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JP2006297176A - Droplet ejection apparatus and its driving method - Google Patents

Droplet ejection apparatus and its driving method Download PDF

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JP2006297176A
JP2006297176A JP2005117879A JP2005117879A JP2006297176A JP 2006297176 A JP2006297176 A JP 2006297176A JP 2005117879 A JP2005117879 A JP 2005117879A JP 2005117879 A JP2005117879 A JP 2005117879A JP 2006297176 A JP2006297176 A JP 2006297176A
Authority
JP
Japan
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ink
viscosity
drive voltage
droplet
head
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Withdrawn
Application number
JP2005117879A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Saito
正好 斎藤
Shinichiro Oba
伸一郎 大場
Kohei Okuyama
耕平 奥山
Jun Kudo
純 工藤
Kenichi Ono
健一 小野
Yushin Abe
裕進 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2005117879A priority Critical patent/JP2006297176A/en
Publication of JP2006297176A publication Critical patent/JP2006297176A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a droplet ejection apparatus capable of accurately forming a function film even if an ink viscosity is varied. <P>SOLUTION: The droplet ejection apparatus is provided with a viscosity measurement means 30 of the ink before ejection; and a control part 70 for determining a drive voltage wave form of an ink jet head 20 based on the viscosity measurement result of the viscosity measurement means 30. The control part 70 determines inclination of a negative slope part of the drive voltage wave form such that a delivery speed of the liquid drop from the ink jet head 20 becomes approximately constant and determines height of the negative slope part of the drive voltage wave form such that a weight after drying of the liquid drop ejected from the ink jet head 20 becomes approximately constant. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液滴吐出装置およびその駆動方法に関するものである。   The present invention relates to a droplet discharge device and a driving method thereof.

金属配線やカラーフィルタ等の機能膜の形成手法として、インクジェット法が開発されている。インクジェット法は、機能膜の形成材料を含むインクをインクジェットヘッドから吐出して機能膜を形成する手法である。そのインクジェットヘッドには、少なくともインクの液滴を吐出するノズルと、そのノズルに連通するインク室(圧力室)と、その圧力室内に圧力変化を生じさせるピエゾ素子等の駆動素子とが設けられている。そして、その駆動素子に所定波形の駆動電圧を印加し、圧力室内のインクに圧力変化を生じさせ、インクの液滴をノズルから吐出させて、その液滴を機能膜の形成位置に着弾させる。さらに、機能膜を形成すべき基板に対してインクジェットヘッドを相対移動させつつ、複数の液滴を吐出する。その後、吐出された液滴を乾燥させれば、所定形状の機能膜が形成される。このインクジェット法を採用することにより、所定量のインクを所定位置に正確に塗布することが可能になり、寸法精度に優れた機能膜を形成することができる。また、インクを効率的に使用することが可能になり、製造コストを低減することができる。
特開平9−141892号公報 特開平7−148920号公報
An ink jet method has been developed as a method for forming functional films such as metal wirings and color filters. The ink jet method is a method of forming a functional film by ejecting ink containing a functional film forming material from an ink jet head. The ink jet head is provided with at least a nozzle for ejecting ink droplets, an ink chamber (pressure chamber) communicating with the nozzle, and a driving element such as a piezo element that causes a pressure change in the pressure chamber. Yes. Then, a driving voltage having a predetermined waveform is applied to the driving element, a pressure change is caused in the ink in the pressure chamber, the ink droplet is ejected from the nozzle, and the droplet is landed on the formation position of the functional film. Furthermore, a plurality of droplets are ejected while moving the inkjet head relative to the substrate on which the functional film is to be formed. Thereafter, if the discharged droplets are dried, a functional film having a predetermined shape is formed. By employing this ink jet method, it becomes possible to accurately apply a predetermined amount of ink to a predetermined position, and a functional film having excellent dimensional accuracy can be formed. In addition, the ink can be used efficiently, and the manufacturing cost can be reduced.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-141892 Japanese Patent Laid-Open No. 7-148920

