JP2022019121A - Capping device and 3D model manufacturing device equipped with it - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、インクジェットヘッドに対してキャッピングを行うキャッピング装置に関するものである。 The present disclosure relates to a capping device that caps an inkjet head.
従来、上記キャッピング装置に関し、種々の技術が提案されている。 Conventionally, various techniques have been proposed for the capping device.
例えば、下記特許文献1に記載の技術は、流体を噴射するノズルが複数設けられた流体噴射ヘッドと、該流体噴射ヘッド側となる下流側に向けて前記流体を供給する流体供給流路とを有する流体噴射装置のメンテナンス装置であって、前記流体噴射ヘッドよりも上流側の圧力付与位置で、該流体供給流路内の前記流体に対して加圧を行うことで前記ノズルから前記流体を膨出させるとともに、該加圧に伴い前記ノズルから前記流体が膨出した状態において減圧を行う圧力付与機構と、該圧力付与機構が前記加圧及び前記減圧を行う場合に、前記圧力付与位置から前記各ノズルに至る流路毎の圧力損失の大きさに応じて、該圧力損失が相対的に小さい流路を通じて前記流体が供給される前記ノズルのノズル開口を閉塞するように前記流体噴射ヘッドに当接する当接部材と、を備える。 For example, in the technique described in Patent Document 1 below, a fluid injection head provided with a plurality of nozzles for injecting a fluid and a fluid supply flow path for supplying the fluid toward the downstream side on the fluid injection head side are provided. It is a maintenance device for a fluid injection device, and expands the fluid from the nozzle by pressurizing the fluid in the fluid supply flow path at a pressure application position on the upstream side of the fluid injection head. A pressure-applying mechanism that depressurizes the fluid in a state of swelling from the nozzle with the pressurization, and a pressure-applying mechanism that performs the pressurization and the depressurization from the pressure-applying position. Depending on the magnitude of the pressure loss for each flow path leading to each nozzle, the fluid injection head is hit so as to close the nozzle opening of the nozzle to which the fluid is supplied through the flow path having a relatively small pressure loss. A contact member and a contact member are provided.
下記特許文献1の記載によれば、このメンテナンス装置では、圧力付与機構が加圧及び減圧を行う場合に、当接部材が、圧力付与位置から各ノズルに至る流路毎の圧力損失の大きさに応じて、圧力損失が相対的に小さい流路を通じて流体が供給されるノズルのノズル開口を閉塞するように流体噴射ヘッドに当接する。そのため、流路の圧力損失が小さく、圧力が付与され易いノズルのノズル開口を閉塞した後に加圧及び減圧をすることで、ノズル開口が閉塞されていないノズル内に集中的に圧力を付与することができる。これにより、圧力損失が大きく、圧力が付与され難いノズルからも、効率よく気泡を排出させることができる。したがって、複数のノズル内から効率よく気泡を排出させることができる。 According to the description of Patent Document 1 below, in this maintenance device, when the pressure applying mechanism pressurizes and depressurizes, the contact member increases the amount of pressure loss for each flow path from the pressure applying position to each nozzle. In response to this, it abuts on the fluid injection head so as to close the nozzle opening of the nozzle to which the fluid is supplied through the flow path having a relatively small pressure loss. Therefore, by closing the nozzle opening of the nozzle where the pressure loss in the flow path is small and pressure is easily applied, and then applying pressure and depressurization, pressure is intensively applied to the inside of the nozzle where the nozzle opening is not closed. Can be done. As a result, bubbles can be efficiently discharged even from a nozzle having a large pressure loss and being difficult to apply pressure. Therefore, air bubbles can be efficiently discharged from the plurality of nozzles.
しかしながら、このメンテナンス装置をキャッピング装置として使用する場合には、当接部材が流体噴射ヘッドに当接する際に、当接部材と流体噴射ヘッドとの間に気泡が入ってしまうと、その気泡でノズル内のインクがノズル開口付近で乾燥し、ノズル詰まりを起こす虞があった。 However, when this maintenance device is used as a capping device, when the abutting member comes into contact with the fluid injection head, if air bubbles enter between the abutting member and the fluid injection head, the air bubbles cause a nozzle. There was a risk that the ink inside would dry out near the nozzle opening and cause nozzle clogging.
本開示は、上述した点を鑑みてなされたものであり、キャッピングを行う際にインクジェットヘッドのノズル孔及びその周縁部において気泡の形成を阻止することが容易なキャッピング装置を提供することを課題とする。 The present disclosure has been made in view of the above-mentioned points, and it is an object of the present invention to provide a capping device that can easily prevent the formation of bubbles in the nozzle hole of the inkjet head and the peripheral portion thereof when capping is performed. do.
