(57)【要約】【課題】絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されてなる液体材料に電界を作用させることによって液体吐出部から前記液体材料を吐出する静電方式液体吐出装置において、液体吐出部で導電性粒子の過度の濃縮を抑制することにより、正常に前記液体材料を吐出できなくなることを防止する。【解決手段】インク１を貯留するハウジング５と、ハウジング５からインク１が導かれるインク吐出部２１に電界を作用させる吐出電極２及び補助電極３とを備え、吐出電極２と補助電極３との間に所定レベル以上のパルス電圧を印加することにより生じる前記電界からのクーロン力によってインク１を材料Ｐの表面に吐出し、前記パルス電圧の休止期間内に、前記導電性粒子に対して作用する物理的な力の合計が吐出方向と逆方向になるクーロン力を与える電圧を、吐出電極２と補助電極３との間に印加するようにした。【選択図】図２
2004181665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されてなると共に前記導電性粒子が連接して導体を形成可能な液体材料を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記液体材料が導かれる吐出部と、前記吐出部に電界を作用させる吐出用電極及び外部電極とを備え、前記吐出用電極と前記外部電極との間に所定レベル以上のパルス電圧を印加することにより生じる前記電界からのクーロン力によって前記液体材料を、前記吐出部に対向して配置された材料の表面に吐出する静電方式液体吐出装置であって、
前記パルス電圧の休止期間内に、前記導電性粒子に対して作用する物理的な力の合計が吐出方向と逆方向になるクーロン力を与える電圧を、前記吐出電極と外部電極との間に印加する過濃縮抑制期間を生じさせる過濃縮抑制手段を備えたことを特徴とする静電方式液体吐出装置。
【請求項２】
前記過濃縮抑制手段は、前記パルス電圧の印加期間毎に、前記過濃縮抑制期間を生じさせることを特徴とする請求項１記載の静電方式液体吐出装置。
【請求項３】
前記過濃縮抑制手段は、前記材料１つ分に対応する前記液体材料の吐出動作が終了した後、所定時間を前記過濃縮抑制期間として生じさせることを特徴とする請求項１記載の静電方式液体吐出装置。
【請求項４】
前記パルス電圧の印加時間により、前記液体材料の吐出量を調整する吐出量制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静電方式液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クーロン力により帯電した液体を吐出させる静電方式液体吐出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電方式液体吐出装置の一例である静電式のインクジェット装置では、インク滴を吐出させるための複数のインク吐出用電極を配列してインクヘッドを構成すると共に、インク吐出用電極とこのインク吐出用電極に対向するように配設された対向電極との間に電界を形成し、この電界によるクーロン力により、帯電したインクをインク吐出用電極の前方に形成された突起状のインク吐出部から吐出させ、インク吐出部に対向して配置された材料の表面に画像を形成している。このとき、インク中の帯電した固形成分は、電界によるクーロン力の作用でインク吐出部近傍に集中するため、固形成分が濃縮された状態でインクが吐出されることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、金属微粒子を有機溶剤中に混ぜた状態のインクを、ピエゾ方式やサーマル方式のインクジェット装置を用いて回路部品の実装に用いる基板に対して吐出させ、回路パターンを形成する技術が知られている（例えば、特許文献２、非特許文献１参照。）。
【０００４】
このような、ピエゾ方式やサーマル方式のインクジェット装置では、インクを一旦インク室に注入し、インク室に注入されたインクに圧力をかけることによってノズルから吐出させる構造となっているため、粘度の低いインクを使用してインク詰まりを生じることなくインクをインク室に注入したりノズルから吐出させたりしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１１４７５号公報
【特許文献２】
特表２００１−５１８６９３号公報
【非特許文献１】
日経エレクトロニクス６月１７日号、日経ＢＰ社出版、ｐ．６７−７８
