JP2007000832A - Liquid ejection method and liquid ejection apparatus - Google Patents
Liquid ejection method and liquid ejection apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007000832A JP2007000832A JP2005186460A JP2005186460A JP2007000832A JP 2007000832 A JP2007000832 A JP 2007000832A JP 2005186460 A JP2005186460 A JP 2005186460A JP 2005186460 A JP2005186460 A JP 2005186460A JP 2007000832 A JP2007000832 A JP 2007000832A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- droplet
- liquid
- holding
- discharge
- holding surface
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Coating Apparatus (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
Abstract
【課題】従来では不可能であった高粘度の液体でも定量的に安定に吐出が可能で、微小吐出から大量吐出まで制御性の良い吐出を可能とする液滴吐出方法を提供すること。
【解決手段】液滴を吐出する際、液滴が液滴保持面から離れると同時に、液滴保持面を開くことを特徴とする。又、液滴保持面が円筒ノズルであり、液滴が円筒ノズルから離れると同時に、円筒ノズルが分割して開くことを特徴とする。吐出する前の液滴が円筒ノズル内で保持されていれば、従来のインクジェットノズルと同様の液体体積の定量性を重視することができる。即ち、ノズル径と高さから、予め所望の吐出すべき液体体積を設計することができる。
【選択図】図1Disclosed is a droplet discharge method capable of quantitatively and stably discharging a highly viscous liquid, which has been impossible in the past, and capable of discharging with good controllability from minute discharge to large volume discharge.
When discharging a droplet, the droplet holding surface is opened at the same time as the droplet leaves the droplet holding surface. Further, the droplet holding surface is a cylindrical nozzle, and at the same time the droplet is separated from the cylindrical nozzle, the cylindrical nozzle is divided and opened. If the liquid droplets before being discharged are held in the cylindrical nozzle, it is possible to attach importance to the quantitativeness of the liquid volume as in the case of the conventional inkjet nozzle. That is, a desired liquid volume to be ejected can be designed in advance from the nozzle diameter and height.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、微少量の試薬、薬液等の液体を吐出する方法及び吐出装置に関する。又、工業用液体塗布分野における微細な液体パターン塗布技術に関する。 The present invention relates to a method and a discharge device for discharging a small amount of a liquid such as a reagent or a chemical solution. The present invention also relates to a fine liquid pattern coating technique in the industrial liquid coating field.
近年、機能材料の微細なパターン膜を形成する方法として、その膜材料の溶液又は分散液を直接的にパターン塗布することが可能であるインクジェット技術が利用されるケースが増加しつつある。 In recent years, as a method for forming a fine pattern film of a functional material, there is an increasing number of cases where an ink jet technique capable of directly pattern-applying a solution or dispersion of the film material is used.
しかしながら、従来のインクジェット技術では、液体タンク、液体流路、吐出ノズルが連結されていて、液体がその連結された通路を通って、連続的に流れて吐出口より吐出される方式であった。即ち、吐出液滴は、1滴毎に押し出すと同時に吐出口より飛び出した液体柱を、自然現象的或は成り行き的に引きちぎって吐出される方式であった。このため、吐出口から液滴が離れ難いために、吐出され得る液体の粘度は常に低粘度でなければならず、通常は15mPa・s程度の上限があって、それより高粘度の液体を吐出することは不可能であった。この事象は、工業用インクジェット技術として、機能材料から成る液体を微細パターン塗布するというニーズに対して大きな問題となっていた。 However, in the conventional inkjet technology, a liquid tank, a liquid flow path, and a discharge nozzle are connected, and the liquid flows continuously through the connected passage and is discharged from the discharge port. In other words, the ejected droplets were ejected by ejecting each droplet at the same time as the liquid column ejected from the ejection port was torn off in a natural or spontaneous manner. For this reason, since it is difficult for the liquid droplets to be separated from the discharge port, the viscosity of the liquid that can be discharged must always be low, and normally there is an upper limit of about 15 mPa · s, and a higher viscosity liquid is discharged. It was impossible to do. This phenomenon has been a big problem for the need to apply a fine pattern of a liquid made of a functional material as an industrial inkjet technique.
又、液体の吐出口が円筒形状であるため、吐出口付近の液体が乾燥した際に、液体中に含まれる固形分等が吐出口内部および周辺部に残存し、吐出口が目詰まりし易かった。更に、目詰まりした吐出口は径が小さいために、ブラシ洗浄等の物理的な洗浄が困難であった。従って、目詰まりしたインクジェットヘッドは、廃棄せざるを得なかった。 In addition, since the liquid discharge port has a cylindrical shape, when the liquid near the discharge port is dried, solids contained in the liquid remain in and around the discharge port, and the discharge port is easily clogged. It was. Furthermore, since the clogged discharge port has a small diameter, physical cleaning such as brush cleaning is difficult. Therefore, the clogged inkjet head has to be discarded.