上述したインクジェット法を金属配線の形成などに工業応用する場合には、金属配線の形成材料等を溶媒に溶解して吐出すべきインクを作製する。しかしながら、インクの温度変化や長時間放置等により、インクに含まれる溶媒が蒸発して、インク粘度が大幅に変化するおそれがある。このようなインク粘度の変化にもかかわらず、同じ駆動電圧波形でインクジェットヘッドを駆動すると、インクジェットヘッドから吐出される液滴の速度が変化したり、吐出された液滴の乾燥後の重量が変化したりするといった問題がある。液滴の吐出速度が変化すると、液滴の着弾位置が変化して、機能膜を所定位置に形成することができなくなる。また液滴の乾燥後の重量が変化すると、機能膜を所定形状に形成することができなくなる。   When the above-described ink jet method is industrially applied to the formation of metal wirings, an ink to be ejected is prepared by dissolving a metal wiring forming material in a solvent. However, when the temperature of the ink changes or the ink is left for a long time, the solvent contained in the ink may evaporate and the ink viscosity may change significantly. Despite such changes in ink viscosity, when an inkjet head is driven with the same drive voltage waveform, the speed of the droplets ejected from the inkjet head changes or the weight of the ejected droplets after drying changes. There is a problem of doing. When the discharge speed of the droplet changes, the landing position of the droplet changes, and the functional film cannot be formed at a predetermined position. If the weight of the droplet after drying changes, the functional film cannot be formed into a predetermined shape.

そのため特許文献1には、記録ヘッドに隣接配置したインク供給タンクにおいてインク粘度を計測し、記録ヘッド部に存在するインク温度を制御することで、常に一定の適性粘度特性を持つインクを記録ヘッドから吐出させる技術が提案されている。しかしながら、インク温度を制御する場合には応答スピードが遅くなり、急激な粘度変化に対応することができない。   For this reason, in Patent Document 1, ink viscosity is measured in an ink supply tank disposed adjacent to the recording head, and the ink temperature always present in the recording head unit is controlled, so that an ink having a constant appropriate viscosity characteristic is always obtained from the recording head. Techniques for discharging are proposed. However, when the ink temperature is controlled, the response speed becomes slow and it is impossible to cope with a sudden change in viscosity.

また特許文献2には、インクジェットヘッドに温度検出用の感温素子を搭載し、温度変化に応じてインクジェットヘッドの駆動波形を微調整し、インク滴重量を安定して吐出させる技術が提案されている。しかしながら、この方法では、温度以外の要因で粘度が変化する場合に対応できない。   Patent Document 2 proposes a technique in which a temperature sensing element for temperature detection is mounted on an ink jet head, the drive waveform of the ink jet head is finely adjusted according to a temperature change, and ink droplet weight is stably ejected. Yes. However, this method cannot cope with the case where the viscosity changes due to factors other than temperature.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、インク粘度が変化しても、機能膜を精度良く形成することが可能な、液滴吐出装置およびその駆動方法の提供を目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides a droplet discharge device and a driving method thereof capable of forming a functional film with high accuracy even when the ink viscosity changes. Objective.

上記目的を達成するため、本発明の液滴吐出装置は、インクジェットヘッドからインクの液滴を吐出する液滴吐出装置であって、吐出前の前記インクの粘度を測定する粘度測定手段と、前記粘度測定手段による前記インクの粘度の測定結果に基づいて、前記インクジェットヘッドの駆動電圧波形を決定する制御部と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、インク粘度が変化しても、それに応じて液滴の吐出条件を調整することができる。これにより、機能膜を精度良く形成することができる。
In order to achieve the above object, a liquid droplet ejection apparatus according to the present invention is a liquid droplet ejection apparatus that ejects ink droplets from an inkjet head, the viscosity measuring means for measuring the viscosity of the ink before ejection, And a controller that determines a drive voltage waveform of the inkjet head based on a result of measuring the viscosity of the ink by a viscosity measuring unit.
According to this configuration, even if the ink viscosity changes, the droplet discharge conditions can be adjusted accordingly. Thereby, a functional film can be formed with high accuracy.

また前記粘度測定手段は、前記インクジェットヘッドの内部において前記インクの粘度を測定することが望ましい。
特に前記粘度測定手段は、前記液滴を吐出するため前記インクに圧力を付与する圧力室内において前記インクの粘度を測定することが望ましい。
この構成によれば、直近に液滴として吐出されるインクの粘度を測定するので、液滴の吐出条件を好適に調整することができる。これにより、機能膜を精度良く形成することができる。
The viscosity measuring unit preferably measures the viscosity of the ink inside the ink jet head.
In particular, the viscosity measuring means preferably measures the viscosity of the ink in a pressure chamber that applies pressure to the ink in order to eject the droplets.
According to this configuration, since the viscosity of the ink ejected as a droplet most recently is measured, the droplet ejection conditions can be suitably adjusted. Thereby, a functional film can be formed with high accuracy.

