JP2008119908A - Inkjet liquid droplet nozzle - Google Patents

Inkjet liquid droplet nozzle Download PDF

Info

Publication number
JP2008119908A
JP2008119908A JP2006304655A JP2006304655A JP2008119908A JP 2008119908 A JP2008119908 A JP 2008119908A JP 2006304655 A JP2006304655 A JP 2006304655A JP 2006304655 A JP2006304655 A JP 2006304655A JP 2008119908 A JP2008119908 A JP 2008119908A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
needle
liquid
tip
opening
droplet nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006304655A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4945753B2 (en
Inventor
Akiyoshi Baba
昭好 馬場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyushu Institute of Technology NUC
Original Assignee
Kyushu Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyushu Institute of Technology NUC filed Critical Kyushu Institute of Technology NUC
Priority to JP2006304655A priority Critical patent/JP4945753B2/en
Publication of JP2008119908A publication Critical patent/JP2008119908A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4945753B2 publication Critical patent/JP4945753B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a stable delivery of a liquid droplet with a liquid droplet diameter of approximately 1 μm by stably feeding a liquid to a needle tip of a delivering electrode. <P>SOLUTION: The amount of feeding of a delivering liquid is controlled by controlling a movement of a needle by providing an ink tank, a plurality of opening parts arranged at specified pitches on a face of a delivering liquid delivering side of the ink tank, a plurality of needles whose tip parts are respectively inserted into the respective opening parts, a bias electric power source loading electric voltage to respective needles and a pulse electric power source, a counter electrode, and a liquid droplet accelerating power source for loading electric voltage to the counter electrode. The tip part of the needle is shaped into a conical needle and a hydrophilic treatment is applied thereon, and the inner wall face of the opening part undergoes a water-repellent treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、プリント基板配線、フォトマスク作製、リソグラフィー、電子デバイス作製などに用いることのできるインクジェット式液滴ノズルに関する。   The present invention relates to an ink jet droplet nozzle that can be used for printed circuit board wiring, photomask fabrication, lithography, electronic device fabrication, and the like.

キャピラリーとニードル(針)を組み合わせた静電型のインクジェットノズルにより、1ミクロン以下の細線(液滴量1 fl)を形成できる事が実証されている(特許文献1、特許文献2参照)。図5は、特許文献1に記載のキャピラリーとニードル(針)を組み合わせた静電誘引式液滴ノズルを示す図である。静電誘引式液滴ノズルは、直方体の容器であるインクタンクの前方側に配置される一方、インクタンクの後方側の板には、吐出液の供給口が形成されている。   It has been demonstrated that an electrostatic ink jet nozzle combining a capillary and a needle (needle) can form a fine line of 1 micron or less (droplet volume 1 fl) (see Patent Document 1 and Patent Document 2). FIG. 5 is a diagram showing an electrostatically attracting droplet nozzle in which a capillary and a needle described in Patent Document 1 are combined. The electrostatic attraction type droplet nozzle is disposed on the front side of the ink tank, which is a rectangular parallelepiped container, and a discharge liquid supply port is formed on a plate on the rear side of the ink tank.

静電誘引式液滴ノズルは、シリコン基板からなるノズル本体と、ノズル本体の吐出液吐出側の面に所定ピッチで配置された複数(3個を図示)の吐出電極(ニードル)と、前板を介してインクタンクに固定されるキャピラリーとを備えている。キャピラリーは、外周に沿って徐々に先細り化された円錐筒形状を有して、その内部空間は、液流路の一部分を構成して、その先端に液吐出口を有する。ニードルは、液吐出口から針先を突出させた状態で、対応するキャピラリーの内部空間にゆとりをもって収納されている。ノズル本体の両側面とインクタンクの両側板との間に、吐出液のための液流路となる隙間が形成され、かつノズル本体とインクタンクの供給口側の板との空間は、吐出液の貯液部分となっている。   The electrostatic attraction type droplet nozzle includes a nozzle body made of a silicon substrate, a plurality of (three shown) discharge electrodes (needles) arranged on a surface of the nozzle body on the discharge liquid discharge side, and a front plate And a capillary fixed to the ink tank. The capillary has a conical cylindrical shape that is gradually tapered along the outer periphery, and its internal space constitutes a part of the liquid flow path and has a liquid discharge port at its tip. The needle is accommodated in the internal space of the corresponding capillary with the needle tip protruding from the liquid discharge port. A gap serving as a liquid flow path for the discharge liquid is formed between the both side surfaces of the nozzle body and the both side plates of the ink tank, and the space between the nozzle body and the plate on the supply port side of the ink tank is the discharge liquid. It has become a liquid storage part.