そこで、上記を解決するために、従来の円筒形状の吐出口全体を吐出方向に前進後退させて慣性力を利用して液滴を吐出させる技術があった。 In order to solve the above-described problem, there has been a technique for ejecting droplets using the inertial force by moving the entire cylindrical discharge port forward and backward in the discharge direction.
即ち、特許文献1では、吐出口を外部大気に面する開口部と、該開口部よりも断面積の小さい微小孔を持って構成し、しかも液体保持部材を吐出方向に沿って進退移動させる例があった。この技術によると、大気に面する径が大きいために吐出口が目詰まりし難いというメリットがあった。
That is, in
又、特許文献2では、従来のピエゾ駆動によるインクジェット方式に加えて、吐出口全体を前進後退させて慣性力を利用して吐出体積を大きくする提案があった。
しかしながら、特許文献1では、一旦、目詰まりが発生すると、吐出口が円筒形状であるため、洗浄が困難であった。又、慣性力のみの、液体ちぎり方式だけでは、吐出できる液体の粘度や吐出量の制御性には限界があった。
However, in
又、特許文献2では、確かに慣性力の補助的作用により、通常のインクジェット方式に比べて吐出量を多少増大することは可能であったが、この範囲には限界があり、更に増大させるには、吐出口形状が大きな別のインクジェットヘッドを用意しなければならないという問題があった。
Further, in
又、吐出口付近の液体が乾燥した際に、液体中に含まれる固形分等が吐出口内部及び周辺部に残存し、吐出口が目詰まりし易かった。又、吐出口が円筒形状であるため、目詰まりした吐出口を清浄に洗浄することが困難であった。又、この方法でも液体ちぎり方式であるが故に、吐出できる液体の粘度には限界があった。 Further, when the liquid near the discharge port was dried, solids contained in the liquid remained in and around the discharge port, and the discharge port was easily clogged. Further, since the discharge port has a cylindrical shape, it is difficult to cleanly clean the clogged discharge port. Also, since this method is a liquid tearing method, there is a limit to the viscosity of the liquid that can be discharged.
本発明の目的は、従来では不可能であった高粘度の液体でも定量的に安定に吐出が可能で、微小吐出から大量吐出まで制御性の良い吐出を可能とする液滴吐出方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a droplet discharge method capable of quantitatively and stably discharging a high-viscosity liquid, which has been impossible in the past, and enabling discharge with good controllability from minute discharge to large-volume discharge. There is.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、液滴を吐出する際、液滴が液滴保持面から離れると同時に、液滴保持面を開くことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
上記方法において、液滴が吐出する際、先ず液滴保持面(吐出口)から液滴の一部が半円形状に飛び出し、次に半円形状の液滴の頭を先に、吐出口内部の液体を円柱状に引っ張り出される。このとき、液滴の重心が液滴保持面より離れるに従って液滴後半部の液体は吐出する勢いを失って、液滴保持面材の表面張力の作用によって液滴保持面側に戻ろうとする。しかし、同時に保持面を瞬時に開くことにより、液体保持面(吐出口面)を液滴から遠ざけることができるので、液滴が吐出口側に表面張力によって引っ張られる力を排除することができる。即ち、飛び出した液滴は、戻ることができずにその殆どの液滴量が吐出することになる。 In the above method, when a droplet is ejected, first, a part of the droplet is ejected from the droplet holding surface (ejection port) into a semicircular shape, and then the semicircular droplet head is first placed inside the ejection port. The liquid is pulled out into a cylindrical shape. At this time, as the center of gravity of the droplet moves away from the droplet holding surface, the liquid in the latter half of the droplet loses momentum to discharge, and tends to return to the droplet holding surface side by the action of the surface tension of the droplet holding surface material. However, by simultaneously opening the holding surface at the same time, the liquid holding surface (discharge port surface) can be moved away from the droplets, so that the force that the droplets are pulled to the discharge port side by surface tension can be eliminated. That is, the ejected droplets cannot be returned and almost all the droplet amount is ejected.
液滴保持面を開くタイミングは、液滴の先端部が保持面から飛び出した直後から、液滴の尾(液滴後端部)がちぎれる手前の時間域が好ましい。 The timing for opening the droplet holding surface is preferably a time period immediately after the leading edge of the droplet jumps out of the holding surface and before the droplet tail (droplet trailing edge) is torn off.
又、液滴保持面を開く速度は、液滴が飛び出す速度より、大きい目であることが好ましい。速度がゆっくりであると液滴保持面材の表面張力の作用によって液滴を横方向(保持面側)に戻す力が発生し兼ねないからである。 The opening speed of the droplet holding surface is preferably larger than the speed at which the droplets pop out. This is because if the speed is slow, a force for returning the droplets in the lateral direction (holding surface side) may be generated by the action of the surface tension of the droplet holding surface material.
