diameter by the pulse width is low in the rectangular wave pulse.
It is considered that the cause is that the rectangular wave pulse has various frequency components, so that the influence is not simple and the droplet diameter cannot be simply controlled.
【００２５】図５は滴径と必要振幅との関係を示す図で
あり、横軸に滴径（μｍ）をとり、縦軸に振幅（μｍ）
をとる。ここでは正弦波パルスと三角波パルスとを比較
している。図５により、同じ大きさの滴を作るとき、三
角波パルスでは正弦波パルスよりも大きい入力振幅を必
要とすることが分かる。この振幅は、アクチュエータや
その駆動回路への負荷を考慮すると、より低振幅である
ことが望まれる。したがって、三角波パルスよりも正弦
波パルスの方が駆動波形として適していることが分か
る。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the droplet diameter and the required amplitude. The horizontal axis represents the droplet diameter (μm), and the vertical axis represents the amplitude (μm).
Take. Here, a sine wave pulse and a triangular wave pulse are compared. From FIG. 5, it can be seen that a triangular pulse requires a larger input amplitude than a sine pulse when making drops of the same size. This amplitude is desired to be lower in consideration of the load on the actuator and its drive circuit. Therefore, it can be seen that a sine wave pulse is more suitable as a drive waveform than a triangular pulse.
【００２６】本発明第一実施例装置の全体構成を図６に
示す。実際には、複数の液滴射出装置１４1 〜１４n が
設けられ、制御回路１５により制御されたスイッチ回路
１３により、増幅器１２の出力に現れる正弦波パルスを
所望の液滴噴射装置１４i (i=1,2, …n)に供給する。こ
れにより、所望の文字、数字、図形その他を描くための
印字記録装置として動作することができる。FIG. 6 shows the overall configuration of the first embodiment of the present invention. In practice, a plurality of droplet ejection devices 14 1 to 14 n provided by the switch circuit 13 which is controlled by the control circuit 15, the sine wave pulse appearing at the output of the amplifier 12 a desired droplet ejection device 14 i ( i = 1,2, ... n). Thereby, it can operate as a print recording device for drawing desired characters, numbers, figures, and the like.
【００２７】（第二実施例）本発明第二実施例を図７を
参照して説明する。図７は本発明第二実施例装置の全体
構成図である。本発明第二実施例は、増幅器１２を電気
信号発生回路１０とフィルタ回路１１との間に介挿し
た。電気信号発生回路１０により発生した三角波パルス
を増幅器１２により増幅した後にフィルタ回路１１によ
り正弦波パルスとする。これにより、増幅器１２で発生
した高調波歪をフィルタ回路１１により除去することが
できる。他の動作は本発明第一実施例と同様である。(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an overall configuration diagram of the second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, the amplifier 12 is interposed between the electric signal generation circuit 10 and the filter circuit 11. After the triangular wave pulse generated by the electric signal generating circuit 10 is amplified by the amplifier 12, the sine wave pulse is generated by the filter circuit 11. Thereby, the harmonic distortion generated in the amplifier 12 can be removed by the filter circuit 11. Other operations are the same as in the first embodiment of the present invention.
【００２８】（第三実施例）本発明第三実施例を図８を
参照して説明する。図８は本発明第三実施例装置の全体
構成図である。本発明第三実施例は、本発明第一および
第二実施例装置の構成から増幅器１２を排した構成であ
る。電気信号発生回路１０から出力される三角波パルス
の振幅を液滴噴射装置１４1 〜１４n を駆動するために
充分な振幅としておくことにより、増幅器１２を排する
ことができる。(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an overall configuration diagram of the third embodiment of the present invention. The third embodiment of the present invention has a configuration in which the amplifier 12 is omitted from the configuration of the first and second embodiments of the present invention. The amplitude of the triangular wave pulse output from the electric signal generator 10 by keeping a sufficient amplitude to drive the droplet ejection device 14 1 to 14 n, can be Haisuru the amplifier 12.
【００２９】（第四実施例）本発明第一〜第三実施例で
は、電気信号発生回路１０はワンショットマルチバイブ
レータであり、その出力波形は三角波パルスであるとし
て説明したが、三角波パルスの他に、台形波パルス、矩
形波パルスによっても同様に動作させることができる。
図９は、三角波パルスおよび台形波パルスを発生する回
路の例を示す図である。また、図１０および図１１は、
図９に示した回路の動作を示す図であり、図１０は三角
波パルスの発生手順を示し、図１１は台形波パルスの発
生手順を示す。(Fourth Embodiment) In the first to third embodiments of the present invention, the electric signal generating circuit 10 has been described as a one-shot multivibrator and its output waveform is a triangular pulse. In addition, the same operation can be performed by a trapezoidal wave pulse or a rectangular wave pulse.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a circuit that generates a triangular wave pulse and a trapezoidal wave pulse. 10 and FIG.
