JP2007216461A

JP2007216461A - 液体吐出装置及び液体吐出方法

Info

Publication number: JP2007216461A
Application number: JP2006038075A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Yanada; 篤郎梁田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【課題】液体を実際に吐出させることなく吐出量調整可能な液体吐出装置の提供。
【解決手段】駆動パルス生成タイミング信号に応じて駆動電圧を印加してメニスカスを形成させる圧力発生手段１６，１７と、静電電圧を印加する静電電圧発生手段８と、駆動電圧と静電電圧の印加を制御する動作制御手段９と、照射タイミング信号に応じてメニスカスに光を照射する照射手段２１と、撮像タイミング信号に応じてメニスカスを撮像する撮像手段２２と、駆動パルス生成タイミング信号、照射タイミング信号及び撮像タイミング信号を一定時間間隔でかつ相互に同期させて出力する同期タイミング信号生成手段２３と、撮像手段２２により撮像されたメニスカス形状を特定する画像解析手段２５と、撮像されたメニスカス形状をメニスカス基準形状と比較して駆動電圧を調整する調整手段２４と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体吐出装置及び液体吐出方法に係り、特に、液体吐出を伴わないで吐出量を調整可能な液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。

従来から、液体吐出ヘッドの微小化されたノズルから低粘度の液体のみならず高粘度の液体を吐出させる技術として、ノズル内の液体を帯電させ、ノズルと液体の液滴の着弾を受ける対象物となる各種の基材との間に形成される電界から受ける静電吸引力により吐出させる静電吸引方式の液体吐出技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、この液体吐出技術と、ピエゾ素子の変形や液体内部での気泡の発生による圧力を利用して液体を吐出する技術とを組み合わせた電界アシスト方式を用いた液体吐出装置の開発が進んでいる（例えば、特許文献２〜５など参照）。この電界アシスト法は、メニスカス形成手段と静電吸引力を用いてノズルの吐出口に液体のメニスカスを隆起させることにより、メニスカスに対する静電吸引力を高め、液表面張力に打ち勝ってメニスカスを液滴化し吐出する方法である。

このような液体吐出方法においては、吐出される液滴径をコントロールするためには、メニスカス隆起量を調整する必要があった。また、液体吐出装置に備えられた液体吐出ヘッドに対し、カメラとストロボ等を備える光学検査装置を用いて液体吐出ヘッドのノズルから吐出されたインク液滴を撮像することにより、インク液滴の飛行状態を検査し、当該検査結果に基づいて液体吐出量を調整する液体吐出量調整方法が知られている（特許文献６参照）。

しかしながら、このような液体吐出量調整方法では、ノズルから吐出されたインク液滴を撮像するため、ノズルからインク液滴を吐出させる必要があり、検査の度にインクが無駄に消費されていた。
そこで、特許文献７に記載のように、ノズルからのインクの吐出を伴わない微振動波形を印加し、ノズルのメニスカスを律動させてその変位を測定することにより正常に液滴が吐出されるか否かを判定する液滴吐出検査装置が知られている。
国際公開第０３／０７０３８１号パンフレット特開平５−１０４７２５号公報特開平５−２７８２１２号公報特開平６−１３４９９２号公報特開２００３−５３９７７号公報特開２００２−３４７２２４号公報特開２００５−１７７７０８号公報

しかしながら、特許文献７に記載の発明では、実際の液滴吐出時とは異なる微振動波形の印加によるメニスカスの変位を測定するため、ノズルの目詰まりや液の増粘といった異常は検知できるものの、実際に吐出される液滴径の変動を検知することはできないという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、液体を実際に吐出させることなく電界集中射出させる際の液滴径を調整することが可能な液体吐出装置及び液体吐出方法の提供を目的とするものである。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、液体吐出装置において、
液体を吐出するノズルが形成されたノズルプレートと前記ノズルから吐出される液体を貯蔵するキャビティとを有する液体吐出ヘッドと、
駆動パルス生成タイミング信号に応じて駆動電圧を印加して前記キャビティに貯蔵される液体に圧力を発生させて前記ノズルにメニスカスを形成させる圧力発生手段と、
前記液体吐出ヘッドと基材の間に静電電圧を印加して静電吸引力を発生させる静電電圧発生手段と、
前記駆動電圧と前記静電電圧の印加を制御する動作制御手段と、
照射タイミング信号に応じて前記メニスカスに光を照射する照射手段と、
撮像タイミング信号に応じて前記メニスカスを撮像する撮像手段と、
前記静電電圧を印加しない状態で、前記駆動パルス生成タイミング信号、前記照射タイミング信号及び前記撮像タイミング信号を一定時間間隔でかつ相互に同期させて出力する同期タイミング信号生成手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に含まれるメニスカス形状を特定する画像解析手段と、
前記メニスカス形状をメニスカス基準形状と比較し、前記メニスカス基準形状に近付くように前記駆動電圧を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、静電電圧を印加しない状態で、同期タイミング信号生成手段により、駆動パルス生成タイミング信号、照射タイミング信号及び撮像タイミング信号を一定時間間隔でかつ相互に同期させて出力すると、静電吸引力の発生してない状態で、圧力発生手段によりノズルにメニスカスが形成され、照射手段により当該メニスカスに向けて光が照射され、撮像手段により当該メニスカスが撮像される。撮像手段により得られる画像は画像解析手段に出力され、画像に含まれるメニスカス形状が特定され調整手段に出力される。調整手段は予め記憶しているメニスカス基準形状と特定されたメニスカス形状とを比較し、比較結果に基づいて駆動電圧を調整する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルプレートの体積抵抗率は１０^１５Ωｍ以上であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、ノズルプレートの体積抵抗率を１０^１５Ωｍ以上とすることにより、メニスカスの先端部に強い電界を生じさせることができ、印加する電圧を大きくすることなく液滴を効率よく安定的に吐出することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの開口径は１５μｍ以下であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、ノズルの開口径を１５μｍ以下とすることにより、メニスカスの先端部に強い電界を生じさせることができ、印加する電圧を大きくすることなく液滴を効率よく安定的に吐出することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルは、前記ノズルプレートの吐出面から突出していないフラットなノズルであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、ノズルプレートの吐出面から突出していないフラットなノズルを使用する場合であっても、請求項１から請求項３に記載の発明と同様の作用を生じさせることができる。ここで、ノズルプレートの吐出面から突出していないフラットなノズルとはノズルが大きく突出せず、その突出高さは３０μｍ以下のものを指す。このように、突出量が３０μｍ以下と小さい為、ノズルに引っかかったり、破損させたりすることもなくワイプ操作によりノズルプレート表面のクリーニングができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記調整手段は、前記メニスカス形状の高さと前記メニスカス基準形状の高さとを比較することを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、調整手段は撮像されたメニスカス形状の高さに基づいてメニスカス基準形状との比較を行うので、形成されたメニスカスと予め記憶されているメニスカス基準形状との比較を容易に行う。

