JP4549464B2 - Field discharge head, field discharge control device, and field discharge coating device - Google Patents

Field discharge head, field discharge control device, and field discharge coating device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は塗工技術の分野に属する。特に、所定の間隔で直線状に配列するストライプ状の精密な塗工パターンを被塗工物体に形成する場合に好適な電界吐出ヘッド、電界吐出制御装置、電界吐出塗工装置に関する。
【0002】
【従来技術】
被塗工物体にストライプ状の塗工パターンを形成する方法として、吐出ヘッドの吐出孔から被吐出物質(塗工材料、インキ)を吐出して被塗工物体(ウェブ、基板)に塗工する方法が知られている。このとき、吐出孔の位置と塗工すべき位置とが一致するように吐出ヘッドまたは被塗工物体を移動することにより所望の塗工パターンを得ることができる。また、単位時間当たりの吐出量や移動距離を調節することにより被塗工物体への塗工量を制御することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような吐出ヘッドを用いる方法では、被吐出物質は吐出孔から所定の初速度で吐出した後は、表面張力と重力の作用だけで決まる成り行きに任せた運動を行う。そのため、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が狭い、吐出孔の孔径に対する広がりが大きいという問題がある。
【0004】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、被塗工物体にストライプ状の塗工パターンを形成する場合に、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が広く、吐出孔の孔径に対する広がりを小さくすることができる、電界吐出ヘッド、電界吐出制御装置、電界吐出塗工装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題は下記の本発明によって解決される。すなわち、本発明の請求項1に係る電界吐出ヘッドは、動作温度で液状であり電気伝導性を有する被吐出物質を導入するための導入部と、所定の間隔で直線状に配列する複数の吐出孔を形成した吐出部と、前記導入部より導入した前記被吐出物質を一時貯蔵し前記吐出部に導く通路となるマニホールドと、前記マニホールドの内部に配置した電極と、前記マニホールドの内部の前記被吐出物質を加圧する加圧部を有し、すくなくとも前記吐出部は前記電極に対して電気的に絶縁され、前記電極は前記直線状に配列する吐出部の配列方向に直線状に延びる形状を有し、前記被吐出物質を吐出させるための圧力に達しないがそれに近い圧力まで前記マニホールドが前記加圧部に加圧されている状態で前記電極が被吐出物質に電界を加えるようにしたものである。本発明によれば、被吐出物質は吐出孔から所定の初速度で吐出した後は、表面張力と重力の作用だけでなく電界の作用を受け、それにより決まる所定の運動を行うように構成することができる。したがって、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が広く、吐出孔の孔径に対する広がりを小さくすることができる電界吐出ヘッドが提供される。また、電極をマニホールドの内部に配置するから、被吐出物質がその電極との電気的な接触が保持され電界の作用が安定する。さらに、電極は直線状に配列する吐出部の配列方向に直線状に延びる形状を有するようにしたものであるから、吐出部に形成した所定の間隔で直線状に配列する複数の吐出孔に対する電極の作用を均等にすることができる。
【0006】
また、本発明の請求項2に係る電界吐出ヘッドは、請求項1に係る電界吐出ヘッドにおいて、すくなくとも前記吐出部は電気絶縁材料によって形成するようにしたものである。本発明によれば、電気絶縁材料によって形成した吐出部によって電極に対する電気的な絶縁が確保される。
【0008】
また、本発明の請求項3に係る電界吐出ヘッドは、請求項1または2記載の電界吐出ヘッドにおいて、前記電極は前記マニホールドの内部における前記吐出孔の入口の直近に配置するようにしたものである。本発明によれば、被吐出物質の吐出状態が安定する。
【0010】
また、本発明の請求項4に係る電界吐出制御装置は、請求項1〜3のいずれかに係る電界吐出ヘッドに適用する電界吐出制御装置であって、発生する電界の形態を設定する入力に基づいて設定電界を生成する電界設定手段と、前記電界吐出ヘッドにおける吐出位置と被塗工物体における塗工位置との同期を得るための信号を含む同期信号を入力する同期入力手段と、前記設定電界と前記同期信号に基づいて所定の形態の電力を生成する電力生成手段と、を有するようにしたものである。本発明によれば、電界設定手段により発生する電界の形態を設定する入力に基づいて設定電界が生成され、同期入力手段により電界吐出ヘッドにおける吐出位置と被塗工物体における塗工位置との同期を得るための信号を含む同期信号が入力され、電力生成手段により設定電界と同期信号に基づいて所定の形態の電力が生成される。すなわち、被吐出物質は吐出孔から所定の初速度で吐出した後は、表面張力と重力の作用だけでなく電界の作用を受け、それにより決まる所定の運動を行うように構成することができる。したがって、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が広く、吐出孔の孔径に対する広がりを小さくすることができる電界吐出制御装置が提供される。また、電界吐出ヘッドにおける吐出位置と被塗工物体における塗工位置との同期をとりながら、設定入力に基づいて決められた所定の形態の電力が電界吐出ヘッドに供給される。
【0011】
また、本発明の請求項5に係る電界吐出制御装置は、請求項4に係る電界吐出制御装置において、前記加圧部において前記マニホールドの内部の前記被吐出物質を加圧する圧力を入力する圧力入力手段を有し、前記電界生成手段は前記圧力に基づいて前記電力を生成するようにしたものである。本発明によれば、電界生成手段が生成する電力に加圧部における圧力が反映される。
【0014】
また、本発明の請求項6に係る電界吐出制御装置は、請求項4または5に係る電界吐出制御装置において、前記矩形波は電圧振幅Vp−pが100V〜10kV、周波数Fが1Hz〜10kHzの矩形波であるようにしたものである。本発明によれば、前述の作用効果が特に顕著である。
【0016】
また、本発明の請求項7に係る電界吐出塗工装置は、請求項1〜3のいずれかに係る電界吐出ヘッドと、請求項4〜6のいずれかに係る電界吐出制御装置とを有する電界吐出塗工装置であって、前記被吐出物質を前記電界吐出ヘッドの前記導入部に供給する供給手段と、前記被吐出物質を吐出させるための圧力に達しないがそれに近い圧力まで前記マニホールドが前記加圧部に加圧されている状態とする加圧吐出制御手段と、前記被吐出物質を吐出させるための電界を超える電界を加えて前記電界吐出ヘッドが吐出する前記被吐出物質の吐出状態を制御する前記電界吐出制御装置と、前記電界吐出ヘッドまたは前記被塗工物体を移送するとともに移送状態を示し前記電界吐出ヘッドにおける吐出位置と被塗工物体における塗工位置との同期を得るための信号を含む同期信号を出力する移送手段と、前記吐出部に対向する位置に配置した接地側電極と、を有するようにしたものである。本発明によれば、供給手段により被吐出物質が電界吐出ヘッドの導入部に供給され、加圧吐出制御手段により前記被吐出物質を吐出させるための圧力に達しないがそれに近い圧力まで前記マニホールドが前記加圧部に加圧されている状態とし、電界吐出制御装置により前記被吐出物質を吐出させるための電界を超える電界を加えて前記電界吐出ヘッドが吐出する前記被吐出物質の吐出状態が制御され、移送手段により電界吐出ヘッドまたは被塗工物体が移送されるとともに移送状態を示し前記電界吐出ヘッドにおける吐出位置と被塗工物体における塗工位置との同期を得るための信号を含む同期信号が出力され、接地電極が吐出部に対向する位置に配置される。すなわち、被吐出物質は吐出孔から所定の初速度で吐出した後は、表面張力と重力の作用だけでなく電界の作用を受け、それにより決まる所定の運動を行うように構成することができる。したがって、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が広く、吐出孔の孔径に対する広がりを小さくすることができる電界吐出塗工装置が提供される。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について実施の形態を説明する。本発明における電界吐出ヘッドの構成の一例を図1に示す。図1(A)は中央部の断面図、図1(B)は内部を透視した斜視図である。図1において、1は導入部、2は吐出部、3はマニホールド、4は電極、5は加圧部、6は境界を示す破線である。図1に示すように、電界吐出ヘッドは、主としてマニホールド3を構成する本体部分に各要素部分を設けた構造を有する。本体部分は筐体(容器)であるとともに支持体でもあり、機能においてマニホールド3とは区別される。しかし、すくなくとも図1に示す一例のような場合にはマニホールド3は本体部分の主要部分であり、それらを区別することが意味をなさない場合もある。したがって、ここでは、特に説明しない場合には、マニホールド3は本体部分も意味するものとする。なお、境界6は吐出部2とマニホールド3が同一材料で一体のものである場合には「仮想の境界」を意味し、組み合わせたものである場合には「現実の境界」を意味する。
【0018】
導入部1は、被吐出物質を導入するためにある。導入部1には導入口が開口しており、そこに被吐出物質を給送するための配管が行われる。被吐出物質に圧を加えることにより、被吐出物質は管内を移動する。そして被吐出物質は導入口からマニホールド3の内部に導入される。
【0019】
吐出部2は、本体部分の先端に配置される(言い換えると、本体部分の先端部分を構成する)。吐出部2には、複数の吐出孔が形成されており、その複数の吐出孔は所定の間隔で直線状に配列している。勿論、この吐出孔の寸法形状、個数、配列間隔、等は電界吐出ヘッドによって塗工を行う目的、条件、等に応じて適正に決定する(設計する)性質ものである。マニホールド3の内部に導入した被吐出物質は、塗工が行われるときには、これら複数の吐出孔から吐出する。
【0020】
マニホールド3は、導入部1より導入した被吐出物質を一時貯蔵し吐出部2に導く通路となる。その通路は、図1においては、簡略化して示してある。実際の通路は、吐出部2に形成された複数の吐出孔のすべてにおいて所定の吐出量が得られ、不均衡とならないような形状を有する。
【0021】
電極4は、マニホールド3の内部に配置され、直線状に配列する吐出部2の配列方向に直線状に延びる形状を有する。図1に示す一例においては、電極4は長方形の板電極であり、その板電極の中央付近からリード端子が本体部分の外側に現れる構造となっている。電界吐出ヘッドにおける電界を生成するための給電は、そのリード端子から行われる。
【0022】
また電極4は、マニホールド3の内部における吐出孔2の入口の直近に配置する。吐出孔2から離れて配置する場合と比較し、できるだけ吐出孔2の近くに配置することにより被吐出物質の吐出状態が安定する(図3、図4参照)。
【0023】
加圧部5は、マニホールド3の内部に導入した被吐出物質を加圧する。導入部1から導入した被吐出物質の上面は供給量と吐出量との均衡でマニホールド3の内部において上下に移動する。通常、その上下の移動範囲は、電極4の上辺部分よりも上方かつ加圧部5よりも下方の範囲にあるように制御が行われる。図1に示す一例において加圧部5には圧縮空気が導入される。その圧縮空気によって被吐出物質の上面は加圧される。この圧縮空気の圧力を制御することによって、吐出量を制御することができる。
【0024】
電界吐出ヘッドの上述の構成において、すくなくとも吐出部2は電極4に対して電気的に絶縁されている。さらに吐出部2だけでなくマニホールド3も電極4に対して電気的に絶縁すると好適である。ここで電気的に絶縁されているとは、すなわちその定義は、静的な状態において電流(直流電流)が流れないことを意味する。動的な状態において電流(変位電流)が流れる状態であっても、上記の定義が満たされれば、ここでは電気的に絶縁されているものと見なされる。
【0025】