液吐出方向の所定位置には、平板形状を有する対向電極が配置されている。対向電極のノズル側の面には、基板裏面を接触させた状態で、有機ELディスプレイ用のガラス基板が配置されている。   A counter electrode having a flat plate shape is disposed at a predetermined position in the liquid discharge direction. A glass substrate for an organic EL display is disposed on the surface of the counter electrode on the nozzle side in a state where the back surface of the substrate is in contact.

図示のインクジェット式液滴吐出装置の使用方法としては、まずインクタンク内の貯液部分に吐出液を貯液するとともに、バイアス電源からの電圧を吐出電極(ニードル)に印加する。これにより、貯液部分に貯液された吐出液は、ノズル本体の両側の隙間を通って、キャピラリーの内部空間に到達する。キャピラリー内では、吐出液が、吐出電極のニードルに沿って、対応するニードル先端まで流動していく。こうして、液吐出口に直径1μm程度の液滴が形成される。続いて、パルス電源からの電圧を吐出電極(ニードル)に重畳する。これにより、液吐出口の液滴内の微粒子が、対向電極側に配置された有機ELディスプレイ用のガラス基板に向かって吐出される。   As a method of using the illustrated ink jet type droplet discharge device, first, a discharge liquid is stored in a liquid storage portion in an ink tank, and a voltage from a bias power source is applied to a discharge electrode (needle). Thereby, the discharge liquid stored in the liquid storage part reaches the internal space of the capillary through the gaps on both sides of the nozzle body. In the capillary, the discharge liquid flows along the needle of the discharge electrode to the tip of the corresponding needle. Thus, a droplet having a diameter of about 1 μm is formed at the liquid discharge port. Subsequently, the voltage from the pulse power supply is superimposed on the ejection electrode (needle). Thereby, the fine particles in the liquid droplets at the liquid discharge port are discharged toward the glass substrate for the organic EL display arranged on the counter electrode side.

しかし、例示したような従来の装置は、針先までの液供給が不安定であるため微少液滴の安定吐出には至っていない。本発明は、針先までの液供給を安定化させ、微少液滴吐出を実現するものである。
特許第3680855号公報 特許第3687074号公報
However, the conventional apparatus as illustrated does not achieve stable ejection of minute droplets because the liquid supply to the needle tip is unstable. The present invention stabilizes the liquid supply to the tip of the needle and realizes the discharge of minute droplets.
Japanese Patent No. 3680855 Japanese Patent No. 3687074

本発明は、係る問題点を解決して、吐出電極の針先に液を安定供給することにより、液滴径1ミクロン程度(1flオーダー)の液滴の安定吐出を実現することを目的としている。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such problems and realize stable discharge of a droplet having a droplet diameter of about 1 micron (1 fl order) by stably supplying a liquid to the needle tip of a discharge electrode. .

本発明のインクジェット式液滴ノズルは、吐出液の容器となるインクタンクと、このインクタンクの吐出液吐出側の面に配置された開口部と、該開口部に先端部が挿入されるニードル及び該ニードルに電圧を印加するバイアス電源及びパルス電源と、対向電極と、該対向電極に電圧を印加する液滴加速用電源とを備えて、ニードルの移動を制御することにより吐出液の供給量を制御する。そして、このニードルは、先端部を円錐形の針形状にして親水処理をし、かつ、開口部は、内壁面を撥水処理したことを特徴としている。   An ink jet droplet nozzle of the present invention includes an ink tank serving as a discharge liquid container, an opening disposed on a discharge liquid discharge side of the ink tank, a needle having a tip inserted into the opening, and A bias power source and a pulse power source for applying a voltage to the needle, a counter electrode, and a droplet accelerating power source for applying a voltage to the counter electrode are provided, and the supply amount of the discharge liquid is controlled by controlling the movement of the needle. Control. This needle is characterized in that the tip is subjected to a hydrophilic treatment with a conical needle shape, and the opening is water repellent on the inner wall surface.

また、ニードルを開口部内に出し入れするニードル出し入れ機構が、インクタンクの開口部とは反対側の後板外部に配置されて、各ニードルをこの後板に形成したニードル貫通穴を通して駆動する。このニードル貫通穴として、ニードルを作っているワイヤー径よりもわずかに大きな穴を作製し、かつ、ニードルの動きを滑らかにすると共に液漏れを防ぐために、該ニードル貫通穴内部及びニードルの貫通部付近を表面処理する。   Further, a needle insertion / removal mechanism for inserting / removing the needle into / from the opening is disposed outside the rear plate opposite to the opening of the ink tank, and drives each needle through a needle through hole formed in the rear plate. As this needle through hole, in order to make a hole slightly larger than the diameter of the wire making the needle and to smooth the movement of the needle and prevent liquid leakage, the inside of the needle through hole and the vicinity of the needle through portion Surface treatment.