請求項６に記載の発明は、
液体を吐出するノズルが形成されたノズルプレートと前記ノズルから吐出される液体を貯蔵するキャビティとを有する液体吐出ヘッドと、
駆動パルス生成タイミング信号に応じて駆動電圧を印加して前記キャビティに貯蔵される液体に圧力を発生させて前記ノズルにメニスカスを形成させる圧力発生手段と、
前記液体吐出ヘッドと基材の間に静電電圧を印加して静電吸引力を発生させる静電電圧発生手段と、
前記駆動電圧と前記静電電圧の印加を制御する動作制御手段と、
を備える液体吐出装置による液体吐出方法おいて
前記静電電圧を印加しない状態で、前記駆動パルス生成タイミング信号、照射タイミング信号及び撮像タイミング信号を一定時間間隔でかつ相互に同期させて出力する同期タイミング信号生成工程と、
前記照射タイミング信号に応じて前記メニスカスに光を照射する照射工程と、
前記撮像タイミング信号に応じて前記メニスカスを撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された画像に含まれるメニスカス形状を特定する画像解析工程と、
前記メニスカス形状をメニスカス基準形状と比較し、前記メニスカス基準形状に近付くように前記駆動電圧を調整する調整工程と、
調整後の前記駆動電圧と前記静電電圧とを印加して液体を吐出させる吐出工程と、
を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、静電電圧を印加しない状態で、同期タイミング信号生成工程で、駆動パルス生成タイミング信号、照射タイミング信号及び撮像タイミング信号を一定時間間隔でかつ相互に同期させて出力すると、圧力発生手段によりノズルにメニスカスが形成され、照射工程により当該メニスカスに向けて光が照射され、撮像工程により当該メニスカスが撮像される。撮像工程で得られる画像は、画像解析工程において、当該画像に含まれるメニスカス形状が特定される。調整工程では予め記憶しているメニスカス基準形状と特定されたメニスカス形状とを比較し、比較結果に基づいて駆動電圧を調整する。そして、調整後の駆動電圧と静電電圧とを印加して液体を吐出させる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液体吐出方法において、
前記調整工程において、前記メニスカス形状の高さと前記メニスカス基準形状の高さとを比較することを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、調整工程で撮像されたメニスカス形状の高さに基づいてメニスカス基準形状との比較を行うので、形成されたメニスカスと予め記憶されているメニスカス基準形状との比較を容易に行う。

請求項１及び６に記載の発明によれば、液体吐出量の調整の際に印加する駆動電圧は、液滴を吐出させる際に印加する駆動電圧と同一である。つまり、微振動波形でなく実際に液滴を吐出させるような駆動電圧を印加させて形成されるメニスカスに基づいて駆動電圧の電圧値の調整を行うので、吐出される液滴径の正確な調整が可能である。また、静電電圧を印加させない状態で駆動電圧のみを印加させて形成させたメニスカスに基づいて調整を行うので、静電電圧も印加して実際にノズルから液滴を吐出させることなく吐出量の調整が可能であるので、液体の無駄な消費を回避するとともに調整のために吐出された液滴を受ける構成を備える必要もない。よって、簡易な構成で実際に吐出される液滴に含まれる液体量の正確な調整が可能である。

請求項２に記載の発明によれば、ノズルプレートの体積抵抗率を１０^１５Ωｍ以上とすることで、液滴の安定吐出が効率良く可能である。

請求項３に記載の発明によれば、ノズルの開口径を１５μｍ以下とすることで、液滴の安定吐出が効率良く可能である。

請求項４に記載の発明によれば、ノズルプレートの吐出面から突出していないフラットなノズルを使用するので、請求項１〜３に記載の発明と同様の効果に加え、ノズルプレート表面のクリーニングを容易に行うことが可能である。

請求項５及び７に記載の発明によれば、ノズルに形成されたメニスカス形状をメニスカス基準形状との比較を容易に行うので、撮像された画像の解析処理の負担が小さく速やかに吐出量の調整を行うことが可能である。

以下に、本発明に係る液体吐出装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではない。

本実施形態に係る液体吐出装置１は、液体吐出ヘッド２からの液体吐出量を調整してから、基材Ｋに向けて液体を吐出させるものである。図１に示すように、液体吐出装置１には、基材Ｋを支持する平板状の対向電極３が備えられている。対向電極３は接地されており、常時接地電位に維持されるようになっている。

また、液体吐出装置１には、基材Ｋに向けて液体を吐出させる液体吐出ヘッド２が、対向電極３と平行に備えられている。液体吐出ヘッド２と対向電極３との離間距離は、０．１〜３．０ｍｍ程度の範囲内で調整されている。液体吐出ヘッド２としては、いわゆるシリアル方式或いはライン方式等のものが適用可能である。

液体吐出ヘッド２の基材Ｋ側には、樹脂製のノズルプレート４が備えられている。本実施形態においては、ノズルプレート４は体積抵抗率が１０^１５Ωｍ以上の絶縁体から形成されている。

ノズルプレート４には、インク等の帯電可能な液体Ｌの液滴Ｄを吐出する、複数のノズル５が穿孔して配設されている。ノズル５は、後述する液体を供給するキャビティ１４と連通する大径部５ａと、大径部５ａの底面に開口する小径部５ｂと、開口端の吐出孔５ｃと、からなる２段構造となっている。

ここで、ノズル５の形状は前記の形状に限定されず、例えば、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、形状が異なる種々のノズルを用いることが可能である。また、ノズルは図２（Ｄ）に示すような突出型のノズルを用いることとしてもよい。また、ノズルの断面形状は、円形の他、多角形状や星形状等であってもよい。

