JP2007230018A - Liquid delivering apparatus and liquid delivering method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出装置及び液体吐出方法に係り、特にフラットノズルを有する液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。 The present invention relates to a liquid discharge apparatus and a liquid discharge method, and more particularly to a liquid discharge apparatus and a liquid discharge method having a flat nozzle.
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(特許文献1など参照)。
Conventionally, as a technology for discharging not only low-viscosity liquid but also high-viscosity liquid from the miniaturized nozzle of the liquid discharge head, the liquid in the nozzle is charged, and the target that receives the landing of the nozzle and liquid droplets There is known an electrostatic suction type liquid discharge technique in which discharge is performed by an electrostatic suction force received from an electric field formed between various types of base materials (see
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(特許文献2〜7など参照)。このうち、特許文献5には、ピエゾ素子による印字パルスに静電電圧を同期させて液体を吐出する液体吐出ヘッドが記載されている。また、特許文献6には、静電電圧の印加により帯電した記録紙の電荷を除電ブラシにより除去する液体吐出装置が記載されている。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。
Further, development of a liquid discharge apparatus using an electric field assist method in which this liquid discharge technique is combined with a technique of discharging liquid using pressure generated by deformation of a piezoelectric element or generation of bubbles in the liquid is progressing. (See
上記のような静電吸引方式や電界アシスト方式の液体吐出ヘッドに、体積抵抗率1015Ωm以上である高抵抗の材質のノズルプレートを採用することで、吐出口が突出していないフラットな形状であっても、ノズル内の液体への静電電圧の印加によりヘッドと対向電極との間に電界が形成されてノズルの吐出孔に液体のメニスカスが形成され、そのメニスカスへ強い電界集中が起こり、メニスカスが集中電界による静電吸引力により液滴化されて吐出することを我々は既に見出している。 By adopting a high-resistance nozzle plate with a volume resistivity of 10 15 Ωm or more in the electrostatic discharge method or electric field assist method liquid discharge head as described above, the discharge port has a flat shape that does not protrude. Even if the electrostatic voltage is applied to the liquid in the nozzle, an electric field is formed between the head and the counter electrode, and a liquid meniscus is formed in the discharge hole of the nozzle. A strong electric field concentration occurs on the meniscus, We have already found that the meniscus is ejected as droplets due to electrostatic attraction by a concentrated electric field.
更に、圧力発生手段(ピエゾなど)によるメニスカス形成手段と組み合わせることで、印加する静電電圧を低電圧化できることも見出している。
しかしながら、特許文献1〜特許文献7に記載のような静電吸引方式や電界アシスト方式の液体吐出ヘッドに、高抵抗の材質のノズルプレートを組み合わせたり、メニスカス形成手段を組み合わせたとしても、長時間連続して静電電圧を印加し続けた場合、液滴の吐出が不安定になったり、液体の吐出が停止してしまうという問題があることが判明した。
However, even if a high-resistance material nozzle plate or a meniscus forming means is combined with an electrostatic suction type or electric field assist type liquid discharge head as described in
この現象は、ノズルプレートの空間電荷分極(イオン分極)によってメニスカス先端への集中電界強度が低下してしまい、液滴の吐出が不可能な状態になるというものである。この場合はノズルプレートの空間電荷分極を解消して初期状態に戻さなければ、再び液滴を吐出することができない。しかし、空間電荷分極の解消には時間がかかり、その間吐出動作ができないため、この液体吐出ヘッドを工業用途などに用いた場合に生産性が低下するといった問題があった。 This phenomenon is that the concentrated electric field strength at the tip of the meniscus is lowered by the space charge polarization (ion polarization) of the nozzle plate, and the liquid droplets cannot be ejected. In this case, the liquid droplet cannot be ejected again unless the space charge polarization of the nozzle plate is eliminated and the initial state is restored. However, since it takes time to eliminate the space charge polarization and the discharge operation cannot be performed during that time, there is a problem that the productivity is lowered when the liquid discharge head is used for industrial applications.
そこで本発明は、ノズルプレートにおける分極を防止し、長時間継続して液体を吐出することを可能とする液体吐出装置及び液体吐出方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid ejection apparatus and a liquid ejection method that can prevent polarization in a nozzle plate and can eject liquid continuously for a long time.
