(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
0004549464.tif 000002
【図２】
0004549464.tif 000003
【図３】
0004549464.tif 000004
【図４】
0004549464.tif 000005