(57)【要約】【課題】ノズルプレートにおける分極を防止し、長時間継続して液体を吐出することを可能とする液体吐出装置及び液体吐出方法を提供する。【解決手段】液体吐出装置１に、液体を基材Ｋに吐出する吐出口９を有する複数のノズル１０が形成された絶縁性のノズルプレート７と、ノズル１０の各々に連通し液体を貯蔵するキャビティ１３と、液体と基材Ｋとの間に静電電圧を印加して静電吸引力を発生させる静電電圧電源１４と、静電電圧電源１４による静電電圧の印加を制御する制御手段１７とを設け、ノズル１０をフラットノズルとした液体吐出ヘッド４と、液体吐出ヘッド４に対向し基材Ｋを支持する対向電極６と、液体吐出ヘッド４を基材Ｋに対して往復して走査させるキャリッジ駆動機構１８とを設け、制御手段１７は静電電圧電源１４が液体吐出ヘッド４の往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加してノズル１０から液体を吐出させるように制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を基材に吐出する吐出口を有する複数のノズルが形成された絶縁性のノズルプレートと、
前記ノズルの各々に連通し前記吐出口から吐出される液体を貯蔵するキャビティと、
前記ノズル及び前記キャビティの内部の液体と前記基材との間に静電電圧を印加して静電吸引力を発生させる静電電圧印加手段と、
前記静電電圧印加手段による前記静電電圧の印加を制御する制御手段と、
を備え、前記ノズルは前記ノズルプレートから突出していないフラットなノズルである液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに対向し前記基材を支持する対向電極と、
前記液体吐出ヘッドを前記基材に対して往復して走査させる走査手段とを備え、
前記制御手段は前記静電電圧印加手段が前記液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して前記ノズルから液体を吐出させるように制御することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記キャビティの容積を変化させることにより液体に圧力を発生させ前記吐出口にメニスカスを形成する圧力発生手段を備えることを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記ノズルプレートの体積抵抗率は１０１５Ωｍ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記吐出口の開口径は１５μｍ未満であることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
液体を基材に吐出する吐出口を有する複数のノズルが形成された絶縁性のノズルプレートと、
前記ノズルの各々に連通し前記吐出口から吐出される液体を貯蔵するキャビティと、
前記ノズル及び前記キャビティの内部の液体と前記基材との間に静電電圧を印加して静電吸引力を発生させる静電電圧印加手段と、
前記静電電圧印加手段による前記静電電圧の印加を制御する制御手段と、
を備え、前記ノズルは前記ノズルプレートから突出していないフラットなノズルである液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに対向し前記基材を支持する対向電極と、
前記液体吐出ヘッドを前記基材に対して往復して走査させる走査手段とを使用して、
前記静電電圧印加手段が前記液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して前記ノズルから液体を吐出させるように制御することを特徴とする液体吐出方法。
【請求項６】
前記キャビティの容積を変化させることにより液体に圧力を発生させ前記吐出口にメニスカスを形成する圧力発生手段を備えることを特徴とする請求項５記載の液体吐出方法。
【請求項７】
前記ノズルプレートの体積抵抗率は１０１５Ωｍ以上であることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の液体吐出方法。
【請求項８】
前記吐出口の開口径は１５μｍ未満であることを特徴とする請求項５〜請求項７いずれか一項に記載の液体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置及び液体吐出方法に係り、特にフラットノズルを有する液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体吐出ヘッドの微小化されたノズルから低粘度の液体のみならず高粘度の液体を吐出させる技術として、ノズル内の液体を帯電させ、ノズルと液体の液滴の着弾を受ける対象物となる各種の基材との間に形成される電界から受ける静電吸引力により吐出させる静電吸引方式の液体吐出技術が知られている（特許文献１など参照）。