上記課題を解決するため請求項1記載の発明は、液体吐出装置であって、液体を基材に吐出する吐出口を有する複数のノズルが形成された絶縁性のノズルプレートと、前記ノズルの各々に連通し前記吐出口から吐出される液体を貯蔵するキャビティと、前記ノズル及び前記キャビティの内部の液体と前記基材と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印加手段と、前記静電電圧印加手段による前記静電電圧の印加を制御する制御手段と、を備え、前記ノズルは前記ノズルプレートから突出していないフラットなノズルである液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに対向し前記基材を支持する対向電極と、前記液体吐出ヘッドを前記基材に対して往復して走査させる走査手段とを備え、前記制御手段は前記静電電圧印加手段が前記液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して前記ノズルから液体を吐出させるように制御することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to
請求項1記載の発明によれば、絶縁性のフラットなノズルプレートと対向電極との間に同一極性の静電電圧を印加して液体の吐出動作を長時間続けると、ノズルプレートの分極により電界強度が低下して液体の吐出ができなくなるが、液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して液体を吐出させることによりノズルプレートの分極を防止することが可能となる。これにより、液体吐出ヘッドが生産ラインで使用される場合にも、液体の吐出不良により生産性を低下させることなく吐出動作を継続させることが可能となる。
また、突出高さ30μm以下のフラットなノズルを使用することから、ノズルの突出量が小さいため、ノズルを破損させることなくワイプ操作を行うことが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, when an electrostatic voltage having the same polarity is applied between the insulating flat nozzle plate and the counter electrode and the liquid discharge operation is continued for a long time, the electric field is generated by the polarization of the nozzle plate. Although the strength decreases and it becomes impossible to discharge the liquid, it is possible to prevent the polarization of the nozzle plate by discharging the liquid by applying a reverse polarity voltage between the forward and backward movements of the liquid discharge head. Become. As a result, even when the liquid discharge head is used on the production line, it is possible to continue the discharge operation without lowering the productivity due to liquid discharge failure.
Further, since a flat nozzle having a protrusion height of 30 μm or less is used, the amount of protrusion of the nozzle is small, so that a wiping operation can be performed without damaging the nozzle.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の液体吐出装置であって、前記キャビティの容積を変化させることにより液体に圧力を発生させ前記吐出口にメニスカスを形成する圧力発生手段を備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the liquid ejection device according to the first aspect, further comprising pressure generating means for generating a pressure on the liquid by changing the volume of the cavity and forming a meniscus at the ejection port. Features.
請求項2記載の発明によれば、圧力発生手段でメニスカスを形成することにより、液滴吐出に必要な静電電圧を低下させることが可能となる。また、液体吐出動作の制御を高電圧の静電電圧でなくメニスカスを隆起させるだけの圧力発生手段の駆動により行うことが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to reduce the electrostatic voltage required for droplet discharge by forming the meniscus by the pressure generating means. In addition, the liquid ejection operation can be controlled by driving the pressure generating means that only raises the meniscus, not the high electrostatic voltage.
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の液体吐出装置であって、前記ノズルプレートの体積抵抗率は1015Ωm以上であることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the liquid ejection apparatus according to the first or second aspect, wherein the nozzle plate has a volume resistivity of 10 15 Ωm or more.
請求項3記載の発明によれば、ノズルプレートの体積抵抗率を1015Ωm以上とすることで、メニスカス先端に強い電界を生じさせることができ、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, by setting the volume resistivity of the nozzle plate to 10 15 Ωm or more, a strong electric field can be generated at the tip of the meniscus, and droplets can be ejected efficiently and stably. It becomes possible.
請求項4記載の発明は、請求項1〜請求項3いずれか一項に記載の液体吐出装置であって、前記吐出口の開口径は15μm未満であることを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the liquid discharge apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the discharge port has an opening diameter of less than 15 μm.
請求項4記載の発明によれば、液体の吐出口を開口径15μm未満とすることで、メニスカス先端部への電界集中が効果的に生じるため、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the electric field concentration at the tip of the meniscus is effectively generated by setting the liquid discharge port to an opening diameter of less than 15 μm, the liquid droplets can be discharged efficiently and stably. It becomes possible.