また前記制御部は、前記インクジェットヘッドからの前記液滴の吐出速度が所定値となるように、前記駆動電圧波形の負勾配部の幅を決定することが望ましい。
この構成によれば、インク粘度が変化しても、液滴の吐出速度を所定値とすることができる。これにより、液滴を所定位置に着弾させることが可能になり、機能膜を所定位置に精度良く形成することができる。
The controller preferably determines the width of the negative gradient portion of the drive voltage waveform so that the ejection speed of the droplets from the inkjet head becomes a predetermined value.
According to this configuration, even when the ink viscosity changes, the droplet ejection speed can be set to a predetermined value. Thereby, it becomes possible to land a droplet on a predetermined position, and a functional film can be accurately formed on a predetermined position.

また前記制御部は、前記インクジェットヘッドから吐出された前記液滴の乾燥後の重量が所定値となるように、前記駆動電圧波形の負勾配部の高さを決定することが望ましい。
この構成によれば、インク粘度が変化しても、吐出された液滴の乾燥後の重量を所定値とすることができる。これにより、機能膜を所定形状に精度良く形成することができる。
The controller may determine the height of the negative gradient portion of the drive voltage waveform so that the weight after drying of the droplets ejected from the inkjet head becomes a predetermined value.
According to this configuration, even if the ink viscosity changes, the weight of the discharged droplet after drying can be set to a predetermined value. Thereby, a functional film can be accurately formed in a predetermined shape.

一方、本発明の液滴吐出装置の駆動方法は、インクジェットヘッドからインクの液滴を吐出する液滴吐出装置の駆動方法であって、吐出前の前記インクの粘度を測定する工程と、前記インクの粘度の測定結果に基づいて、前記インクジェットヘッドの駆動電圧波形を決定する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、インク粘度が変化しても、それに応じて液滴の吐出条件を調整するので、機能膜を精度良く形成することができる。
On the other hand, the method for driving a droplet discharge device according to the present invention is a method for driving a droplet discharge device that discharges ink droplets from an inkjet head, the step of measuring the viscosity of the ink before discharge, and the ink And a step of determining a drive voltage waveform of the inkjet head based on the measurement result of the viscosity of the inkjet head.
According to this configuration, even if the ink viscosity changes, the droplet discharge conditions are adjusted accordingly, so that the functional film can be formed with high accuracy.

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.

(液滴吐出装置)
図1は、液滴吐出装置の斜視図である。図1において、X方向はベース12の左右方向であり、Y方向は前後方向であり、Z方向は上下方向である。液滴吐出装置10は、機能膜を形成すべき基板31を載置するテーブル46と、基板31に対して液滴を吐出するインクジェットヘッド(以下、単に「ヘッド」という。)20と、ヘッド20を駆動する制御部70とを主として構成されている。
(Droplet discharge device)
FIG. 1 is a perspective view of a droplet discharge device. In FIG. 1, the X direction is the left-right direction of the base 12, the Y direction is the front-rear direction, and the Z direction is the up-down direction. The droplet discharge device 10 includes a table 46 on which a substrate 31 on which a functional film is to be formed is placed, an inkjet head (hereinafter simply referred to as “head”) 20 that discharges droplets onto the substrate 31, and the head 20. And a control unit 70 for driving the motor.

基板31を載置するテーブル46は、第1移動手段14によりY方向に移動および位置決め可能とされ、モータ44によりθz方向に揺動および位置決め可能とされている。一方のヘッド20は、第2移動手段16によりX方向に移動および位置決め可能とされ、リニアモータ62によりZ方向に移動および位置決め可能とされている。またヘッド20は、モータ64,66,68により、それぞれα,β,γ方向に揺動および位置決め可能とされている。これにより、液滴吐出装置10は、テーブル46に載置される基板31と、ヘッド20のインク吐出面20Pとの相対的な位置および姿勢を、正確にコントロールすることができるようになっている。   The table 46 on which the substrate 31 is placed can be moved and positioned in the Y direction by the first moving means 14, and can be swung and positioned in the θz direction by the motor 44. One head 20 can be moved and positioned in the X direction by the second moving means 16, and can be moved and positioned in the Z direction by the linear motor 62. The head 20 can be swung and positioned in the α, β, and γ directions by motors 64, 66, and 68, respectively. Thereby, the droplet discharge device 10 can accurately control the relative position and posture of the substrate 31 placed on the table 46 and the ink discharge surface 20P of the head 20. .