【０００３】
また、この液体吐出技術と、ピエゾ素子の変形や液体内部での気泡の発生による圧力を利用して液体を吐出する技術とを組み合わせた電界アシスト方式を用いた液体吐出装置の開発が進んでいる（特許文献２〜７など参照）。このうち、特許文献５には、ピエゾ素子による印字パルスに静電電圧を同期させて液体を吐出する液体吐出ヘッドが記載されている。また、特許文献６には、静電電圧の印加により帯電した記録紙の電荷を除電ブラシにより除去する液体吐出装置が記載されている。この電界アシスト法は、メニスカス形成手段と静電吸引力を用いてノズルの吐出口に液体のメニスカスを隆起させることにより、メニスカスに対する静電吸引力を高め、液表面張力に打ち勝ってメニスカスを液滴化し吐出する方法である。
【０００４】
上記のような静電吸引方式や電界アシスト方式の液体吐出ヘッドに、体積抵抗率１０１５Ωｍ以上である高抵抗の材質のノズルプレートを採用することで、吐出口が突出していないフラットな形状であっても、ノズル内の液体への静電電圧の印加によりヘッドと対向電極との間に電界が形成されてノズルの吐出孔に液体のメニスカスが形成され、そのメニスカスへ強い電界集中が起こり、メニスカスが集中電界による静電吸引力により液滴化されて吐出することを我々は既に見出している。
【０００５】
更に、圧力発生手段（ピエゾなど）によるメニスカス形成手段と組み合わせることで、印加する静電電圧を低電圧化できることも見出している。
【特許文献１】国際公開第０３／０７０３８１号パンフレット
【特許文献２】特開平５−１０４７２５号公報
【特許文献３】特開平５−２７８２１２号公報
【特許文献４】特開平６−１３４９９２号公報
【特許文献５】特開平１０−１６６５９２号公報
【特許文献６】特開平１１−０７８０２４号公報
【特許文献７】特開２００３−５３９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜特許文献７に記載のような静電吸引方式や電界アシスト方式の液体吐出ヘッドに、高抵抗の材質のノズルプレートを組み合わせたり、メニスカス形成手段を組み合わせたとしても、長時間連続して静電電圧を印加し続けた場合、液滴の吐出が不安定になったり、液体の吐出が停止してしまうという問題があることが判明した。
【０００７】
この現象は、ノズルプレートの空間電荷分極（イオン分極）によってメニスカス先端への集中電界強度が低下してしまい、液滴の吐出が不可能な状態になるというものである。この場合はノズルプレートの空間電荷分極を解消して初期状態に戻さなければ、再び液滴を吐出することができない。しかし、空間電荷分極の解消には時間がかかり、その間吐出動作ができないため、この液体吐出ヘッドを工業用途などに用いた場合に生産性が低下するといった問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、ノズルプレートにおける分極を防止し、長時間継続して液体を吐出することを可能とする液体吐出装置及び液体吐出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、液体吐出装置であって、液体を基材に吐出する吐出口を有する複数のノズルが形成された絶縁性のノズルプレートと、前記ノズルの各々に連通し前記吐出口から吐出される液体を貯蔵するキャビティと、前記ノズル及び前記キャビティの内部の液体と前記基材との間に静電電圧を印加して静電吸引力を発生させる静電電圧印加手段と、前記静電電圧印加手段による前記静電電圧の印加を制御する制御手段と、を備え、前記ノズルは前記ノズルプレートから突出していないフラットなノズルである液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに対向し前記基材を支持する対向電極と、前記液体吐出ヘッドを前記基材に対して往復して走査させる走査手段とを備え、前記制御手段は前記静電電圧印加手段が前記液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して前記ノズルから液体を吐出させるように制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、絶縁性のフラットなノズルプレートと対向電極との間に同一極性の静電電圧を印加して液体の吐出動作を長時間続けると、ノズルプレートの分極により電界強度が低下して液体の吐出ができなくなるが、液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して液体を吐出させることによりノズルプレートの分極を防止することが可能となる。これにより、液体吐出ヘッドが生産ラインで使用される場合にも、液体の吐出不良により生産性を低下させることなく吐出動作を継続させることが可能となる。