請求項5記載の発明は、液体吐出方法であって、液体を基材に吐出する吐出口を有する複数のノズルが形成された絶縁性のノズルプレートと、前記ノズルの各々に連通し前記吐出口から吐出される液体を貯蔵するキャビティと、前記ノズル及び前記キャビティの内部の液体と前記基材と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印加手段と、前記静電電圧印加手段による前記静電電圧の印加を制御する制御手段と、を備え、前記ノズルは前記ノズルプレートから突出していないフラットなノズルである液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに対向し前記基材を支持する対向電極と、前記液体吐出ヘッドを前記基材に対して往復して走査させる走査手段とを使用して、前記静電電圧印加手段が前記液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して前記ノズルから液体を吐出させるように制御することを特徴とする。
The invention according to
請求項5記載の発明によれば、絶縁性のフラットなノズルプレートと対向電極との間に同一極性の静電電圧を印加して液体の吐出動作を長時間続けると、ノズルプレートの分極により電界強度が低下して液体の吐出ができなくなるが、液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して液体を吐出させることによりノズルプレートの分極を防止することが可能となる。これにより、液体吐出ヘッドが生産ラインで使用される場合にも、液体の吐出不良により生産性を低下させることなく吐出動作を継続させることが可能となる。
また、突出高さ30μm以下のフラットなノズルを使用することから、ノズルの突出量が小さいため、ノズルを破損させることなくワイプ操作を行うことが可能となる。
According to the fifth aspect of the present invention, when an electrostatic voltage of the same polarity is applied between the insulating flat nozzle plate and the counter electrode and the liquid discharge operation is continued for a long time, the electric field is generated by the polarization of the nozzle plate. Although the strength decreases and it becomes impossible to discharge the liquid, it is possible to prevent the polarization of the nozzle plate by discharging the liquid by applying a reverse polarity voltage between the forward and backward movements of the liquid discharge head. Become. As a result, even when the liquid discharge head is used on the production line, it is possible to continue the discharge operation without lowering the productivity due to liquid discharge failure.
Further, since a flat nozzle having a protrusion height of 30 μm or less is used, the amount of protrusion of the nozzle is small, so that a wiping operation can be performed without damaging the nozzle.
請求項6記載の発明は、請求項5記載の液体吐出方法であって、前記キャビティの容積を変化させることにより液体に圧力を発生させ前記吐出口にメニスカスを形成する圧力発生手段を備えることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the liquid ejection method according to the fifth aspect, further comprising pressure generating means for generating a pressure in the liquid by changing the volume of the cavity to form a meniscus at the ejection port. Features.
請求項6記載の発明によれば、圧力発生手段でメニスカスを形成することにより、液滴吐出に必要な静電電圧を低下させることが可能となる。また、液体吐出動作の制御を高電圧の静電電圧でなくメニスカスを隆起させるだけの圧力発生手段の駆動により行うことが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to reduce the electrostatic voltage required for droplet discharge by forming the meniscus with the pressure generating means. In addition, the liquid ejection operation can be controlled by driving the pressure generating means that only raises the meniscus, not the high electrostatic voltage.
請求項7記載の発明は、請求項5又は請求項6記載の液体吐出方法であって、前記ノズルプレートの体積抵抗率は1015Ωm以上であることを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is the liquid ejection method according to the fifth or sixth aspect, wherein the nozzle plate has a volume resistivity of 10 15 Ωm or more.
請求項7記載の発明によれば、ノズルプレートの体積抵抗率を1015Ωm以上とすることで、メニスカス先端に強い電界を生じさせることができ、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, by setting the volume resistivity of the nozzle plate to 10 15 Ωm or more, a strong electric field can be generated at the tip of the meniscus, and droplets can be discharged efficiently and stably. It becomes possible.
請求項8記載の発明は、請求項5〜請求項7いずれか一項に記載の液体吐出方法であって、前記吐出口の開口径は15μm未満であることを特徴とする。 The invention according to an eighth aspect is the liquid ejection method according to any one of the fifth to seventh aspects, wherein an opening diameter of the ejection port is less than 15 μm.
請求項8記載の発明によれば、液体の吐出口を開口径15μm未満とすることで、メニスカス先端部への電界集中が効果的に生じるため、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。 According to the eighth aspect of the present invention, since the liquid discharge port has an opening diameter of less than 15 μm, the electric field concentration at the tip of the meniscus is effectively generated, so that the liquid droplets can be discharged efficiently and stably. It becomes possible.
請求項1又は請求項5記載の発明によれば、液体吐出ヘッドが生産ラインで使用される場合にも、液体の吐出不良により生産性を低下させることなく吐出動作を継続させることが可能となる。 According to the first or fifth aspect of the invention, even when the liquid discharge head is used in a production line, it is possible to continue the discharge operation without lowering the productivity due to liquid discharge failure. .