また、ノズル５はノズルプレート４の吐出面４ａから突出していないフラットなノズル５である。ここで、フラットなノズル５とは、ノズルプレート４からノズル５が突出しない又はノズル５の突出量が３０μｍ程度以下のものを指す。フラットなノズル５を使用することにより、ノズルプレート表面のクリーニングを容易に行うことが可能であるという利点が挙げられる。

ノズルプレート４の基材Kに対向する面には、ノズル５からの液体Ｌの滲み出しを抑制するための撥液層６が、吐出孔５ｃ以外の全域に設けられている。本実施形態におけるノズルプレート４の吐出面４ａは撥液層６の対向電極３側の面を指す。撥液層６は、例えば、液体Ｌが水性であれば撥水性を有する材料が用いられ、液体Ｌが油性であれば撥油性を有する材料が用いられる。具体的には、一般に、ＦＥＰ(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン)、ＰＴＦＥ(ポリテトラフロロエチレン)、フッ素シロキサン、フルオロアルキルシラン、アモルファスパーフルオロ樹脂等のフッ素樹脂等が用いられることが多く、塗布又は蒸着により成膜される。なお、撥液層６は、ノズルプレート４に直接成膜しても良く、撥液層６の密着性を向上させるために中間層を介して成膜しても良い。

ノズルプレート４の撥液層６と反対側の一面には、静電電圧を印加されて液体Ｌを帯電させる帯電用電極７が層状に設けられている。帯電用電極７は、主として、ＮｉＰ等の導電素材より形成されている。帯電用電極７は、ノズル５の内周面まで延設されており、ノズル５内の液体Ｌに接するようになっている。

帯電用電極７には、静電電圧を印加する静電電圧印加手段としての静電電圧電源８が接続されている。静電電圧電源８には、静電電圧を印加させる信号を出力する動作制御手段９が接続されている。ここで、対向電極３は接地されているので、液体Ｌが帯電されることにより、液体吐出ヘッド２と対向電極３との間、特に液体Ｌと基材Ｋとの間、に静電吸引力が発生するようになっている。また、帯電した液体Lからなる液滴Ｄが基材Ｋに着弾すると、対向電極３はその電荷を接地により逃がすようになっている。

動作制御手段９は、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１及びＲＡＭ１２等が図示しないＢＵＳにより接続されて構成されたコンピュータからなる。動作制御手段９は、ＲＯＭ１１に格納された電源制御プログラムをＲＡＭ１２に展開させ、ＣＰＵ１０により実行させるようになっている。

帯電用電極７の他面側には、ボディ層１３が層状に設けられている。ボディ層１３の各ノズル５に面する位置には、ノズル５と同じ形状の断面を有する略筒状のキャビティ１４が形成されている。各キャビティ１４内には、ノズル５を通して吐出される液体Ｌが一時貯蔵されている。各キャビティ１４には、外部の液体タンク（図示省略）から液体Ｌを供給するための流路（図示省略）が連通されている。

ボディ層１３の他面側には、可撓性を有する金属薄板やシリコン等よりなる可撓層１５が備えられている。可撓層１５の他面側であって各キャビティ１４に対応する位置には、圧電素子アクチュエータであるピエゾ素子１６が設けられている。ピエゾ素子１６には、ピエゾ素子１６を変形させるための駆動電圧を印加する駆動電圧電源１７が接続されている。本実施形態において、圧力発生手段はピエゾ素子１６と駆動電圧電源１７とからなり、図３に示すように、駆動電圧の印加によってピエゾ素子１６が変形し、ノズル５内の液体Ｌに圧力が生じ、ノズル５の吐出孔５ｃにメニスカスが形成されるようになっている。駆動電圧電源１７には、駆動パルス生成タイミング信号に基づいて駆動電圧を印加させる信号を出力させる動作制御手段９が接続されている。
なお、圧力発生手段としては、本実施形態のような圧電素子アクチュエータのほかに、例えば、静電アクチュエータやサーマル方式等を採用することも可能である。

対向電極３または液体吐出ヘッド２のいずれか一方には、液体吐出ヘッド２と基材Ｋとを相対的に移動させて位置決めするための図示しない位置決め手段が接続されており、液体吐出ヘッド２から液体を吐出させつつ相対的に移動させて基材Kの所定領域に液体を吐出させるようになっている。

対向電極３の側方には、ノズル５から吐出される液滴Ｄの吐出量を調整するためのメンテナンス台２０が備えられている（図３参照）。メンテナンス台２０と液体吐出ヘッド２との間には、照射タイミングに基づいてノズル５に形成されたメニスカスに光を照射する照射手段２１が備えられている。照射手段２１としては、瞬発的に光を照射するものが好ましく、ストロボ等が適用可能である。照射手段２１から照射される光の光路には、撮像タイミングに基づいてメニスカスを撮像するＣＣＤカメラ等の撮像手段２２が備えられている。照射手段２１と撮像手段２２について、特に制限はないが、画像解析処理の負担の観点から、本実施形態のように同期タイミング信号に合わせて瞬発的にノズル５のメニスカスを撮像できるものが好ましい。

動作制御手段９、照射手段２１及び撮像手段２２には、静電電圧を印加しない状態で、駆動パルス生成タイミング信号、照射タイミング及び撮像タイミングを一定時間間隔でかつ相互に同期させて出力する同期タイミング信号生成手段２３が接続されている。

撮像手段２２と動作制御手段９には、撮像手段２２で得られたメニスカス形状のデータに基づいて駆動電圧値を調整する調整手段２４が接続されている。調整手段２４には、撮像した画像に含まれるメニスカスの形状を特定する画像解析手段２５と、撮像されたメニスカス形状の比較対象となるメニスカス基準形状を記憶する基準形状記憶手段２６と、が備えられている。

調整手段２４は、撮像された画像からメニスカス形状の高さＨを特定し、メニスカス基準形状として記憶されている基準値と比較して調整するようになっている。メニスカス形状の高さＨとは、ノズルプレート４の吐出面４ａからメニスカスの頂点までの距離を指す（図３参照）。メニスカス基準形状としての基準値は、予め基準となる値を記憶させておくこととしても良く、各ノズル５のメニスカスを撮像してメニスカス形状の高さＨの平均値を算出して基準値とすることとしても良い。また、調整手段２４は、撮像したメニスカス形状の高さＨが基準値より小さい場合には駆動電圧を高くし、撮像したメニスカス形状の高さＨが基準値より大きい場合には駆動電圧を低くするようになっている。この際、駆動電圧の変化量に対するメニスカス形状の高さの変動量を予め測定しておくこととしても良い。