この電気的に絶縁されている状態を実現するためには、たとえば、電極4とマニホールド3との間に電気的な絶縁体を介在させればよい。しかし、吐出部2とマニホールド3を電気絶縁材料によって形成すれば、生成される電界はほとんど電極の特性や形状によって決定するからより好適である。その材料としては、たとえば、プラスチックやセラミック系の材料を適用することができる。
【0026】
被吐出物質については詳細を後述するが、被吐出物質は電気的には完全な絶縁性を有するものでもなく金属のような良好な電導性を有するものでもない。本発明においては、電界吐出ヘッドにおいては、電極4が被吐出物質に接触する部位において電極4から被吐出物質へ電流の流出が可能なように構成する。その一方で、被吐出物質を媒体とする電流の廻り込み、漏洩を防ぐ必要がある。そのため、吐出部2とマニホールド3とが電導性を有する材料である場合において、電極4に対する電気的な絶縁を得るためには、すくなくとも吐出部2、好適には吐出部2とマニホールド3の内面に対して絶縁性の被覆を行うことが必要とされる。
【0027】
次に、電界吐出制御装置について説明する。電界吐出塗工装置の構成をブロック図として図2に示してあるが、電界吐出制御装置の構成は、その図2の20に示してある。図2の20において、20は電界吐出装置、21は電界設定手段、22は圧力入力手段、23は同期入力手段、24は電力生成手段、25はモニターである。電界吐出制御装置20は電界吐出ヘッドに制御された電力を供給する装置である。
【0028】
電界設定手段21は、発生する電界の形態を設定する入力に基づいて設定電界(データ)を生成する。発生する電界の形態としては直流も交流も含まれる。また交流波形としては、正弦波、三角波、矩形波、パルス、その他の波形が含まれ特に制限はない。ここで、矩形波とは所定のパルス幅、所定の周期を有するパルス列のことであり、パルスとは定常状態から振幅が遷移し有限の時間だけ持続して元の状態に戻る波形のことである。発生する電界の形態の設定項目には、上記の波形の種類だけでなく、周波数、振幅値、開始条件、終了条件、等が含まれる。また開始から終了までの間において、時刻の経過とともに周波数、振幅値、波形の種類、等を所定のパターンで変化させるように設定することができる。
【0029】
このような発生する電界の形態は、プリセットデータとして複数を記憶装置に記憶しておく。そして、複数のプリセットデータの内から塗工条件に適合するプリセットデータを選択することにより設定が行われる。この選択は、オペレータの操作によって行うモードと、または外部から指示データを入力して行うモードのいずれかによって行われる。電界設定手段21は、その入力に基づいて設定電界(データ)を生成する。
【0030】
圧力入力手段22は、加圧部5がマニホールド3の内部に導入された被吐出物質に加える圧力を入力する。この圧力は、電界吐出制御装置20において、電界生成手段24が設定電界を生成するときに参照するデータとして使用される。
【0031】
同期入力手段23は、電界吐出ヘッドにおける吐出位置と被塗工物体における塗工位置との同期を得るための信号を含む同期信号を入力する。電界吐出ヘッドには吐出孔が直線状に一次元の配列をしており、2次元の表面に対して塗工を行う場合には、電界吐出ヘッドによって被塗工物体を走査する必要がある。その走査において相対的な移動が行われるわけであるが、その移動は、勿論、電界吐出ヘッドと被塗工物体のいずれが移動してもよく、また両方が移動してもよい。この走査において、同期入力手段23は、吐出を開始する位置の信号、吐出を終了する位置の信号、走査速度の信号、等を同期信号として入力する。
【0032】
電力生成手段24は前述の設定電界(データ)と同期信号に基づいて所定の形態の電力を生成する。電力生成手段24は、基本的には、設定電界によって決められる電界の形態そのままを電力として生成するのではあるが、そのとき同期信号に基づいて同期をとる。たとえば、吐出を開始するとき、吐出の途中、吐出を終了するときには、それらに適合する電力の制御が行われる。
【0033】
また、電界生成手段24は、塗工条件に適合するように発生する電界の形態を変更する機能を有する。たとえば、電界吐出ヘッドから吐出される被吐出物質の吐出量は、マニホールド3の内部の圧力によって決まる。しかし、それだけによって決まるのではなく、詳細は後述するが、吐出量は設定電界の影響を受ける。
したがって、たとえば、プリセットデータのパラメータの一つである振幅値を塗工条件のパラメータの一つであるマニホールド3の内部圧力に適合するように変更する。
【0034】
モニター25は電力生成手段24が出力する電力の波形を表示する。また、電界設定手段21の設定電界の表示、圧力入力手段22が入力する圧力の表示、同期入力手段23は入力する同期信号の表示、等を行う。これらの表示は、オペレータが電界吐出制御装置20を操作したり、その状態を確認するために利用される。
【0035】
上述の構成において、次に、電界吐出制御装置20の動作について説明する。
まず、電界吐出制御装置20の動作の一例(その1)として連続塗工の場合を説明する。電界設定手段21において、電圧振幅Vp-pが1kV、周波数Fが1kHzの矩形波が設定されその設定電界が生成される。電力生成手段24はその設定電界を入力する。一方、同期入力手段22は電界吐出ヘッドによる被塗工物体の走査における同期信号を入力し続けている。電界生成手段24はその同期信号も入力する。
【0036】
吐出を開始する走査タイミングに合わせて、またはその少し前において電界生成手段24は前述の設定電界に基づく電力(電圧波形)を生成し電界吐出ヘッドに供給する。吐出の途中においては、電界生成手段24はその電力を維持する。
そして、吐出を終了する走査タイミングに合わせて、またはその少し後において電界生成手段24は電界吐出ヘッドへの電力の供給を停止する。
【0037】
上述のような連続塗工において、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が広く、吐出孔の孔径に対する広がりを小さくすることができる条件について説明する。電界の形態としては、正弦波や三角波よりも矩形波が適している。その理由としては、正確なところは明らかでないが、矩形が高調波成分を多く含むことと関係があるものと推察される。
【0038】
また、その矩形波は電圧振幅Vp-pが100V〜10kV、周波数Fが1Hz〜10kHzの範囲であると適正である。吐出の安定性や電圧制御の容易さからは、1から7kVの範囲であるとさらに好適である。また、被吐出物質の粘度や材料組成にもよるが、電気伝導率が異なると最適な周波数も変化する。多くの場合においては、電気伝導率の上昇につれて最適な周波数は高くなる。周波数が低いと、電極への析出等が発生し易く好ましくない。また、周波数が高いと、電源の性能上制御が困難となるという問題もある。好ましい周波数の範囲は1Hz〜10kHzである。吐出の連続性と電圧制御の観点からは、100Hz〜4kHzであることがさらに好適である。
【0039】
また、交流に限らず直流を適用することができる。直流の場合には、100V〜10kVの範囲であると適正である。直流の場合において極性は、いずれであっても、特に問題はない。
【0040】
次に、電界吐出制御装置20の動作の一例(その2)として間欠塗工の場合を説明する。電界設定手段21において、電圧の絶対値Vaが1kV、外部同期発振の1msec幅のパルスが設定されその設定電界が生成される。電力生成手段24はその設定電界を入力する。一方、同期入力手段22は電界吐出ヘッドによる被塗工物体の走査における同期信号を入力し、圧力入力手段22は加圧部5によるマニホールド3の内部の圧力を入力し続けている。電界生成手段24はその同期信号と圧力も入力する。
【0041】
吐出を開始する走査タイミングに合わせて電界生成手段24は前述の設定電界に基づく電力(電圧波形)を生成し電界吐出ヘッドに供給する。その際、電圧の絶対値Vaの1kVは前述の圧力に応じて修正を受ける。吐出量が設定電界の影響を受けることを前述したが、電界吐出ヘッドにおいて被吐出物質が吐出するのは、マニホールド3の内部において被吐出物質に加えられる圧力とともに電界の強度にも関係する。電界吐出ヘッドにおいて、被吐出物質を吐出させるためには所定の圧力を超える圧力を加える必要がある。この閾値となる圧力に達しないがそれに近い圧力において所定の電界を加えると被吐出物質は吐出する。
【0042】
その電界の印加を停止すると、そのときの条件によって吐出し続ける場合と吐出が停止する場合とがあるが、ここでは(この一例では)停止するものとする。
その場合において、設定電界がパルスであるから、パルスに対応して間欠的に被吐出物質が吐出することとなる。これにより、間欠塗工を行うことができる。このような吐出動作を行わせるときの電界は、圧力と同様であって、閾値となる電界を超える電界を加える必要がある。電界生成手段24における電圧の絶対値Vaの圧力に応じた修正は、この閾値となる電界に対して、それを超える適正な電界を加えるような電力を生成するように行われる。
【0043】
吐出の途中においては、間欠吐出を行う走査タイミングに合わせて電界生成手段24は前述の設定電界と圧力に基づく電力を生成し電界吐出ヘッドに供給する。そして、吐出を終了する走査タイミングに合わせて電界生成手段24は電界吐出ヘッドへの電力の供給を停止する。
【0044】
上述のように、電圧の絶対値Vaが閾値電圧Vt以上の場合に吐出が生じることを利用し、電圧強度で吐出量を制御することができる。この連続塗工において、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が広く、吐出孔の孔径に対する広がりを小さくすることができる条件について説明する。閾値電圧Vtの大きさは被吐出物質や電極配置にもよるが、100V〜3kVの範囲とすると適正である。吐出電圧は連続吐出の場合と同様100〜10kVであること適正であり、1〜7kVの範囲にあるとさらに好適である。
【0045】
次に、電界吐出塗工装置について説明する。電界吐出塗工装置の構成をブロック図として図2に示す。図2において、20は電界吐出装置、21は電界設定手段、22は圧力入力手段、23は同期入力手段、24は電力生成手段、25はモニター、31a,31b,31c,31dは電界吐出ヘッド、32は直線移動機構、33は供給手段、34は加圧吐出制御手段である。電界吐出塗工装置を構成する部分の内、電界吐出ヘッド31a,31b,31c,31dと電界吐出制御装置20については上述の説明と重複するからここでは説明を省略する。
【0046】
電界吐出ヘッド31a,31b,31c,31dは、直線移動機構32の支持体に取り付けられている。図2においてこの部分は上面図となっており、電界吐出ヘッド31a,31cは支持体の一方の側面に設けられ、電界吐出ヘッド31b,31dは支持体の他方の側面に設けられている。電界吐出ヘッドの側面においては吐出孔を形成することは不可能である。このように、一つ置きに電界吐出ヘッドを設けることで、一台の電界吐出ヘッドでは実現できない全長を有する吐出孔の配列を実現する。
【0047】
直線移動機構32は、支持体と、その支持体の長手方向に対して直角方向に支持体の移動を案内するリニアガイド(図示せず)と、その支持体を移動する駆動部(図示せず)とを有する。駆動部には、原点からの移動距離、移動速度、等を制御する制御装置が含まれている。この駆動部の制御装置は塗工時において支持体を移動する制御を行うとともに、支持体の位置や移動速度に関する信号を出力する。この信号は、前述の同期入力手段23が入力する同期信号である。
【0048】
図2には示してないが、直線移動機構32の下には板形状の被塗工物体を載せる平坦なステージが設けられている。そのステージは、被塗工物体の位置決めと固定とを行う構成を有している。位置決めは、たとえば、板形状の被塗工物体をその辺において当接させ位置を決める当て機構が適用される。また固定は、たとえば、板形状の被塗工物体の背面を真空にしてステージに吸着固定する真空吸引機構が適用される。また、電界ヘッドの吐出部に対向するそのステージの位置、またはそのステージの全面には接地側電極が配置されている。
【0049】
供給手段33は被吐出物質を電界吐出ヘッド31a,31b,31c,31dの導入部に供給する。通常、被吐出物質にはその製造過程において空気の泡を抱き込むため細かな泡は抜けきらないで残っている。供給手段33にはその空気の泡を抜きとる脱泡装置が含まれている。また、供給手段33にはポンプが含まれており、脱泡が行われた被吐出物質はそのポンプにより配管を通じて電界吐出ヘッド31a,31b,31c,31dの導入部に供給される。
【0050】