10 is a diagram showing the operation of the circuit shown in FIG. 9, FIG. 10 shows a procedure for generating a triangular wave pulse, and FIG. 11 shows a procedure for generating a trapezoidal pulse.
【００３０】図９に示す回路では、波形発生制御部１８
の制御にしたがって三角波パルスまたは台形波パルスあ
るいは矩形波パルスを発生させることができる。In the circuit shown in FIG.
A triangular pulse, trapezoidal pulse, or rectangular pulse can be generated according to the above control.
【００３１】波形発生制御部１８は、スイッチＳＷ１お
よびＳＷ２を制御することにより、図１０に示すよう
に、三角波パルスを発生させる。または、図１１に示す
ように、台形波パルスを発生させる。チャージ用コンデ
ンサＣの時定数を適当に設定することにより、三角波パ
ルスおよび台形波パルスの傾きθを設定することができ
る。したがって、チャージ用コンデンサＣを取り去るこ
とにより矩形波パルスを発生させることができる。な
お、定電流回路１７1 および１７2 は、トランジスタを
用いた簡単な回路により実現することができる。The waveform generation control section 18 controls the switches SW1 and SW2 to generate a triangular wave pulse as shown in FIG. Alternatively, a trapezoidal wave pulse is generated as shown in FIG. By appropriately setting the time constant of the charging capacitor C, the inclination θ of the triangular pulse and the trapezoidal pulse can be set. Therefore, a rectangular pulse can be generated by removing the charging capacitor C. The constant current circuits 17 1 and 17 2 can be realized by a simple circuit using a transistor.
【００３２】このように、三角波パルス、台形波パル
ス、矩形波パルスは単純で安価な回路により発生させる
ことができる。したがって、これらをローパスフィルタ
に透過させることにより正弦波パルスを得ることは、装
置コストの低下、信頼性の向上などについて有用であ
る。As described above, the triangular pulse, trapezoidal pulse, and rectangular pulse can be generated by a simple and inexpensive circuit. Therefore, obtaining a sine wave pulse by transmitting these through a low-pass filter is useful for reducing the cost of the apparatus, improving the reliability, and the like.
【００３３】（第五実施例）本発明第五実施例を図１２
および図１３を参照して説明する。図１２は本発明第五
実施例の概念図である。図１３は本発明第五実施例で用
いる液滴噴射装置の構成図である。本発明第五実施例で
は、本発明の液滴噴射装置を半導体の接続等で用いる微
細バンプの形成装置に応用した例を示す。液滴噴射装置
は、図１３に示すように、噴射室５の内壁にヒータ３０
を設置した構成である。図１２を参照して本発明第五実
施例を説明する。導電性を有する液体としては融点が約
１１０°Ｃのインジウムを用い、８０μｍピッチで形成
されたフレキシブル基板２８の先端接続部に直径５０μ
ｍのインジウムバンプ２９の形成を試みた。ヒータ３０
により噴射室５内を約１２５°Ｃに加熱し、圧電アクチ
ュエータ４に変位量２．４μｍ、パルス幅２０μｓｅｃ
の変位を与え、フレキシブル基板２８に向け液滴吐出を
行ったところ、接続部に直径５０μｍのインジウムバン
プ２９を形成することができた。インジウムバンプ２９
が形成されたフレキシブル基板２８を液晶パネルの接続
に用いたところ、接続用のバンプとしての十分な機能を
果たし、信頼性の高い良好な接続が可能なことを確認し
た。なお、本発明第五実施例では、バンプ材料としてイ
ンジウムを用いた例について示したが、ハンダ等の低融
点金属を用いても、あるいは溶剤にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ等
の導電性粒子を分散させたバンプ材料を用いてもよい。(Fifth Embodiment) FIG. 12 shows a fifth embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a conceptual diagram of the fifth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a configuration diagram of a droplet ejection device used in the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment of the present invention, an example is shown in which the droplet ejecting apparatus of the present invention is applied to a fine bump forming apparatus used for connecting semiconductors and the like. As shown in FIG. 13, the droplet ejection device includes a heater 30 on the inner wall of the ejection chamber 5.