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなピエゾ方式やサーマル方式のインクジェット装置で金属微粒子を有機溶剤中に混ぜた状態のインクを低粘度にして吐出し、回路パターンを描画する場合、インクが基板に着弾した後にインクが拡がってしまうため、微細な回路パターンを描画することが困難である。
【０００７】
一方、静電式のインクジェット装置では、電界により生じたクーロン力により、帯電したインクを突起状のインク吐出部から吐出させるため、ピエゾ方式やサーマル方式のように、インクに圧力をかけるためのインク室やノズルを必要としない。したがって、静電式のインクジェット装置を金属微粒子を有機溶剤中に混ぜた状態のインクを吐出するための静電方式液体吐出装置として用いた場合には、粘度の高いインクを吐出させることが可能であり、さらに、上記のように、インク中の帯電した固形成分が濃縮される結果、さらに粘度が高くされた状態のインクが吐出される。したがって、静電式のインクジェット装置により金属微粒子を有機溶剤中に混ぜた状態のインクを高粘度にして吐出させることによって、より微細な回路パターンを描画することが可能になると考えられる。
【０００８】
しかし、上記のような静電方式液体吐出装置では、長時間使用すると、インク中の帯電した金属微粒子がインク吐出部近傍で過剰に濃縮される結果、インク吐出部で金属微粒子の沈殿や凝集が生じてインクを正常に吐出することができなくなるという不都合がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されてなる液体材料に電界を作用させることによって液体吐出部から前記液体材料を吐出する静電方式液体吐出装置において、液体吐出部での液体材料の過度の濃縮を抑制することにより、液体吐出部から正常に液体材料を吐出できなくなることを防止することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されてなると共に前記導電性粒子が連接して導体を形成可能な液体材料を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記液体材料が導かれる吐出部と、前記吐出部に電界を作用させる吐出用電極及び外部電極とを備え、前記吐出用電極と前記外部電極との間に所定レベル以上のパルス電圧を印加することにより生じる前記電界からのクーロン力によって前記液体材料を、前記吐出部に対向して配置された材料の表面に吐出する静電方式液体吐出装置であって、前記パルス電圧の休止期間内に、前記導電性粒子に対して作用する物理的な力の合計が吐出方向と逆方向になるクーロン力を与える電圧を、前記吐出電極と外部電極との間に印加する過濃縮抑制期間を生じさせる過濃縮抑制手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、貯留部に、絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されてなると共に導電性粒子が連接して導体を形成可能な液体材料が貯留され、貯留部から吐出部に前記液体材料が導かれる。また、前記吐出用電極と前記外部電極との間に所定レベル以上のパルス電圧が印加されることにより生じた電界が吐出部に作用し、吐出部に導かれた前記液体材料が吐出部に対向して配置された材料の表面に吐出される。そして、前記パルス電圧の休止期間内に設けられた過濃縮抑制期間に、前記過濃縮抑制手段によって、前記吐出電極と外部電極との間に印加された電圧により生じたクーロン力により、前記導電性粒子に対して作用する物理的な力の合計が吐出方向と逆方向となる。これにより、前記液体材料中の導電性粒子が吐出方向と逆方向に移動させられるので、前記液体材料中の導電性粒子の濃度が希釈される。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の静電方式液体吐出装置において、前記過濃縮抑制手段は、前記パルス電圧の印加期間毎に、前記過濃縮抑制期間を生じさせることを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、前記過濃縮抑制期間は、前記過濃縮抑制手段により前記パルス電圧の印加期間毎に設けられるので、前記パルス電圧の印加期間毎に前記液体材料中の導電性粒子の濃度が希釈される。