加圧吐出制御手段34は電界吐出ヘッド31a,31b,31c,31dの加圧部5を操作して導入部に供給した被吐出物質を吐出部から吐出させる。すなわち、マニホールド3の内部に圧縮空気を送り込み被吐出物質を加圧して吐出させ、また、圧縮空気を逃がして被吐出物質の加圧を解き吐出を停止させる。また、加圧吐出制御手段34は、マニホールド3の内部の空気圧を圧力信号として出力する。この圧力信号は前述の圧力入力手段22によって入力される圧力に相当する。
【0051】
電界吐出塗工装置の上述の構成において、次に、電界吐出塗工装置の動作の一例を説明する。まず、隔壁が形成されているプラズマディスプレイパネルの基板(被塗工物体)に蛍光体を連続塗工する場合を説明する。基板としては、通常は、ガラス基板が用いられる。そのガラス基板に、ガラス材料を主成分とする隔壁が形成されている。隔壁は、たとえば幅50μm、高さ150μm、ピッチ300μmの寸法を有し、ガラス基板の表面に平行に複数(多数)形成される。
【0052】
この塗工における被吐出物質は蛍光体を組成に含むインキ(蛍光体インキ)である。隣接する隔壁間にその蛍光体インキを塗工し、乾燥(焼成)して隔壁間に蛍光体層を形成する。通常、蛍光体は発光色がR,G,Bの三色のものが使用される。ここでは、三回の塗工を行って順番にそれらの発光色の蛍光体層を形成する。隔壁のピッチが300μmとすると、特定色の蛍光体層のピッチは900μmである。したがって、電界吐出ヘッドの吐出孔の配列ピッチは900μmmとする。
【0053】
あらかじめ、隔壁が形成されているプラズマディスプレイパネルの基板を電界吐出塗工装置のステージに載せ、位置合わせを行って、真空吸着し固定する。電界吐出ヘッドの吐出部の先端とその基板との間には所定の間隙が確保される。また、蛍光体インキを供給手段33によって配管を通じて電界吐出ヘッドの導入部1に供給する。蛍光体インキは、マニホールド3の内部に導入され、電極4と加圧部5との間に蛍光体インキの上面が達したところでインキ供給手段による供給を停止する。また、電界吐出塗工装置の移動機構の支持体を原点位置に復帰させておく。この原点位置は、塗工すべき位置よりも、支持体の移動方向に対して少し手前の位置となっている。
【0054】
次に、塗工開始指示入力に基づいて、電界吐出塗工装置の移動機構が動作し、電界吐出ヘッドを取り付けた支持体の移動を開始する。塗工すべき位置の直前まで移動したところで、加圧吐出制御手段34は圧縮空気を加圧部5に供給しマニホールド3の内部を加圧する。このとき、マニホールド3の内部の圧力は、蛍光体インキを吐出部2から吐出させる圧力である。この加圧と同時に電界吐出制御装置20はあらかじめ設定されている設定電界に基づいて電力を出力する(前述の電界吐出制御装置20の説明を参照)。その電力は電界吐出ヘッドの電極4に供給される。
【0055】
電界吐出ヘッドは蛍光体インキを吐出し、蛍光体インキは隔壁と隔壁の間に流れ落ち、塗工が行われる。電界吐出ヘッドと隔壁が形成されているプラズマディスプレイパネルの基板とは相対的な移動を行っているから、隔壁と隔壁の間を満たすようにストライプ状の塗膜が形成される。このとき、電界の効果により、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が広く、吐出孔の孔径に対する広がりを小さくすることができる。したがって、精度の高い塗工を安定して行うことができる。
【0056】
塗工を終了する位置の直前まで移動したところで、加圧吐出制御手段34は圧縮空気を加圧部5に供給するのを停止し、マニホールド3の内部の圧縮空気を解き放つ。このとき、マニホールド3の内部の圧力は下がり、蛍光体インキを吐出部2から吐出させない圧力となる。この減圧と同時に電界吐出制御装置20か電力の出力を停止する。したがって、電力は電界吐出ヘッドの電極4に供給されなくなる。次に、移動停止位置に達すると、電界吐出塗工装置の移動機構は電界吐出ヘッドを取り付けた支持体の移動を停止する。
【0057】
上述の塗工のように、300μm程度の極めて狭い領域に正確にストライプ状の塗工を行う場合に適正となる塗工装置の形態について、図3、図4を参照しながら、より詳細を説明する。電界吐出ヘッドの断面形状とともに被塗工物体の配置を図3に示す。図3において、2は吐出部、3はマニホールド、4a,4bは電極、41は吐出孔、42は被塗工物体、43は被塗工物体である。また、Gは吐出部2と被塗工物体42との間隙を示し、Pは電極4a,4bの位置を示している。被吐出物質はマニホールド3の内部から吐出孔41を通過して空中に吐出し被塗工物体42に転移することで塗工が行われる。
【0058】
図3に示すように、電極4aはマニホールドの内部における吐出孔41の入口の直近に配置した電極を示している。電極4bは距離を置いて配置した電極を示している。前述のように、電界吐出ヘッドにおいて、電極はマニホールド3の内部における吐出孔41の入口の直近に配置する。すなわち、図3における電極4aの位置に配置する。これにより、吐出孔と被塗工物体との間隙Gの大きさについて許容範囲が広く、また被吐出物質の吐出状態が安定する。このとき、その間隙Gの大きさは、300μm以上とする。これにより、被吐出物質の吐出状態が安定する。
【0059】
また、電界吐出制御装置において発生する電界の形態は矩形波とする。その矩形波は、積分した場合に直流分を含まない交流波形であるようにする。そして、その矩形波は電圧振幅Vp-pが100V〜10kV、周波数Fが1kHz〜10kHzの矩形波であるようにする。これにより、被吐出物質の吐出状態の安定性は、特に顕著である。
【0060】
この数値は経験または実験により得られる数値である。電界塗工装置の形態と吐出安定性に関する実験データの一例を図4に示す。図4において、横軸は吐出孔と被塗工物体との間隙Gの値であり、縦軸は矩形波の周波数Fを示している。
電極の位置Pについて0mm、7mmの2つの場合について、被吐出物質の吐出状態の安定性が得られる境界値(点)とそれを結ぶ境界域(線)が曲線で示されている。境界域において周波数Fの低い方の側、および境界域において間隙Gの大きい方の側が、吐出物質の吐出状態が安定する領域である。
【0061】
図4に示す一例においては、電極の位置Pは7mmよりも0mmの方が安定する領域が広い。間隙Gは300μm付近で極大値をとり、400μm付近で極小値をとるが、概ね300μm以上であれば安定する領域が広い。
【0062】
次に、被吐出物質について説明する。被吐出物質は動作温度で液状であり伝導性を有する物質である。好ましくは、粘度が1000〜1000000cpsの範囲にあり、電気伝導率が10-10〜10-4Ω-1cm-1の範囲にある物質である。被吐出物質の組成は、基本的には、有機または無機液体とバインダーと用途に応じて決まるパターニングしたい成分(目的物質)とから構成する。また、その組成に、必要に応じて、分散剤、消泡剤、揺変剤、等の各種添加剤を混合する。
【0063】
被吐出物質に用いることができる液体としては、たとえば、無機液体としては、水、COCl2、HBr、HNO3、H3PO4、H2SO4、SOCl2、SO2Cl2、FSO3H、等が挙げられる。
【0064】
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、等のアルコール類;フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、等のフェノール類;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、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、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、等のエーテル類;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、等のケトン類;ギ酸、酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、等の脂肪酸類;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、セルソルブアセテート、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、等のエステル類;ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリル、プロピオ二トリル、スクシノ二トリル、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、等の含窒素化合物類;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄化合物類;ベンゼン、p−シメン、ナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキサン、等の炭化水素類;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、等のハロゲン化炭化水素類、等が挙げられる。
【0065】
上記の物質の内、室温下で固体のものは、その融点以上に加熱して液体としてからヘッドに供給すればよい。このような方式は、たとえば、ホットメルトタイプのインクジェット記録方式で一般的なものであるが、記録装置にヒーター部を設ける必要がある点と、ウォーミングアップに時間がかかる点から、速乾性を必要とするような特殊な用途以外には用いられない。
【0066】
液体の沸点は開口部での目詰まりの程度に影響するため重要である。好ましい沸点の範囲は105℃〜300℃であり、さらに好ましくは180℃〜250℃である。150℃よりも低いと乾燥による目詰まりが発生しやすく、300℃よりも他界と記録後の乾燥に時間がかかり好ましくない。このような高沸点の液体は、被吐出物質中の全液体50質量%以上を占めることが好ましく、70質量%以上を占めることがさらに好ましい。
【0067】
上述の液体に溶解または分散させる目的物質は、ノズルで目詰まりを発生するような粗大粒子を除けば特に制限されない。たとえば、従来公知の有機または無機着色顔料、蛍光体、染料、磁性体、光輝性顔料、マット顔料、導電性物質、セラミックスおよびその前駆体、等が挙げられる。
【0068】
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は、たとえば、エチルセルロース、等のセルロースおよびその誘導体;アルキッド樹脂;ポリメタクリル酸、等の(メタ)アクリル樹脂およびその金属塩;ポリN−イソプロピルアクリルアミド等のポリ(メタ)アクリルアミド樹脂;ポリスチレン等のスチレン系樹脂;飽和、不飽和の各種ポリエステル樹脂;ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂;ポリカーボネート樹脂;エポキシ系樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリアセタール樹脂;ベンゾグアナミン等のアミド樹脂;尿素樹脂;メラミン樹脂;ポリビニルアルコール樹脂、およびそのアニオンカチオン変性;ポリビニルピロリドンおよびその共重合体;ゼラチン、大豆蛋白等の天然あるいは半合成樹脂等を用いることができる。これらの樹脂は、単独としてだけではなく、相溶する範囲で2種以上をブレンドして用いてもよい。
【0069】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項1に係る電界吐出ヘッドによれば、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が広く、吐出孔の孔径に対する広がりを小さくすることができる電界吐出ヘッドが提供される。また、電極をマニホールドの内部に配置するから、被吐出物質がその電極との電気的な接触が保持され電界の作用が安定する。また、本発明の請求項2に係る電界吐出ヘッドによれば、電気絶縁材料によって形成した吐出部とマニホールドによって電極に対する電気的な絶縁が確保される。また、吐出部に形成した所定の間隔で直線状に配列する複数の吐出孔に対する電極の作用を均等にすることができる。また、本発明の請求項3に係る電界吐出ヘッドによれば、被吐出物質の吐出状態が安定する。また、本発明の請求項1に係る電界吐出ヘッドによれば、電界吐出ヘッドが有する加圧部により被吐出物質が加圧される。また、本発明の請求項4に係る電界吐出制御装置によれば、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が広く、吐出孔の孔径に対する広がりを小さくすることができる電界吐出制御装置が提供される。また、電界吐出ヘッドにおける吐出位置と被塗工物体における塗工位置との同期をとりながら、設定入力に基づいて決められた所定の形態の電力を電界吐出ヘッドに供給することができる。また、本発明の請求項5に係る電界吐出制御装置によれば、電界生成手段が生成する電力に加圧部における圧力を反映することができる。また、本発明の請求項6に係る電界吐出制御装置によれば、前述の作用効果が特に顕著である。また、本発明の請求項7に係る電界吐出塗工装置によれば、吐出孔と被塗工物体との間隙の許容範囲が広く、吐出孔の孔径に対する広がりを小さくすることができる電界吐出塗工装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における電界吐出ヘッドの構成の一例を示す図である。