又、液滴保持面を開く距離は、当初の保持面間距離(又はノズル径)の2倍以上が好ましい。 Further, the distance for opening the droplet holding surface is preferably at least twice the initial holding surface distance (or nozzle diameter).
請求項2記載の発明は、液滴保持面が円筒ノズルであり、液滴が円筒ノズルから離れると同時に、円筒ノズルが分割して開くことを特徴とする。
The invention according to
吐出する前の液滴が円筒ノズル内で保持されていれば、従来のインクジェットノズルと同様の液体体積の定量性を重視することができる。即ち、ノズル径と高さから、予め所望の吐出すべき液体体積を設計することができる。 If the liquid droplets before being discharged are held in the cylindrical nozzle, it is possible to place importance on the liquid volume quantification similar to the conventional ink jet nozzle. That is, a desired liquid volume to be ejected can be designed in advance from the nozzle diameter and height.
請求項3記載の発明は、液滴保持面が2つ以上の接近した液滴保持面から成り、保持面間に保持された液滴が液滴保持面から離れると同時に、液滴保持面を開くことを特徴とする。 According to the third aspect of the present invention, the droplet holding surface is composed of two or more close droplet holding surfaces, and at the same time the droplet held between the holding surfaces is separated from the droplet holding surface, the droplet holding surface is It is characterized by opening.
この場合には、従来のインクジェットノズルの吐出口の周長に相当する部分が、分割されていて、しかも、短くなっているので、吐出開始直後の液体を吐出面側に戻す作用の表面張力は元々小さいので、より小さい力で液滴を吐出できるのが特徴である。 In this case, since the portion corresponding to the peripheral length of the discharge port of the conventional inkjet nozzle is divided and shortened, the surface tension of the action of returning the liquid immediately after the discharge starts to the discharge surface side is Since it is originally small, it is characterized by being able to eject droplets with a smaller force.
請求項1〜3記載の発明まで、液体保持面が開く機構を有しているまで、部品として分割できるため、吐出口である液体保持面を分解洗浄することができる。 Since it can be divided as a part until it has a mechanism for opening the liquid holding surface, the liquid holding surface which is a discharge port can be disassembled and cleaned.
請求項4記載の発明は、2つ以上の接近した液滴保持面を有する液滴保持部先端に液体を接触させ、毛管現象により、該保持面間に液滴を保持した後、該保持部を液滴吐出方向に前進させ、急停止又は急後退させることにより、液滴に慣性力を持たせて液滴を吐出する方法において、液滴が液滴保持面から離れると同時に、液滴保持面を開くことを特徴とする。 In the invention according to claim 4, after the liquid is brought into contact with the tip of the droplet holding portion having two or more close droplet holding surfaces and the droplet is held between the holding surfaces by capillary action, the holding portion In the method of ejecting droplets with the inertial force of the droplets by moving the droplets forward in the droplet ejection direction and suddenly stopping or retreating the droplets, the droplets are separated from the droplet holding surface and held at the same time. It is characterized by opening the surface.
上記構成において、例えば液体保持面が2つである場合、保持面間距離は、予め液体の毛管現象が成り立つ距離範囲に設定しておく。次に、液滴保持部先端を液体に接触させたとき、毛管現象により、保持面間に液滴が保持される。保持面の表面エネルギーと保持面間距離が決まると、自ずと保持される液適量が一定に決まる。次に、保持部全体を吐出方向に前進させ、急停止又は急後退させると、慣性力により、保持された液体が、保持面間から吐出方向に飛び出し吐出する。更に、飛び出し直後に液体保持面を開くことにより、よりスムースに液滴が保持面を離れて飛翔する。 In the above configuration, for example, when there are two liquid holding surfaces, the distance between the holding surfaces is set in advance to a distance range in which the liquid capillary phenomenon occurs. Next, when the tip of the droplet holder is brought into contact with the liquid, the droplet is held between the holding surfaces by capillary action. When the surface energy of the holding surface and the distance between the holding surfaces are determined, the appropriate amount of liquid to be held is naturally determined. Next, when the entire holding unit is advanced in the discharge direction and suddenly stopped or retreated, the held liquid jumps out from between the holding surfaces in the discharge direction and is discharged by the inertial force. Furthermore, by opening the liquid holding surface immediately after the ejection, the droplets fly off the holding surface more smoothly.