また、突出高さ３０μｍ以下のフラットなノズルを使用することから、ノズルの突出量が小さいため、ノズルを破損させることなくワイプ操作を行うことが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の液体吐出装置であって、前記キャビティの容積を変化させることにより液体に圧力を発生させ前記吐出口にメニスカスを形成する圧力発生手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、圧力発生手段でメニスカスを形成することにより、液滴吐出に必要な静電電圧を低下させることが可能となる。また、液体吐出動作の制御を高電圧の静電電圧でなくメニスカスを隆起させるだけの圧力発生手段の駆動により行うことが可能となる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の液体吐出装置であって、前記ノズルプレートの体積抵抗率は１０１５Ωｍ以上であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、ノズルプレートの体積抵抗率を１０１５Ωｍ以上とすることで、メニスカス先端に強い電界を生じさせることができ、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の液体吐出装置であって、前記吐出口の開口径は１５μｍ未満であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、液体の吐出口を開口径１５μｍ未満とすることで、メニスカス先端部への電界集中が効果的に生じるため、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、液体吐出方法であって、液体を基材に吐出する吐出口を有する複数のノズルが形成された絶縁性のノズルプレートと、前記ノズルの各々に連通し前記吐出口から吐出される液体を貯蔵するキャビティと、前記ノズル及び前記キャビティの内部の液体と前記基材との間に静電電圧を印加して静電吸引力を発生させる静電電圧印加手段と、前記静電電圧印加手段による前記静電電圧の印加を制御する制御手段と、を備え、前記ノズルは前記ノズルプレートから突出していないフラットなノズルである液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに対向し前記基材を支持する対向電極と、前記液体吐出ヘッドを前記基材に対して往復して走査させる走査手段とを使用して、前記静電電圧印加手段が前記液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して前記ノズルから液体を吐出させるように制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、絶縁性のフラットなノズルプレートと対向電極との間に同一極性の静電電圧を印加して液体の吐出動作を長時間続けると、ノズルプレートの分極により電界強度が低下して液体の吐出ができなくなるが、液体吐出ヘッドの往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して液体を吐出させることによりノズルプレートの分極を防止することが可能となる。これにより、液体吐出ヘッドが生産ラインで使用される場合にも、液体の吐出不良により生産性を低下させることなく吐出動作を継続させることが可能となる。
また、突出高さ３０μｍ以下のフラットなノズルを使用することから、ノズルの突出量が小さいため、ノズルを破損させることなくワイプ操作を行うことが可能となる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の液体吐出方法であって、前記キャビティの容積を変化させることにより液体に圧力を発生させ前記吐出口にメニスカスを形成する圧力発生手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、圧力発生手段でメニスカスを形成することにより、液滴吐出に必要な静電電圧を低下させることが可能となる。また、液体吐出動作の制御を高電圧の静電電圧でなくメニスカスを隆起させるだけの圧力発生手段の駆動により行うことが可能となる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項５又は請求項６記載の液体吐出方法であって、前記ノズルプレートの体積抵抗率は１０１５Ωｍ以上であることを特徴とする。
【００２２】
請求項７記載の発明によれば、ノズルプレートの体積抵抗率を１０１５Ωｍ以上とすることで、メニスカス先端に強い電界を生じさせることができ、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項５〜請求項７いずれか一項に記載の液体吐出方法であって、前記吐出口の開口径は１５μｍ未満であることを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば、液体の吐出口を開口径１５μｍ未満とすることで、メニスカス先端部への電界集中が効果的に生じるため、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１又は請求項５記載の発明によれば、液体吐出ヘッドが生産ラインで使用される場合にも、液体の吐出不良により生産性を低下させることなく吐出動作を継続させることが可能となる。