【図2】電界吐出塗工装置の構成をブロック図として示す図である。
【図3】電界吐出ヘッドの断面形状とともに被塗工物体の配置を示す図である。
【図4】電界塗工装置の形態と吐出安定性に関する実験データの一例を示す図である。
【符号の説明】
1 導入部
2 吐出部
3 マニホールド
4 電極
5 加圧部
20 電界吐出装置
21 電界設定手段
22 圧力入力手段
23 同期入力手段
24 電力生成手段
25 モニター
31a,31b,31c,31d 電界吐出ヘッド
32 直線移動機構
33 供給手段
34 加圧吐出制御手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the field of coating technology. In particular, the present invention relates to an electric field discharge head, an electric field discharge control device, and an electric field discharge coating device that are suitable for forming a stripe-shaped precise coating pattern arranged linearly at a predetermined interval on an object to be coated.
[0002]
[Prior art]
As a method of forming a stripe-shaped coating pattern on an object to be coated, a substance to be ejected (coating material, ink) is ejected from the ejection holes of the ejection head and applied to the object to be coated (web, substrate). The method is known. At this time, a desired coating pattern can be obtained by moving the ejection head or the object to be coated so that the position of the ejection hole coincides with the position to be coated. Moreover, the coating amount to the object to be coated can be controlled by adjusting the discharge amount per unit time and the moving distance.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a method using the ejection head, after the material to be ejected is ejected from the ejection hole at a predetermined initial speed, the movement is determined according to the effect of the surface tension and gravity. Therefore, there is a problem that the allowable range of the gap between the discharge hole and the object to be coated is narrow, and the discharge hole has a large spread with respect to the hole diameter.
[0004]
The present invention has been made to solve such a problem, and its purpose is to form a gap between the discharge hole and the coated object when a striped coating pattern is formed on the coated object. An object of the present invention is to provide an electric field discharge head, an electric field discharge control device, and an electric field discharge coating device that have a wide allowable range and can reduce the spread of the discharge holes with respect to the hole diameter.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  The above problems are solved by the present invention described below. That is, the electric field ejection head according to claim 1 of the present invention isLiquid at operating temperature and electrically conductiveAn introduction part for introducing a substance to be discharged, a discharge part in which a plurality of discharge holes arranged linearly at predetermined intervals are formed, and the substance to be discharged introduced from the introduction part is temporarily stored in the discharge part. A manifold serving as a guide passage, and an electrode disposed inside the manifold;, A pressurizing unit that pressurizes the material to be discharged inside the manifoldAnd at least the discharge part is electrically insulated from the electrode,The electrode has a shape extending linearly in the arrangement direction of the discharge portions arranged in a straight line, and the manifold does not reach the pressure for discharging the discharge target material but reaches a pressure close to the pressure to the pressurization portion. The electrode applies an electric field to the material to be ejected under pressure.It is what I did. According to the present invention, after the material to be ejected is ejected from the ejection hole at a predetermined initial velocity, the material to be ejected is subjected not only to the effects of surface tension and gravity but also to the action of an electric field, and performs a predetermined motion determined by the effect. be able to. Therefore, an electric field discharge head is provided in which the allowable range of the gap between the discharge hole and the object to be coated is wide, and the spread of the discharge hole with respect to the hole diameter can be reduced. In addition, since the electrode is disposed inside the manifold, the substance to be discharged is kept in electrical contact with the electrode, and the action of the electric field is stabilized.Furthermore, since the electrode has a shape extending linearly in the arrangement direction of the discharge portions arranged in a straight line, the electrode for a plurality of discharge holes arranged in a straight line at a predetermined interval formed in the discharge portion Can be made uniform.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, in the electric field ejection head according to the first aspect, at least the ejection section is made of an electrically insulating material. According to the present invention, electrical insulation with respect to the electrode is ensured by the discharge portion formed of an electrically insulating material.
[0008]
  In addition, the present inventionClaim 3The electric field ejection head according toClaim 1 or 2In the electric field discharge head described above, the electrode is arranged in the vicinity of the inlet of the discharge hole inside the manifold. According to the present invention, the discharge state of the substance to be discharged is stabilized.