次に、液体吐出装置１によって吐出される液体Ｌについて説明する。
液体Ｌは、例えば、無機液体として、水、ＣＯＣｌ_２、ＨＢｒ、ＨＮＯ_３、Ｈ_３ＰＯ_４、Ｈ_２ＳＯ_４、ＳＯＣｌ_２、ＳＯ_２Ｃｌ_２、ＦＳＯ_３Ｈなどが挙げられる。

また、有機液体としては、メタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノール、ベンジルアルコール、α−テルピネオール、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのアルコール類；フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾールなどのフェノール類；ジオキサン、フルフラール、エチレングリコールジメチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、エピクロロヒドリンなどのエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、２−メチル−４−ペンタノン、アセトフェノンなどのケトン類；ギ酸、酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸などの脂肪酸類；ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−３−メトキシブチル、酢酸−ｎ−ペンチル、プロピオン酸エチル、乳酸エチル、安息香酸メチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、炭酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、セロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、アセト酢酸エチル、シアノ酢酸メチル、シアノ酢酸エチルなどのエステル類；ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、ｏ−トルイジン、ｐ−トルイジン、ピペリジン、ピリジン、α−ピコリン、２，６−ルチジン、キノリン、プロピレンジアミン、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチル尿素、Ｎ−メチルピロリドンなどの含窒素化合物類；ジメチルスルホキシド、スルホランなどの含硫黄化合物類；ベンゼン、ｐ−シメン、ナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキセンなどの炭化水素類；１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，１，２−テトラクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−）、テトラクロロエチレン、２−クロロブタン、１−クロロ−２−メチルプロパン、２−クロロ−２−メチルプロパン、ブロモメタン、トリブロモメタン、１−ブロモプロパンなどのハロゲン化炭化水素類などが挙げられる。また、上記各液体を二種以上混合して用いてもよい。

さらに、液体Lとしては、高電気伝導率の物質（銀粉等）が多く含まれるような導電性ペーストを使用することも可能である。液体Ｌに溶解又は分散させる目的物質としては、ノズル５で目詰まりが発生するような粗大粒子を除けば、特に制限は無い。上記の目的物質を記録媒体上に強固に接着させるために、各種バインダーを添加するのが好ましい。用いられるバインダーとして特に制限は無い。

液体吐出装置１をパターンニング手段として使用する場合には、代表的なものとしてはディスプレイ用途に使用することができる。具体的には、プラズマディスプレイの蛍光体の形成、プラズマディスプレイのリブの形成、プラズマディスプレイの電極の形成、ＣＲＴの蛍光体の形成、ＦＥＤ（フィールドエミッション型ディスプレイ）の蛍光体の形成、ＦＥＤのリブの形成、液晶ディスプレイ用カラーフィルター（ＲＧＢ着色層、ブラックマトリクス層）の形成、液晶ディスプレイ用スペーサー（ブラックマトリクスに対応したパターン、ドットパターン等）の形成などを挙げることができる。ここで、リブとは一般的に障壁を意味し、プラズマディスプレイのリブとは、各色のプラズマ領域を分離するために用いられるものである。ＰＤＰ、ＣＲＴ、ＦＥＤなどの蛍光体を形成するために吐出される液体Lとしては、従来より知られているものを特に制限無く用いることができる。

その他の用途としては、半導体用途として磁性体、強誘電体、導電性ペースト（配線、アンテナ）などのパターンニング塗布、グラフィック用途として、通常印刷、特殊媒体（フィルム、布、鋼板など）への印刷、曲面印刷、各種印刷版の刷版、加工用途として、粘着材や封止材の塗布等、医療用途として、医薬品（微量の成分を複数混合するような）や遺伝子診断用試料の塗布等、に応用することができる。

次に、液体吐出ヘッド２における液体Ｌの吐出原理について図１が示す液体吐出装置１を用いて説明する。

液体吐出装置１では、静電電圧電源８から液体Ｌに対する静電電圧印加手段である帯電用電極７に静電電圧を印加し、ノズル５の吐出孔５ｃの液体Ｌと対向電極３の液体吐出ヘッド２に対向する対向面との間に電界を生じさせる。また、駆動電圧電源１７からピエゾ素子１６に駆動電圧を印加してピエゾ素子１６を変形させ、それにより液体Ｌに生じた圧力でノズル５の吐出孔５ｃに液体Ｌのメニスカスを形成させる。

本実施形態のように、ノズルプレート４の絶縁性が高くなると、図４にシミュレーションによる等電位線４−１で示すように、ノズルプレート４の内部に、吐出面４ａに対して略垂直方向に等電位線４−１が並び、ノズル５の小径部５ｂの液体Ｌや液体Ｌのメニスカス部分に向かう強い電界が発生する。

特に、図４でメニスカスの先端部では等電位線４−１が密になっていることから分かるように、メニスカス先端部では非常に強い電界集中が生じる。そのため、電界の静電力によってメニスカスが引きちぎられてノズル内の液体Ｌから分離されて液滴Ｄとなる。さらに、液滴Ｄは静電力により加速され、対向電極３に支持された基材Ｋに引き寄せられて着弾する。その際、液滴Ｄは、静電力の作用でより近い所に着弾しようとするため、基材Ｋに対する着弾の際の角度等が安定し正確に行われる。

発明者らが、図５に示す液体吐出装置１−１を使用して電極間の電界の電界強度が実用的な値である１．５ｋＶ／ｍｍとなるように構成し、各種の絶縁体でノズルプレート４−１を形成して下記の実験条件に基づいて行った実験では、ノズル５−１から液滴Ｄ−１が吐出される場合と吐出されない場合があった。
［実験条件］
ノズルプレート４−１の吐出面４ａ−１と対向電極３−１の対向面との距離：１．０ｍｍ
ノズルプレート４−１の厚さ：１２５μｍ
ノズル径：１０μｍ
静電電圧：１．５ｋＶ
駆動電圧：２０Ｖ

実験に使用した液体吐出ヘッド２−１のノズル５−１には４°のテーパ角を持っている。このテーパ角は、ノズル５−１の断面において、吐出面４ａ−１に対する垂線から吐出面４ａ−１から離れる方向に広がる角度を示している。