ニードルは、材料として金属或いは半導体を用いて、電解研磨或いは機械加工により形成し、酸或いはアルカリ液中での機械研磨により先端を針形状にする。このニードルの親水処理は、イオンスパッタ或いは化学エッチングにより表面に凹凸を作製した後、酸化チタンによる被膜の形成或いは塩素系ガスによるプラズマ処理をすることにより親水面を実現する。   The needle is formed by electrolytic polishing or machining using a metal or semiconductor as a material, and the tip is formed into a needle shape by mechanical polishing in an acid or alkaline solution. The hydrophilic treatment of the needle is realized by forming irregularities on the surface by ion sputtering or chemical etching, and then forming a coating film with titanium oxide or plasma treatment with a chlorine-based gas.

開口部内壁面の撥水処理は、イオンスパッタ或いは化学エッチングにより表面に凹凸を作製した後、フッ素化合物による被膜を形成することにより行う。開口部は、徐々に先細り化した先端部を切除した円錐筒形状として、その外壁面についても内壁面と同様な撥水処理をする。   The water repellent treatment of the inner wall surface of the opening is performed by forming a surface with irregularities on the surface by ion sputtering or chemical etching, and then forming a film of a fluorine compound. The opening is shaped like a conical cylinder with a gradually tapered tip, and the outer wall surface is subjected to the same water repellent treatment as the inner wall surface.

本発明によれば、吐出電極としてのニードルの針先に液を安定供給することにより、サブミクロンからミクロンオーダーのリソグラフィーが実現できるため、現状のフォトリソグラフィーよりも安価でしかもスピーディーな電子デバイスの作製が実現でき、ディスプレイ素子やLSI配線といった直接の描画が可能となる。   According to the present invention, by stably supplying a liquid to the tip of a needle as a discharge electrode, lithography of sub-micron to micron order can be realized, so that an electronic device that is cheaper and faster than current photolithography can be manufactured. Can be realized, and direct drawing such as display elements and LSI wiring becomes possible.

また、本発明は、キャピラリー(穴)をインクのリザーバーとするための撥水処理をし、キャピラリーから微小針先まで液を供給する際、親水処理した微細針を用いることで針先まで液の安定供給が可能となる。ニードル(針)の出し入れにより、キャピラリー先端面とニードル先端の距離が変わり、それに応じて供給量を制御する。これによって、安定した微小液滴の吐出が可能となり、また、液の物性(粘性、導電率、染料・顔料など)に応じた微少液滴制御が可能となる。   The present invention also provides a water-repellent treatment for using the capillary (hole) as an ink reservoir, and when supplying the liquid from the capillary to the microneedle tip, the liquid is supplied to the needle tip by using a hydrophilic microneedle. Stable supply becomes possible. The distance between the tip of the capillary and the tip of the needle changes with the insertion and removal of the needle, and the supply amount is controlled accordingly. As a result, it is possible to stably discharge micro droplets, and it is possible to control micro droplets according to the properties of the liquid (viscosity, conductivity, dye / pigment, etc.).