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の静電方式液体吐出装置において、前記過濃縮抑制手段は、前記材料１つ分に対応する前記液体材料の吐出動作が終了した後、所定時間を前記過濃縮抑制期間として生じさせることを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、前記材料１つ分に対応する前記液体材料の吐出動作が終了した後、前記過濃縮抑制手段により所定時間が前記過濃縮抑制期間として設けられるので、前記材料１つ分に対応する前記液体材料の吐出動作が終了後に前記液体材料中の導電性粒子の濃度が希釈される。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の静電方式液体吐出装置において、前記パルス電圧の印加時間により、前記液体材料の吐出量を調整する吐出量制御手段をさらに備えることを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、吐出量制御手段によって、前記パルス電圧の印加時間が調整されることにより前記液体材料の吐出量が調整される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の要部の斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の側面視からの要部の断面図を示したものである。
【００１６】
図２に示すように静電方式液体吐出装置は、帯電したインク１を吐出させる吐出電極２、吐出電極２の先端部に二等辺三角形状に形成されたインク吐出部２１、インクを貯留するハウジング５、インク吐出部２１と対向して配置された対向電極４、吐出電極２と対向電極４との間に配設される補助電極３、吐出電極２と補助電極３との間に電位差を付与する第１電圧源Ｅ１、補助電極３と対向電極４との間に電位差を与える第２電圧源Ｅ２、吐出電極２と補助電極３との間に第１電圧源Ｅ１とは逆方向の電圧差を付与する逆バイアス電圧源Ｅ３、第１電圧源Ｅ１と逆バイアス電圧源Ｅ３のいずれかを切換え可能に吐出電極２に接続するスイッチＳ１、スイッチＳ１の切換え方向を制御するインク濃度制御部６、及び第１電圧源Ｅ１にパルス電圧を出力させるインク吐出制御部７を備えている。
【００１７】
インク１は、絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されたもので、基板や半導体ウェハーに塗布された状態で、例えば加熱することによって導電性粒子同士が融着して連接し、導体パターンを形成するものである。なお、本実施形態では、インク１は正に帯電しているものとする。また、この場合の液体の絶縁性は、導電性粒子に帯電した電荷が液体中を流れて失われない程度の絶縁性があればよく、例えばこの液体の導電率ｋ（Ｓ／ｃｍ）が、１００×１０−１２（Ｓ／ｃｍ）≦ｋ≦１５００×１０−１２（Ｓ／ｃｍ）を満たす程度のものであってもよい。
【００１８】
また、インク１は、導電性粒子同士が直接触れ合わないように分散させる分散剤、インク１が加熱されて温度が上昇した場合にその分散剤を除去して導電性粒子同士の融着を促進する補助剤、インク１の粘度を調整するためのバインダー、導電性粒子の溶着を促進するための還元剤など、種々の材料を含んで構成されたものであってもよい。
【００１９】
また、導電性粒子は、銀、銅、金、亜鉛、カドミウム、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、プラチナ、鉄、コバルト、ニッケル、インジウム、錫、アンチモン、鉛、ビスマス、およびこれらの酸化物、混合物、その他化合物等を含む金属粒子であってもよく、また、炭素等、金属以外の導電性粒子であってもよい。さらに、導電性粒子の表面が、樹脂、有機材料等の絶縁性の材料でコーティングされていてもよい。この場合、導体パターンを形成するときに、このコーティング材料は、加熱処理、加圧処理、薬剤等を用いた化学的処理、あるいは紫外線等を照射する光化学的処理等を加えることにより、除去され、あるいは導電性に変化するものであることがのぞましい。
【００２０】
また、インク１は、加熱されることによって導電性粒子同士が融着して連接するものに限られず、例えばインク１に接着剤を含んで構成し、導電性粒子同士が接着されることによって連接し、導体パターンを形成するものであってもよい。また、インク１が乾燥することにより、導電性粒子同士が接触して導体パターンを形成するもの等であってもよい。
【００２１】
吐出電極２は、主走査方向にライン状に複数個配列される。また、吐出電極２は、図略のインクタンクから供給された帯電したインク１を、第１電圧源Ｅ１によって形成される電界によって、インク吐出部２１から対向電極４の方向に吐出させる。なお、インク１をインク吐出部２１から吐出するためには、所定強度以上の電界を所定時間以上継続して吐出電極２に印加する必要がある。また、吐出電極２に印加される電界が強い程、電界発生後、インク吐出部２１からのインク１の吐出が開始されるまでに要する時間が短くなり応答性が向上する。