この液体吐出装置１−１による実験で、液滴Ｄ−１がノズルから安定に吐出されたすべての場合について、メニスカス先端部の電界強度を求めた。実際には、メニスカス先端部の電界強度を直接測定することが困難であるため、電界シミュレーションソフトウエアである「ＰＨＯＴＯ−ＶＯＬＴ」（商品名、株式会社フォトン製）によるシミュレーションにより算出した。ここでの電界強度は、電流分布解析モードによる、電圧印加後３００秒後の電界強度を言う。その結果、すべての場合においてメニスカス先端部の電界強度は１．５×１０^７Ｖ／ｍ以上であった。また、この実験において、液滴Ｄ−１がノズルから安定して吐出されない場合についても、上記と同様のシミュレーションによりメニスカス先端部の電界強度を算出した。その結果、１．５×１０^７Ｖ／ｍ未満であった。

また、上記の実験条件と同様のパラメータを同ソフトウエアに入力してメニスカス先端部の電界強度を計算した結果、図６に示すように、電界強度はノズルプレート４−１に用いる絶縁体の体積抵抗率に強く依存することが分かった。また、ノズル５−１から液滴Ｄ−１を安定に吐出させるためにはメニスカス先端部の電界強度が１．５×１０^７Ｖ／ｍ以上であることが必要であることが上記の実験より得られていることから、図６から明らかなように、ノズルプレート４−１の体積抵抗率は１０^１５Ωｍ以上であればよいことが分かった。

ノズルプレート４−１の体積抵抗率とメニスカス先端部の電界強度との関係が図６のような特徴的な関係になるのは、ノズルプレート４−１の体積抵抗率が低いと、静電電圧を印加してもノズルプレート４−１内で等電位線が図４に示したように吐出面４ａに対して略垂直方向に並ぶような状態にはならず、ノズル５−１内の液体Ｌ−１および液体Ｌ−１のメニスカスへの電界集中が十分に行われないためであると考えられる。

理論上、体積抵抗率が１０^１５Ωｍ未満のノズルプレート４−１でも、静電電圧を非常に大きくすればノズル５−１から液滴Ｄ−１が吐出される可能性はあるが、電極間でのスパークの発生等により基材Ｋ−１が損傷される可能性があるため、静電電圧を非常に大きくすることは好ましくない。

なお、図６に示したようなメニスカス先端部の電界強度のノズルプレート４−１の体積抵抗率に対する特徴的な関係は、ノズル径を種々に変化させてシミュレーションを行った場合でも同様に得られており、どの場合も体積抵抗率が１０^１５Ωｍ以上の場合にメニスカス先端部の電界強度が１．５×１０^７Ｖ／ｍ以上になることが分かっている。

一方、体積抵抗率が１０^１５Ωｍ以上の絶縁体を用いてノズルプレート４−１を作製しても、ノズル５−１から液滴Ｄ−１が吐出されない場合がある。発明者らの行った実験結果である表１に示すように、液体Ｌ−１として水などの導電性溶媒を含有する液体を用いた場合、ノズルプレート４−１の液体の吸収率が０．６％以下であることが必要であることが分かった。

表１の実験に関して、以下に説明する。図５に示す液体吐出ヘッド２−１のノズルプレート４−１を表１に示す種々の材料を用いて実際に作製し、ノズル５−１の吐出孔５ｃ−１から液滴Ｄ−１が吐出されるか否かを基材Ｋ−１に吐出させて確認し、表１において吐出できた場合を○印、できなかった場合を×印で示している。

吐出される液体Ｌ−１として導電性の液体２種類と絶縁性の液体１種類の３種類とした。液体Ｌ１は、水５２質量％、エチレングリコールおよびプロピレングリコールをそれぞれ２２質量％、染料（ＣＩアシッドレッド１）３質量％、界面活性剤１質量％含有する導電性の液体として調製し、液体Ｌ２は、エタノールに染料（同上）を３質量％含有する導電性の液体として調整し、液体Ｌ３は、テトラデカンにＡｇ粒子を分散させ、絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体として調製した。

なお、体積抵抗率は、ＪＩＳＣ２１５１に準拠し、シート状被測定物の面間に電圧を印加した場合の電気抵抗値より算出した。また、ノズルプレート４−１の液体の吸収率は、２３℃の使用対象である液体Ｌ−１にノズルプレート４−１または代用のシート状被測定物を２４時間浸漬し、浸漬前後のノズルプレート４−１または被測定物の質量変化率より算出した。液体Ｌ−１が水溶性インクである場合には、ＡＳＴＭＤ５７０に準拠した吸水率で代用することも可能である。

上記の液体Ｌ１〜Ｌ３に対する実験結果は上記の表１のようになった。なお、表１の吸収率の欄は、上段が水に対する吸収率（吸水率）、下段がエタノールに対する吸収率を表している。また、吐出の有無の後の「あり」は液体吸収防止層を設けた場合を示し、「なし」は液体吸収防止層を設けない場合を示している。ここで、図７は、図５のノズルプレート４−１に液体吸収防止層２７−１を設けた例を示している。この液体吸収防止層２７−１は、吸収率が０．６％以下でない材料からなるノズルの内周面から液体が吸収されることで体積抵抗率が低下することを防止するために設けられている。

表１の結果から、液体Ｌ１や液体Ｌ２のように導電性溶媒を含有する場合、液体の吸収率が低くても体積抵抗率が１０^１５Ωｍ未満の材料ではノズル５−１から液体Ｌ−１は吐出されないことが分かる。これは、上記のシミュレーションによる結果と同じ結果を示している。また、体積抵抗率が１０^１５Ωｍ以上の材料であればノズル５−１から液体Ｌが吐出され得るが、吸収率が少なくとも０．６％以下でなければ液体Ｌは吐出されないことが分かる。

また、液体Ｌ３のように絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体を吐出する場合には、体積抵抗率が１０^１５Ωｍ以上の材料であればすべてノズル５−１から液体が吐出され得ることが分かる。

上記の結果は次のように考えられる。まず、ノズルプレート４−１が液体Ｌ−１中から導電性溶媒を吸収すると導電性の液体である水分子等の分子が本来絶縁性であるノズルプレート４−１内に存在することになるため、結果的にノズルプレート４−１の電気伝導度が高くなり、特に液体Ｌ−１に接する局部の実効的な体積抵抗率の値が低下し、図６に示す関係に従ってメニスカス先端部の電界強度が弱まり、液体Ｌ−１の吐出に必要な電界集中が得られなくなるためと考えられる。