[0010]
  In addition, the present inventionClaim 4The electric field discharge control device according toClaims 1-3An electric field ejection control device applied to the electric field ejection head according to any one of the above, an electric field setting means for generating a setting electric field based on an input for setting a form of the generated electric field, an ejection position in the electric field ejection head, A synchronization input means for inputting a synchronization signal including a signal for obtaining synchronization with a coating position in a coating object, a power generation means for generating a predetermined form of power based on the set electric field and the synchronization signal, It is made to have. According to the present invention, the setting electric field is generated based on the input for setting the form of the electric field generated by the electric field setting means, and the synchronization input means synchronizes the discharge position in the electric field discharge head and the coating position in the object to be coated. A synchronization signal including a signal for obtaining the power is input, and a predetermined form of power is generated by the power generation unit based on the set electric field and the synchronization signal. In other words, after the substance to be ejected is ejected from the ejection hole at a predetermined initial velocity, it can be configured to perform not only the effects of surface tension and gravity but also the action of an electric field, and perform a predetermined motion determined thereby. Therefore, an electric field discharge control device is provided in which the allowable range of the gap between the discharge hole and the object to be coated is wide, and the spread of the discharge hole with respect to the hole diameter can be reduced. Further, a predetermined form of electric power determined based on the setting input is supplied to the electric field discharge head while synchronizing the discharge position of the electric field discharge head and the coating position of the object to be coated.
[0011]
  In addition, the present inventionClaim 5The electric field discharge control device according toClaim 4In the electric field discharge control device according to the above, the pressure input unit includes a pressure input unit that inputs a pressure for pressurizing the discharge target substance inside the manifold, and the electric field generation unit generates the electric power based on the pressure. It is what you do. According to the present invention, the pressure in the pressurizing unit is reflected in the electric power generated by the electric field generating means.
[0014]
  In addition, the present inventionClaim 6The electric field discharge control device according toClaim 4 or 5In the electric field ejection control device according to the above, the rectangular wave is a rectangular wave having a voltage amplitude Vp-p of 100 V to 10 kV and a frequency F of 1 Hz to 10 kHz. According to the present invention, the above-described effects are particularly remarkable.
[0016]
An electric field ejection coating apparatus according to a seventh aspect of the present invention includes an electric field ejection head according to any one of the first to third aspects and an electric field ejection control apparatus according to any one of the fourth to sixth aspects. In the discharge coating apparatus, a supply means for supplying the discharge target material to the introduction portion of the electric field discharge head, and the manifold does not reach a pressure for discharging the discharge target material but reaches a pressure close to the pressure. It is assumed that the pressurizing part is pressurizedRukaPressure discharge control means, the electric field discharge control device for controlling the discharge state of the discharge target substance discharged by the electric field discharge head by applying an electric field exceeding the electric field for discharging the discharge target substance, and the electric field discharge head.DomaOr a transport means for transporting the object to be coated and outputting a synchronization signal including a signal for obtaining a synchronization between the ejection position in the electric field ejection head and the coating position in the object to be coated, which indicates a transport state; And a ground-side electrode disposed at a position facing the discharge portion. According to the present invention, the discharge target substance is supplied to the introduction part of the electric field discharge head by the supply means, and the manifold does not reach the pressure for discharging the discharge target substance by the pressure discharge control means but reaches a pressure close thereto. The discharge state of the discharge target substance discharged by the electric field discharge head is controlled by applying an electric field exceeding the electric field for discharging the discharge target substance by the electric field discharge control device with the pressurizing unit being pressurized. The electric field discharge head isDomaAlternatively, the object to be coated is transported and a synchronization signal including a signal for obtaining a synchronization between the ejection position in the electric field ejection head and the coating position in the object to be coated is displayed and the ground electrode is transferred. It arrange | positions in the position facing a discharge part. In other words, after the substance to be ejected is ejected from the ejection hole at a predetermined initial velocity, it can be configured to perform not only the effects of surface tension and gravity but also the action of an electric field, and perform a predetermined motion determined thereby. Therefore, there is provided an electric field discharge coating apparatus in which the allowable range of the gap between the discharge hole and the object to be coated is wide and the spread of the discharge hole with respect to the hole diameter can be reduced.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described. An example of the configuration of the electric field ejection head in the present invention is shown in FIG. 1A is a cross-sectional view of the central portion, and FIG. 1B is a perspective view of the inside. In FIG. 1, 1 is an introduction part, 2 is a discharge part, 3 is a manifold, 4 is an electrode, 5 is a pressurizing part, and 6 is a broken line indicating a boundary. As shown in FIG. 1, the electric field discharge head has a structure in which each element portion is provided mainly on a main body portion constituting the manifold 3. The main body portion is not only a housing (container) but also a support, and is distinguished from the manifold 3 in function. However, in the case of at least the example shown in FIG. 1, the manifold 3 is a main part of the main body portion, and it may not make sense to distinguish them. Therefore, here, the manifold 3 also means a main body portion unless otherwise described. The boundary 6 means a “virtual boundary” when the discharge unit 2 and the manifold 3 are made of the same material and are integrated, and means a “real boundary” when they are combined.
[0018]
The introduction unit 1 is for introducing a substance to be discharged. An introduction port is opened in the introduction unit 1, and piping for feeding the material to be discharged is performed there. By applying pressure to the material to be discharged, the material to be discharged moves in the tube. Then, the substance to be discharged is introduced into the manifold 3 from the introduction port.
[0019]
The discharge part 2 is arrange | positioned at the front-end | tip of a main-body part (in other words, comprises the front-end | tip part of a main-body part). A plurality of discharge holes are formed in the discharge unit 2, and the plurality of discharge holes are linearly arranged at a predetermined interval. Of course, the size and shape of the ejection holes, the number, the arrangement interval, and the like are appropriately determined (designed) according to the purpose, conditions, and the like of coating by the electric field ejection head. The material to be discharged introduced into the manifold 3 is discharged from the plurality of discharge holes when coating is performed.
[0020]
The manifold 3 serves as a passage for temporarily storing the material to be discharged introduced from the introduction unit 1 and leading it to the discharge unit 2. The passage is shown in a simplified manner in FIG. The actual passage has such a shape that a predetermined discharge amount is obtained in all of the plurality of discharge holes formed in the discharge unit 2 and does not become unbalanced.
[0021]
The electrode 4 is disposed inside the manifold 3 and has a shape extending linearly in the arrangement direction of the discharge sections 2 arranged linearly. In the example shown in FIG. 1, the electrode 4 is a rectangular plate electrode, and has a structure in which the lead terminal appears outside the main body portion from near the center of the plate electrode. Power supply for generating an electric field in the electric field discharge head is performed from the lead terminal.
[0022]
Further, the electrode 4 is disposed in the vicinity of the inlet of the discharge hole 2 inside the manifold 3. Compared with the case where it is arranged away from the discharge hole 2, the discharge state of the substance to be discharged is stabilized by arranging it as close to the discharge hole 2 as possible (see FIGS. 3 and 4).
[0023]
The pressurizing unit 5 pressurizes the substance to be discharged introduced into the manifold 3. The upper surface of the material to be discharged introduced from the introduction unit 1 moves up and down inside the manifold 3 in balance between the supply amount and the discharge amount. Usually, the upper and lower movement ranges are controlled so as to be in a range above the upper side portion of the electrode 4 and below the pressure unit 5. In the example shown in FIG. 1, compressed air is introduced into the pressurizing unit 5. The upper surface of the material to be discharged is pressurized by the compressed air. The discharge amount can be controlled by controlling the pressure of the compressed air.
[0024]
In the above-described configuration of the electric field ejection head, at least the ejection section 2 is electrically insulated from the electrode 4. Furthermore, it is preferable that not only the discharge part 2 but also the manifold 3 is electrically insulated from the electrode 4. Here, being electrically insulated means that the definition means that no current (DC current) flows in a static state. Even in a state where a current (displacement current) flows in a dynamic state, if the above definition is satisfied, it is regarded as being electrically insulated here.
[0025]
In order to realize this electrically insulated state, for example, an electrical insulator may be interposed between the electrode 4 and the manifold 3. However, if the discharge section 2 and the manifold 3 are formed of an electrically insulating material, it is more preferable because the generated electric field is almost determined by the characteristics and shape of the electrodes. As the material, for example, plastic or ceramic material can be applied.
[0026]
Although details of the substance to be ejected will be described later, the substance to be ejected is not electrically completely insulating and does not have good electrical conductivity like metal. In the present invention, the electric field discharge head is configured such that current can flow out from the electrode 4 to the discharge target material at a portion where the electrode 4 contacts the discharge target material. On the other hand, it is necessary to prevent current from flowing around and leaking from the material to be discharged. Therefore, in the case where the discharge part 2 and the manifold 3 are made of a conductive material, in order to obtain electrical insulation with respect to the electrode 4, at least the discharge part 2, preferably the inner surface of the discharge part 2 and the manifold 3 is used. On the other hand, it is necessary to provide an insulating coating.
[0027]
Next, the electric field ejection control device will be described. The configuration of the electric field discharge coating apparatus is shown in FIG. 2 as a block diagram, and the configuration of the electric field discharge control apparatus is shown at 20 in FIG. 2, 20 is an electric field discharge device, 21 is an electric field setting means, 22 is a pressure input means, 23 is a synchronous input means, 24 is a power generation means, and 25 is a monitor. The electric field ejection control device 20 is a device that supplies controlled electric power to the electric field ejection head.
[0028]
The electric field setting means 21 generates a setting electric field (data) based on an input for setting the form of the generated electric field. The form of the generated electric field includes direct current and alternating current. The AC waveform includes a sine wave, a triangular wave, a rectangular wave, a pulse, and other waveforms and is not particularly limited. Here, a rectangular wave is a pulse train having a predetermined pulse width and a predetermined period, and a pulse is a waveform whose amplitude changes from a steady state and continues for a finite time and returns to the original state. . The setting items for the form of the electric field to be generated include not only the type of waveform described above, but also the frequency, amplitude value, start condition, end condition, and the like. In addition, the frequency, amplitude value, waveform type, and the like can be set to change in a predetermined pattern as time passes from the start to the end.