It is the structure which installed. A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As the conductive liquid, indium having a melting point of about 110 ° C. is used, and a diameter of 50 μm is connected to the distal end connecting portion of the flexible substrate 28 formed at a pitch of 80 μm.
An attempt was made to form an m indium bump 29. Heater 30
Heats the inside of the injection chamber 5 to about 125 ° C., and applies a displacement of 2.4 μm and a pulse width of 20 μsec to the piezoelectric actuator 4.
Was applied and the droplets were discharged toward the flexible substrate 28. As a result, an indium bump 29 having a diameter of 50 μm could be formed at the connection portion. Indium bump 29
When the flexible substrate 28 on which was formed was used for connection of a liquid crystal panel, it was confirmed that the flexible board 28 functioned sufficiently as a connection bump and that a highly reliable and good connection was possible. In the fifth embodiment of the present invention, an example in which indium is used as the bump material has been described. However, even if a low melting point metal such as solder is used, or a conductive particle such as Au, Al, or Cu is dispersed in a solvent. A bump material may be used.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型かつ簡便であり、解像度の高い液滴噴射装置を実現
することができる。本発明では、噴射開口部の径より小
さい径の液滴を噴射することができるから、噴射開口部
の工作精度は低くすることができ、安価に製造すること
ができる。また、噴射開口部が大きいことからインクが
固まりにくく、インク詰まりによる不良が激減する。本
発明により、３００ｄｐｉ以上の解像度を有する実用的
な印字記録装置を市場で安価に販売することができる。
さらに、小型電気回路あるいは集積回路の導電性被膜形
成、その他微細な印刷を行うための装置として広く利用
することができる液滴噴射装置を実現することができ
る。As described above, according to the present invention,
It is possible to realize a small and simple droplet ejecting apparatus with high resolution. In the present invention, since the droplet having a diameter smaller than the diameter of the ejection opening can be ejected, the machining accuracy of the ejection opening can be reduced, and the ejection opening can be manufactured at low cost. In addition, since the ejection opening portion is large, the ink is hardly solidified, and defects due to ink clogging are drastically reduced. According to the present invention, a practical print recording device having a resolution of 300 dpi or more can be sold at low cost in the market.
Further, it is possible to realize a droplet ejecting apparatus that can be widely used as an apparatus for forming a conductive film for a small electric circuit or an integrated circuit and for performing fine printing.
【図１】本発明第一実施例装置のブロック構成図。FIG. 1 is a block diagram of a device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】フィルタ回路のブロック構成図。FIG. 2 is a block diagram of a filter circuit.
【図３】本発明第一実施例のフィルタ回路のローパス・
フィルタの特性を示す図。FIG. 3 shows a low-pass filter of the filter circuit according to the first embodiment of the present invention.
The figure which shows the characteristic of a filter.
【図４】パルス幅と滴径との関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a pulse width and a droplet diameter.
【図５】滴径と必要振幅との関係を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a droplet diameter and a required amplitude.
【図６】本発明第一実施例装置の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of an apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図７】本発明第二実施例装置の構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of an apparatus of a second embodiment of the present invention.
【図８】本発明第三実施例装置の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
【図９】三角波パルスおよび台形波パルスを発生する回
路の例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example of a circuit that generates a triangular wave pulse and a trapezoidal wave pulse.
【図１０】三角波パルスの発生手順を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a procedure for generating a triangular wave pulse.
【図１１】台形波パルスの発生手順を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a procedure for generating a trapezoidal wave pulse.
【図１２】本発明第五実施例の概念図。FIG. 12 is a conceptual diagram of a fifth embodiment of the present invention.
【図１３】本発明第五実施例で用いる液滴噴射装置の構
成図。FIG. 13 is a configuration diagram of a droplet ejecting apparatus used in a fifth embodiment of the present invention.
【図１４】従来例装置の構造図。FIG. 14 is a structural view of a conventional device.
【図１５】液滴噴射装置が液滴を噴射する過程を示す
図。FIG. 15 is a view showing a process in which the droplet ejecting apparatus ejects droplets.
【図１６】液滴噴射装置が液滴を噴射する過程を示す
図。FIG. 16 is a diagram showing a process in which the droplet ejecting device ejects droplets.