このときの液滴の吐出速度は、液滴保持部先端の前進速度が大きく、前進距離が或る程度長ければ、大きくなる。又、液滴の吐出速度は、保持面表面エネルギー、保持面積、保持面の開く速度等によっても変動を受ける。そのため、所望の液適量、吐出速度を得るために、適宜、前進速度、前進距離、保持面表面エネルギー、保持面積、保持面間距離、保持面の開く速度を決めておく必要がある。例えば、2つの保持面が30×30μmで保持面間距離30μmの場合には、保持液適量は約27plとなる。又、2つの保持面が10×10μmで保持面間距離10μmの場合には、保持液適量は約1plとなる。 The droplet discharge speed at this time increases as the forward movement speed at the tip of the liquid droplet holder increases and the forward distance increases to some extent. In addition, the discharge speed of the liquid droplets varies depending on the holding surface surface energy, the holding area, the opening speed of the holding surface, and the like. Therefore, in order to obtain an appropriate amount of liquid and a desired discharge speed, it is necessary to appropriately determine the advance speed, the advance distance, the holding surface surface energy, the holding area, the distance between the holding faces, and the opening speed of the holding face. For example, when the two holding surfaces are 30 × 30 μm and the distance between the holding surfaces is 30 μm, the appropriate amount of the holding liquid is about 27 pl. When the two holding surfaces are 10 × 10 μm and the distance between the holding surfaces is 10 μm, the appropriate amount of the holding liquid is about 1 pl.
例えば、液体保持部材を高度の高い鋼材等で作製しておくことにより、先端部が液体の残渣で汚染された場合には、保持部材を分解して、ブラシ洗浄や超音波洗浄することが可能である。又、液体保持部材の材質は、金属、プラスチック、セラミックス等、如何なるものでも良いが、先端の形状精度が良くなるような加工性に優れ、且つ、液体に対して化学的耐性があるものが好ましい。例えば、ステンレス材、エンジニアリングプラスチック、易加工性セラミックス等が挙げられる。 For example, if the liquid holding member is made of high-grade steel, the holding member can be disassembled for brush cleaning or ultrasonic cleaning when the tip is contaminated with liquid residue. It is. The material of the liquid holding member may be any material such as metal, plastic, ceramics, etc., but it is preferable that the liquid holding member has excellent workability to improve the shape accuracy of the tip and is chemically resistant to the liquid. . For example, stainless materials, engineering plastics, easily processable ceramics and the like can be mentioned.
請求項5記載の発明は、液体の溶媒雰囲気中で液滴を吐出することを特徴とする。前述の吐出動作を液体の溶媒雰囲気中で行えば、液体が乾燥しにくいため、動作中に液体の量の変動がなくなり、吐出量が安定する。同時に乾燥による保持部材の液体残渣汚染もなくなる。
The invention described in
具体的に溶媒雰囲気中にするためには、例えば吐出装置全体を覆う囲いを設けて、その中に液体蒸気を噴霧する。或は上面が開放された液体容器を設置しておく等の手段を用いれば良い。 In order to make it specifically in the solvent atmosphere, for example, an enclosure that covers the entire ejection device is provided, and liquid vapor is sprayed therein. Alternatively, a means such as installing a liquid container having an open upper surface may be used.
請求項6記載の発明は、2つ以上の液滴保持部から成る該保持面の間隔を、調節機構により所望の間隔に設定することにより、所望の吐出液滴量を吐出することが可能なことを特徴とする。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to discharge a desired discharge droplet amount by setting the interval between the holding surfaces composed of two or more droplet holding portions to a desired interval by the adjusting mechanism. It is characterized by that.
液体保持部先端が2つで構成されている場合、片側の液体保持先端部をマイクロメーター等で、保持面方向に可動できるように設置しておく。次に、保持面を顕微鏡で観察しながらマイクロメータを動かして、保持面間距離を顕微鏡モニターで測定しながら、保持面の位置を決めると良い。 When the tip of the liquid holding part is composed of two, the liquid holding tip on one side is installed so as to be movable in the holding surface direction with a micrometer or the like. Next, the position of the holding surface may be determined while moving the micrometer while observing the holding surface with a microscope and measuring the distance between the holding surfaces with a microscope monitor.
この手段により、毛管現象で入る液体体積が自由に設定できる。即ち、1つの吐出部材で広範囲な吐出量制御が可能となる。 請求項7記載の発明は、2つ以上の液滴保持部と、該保持部を上下駆動する上下駆動手段と、液体保持部先端を開閉駆動する開閉駆動手段と、液体タンクと、液体タンクと連結した液体供給容器とからなることを特徴とする。 By this means, the volume of liquid entering by capillary action can be set freely. In other words, it is possible to control the discharge amount over a wide range with one discharge member. The invention according to claim 7 includes two or more droplet holders, an up-and-down driving means for driving the holding parts up and down, an opening and closing drive means for opening and closing the tip of the liquid holding part, a liquid tank, It consists of the connected liquid supply container.