請求項2又は請求項6記載の発明によれば、液滴吐出に必要な静電電圧を低下させることが可能となる。また、液体吐出動作の制御を圧力発生手段の駆動により行うことが可能となる。
According to invention of
請求項3又は請求項7記載の発明によれば、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
According to invention of
請求項4又は請求項8記載の発明によれば、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
According to invention of Claim 4 or
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の液体吐出装置1の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a
図1に示すように、液体吐出装置1には棒状のガイドレール2が設けられており、ガイドレール2にはキャリッジ3が支持されている。キャリッジ3は、キャリッジ駆動機構18(図5参照)によって、主走査方向Xをガイドレール2に沿って往復移動するようになっている。
As shown in FIG. 1, the
キャリッジ3には、画像データに基づいて基板Kに液体を吐出する液体吐出ヘッド4が搭載されている。本実施形態の液体吐出ヘッド4はキャリッジ3に伴って往復移動するシリアル型の記録ヘッドである。
A liquid ejection head 4 that ejects liquid onto the substrate K based on the image data is mounted on the
また、液体吐出装置1には搬送手段として2本の搬送ローラ5a,5bが設けられており、搬送ローラ5a,5bを回転させることによって、基板Kを主走査方向Xに直交する搬送方向に間欠的に搬送するようになっている。
The
また、液体吐出ヘッド4の下方には、金属により構成された平板状の対向電極6が液体吐出ヘッド4に対して平行となるように配置されている。対向電極6は接地されており、常時接地電位に維持されている。これにより、キャビティ13の内部の液体に静電電圧が印加されると、液体と基材Kとの間に電界が生じるようになっている。
A
また、液体吐出ヘッド4又は対向電極6には、液体吐出ヘッド4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取り付けられており、これにより液体吐出ヘッド4から吐出された液滴は、基材Kの表面における任意の位置に着弾させることが可能となっている。
The liquid discharge head 4 or the
また、対向電極6と液体吐出ヘッド4との離間距離(ギャップ)は、図示しない位置決め手段により、0.1〜3.0mm程度の範囲内で適宜設定されるようになっている。
Further, the separation distance (gap) between the
次に、液体吐出ヘッド4の構成について説明する。 Next, the configuration of the liquid discharge head 4 will be described.
図2に示すように、液体吐出ヘッド4には、ノズルプレート7及びボディ層8が層状となるように設けられている。
As shown in FIG. 2, the liquid ejection head 4 is provided with a
ノズルプレート7は石英ガラスによって構成されており、対向電極6に対向する側に位置している。また、ノズルプレート7には、吐出口9を備えた複数のノズル10が穿孔により形成されている。また、ノズルプレート7の体積抵抗率は1015Ωm以上とされており、ノズル10の吐出口9に形成されるメニスカスの先端部では強い電界強度が得られるようになっている。
The
なお、ノズルプレート7に使用する材料は石英ガラスに限らず、体積抵抗率が1015Ωm以上である高抵抗の樹脂材料などを用いてもよい。例えば、ポリイミド(PI)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリプロピレン(PP)などを用いてもよい。
Incidentally, the material used for the
ノズル10は、各々大径部11と、大径部11の底面に開口されるとともに吐出口9と連通する小径部12との2段構造とされている。
Each of the
また、ノズル10の大径部11及び小径部12は、各々断面形状が円形となっており、大径部11及び小径部12の各側面は、ノズル10又はノズル10の内部を通過する液体と各側面との間に生じる抵抗を低減させるため、吐出口9に向かって各々テーパ状となるように、すなわち大径部11及び小径部12の各断面積が各々吐出口9に向かって減少するように形成されている。
The large-
また、ノズル10の小径部12の開口径は15μm未満とされている。これにより、吐出口に形成されるメニスカスの先端部へ強い電界強度が得られ、液滴を安定に吐出させることができる。なお、ノズル10の小径部12の開口径は液滴の吐出に必要な集中電界強度が得られる範囲で任意に変更することが可能である。
The opening diameter of the
ここで、図3及び図4に一般的なノズルの開口径に対するメニスカス先端部の電界強度を示す。図3は、ノズルプレート5の厚さHを10μm〜100μmとした場合のノズルの開口径に対するメニスカス先端部の電界強度を示すものである。また、図4は、小径部13,14の長さLを5μm〜20μmとした場合のノズルの開口径に対するメニスカス先端部の電界強度を示すものである。図3及び図4のいずれにおいても、ノズルの開口径が小さくなるほどメニスカス先端部の電界強度が大きくなっている。このように、開口径が小さいほど高い電界強度を得られて液滴を安定に吐出することが可能となるため、ノズル10の開口径はより小さい方が好ましい。