[0029]
A plurality of such electric field forms are stored in the storage device as preset data. Then, setting is performed by selecting preset data that matches the coating conditions from among a plurality of preset data. This selection is performed by either a mode performed by an operator's operation or a mode performed by inputting instruction data from the outside. The electric field setting means 21 generates a setting electric field (data) based on the input.
[0030]
The pressure input means 22 inputs the pressure that the pressurizing unit 5 applies to the substance to be discharged introduced into the manifold 3. This pressure is used as data to be referred to when the electric field generating means 24 generates a set electric field in the electric field ejection control device 20.
[0031]
The synchronization input means 23 inputs a synchronization signal including a signal for obtaining synchronization between the ejection position of the electric field ejection head and the coating position of the object to be coated. In the electric field discharge head, the discharge holes are linearly arranged one-dimensionally. When coating is performed on a two-dimensional surface, it is necessary to scan the object to be coated by the electric field discharge head. In the scanning, a relative movement is performed. Of course, either the electric field ejection head or the object to be coated may move, or both of them may move. In this scanning, the synchronization input means 23 inputs a signal of a position at which ejection is started, a signal at a position at which ejection is terminated, a scanning speed signal, and the like as synchronization signals.
[0032]
The power generation unit 24 generates a predetermined form of power based on the set electric field (data) and the synchronization signal. The power generation means 24 basically generates the electric field as it is determined by the set electric field as power, but at that time, it synchronizes based on the synchronization signal. For example, when discharging is started, in the middle of discharging, and when discharging is ended, control of electric power suitable for them is performed.
[0033]
The electric field generating means 24 has a function of changing the form of the electric field generated so as to meet the coating conditions. For example, the discharge amount of the discharge target substance discharged from the electric field discharge head is determined by the pressure inside the manifold 3. However, it is not determined only by that, but the discharge amount is affected by the set electric field, although details will be described later.
Therefore, for example, the amplitude value, which is one of the parameters of the preset data, is changed to match the internal pressure of the manifold 3 which is one of the parameters of the coating condition.
[0034]
The monitor 25 displays the waveform of the power output from the power generation means 24. The electric field setting means 21 displays the set electric field, the pressure input means 22 displays the pressure, the synchronization input means 23 displays the input synchronization signal, and the like. These displays are used by the operator to operate the electric field ejection control device 20 and confirm the state thereof.
[0035]
Next, the operation of the electric field ejection control device 20 in the above configuration will be described.
First, the case of continuous coating will be described as an example (part 1) of the operation of the electric field ejection control device 20. In the electric field setting means 21, the voltage amplitude VppIs set to 1 kV and the frequency F is set to 1 kHz, and a set electric field is generated. The power generation means 24 inputs the set electric field. On the other hand, the synchronization input means 22 continues to input a synchronization signal for scanning the object to be coated by the electric field ejection head. The electric field generation means 24 also inputs the synchronization signal.
[0036]
The electric field generation unit 24 generates electric power (voltage waveform) based on the set electric field and supplies it to the electric field discharge head at or slightly before the scanning timing at which the discharge is started. In the middle of discharge, the electric field generating unit 24 maintains the electric power.
Then, the electric field generating unit 24 stops supplying power to the electric field discharge head at or slightly after the scanning timing for ending the discharge.
[0037]
In the continuous coating as described above, a description will be given of conditions in which the allowable range of the gap between the discharge hole and the object to be coated is wide and the spread of the discharge hole with respect to the hole diameter can be reduced. As the form of the electric field, a rectangular wave is more suitable than a sine wave or a triangular wave. The reason for this is not clear, but is presumed to be related to the fact that the rectangle contains many harmonic components.
[0038]
The rectangular wave has a voltage amplitude VppIs 100 V to 10 kV and the frequency F is in the range of 1 Hz to 10 kHz. From the viewpoint of ejection stability and ease of voltage control, a range of 1 to 7 kV is more preferable. Moreover, although it depends on the viscosity and material composition of the substance to be discharged, the optimum frequency changes when the electric conductivity is different. In many cases, the optimum frequency increases with increasing electrical conductivity. If the frequency is low, deposition on the electrode is likely to occur, which is not preferable. In addition, when the frequency is high, there is a problem that it is difficult to control power supply performance. A preferable frequency range is 1 Hz to 10 kHz. From the viewpoint of discharge continuity and voltage control, 100 Hz to 4 kHz is more preferable.
[0039]
Moreover, not only alternating current but direct current can be applied. In the case of direct current, it is appropriate to be in the range of 100V to 10kV. In the case of direct current, any polarity is not a problem.
[0040]
Next, the case of intermittent coating will be described as an example (part 2) of the operation of the electric field ejection control device 20. In the electric field setting means 21, a pulse having an absolute voltage Va of 1 kV and an external synchronous oscillation width of 1 msec is set, and the set electric field is generated. The power generation means 24 inputs the set electric field. On the other hand, the synchronization input means 22 inputs a synchronization signal in scanning of an object to be coated by the electric field ejection head, and the pressure input means 22 continues to input the pressure inside the manifold 3 by the pressurizing unit 5. The electric field generating means 24 also inputs the synchronization signal and pressure.
[0041]
The electric field generation unit 24 generates electric power (voltage waveform) based on the above-described set electric field in accordance with the scanning timing at which discharge is started, and supplies the electric power to the electric field discharge head. At that time, 1 kV of the absolute value Va of the voltage is corrected according to the pressure described above. As described above, the discharge amount is affected by the set electric field. The discharge of the discharge target substance in the electric field discharge head is related to the strength of the electric field as well as the pressure applied to the discharge target substance in the manifold 3. In the electric field ejection head, it is necessary to apply a pressure exceeding a predetermined pressure in order to eject the substance to be ejected. When a predetermined electric field is applied at a pressure that does not reach the threshold value but is close to that pressure, the substance to be discharged is discharged.
[0042]
When the application of the electric field is stopped, there are a case where the discharge is continued and a case where the discharge is stopped depending on the condition at that time, but here, the discharge is stopped (in this example).
In that case, since the set electric field is a pulse, the substance to be discharged is discharged intermittently corresponding to the pulse. Thereby, intermittent coating can be performed. The electric field when performing such a discharge operation is the same as the pressure, and it is necessary to apply an electric field that exceeds the threshold electric field. The correction according to the pressure of the absolute value Va of the voltage in the electric field generating unit 24 is performed so as to generate electric power that applies an appropriate electric field exceeding the threshold electric field.
[0043]
During discharge, the electric field generation unit 24 generates electric power based on the set electric field and pressure and supplies the electric power to the electric field discharge head in accordance with the scanning timing for intermittent discharge. Then, the electric field generation unit 24 stops the supply of power to the electric field discharge head in accordance with the scanning timing at which the discharge ends.
[0044]
As described above, the discharge amount can be controlled by the voltage intensity using the fact that discharge occurs when the absolute value Va of the voltage is equal to or higher than the threshold voltage Vt. In this continuous coating, the conditions under which the allowable range of the gap between the discharge hole and the object to be coated is wide and the spread of the discharge hole with respect to the hole diameter can be reduced will be described. The magnitude of the threshold voltage Vt depends on the substance to be ejected and the electrode arrangement, but is appropriate within the range of 100 V to 3 kV. The discharge voltage is appropriate to be 100 to 10 kV as in the case of continuous discharge, and more preferably in the range of 1 to 7 kV.
[0045]
Next, the electric field discharge coating apparatus will be described. The configuration of the electric field ejection coating apparatus is shown in FIG. 2 as a block diagram. In FIG. 2, 20 is an electric field ejection device, 21 is an electric field setting means, 22 is a pressure input means, 23 is a synchronous input means, 24 is a power generation means, 25 is a monitor, 31a, 31b, 31c and 31d are electric field ejection heads, 32 is a linear movement mechanism, 33 is a supply means, and 34 is a pressure discharge control means. Of the parts constituting the electric field ejection coating device, the electric field ejection heads 31a, 31b, 31c, 31d and the electric field ejection control device 20 are the same as those described above, and the description thereof is omitted here.
[0046]
The electric field ejection heads 31 a, 31 b, 31 c, and 31 d are attached to the support body of the linear movement mechanism 32. 2, this portion is a top view, and the electric field discharge heads 31a and 31c are provided on one side surface of the support, and the electric field discharge heads 31b and 31d are provided on the other side surface of the support. It is impossible to form an ejection hole on the side surface of the electric field ejection head. In this manner, by arranging the electric field ejection heads every other, an array of ejection holes having a total length that cannot be realized by a single electric field ejection head is realized.
[0047]
The linear movement mechanism 32 includes a support, a linear guide (not shown) that guides the movement of the support in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the support, and a drive unit (not shown) that moves the support. ). The drive unit includes a control device that controls the moving distance from the origin, the moving speed, and the like. The control device of the driving unit controls the movement of the support during coating and outputs a signal related to the position and moving speed of the support. This signal is a synchronization signal input by the above-described synchronization input means 23.
[0048]
Although not shown in FIG. 2, a flat stage on which a plate-shaped object to be coated is placed is provided under the linear movement mechanism 32. The stage has a configuration for positioning and fixing the object to be coated. For the positioning, for example, a contact mechanism is applied in which a plate-shaped object to be coated is brought into contact with the side to determine the position. For fixing, for example, a vacuum suction mechanism is used in which the back surface of the plate-shaped object to be coated is vacuumed and fixed to the stage. A ground-side electrode is disposed at the position of the stage facing the discharge portion of the electric field head or on the entire surface of the stage.
[0049]
The supply means 33 supplies the substance to be discharged to the introduction part of the electric field discharge heads 31a, 31b, 31c, 31d. Normally, fine bubbles remain in the substance to be discharged because air bubbles are embraced in the manufacturing process. The supply means 33 includes a defoaming device that removes bubbles of the air. Further, the supply means 33 includes a pump, and the discharged material to be defoamed is supplied to the introduction part of the electric field discharge heads 31a, 31b, 31c, 31d through the piping by the pump.