以下、例示に基づき本発明を説明する。図1は、本発明に基づき構成したインクジェット式液滴ノズルを例示する図である。本発明のインクジェット式液滴ノズルは、直方体の容器からなるインクタンクと、このインクタンクの吐出液吐出側の面に縦及び横の両方向に所定ピッチで配置された複数の開口部(キャピラリー)と、該開口部に先端部が挿入されるニードルと、その移動を制御するニードル出し入れ機構と、該ニードルにバイアス電源及びパルス電源を個々に印加するバイアス電源及びパルス電源(1つのニードル用のみ図示)と、対向電極と、該対向電極に電圧を印加する液滴加速用電源とで構成される。電源の極性は、対向電極とニードルに対して互いに逆方向に印加されるが、吐出液の種類によっては、図示の場合とは逆方向の電圧となる。また、図示省略したが、図5を参照して前述したように、描画対象(例えば、有機ELディスプレイ用のガラス基板)が対向電極のニードルに面する側に配置される。なお、図1には、所定ピッチで配置された複数の開口部と、該開口部のそれぞれに先端部が挿入される複数のニードルを例示しているが、本発明は、1個の開口部及び1個のニードルのみを有する液滴ノズルに対しても適用することができる。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a diagram illustrating an ink jet droplet nozzle constructed according to the present invention. The ink jet droplet nozzle of the present invention includes an ink tank composed of a rectangular parallelepiped container, and a plurality of openings (capillaries) arranged at a predetermined pitch in both the vertical and horizontal directions on the surface of the ink tank on the discharge liquid discharge side. A needle whose tip is inserted into the opening, a needle insertion / removal mechanism for controlling movement thereof, a bias power source and a pulse power source for individually applying a bias power source and a pulse power source to the needle (only one needle is shown) And a counter electrode and a droplet acceleration power source for applying a voltage to the counter electrode. The polarity of the power supply is applied in the opposite direction to the counter electrode and the needle, but depending on the type of discharge liquid, the voltage is in the opposite direction to that shown in the figure. Although not shown, as described above with reference to FIG. 5, the drawing target (for example, a glass substrate for an organic EL display) is disposed on the side facing the needle of the counter electrode. FIG. 1 illustrates a plurality of openings arranged at a predetermined pitch and a plurality of needles into which the tip portions are inserted, respectively. It can also be applied to a droplet nozzle having only one needle.

インクタンクは、ニードルとの電気的絶縁を取るために、ガラス、セラミック、樹脂などの電気的絶縁物質により形成される。インクタンクの後板には、吐出液の供給口(液入口)が一部に形成されている。ニードルをキャピラリー内に出し入れするニードル出し入れ機構は、インクタンクの開口部とは反対側(以下、後方側)の後板のさらに後側に配置されて、各ニードル(針)はこの後板を貫通させて駆動する。ニードル貫通穴として、ニードルを作っているワイヤー径よりも100mm程度大きな穴を、例えば、放電加工、ドリル加工、サンドおよび水によるジェット加工、レーザー加工、超音波加工により作製することができる。穴内部は、フッ素化合物系撥水剤を使用し撥水性にすることで表面処理し、針の動きを滑らかにすると共に、液漏れを防ぐ。ニードルもまた貫通部付近を、フッ素化合物系撥水剤を使用し撥水性にすることで表面処理して、針の動きを滑らかにすると共に、液漏れを防ぐ。   The ink tank is formed of an electrically insulating material such as glass, ceramic, or resin in order to obtain electrical insulation from the needle. On the rear plate of the ink tank, a discharge liquid supply port (liquid inlet) is partially formed. The needle insertion / removal mechanism for inserting / removing the needle into / from the capillary is arranged on the rear side of the rear plate opposite to the ink tank opening (hereinafter referred to as the rear side), and each needle (needle) passes through the rear plate. To drive. As a needle through hole, a hole about 100 mm larger than the diameter of the wire making the needle can be produced by, for example, electric discharge machining, drilling, jet machining with sand and water, laser machining, or ultrasonic machining. The inside of the hole is surface treated by using a fluorine compound water repellent to make it water repellent, thereby smoothing the movement of the needle and preventing liquid leakage. The needle also has a surface treatment by making the vicinity of the penetrating portion water-repellent using a fluorine-based water repellent, thereby smoothing the movement of the needle and preventing liquid leakage.

このように構成されたインクタンク内に吐出液を貯液し、キャピラリー内部へ液を供給するとともに撥水効果によりキャピラリー外部への液の浸みだしを抑制する。この状態で、バイアス電源からの電圧を各々のニードルに電圧を印加する。これにより、キャピラリー内部の吐出液は、ニードル表面の親水処理および電界による親水化の効果によりニードル側面に沿ってニードル先端部まで流動していく。こうして、ニードル先端(液吐出口)に液量1fl(液滴径換算 直径1μm)程度の液が供給される。続いて、パルス電源からの電圧をニードルに個々に重畳する(一個のニードルのためのバイアス電源及びパルス電源のみを図示して、他は図示省略)。これにより、液吐出口の液滴内の微粒子が、対向電極側に配置された描画対象としての、例えば、有機ELディスプレイ用のガラス基板(図示省略)に向かって吐出される。図示したように、インクタンクに設けた穴そのものをキャピラリーとして用いることができるが、その内壁は、図3を参照して後述する他のキャピラリーの例と同様に表面処理する。本発明は、ニードル先端部を円錐形の針形状にして親水処理をすると共に、キャピラリー内壁面を撥水処理したことを特徴としている。以下、ニードル、キャピラリー、及びニードル出し入れ機構について、さらに説明する。   The discharge liquid is stored in the ink tank configured as described above, and the liquid is supplied to the inside of the capillary, and the liquid repellent effect prevents the liquid from oozing out to the outside of the capillary. In this state, a voltage from a bias power source is applied to each needle. Thereby, the discharge liquid inside the capillary flows to the tip of the needle along the side surface of the needle due to the hydrophilic treatment of the needle surface and the effect of hydrophilization by the electric field. In this way, a liquid having a liquid volume of about 1 fl (droplet diameter converted diameter: 1 μm) is supplied to the needle tip (liquid discharge port). Subsequently, the voltage from the pulse power supply is individually superimposed on the needle (only the bias power supply and pulse power supply for one needle are shown, and the others are not shown). Thereby, the fine particles in the liquid droplets at the liquid discharge port are discharged toward, for example, a glass substrate (not shown) for an organic EL display as a drawing target arranged on the counter electrode side. As shown in the figure, the hole provided in the ink tank itself can be used as a capillary, but its inner wall is surface-treated in the same manner as other capillary examples described later with reference to FIG. The present invention is characterized in that the tip of the needle is made into a conical needle shape and subjected to a hydrophilic treatment, and the inner wall surface of the capillary is subjected to a water repellent treatment. Hereinafter, the needle, the capillary, and the needle insertion / removal mechanism will be further described.