本明細書は、ノズルプレートに設けられたノズル孔からインクが吐出するインクジェットヘッドに対してキャッピングを行うキャッピング装置であって、キャッピングの際に、インクジェットヘッドからの押圧力が作用することによって、表面の一部領域が変形してノズルプレートに密接する密接表面域が形成される弾性体を備え、弾性体の密接表面域は、ノズルプレートにおいて、弾性体が点接触又は線接触する位置からノズル孔の周縁部に到達するまで連続的に増大することによって、ノズル孔を密封するキャッピング装置を、開示する。 The present specification is a capping device that caps an inkjet head in which ink is ejected from a nozzle hole provided in a nozzle plate, and a pressing force from the inkjet head acts on the surface during capping. It is provided with an elastic body in which a part of the region is deformed to form a close surface area in close contact with the nozzle plate, and the close surface area of the elastic body is a nozzle hole from a position where the elastic body makes point contact or line contact in the nozzle plate. Disclosed is a capping device that seals a nozzle hole by continuously increasing until it reaches the peripheral edge of the nozzle.
本開示によれば、キャッピング装置は、キャッピングを行う際にインクジェットヘッドのノズル孔及びその周縁部において気泡の形成を阻止することが容易である。 According to the present disclosure, the capping device can easily prevent the formation of air bubbles in the nozzle hole of the inkjet head and the peripheral portion thereof during capping.
以下、本開示の好適な実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
図1に、3次元積層電子デバイス製造装置10を示す。3次元積層電子デバイス製造装置10は、搬送装置20と、第1造形ユニット22と、第2造形ユニット24と、装着ユニット26と、制御装置(図2参照)27を備えている。それら搬送装置20と第1造形ユニット22と第2造形ユニット24と装着ユニット26とは、3次元積層電子デバイス製造装置10のベース28の上に配置されている。ベース28は、概して長方形状をなしており、以下の説明では、ベース28の長手方向をX軸方向、ベース28の短手方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向の両方に直交する方向をZ軸方向と称して説明する。
FIG. 1 shows a three-dimensional laminated electronic
なお、Z軸方向は、上下方向である。従って、以下では、Z軸方向を上下方向と称して説明することがある。また、図面では、構成の一部が省略されて描かれていることがあり、描かれた各部の寸法比等は必ずしも正確ではない。 The Z-axis direction is the vertical direction. Therefore, in the following, the Z-axis direction may be referred to as a vertical direction. Further, in the drawings, a part of the structure may be omitted, and the dimensional ratio of each drawn part is not always accurate.
搬送装置20は、X軸スライド機構30と、Y軸スライド機構32とを備えている。そのX軸スライド機構30は、X軸スライドレール34とX軸スライダ36とを有している。X軸スライドレール34は、X軸方向に延びるように、ベース28の上に配設されている。X軸スライダ36は、X軸スライドレール34によって、X軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、X軸スライド機構30は、電磁モータ(図2参照)38を有しており、電磁モータ38の駆動により、X軸スライダ36がX軸方向の任意の位置に移動する。また、Y軸スライド機構32は、Y軸スライドレール50とステージ52とを有している。Y軸スライドレール50は、Y軸方向に延びるように、ベース28の上に配設されている。Y軸スライドレール50の一端部が、X軸スライダ36に連結されている。そのため、Y軸スライドレール50は、X軸方向に移動可能とされている。そして、そのY軸スライドレール50には、ステージ52が、Y軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Y軸スライド機構32は、電磁モータ(図2参照)56を有しており、電磁モータ56の駆動により、ステージ52がY軸方向の任意の位置に移動する。これにより、ステージ52は、X軸スライド機構30及びY軸スライド機構32の駆動により、ベース28上の任意の位置に移動する。
The
ステージ52は、基台60と、保持装置62と、昇降装置64とを有している。基台60は、平板状に形成され、上面に基板が載せられる。保持装置62は、基台60のX軸方向の両側部に設けられている。そして、基台60に載置された基板のX軸方向の両縁部が、保持装置62によって挟まれることで、基板が固定的に保持される。また、昇降装置64は、基台60の下方に配設されており、基台60をZ軸方向で昇降させる。
The
第1造形ユニット22は、ステージ52の基台60に載置された基板(図3参照)70の上に回路配線層を造形するユニットであり、第1印刷部72と、焼成部74とを有している。第1印刷部72は、インクジェットヘッド(図2参照)76を有しており、基台60に載置された基板70の上に、金属インクを線状に吐出する。金属インクは、金属の微粒子が溶剤中に分散されたものである。なお、インクジェットヘッド76は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式によって複数のノズル孔から金属インクを吐出する。
The