【００２６】
請求項２又は請求項６記載の発明によれば、液滴吐出に必要な静電電圧を低下させることが可能となる。また、液体吐出動作の制御を圧力発生手段の駆動により行うことが可能となる。
【００２７】
請求項３又は請求項７記載の発明によれば、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
【００２８】
請求項４又は請求項８記載の発明によれば、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態の液体吐出装置１の概略構成を示す斜視図である。
【００３１】
図１に示すように、液体吐出装置１には棒状のガイドレール２が設けられており、ガイドレール２にはキャリッジ３が支持されている。キャリッジ３は、キャリッジ駆動機構１８（図５参照）によって、主走査方向Ｘをガイドレール２に沿って往復移動するようになっている。
【００３２】
キャリッジ３には、画像データに基づいて基板Ｋに液体を吐出する液体吐出ヘッド４が搭載されている。本実施形態の液体吐出ヘッド４はキャリッジ３に伴って往復移動するシリアル型の記録ヘッドである。
【００３３】
また、液体吐出装置１には搬送手段として２本の搬送ローラ５ａ，５ｂが設けられており、搬送ローラ５ａ，５ｂを回転させることによって、基板Ｋを主走査方向Ｘに直交する搬送方向に間欠的に搬送するようになっている。
【００３４】
また、液体吐出ヘッド４の下方には、金属により構成された平板状の対向電極６が液体吐出ヘッド４に対して平行となるように配置されている。対向電極６は接地されており、常時接地電位に維持されている。これにより、キャビティ１３の内部の液体に静電電圧が印加されると、液体と基材Ｋとの間に電界が生じるようになっている。
【００３５】
また、液体吐出ヘッド４又は対向電極６には、液体吐出ヘッド４と基材Ｋとを相対的に移動させて位置決めするための図示しない位置決め手段が取り付けられており、これにより液体吐出ヘッド４から吐出された液滴は、基材Ｋの表面における任意の位置に着弾させることが可能となっている。
【００３６】
また、対向電極６と液体吐出ヘッド４との離間距離（ギャップ）は、図示しない位置決め手段により、０．１〜３．０ｍｍ程度の範囲内で適宜設定されるようになっている。
【００３７】
次に、液体吐出ヘッド４の構成について説明する。
【００３８】
図２に示すように、液体吐出ヘッド４には、ノズルプレート７及びボディ層８が層状となるように設けられている。
【００３９】
ノズルプレート７は石英ガラスによって構成されており、対向電極６に対向する側に位置している。また、ノズルプレート７には、吐出口９を備えた複数のノズル１０が穿孔により形成されている。また、ノズルプレート７の体積抵抗率は１０１５Ωｍ以上とされており、ノズル１０の吐出口９に形成されるメニスカスの先端部では強い電界強度が得られるようになっている。
【００４０】
なお、ノズルプレート７に使用する材料は石英ガラスに限らず、体積抵抗率が１０１５Ωｍ以上である高抵抗の樹脂材料などを用いてもよい。例えば、ポリイミド（PI）、ポリエチレンテレフタラート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ポリプロピレン（PP）などを用いてもよい。
【００４１】
ノズル１０は、各々大径部１１と、大径部１１の底面に開口されるとともに吐出口９と連通する小径部１２との２段構造とされている。
【００４２】
また、ノズル１０の大径部１１及び小径部１２は、各々断面形状が円形となっており、大径部１１及び小径部１２の各側面は、ノズル１０又はノズル１０の内部を通過する液体と各側面との間に生じる抵抗を低減させるため、吐出口９に向かって各々テーパ状となるように、すなわち大径部１１及び小径部１２の各断面積が各々吐出口９に向かって減少するように形成されている。
【００４３】
また、ノズル１０の小径部１２の開口径は１５μｍ未満とされている。これにより、吐出口に形成されるメニスカスの先端部へ強い電界強度が得られ、液滴を安定に吐出させることができる。なお、ノズル１０の小径部１２の開口径は液滴の吐出に必要な集中電界強度が得られる範囲で任意に変更することが可能である。
【００４４】
ここで、図３及び図４に一般的なノズルの開口径に対するメニスカス先端部の電界強度を示す。図３は、ノズルプレート５の厚さＨを１０μｍ〜１００μｍとした場合のノズルの開口径に対するメニスカス先端部の電界強度を示すものである。また、図４は、小径部１３，１４の長さＬを５μｍ〜２０μｍとした場合のノズルの開口径に対するメニスカス先端部の電界強度を示すものである。図３及び図４のいずれにおいても、ノズルの開口径が小さくなるほどメニスカス先端部の電界強度が大きくなっている。このように、開口径が小さいほど高い電界強度を得られて液滴を安定に吐出することが可能となるため、ノズル１０の開口径はより小さい方が好ましい。