【００２２】
インク吐出部２１は、例えば、吐出電極２の先端が頂部となる二等辺三角形状に形成される。そして、第１電圧源Ｅ１から出力された電圧が吐出電極２に印加されることにより、図略のインクタンクから導かれたインク１が、その印加電圧により形成される電界によって、その頂部に集中することによりインク１中の導電性粒子が濃縮される。
【００２３】
補助電極３は、吐出電極２と対向電極４との間に、吐出電極２と補助電極３との間隔が、補助電極３と対向電極４との間隔よりも狭くなるように配設され、インク１を通過させるスリット３１を有する。これにより、補助電極３に印加する電圧を制御することで、吐出電極２付近の電界の強さを制御することが可能になる。すなわち、吐出電極２よりも低い電圧を補助電極３に印加することで、インク１を吐出させる方向に強い電界が発生するので、インク吐出部２１からのインク吐出の応答性を向上することができる。また、吐出電極２よりも高い電圧を補助電極３に印加することで、インク１の吐出方向と逆方向にクーロン力を生じさせる電界が発生し、インク吐出部２１のインク１中の導電性粒子を希釈することができる。
【００２４】
補助電極３には、スリット３１近傍での電界集中により、補助電極３と吐出電極２との間で放電が発生することがないようにテーパ３２が施されている。なお、テーパ３２は、インク吐出部２１近傍での電界を強くするため、吐出電極２と補助電極３との距離がインク吐出部２１近傍で最小となるようにされている。
【００２５】
対向電極４は、インク吐出部２１と対向して配置され、材料Ｐがセットされて補助電極３と材料Ｐとの間隔を一定値に保持する。また、対向電極４は、接地されて、吐出電極２との間で電界を生じさせる。また、対向電極４には、図略の搬送機構が設けられ、材料Ｐを主走査方向と垂直な方向に定速で搬送する。この場合、対向電極４は、平板状でも良いし、無端ベルトタイプ、ローラタイプ等であっても良い。また、材料Ｐは、例えば回路部品の実装に用いる基板や、半導体ウェハーなどであり、導体パターンやバンプ電極等を形成する基材となるものである。
【００２６】
ハウジング５は、直方体状であり、インク吐出部２１付近に開口部を設けて、ライン上に配列された吐出電極２全体を覆うように配設されている。ハウジング５は、下面にインク供給口５２及び上面にインク排出口５１とが設けられており、インク供給口５２及びインク排出口５１は、図略のインクタンクとインク供給管により接続されており、インクタンクからインク供給口５２を介してハウジング５内にインクが供給されるとともに、ハウジング５内で不用となったインクは、インク排出口５１を介してインクタンクに戻される。
【００２７】
第１電圧源Ｅ１は、補助電極３を基準として全ての吐出電極２に所定の第１バイアス電圧を付与するバイアス電圧源Ｅ１１と、補助電極３を基準として各吐出電極２に、１ラインの画素信号に対応するパルス電圧を個々に付与するパルス電圧源Ｅ１２とを直列接続して構成され、第１電圧源Ｅ１の負極側が補助電極３に、第１電圧源Ｅ１の正極側がスイッチＳ１を介して吐出電極２にそれぞれ接続される。バイアス電圧源Ｅ１１は、第１バイアス電圧として例えば１４００Ｖの電圧を出力する。パルス電圧源Ｅ１２は、インク吐出制御部７からの制御信号に応じて、例えば５００Ｖのパルス電圧を出力する。
【００２８】
第２電圧源Ｅ２は、対向電極４を基準として補助電極３に所定の第２バイアス電圧を付与するバイアス電圧源であって、第２バイアス電圧として例えば６００Ｖの電圧を出力し、第２電圧源Ｅ２の負極側が対向電極４に、第２電圧源Ｅ２の正極側が補助電極３にそれぞれ接続される。これにより、補助電極３には第２バイアス電圧、例えば６００Ｖの電圧が印加され、吐出電極２には、第１電圧源Ｅ１の出力電圧と第２電圧源Ｅ２の出力電圧を加えたバイアス電圧、例えば２０００Ｖの電圧を印加することが可能にされ、さらに吐出電極２に、吐出電圧、例えば波高値２５００Ｖのパルス電圧を印加することによりインク吐出部２１からインク１を吐出させることが可能にされている。なお、ここでは、吐出電極２からインクが吐出する電圧の閾値は、例えば２３００Ｖであるものとする。
【００２９】
逆バイアス電圧源Ｅ３は、正極側が補助電極３に、負極側がスイッチＳ１を介して吐出電極２にそれぞれ接続され、補助電極３と吐出電極２との間に第１電圧源Ｅ１とは逆方向の電圧、すなわちインク１に対して吐出方向と逆方向のクーロン力を与える電圧を出力する。
【００３０】