焼成部74は、レーザ照射装置(図2参照)78を有している。レーザ照射装置78は、基板70の上に吐出された金属インクにレーザを照射する装置であり、レーザが照射された金属インクは焼成し、回路配線層が形成される。なお、金属インクの焼成とは、エネルギーを付与することによって、溶媒の気化や金属微粒子保護膜の分解等が行われ、金属微粒子が接触または融着をすることで、導電率が高くなる現象である。そして、金属インクが焼成することで、金属製の回路配線層が形成される。
The
また、第2造形ユニット24は、ステージ52の基台60に載せられた基板70の上に絶縁層を造形するユニットであり、第2印刷部84と、硬化部86とを有している。第2印刷部84は、インクジェットヘッド(図2参照)88を有しており、基台60に載せらされた基板70の上に紫外線硬化樹脂を吐出する。紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射により硬化する樹脂である。なお、インクジェットヘッド88は、例えば、圧電素子の変形によって樹脂を複数のノズル孔から吐出するピエゾ方式でもよく、樹脂を加熱して気泡を発生させ複数のノズル孔から吐出するサーマル方式でもよい。
Further, the
硬化部86は、平坦化装置(図2参照)90と照射装置(図2参照)92とを有している。平坦化装置90は、インクジェットヘッド88によって基板70の上に吐出された紫外線硬化樹脂の上面を平坦化するものであり、例えば、紫外線硬化樹脂の表面を均しながら余剰分の樹脂を、ローラもしくはブレードによって掻き取ることで、紫外線硬化樹脂の厚みを均一させる。また、照射装置92は、光源として水銀ランプもしくはLEDを備えており、基板70の上に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、基板70の上に吐出された紫外線硬化樹脂が硬化し、絶縁層が形成される。
The cured
また、装着ユニット26は、ステージ52の基台60に載せられた基板70の上に電子部品(図7参照)94を装着するユニットであり、供給部100と、装着部102とを有している。供給部100は、テーピング化された電子部品94を1つずつ送り出すテープフィーダ(図2参照)110を複数有しており、供給位置において、電子部品94を供給する。なお、供給部100は、テープフィーダ110に限らず、トレイから電子部品94をピックアップして供給するトレイ型の供給装置でもよい。また、供給部100は、テープ型とトレイ型との両方、あるいはそれ以外の供給装置を備えた構成でもよい。
Further, the mounting
装着部102は、装着ヘッド(図2参照)112と、移動装置(図2参照)114とを有している。装着ヘッド112は、電子部品94を吸着保持するための吸着ノズル(図7参照)116を有している。吸着ノズル116は、正負圧供給装置(図示省略)から負圧が供給されることで、エアの吸引により電子部品94を吸着保持する。そして、正負圧供給装置から僅かな正圧が供給されることで、電子部品94を離脱する。また、移動装置114は、テープフィーダ110による電子部品94の供給位置と、基台60に載せられた基板70との間で、装着ヘッド112を移動させる。これにより、装着部102では、テープフィーダ110から供給された電子部品94が、吸着ノズル116により保持され、その吸着ノズル116によって保持された電子部品94が、基板70の上に装着される。
The mounting
また、制御装置27は、図2に示すように、コントローラ120と、複数の駆動回路122とを備えている。複数の駆動回路122は、上記電磁モータ38,56、保持装置62、昇降装置64、インクジェットヘッド76、レーザ照射装置78、インクジェットヘッド88、平坦化装置90、照射装置92、テープフィーダ110、装着ヘッド112、移動装置114に接続されている。コントローラ120は、CPU,ROM,RAM等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路122に接続されている。これにより、搬送装置20、第1造形ユニット22、第2造形ユニット24、装着ユニット26の作動が、コントローラ120によって制御される。
Further, as shown in FIG. 2, the
次に、3次元積層電子デバイスの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing a three-dimensional laminated electronic device will be described.
まず、図3に示すように、基板70の上に、3次元積層造形物202の1層目の絶縁層206が形成される。そのためには、ステージ52が第2造形ユニット24の下方に移動される。これにより、ステージ52の基台60に対してセットされている基板70は、第2造形ユニット24の下方に移動される。さらに、第2印刷部84において、インクジェットヘッド88が、基板70の上面に対して紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。続いて、硬化部86において、平坦化装置90が、その吐出された紫外線硬化樹脂を、その膜厚が均一となるように平坦化する。その後、照射装置92が、その平坦化された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、紫外線硬化樹脂が硬化する。以後、上述した第2造形ユニット24における工程(つまり、第2印刷部84の工程と硬化部86の工程)が繰り返されることによって、基板70の上では、3次元積層造形物202の1層目の絶縁層206が形成される。
First, as shown in FIG. 3, the first insulating
第2印刷部84で使用されるインクジェットヘッド88には、図4に示すように、ノズルプレート128が設けられている。ノズルプレート128には、第1ノズル列130と第2ノズル列132が設けられている。第1ノズル列130と第2ノズル列132は、インクジェットヘッド88の長手方向に沿って設けられている。第1ノズル列130と第2ノズル列132では、複数のノズル孔134が所定ピッチを空けて並んでいる。さらに、第1ノズル列130の各ノズル孔134は、第2ノズル列132の各ノズル孔134に対して、インクジェットヘッド88の長手方向において、所定ピッチの半分ずれた位置に設けられている。つまり、インクジェットヘッド88では、各ノズル孔134が千鳥状に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
第1ノズル列130と第2ノズル列132では、各ノズル孔134から紫外線硬化樹脂が吐出される。コントローラ120は、3次元積層造形物202の製造状況に応じて、紫外線硬化樹脂を吐出するノズル孔134を選択することが可能である。
In the