Here, FIG. 3 and FIG. 4 show the electric field strength of the meniscus tip with respect to the opening diameter of a general nozzle. FIG. 3 shows the electric field intensity at the tip of the meniscus with respect to the nozzle opening diameter when the thickness H of the
また、ノズル10は、ノズルプレート7の対向電極6に対向する面から突出せず、或いは30μm程度しか突出しないように形成されており、液体吐出ヘッド4はフラットな吐出面を有するヘッドとして構成されている。
The
ボディ層8はシリコンプレートによって構成されている。ボディ層8のノズル10に対応する位置には、ノズル10の一端部とほぼ等しい内径を有するキャビティ13が各々形成されており、ノズル10から吐出される液体を一時貯蔵するようになっている。
The
また、ボディ層8の上面には、可撓性を有する金属薄板やシリコンなどよりなる図示しない可撓層が設けられており、この可撓層によって液体吐出ヘッド4が外界と画されている。なお、ボディ層8と図示しない可撓層との境界には、キャビティ13に液体を供給するための図示しない流路が形成されている。
Further, a flexible layer (not shown) made of a flexible metal thin plate, silicon, or the like is provided on the upper surface of the
また、各キャビティ13には、静電吸引力を生じさせる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14が電気的に接続されている。これにより、静電電圧電源14から各キャビティに静電電圧が印加されると、キャビティ13及びノズル10の内部の液体が同時に帯電され、液体吐出ヘッド4と対向電極6との間、特に液体と基材Kとの間に静電吸引力が発生するようになっている。
Each
また、図示しない可撓層の上面であってキャビティ13に対応する位置には、圧力発生手段として、圧電素子アクチュエータであるピエゾ素子15が設けられている。なお、圧力発生手段は、本実施形態のような圧電素子アクチュエータのほか、静電アクチュエータやサーマル方式などを採用することも可能である。
Further, a
また、各ピエゾ素子15には、ピエゾ素子15に駆動電圧を印加してピエゾ素子15を変形させるための駆動電圧電源16が各々接続されている。
Each
また、静電電圧電源14及び駆動電圧電源16には、制御手段17が電気的に接続されており、制御手段17にはキャリッジ駆動機構18が電気的に接続されている。
Further, a control means 17 is electrically connected to the electrostatic
次に、本実施形態の液体吐出装置1の制御構成について説明する。
Next, a control configuration of the
キャリッジ駆動機構18は、走査手段としての機能を果たすものであり、液体の吐出時に、キャリッジ3をガイドレール2に沿って主走査方向Xに往復移動させるようになっている。
The
また、液体吐出ヘッド4が備える静電電圧電源14は、液体の吐出時に、各キャビティ13に静電電圧を印加するようになっている。これにより、キャビティ13及びノズル10の内部の液体が同時に帯電され、液体吐出ヘッド4と対向電極6との間、特に液体と基材Kとの間に静電吸引力が発生する。
The electrostatic
また、駆動電圧電源16は、液体の吐出時に、各ピエゾ素子15に駆動電圧を印加することによりピエゾ素子15を変形させて、ノズル10の内部の液体に圧力を発生させ、吐出口9にメニスカスを形成させるようになっている。これにより、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、ノズル10の内部の液体から分離されて液滴となる。更に、液滴は静電力により加速され、対向電極6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などが安定し正確に行われる。
Further, the drive
また、制御手段17は、CPU、ROM及びRAMを備えて構成され、CPUがROMに格納されたプログラムを実行することにより、静電電圧電源14及び駆動電圧電源16を駆動制御するようになっている。
The control means 17 includes a CPU, a ROM, and a RAM. The CPU executes a program stored in the ROM, thereby drivingly controlling the electrostatic
具体的には、制御手段17は、静電電圧電源14がキャリッジ3の往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加してノズル10から液体を吐出させるように制御するようになっている。本実施形態の静電電圧電源14は、図5に示すように、キャリッジ3の往路において正極性電圧を印加し、キャリッジ3の復路において負極性電圧を印加する動作を繰り返すようになっている。なお、往路において負極性電圧を印加し、復路において正極性電圧を印加する構成としてもよい。
Specifically, the control means 17 controls the electrostatic