[0050]
The pressurization / discharge control means 34 operates the pressurization unit 5 of the electric field discharge heads 31a, 31b, 31c, and 31d to discharge the discharge target substance supplied to the introduction unit from the discharge unit. That is, the compressed air is sent into the manifold 3 to pressurize and discharge the substance to be discharged, and the compressed air is released to release the pressure of the substance to be discharged and stop the discharge. Further, the pressure discharge control means 34 outputs the air pressure inside the manifold 3 as a pressure signal. This pressure signal corresponds to the pressure input by the pressure input means 22 described above.
[0051]
Next, an example of the operation of the electric field discharge coating apparatus in the above-described configuration of the electric field discharge coating apparatus will be described. First, a case where a phosphor is continuously applied to a substrate (object to be coated) of a plasma display panel on which barrier ribs are formed will be described. As the substrate, a glass substrate is usually used. A partition mainly composed of a glass material is formed on the glass substrate. The partition walls have dimensions of, for example, a width of 50 μm, a height of 150 μm, and a pitch of 300 μm, and a plurality (multiple) are formed in parallel on the surface of the glass substrate.
[0052]
The material to be discharged in this coating is an ink (phosphor ink) containing a phosphor in its composition. The phosphor ink is applied between adjacent barrier ribs and dried (fired) to form a phosphor layer between the barrier ribs. Usually, phosphors with three colors of emission colors R, G, and B are used. Here, the phosphor layers of these luminescent colors are formed in order by applying three times. When the partition pitch is 300 μm, the specific color phosphor layer has a pitch of 900 μm. Therefore, the arrangement pitch of the ejection holes of the electric field ejection head is set to 900 μm.
[0053]
In advance, the substrate of the plasma display panel on which the barrier ribs are formed is placed on the stage of the electric field discharge coating apparatus, aligned, vacuum adsorbed and fixed. A predetermined gap is secured between the tip of the discharge portion of the electric field discharge head and its substrate. Further, the phosphor ink is supplied to the introduction unit 1 of the electric field ejection head through the pipe by the supply means 33. The phosphor ink is introduced into the manifold 3, and the supply by the ink supply means is stopped when the upper surface of the phosphor ink reaches between the electrode 4 and the pressure unit 5. Further, the support body of the moving mechanism of the electric field discharge coating apparatus is returned to the origin position. This origin position is slightly ahead of the moving direction of the support with respect to the position to be coated.
[0054]
Next, based on the coating start instruction input, the moving mechanism of the electric field discharge coating apparatus operates to start moving the support attached with the electric field discharge head. When it has moved to just before the position to be coated, the pressurized discharge control means 34 supplies compressed air to the pressurizing unit 5 to pressurize the interior of the manifold 3. At this time, the pressure inside the manifold 3 is a pressure at which the phosphor ink is ejected from the ejection unit 2. Simultaneously with the pressurization, the electric field ejection control device 20 outputs electric power based on a preset electric field (see the description of the electric field ejection control device 20 described above). The electric power is supplied to the electrode 4 of the electric field ejection head.
[0055]
The electric field discharge head discharges the phosphor ink, and the phosphor ink flows down between the partition walls and coating is performed. Since the electric field ejection head and the substrate of the plasma display panel on which the partition walls are formed are moved relative to each other, a stripe-shaped coating film is formed so as to fill between the partition walls and the partition walls. At this time, due to the effect of the electric field, the allowable range of the gap between the discharge hole and the object to be coated is wide, and the spread of the discharge hole with respect to the hole diameter can be reduced. Therefore, highly accurate coating can be performed stably.
[0056]
When it has moved to just before the position where the coating is finished, the pressurized discharge control means 34 stops supplying compressed air to the pressurizing unit 5 and releases the compressed air inside the manifold 3. At this time, the pressure inside the manifold 3 decreases, and becomes a pressure at which the phosphor ink is not discharged from the discharge portion 2. Simultaneously with this pressure reduction, the electric field ejection control device 20 stops outputting power. Accordingly, power is not supplied to the electrode 4 of the electric field ejection head. Next, when the movement stop position is reached, the moving mechanism of the electric field discharge coating apparatus stops moving the support to which the electric field discharge head is attached.
[0057]
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, more detailed description will be given of the form of a coating apparatus that is appropriate when performing striped coating accurately in an extremely narrow region of about 300 μm as described above. To do. FIG. 3 shows the arrangement of the object to be coated together with the cross-sectional shape of the electric field discharge head. In FIG. 3, 2 is a discharge part, 3 is a manifold, 4a and 4b are electrodes, 41 is a discharge hole, 42 is a coated object, and 43 is a coated object. G indicates the gap between the discharge unit 2 and the object to be coated 42, and P indicates the position of the electrodes 4a and 4b. The material to be discharged passes through the discharge hole 41 from the inside of the manifold 3 and is discharged into the air to be transferred to the object 42 to be coated.
[0058]
As shown in FIG. 3, the electrode 4 a is an electrode disposed in the vicinity of the inlet of the discharge hole 41 inside the manifold. The electrode 4b is an electrode arranged at a distance. As described above, in the electric field discharge head, the electrode is disposed in the vicinity of the inlet of the discharge hole 41 inside the manifold 3. That is, it arrange | positions in the position of the electrode 4a in FIG. Thereby, the tolerance | permissible_range is wide about the magnitude | size of the clearance gap G between a discharge hole and a to-be-coated object, and the discharge state of a to-be-discharged substance is stabilized. At this time, the size of the gap G is set to 300 μm or more. Thereby, the discharge state of the substance to be discharged is stabilized.
[0059]
The form of the electric field generated in the electric field ejection control device is a rectangular wave. The rectangular wave is an AC waveform that does not include a DC component when integrated. The rectangular wave has a voltage amplitude VppIs a rectangular wave having a frequency of 100 kHz to 10 kV and a frequency F of 1 kHz to 10 kHz. Thereby, the stability of the discharge state of the discharge target substance is particularly remarkable.
[0060]
This value is obtained by experience or experiment. An example of the experimental data regarding the form of the electric field coating apparatus and the ejection stability is shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the value of the gap G between the discharge hole and the object to be coated, and the vertical axis represents the frequency F of the rectangular wave.
For two cases of 0 mm and 7 mm for the position P of the electrode, the boundary value (point) at which the stability of the discharge state of the discharge target substance is obtained and the boundary region (line) connecting the boundary values (points) are shown by curves. The lower side of the frequency F in the boundary region and the larger side of the gap G in the boundary region are regions where the discharge state of the discharged substance is stable.
[0061]
In the example shown in FIG. 4, the electrode position P has a wider region where 0 mm is more stable than 7 mm. The gap G has a maximum value near 300 μm and a minimum value near 400 μm. If the gap G is approximately 300 μm or more, a stable region is wide.
[0062]
Next, the material to be discharged will be described. The material to be discharged is a material that is liquid at the operating temperature and has conductivity. Preferably, the viscosity is in the range of 1000 to 1000000 cps and the electrical conductivity is 10-Ten-10-FourΩ-1cm-1It is a substance in the range. The composition of the substance to be discharged is basically composed of an organic or inorganic liquid, a binder, and a component (target substance) to be patterned that is determined according to the application. Moreover, various additives, such as a dispersing agent, an antifoamer, and a thixotropic agent, are mixed with the composition as needed.
[0063]
As the liquid that can be used for the material to be discharged, for example, as the inorganic liquid, water, COCl2, HBr, HNOThree, HThreePOFour, H2SOFour, SOCl2, SO2Cl2, FSOThreeH, etc. are mentioned.
[0064]
Examples of the organic liquid include methanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, 2-methyl-1-propanol, tert-butanol, 4-methyl-2-pentanol, benzyl alcohol, α-terpineol, ethylene glycol, glycerin, Alcohols such as diethylene glycol and triethylene glycol; phenols such as phenol, o-cresol, m-cresol, and p-cresol; dioxane, furfural, ethylene glycol dimethyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, Ethers such as ethyl carbitol, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, epichlorohydrin; acetone, methyl ethyl ketone, 2-methyl-4-pentanone, acetophen Non, etc. ketones; fatty acids such as formic acid, acetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid; methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid n-butyl, isobutyl acetate, acetic acid-3-methoxybutyl, N-pentyl acetate, ethyl propionate, ethyl lactate, methyl benzoate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, cellosolve acetate, butyl carbitol acetate, ethyl acetoacetate , Esters such as methyl cyanoacetate and ethyl cyanoacetate; nitromethane, nitrobenzene, acetonitrile, propionitryl, succinonitrile, valeronitrile, benzonitrile, ethylamine, diethylamine, ethylenediamine, aniline, N-methylaniline, N , N-dimethylaniline, o-toluidine, p-toluidine, piperidine, pyridine, α-picoline, 2,6-lutidine, quinoline, propylenediamine, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N -Nitrogen-containing compounds such as diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N-methylpropionamide, N, N, N ', N'-tetramethylurea, N-methylpyrrolidone, and the like; dimethylsulfoxide, sulfolane and the like Sulfur compounds; hydrocarbons such as benzene, p-cymene, naphthalene, cyclohexylbenzene, cyclohexane, etc .; 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,1,2 -Tetrachloroethane, 1,1,2,2-tetrachloro Ethane, pentachloroethane, 1,2-dichloroethylene (cis-), tetrachloroethylene, 2-chlorobutane, 1-chloro-2-methylpropane, 2-chloro-2-methylpropane, bromomethane, tribromomethane, 1-bromopropane, And halogenated hydrocarbons.
[0065]
Of the above substances, those which are solid at room temperature may be heated to their melting points or higher to be liquid before being supplied to the head. Such a method is, for example, a common hot-melt type ink jet recording method, but requires quick drying from the point that it is necessary to provide a heater unit in the recording device and it takes time to warm up. It is not used for anything other than special purposes.