【００４５】
また、ノズル１０は、ノズルプレート７の対向電極６に対向する面から突出せず、或いは３０μｍ程度しか突出しないように形成されており、液体吐出ヘッド４はフラットな吐出面を有するヘッドとして構成されている。
【００４６】
ボディ層８はシリコンプレートによって構成されている。ボディ層８のノズル１０に対応する位置には、ノズル１０の一端部とほぼ等しい内径を有するキャビティ１３が各々形成されており、ノズル１０から吐出される液体を一時貯蔵するようになっている。
【００４７】
また、ボディ層８の上面には、可撓性を有する金属薄板やシリコンなどよりなる図示しない可撓層が設けられており、この可撓層によって液体吐出ヘッド４が外界と画されている。なお、ボディ層８と図示しない可撓層との境界には、キャビティ１３に液体を供給するための図示しない流路が形成されている。
【００４８】
また、各キャビティ１３には、静電吸引力を生じさせる静電電圧を印加する静電電圧印加手段としての静電電圧電源１４が電気的に接続されている。これにより、静電電圧電源１４から各キャビティに静電電圧が印加されると、キャビティ１３及びノズル１０の内部の液体が同時に帯電され、液体吐出ヘッド４と対向電極６との間、特に液体と基材Ｋとの間に静電吸引力が発生するようになっている。
【００４９】
また、図示しない可撓層の上面であってキャビティ１３に対応する位置には、圧力発生手段として、圧電素子アクチュエータであるピエゾ素子１５が設けられている。なお、圧力発生手段は、本実施形態のような圧電素子アクチュエータのほか、静電アクチュエータやサーマル方式などを採用することも可能である。
【００５０】
また、各ピエゾ素子１５には、ピエゾ素子１５に駆動電圧を印加してピエゾ素子１５を変形させるための駆動電圧電源１６が各々接続されている。
【００５１】
また、静電電圧電源１４及び駆動電圧電源１６には、制御手段１７が電気的に接続されており、制御手段１７にはキャリッジ駆動機構１８が電気的に接続されている。
【００５２】
次に、本実施形態の液体吐出装置１の制御構成について説明する。
【００５３】
キャリッジ駆動機構１８は、走査手段としての機能を果たすものであり、液体の吐出時に、キャリッジ３をガイドレール２に沿って主走査方向Ｘに往復移動させるようになっている。
【００５４】
また、液体吐出ヘッド４が備える静電電圧電源１４は、液体の吐出時に、各キャビティ１３に静電電圧を印加するようになっている。これにより、キャビティ１３及びノズル１０の内部の液体が同時に帯電され、液体吐出ヘッド４と対向電極６との間、特に液体と基材Ｋとの間に静電吸引力が発生する。
【００５５】
また、駆動電圧電源１６は、液体の吐出時に、各ピエゾ素子１５に駆動電圧を印加することによりピエゾ素子１５を変形させて、ノズル１０の内部の液体に圧力を発生させ、吐出口９にメニスカスを形成させるようになっている。これにより、メニスカス先端部では非常に強い電界集中が生じる。そのため、電界の静電力によってメニスカスが引きちぎられ、ノズル１０の内部の液体から分離されて液滴となる。更に、液滴は静電力により加速され、対向電極６に支持された基材Ｋに引き寄せられて着弾する。その際、液滴は静電力の作用でより近い所に着弾しようとするため、基材Ｋに対する着弾の際の角度などが安定し正確に行われる。
【００５６】
また、制御手段１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えて構成され、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、静電電圧電源１４及び駆動電圧電源１６を駆動制御するようになっている。
【００５７】
具体的には、制御手段１７は、静電電圧電源１４がキャリッジ３の往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加してノズル１０から液体を吐出させるように制御するようになっている。本実施形態の静電電圧電源１４は、図５に示すように、キャリッジ３の往路において正極性電圧を印加し、キャリッジ３の復路において負極性電圧を印加する動作を繰り返すようになっている。なお、往路において負極性電圧を印加し、復路において正極性電圧を印加する構成としてもよい。
【００５８】
ここで、図６に静電電圧印加時間に対するメニスカス先端部の電界強度の変化を示す。図６に示すように、所定時間連続して静電電圧を印加すると、ノズルプレート７が分極してメニスカス先端部の電界強度が低下し始める。なお、電界強度が低下し始めるまでの所定時間は、ノズルプレート７の体積抵抗率によって相違する。このように、ノズルプレート７の分極により電界強度が低下すると、液体の吐出状態が変化し、また、液体が吐出できなくなる。