また、表１の液体Ｌ３の様に、絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体を用いた場合には、ノズルプレート４−１は、その液体に対する吸収率に係わりなく体積抵抗率が１０^１５Ωｍ以上であれば液体Ｌを吐出することが分かった。これは、絶縁性溶媒がノズルプレート４−１内に吸収されても絶縁性溶媒の電気伝導度が低いためノズルプレート４−１の電気伝導度が大きく変化せず、実効的な体積抵抗率が低下しないためであると考えられる。

なお、溶液Ｌ３のＡｇ粒子の様に絶縁性溶媒に分散されている帯電可能な粒子は、例えば、電気伝導度が極めて大きな金属粒子であってもノズルプレート４−１には吸収されないため、ノズルプレート４−１の電気伝導度を高めることはない。なお、先の絶縁性溶媒とは、単体では静電吸引力により吐出されない溶媒をいい、具体的には、例えば、キシレンやトルエン、テトラデカン等が挙げられる。また、導電性溶媒とは、電気伝導度が１０^−１０Ｓ／ｃｍ以上の溶媒をいう。

また、本実施形態の例としているノズルプレート４のように、小径部と大径部といった段差を持つノズルを用いたシミュレーションにおいて、ノズルプレート４の厚みを１０μｍ、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍとするパラメータとして、ノズル径を変化させた場合のメニスカス先端部の電界強度を図８に示す。この時の小径部の長さは１０μｍとしている。図８より、ノズル径が小さくなる程、またノズルプレートの厚みが厚くなる程メニスカス先端部の電界強度が大きくなることが分かる。

ノズル５から液滴Ｄが安定に吐出させるためにはメニスカス先端部の電界強度が１．５×１０^７Ｖ／ｍ以上であることが必要なことから、例えばノズルプレートの厚みを１０μｍとする場合は、ノズル径を２μｍ未満にすることで液滴Ｄを安定して吐出させることができる。さらに、例えばノズルプレートの厚みを２０μｍとする場合は、ノズル径を３μｍ未満に、ノズルプレートの厚みを５０μｍとする場合は、ノズル径を５μｍ未満に、ノズルプレートの厚みを１００μｍとする場合は、ノズル径を７μｍ未満にすることで液滴Ｄを安定に吐出させることができる。

また、小径部５ｂの長さを、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍとするパラメータとしてノズル径を変化させた場合のメニスカス先端部の電界強度を図９に示す。この時のノズルプレート４の厚みは、１００μｍとしている。図９より、ノズル径が小さくなる程、また小径部の長さが長くなる程メニスカス先端部の電界強度が大きくなることが分かる。

ノズル５から液滴Ｄを安定に吐出させるためにはメニスカス先端部の電界強度は上記と同じく１．５×１０^７Ｖ／ｍ以上であることが必要なことから、小径部長さを５μｍとする場合は、ノズル径を６μｍ未満にすることで液滴Ｄを安定に吐出することができる。さらに、例えば小径部長さを１０μｍとする場合は、ノズル径を７μｍ未満に、小径部長さを１５μｍとする場合は、ノズル径を８μｍ未満に、小径部長さを２０μｍとする場合は、ノズル径を９μｍ未満にすることで液滴Ｄを安定に吐出させることができる。

従って、上記の図８及び図９におけるシミュレーションの結果により、所望のノズル径に対してノズルの小径部の長さ及びノズルプレートの厚みを適宜決めれば良い。

尚、図８及び図９におけるシミュレーションにおいて、ノズル孔の角度は５°としているが、このノズル孔の先端部の角度の影響は小さく、液滴を安定に吐出する条件への依存性は大きくない。

次に本実施形態の液体吐出ヘッド２の駆動に関して図１及び図１０を用いて説明する。液体吐出装置１の動作制御手段４は、静電電圧電源８から帯電用電極７に一定の静電電圧Ｖｃを印加させる。これにより、液体吐出ヘッド２の各ノズル５には常時一定の静電電圧Ｖｃが印加され、液体吐出ヘッド２と対向電極３との間に電界が生じる。

また、動作制御手段４は、液滴Ｄを吐出させるべきノズル５ごとに、そのノズル５に対応する駆動電圧電源１７からピエゾ素子１６に対してパルス状の駆動電圧Ｖpを印加させる。このような駆動電圧Ｖpが印加されると、ピエゾ素子１６が変形してノズル内部の液体Ｌの圧力を上げ、ノズル５の吐出孔５ｃでは、図１０（Ａ）の状態からメニスカスが隆起し始め、図１０（Ｂ）のようにメニスカスが大きく隆起した状態となる。

すると、前述したように、メニスカス先端部に高度な電界集中が生じて電界強度が非常に強くなり、メニスカスに対して静電電圧Ｖｃにより形成された電界から強い静電力が加わる。この強い静電力による吸引とピエゾ素子１６による圧力とにより図１０（Ｃ）のようにメニスカスが引きちぎられて液滴Ｄが形成される。液滴Ｄは、図１０（Ｄ）のように電界で加速されて対向電極方向に吸引され、図１０（Ｅ）のように対向電極３に支持された基材Ｋに着弾する。

その際、液滴Ｄには空気の抵抗等が加わるが、前述したように、静電力の作用で液滴Ｄはより近い所に着弾しようとするため、基材Ｋに対する着弾方向がぶれることなく安定し、基材Ｋに正確に着弾する。

液体吐出装置１では、静電電圧電源８から帯電用電極７に印加される一定の静電電圧Ｖｃは１．５ｋＶに設定されており、駆動電圧電源１７からピエゾ素子１６に印加されるパルス状の駆動電圧Ｖpは２０Ｖに設定されている。

以上のように、本実施形態の液体吐出ヘッド２によれば、液体吐出ヘッド２は、フラットな吐出面４ａを有するヘッドとされているため、図示を省略するが、液体吐出ヘッド２のクリーニング時に吐出面４ａにブレードやワイパ等の部材が接触してもノズル５が損傷する等の事態が生じることがなく、操作性に優れる。