予め保持面間距離を所望の液滴量を保持できるように設定した保持部材を上下駆動手段に取り付けておき、駆動手段により下降させ、液体タンクに連結した液体供給容器に満たされた液体面に接触させる。一定時間後、液体保持部先端に液体が保持された後、次に保持部材を上昇させる。次に、水平移動して、液滴を着弾すべき基板上まで、保持部材を平行移動させる。次に、保持部材を基板方向に高速度で下降させ、保持部材を基板面手前で急停止させる。液滴は慣性により、保持部材より吐出される。液滴が保持部材から飛び出した直後、即ち、急停止から、およそ数マイクロ秒から数ミリ秒後に、開閉駆動手段により液体保持部先端を開く。液滴はスムースに保持部先端から離れて基板に着弾する。 A holding member whose distance between the holding surfaces is set in advance so as to hold a desired droplet amount is attached to the vertical driving means, and is lowered by the driving means, so that the liquid surface filled in the liquid supply container connected to the liquid tank Make contact. After a certain time, after the liquid is held at the tip of the liquid holding unit, the holding member is then raised. Next, the holding member is moved horizontally to the substrate on which the droplet is to be landed. Next, the holding member is lowered at a high speed in the substrate direction, and the holding member is suddenly stopped in front of the substrate surface. The droplet is discharged from the holding member due to inertia. Immediately after the droplet jumps out of the holding member, that is, about several microseconds to several milliseconds after the sudden stop, the liquid holding unit tip is opened by the opening / closing driving means. The liquid droplets smoothly land on the substrate away from the front end of the holding unit.
請求項1記載の発明によれば、従来では不可能であった高粘度の液体でも、僅かな力で定量的に安定な吐出を可能とする。又、微小吐出から大量吐出まで制御性の良い吐出を可能とする。更に、吐出口の分解洗浄が容易な吐出口であるため、常に清浄で長寿命な安定吐出を可能とする。 According to the first aspect of the present invention, even a highly viscous liquid that has been impossible in the past can be quantitatively and stably discharged with a slight force. In addition, it is possible to perform discharge with good controllability from minute discharge to large volume discharge. Furthermore, since the discharge port is easy to disassemble and clean, it is always clean and stable discharge with a long life is possible.
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明に加えて、より液体の定量的に優れた吐出を可能とする。
According to the invention described in
請求項3記載の発明によれば、より吐出口の分解洗浄が容易な液切れ性の良い液体吐出を可能とする。又、簡単な構造の液体吐出機構を可能とする。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to perform liquid discharge with good liquidity and easier disassembly and cleaning of the discharge port. In addition, a liquid discharge mechanism with a simple structure is made possible.
請求項4記載の発明によれば、液体の供給方法と吐出動作方法によって、より具体的なプロセスとしての液体吐出を可能とする。 According to the fourth aspect of the present invention, the liquid can be discharged as a more specific process by the liquid supply method and the discharge operation method.
請求項5記載の発明によれば、吐出動作中における液滴の乾燥を防止できるため、より安定な液体吐出を可能とする。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to prevent the liquid droplets from being dried during the discharge operation, thereby enabling more stable liquid discharge.
請求項6記載の発明によれば、1つの吐出口により広範囲な液滴量を吐出することを可能とする。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to discharge a wide range of droplet amounts from one discharge port.
請求項7記載の発明によれば、液体吐出を自動連続的に行うことができる。 According to the seventh aspect of the invention, the liquid discharge can be performed automatically and continuously.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
<実施の形態1>
2mm角のステンレス棒の1つの側面を切削加工法により先端部のみを残して、図1(a)の1のような液体保持先端部1の素材を作製した。次に、その先端部を更に精密な切削加工法により、断面が図1(c)に示すような形状で液体保持面2の面形状が50μm角である本発明の液体保持先端部1を2個作製した。
<
A material for the
別に駆動及び調節装置を製作し、この2個の液体保持先端部1を、液体保持面2を対向させるようにして、駆動及び調節装置に取り付けて、液体保持面2の間隔を50μmになるように精度良く設定した。
Separately, a driving and adjusting device is manufactured, and the two
尚、この駆動及び調節装置は、一対の液体保持面2の面間距離を精度良く調節するための、マイクロメータ機構により調節が可能な、図7に示す調節手段10が具備されている。 The driving and adjusting device is provided with adjusting means 10 shown in FIG. 7 that can be adjusted by a micrometer mechanism for accurately adjusting the distance between the pair of liquid holding surfaces 2.
