静电吸引型流体排出装置从电源往喷嘴与绝缘衬底之间施加驱动电压，对供给喷嘴内的排出材料供给电荷，并使该排出材料从喷孔排出到绝缘衬底。喷嘴孔径为φ０．０１μｍ～φ２５μｍ，并且电源输出频率为大于等于１Ｈｚ的正负两个极性翻转的双极性脉冲电压，作为驱动电压。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过使墨汁等导电流体带电并从喷嘴对该流体进行静电吸引，将流体排出到对象物上的静电吸引型流体排出装置。
技术介绍
将墨汁等流体排出到对象物(记录媒体)上的流体喷射方式中，一般有作为喷墨打印机付诸实用的压电方式和感热方式等，但作为其它方式，还有使排出的流体为导电流体并且对导电流体施加电场，使其从喷嘴排出的静电吸引方式。作为这种静电吸引方式的流体排出装置(下文称为静电吸引型流体排出装置)，有例如在日本国专利公报的专利公开昭36-13768号公报(公告日为1961年8月18日)和日本国公开专利公报的专利公开2001-88306号公报(公开日为2001年4月3日)中公开的装置。而且，日本国公开专利公报的专利公开2000-127410号公报(公开日2005年5月9日)中，揭示了将喷嘴做成缝隙、并设置从喷嘴伸出的针电极，从而排出包含微粒子的墨汁的喷墨装置。例如，日本国公开专利公报的专利公开平8-238774号公报(公开日为1996年9月17日)公开了在喷嘴内部设置施加电压用的电极的喷墨装置。这里，说明已有静电吸引型流体排出装置的流体排出模型。作为静电吸引型流体排出装置、尤其是按需式静电吸引型流体排出装置的设计因素，有墨汁液体的导电性(例如电阻率106～1011Ωcm)、表面张力(例如0.020～0.040N/m)、黏度(例如0.011～0.015Pa·s)、施加电压(电场)。而且，作为施加电压，施加在喷嘴上的电压和喷嘴与对置电极之间的距离尤为重要。静电吸引型流体排出装置中，利用带电流体的不稳定性，图32示出其状况。将导电流体静置于均匀电场中，作用在导电流体表面的静电力使表面不稳定，促使生长拉丝(静电拉丝现象)。将这时的电场取为对喷嘴与和喷嘴隔开距离h地对置的对置电极之间施加电压V时产生的电场E0。物理上可导出这时的生长波长λc(例如“图像电子信息学会，第17卷，第4号，1988年，p.185～193”)，并可用下式表示。λc=2πγϵ0E0-2---(1)]]>其中，γ为表面张力(N/m)，ε0为真空的介电常数(F/m)，E0为电场强度(V/m)。在喷嘴直径d(m)小于λc时，不发生生长。即，式(2)为排出用的条件。d>λc2=πγϵ0E02---(2)]]>这里，E0是假设平行平板时的电场强度(V/m)，并且将喷嘴与对置电极之间的距离取为h(m)，加在喷嘴的电压取为V0，则形成式(3)。E0=V0h---(3)]]>因此，形成式(4)。d>πγh2ϵ0V02---(4)]]>流体排出装置中，为了可形成微细的点和线，一般希望要减小排出墨汁的喷嘴的直径。然而，当前付诸实用的压电方式和感热方式等流体排出装置中，难以减小喷嘴直径，使例如小于1pl的微小量流体排出。这是因为排出流体的喷嘴越微细，排出需要的压力越大。上述那样的流体排出装置存在液滴微细化与高精度化相矛盾的课题，难以同时实现两者。其原因如下。赋予喷嘴排出的液体的动能与液滴半径的立方成正比。因此，使喷嘴微细化时，排出的微细液滴不能确保经受排出时的空气阻力的程度的足够动能，受到空气滞留等造成的干扰，不能希望正确射中。而且，液滴越微细，表面张力效应越大，所以液滴的蒸气压变高，蒸发量激增。因此，微细液滴在飞翔中造成质量显著消失，存在连射中时都难保持液体形态的问题。又，基于上述已有静电吸引型流体排出装置的流体排出模型，根据上述式(2)，喷嘴孔径减小要求加大排出需要的电场强度。而且，如上述式(3)所示，电场强度取决于加在喷嘴上的电压V0和喷嘴与对置电极的距离，因而喷嘴孔径的减小导致驱动电压升高。这里，已有静电吸引型流体排出装置的驱动电压为大于等于1000V，非常高，因而考虑各喷孔间的泄漏和干涉时，难以小型化和高密度化，并且进一步减小喷嘴孔径时，上述问题更大。