図2は、ニードルについて説明する図である。ニードルは、材料として金属或いは半導体を用いて、電解研磨或いは機械加工により形成する。例えば、酸或いはアルカリ液中での機械研磨により、先端径が20nm〜50μm程度の微小針を作製する。円錐形の針形状にした先端部は、水との接触角60°以下の親水処理をする。例えば、イオンスパッタ、化学エッチング(ウェットおよびドライ)により表面に凹凸を作製した後、酸化チタンによる被膜(ディップ、スプレー塗布、スピン塗布)を形成することにより、或いは塩素系ガスによりプラズマ処理をすることにより超親水面を実現する。キャピラリーから針先まで液を供給する際、超親水処理した微細針を用いることで針先まで液の安定供給が可能となる。   FIG. 2 is a diagram illustrating the needle. The needle is formed by electrolytic polishing or machining using a metal or semiconductor as a material. For example, a microneedle having a tip diameter of about 20 nm to 50 μm is manufactured by mechanical polishing in an acid or alkali solution. The conical needle-shaped tip is subjected to a hydrophilic treatment with a contact angle of 60 ° or less with water. For example, after forming irregularities on the surface by ion sputtering, chemical etching (wet and dry), forming a film with titanium oxide (dip, spray coating, spin coating) or plasma processing with a chlorine-based gas To achieve a super hydrophilic surface. When the liquid is supplied from the capillary to the needle tip, the liquid can be stably supplied to the needle tip by using a super-hydrophilic fine needle.

図3は、キャピラリーを説明する図である。キャピラリーは、材料として、金属、半導体、或いは絶縁体を用いて、先端穴径1〜500μmに形成する。絶縁体としては、セラミック、ガラス、樹脂、フッ素化合物を用いる。キャピラリーの形は、徐々に先細り化した先端部を切除した円錐筒形状として図示したが、これ以外にも、円柱状、楕円柱状、多角柱状など形状は問わない。キャピラリーは、単一ノズルとして1個、或いはマルチノズルとして、図1に例示したようなアレイ状、或いはライン状に複数個並べる。このように構成したキャピラリーは、図5を参照して前述したように、前板を介してインクタンクに形成した前面開口部に固定することができる。先端が円錐形の針を、キャピラリー内に出し入れすることにより、液の吐出および停止の制御を行う。   FIG. 3 is a diagram illustrating a capillary. The capillary is formed with a tip hole diameter of 1 to 500 μm using a metal, a semiconductor, or an insulator as a material. As the insulator, ceramic, glass, resin, or fluorine compound is used. The shape of the capillary is illustrated as a conical cylinder shape with the tip portion gradually tapered, but other shapes such as a cylindrical shape, an elliptical column shape, and a polygonal column shape may be used. A plurality of capillaries are arranged in an array or a line as illustrated in FIG. 1 as a single nozzle or as a multi-nozzle. As described above with reference to FIG. 5, the capillary configured as described above can be fixed to the front opening formed in the ink tank via the front plate. By discharging a needle having a conical tip into and out of the capillary, discharge and stop of the liquid are controlled.