ここで、図6に静電電圧印加時間に対するメニスカス先端部の電界強度の変化を示す。図6に示すように、所定時間連続して静電電圧を印加すると、ノズルプレート7が分極してメニスカス先端部の電界強度が低下し始める。なお、電界強度が低下し始めるまでの所定時間は、ノズルプレート7の体積抵抗率によって相違する。このように、ノズルプレート7の分極により電界強度が低下すると、液体の吐出状態が変化し、また、液体が吐出できなくなる。
Here, FIG. 6 shows changes in the electric field strength at the tip of the meniscus with respect to the electrostatic voltage application time. As shown in FIG. 6, when an electrostatic voltage is applied continuously for a predetermined time, the
このように、同一極性の静電電圧を所定時間以上印加し続けるとノズルプレート7が分極してメニスカス先端部の電界強度が低下し始めることから、制御手段17は、静電電圧電源14にキャリッジ3の往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加させることにより、ノズルプレート7の分極を防止して、長時間継続して液体を吐出することを可能としている。
As described above, when the electrostatic voltage having the same polarity is continuously applied for a predetermined time or longer, the
次に、液体吐出装置1を使用した本発明の液体吐出方法について説明する。
Next, the liquid discharge method of the present invention using the
液体吐出ヘッド4が液体吐出動作を開始すると、キャリッジ駆動機構18は、キャリッジ3をガイドレール2に沿って主走査方向Xに往復移動させる。
When the liquid ejection head 4 starts the liquid ejection operation, the
この際、制御手段17は、静電電圧電源14がキャリッジ3の往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加してノズル10から液体を吐出させるように制御する。本実施形態の静電電圧電源14は、図5に示すように、キャリッジ3の往路において正極性電圧を印加し、キャリッジ3の復路において負極性電圧を印加する動作を繰り返す。
At this time, the
一方、駆動電圧電源16は、各ピエゾ素子15に駆動電圧を印加することによりピエゾ素子15を変形させて、ノズル10の内部の液体に圧力を発生させ、吐出口9にメニスカスを形成させる。これにより、メニスカス先端部では非常に強い電界集中が生じ、電界の静電力によってメニスカスが引きちぎられて液滴となる。更に、液滴は静電力により加速され、対向電極6に支持された基材Kに引き寄せられて着弾する。
On the other hand, the drive
このように本実施形態に係る液体吐出装置1及び液体吐出方法によれば、絶縁性のフラットなノズルプレート7と対向電極6との間に同一極性の静電電圧を印加して液体の吐出動作を長時間続けると、ノズルプレート7の分極により電界強度が低下して液体の吐出ができなくなるが、液体吐出ヘッド4の往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して液体を吐出させることにより、ノズルプレート4の分極を防止することが可能となる。これにより、液体吐出ヘッド4が生産ラインで使用される場合にも、液体の吐出不良により生産性を低下させることなく吐出動作を継続させることが可能となる。
また、突出高さ30μm以下のフラットなノズル10を使用することから、ノズル10の突出量が小さいため、ノズル10を破損させることなくワイプ操作を行うことが可能となる。
As described above, according to the
Further, since the
また、駆動電圧電源16がピエゾ素子15の駆動によりメニスカスを形成することによって、液滴吐出に必要な静電電圧を低下させることが可能となる。また、液体吐出動作の制御を、高電圧の静電電圧電源14でなくメニスカスを隆起させるだけのピエゾ素子15の駆動により行うことが可能となる。
In addition, the driving
また、突出高さ30μm以下のフラットなノズル10を使用する場合でも、本発明を適用することができる。また、ノズル10の突出量が小さいため、ノズル10を破損させることなくワイプ操作を行うことが可能となる。
Further, the present invention can be applied even when a
また、ノズルプレート7の体積抵抗率を1015Ωm以上とすることで、メニスカス先端に強い電界を生じさせることができ、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
Further, by setting the volume resistivity of the
また、液体の吐出口を開口径15μm未満とすることで、メニスカス先端部への電界集中が効果的に生じるため、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。 In addition, by setting the liquid discharge port to have an opening diameter of less than 15 μm, electric field concentration effectively occurs at the meniscus tip, so that it is possible to discharge liquid droplets efficiently and stably.