なお液滴吐出装置には、ヘッド20におけるノズルの乾燥を防止するため、液滴吐出装置10の待機時にインク吐出面20Pをキャッピングするキャッピングユニット22が設けられている。またヘッド20におけるノズルの目詰まりを取り除くため、ノズルの内部を吸引するクリーニングユニット24が設けられている。なおクリーニングユニット24は、ヘッド20におけるインク吐出面20Pの汚れを取り除くため、インク吐出面20Pのワイピングを行うこともできるようになっている。   The droplet discharge device is provided with a capping unit 22 for capping the ink discharge surface 20P during standby of the droplet discharge device 10 in order to prevent the nozzles in the head 20 from drying. Further, in order to remove clogging of the nozzles in the head 20, a cleaning unit 24 for sucking the inside of the nozzles is provided. The cleaning unit 24 can also wipe the ink discharge surface 20P in order to remove dirt on the ink discharge surface 20P in the head 20.

(インクジェットヘッド)
図2は、インクジェットヘッドの側面断面図である。ヘッド20は、ヘッド本体90と、ヘッド本体90の一方面に装着されたノズルプレート92と、ヘッド本体90の多方面に装着されたピエゾ素子98とを主として構成されている。
(Inkjet head)
FIG. 2 is a side sectional view of the inkjet head. The head 20 mainly includes a head main body 90, a nozzle plate 92 mounted on one surface of the head main body 90, and piezo elements 98 mounted on various surfaces of the head main body 90.

インク吐出面を構成するノズルプレート92には、液滴を吐出するための複数のノズル91が整列配置されている。またヘッド本体90には、各ノズル91と連通する複数の圧力室93が形成されている。各圧力室93はリザーバ95に接続され、リザーバ95はインク導入口96に接続されている。そしてインク21は、インク導入口96からリザーバ95を通って各圧力室93に供給されるようになっている。一方、ヘッド本体90の上端面には、可撓性を有する振動板94が装着されている。その振動板94を挟んで各圧力室93の反対側には、それぞれピエゾ素子98が設けられている。ピエゾ素子98は、PZT等の圧電材料を電極で挟持したものである。その電極は、後述する制御部70に接続されている。   A plurality of nozzles 91 for discharging droplets are arranged in an array on the nozzle plate 92 that forms the ink discharge surface. The head main body 90 is formed with a plurality of pressure chambers 93 communicating with the nozzles 91. Each pressure chamber 93 is connected to a reservoir 95, and the reservoir 95 is connected to an ink inlet 96. The ink 21 is supplied from the ink introduction port 96 through the reservoir 95 to each pressure chamber 93. On the other hand, a flexible diaphragm 94 is attached to the upper end surface of the head main body 90. Piezo elements 98 are provided on opposite sides of the pressure chambers 93 with the diaphragm 94 interposed therebetween. The piezo element 98 is obtained by sandwiching a piezoelectric material such as PZT between electrodes. The electrodes are connected to a control unit 70 described later.

そして制御部70からピエゾ素子98に駆動電圧を印加すると、ピエゾ素子98が膨張変形または収縮変形する。ピエゾ素子98が収縮変形すると、圧力室93内の圧力が低下して、リザーバ95から圧力室93にインク21が流入する。またピエゾ素子98が膨張変形すると、圧力室93内の圧力が増加して、ノズル91からインク21の液滴が吐出される。なお、ピエゾ素子98に印加する駆動電圧を制御することにより、液滴の吐出条件を制御しうるようになっている。   When a driving voltage is applied from the control unit 70 to the piezo element 98, the piezo element 98 is expanded or contracted. When the piezoelectric element 98 contracts and deforms, the pressure in the pressure chamber 93 decreases, and the ink 21 flows from the reservoir 95 into the pressure chamber 93. Further, when the piezo element 98 is expanded and deformed, the pressure in the pressure chamber 93 is increased, and the droplet of the ink 21 is ejected from the nozzle 91. The droplet discharge conditions can be controlled by controlling the driving voltage applied to the piezo element 98.