また、液体吐出ヘッド２の製造においてノズル５の突起等の微細構造を形成する必要がなく構造が単純であるから、容易に製造することが可能で生産性に優れる。

さらに、ノズル５が形成されるノズルプレート４を、体積抵抗率が１０^１５Ωｍ以上の材料としていることで、帯電用電極７に印加する静電電圧が１．５ｋＶ程度の低い電圧であっても、ピエゾ素子１６の変形によりノズル５の吐出孔５ｃに形成される液体Ｌのメニスカスに電界を集中することができ、メニスカスの先端部の電界強度を液滴Ｄが安定的に吐出される１．５×１０^７Ｖ／ｍ以上とすることが可能となる。

このように、本実施形態の液体吐出ヘッド２は、フラットなヘッドでありながら、ノズルが突出されたヘッドと同様の電界集中をメニスカス先端部に効果的に生じさせることができるため、低電圧の静電電圧の印加でも効率良くかつ正確に液体を吐出することが可能となる。

次に、図１１を参照して本実施形態の液体吐出装置１による液体吐出量調整方法について説明する。

まず、液体吐出ヘッド２がメンテナンス台２０の上方に移動して、ノズル５の吐出孔５ｃが撮像手段２２と照射手段２１との間に位置される。そして、同期タイミング信号生成手段２３の出力（ステップＳ１）により、駆動パルス生成タイミング信号、照射タイミング信号及び撮像タイミング信号が、相互に同期して出力される。また、液体吐出量を調整する必要があるノズル５が複数ある場合、撮像手段２２と照射手段２１との間に位置するノズル５をノズル番号Ｎ＝１のノズルとして設定する（ステップＳ２）。

続いて、駆動パルス生成タイミング信号の出力によりノズル５の吐出孔５ｃにメニスカスが形成され（ステップＳ３）、照射タイミング信号の出力により照射手段２１からメニスカスに向けて光が照射され（ステップＳ４）、撮像タイミング信号の出力により撮像手段２２によりメニスカスが撮像される（ステップＳ５）。

撮像手段２２により撮像されたメニスカスの画像は、画像解析手段２５に出力される。画像解析手段２５は、画像情報からメニスカス形状を特定し、当該メニスカス形状の高さＨを算出して調整手段２４に出力する（ステップＳ６）。調整手段２４は、基準形状記憶手段２６に記憶されているメニスカス基準形状の高さを基準値として撮像されたメニスカスの高さＨと比較し、一致しているか否かを判断する（ステップＳ７）。両者が一致していない場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、調整手段２４は両者の相異量に基づいて駆動電圧を調整する（ステップＳ８）。調整の際、調整手段２４は駆動電圧の変化量に対するメニスカス形状の高さの変化量を予め記憶しておき、測定された相異量に相当するだけ駆動電圧を変更することとしても良い。

駆動電圧の調整後、調整後のノズル５のメニスカス形状について、再びメニスカス撮像を行い（ステップＳ１〜ステップＳ６）、撮像されたメニスカス形状がメニスカス基準形状に一致する（ステップＳ７；Ｙｅｓ）のを確認する。

このように、ノズル番号Ｎ＝１のノズル５の調整が終わると、次のノズル５にノズル番号Ｎ＝２を設定し（ステップＳ９）、全てのノズル５の調整が終わるまで上記処理を繰り返す（ステップＳ１０）。

全てのノズル５の調整が終わると、調整手段２４は調整後の駆動電圧を動作制御手段９に出力し、動作制御手段９は調整後の駆動電圧と静電電圧を印加して液滴Dを吐出させる。

以上のように、本実施形態にかかる発明によれば、駆動電圧のみ印加させて形成させたメニスカスの形状に基づいて吐出量の調整を行うことが可能である。そして、この際に印加する駆動電圧は、液滴を吐出させる際に印加する駆動電圧と同一である。つまり、実際に液滴を吐出させるような駆動電圧に基づいた電圧値の調整が可能であり、実際に吐出される液滴径の正確な調整が可能である。

また、駆動電圧のみを印加させて形成させたメニスカスに基づいて調整を行うので、静電電圧も印加して実際にノズルから液滴を吐出させることなく吐出量の調整が可能であるので、液体の無駄な消費を回避するとともに調整のために吐出された液滴を受ける構成を備える必要もない。

さらに、調整手段２４はノズル５に形成されたメニスカス形状の高さＨをメニスカス基準形状としての基準値と比較するので、基準値と一致しているか否か及び基準値との相違量が容易に判断でき、撮像された画像の解析処理の負担が小さく速やかに吐出量の調整を行うことが可能である。

なお、本実施形態においては、液体吐出量調整をメンテナンス台２０の上方で行うこととしているが、液体吐出量調整の際に実際に液滴が吐出されることは無いので、基材Ｋの上方で行うこととしても良い。また、照射手段２１及び撮像手段２２としては、液体吐出ヘッド２のノズル５の吐出孔５ｃ近傍を撮像することができれば良く、従来より備えられているノズル５の吐出孔５ｃ近傍に付着したインクの有無を検出する撮像装置等を用いることとしても良い。また、液体吐出量の調整を行う時期も任意に変更可能である。

また、本実施形態においては、メニスカス基準形状の高さを基準値として記憶することとしているが、液体吐出ヘッド２に備えられる複数のノズル５に形成させたメニスカスの高さＨの平均値を算出し、当該平均値を基準値として駆動電圧の調整を行うこととしても良い。その場合、一定の駆動電圧を印加し、予め調整を要するノズル５に形成されるメニスカスをそれぞれ撮像しておく。そして、撮像されたメニスカス形状の高さＨを特定するとともにその平均値を算出する。当該平均値はメニスカス基準形状として基準形状記憶手段２６に記憶される。その後、各ノズル５とメニスカス基準形状（平均値）との相異量に基づいて駆動電圧を調整する。
駆動電圧の調整は、平均値を算出するために撮像した各ノズル５のノズル番号とメニスカスの高さＨを一旦記憶しておいて調整することとしても良く、図１１に示すような処理を行って調整することとしても良い。
また、メニスカス形状をメニスカス基準形状と比較する際、本実施形態においてはメニスカス形状の高さに基づいて比較することとしたが、メニスカス形状の平面形状を特定し、その面積や形状に基づいて比較することとしても良い。