【００５９】
このように、同一極性の静電電圧を所定時間以上印加し続けるとノズルプレート７が分極してメニスカス先端部の電界強度が低下し始めることから、制御手段１７は、静電電圧電源１４にキャリッジ３の往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加させることにより、ノズルプレート７の分極を防止して、長時間継続して液体を吐出することを可能としている。
【００６０】
次に、液体吐出装置１を使用した本発明の液体吐出方法について説明する。
【００６１】
液体吐出ヘッド４が液体吐出動作を開始すると、キャリッジ駆動機構１８は、キャリッジ３をガイドレール２に沿って主走査方向Ｘに往復移動させる。
【００６２】
この際、制御手段１７は、静電電圧電源１４がキャリッジ３の往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加してノズル１０から液体を吐出させるように制御する。本実施形態の静電電圧電源１４は、図５に示すように、キャリッジ３の往路において正極性電圧を印加し、キャリッジ３の復路において負極性電圧を印加する動作を繰り返す。
【００６３】
一方、駆動電圧電源１６は、各ピエゾ素子１５に駆動電圧を印加することによりピエゾ素子１５を変形させて、ノズル１０の内部の液体に圧力を発生させ、吐出口９にメニスカスを形成させる。これにより、メニスカス先端部では非常に強い電界集中が生じ、電界の静電力によってメニスカスが引きちぎられて液滴となる。更に、液滴は静電力により加速され、対向電極６に支持された基材Ｋに引き寄せられて着弾する。
【００６４】
このように本実施形態に係る液体吐出装置１及び液体吐出方法によれば、絶縁性のフラットなノズルプレート７と対向電極６との間に同一極性の静電電圧を印加して液体の吐出動作を長時間続けると、ノズルプレート７の分極により電界強度が低下して液体の吐出ができなくなるが、液体吐出ヘッド４の往復移動の往路と復路とで逆極性の電圧を印加して液体を吐出させることにより、ノズルプレート４の分極を防止することが可能となる。これにより、液体吐出ヘッド４が生産ラインで使用される場合にも、液体の吐出不良により生産性を低下させることなく吐出動作を継続させることが可能となる。
また、突出高さ３０μｍ以下のフラットなノズル１０を使用することから、ノズル１０の突出量が小さいため、ノズル１０を破損させることなくワイプ操作を行うことが可能となる。
【００６５】
また、駆動電圧電源１６がピエゾ素子１５の駆動によりメニスカスを形成することによって、液滴吐出に必要な静電電圧を低下させることが可能となる。また、液体吐出動作の制御を、高電圧の静電電圧電源１４でなくメニスカスを隆起させるだけのピエゾ素子１５の駆動により行うことが可能となる。
【００６６】
また、突出高さ３０μｍ以下のフラットなノズル１０を使用する場合でも、本発明を適用することができる。また、ノズル１０の突出量が小さいため、ノズル１０を破損させることなくワイプ操作を行うことが可能となる。
【００６７】
また、ノズルプレート７の体積抵抗率を１０１５Ωｍ以上とすることで、メニスカス先端に強い電界を生じさせることができ、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
【００６８】
また、液体の吐出口を開口径１５μｍ未満とすることで、メニスカス先端部への電界集中が効果的に生じるため、液滴を効率よく安定的に吐出させることが可能となる。
【００６９】
以上詳細に説明したように、本発明の液体吐出装置及び液体吐出方法によれば、ノズルプレートにおける分極を防止し、長時間継続して液体を吐出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す概略図である。
【図３】ノズル径と電界強度との関係例を示すグラフである。
【図４】ノズル径と電界強度との他の関係例を示すグラフである。
【図５】本実施形態に係る液体吐出ヘッドに印加されるパルス電圧の一例を示す図である。
【図６】パルス時間に対するメニスカス先端部の電界強度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１  液体吐出装置
２  ガイドレール
３  キャリッジ
４  液体吐出ヘッド
５ａ，５ｂ  搬送ローラ
６  対向電極
７  ノズルプレート
８  ボディ層
９  吐出口
１０  ノズル
１１  大径部
１２  小径部
１３  キャビティ
１４  静電電圧電源
１５  ピエゾ素子
１６  駆動電圧電源
１７  制御手段
１８  キャリッジ駆動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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