以上詳細に説明したように、本発明の液体吐出装置及び液体吐出方法によれば、ノズルプレートにおける分極を防止し、長時間継続して液体を吐出することが可能となる。 As described above in detail, according to the liquid discharge apparatus and the liquid discharge method of the present invention, it is possible to prevent polarization in the nozzle plate and discharge liquid continuously for a long time.
1 液体吐出装置
2 ガイドレール
3 キャリッジ
4 液体吐出ヘッド
5a,5b 搬送ローラ
6 対向電極
7 ノズルプレート
8 ボディ層
9 吐出口
10 ノズル
11 大径部
12 小径部
13 キャビティ
14 静電電圧電源
15 ピエゾ素子
16 駆動電圧電源
17 制御手段
18 キャリッジ駆動機構
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ノズルの各々に連通し前記吐出口から吐出される液体を貯蔵するキャビティと、
前記ノズル及び前記キャビティの内部の液体と前記基材と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印加手段と、
前記静電電圧印加手段による前記静電電圧の印加を制御する制御手段と、
を備え、前記ノズルは前記ノズルプレートから突出していないフラットなノズルである液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに対向し前記基材を支持する対向電極と、
前記液体吐出ヘッドを前記基材に対して往復して走査させる走査手段とを備え、
前記制御手段は前記静電電圧印加手段が前記液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して前記ノズルから液体を吐出させるように制御することを特徴とする液体吐出装置。 An insulating nozzle plate in which a plurality of nozzles having discharge ports for discharging liquid onto a substrate are formed;
A cavity that communicates with each of the nozzles and stores liquid discharged from the discharge port;
Electrostatic voltage application means for generating an electrostatic attraction force by applying an electrostatic voltage between the nozzle and the liquid inside the cavity and the substrate;
Control means for controlling application of the electrostatic voltage by the electrostatic voltage application means;
A liquid ejection head that is a flat nozzle that does not protrude from the nozzle plate;
A counter electrode facing the liquid discharge head and supporting the substrate;
Scanning means for reciprocatingly scanning the liquid discharge head with respect to the substrate;
The control means controls the electrostatic voltage application means to apply a voltage of opposite polarity between the forward and backward movements of the liquid discharge head to discharge the liquid from the nozzle. apparatus.
前記ノズルの各々に連通し前記吐出口から吐出される液体を貯蔵するキャビティと、
前記ノズル及び前記キャビティの内部の液体と前記基材と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印加手段と、
前記静電電圧印加手段による前記静電電圧の印加を制御する制御手段と、
を備え、前記ノズルは前記ノズルプレートから突出していないフラットなノズルである液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに対向し前記基材を支持する対向電極と、
前記液体吐出ヘッドを前記基材に対して往復して走査させる走査手段とを使用して、
前記静電電圧印加手段が前記液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して前記ノズルから液体を吐出させるように制御することを特徴とする液体吐出方法。 An insulating nozzle plate in which a plurality of nozzles having discharge ports for discharging liquid onto a substrate are formed;
A cavity that communicates with each of the nozzles and stores liquid discharged from the discharge port;
Electrostatic voltage application means for generating an electrostatic attraction force by applying an electrostatic voltage between the nozzle and the liquid inside the cavity and the substrate;
Control means for controlling application of the electrostatic voltage by the electrostatic voltage application means;
A liquid ejection head that is a flat nozzle that does not protrude from the nozzle plate;
A counter electrode facing the liquid discharge head and supporting the substrate;
Using scanning means for reciprocatingly scanning the liquid ejection head with respect to the substrate;
The liquid discharge method according to claim 1, wherein the electrostatic voltage application means controls to discharge a liquid from the nozzle by applying a voltage of opposite polarity between the forward and backward paths of the liquid discharge head.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006052482A JP2007230018A (en) | 2006-02-28 | 2006-02-28 | Liquid delivering apparatus and liquid delivering method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006052482A JP2007230018A (en) | 2006-02-28 | 2006-02-28 | Liquid delivering apparatus and liquid delivering method |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2007230018A true JP2007230018A (en) | 2007-09-13 |
Family
ID=38551096
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007230018A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7938510B2 (en) * | 2006-02-28 | 2011-05-10 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Liquid ejection head and liquid ejection method |
-
2006
- 2006-02-28 JP JP2006052482A patent/JP2007230018A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7938510B2 (en) * | 2006-02-28 | 2011-05-10 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Liquid ejection head and liquid ejection method |
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