インク濃度制御部６は、例えば装置のメインスイッチオン時又は描画開始信号受信時にスイッチＳ１を第１電圧源Ｅ１側に切り替え、バイアス電圧源Ｅ１１から出力されたバイアス電圧を吐出電極２に印加する。これにより、図略のインクタンクから導かれたインク１中の導電性粒子が、インク吐出部２１で濃縮される。また、インク濃度制御部６は、例えば１本の導体パターンの描画が完了したとき等の所定のタイミングで、スイッチＳ１を逆バイアス電圧源Ｅ３側に切り替え、逆バイアス電圧源Ｅ３から出力された逆バイアス電圧を吐出電極２に印加する。これにより、インク吐出部２１で濃縮されたインク１中の導電性粒子に吐出方向と逆方向のクーロン力が働いて、インク１中の導電性粒子の濃度が希釈されるので、導電性粒子が過濃縮されて凝集したり、沈殿したりすることが抑制され、あるいは防止される。
【００３１】
インク吐出制御部７は、材料Ｐへの導体パターンの描画中に、その導体パターンを表わした画像信号等に基づいてパルス電圧源Ｅ１２へ制御信号を出力し、その画像信号等に応じたパルス電圧を出力させる。この場合、例えば信号線などの微細な導体パターンを描画するときは、パルス幅の短いパルス電圧を出力させることによりインク吐出部２１から吐出されるインク１の量を少なくし、例えばバンプ電極のような立体的に盛り上がった導体パターンを描画するときは、パルス幅の長いパルス電圧を出力させることによりインク吐出部２１から吐出されるインク１の量を多くする。
【００３２】
次に、本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の動作について、図２を参照しつつ説明する。まず、装置のメインスイッチオン又は描画開始信号受信によりスイッチＳ１が第１電圧源Ｅ１側に切り替えられ、直列接続されたバイアス電圧源Ｅ１１と第２電圧源Ｅ２とにより補助電極３に第２バイアス電圧、例えば６００Ｖの電圧が印加され、吐出電極２と補助電極３との間に第１バイアス電圧、例えば１４００Ｖが印加され、吐出電極２に２０００Ｖの電圧が印加される。その結果、インク吐出部２１の近傍にインク吐出方向に向かう電界が生じ、正に帯電しているインク１中の導電性粒子にインク吐出方向のクーロン力が作用し、インク吐出部２１の近傍でインク１中の導電性粒子が集中して濃縮される。
【００３３】
次に、導体パターンを表わした画像信号等に基づいてインク吐出制御部７から出力された制御信号に応じて、パルス電圧源Ｅ１２から各吐出電極２に吐出電圧、例えば波高値２５００Ｖのパルス電圧が印加されると、パルス電圧が印加された吐出電極２では、インク吐出部２１近傍の電界がさらに強くなり、この電界によるクーロン力を受けて、濃縮されたインク１がインク吐出部２１から材料Ｐに向けて吐出される。
【００３４】
吐出されたインク１は、吐出電極２と補助電極３との間に形成された電界によるクーロン力により加速され、補助電極３のスリット３１を通過する。スリット３１を通過したインク１は、補助電極３と対向電極４との間に形成された電界によるクーロン力を受けてさらに前方に進み、やがて材料Ｐに到達する。材料Ｐは、図略の搬送機構により例えば定速で主走査方向と直交する方向に移送されつつ、所定の周期で各インク吐出部２１から主走査方向の１ライン毎のインク吐出が行われることにより、材料Ｐの表面にインク１で導体パターンが描画される。
【００３５】
この場合、例えば１本の線状の導体パターンを描画するときには、材料Ｐが移送される速度は、インク１を吐出する所定周期の間に１回のインク吐出で描画されるドット形状の描画パターンの直径よりも少ない距離を移送するようにされており、その結果、インク吐出部２１から吐出されたインク１によりドット形状の描画パターンが一部重ね合わさるようにされ、線状の導体パターンが描画される。
【００３６】
次いで、インク１により導体パターンが描画された材料Ｐを、ヒータ等を利用して加熱することによって導電性粒子同士が融着して連接し、材料Ｐ上に導体パターンが形成される。
【００３７】
次に、吐出電極２に印加する電圧の変化について、図３を参照しつつ説明する。図３中、縦軸は電圧、横軸は時間、実線の波形は吐出電極２の電圧、破線の波形は補助電極３の電圧を示す。
【００３８】
図３中、「濃縮１」は、装置のメインスイッチオン又は描画開始信号受信後のインク１中の導電性粒子を濃縮している期間を示す。この期間中、インク濃度制御部６によりスイッチＳ１が第１電圧源Ｅ１側に切り替えられ、バイアス電圧源Ｅ１１によるバイアス電圧１４００Ｖが補助電極３と吐出電極２との間に印加され、インク吐出部２１の近傍におけるインク１中の導電性粒子の濃度が濃縮される。これにより、インク１は、インク吐出部２１から吐出される前に粘性が高められた状態にされる。なお、この「濃縮１」の期間中、パルス電圧源Ｅ１２はインク吐出制御部７によりオフにされている。