又、この駆動及び調節装置は、高速微動ステージから成る液体保持先端部1を上下移動するための図5に示す上下駆動手段8と、電磁開閉弁機構を適用した液体保持先端部1を開閉するための図6に示す開閉駆動手段9を備えている。更に、各々の駆動手段を制御するための制御ボードとコンピュータを備え、それらによって液体保持先端部1の上下速度、移動開始位置、移動停止位置、保持先端部1を開閉タイミング等は予め設定することができるようになっている。
Further, this driving and adjusting device opens and closes the
液体3として、アルコール溶解性銀コロイドペースト(日本ペイント製)15部、ポリアクリル酸2部、エチレングリコール5部、水35部より成る表面張力が51dyne/cm、粘度60mPa・sの銀ペースト・インクを用意した。
次に、図1(a)に示す液体供給容器4としてφ50mmのシャーレを用意し、これに上記の液体3を満たした。このシャーレの上方に液体保持先端部1を設置した。次に、不図示の上下移動機構により、図1(b)に示すように液体保持先端部1を、液体3に僅かに接触させた。このとき、液体保持面2の間に毛細管現象により、液体3が入った。直ちに図1(c)のように、液体保持先端部1を上方に引上げた。このとき、図のように保持液体5が液体保持面2の間に入っていることを確認した。すぐに液体保持先端部1を水平移動させて、図1(d)の基板7として厚さ1.1mmの青板ガラス基板上に移動した。次に、図1(e)のように、液体保持先端部1を上下移動機構により、300mm/秒の速度で、下方に5mm移動させ急停止させると同時に、液体保持先端部1を不図示の開閉駆動手段9により、面間距離150μmに開いた。
Next, a petri dish having a diameter of 50 mm was prepared as the liquid supply container 4 shown in FIG. 1A, and the
吐出液滴6が慣性力により吐出され、且つ、液体保持先端部1から強制的に切り離されて、図1(f)のように基板7の表面に着弾した。粘度が60mPa・sの銀ペースト・インクが、良好に吐出し基板に着弾した。このときの環境雰囲気の湿度は55%であり、又、液体接触から着弾まで約5秒間の時間を要した。
The ejected
高速シャッターカメラを装備した顕微鏡観察撮影により、吐出液滴6の形状を写真より計測したところ、吐出後(液滴が液体保持面を離れてから)500μ秒後の形状は球形であり、その直径を計測することにより、吐出量(体積)を換算したところ120pl(ピコリットル)であることを確認した。
When the shape of the ejected
この液体吐出動作を20回行い、各吐出液量を計測したところ、そのばらつきは±10. 3%であった。 When this liquid discharge operation was performed 20 times and the amount of each discharged liquid was measured, the variation was ± 10.3%.
<実施の形態2>
実施の形態1の液体保持先端部1を3個作製し、図2(a)に示すような3つの液体保持面2が120度の角度で対向させるようにして、不図示の駆動及び調節装置に取り付けた。更に、液体保持面2の中心間を結ぶ線から成る正三角形の1辺が50μmになるように精度良く設定した。
<
The three liquid
実施の形態1と同様な条件で、液体保持面2の間に保持液体5を保持させ、下方に移動させ急停止させると同時に液体保持先端部1を図2(b)に示すように不図示の開閉駆動手段9により開いた。
Under the same conditions as in the first embodiment, the holding
実施の形態1と同様な方法で吐出量を換算したところ、吐出液滴6の体積は175pl(ピコリットル)であることを確認した。この液体吐出動作を20回行い、各吐出液量を計測したところ、そのばらつきは±9. 1%であった。
When the discharge amount was converted by the same method as in the first embodiment, it was confirmed that the volume of the discharged
保持面を増やすことにより、液滴の定量精度が向上した。 By increasing the holding surface, the accuracy of droplet quantification was improved.
<実施の形態3>
実施の形態1の図1(a)の1のような液体保持先端部1の素材を作製し、その先端部にニッケルを電鋳加工により、約100μm積層した。更に、精密切削加工法により、断面が図3(a)に示すような台形形状で先端部にRが20μmの半円形状で長さ方向が50μmの溝を持った保持面2から成る本発明の液体保持先端部1を2個作製した。
<
A material for the liquid holding
液体保持先端部1を2個作製し、液体保持面2を対向させるようにして、不図示の機械的固定制御機構に取り付けた。更に、液体保持面2を図3(a)に示すように密着させて、直径40μm、長さ50μmの円筒ノズル形状になるように設定した。
Two liquid holding
実施の形態1と同様な方法で、実施の形態1と同様な液体を液体保持面2の間に液体5を、図3(b)のように保持させ、下方に移動させ急停止させると同時に液体保持先端部1を図3(c)に示すように不図示の開閉駆動手段9により開いて液滴吐出を行った。
In the same manner as in the first embodiment, the same liquid as in the first embodiment is held between the
実施の形態1と同様な方法で吐出量を換算したところ、吐出液滴6の体積は70pl(ピコリットル)であることを確認した。この液体吐出動作を20回行い、各吐出液量を計測したところ、そのばらつきは±8. 5%であった。
When the discharge amount was converted by the same method as in the first embodiment, it was confirmed that the volume of the discharged
実施の形態2と同様に保持面を円筒形状にすることにより、液滴の定量精度が向上した。 Similar to the second embodiment, by making the holding surface cylindrical, the quantitative accuracy of the droplets was improved.