また、ピエゾ素子１６に印加する駆動電圧Ｖ_Ｐとしては、本実施形態のようにパルス状の電圧とすることも可能であるが、この他にも、例えば、電圧が漸増した後漸減するいわば三角状の電圧や、電圧が漸増した後一旦一定値を保ちその後漸減する台形状の電圧、或いはサイン波の電圧を印加するように構成することも可能である。また、図１２（Ａ）に示すように、ピエゾ素子１６に常時電圧Ｖ_Ｐを印加しておいて一旦切り、再度電圧Ｖ_Ｐを印加してその立ち上がり時に液滴Ｄを吐出させるようにしてもよい。また、図１２（Ｂ）、（Ｃ）に示すような種々の駆動電圧Ｖ_Ｐを印加するように制御してもよい。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

ノズル径が１０μｍの液体吐出ヘッド２において、１６個のノズル５の液体吐出量を調整した。駆動電圧Ｖ_Ｐは２０Ｖに設定し、ノズルＮｏ．１〜ノズルＮｏ．１６のノズル５に駆動電圧のみを順次印加し、それぞれに形成されるメニスカスを撮像した。撮像されたメニスカス形状を特定し、その高さＨを測定すると図１３に示すように不均一であった。

測定されたメニスカス高さの平均値は１０．４μｍであったので、メニスカス基準形状としての基準値を１０．４μｍに設定し、ノズルＮｏ．１〜ノズルＮｏ．１６の液体吐出量を図１１に示す処理手順で調整した。調整後に測定されたメニスカス形状の高さＨは、図１４に示すように均一であり、ノズル５の隆起量は略同等であった。

以上のように、調整後の駆動電圧を印加した際のノズル５の隆起量が略同等であるので、駆動電圧と静電電圧とを印加させて実際に吐出される液滴Ｄの径を均等にすることが可能である。つまり、基材Ｋに向けて液滴を吐出させる際の駆動電圧を印加させて液体吐出量を調整することが可能であるので、実際に吐出される液滴Ｄの径を均等にすることが可能である。

本実施形態における液体吐出装置の概略構成を示す断面図である。ノズルの変形例を示す断面図である。本実施形態における液体吐出装置によって液体吐出量を調整させる際の制御構成を示す説明図である。シミュレーションによるノズルの吐出孔付近の電位分布を示す模式図である。発明者の行った実験に用いられた液体吐出装置の概略構成を示す断面図である。メニスカス先端部の電界強度とノズルプレートの体積抵抗率との関係を示す図である。液体吸収防止層を設けたノズルプレートの断面図である。ノズルプレートの厚みに対するメニスカス先端部の電界強度とノズル径の関係を示したグラフである。ノズルの小径部の長さに対するメニスカス先端部の電界強度とノズル径の関係を示したグラフである。本実施形態における液体吐出装置によって液滴を吐出させる際の動作制御手段による制御を示す説明図である。本実施形態における液体吐出量調整方法の処理の流れを示すフローチャートである。ピエゾ素子に印加する駆動電圧の変形例を示す図である。実施例における液体吐出量調整前のメニスカス高さの分布を示す図である。実施例における液体吐出量調整後のメニスカス高さの分布を示す図である。

符号の説明

１液体吐出装置
２液体吐出ヘッド
３対向電極
４ノズルプレート
５ノズル
７帯電用電極
８静電電圧電源
９動作制御手段
１４キャビティ
１５可撓層
１６ピエゾ素子
１７駆動電圧電源
２０メンテナンス台
２１照射手段
２２撮像手段
２３同期タイミング信号生成手段
２４調整手段
２５画像解析手段
２６基準形状記憶手段
Ｄ液滴
Ｋ基材
Ｌ液体

Claims

液体を吐出するノズルが形成されたノズルプレートと前記ノズルから吐出される液体を貯蔵するキャビティとを有する液体吐出ヘッドと、
駆動パルス生成タイミング信号に応じて駆動電圧を印加して前記キャビティに貯蔵される液体に圧力を発生させて前記ノズルにメニスカスを形成させる圧力発生手段と、
前記液体吐出ヘッドと基材の間に静電電圧を印加して静電吸引力を発生させる静電電圧発生手段と、
前記駆動電圧と前記静電電圧の印加を制御する動作制御手段と、
照射タイミング信号に応じて前記メニスカスに光を照射する照射手段と、
撮像タイミング信号に応じて前記メニスカスを撮像する撮像手段と、
前記静電電圧を印加しない状態で、前記駆動パルス生成タイミング信号、前記照射タイミング信号及び前記撮像タイミング信号を一定時間間隔でかつ相互に同期させて出力する同期タイミング信号生成手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に含まれるメニスカス形状を特定する画像解析手段と、
前記メニスカス形状をメニスカス基準形状と比較し、前記メニスカス基準形状に近付くように前記駆動電圧を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
前記ノズルプレートの体積抵抗率は１０^１５Ωｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
前記ノズルの開口径は１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
前記ノズルは、前記ノズルプレートの吐出面から突出していないフラットなノズルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
前記調整手段は、前記メニスカス形状の高さと前記メニスカス基準形状の高さとを比較することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
液体を吐出するノズルが形成されたノズルプレートと前記ノズルから吐出される液体を貯蔵するキャビティとを有する液体吐出ヘッドと、
駆動パルス生成タイミング信号に応じて駆動電圧を印加して前記キャビティに貯蔵される液体に圧力を発生させて前記ノズルにメニスカスを形成させる圧力発生手段と、
前記液体吐出ヘッドと基材の間に静電電圧を印加して静電吸引力を発生させる静電電圧発生手段と、
前記駆動電圧と前記静電電圧の印加を制御する動作制御手段と、
を備える液体吐出装置による液体吐出方法おいて
前記静電電圧を印加しない状態で、前記駆動パルス生成タイミング信号、照射タイミング信号及び撮像タイミング信号を一定時間間隔でかつ相互に同期させて出力する同期タイミング信号生成工程と、
前記照射タイミング信号に応じて前記メニスカスに光を照射する照射工程と、
前記撮像タイミング信号に応じて前記メニスカスを撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された画像に含まれるメニスカス形状を特定する画像解析工程と、
前記メニスカス形状をメニスカス基準形状と比較し、前記メニスカス基準形状に近付くように前記駆動電圧を調整する調整工程と、
調整後の前記駆動電圧と前記静電電圧とを印加して液体を吐出させる吐出工程と、
を備えることを特徴とする液体吐出方法。
前記調整工程において、前記メニスカス形状の高さと前記メニスカス基準形状の高さとを比較することを特徴とする請求項６に記載の液体吐出方法。