【００３９】
「吐出１」は、例えば１本の線状の導体パターンを描画する期間を示す。この期間中、インク吐出制御部７により、導体パターンを表わす画像信号に応じてパルス電圧源Ｅ１２へ制御信号が出力され、パルス電圧源Ｅ１２から各吐出電極２へそれぞれ所定時間のパルス電圧が所定周期で印加される。なお、「吐出１」で示す期間は、例えば基板１枚分の導体パターンを描画している期間であってもよく、所定の時間であってもよく、あるいはインク吐出部２１近傍で濃縮されたインク１の濃度を検出する等によりインク１の濃度に応じて「吐出１」から「逆バイアス」で示す期間に移行するようにされていてもよい。つまり、逆バイアスを掛けるタイミングは、例えば１本の線状の導体パターンの描画が終了する等により電圧源オフ状態にするまでに１〜複数回行ってもよいし、あるいは基板一枚分プリントした後、電圧源をオフする構成である場合等には、電圧源オフ前に逆バイアス（第２バイアス電圧のオフタイミングを、電圧源オフ後一定時間経た後行う場合も含む。）をかける期間を設けてもよい。
【００４０】
吐出電極２にパルス電圧が印加されると、インク吐出部２１の近傍のインクに吐出方向へのクーロン力が加わり、インク滴となって膨らむ。インク滴が成長すると、やがてクーロン力及び表面張力などによってインク滴が切断され、滴状のインク１がインク吐出部２１から材料Ｐ側に吐出される。本実施形態では吐出されるインク１の量、すなわち吐出されるインク１の滴の大きさをパルス信号のパルス幅（印加時間）を変えることにより制御する。
【００４１】
例えば、インク吐出制御部７は、描画する導体パターンが信号配線である場合、パルス幅を小さくして吐出されるインク１の滴を小さくすることにより、直径の小さなドット状の描画パターンを連ねるようにして、微細な配線幅の導体パターンを描画する。一方、描画する導体パターンがバンプ電極等、立体的に盛り上がったものである場合、パルス幅を大きくしてインク１の量を多くすることにより、材料Ｐ表面に着弾したインク１を盛り上がらせる。なお、立体的に盛り上がったものを描画する場合、材料Ｐを移送する速度を低速、あるいは停止させるようにしてもよい。
【００４２】
この場合、インク１は予め濃縮され、粘性が高められているので、材料Ｐ表面に着弾したときに滲んだり拡がったりすることが少なくなる結果、より微細な導体パターン（例えば直径１０μｍ程度の円形の電極）を描画することができ、また、立体的に盛り上がらせることができる。また、インク１は、インク吐出部２１から吐出される前に予め濃縮（例えば２０〜３０％濃縮）され粘性が高められるので、インク１として低粘度（例えば１〜５ｍＰａ・ｓ）のものを用いて吐出前に粘度を高めるようにしてもよい。また、インク１として粘度の高いものを用いて、吐出前にさらに粘度を高めるようにしてもよい。
【００４３】
「逆バイアス」は、例えば１本の線状の導体パターンの描画が完了した後次の描画開始信号を受信するまでの間の待機期間を示す。「逆バイアス」期間に、材料Ｐを新たな基板に入れ換えたり、あるいは半導体ウェハーに入れ換えたりすることとしてもよい。
【００４４】
「逆バイアス」期間中、インク濃度制御部６によりスイッチＳ１が逆バイアス電圧源Ｅ３側に切り替えられ、吐出電極２に逆バイアス電圧が印加されて、インク吐出部２１近傍のインク１中の導電性粒子の濃度が希釈される。すなわち、吐出部２１近傍に、インク吐出方向とは逆の方向に電界が発生するので、インク吐出部２１近傍のインク１中の正に帯電した導電性粒子は、電界の方向に引き寄せられ、インク吐出部２１からハウジング５側に移動する。その結果、インク吐出部２１の近傍におけるインク１中の導電性粒子の濃度が下がり、インク吐出部２１で導電性粒子が過度に濃縮されて凝集したり沈殿したりすることが抑制あるいは防止され、インク１を継続して正常に吐出することができなくなることを防止することができる。
【００４５】
「濃縮２」は、例えば１本の線状の導体パターンを描画した後、次の描画開始信号受信後のインク１中の導電性粒子の濃度を濃縮している期間を示す。動作は上記「濃縮１」の場合と同様である。また、「吐出２」は、材料Ｐに新たな導体パターンを描画している期間を示し、この例では、バンプ電極等の立体的に盛り上がったものを描画する場合を示している。
【００４６】
「吐出２」期間中、インク吐出制御部７は、パルス幅の大きいパルス電圧を１つ、第１電圧源Ｅ１から吐出電極２へ印加させることにより、材料Ｐの同一位置にインク１を多く吐出させる。これにより、「濃縮２」の期間に濃縮され、粘度が高められたインク１を材料Ｐの表面で盛り上がらせて、バンプ電極等の立体的な形状の導体パターンを形成することができる。