<実施の形態4>
液体保持先端部1の形状の側面図形状は図4(a)のようなものには限らない。例えば、図4(b)の形状にすれば、加工がし易い。機械的な切削加工ではなく、フォトリソ加工を用いれば、単純な(b)のような形状になり、液体保持面2を5〜20μm程度に精度良く形成にすることも可能である。この方法を利用すれば、液適量を数plの微小液滴の吐出が可能となる。
<Embodiment 4>
The side view shape of the shape of the
又、図4(c)のような形状にすれば、保持液体5が落下し難くなり、多量の液体を保持するときに都合が良い。 Further, the shape as shown in FIG. 4C makes it difficult for the retained liquid 5 to fall, which is convenient when a large amount of liquid is retained.
又、図4(d)のような形状にすれば、図1(b)の工程で、液体保持先端部1が液体3に僅かに接触させたとき、保持面のみが液体に接触するため、液体保持先端部1の底面に余分な液体が付着するケースが少ない。液体保持不良を減少させることができる。
4D, when the
液体保持先端部1の形状の断面図形状は図4(e)のようなものには限らない。
The cross-sectional shape of the shape of the
例えば、ば図4(f)の形状にすれば、加工がし易い。機械的な切削加工ではなく、フォトリソ加工を用いれば、単純な(b)のような形状になり、液体保持面2を5〜20μm程度に精度良く形成にすることも可能である。
For example, if the shape shown in FIG. If photolithographic processing is used instead of mechanical cutting, the shape becomes simple as shown in (b), and the
又、図4(g)のような形状にすれば、凹部に液体が入り込み易くなり、図3と同様な効果で、保持液体5の定量性が向上する。
Further, if the shape is as shown in FIG. 4G, the liquid can easily enter the recess, and the quantitativeness of the retained
<実施の形態5>
実施の形態1と全く同じ吐出動作を、実施の形態1の装置を恒湿容器に入れて湿度95%の環境下で行った。
<
Exactly the same discharge operation as in the first embodiment was performed in an environment with a humidity of 95% by placing the apparatus of the first embodiment in a constant humidity container.
高速シャッターカメラを装備した顕微鏡撮影により、吐出液滴6の形状を計測したところ、吐出後500μ秒後の形状は球形であり、その直径を計測することにより吐出量を換算したところ、吐出液滴6の体積は128pl(ピコリットル)であることを確認した。
When the shape of the
この液体吐出動作を20回行い、各吐出液量を計測したところ、そのばらつきは±7. 6%であった。恒湿度環境下で吐出を行うことにより、保持液体5の乾燥が防止でき、吐出量のばらつきが低減できた。 When this liquid discharge operation was performed 20 times and the amount of each discharged liquid was measured, the variation was ± 7.6%. By discharging in a constant humidity environment, drying of the retained liquid 5 can be prevented, and variations in the discharge amount can be reduced.
<実施の形態6>
実施の形態1の液体保持先端部1を2個作製し、図7(a)に示すようなマイクロメーターにより、液体保持面2の距離を調節できるようにしたを調節手段10を備えた駆動及び調節装置に取り付けた。液体保持面2の間の距離を、図5(a),(b)のように90μm、70μm、50μm、30μm、15μmとそれぞれ設定した後、それぞれの距離において実施の形態1と同様な方法で、液滴吐出を行った。
<
Two liquid holding
実施の形態1と同様な方法でそれぞれの吐出量を換算したところ、保持面間距離90μmのときは吐出液滴6の体積は222plの吐出量、70μmのときは166pl、50μmのときは120pl、30μmのときは75pl、15μmのときは40plであることを確認した。この方法により、1つの液体吐出ヘッドで、40〜222plまでの吐出量を変化させることが可能であった。
When the respective discharge amounts were converted by the same method as in the first embodiment, the
<実施の形態7>
実施の形態1の液体保持先端部1を2個作製し、液体保持面2を対向させるようにして、上下駆動手段8と開閉手段9を備えた駆動及び調節装置に、図8(a)のように取り付けた。
<Embodiment 7>
The
実施の形態1と同様なの銀ペースト・インクを用意し、液体タンク11に注入した。液体タンク11から液体供給路12を経て、不図示の液量調節機構を備えた液体供給容器4に液体である銀インクが常に一定量流れるようにした。又、図8(a)に示すように隔壁13を装置の周辺に設けて、液体供給容器4からの液体溶媒の揮発により、隔壁内の雰囲気が溶媒蒸気の雰囲気になるように設定した。
A silver paste ink similar to that of the first embodiment was prepared and injected into the
装置の下面の開放部にガラス基板7を不図示の移動ステージ上に設置した。次に、液体保持先端部1を図8(a)の位置から、液体供給容器の液体に接触させ、液体保持面2に液体を保持させ、直ちに液体保持先端部1を上昇させてから、図8(b)の位置に水平移動させた。次に、液体保持先端部1を下方に200mm/秒の速度で3mm移動させ急停止と同時に液体保持面2を開いた。図8(c)に示すように吐出液滴6が慣性力により吐出されて、基板7の表面に着弾した。次に、図8(a)の位置に液体保持先端部1を戻し、1サイクルを約3秒で完了した。
A glass substrate 7 was placed on a moving stage (not shown) in an open portion on the lower surface of the apparatus. Next, the
移動ステージ上の基板を移動しながら、前記の1サイクルの液体吐出を繰り返し行うことにより、連続的な液体吐出が可能であった。又、従来のインクジェットでは、不可能であった粘度が60mPa・sの銀ペースト・インクでも液体吐出が可能であった。 Continuous liquid discharge was possible by repeatedly performing the liquid discharge in one cycle while moving the substrate on the moving stage. Further, it was possible to discharge liquid even with a silver paste ink having a viscosity of 60 mPa · s, which was impossible with the conventional ink jet.