なお、これらの点は、第1印刷部72で金属インクを吐出するインクジェットヘッド76においても、同様である。インクジェットヘッド88,76は、2つのノズル列130,132が設けられたものに限らず、1つ又は3つ以上のノズル列が設けられたものであってもよい。また、インクジェットヘッド88,76は、各ノズル孔134が千鳥状に配置されたものに限らず、各ノズル孔134が格子状に配置されたものであってもよい。さらに、インクジェットヘッド88,76は、各ノズル孔134が所定ピッチで並んだものに限らず、例えば、各ノズル孔134のピッチが徐々に変化したり、或いは、各ノズル孔134が不規則に並んだものであってもよい。
It should be noted that these points are the same in the
次に、基板70の上に、3次元積層造形物202の1層目の回路配線層208が形成され、硬化される。そのためには、ステージ52が第1造形ユニット22の下方に移動される。さらに、図5に示すように、第1印刷部72において、インクジェットヘッド76が、3次元積層造形物202の絶縁層206の上面に対して、金属インクを配線回路パターンに応じて線状に吐出する。これにより、3次元積層造形物202の絶縁層206の上面では、1層目の回路配線層208が複数形成される。その後、焼成部74において、レーザ照射装置78が、その線状に吐出された金属インクにレーザを照射する。これにより、金属インクが硬化する。このようにして、3次元積層造形物202の絶縁層206の上面では、各回路配線層208が硬化される。
Next, the first
その後、第2造形ユニット24における工程及び第1造形ユニット22における工程が繰り返される。これにより、図6に示すように、3次元積層造形物202では、2層目の絶縁層210が形成され、2層目の回路配線層212が複数形成され、硬化される。
After that, the process in the
但し、第2造形ユニット24における工程では、第2印刷部84の工程と硬化部86の工程が繰り返される際において、インクジェットヘッド88が、1層目の各回路配線層208の上面に対して、所定の部分が概して円形に露出するように、紫外線硬化樹脂を吐出する。これにより、2層目の絶縁層210では、複数のビアホール214が形成される。各ビアホール214は、2層目の絶縁層210の上面から1層目の回路配線層208の上面に向かうに連れて先細りした形状である。さらに、インクジェットヘッド88が、1層目の絶縁層206の上面に対して、所定の部分が概して矩形に露出するように、紫外線硬化樹脂を吐出する。これにより、2層目の絶縁層210では、キャビティ216が形成される。
However, in the process of the
また、第1造形ユニット22における工程では、第1印刷部72の工程において、金属インクが、2層目の絶縁層210の上面から、各ビアホール214の傾斜面を経由して、1層目の各回路配線層208の上面に至るまで吐出される。従って、焼成部74の工程が実行されると、2層目の回路配線層212が、各ビアホール214の傾斜面を経由して、1層目の各回路配線層208と電気的に接続される。
Further, in the process of the
その後、第2造形ユニット24における工程及び第1造形ユニット22における工程が繰り返される。これにより、図7に示すように、3次元積層造形物202では、3層目の絶縁層218が形成され、3層目の回路配線層220が複数形成され、硬化される。その際、2層目の絶縁層210にある各ビアホール214は、硬化した紫外線硬化樹脂で埋められる。さらに、3層目の絶縁層218では、2層目の絶縁層210に形成された各ビアホール214やキャビティ216と同様にして、複数のビアホール222やキャビティ224が形成される。これにより、3層目の回路配線層220が、各ビアホール222の傾斜面を経由して、2層目の各回路配線層212と電気的に接続される。また、3層目の絶縁層218に形成されたキャビティ224は、2層目の絶縁層210にあるキャビティ216と上下方向で連なった状態で設けられる。
After that, the process in the
なお、以下の説明において、キャビティ216,224を区別せずに総称する場合は、キャビティ224と表記する。また、図7では、1層目の絶縁層206の上面にある各回路配線層208と、2層目の絶縁層210に形成された各ビアホール214やキャビティ216は、省略している。
In the following description, when the
続いて、ステージ52が装着ユニット26の下方に移動される。装着ユニット26では、テープフィーダ110により供給された電子部品94が、図7に示すように、装着ヘッド112の吸着ノズル116に保持される。その保持された電子部品94は、装着ヘッド112が移動装置114で移動するに伴って、キャビティ224に装着される。その際、電子部品94の各電極96は、上方を向く。さらに、電子部品94の各電極96の上面と、3層目の絶縁層218の上面は、同一平面上に位置する。
Subsequently, the
その後、第2造形ユニット24における工程(つまり、第2印刷部84の工程と硬化部86の工程)が繰り返される。これにより、図7に示すように、3層目の絶縁層218にある各ビアホール222は、硬化した紫外線硬化樹脂で埋められる。また、キャビティ224を区画する内壁面と電子部品94との間隙も、硬化した紫外線硬化樹脂で埋められる。さらに、第1造形ユニット22における工程が行われる。これにより、4層目の回路配線層226が、3層目の回路配線層220の一部と電子部品94の各電極96とを繋ぐように形成され、硬化される。これにより、電子部品94は、各回路配線層208,212,220,226と電気的に接続される。
After that, the process in the second modeling unit 24 (that is, the process of the
その後、第2造形ユニット24における工程(つまり、第2印刷部84の工程と硬化部86の工程)が繰り返される。これにより、図8に示すように、4層目の絶縁層227が形成される。
After that, the process in the second modeling unit 24 (that is, the process of the
なお、図8では、2層目の絶縁層210の上面にある各回路配線層212と、3層目の絶縁層218に形成された各ビアホール222やキャビティ224は、省略している。これらの点は、図9でも同様である。
In FIG. 8, each
続いて、図9に示すように、3次元積層造形物202は、溶剤などによって、基板70から分離され、3次元積層電子デバイス204となる。
Subsequently, as shown in FIG. 9, the three-dimensional
次に、インクジェットヘッド76,88に対して行われるキャッピングについて説明する。 Next, the capping performed on the inkjet heads 76 and 88 will be described.