【００４７】
この場合、例えば、ピエゾ方式やサーマル方式のインクジェット装置のようにインク室に注入されたインクを圧力で吐出する方式では、インク室の容量を越える量のインクを１度に吐出することができないため、多くのインクを必要とするバンプ電極等の立体的な形状の導体パターンを描画する場合、複数回インクを吐出する必要がある。さらに、このようなインクジェット装置では、連続して複数回のインク吐出を行う場合、１回のインク吐出動作を行う都度次にインク吐出させるためにインク室へのインク注入を行う必要があるため、必要な量のインクを吐出するのに時間がかかる。
【００４８】
一方、本実施形態に係る静電方式液体吐出装置では、バンプ電極等の立体的な形状の導体パターンを描画するのに必要なインク１の量を、第１電圧源Ｅ１から吐出電極２へ印加させるパルス電圧のパルス幅を大きくすることにより連続的に吐出することができ、必要な量のインクを高速に吐出することができる。
【００４９】
「電圧源オフ」は、装置のメインスイッチオフ後の状態を示す。メインスイッチオフにより、各電圧源Ｅ１〜Ｅ３が全てオフになり、吐出電極２の電圧は０Ｖになる。
【００５０】
なお、本実施形態では、１本の線状の導体パターンの描画が完了した後次の描画開始信号を受信するまでの間に、「逆バイアス」期間が設けられ、インク吐出部２１近傍のインク１中の導電性粒子の濃度が希釈される例を示したが、図４に示すように、「吐出１」期間中、吐出電極２にパルス電圧が印加される毎に、「逆バイアス」期間が設けられる構成であってもよい。これにより、インク１中の導電性粒子の濃度が、濃縮されインク１が吐出される都度、希釈が行われるので、インク１中の導電性粒子の濃縮が進むことが防止され、インク吐出部２１で導電性粒子が凝集したり沈殿したりすることが、より抑制され、あるいは防止される。
【００５１】
また、「逆バイアス」期間は、吐出電極２にパルス電圧が印加される毎に設けられる場合に限らず、「吐出１」期間中に間欠的に設けられる構成であってもよい。これにより、「吐出１」期間の長短によらず、インク１中の導電性粒子の濃度が過剰に高くなる前に、希釈を行うことができる。
【００５２】
また、「吐出１」又は「吐出２」の期間の後、「電圧源オフ」状態に移行する前に「逆バイアス」期間が設けられる構成であってもよい。これにより、インク吐出部２１近傍のインク１中の導電性粒子の濃度が希釈された状態で静電方式液体吐出装置の動作を停止させることができるので、インク吐出部２１で導電性粒子が過濃縮されて凝集したり沈殿したりすることが抑制あるいは防止され、インク吐出部２１から正常にインク１を吐出できなくなることを防止することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、吐出電極２よりも高い電圧を補助電極３に印加することで、インク１の吐出方向と逆方向にクーロン力を生じさせ、インク吐出部２１のインク１中の導電性粒子を希釈する例を示したが、例えばインク吐出部２１が上側になるように吐出電極２を傾斜させることにより導電性粒子に重力を作用させたり、インク１を吸引するポンプを用いて導電性粒子にその吸引力を作用させたり、ハウジング５内でインク供給口５２からインク排出口５１へインク１が流れることによって生じるハウジング５内での流速差による負圧を導電性粒子に作用させる、等、導電性粒子に対してクーロン力以外の物理的な力をインク１の吐出方向と逆方向に作用させることにより、「逆バイアス」期間にこれらクーロン力以外の物理的な力とクーロン力との合計が、導電性粒子にインク１の吐出方向と逆方向にクーロン力を生じさせる構成であってよい。
【００５４】
この場合、例えば、図５に示す「逆バイアス２」期間のように、吐出電極２と補助電極３とが同電位にされ、導電性粒子に対してクーロン力が作用しない状態で、クーロン力以外の物理的な力の作用によって、吐出部２１近傍のインク１中の導電性粒子の濃度が希釈される構成であってもよい。また、例えば、図６に示す「逆バイアス３」期間のように、吐出電極２と補助電極３との間には導電性粒子に対してインク１の吐出方向のクーロン力を作用させる電圧が印加された状態で、このクーロン力を上回る物理的な力を導電性粒子に対して作用させることにより、吐出部２１近傍のインク１中の導電性粒子の濃度が希釈される構成であってもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、インク１中の導電性粒子が正に帯電している場合について説明したが、導電性粒子が負に帯電している場合は、第１電圧源Ｅ１、第２電圧源Ｅ２及び逆バイアス電圧源Ｅ３の電圧極性を逆にしたものとすればよい。