1 液体保持先端部
2 液体保持面
3 液体
4 液体供給容器
5 保持液体
6 吐出液滴
7 基板
8 上下駆動手段
9 開閉駆動手段
10 調節手段
11 液体タンク
12 液体供給路
13 隔壁
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005186460A JP2007000832A (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Liquid ejection method and liquid ejection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005186460A JP2007000832A (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Liquid ejection method and liquid ejection apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007000832A true JP2007000832A (en) | 2007-01-11 |
Family
ID=37686907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005186460A Withdrawn JP2007000832A (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Liquid ejection method and liquid ejection apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007000832A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218753A (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Hitachi Ltd | Method for transporting minute droplets |
| JP2011069831A (en) * | 2010-11-05 | 2011-04-07 | Hitachi Ltd | Optical detection device, analyzing apparatus, and droplet mixing method |
| TWI426973B (en) * | 2007-03-08 | 2014-02-21 | Musashi Engineering Inc | Droplet discharge device and method |
| TWI483783B (en) * | 2009-07-01 | 2015-05-11 | Musashi Engineering Inc | Liquid material discharge method, device and memory of the program memory media |
-
2005
- 2005-06-27 JP JP2005186460A patent/JP2007000832A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218753A (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Hitachi Ltd | Method for transporting minute droplets |
| TWI426973B (en) * | 2007-03-08 | 2014-02-21 | Musashi Engineering Inc | Droplet discharge device and method |
| TWI483783B (en) * | 2009-07-01 | 2015-05-11 | Musashi Engineering Inc | Liquid material discharge method, device and memory of the program memory media |
| JP2011069831A (en) * | 2010-11-05 | 2011-04-07 | Hitachi Ltd | Optical detection device, analyzing apparatus, and droplet mixing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8658110B2 (en) | Fluid delivery system | |
| JP5806868B2 (en) | Droplet ejection apparatus and method | |
| TWI606764B (en) | Material deposition system and method for depositing materials on a substrate | |
| US6399395B1 (en) | Device and method of applying microdroplets to a substrate | |
| KR101187153B1 (en) | Liquid drop regulating method, liquid drop discharging method, and liquid drop discharging device | |
| KR100633220B1 (en) | Liquid material delivering method and device therefor | |
| JP2015033848A (en) | Liquid discharge head and production method thereof | |
| JP5413826B2 (en) | Discharge device | |
| JP4225461B2 (en) | Liquid material discharge method and apparatus | |
| JP2007000832A (en) | Liquid ejection method and liquid ejection apparatus | |
| US7677695B2 (en) | Fluid transfer device including a die | |
| JP2015221442A (en) | Droplet ejection apparatus and method | |
| JP2003126750A (en) | Method of discharging liquid material and apparatus therefor | |
| JP3878667B2 (en) | Dispensing system | |
| JP2007160276A (en) | Liquid ejection method and liquid ejection apparatus | |
| US10343398B2 (en) | System and method for creating a pico-fluidic inkjet | |
| JP5428917B2 (en) | Fluid ejecting apparatus and wiping method | |
| JP2010247065A (en) | Discharge apparatus | |
| HK1228836A1 (en) | Droplet discharge device and method | |
| HK1193377B (en) | Droplet discharge device and method | |
| JP2011050859A (en) | Liquid discharging apparatus, method of maintaining head maintenance device, and head maintenance device | |
| JP2011020017A (en) | Liquid discharge apparatus and head maintenance apparatus | |
| JP2011020016A (en) | Liquid discharge apparatus and head maintenance apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080902 |