【図１７】液滴噴射装置が液滴を噴射する過程を示す
図。FIG. 17 is a diagram showing a process in which the droplet ejecting apparatus ejects droplets.
【図１８】液滴噴射装置のノズル配列を示す構造図。FIG. 18 is a structural diagram showing a nozzle arrangement of the droplet ejecting apparatus.
１ 噴射液供給口 ２ 噴射開口部 ３ 加圧板 ４ 圧電アクチュエータ ５ 噴射室 ６ インクタンク ９ 入力端子 １０ 電気信号発生回路 １１ フィルタ回路 １２ 増幅器 １３ スイッチ回路 １４1 〜１４n 液滴噴射装置 １５ 制御回路 １７1 、１７2 定電流回路 １８ 波形発生制御部 ２０ 液滴 ２８ フレキシブル基板 ２９ インジウムバンプ ３０ ヒータDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injection liquid supply port 2 Injection opening 3 Pressure plate 4 Piezoelectric actuator 5 Injection chamber 6 Ink tank 9 Input terminal 10 Electric signal generation circuit 11 Filter circuit 12 Amplifier 13 Switch circuit 14 1 to 14 n Drop ejection device 15 Control circuit 17 1 , 17 2 Constant current circuit 18 Waveform generation controller 20 Droplet 28 Flexible substrate 29 Indium bump 30 Heater
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝沢 文則 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−168050（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−290587（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−155948（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Fuminori Takizawa 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation (56) References JP-A-4-168050 (JP, A) JP-A-8 -290587 (JP, A) JP-A-3-155948 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055
Claims (6)
噴射室と、この噴射室内に充填された噴射液に圧力を印
加する加圧手段とを備え、前記噴射開口部はこの圧力に
より前記噴射開口部の噴射液表面に表面波を形成し、こ
の表面波を前記噴射開口部の中央にむかって集中させ、
前記表面波の作用によって前記噴射開口部の径より小さ
い径の液滴を噴射させる形状に形成された液滴噴射装置
であって、 前記加圧手段は、電気信号発生回路と、この電気信号発
生回路の出力により駆動され機械的変位出力が前記噴射
室内の噴射液に印加される圧電アクチュエータとを備
え、前記電気信号発生回路の出力と前記圧電アクチュエ
ータとの間の回路に前記表面波を形成するに適する周波
数成分を選択的に通過させるフィルタ回路が挿入された
ことを特徴とする液滴噴射装置。An injection chamber having an injection liquid supply port and an injection opening; and a pressurizing means for applying pressure to the injection liquid filled in the injection chamber. A surface wave is formed on the surface of the jet liquid at the opening ,
Concentrate the surface wave toward the center of the injection opening,
A droplet ejecting device formed to eject droplets having a diameter smaller than the diameter of the ejection opening by the action of the surface wave , wherein the pressurizing means includes an electric signal generating circuit, and an electric signal generating circuit. A piezoelectric actuator driven by an output of a circuit to apply a mechanical displacement output to the ejection liquid in the ejection chamber, and forming the surface wave in a circuit between the output of the electric signal generation circuit and the piezoelectric actuator. A filter circuit for selectively passing a frequency component suitable for the liquid crystal device is inserted.
求項１記載の液滴噴射装置。2. The droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the frequency component is a sine wave pulse.
を発生するパルス発生回路であり、前記フィルタ回路は
ローパス・フィルタである請求項１または２記載の液滴
噴射装置。3. The droplet ejecting apparatus according to claim 1, wherein the electric signal generating circuit is a pulse generating circuit that generates a triangular pulse, and the filter circuit is a low-pass filter.
を発生するパルス発生回路であり、前記フィルタ回路は
ローパス・フィルタである請求項１または２記載の液滴
噴射装置。4. The droplet ejecting apparatus according to claim 1, wherein the electric signal generating circuit is a pulse generating circuit that generates a rectangular wave pulse, and the filter circuit is a low-pass filter.
を発生するパルス発生回路であり、前記フィルタ回路は
ローパス・フィルタである請求項１または２記載の液滴
噴射装置。5. The droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the electric signal generation circuit is a pulse generation circuit that generates a trapezoidal pulse, and the filter circuit is a low-pass filter.
である請求項３ないし５のいずれかに記載の液滴噴射装
置。6. The droplet ejecting apparatus according to claim 3, wherein the low-pass filter is a CR filter.
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| DE19856787A DE19856787C2 (en) | 1997-02-19 | 1998-02-18 | Droplet ejector |
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