なお液滴吐出方式として、ピエゾ素子の変形により圧力室内の圧力を変化させる上記ピエゾ方式の他に、インクを加熱して気泡(バブル)を発生させることにより圧力室内の圧力を変化させる方式など、公知の種々の技術を適用することができる。このうちピエゾ方式は、インクを加熱しないので材料の組成に悪影響を与えないなどの点で優れている。   In addition to the above-described piezo method for changing the pressure in the pressure chamber by deformation of the piezo element, a method for changing the pressure in the pressure chamber by heating the ink to generate bubbles (bubbles), etc. Various known techniques can be applied. Of these, the piezo method is superior in that it does not adversely affect the composition of the material because the ink is not heated.

(粘度測定手段)
上述したヘッド20の内部には、吐出前のインクの粘度を測定する粘度測定手段30が配設されている。この粘度測定手段30として、公知の粘度センサを採用することが可能である。この粘度センサ先端の測定部を圧力室93内に配置することにより、圧力室93におけるインクの粘度を測定することができるようになっている。ヘッド20には複数の圧力室93が設けられているが、そのうち1個の圧力室について粘度測定手段30を設ければよい。なお図2では、圧力室93におけるインクの粘度を測定する粘度測定手段30の他にも、リザーバ95およびインク導入口96におけるインクの粘度を測定する粘度測定手段が配設されている。この粘度測定手段30は、次述する制御部70に接続されている。
(Viscosity measuring means)
Inside the head 20 described above, viscosity measuring means 30 for measuring the viscosity of the ink before ejection is disposed. A known viscosity sensor can be employed as the viscosity measuring means 30. By arranging the measurement part at the tip of the viscosity sensor in the pressure chamber 93, the viscosity of the ink in the pressure chamber 93 can be measured. The head 20 is provided with a plurality of pressure chambers 93, and the viscosity measuring means 30 may be provided for one of the pressure chambers. In FIG. 2, in addition to the viscosity measuring unit 30 that measures the viscosity of the ink in the pressure chamber 93, a viscosity measuring unit that measures the viscosity of the ink in the reservoir 95 and the ink inlet 96 is provided. The viscosity measuring unit 30 is connected to a control unit 70 described below.

(制御部)
図3は、制御部のブロック図である。制御部70は、粘度測定手段30の粘度測定結果に基づいて、ヘッド20の駆動電圧波形を決定するものであり、A/D変換器71と、CPU72と、駆動回路76とを主として構成されている。
そのA/D変換器71は、粘度測定手段30の粘度測定結果をデジタル信号に変換するものである。またCPU72は、粘度比較部73と、波形決定部74とを備えている。粘度比較部73は、粘度測定結果とインクの標準粘度とを比較して差分を算出するものである。波形決定部74は、算出された差分からヘッド20の駆動電圧波形を決定するものである。その決定方法については後述する。また駆動回路76は、D/A変換器77と、増幅回路78とを備えている。D/A変換器は、決定されたヘッド20の駆動電圧波形をアナログ信号に変換するものである。増幅回路78は、駆動電圧波形を増幅してヘッドに出力するものである。
(Control part)
FIG. 3 is a block diagram of the control unit. The control unit 70 determines the drive voltage waveform of the head 20 based on the viscosity measurement result of the viscosity measuring unit 30, and mainly includes an A / D converter 71, a CPU 72, and a drive circuit 76. Yes.
The A / D converter 71 converts the viscosity measurement result of the viscosity measuring means 30 into a digital signal. The CPU 72 includes a viscosity comparison unit 73 and a waveform determination unit 74. The viscosity comparison unit 73 calculates a difference by comparing the viscosity measurement result with the standard viscosity of the ink. The waveform determination unit 74 determines the drive voltage waveform of the head 20 from the calculated difference. The determination method will be described later. The drive circuit 76 includes a D / A converter 77 and an amplifier circuit 78. The D / A converter converts the determined drive voltage waveform of the head 20 into an analog signal. The amplifier circuit 78 amplifies the drive voltage waveform and outputs it to the head.