キャピラリー内壁は撥水処理をする。これは、キャピラリー(穴)をインクのリザーバーとするため(液が漏れ出ないようにするため)、水との接触角60°以上の撥水処理をすることによって行う。撥水面の実現は、イオンスパッタ、化学エッチング(ウェットおよびドライ)により表面に凹凸を作製した後、フッ素化合物による被膜(ディップ、スプレー塗布、スピン塗布)を形成することにより行う。また、外壁へのインクの浸み出しを防止するため、キャピラリー外壁についても内壁と同様な撥水処理をする。   The inner wall of the capillary is water repellent. This is performed by performing water repellent treatment with a contact angle of 60 ° or more with water in order to use the capillaries (holes) as an ink reservoir (to prevent liquid from leaking out). The water-repellent surface is realized by forming irregularities on the surface by ion sputtering and chemical etching (wet and dry) and then forming a film (dip, spray coating, spin coating) with a fluorine compound. Further, in order to prevent ink from seeping out to the outer wall, the outer wall of the capillary is subjected to the same water repellent treatment as that of the inner wall.

図4は、ニードル出し入れ機構について説明する図である。(A)はニードルに固定したニードル出し入れ機構単独で示す図であり、(B)はニードルをキャピラリー内に挿入した状態で示す図である。ニードルの駆動は、機械式、電気機械式、或いは電気式のいずれも用いることができる。例えば、ピエゾ素子を用い針先の出し入れを行うとか、空気圧(ピストン)により針の出し入れを行うとか、或いはネジにより針先の出し入れを行うことによって、ニードルを駆動する。針の出し入れにより、キャピラリー先端面とニードル先端の距離が変わり、それに応じて供給量を制御する。供給の停止は、キャピラリー先端面からニードル先端を所定長さ突き出すことで行うことができる。ニードルのぬれ性を利用して液を供給しているため、ニードルを突き出し、液面とニードル先端の距離が長くなると、ニードル先端への液供給が出来にくい状況になる。マルチノズルの場合、ニードルの出し入れにより、液を吐出させたいノズルの選択が可能となる。   FIG. 4 is a diagram illustrating a needle insertion / removal mechanism. (A) is a figure which shows only the needle taking-in / out mechanism fixed to the needle, (B) is a figure shown in the state which inserted the needle in the capillary. The drive of the needle can be any of mechanical type, electromechanical type, or electric type. For example, the needle is driven by moving the needle tip in and out using a piezo element, by moving the needle in and out by air pressure (piston), or by moving the needle tip in and out by a screw. The distance between the tip of the capillary and the tip of the needle changes as the needle is inserted and removed, and the supply amount is controlled accordingly. The supply can be stopped by protruding the needle tip from the capillary tip surface by a predetermined length. Since the liquid is supplied by utilizing the wettability of the needle, when the needle is protruded and the distance between the liquid surface and the needle tip becomes long, it becomes difficult to supply the liquid to the needle tip. In the case of a multi-nozzle, it is possible to select a nozzle to which liquid is to be discharged by inserting and removing the needle.

本発明に基づき構成したインクジェット式液滴ノズルを例示する図である。It is a figure which illustrates the inkjet type droplet nozzle comprised based on this invention. ニードルについて説明する図である。It is a figure explaining a needle. キャピラリーを説明する図である。It is a figure explaining a capillary. ニードル出し入れ機構について説明する図である。It is a figure explaining a needle taking in / out mechanism. 従来技術のキャピラリーとニードル(針)を組み合わせた静電誘引式液滴ノズルを示す図である。It is a figure which shows the electrostatic attraction-type droplet nozzle which combined the capillary and needle (needle) of a prior art.

Claims (7)