【００５６】
また、補助電極３と対向電極４とを備える構成を示したが、補助電極３を備えず、吐出電極２と対向電極４との間にパルス電圧を印加することによりインク１を吐出させ、吐出電極２と対向電極４との間に逆バイアス電圧を印加することにより吐出部２１近傍のインク１中の導電性粒子の濃度を希釈する構成であってもよい。また、対向電極４を備えず、吐出電極２と補助電極３との間に印加されたパルス電圧により吐出されたインク１が、その慣性により吐出電極２に対向して配置された材料Ｐに到達する構成であってもよい。
【００５７】
また、吐出部２１から横向けにインク１が吐出される例を示したが、例えば上から下へ、あるいは下から上へ、縦方向にインク１が吐出される構成であってもよい。
【００５８】
なお、明細書中の記載より明らかな様に、図３〜図６に示された吐出装置のタイミングチャートは、図１で示された１つの吐出電極２に対応する（プリントは、ヘッド軸垂直方向）ものである。つまり、ヘッド軸方向のプリント精度はプリントヘッドに軸方向に設けられた吐出電極２の作成精度により決まることは明らかである。微細な精度で吐出電極を作成すればヘッド軸方向に微細なプリント線が描けることはいうまでもない。ヘッドを複数組み合わせる慣用技術を採用することによって描画精度を向上できることは言うまでもない。これらの技術と本願明細書内で記載された技術を併用することで平面上のどの方向にも任意のプリント配線を形成できる。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、前記液体材料中の導電性粒子の濃度が希釈されるので、吐出部で導電性粒子が過濃縮されて凝集することが抑制され、正常に前記液体材料を吐出できなくなることを防止することができる。
【００６０】
請求項２に記載の発明によれば、前記パルス電圧の印加期間毎に前記液体材料中の導電性粒子の濃度を希釈するので、前記液体材料中の導電性粒子の濃縮が進むことが防止され、吐出部で導電性粒子が過濃縮されて凝集することが抑制され、前記液体材料を正常に吐出できなくなることを防止することができる。
【００６１】
請求項３に記載の発明によれば、前記材料１つ分に対応する前記液体材料の吐出動作が終了後に前記液体材料中の導電性粒子の濃度を希釈するので、前記液体材料中の導電性粒子の濃縮が進むことが防止され、吐出部で導電性粒子が過濃縮されて凝集することが抑制され、前記液体材料を正常に吐出できなくなることを防止することができる。
【００６２】
請求項４に記載の発明によれば、前記パルス電圧の印加時間を調整することにより前記液体材料の吐出量を調整できるので、前記液体材料の必要量が多いバンプ電極等の立体的な形状の導体パターンを描画する場合であっても前記パルス電圧の印加時間を調整することにより必要量の前記液体材料を１回で吐出することができ、高速に描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の要部の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の側面視からの要部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１            インク（液体材料）
２            吐出電極（吐出用電極）
３            補助電極（外部電極）
４            対向電極
５            ハウジング（貯留部）
６            インク濃度制御部（過濃縮抑制手段）
７            インク吐出制御部（吐出量制御手段）
２１        インク吐出部（吐出部）
３１        スリット
３２        テーパ
５１        インク排出口
５２        インク供給口
Ｅ１        第１電圧源
Ｅ１１    バイアス電圧源
Ｅ１２    パルス電圧源
Ｅ２        第２電圧源
Ｅ３        逆バイアス電圧源
Ｐ            材料
Ｓ１        スイッチ
【図１】
2004181665.tif 000003
【図２】
2004181665.tif 000004
【図３】
2004181665.tif 000005
【図４】
2004181665.tif 000006
【図５】
2004181665.tif 000007
【図６】
2004181665.tif 000008