[0066]
The boiling point of the liquid is important because it affects the degree of clogging at the opening. The range of a preferable boiling point is 105 ° C to 300 ° C, more preferably 180 ° C to 250 ° C. If it is lower than 150 ° C., clogging due to drying tends to occur, and it is not preferable because it takes longer to dry after recording and other fields than 300 ° C. Such a high boiling point liquid preferably accounts for 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more of the total liquid in the substance to be discharged.
[0067]
The target substance to be dissolved or dispersed in the liquid is not particularly limited, except for coarse particles that cause clogging at the nozzle. For example, conventionally known organic or inorganic coloring pigments, phosphors, dyes, magnetic substances, bright pigments, matte pigments, conductive substances, ceramics and precursors thereof, and the like can be given.
[0068]
Various binders are preferably added in order to firmly adhere the target substance to the recording medium. Examples of the binder to be used include celluloses such as ethyl cellulose and derivatives thereof; alkyd resins; (meth) acrylic resins such as polymethacrylic acid and metal salts thereof; poly (meth) acrylamide resins such as poly N-isopropylacrylamide; Styrene resins such as polystyrene; Saturated and unsaturated polyester resins; Polyolefin resins such as polypropylene; Vinyl resins such as vinyl chloride / vinyl acetate copolymers; Polycarbonate resins; Epoxy resins; Polyurethane resins; Polyacetal resins Amide resin such as benzoguanamine; Urea resin; Melamine resin; Polyvinyl alcohol resin and its anionic cation modification; Polyvinylpyrrolidone and its copolymer; Natural or semi-synthetic trees such as gelatin and soybean protein Or the like can be used. These resins may be used not only alone but also in a blend of two or more as long as they are compatible.
[0069]
【The invention's effect】
  As described above, according to the electric field discharge head according to the first aspect of the present invention, the electric field discharge capable of widening the allowable range of the gap between the discharge hole and the object to be coated and reducing the spread of the discharge hole with respect to the hole diameter. A head is provided. In addition, since the electrode is disposed inside the manifold, the substance to be discharged is kept in electrical contact with the electrode, and the action of the electric field is stabilized. Further, according to the electric field discharge head according to claim 2 of the present invention, electrical insulation with respect to the electrode is ensured by the discharge portion and the manifold formed of the electrically insulating material. Also,Discharge partThe action of the electrodes can be made uniform with respect to the plurality of ejection holes arranged in a straight line at predetermined intervals. In addition, the present inventionClaim 3With the electric field ejection head according to the above, the ejection state of the material to be ejected is stabilized. In addition, the present inventionClaim 1With the electric field ejection head according to the above, the substance to be ejected is pressurized by the pressurizing part of the electric field ejection head. In addition, the present inventionClaim 4According to the electric field discharge control apparatus according to the present invention, there is provided an electric field discharge control apparatus that has a wide allowable range of the gap between the discharge hole and the object to be coated and can reduce the spread of the discharge hole with respect to the hole diameter. Further, it is possible to supply the electric field discharge head with a predetermined form of electric power determined based on the setting input while synchronizing the discharge position in the electric field discharge head and the coating position in the object to be coated. In addition, the present inventionClaim 5According to the electric field discharge control apparatus according to the above, it is possible to reflect the pressure in the pressurizing unit in the electric power generated by the electric field generating means. In addition, the present inventionClaim 6According to the electric field ejection control device according toActionThe effect is particularly remarkable. In addition, the present inventionClaim 7Electric field dischargeCoatingAccording to the apparatus, the allowable range of the gap between the discharge hole and the object to be coated is wide, and the electric field that can reduce the spread of the discharge hole with respect to the hole diameter.vomitA coating apparatus is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an electric field ejection head in the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the electric field discharge coating apparatus.
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of objects to be coated together with a cross-sectional shape of an electric field ejection head.
FIG. 4 is a diagram showing an example of experimental data relating to the configuration of the electric field coating apparatus and ejection stability.
[Explanation of symbols]
1 Introduction
2 Discharge part
3 Manifold
4 electrodes
5 Pressurizing part
20 Electric field ejection device
21 Electric field setting means
22 Pressure input means
23 Synchronous input means
24 Electric power generation means
25 Monitor
31a, 31b, 31c, 31d Electric field discharge head
32 Linear movement mechanism
33 Supply means
34 Pressure discharge control means

Claims (7)

動作温度で液状であり電気伝導性を有する被吐出物質を導入するための導入部と、所定の間隔で直線状に配列する複数の吐出孔を形成した吐出部と、前記導入部より導入した前記被吐出物質を一時貯蔵し前記吐出部に導く通路となるマニホールドと、前記マニホールドの内部に配置した電極と、前記マニホールドの内部の前記被吐出物質を加圧する加圧部を有し、すくなくとも前記吐出部は前記電極に対して電気的に絶縁され、前記電極は前記直線状に配列する吐出部の配列方向に直線状に延びる形状を有し、前記被吐出物質を吐出させるための圧力に達しないがそれに近い圧力まで前記マニホールドが前記加圧部に加圧されている状態で前記電極が被吐出物質に電界を加えることを特徴とする電界吐出ヘッド。  An introduction part for introducing a substance to be ejected that is liquid at an operating temperature and has electrical conductivity, an ejection part in which a plurality of ejection holes arranged linearly at a predetermined interval are formed, and the introduction part introduced from the introduction part A manifold serving as a passage for temporarily storing the material to be discharged and leading to the discharge unit; an electrode disposed in the manifold; and a pressure unit for pressurizing the material to be discharged in the manifold; The portion is electrically insulated from the electrode, and the electrode has a shape extending linearly in the arrangement direction of the discharge portions arranged in a straight line, and does not reach a pressure for discharging the discharge target substance. The electric field ejection head, wherein the electrode applies an electric field to the material to be ejected in a state where the manifold is pressurized to the pressure portion to a pressure close to the pressure. 請求項1記載の電界吐出ヘッドにおいて、すくなくとも前記吐出部は電気絶縁材料によって形成することを特徴とする電界吐出ヘッド。  2. The electric field discharge head according to claim 1, wherein at least the discharge portion is formed of an electrically insulating material. 請求項1または2記載の電界吐出ヘッドにおいて、前記電極は前記マニホールドの内部における前記吐出孔の入口の直近に配置することを特徴とする電界吐出ヘッド。  3. The electric field discharge head according to claim 1, wherein the electrode is disposed in the vicinity of the inlet of the discharge hole inside the manifold. 請求項1〜3のいずれかに記載の電界吐出ヘッドに適用する電界吐出制御装置であって、発生する電界の形態を設定する入力に基づいて設定電界を生成する電界設定手段と、前記電界吐出ヘッドにおける吐出位置と被塗工物体における塗工位置との同期を得るための信号を含む同期信号を入力する同期入力手段と、前記設定電界と前記同期信号に基づいて所定の形態の電力を生成する電力生成手段と、を有することを特徴とする電界吐出制御装置。  An electric field ejection control device applied to the electric field ejection head according to claim 1, wherein an electric field setting means for generating a setting electric field based on an input for setting a form of an electric field to be generated, and the electric field ejection Synchronous input means for inputting a synchronization signal including a signal for obtaining synchronization between the ejection position on the head and the coating position on the object to be coated, and generating a predetermined form of power based on the set electric field and the synchronization signal And an electric field generation control device. 請求項4記載の電界吐出制御装置において、前記加圧部において前記マニホールドの内部の前記被吐出物質を加圧する圧力を入力する圧力入力手段を有し、前記電界生成手段は前記圧力に基づいて前記電力を生成することを特徴とする電界吐出制御装置。  5. The electric field discharge control apparatus according to claim 4, further comprising pressure input means for inputting a pressure for pressurizing the substance to be discharged inside the manifold in the pressurizing unit, wherein the electric field generating means is based on the pressure. An electric field ejection control device that generates electric power. 請求項4または5記載の電界吐出制御装置において、前記発生する電界の形態は、電圧振幅Vp−pが100V〜10kV、周波数Fが1Hz〜10kHzの矩形波であることを特徴とする電界吐出制御装置。  6. The electric field ejection control apparatus according to claim 4, wherein the electric field generated is a rectangular wave having a voltage amplitude Vp-p of 100 V to 10 kV and a frequency F of 1 Hz to 10 kHz. apparatus. 請求項1〜3のいずれかに記載の電界吐出ヘッドと、請求項4〜6のいずれかに記載の電界吐出制御装置とを有する電界吐出塗工装置であって、前記被吐出物質を前記電界吐出ヘッドの前記導入部に供給する供給手段と、前記被吐出物質を吐出させるための圧力に達しないがそれに近い圧力まで前記マニホールドが前記加圧部に加圧されている状態とする加圧吐出制御手段と、前記被吐出物質を吐出させるための電界を超える電界を加えて前記電界吐出ヘッドが吐出する前記被吐出物質の吐出状態を制御する前記電界吐出制御装置と、前記電界吐出ヘッドまたは前記被塗工物体を移送するとともに移送状態を示し前記電界吐出ヘッドにおける吐出位置と被塗工物体における塗工位置との同期を得るための信号を含む同期信号を出力する移送手段と、前記吐出部に対向する位置に配置した接地側電極と、を有することを特徴とする電界吐出塗工装置。An electric field discharge coating apparatus comprising: the electric field discharge head according to any one of claims 1 to 3; and the electric field discharge control device according to any one of claims 4 to 6, wherein the discharge target substance is the electric field discharge electric field. said supply means for supplying to the inlet portion, the does not reach the pressure for ejecting the discharged material is pressurized shall be the state that the manifold to a pressure close to it are pressed in the pressing of the discharge head and ejection control means, the electric field discharge control device said electric field discharge head by adding an electric field exceeding the electric field for ejecting the discharged material to control the discharge state of the discharge target substance to be discharged, the electric field discharge heads transfer hand outputs a synchronization signal including a signal for obtaining synchronization with the coating position in the coating object and the ejection position in the field discharge head shows a transport state with or to transfer the object to be coated object When an electric field discharge coating apparatus characterized by having a ground side electrode arranged at a position opposed to the discharge portion.
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