(液滴吐出装置の駆動方法)
次に、上述した液滴吐出装置の駆動方法について説明する。
その前提として、吐出すべきインクの標準粘度を予め設定しておく。この標準粘度は、標準状態の液滴吐出装置の吐出開始時点におけるインクの粘度に設定すればよい。
(Droplet ejection device driving method)
Next, a method for driving the above-described droplet discharge device will be described.
As a premise, the standard viscosity of the ink to be ejected is set in advance. This standard viscosity may be set to the viscosity of the ink at the discharge start time of the droplet discharge device in the standard state.

また、ヘッドに印加する駆動電圧の標準波形を予め決定しておく。
図4(a)は、ヘッドの駆動電圧波形の説明図である。駆動電圧波形は主に、第1の正勾配部w1と、負勾配部w2と、第2の正勾配部w3とで構成されている。第1正勾配部w1および第2正勾配部w3では、ピエゾ素子が収縮変形して圧力室内の圧力が低下し、圧力室内にインクが流入する。また負勾配部w2では、ピエゾ素子98が膨張変形して圧力室内の圧力が増加し、ノズルからインクが吐出される。
Further, a standard waveform of the drive voltage applied to the head is determined in advance.
FIG. 4A is an explanatory diagram of the driving voltage waveform of the head. The drive voltage waveform mainly includes a first positive gradient portion w1, a negative gradient portion w2, and a second positive gradient portion w3. In the first positive gradient portion w1 and the second positive gradient portion w3, the piezoelectric element contracts and deforms, the pressure in the pressure chamber decreases, and ink flows into the pressure chamber. In the negative gradient portion w2, the piezoelectric element 98 expands and deforms to increase the pressure in the pressure chamber, and ink is ejected from the nozzle.

このような駆動電圧の標準波形として、標準粘度のインクを使用した場合に、所定位置に所定量の液滴が塗布されるような波形を決定しておく。所定位置に液滴を塗布するためには、吐出される液滴の速度を所定値とする必要があり、液滴の吐出時間を左右する負勾配部w2の幅T1を決定しておく。また所定量の液滴を塗布するためには、吐出される液滴の体積を所定値とする必要があり、液滴の吐出体積を左右する負勾配部w2の高さV1を決定しておく。このように決定した標準波形をヘッドに印加して、液滴吐出装置による液滴の吐出を開始する。   As a standard waveform of such a drive voltage, a waveform is determined so that when a standard viscosity ink is used, a predetermined amount of droplets are applied to a predetermined position. In order to apply a droplet to a predetermined position, it is necessary to set the velocity of the discharged droplet to a predetermined value, and the width T1 of the negative gradient portion w2 that determines the droplet discharge time is determined in advance. Further, in order to apply a predetermined amount of droplets, it is necessary to set the volume of the ejected droplets to a predetermined value, and the height V1 of the negative gradient portion w2 that determines the droplet ejection volume is determined in advance. . The standard waveform determined in this way is applied to the head, and droplet discharge by the droplet discharge device is started.

液滴吐出装置では、インクの温度変化や長時間放置等により、インクに含まれる溶媒が蒸発して、インク粘度が大幅に変化するおそれがある。このようなインク粘度の変化にもかかわらず、同じ駆動電圧波形でヘッドを駆動すると、ヘッドから吐出される液滴の速度が変化したり、吐出された液滴の乾燥後の重量が変化したりすることになる。液滴の吐出速度が変化すると、液滴の着弾位置が変化して、機能膜を所定位置に形成することができなくなる。また液滴の乾燥後の重量が変化すると、機能膜を所定形状に形成することができなくなる。   In the droplet discharge device, there is a possibility that the solvent contained in the ink evaporates due to a change in the temperature of the ink or the ink is left for a long time, and the ink viscosity changes significantly. Despite such changes in ink viscosity, when the head is driven with the same drive voltage waveform, the speed of the droplets ejected from the head changes, or the weight of the ejected droplets after drying changes. Will do. When the discharge speed of the droplet changes, the landing position of the droplet changes, and the functional film cannot be formed at a predetermined position. If the weight of the droplet after drying changes, the functional film cannot be formed into a predetermined shape.