図10に示すように、第1造形ユニット22は、上記第1印刷部72及び焼成部74に加えて、第1キャッピング装置140及び第1ガイドレール142を備えている。第1ガイドレール142は、第1キャッピング装置140から第1印刷部72に亘り、X軸に沿って設けられている。第1ガイドレール142では、第1印刷部72のインクジェットヘッド76が、その長手方向をX軸方向に平行にさせた状態で、X軸方向へ移動可能にされている。第1キャッピング装置140は、金属インクを吐出するインクジェットヘッド76に対してキャッピングを行うものであって、基台144及び弾性体146等を備えている。弾性体146は、基台144の上面に固定されており(図13参照)、第1ガイドレール142に沿った位置に配されている。
As shown in FIG. 10, the
第2造形ユニット24は、上記第2印刷部84及び硬化部86に加えて、第2キャッピング装置150及び第2ガイドレール152を備えている。第2ガイドレール152は、第2キャッピング装置150から第2印刷部84に亘り、X軸に沿って設けられている。第2ガイドレール152では、第2印刷部84のインクジェットヘッド88が、その長手方向をX軸方向に平行にさせた状態で、X軸方向へ移動可能にされている。第2キャッピング装置150は、紫外線硬化樹脂を吐出するインクジェットヘッド88に対してキャッピングを行うものであって、基台154及び弾性体156等を備えている。弾性体156は、基台154の上面に固定されており、第2ガイドレール152に沿った位置に配されている。
The
図11に示すように、第1キャッピング装置140及び第2キャッピング装置150は、上記制御装置27に接続されている。制御装置27では、上記コントローラ120が、複数の駆動回路122を介して、2台の電磁モータ147,157及び2台の昇降装置148,158に接続されている。電磁モータ147及び昇降装置148は、第1キャッピング装置140に備えられている。電磁モータ157及び昇降装置158は、第2キャッピング装置150に備えられている。これらにより、第1キャッピング装置140及び第2キャッピング装置150の各作動が、コントローラ120によって制御される。
As shown in FIG. 11, the
第1キャッピング装置140において、電磁モータ147が駆動すると、第1ガイドレール142では、インクジェットヘッド76がX軸方向の任意の位置に移動する。また、第1キャッピング装置140において、昇降装置148が駆動すると、基台144(及び弾性体146)がZ軸方向(上下方向)の任意の位置に移動する。同様にして、第2キャッピング装置150において、電磁モータ157が駆動すると、第2ガイドレール152では、インクジェットヘッド88がX軸方向の任意の位置に移動する。また、第2キャッピング装置150において、昇降装置158が駆動すると、基台154(及び弾性体156)がZ軸方向(上下方向)の任意の位置に移動する。
When the
第1キャッピング装置140において、インクジェットヘッド76に対するキャッピングが行われる際は、図12に示すように、まず、インクジェットヘッド76が、第1ガイドレール142に案内されることによって、第1印刷部72から第1キャッピング装置140の基台144(及び弾性体146)の上方にまで移動する。これにより、図13の断面図に示すように、インクジェットヘッド76のノズルプレート128は、Z軸方向(上下方向)において、第1キャッピング装置140の基台144及び弾性体146と対向する。なお、ノズルプレート128の平面は、X軸方向及びY軸方向に平行な面である。
When capping the
図13には、インクジェットヘッド76と、第1キャッピング装置140の基台144及び弾性体146とが、図12の線I-Iで切断された場合の、各断面が示されている。さらに詳しく言うと、図13には、インクジェットヘッド76と、第1キャッピング装置140の基台144及び弾性体146とが、Y軸方向及びZ軸方向に平行な面であって、インクジェットヘッド76が備える複数のノズル孔134のうち1個のノズル孔134を通過する仮想平面で切断された場合の、各断面が示されている。
FIG. 13 shows each cross section when the
従って、インクジェットヘッド76の各ノズル孔134は、X軸方向(図13の紙面の垂直方向)に沿って並んでいる。また、第1キャッピング装置140の基台144及び弾性体146は、X軸方向(図13の紙面の垂直方向)に沿って延在している。
Therefore, the nozzle holes 134 of the
基台144は、略直方体状をなし、その長手方向がX軸方向(図13の紙面の垂直方向)と平行にあり、その短手方向がY軸方向と平行にある状態で、第1キャッピング装置140内に配されている。基台144の下面には、上記昇降装置148(図11参照)が連結されている。これに対して、基台144の上面には、溝145が設けられている。溝145は、その断面が矩形状をなし、X軸方向(図13の紙面の垂直方向)に沿って延在している。
The
弾性体146は、円柱状をなし、その円形断面の直径が、溝145の幅(Y軸方向の寸法)と略等しく設けられている。円柱状の弾性体146は、その中心軸149がX軸方向(図13の紙面の垂直方向)と平行になるようにして、溝145に取り付けられている。なお、溝145に取り付けられた状態の弾性体146では、その中心軸149が、Y軸方向において、インクジェットヘッド76の各ノズル孔134から僅かにずれた位置に配されている。
The
また、溝145の深さ(Z軸方向の寸法)は、弾性体146の円形断面の半径と略等しく設けられている。そのため、弾性体146が溝145に取り付けられた状態では、弾性体146の中心軸149よりも上側の約半分が、溝145から上方へ突出している。つまり、弾性体146の中心軸149よりも上側の約半分は、X軸方向(図13の紙面の垂直方向)に沿って延在する溝145の全域において、インクジェットヘッド76のノズルプレート128へ向かって突出している。以下では、弾性体146の中心軸149よりも上側の約半分であって、溝145から突出している弾性体146の部分を、弾性体146の突出部分と称して説明する。
Further, the depth of the groove 145 (dimension in the Z-axis direction) is provided substantially equal to the radius of the circular cross section of the