吐出液の容器となるインクタンクと、このインクタンクの吐出液吐出側の面に配置された開口部と、該開口部に先端部が挿入されるニードル及び該ニードルに電圧を印加するバイアス電源及びパルス電源と、対向電極と、該対向電極に電圧を印加する液滴加速用電源とを備え、前記ニードルの移動を制御することにより吐出液の供給量を制御するインクジェット式液滴ノズルにおいて、
前記ニードルは、先端部を円錐形の針形状にして親水処理をし、かつ、
前記開口部は、内壁面を撥水処理した、
ことから成るインクジェット式液滴ノズル。
An ink tank serving as a discharge liquid container; an opening disposed on the discharge liquid discharge side of the ink tank; a needle having a tip inserted into the opening; a bias power supply for applying a voltage to the needle; In an inkjet droplet nozzle that includes a pulse power source, a counter electrode, and a droplet acceleration power source that applies a voltage to the counter electrode, and controls the supply amount of the discharge liquid by controlling the movement of the needle.
The needle is hydrophilically treated with a conical needle at the tip, and
The opening is water repellent on the inner wall surface,
An ink jet droplet nozzle comprising:
前記ニードルを前記開口部内に出し入れするニードル出し入れ機構が、前記インクタンクの前記開口部とは反対側の後板外部に配置されて、各ニードルをこの後板に形成したニードル貫通穴を通して駆動する請求項1に記載のインクジェット式液滴ノズル。 A needle insertion / removal mechanism for inserting / removing the needle into / from the opening is disposed outside the rear plate opposite to the opening of the ink tank, and drives each needle through a needle through hole formed in the rear plate. Item 2. The inkjet droplet nozzle according to Item 1. 前記ニードル貫通穴として、ニードルを作っているワイヤー径よりもわずかに大きな穴を作製し、かつ、ニードルの動きを滑らかにすると共に液漏れを防ぐために、該ニードル貫通穴内部及びニードルの貫通部付近を表面処理した請求項2に記載のインクジェット式液滴ノズル。 As the needle through-hole, in order to make a hole slightly larger than the wire diameter making the needle, and to smooth the movement of the needle and prevent liquid leakage, the inside of the needle through-hole and the vicinity of the needle through-hole The ink jet droplet nozzle according to claim 2, wherein the surface treatment is performed. 前記ニードルは、材料として金属或いは半導体を用いて、電解研磨或いは機械加工により形成し、酸或いはアルカリ液中での機械研磨により先端を針形状にした請求項1に記載のインクジェット式液滴ノズル。 2. The ink jet droplet nozzle according to claim 1, wherein the needle is formed by electropolishing or machining using a metal or semiconductor as a material, and the tip is formed into a needle shape by mechanical polishing in an acid or alkali solution. 前記ニードルの親水処理は、イオンスパッタ或いは化学エッチングにより表面に凹凸を作製した後、酸化チタンによる被膜の形成或いは塩素系ガスによるプラズマ処理することにより親水面を実現した請求項1に記載のインクジェット式液滴ノズル。 2. The ink jet type according to claim 1, wherein the hydrophilic treatment of the needle realizes a hydrophilic surface by forming irregularities on the surface by ion sputtering or chemical etching, and then forming a coating with titanium oxide or plasma treatment with a chlorine-based gas. Droplet nozzle. 前記開口部内壁面の撥水処理は、イオンスパッタ或いは化学エッチングにより表面に凹凸を作製した後、フッ素化合物による被膜を形成することにより行った請求項1に記載のインクジェット式液滴ノズル。 2. The ink jet droplet nozzle according to claim 1, wherein the water repellent treatment of the inner wall surface of the opening is performed by forming a concavo-convex surface on the surface by ion sputtering or chemical etching and then forming a coating film with a fluorine compound. 前記開口部は、徐々に先細り化した先端部を切除した円錐筒形状として、その外壁面についても内壁面と同様な撥水処理をした請求項6に記載のインクジェット式液滴ノズル。
7. The ink jet droplet nozzle according to claim 6, wherein the opening has a conical cylindrical shape with a gradually tapered tip end portion, and the outer wall surface is subjected to the same water-repellent treatment as the inner wall surface.
JP2006304655A 2006-11-10 2006-11-10 Inkjet droplet nozzle Active JP4945753B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006304655A JP4945753B2 (en) 2006-11-10 2006-11-10 Inkjet droplet nozzle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006304655A JP4945753B2 (en) 2006-11-10 2006-11-10 Inkjet droplet nozzle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008119908A true JP2008119908A (en) 2008-05-29
JP4945753B2 JP4945753B2 (en) 2012-06-06

Family

ID=39505203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006304655A Active JP4945753B2 (en) 2006-11-10 2006-11-10 Inkjet droplet nozzle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4945753B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101513252B1 (en) 2013-07-02 2015-04-20 제주대학교 산학협력단 Multi nozzle head of nozzle inserting type and discharging method by the same
CN109689221A (en) * 2016-09-01 2019-04-26 Ntn株式会社 Liquid coating unit and liquid application device
JP2022050231A (en) * 2020-09-17 2022-03-30 株式会社東芝 Method for manufacturing semiconductor device
CN114749290A (en) * 2022-03-22 2022-07-15 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 Spraying device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60145861A (en) * 1984-01-06 1985-08-01 Tokyo Electric Co Ltd Ink dot printer
JPS60247574A (en) * 1985-01-23 1985-12-07 Tokyo Electric Co Ltd Ink dot printer
JPS6184254A (en) * 1984-10-03 1986-04-28 Ricoh Co Ltd Cantilever type on-demand inkjet head
JPS6313750A (en) * 1986-07-04 1988-01-21 Tokyo Electric Co Ltd Printer
JPH05162329A (en) * 1991-12-11 1993-06-29 Canon Inc Ink jet recording apparatus
JPH07304175A (en) * 1994-05-12 1995-11-21 Brother Ind Ltd Manufacture of nozzle plate
JP2000006420A (en) * 1998-06-22 2000-01-11 Hitachi Ltd Ink jet recorder
JP2000279296A (en) * 1999-03-31 2000-10-10 Toto Ltd Bathroom mirror
JP2004314619A (en) * 2003-03-31 2004-11-11 Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology Electrostatic attraction type liquid droplet nozzle and its production method