超过1000V的高电压的功率半导体通常高价且频率响应性低。专利公开昭36-13768号公报揭示的喷嘴孔径为0.127mm，专利公开2001-88306号公报揭示的喷嘴孔径范围为50～2000μm其中100～1000μm的范围较佳。关于喷嘴孔径，套用已有静电吸引型流体排出的典型工作条件略加计算，使表面张力为0.020N/m，电场强度为107V/m，代入上述式(1)进行计算，则生长波长λc为约140μm。即，作为极限喷嘴孔径，取得70μm的值。也就是说，上述条件下，即使采用107V/m的强电场，在喷嘴孔径为小于等于70μm时，除非采取施加背压以强制形成弯液面等处理，才不发生墨汁生长，因而认为静电吸引型流体排出不成立。即，可认为存在未兼顾微细喷嘴与驱动电压的低电压化的课题。综上所述，已有流体排出装置中，存在喷嘴微细化与高精度化相矛盾的课题，难以同时实现两者。尤其在静电吸引型流体排出装置中可认为存在未兼顾喷嘴微细化和驱动电压低电压化的课题。
技术实现思路
本专利技术是为解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种喷嘴微细化、微小流体排出和射中位置高精度化、而且驱动电压低电压化都得以实现的静电吸引型流体排出装置。为了达到上述目的，本专利技术的静电吸引型流体排出装置，从驱动电压施加单元往喷嘴与排出处构件(例如绝缘衬底)之间施加驱动电压，对供给喷嘴内的流体供给电荷，使该流体从喷孔排出到所述排出处构件，所述喷嘴的孔径为φ0.01μm～φ25μm；所述驱动电压施加单元输出频率为大于等于1Hz，并且正负两个极性翻转的双极性脉冲电压，作为所述驱动电压。本专利技术的静电吸引型流体排出方法，从驱动电压施加单元在喷嘴与排出处构件(例如绝缘衬底)之间施加驱动电压，对供给喷嘴内的流体供给电荷，使该流体从喷孔排出到所述排出处构件，所述喷嘴的孔径为φ0.01μm～φ25μm，所述驱动电压为频率大于等于1Hz，并且正负两个极性翻转的双极性脉冲电压。以往，静电吸引型流体排出装置中，由于喷嘴孔径缩小导致排出需要的电场强度加大，可认为不能兼顾喷嘴孔径微细化和驱动电压低电压化。针对这点，本申请的专利技术中，根据使喷嘴孔径为φ0.01μm～φ25μm的微细直径时产生局部电场从而排出的驱动电压可降低的新见识，通过将喷嘴孔径做成上述范围，实现兼顾喷嘴孔径微细化和驱动电压低电压化。上述组成中，加在喷嘴上的驱动电压是频率大于等于1Hz的正负两个极性翻转的双极性脉冲电压，因而能抑制排出处构件充电造成的排出处构件上液滴飞散区扩大和驱动电压升高。结果，能用喷嘴的低电压驱动而且鲜明地进行对排出处构件的微细图案的形成。本专利技术的静电吸引型流体排出装置，从驱动电压施加单元在喷嘴与排出处构件(例如绝缘衬底)之间施加驱动电压，对供给喷嘴内的流体供给电荷，使该流体从喷孔排出到所述排出处构件，所述喷嘴的孔径为φ0.01μm～φ25μm；所述驱动电压施加单元输出正负两个极性翻转的双极性脉冲电压作为所述驱动电压，相对于所述流体的电传导率σS/m和介电常数ε，输出由τ＝ε/σ决定的时间常数τ与驱动电压频率f Hz的关系为f≤1/(2τ)的电压。本专利技术的静电吸引型本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种静电吸引型流体排出装置，从驱动电压施加单元往喷嘴与排出处构件之间施加驱动电压，对供给喷嘴内的流体供给电荷，使该流体从喷孔排出到所述排出处构件，其特征在于，所述喷嘴的孔径为φ０．０１μｍ～φ２５μｍ；所述驱动电压施加单元输 出频率为大于等于１Ｈｚ，并且正负两个极性翻转的双极性脉冲电压作为所述驱动电压。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：西尾茂，岩下広信，山本和典，村田和広，
申请(专利权)人：夏普株式会社，柯尼卡美能达控股株式会社，独立行政法人产业技术总合研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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