このようにして、第1キャッピング装置140の弾性体146の突出部分の上方には、インクジェットヘッド76のノズルプレート128に設けられた各ノズル孔134が位置している。なお、インクジェットヘッド76では、各ノズル孔134及び各ノズル孔134に連通するインク室136において、金属インク138が満たされた状態にある。
In this way, each
次に、第1キャッピング装置140では、弾性体146の突出部分をインクジェットヘッド76のノズルプレート128に押し付けるため、基台144が、Z軸方向(上下方向)のうち、上向きのZ1方向へ、上記昇降装置148によって移動させられる。
Next, in the
その際、図14に示すように、ノズルプレート128では、まず、ノズル孔134の周縁部135付近の位置162において、弾性体146が、X軸方向(図14の紙面の垂直方向)に沿って線接触する状態になる。これにより、弾性体146の突出部分には、ノズルプレート128と線接触した箇所において、インクジェットヘッド76からの押圧力Fが、Z軸方向(上下方向)のうち、下向きのZ2方向へ、つまり、弾性体146の内方へ向かって作用する。そのため、弾性体146の突出部分では、その表面160のうち、ノズルプレート128と線接触した箇所が、変形しながらノズルプレート128に隙間なく接して、密接表面域164を形成する。つまり、密接表面域164とは、弾性体146の表面160の一部領域であって、変形しながらノズルプレート128に隙間なく接している領域をいう。
At that time, as shown in FIG. 14, in the
なお、弾性体146は、押圧力Fが作用しなくなると、ほぼ元の形状に戻る性質をもつものである。
The
引き続き、基台144がZ1方向(上向き)へ移動させられると、基台144がノズルプレート128に近づくに連れて、弾性体146の密接表面域164が、押圧力Fと共に大きくなる。そのため、図15に示すように、弾性体146の密接表面域164は、ノズルプレート128において、弾性体146が線接触した位置162からY軸方向の両側へ向かって連続的に広がっていく。
When the
さらに、基台144は、弾性体146の密接表面域164が各ノズル孔134の周縁部135を含むまで、Z1方向(上向き)へ移動させられる。これにより、各ノズル孔134の周縁部135は、弾性体146の表面160と密接した状態になる。そのため、各ノズル孔134は、弾性体146によって塞がれる。このようにして、第1キャッピング装置140では、インクジェットヘッド76の各ノズル孔134が弾性体146の密接表面域164で密封されることによって、インクジェットヘッド76に対するキャッピングが行われる。
Further, the
上述した点は、第2キャッピング装置150で行われるインクジェットヘッド88に対するキャッピングについても、同様である。
The above-mentioned points are the same for the capping to the
以上詳細に説明したように、本実施形態の第1,第2キャッピング装置140,150では、弾性体146,156の表面160のうち、変形しながらノズルプレート128に隙間なく接している密接表面域164が、ノズルプレート128において、弾性体146,156が線接触した位置162から、各ノズル孔134の周縁部135を含むまで連続的に広がる。これによって、インクジェットヘッド76,88に対するキャッピングが行われる。
As described in detail above, in the first and
そのため、本実施形態の第1,第2キャッピング装置140,150では、キャッピングを行う際にインクジェットヘッド76,88のノズル孔134及びその周縁部135において気泡の形成を阻止することが容易である。
Therefore, in the first and
以下では、第1キャッピング装置140に設けられている弾性体146の断面について、その形状の特徴を説明する。図16には、弾性体146を、Z軸方向及びY軸方向に平行な面であって、弾性体146の先端166と交差する仮想平面で切断した場合の断面が示されている。弾性体146の先端166は、弾性体146がノズルプレート128に線接触する箇所である。Z軸方向は、上下方向であって、弾性体146における押圧力Fの作用方向(下向きのZ2方向)を含んでいる。Y軸方向は、ノズルプレート128において弾性体146の密接表面域164が連続的に広がっていく方向である。なお、上記図13に示された弾性体146の断面は、図16に示された弾性体146の断面と同一形状である。
Hereinafter, the characteristics of the shape of the
図16では、弾性体146の断面を示す円形の輪郭線のうち、弾性体146の密接表面域164に相当する部分を、輪郭線の一部分168として実線で示している。ここでは、弾性体146の断面のうち、密接表面域164に相当する輪郭線の一部分168と、その輪郭線の一部分168の両端170,170を結ぶ直線172とに囲まれる領域を、変形領域174と定義する。そのような変形領域174は、弾性体146の先端166から中心軸149へ向かうに連れて、Y軸方向の寸法が徐々に大きくなる断面形状を有している。つまり、変形領域174の断面形状は、弾性体146の先端166から離れるに連れて、次第に幅広となるアーチ形状である。
In FIG. 16, of the circular contour lines showing the cross section of the
なお、弾性体146の密接表面域164は、X軸方向とY軸方向に平行なノズルプレート128において、弾性体146がX軸方向に沿って線接触した位置162から、X軸方向を除く全方位(つまり、X軸方向とY軸方向に平行な平面上の全方位のうち、X軸方向を除くあらゆる方向)へ連続的に広がっていくとも言える。従って、弾性体146を切断する仮想平面が、X軸方向とY軸方向に平行な平面上の全方向のうち、X軸方向を除くいずれか一つの方向と、Z軸方向とに平行であって、弾性体146の先端166を交差する面であれば、変形領域174の断面形状は、同様にして、弾性体146の先端166から離れるに連れて、次第に幅広となるアーチ形状となる。
The