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60145861A (en) * 1984-01-06 1985-08-01 Tokyo Electric Co Ltd Ink dot printer
JPS6184254A (en) * 1984-10-03 1986-04-28 Ricoh Co Ltd Cantilever type on-demand inkjet head
JPS60247574A (en) * 1985-01-23 1985-12-07 Tokyo Electric Co Ltd Ink dot printer
JPS6313750A (en) * 1986-07-04 1988-01-21 Tokyo Electric Co Ltd Printer
JPH05162329A (en) * 1991-12-11 1993-06-29 Canon Inc Ink jet recording apparatus
JPH07304175A (en) * 1994-05-12 1995-11-21 Brother Ind Ltd Manufacture of nozzle plate
JP2000006420A (en) * 1998-06-22 2000-01-11 Hitachi Ltd Ink jet recorder
JP2000279296A (en) * 1999-03-31 2000-10-10 Toto Ltd Bathroom mirror
JP2004314619A (en) * 2003-03-31 2004-11-11 Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology Electrostatic attraction type liquid droplet nozzle and its production method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101513252B1 (en) 2013-07-02 2015-04-20 제주대학교 산학협력단 Multi nozzle head of nozzle inserting type and discharging method by the same
CN109689221A (en) * 2016-09-01 2019-04-26 Ntn株式会社 Liquid coating unit and liquid application device
JP2022050231A (en) * 2020-09-17 2022-03-30 株式会社東芝 Method for manufacturing semiconductor device
CN114749290A (en) * 2022-03-22 2022-07-15 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 Spraying device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4945753B2 (en) 2012-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020217755A1 (en) Droplet delivery device and droplet delivery method
JP4945753B2 (en) Inkjet droplet nozzle
JP2005095787A (en) Film-forming method, manufacturing method for device, and electro-optic device
JP2007055241A (en) Nozzle plate, its manufacturing method, liquid droplet delivery head and its manufacturing method
KR100930247B1 (en) Droplet injection device using super hydrophobic nozzle
TW202039091A (en) Induced electrohydrodynamic jet printing apparatus
WO2006088282A1 (en) Apparatus and method for jetting droplets using electrostatic field
JP5012641B2 (en) Liquid application method
JP2007175992A (en) Manufacturing method of nozzle plate, nozzle plate, manufacturing method of droplet discharge head, droplet discharge head, manufacturing method of droplet discharge apparatus and droplet discharge apparatus
JP2009107314A (en) Nozzle plate, droplet discharge head, droplet discharge apparatus, and method of manufacturing nozzle plate
JP4835637B2 (en) Liquid coating apparatus and liquid coating method
JP4807060B2 (en) Nozzle plate, nozzle plate manufacturing method, and liquid discharge head
JP2008055874A (en) Liquid discharge head and liquid discharge device
WO2007099773A1 (en) Liquid delivery head and liquid delivery method
JP5266456B2 (en) Discharge head
JP2006255952A (en) Apparatus for drawing fine pattern and method for manufacturing nozzle head
JP2007210115A (en) Nozzle plate manufacturing method and nozzle plate
JP2008087365A (en) Liquid jet head and liquid jet device
JP2009274415A (en) Nozzle plate and liquid discharge head
JP2007152871A (en) Nozzle plate, manufacturing method for nozzle plate and liquid delivering head
JP2010137441A (en) Electrostatic actuator, liquid droplet discharge head, liquid droplet discharge apparatus, and electrostatic device
JP2007230018A (en) Liquid delivering apparatus and liquid delivering method
JPWO2010134418A1 (en) Ink jet head and manufacturing method thereof
JP2007216396A (en) Nozzle plate, method for manufacturing nozzle plate, and liquid jet head
JP2005169383A (en) Liquid discharge apparatus and method for aligning needle-like substance

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091006

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110916

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110927

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120207

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150