これらの特徴は、第2キャッピング装置150に設けられている弾性体156の断面形状についても、同様である。
These features are the same for the cross-sectional shape of the
ちなみに、本実施形態において、第1印刷部72又は第2印刷部84は、印刷装置の一例である。第1キャッピング装置140又は第2キャッピング装置150は、キャッピング装置の一例である。金属インク138又は紫外線硬化樹脂は、インクの一例である。3次元積層造形物202又は3次元積層電子デバイス204は、3次元造形物の一例である。Y軸方向は、密接表面域の増大方向の一例である。Z2方向は、押圧力の作用方向の一例である。
Incidentally, in the present embodiment, the
3次元積層電子デバイス製造装置10は、3次元造形物製造装置の一例である。なお、3次元積層電子デバイス製造装置10から装着ユニット26が排除された場合でも、このような装置は、電子部品94が装着されない3次元積層造形物202を製造することが可能であることから、3次元造形物製造装置の一例である。
The three-dimensional laminated electronic
なお、本開示は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。 The present disclosure is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、弾性体146,156は、上記実施形態での円柱状とは異なり、三角柱状であってもよい。このような場合を、弾性体146を例にして、図17乃至図20に示す。以下の説明では、上記実施形態と実質的に共通する部分には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
For example, the
図17乃至図19に示す場合では、弾性体146の断面形状が、二等辺三角形であって、その頂角である先端166がノズルプレート128に向いた状態にある。基台144の溝145は、その幅(Y軸方向の寸法)が、弾性体146の断面形状である二等辺三角形の底辺長さと略等しく設けられている。さらに、基台144の溝145は、その深さ(Z軸方向の寸法)が、弾性体146の断面形状である二等辺三角形の高さよりも浅く設けられている。このような場合の変形領域174の断面形状は、弾性体146の先端166から離れるに連れて、次第に幅広となる二等辺三角形の形状である。
In the case shown in FIGS. 17 to 19, the cross-sectional shape of the
また、図20に示すように、弾性体146の断面形状が直角三角形であってもよい。このような場合、基台144の溝145は、その幅(Y軸方向の寸法)が、弾性体146の断面形状である直角三角形の直角を挟む2辺のうち、一方の辺長と略等しく設けられている。さらに、基台144の溝145は、その深さ(Z軸方向の寸法)が、弾性体146の断面形状である直角三角形の直角を挟む2辺のうち、他方の辺長よりも浅く設けられている。このような場合の変形領域の断面形状(図示省略)は、弾性体146の先端166から離れるに連れて、次第に幅広となる直角三角形の形状である。
Further, as shown in FIG. 20, the cross-sectional shape of the
また、例えば、弾性体146,156は、その断面形状において、ノズルプレート128に線接触する箇所である先端166が、2箇所あってもよい。このような場合を、弾性体146を例にして、図21に示す。図21に示す例の場合は、2箇所の先端166毎に変形領域174が定義されるが、各変形領域174の断面形状も、同様にして、弾性体146の先端166から離れるに連れて、次第に幅広となる。なお、図21に示された各変形領域174の断面形状は、三角形であるが、上方へ突出する円の一部(図16参照)であってもよい。これらの点は、先端166が3箇所以上あっても、同様である。
Further, for example, the
また、第1,第2キャッピング装置140,150は、第1,第2印刷部72,84の内部に設けられてもよいし、第1,第2造形ユニット22,24の外部に設けられてもよい。
Further, the first and
また、第1,第2キャッピング装置140,150では、基台144,154を不動とし、インクジェットヘッド76,88がZ2方向(下向き)へ移動させられることによって、インクジェットヘッド76,88のノズルプレート128が、弾性体146,156の突出部分に押し付けられてもよい。
Further, in the first and
また、第1,第2キャッピング装置140,150では、インクジェットヘッド76,88に対するキャッピングが行われる際において、基台144,154又はインクジェットヘッド76,88が、Z軸方向(上下方向)とは交差する方向へ移動させられてもよい。
Further, in the first and
また、第1,第2キャッピング装置140,150は、ノズル孔134が1個のみ設けられているインクジェットヘッド76,88に対しても、キャッピングを行うことが可能である。
Further, the first and
また、第1,第2キャッピング装置140,150では、インクジェットヘッド76,88に対するキャッピングが行われる際において、弾性体146,156が、ノズルプレート128に対して、第1ノズル列130又は第2ノズル列132が設けられた位置に線接触してもよい。つまり、弾性体146,156は、各ノズル孔134に線接触してもよい。
Further, in the first and
また、弾性体146は、その外形が、円錐、角錐、球体、又は楕円体等であってもよい。このような場合、弾性体146の先端166は、弾性体146がノズルプレート128に点接触する箇所になる。従って、弾性体146の外形が円錐又は角錐の場合には、円錐又は角錐の頂点が、弾性体146の先端166となる。さらに、弾性体146の密接表面域164は、X軸方向とY軸方向に平行なノズルプレート128において、弾性体146が点接触した位置から、全方位(つまり、X軸方向とY軸方向に平行な平面上のあらゆる方向)へ連続的に広がっていく。従って、弾性体146を切断する仮想平面が、X軸方向とY軸方向に平行な平面上の全方向のうち、いずれか一つの方向と、Z軸方向とに平行であって、弾性体146の先端166を通過する面であれば、変形領域174の断面形状は、弾性体146の先端166から離れるに連れて、次第に幅広となる。これらの点は、弾性体156においても、同様である。
Further, the
また、上記実施形態において、弾性体146は、図15又は図18に示すように、圧縮力(押圧力F)による外形変形と共に体積変化が起きる性質を有するものであるが、例えば、ゴム材のように、圧縮力(押圧力F)で外形変形しても、体積変化が殆ど起きない非圧縮性の性質を有するものであってもよい。このような場合、インクジェットヘッド76と基台144との間や、弾性体146が取り付けられた際の溝145内の空間は、弾性体146の逃げ代として機能する。これらの点は、弾性体156においても、同様である。
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 15 or FIG. 18, the
10:3次元積層電子デバイス製造装置、72:第1印刷部、76:インクジェットヘッド、84:第2印刷部、88:インクジェットヘッド、128:ノズルプレート、134:ノズル孔、135:ノズル孔の周縁部、138:金属インク、140:第1キャッピング装置、146:弾性体、150:第2キャッピング装置、156:弾性体、160:弾性体の表面、162:ノズルプレートで弾性体が線接触する位置、164:弾性体の密着表面域、166:弾性体の先端、168:輪郭線の一部分、170:輪郭線の一部分の両端、172:直線、174:変形領域、202:3次元積層造形物、204:3次元積層電子デバイス、F:押圧力 10: 3D laminated electronic device manufacturing equipment, 72: 1st printing unit, 76: inkjet head, 84: 2nd printing unit, 88: inkjet head, 128: nozzle plate, 134: nozzle hole, 135: peripheral edge of nozzle hole Part 138: Metal ink, 140: First capping device, 146: Elastic body, 150: Second capping device, 156: Elastic body, 160: Surface of elastic body, 162: Position where elastic body makes line contact with nozzle plate 164: Adhesive surface area of elastic body, 166: Tip of elastic body, 168: Part of contour line, 170: Both ends of part of contour line, 172: Straight line, 174: Deformation area, 202: Three-dimensional laminated model, 204: Three-dimensional laminated electronic device, F: Pressurizing pressure
Claims (5)
前記キャッピングの際に、前記インクジェットヘッドからの押圧力が作用することによって、表面の一部領域が変形して前記ノズルプレートに密接する密接表面域が形成される弾性体を備え、
前記弾性体の前記密接表面域は、前記ノズルプレートにおいて、前記弾性体が点接触又は線接触する位置から前記ノズル孔の周縁部に到達するまで連続的に増大することによって、前記ノズル孔を密封するキャッピング装置。 A capping device that caps an inkjet head that ejects ink from a nozzle hole provided in a nozzle plate.
The elastic body comprises an elastic body in which a part of the surface is deformed by the pressing force from the inkjet head during the capping to form a close surface area in close contact with the nozzle plate.
The close surface area of the elastic body seals the nozzle hole by continuously increasing from the position where the elastic body makes point contact or line contact to reach the peripheral edge portion of the nozzle hole in the nozzle plate. Capping device to do.
前記キャッピング装置によって前記キャッピングが行われる前記インクジェットヘッドを有し、前記ノズル孔から吐出するインクによって、3次元積層造形で造形可能な厚さの層毎に3次元造形物を形成する印刷装置と、を備える3次元造形物製造装置。 The capping device according to any one of claims 1 to 4.
A printing device having the inkjet head in which the capping is performed by the capping device, and forming a three-dimensional model for each layer having a thickness that can be modeled by three-dimensional laminated modeling with ink discharged from the nozzle hole. A three-dimensional model manufacturing device equipped with.
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