そこで、インク粘度の変化に対応して、ヘッドの駆動電圧波形を調整する。なお駆動電圧波形を調整するタイミングは任意であり、液滴ごとに行ってもよいし、基板ごとに行ってもよいし、ロットごとに行ってもよい。またヘッドに形成された1個の圧力室におけるインク粘度の変化に対応して、ヘッドに形成された全てのピエゾ素子の駆動電圧波形を同様に調整すればよい。   Therefore, the drive voltage waveform of the head is adjusted in accordance with the change in ink viscosity. The timing for adjusting the drive voltage waveform is arbitrary, and may be performed for each droplet, for each substrate, or for each lot. Further, the drive voltage waveforms of all the piezo elements formed on the head may be similarly adjusted in accordance with the change in the ink viscosity in one pressure chamber formed on the head.

まず、図2に示す粘度測定手段30により、ヘッド20の内部におけるインクの粘度を測定して制御部70に出力する。本実施形態では、少なくとも圧力室93におけるインクの粘度を測定する。この圧力室93はノズル91に最も近いので、直近に液滴として吐出されるインクの粘度を測定することが可能になり、液滴の吐出条件を好適に調整することができるからである。ただし、圧力室93に粘度測定手段30を配置すると、圧力室93の内部におけるインクの流動が阻害されて、ノズル91から所定量の液滴を吐出できなくなる場合がある。この場合には、圧力室93より上流側の、リザーバ95やインク導入口96等のインク流路におけるインクの粘度を測定すればよい。例えばリザーバ95におけるインク粘度を測定する場合には、リザーバ95におけるインク粘度と圧力室93におけるインク粘度との関係を予め実験等で求めておき、リザーバ95におけるインク粘度の測定結果から圧力室93におけるインク粘度を予測して、制御部70に出力すればよい。   First, the viscosity measuring means 30 shown in FIG. 2 measures the viscosity of the ink inside the head 20 and outputs it to the control unit 70. In this embodiment, at least the viscosity of the ink in the pressure chamber 93 is measured. This is because the pressure chamber 93 is closest to the nozzle 91, so that it is possible to measure the viscosity of the ink discharged as a droplet most recently, and the droplet discharge conditions can be suitably adjusted. However, if the viscosity measuring means 30 is disposed in the pressure chamber 93, the flow of ink inside the pressure chamber 93 may be hindered, and a predetermined amount of droplets may not be ejected from the nozzle 91. In this case, it is only necessary to measure the viscosity of the ink in the ink flow path such as the reservoir 95 and the ink inlet 96 on the upstream side of the pressure chamber 93. For example, when the ink viscosity in the reservoir 95 is measured, the relationship between the ink viscosity in the reservoir 95 and the ink viscosity in the pressure chamber 93 is obtained in advance through experiments or the like, and the measurement result of the ink viscosity in the reservoir 95 The ink viscosity may be predicted and output to the control unit 70.

次に、図3に示す制御部70のA/D変換器71において、入力されたインク粘度の測定結果をデジタル信号に変換する。次にCPU72の粘度比較部73において、インク粘度の測定結果と予め決定した標準粘度とを比較し、両者の差分を算出する。ここで算出された差分が充分に小さい場合には、以下に説明する駆動電圧波形の調整を行わなくてもよい。   Next, in the A / D converter 71 of the control unit 70 shown in FIG. 3, the input measurement result of the ink viscosity is converted into a digital signal. Next, the viscosity comparison unit 73 of the CPU 72 compares the measurement result of the ink viscosity with a predetermined standard viscosity, and calculates the difference between the two. When the difference calculated here is sufficiently small, the drive voltage waveform described below need not be adjusted.

次に、CPU72の波形決定部74において、ヘッドの駆動電圧波形を決定する。インク粘度が増加すると、ノズルを通過する際の摩擦抵抗が増加するため、液滴の吐出速度が低下することになる。そこで、液滴の吐出速度を略一定の所定値に保持すべく、図4(b)に示すように、駆動電圧波形の負勾配部w2の幅を調整する。すなわち、負勾配部w2の傾きを増加させて、その幅をT1からT2に減少させる。具体的には、インク粘度の測定結果の標準粘度に対する差分と、駆動電圧波形の調整量との関係を予め実験等で求めておく。そして粘度比較部で算出した差分から、駆動電圧波形の調整量を求めて駆動電圧波形を決定する。逆に、インク粘度が低下すると、液滴の吐出速度が増加することになる。この場合には、液滴の吐出速度を略一定の所定値に保持するため、駆動電圧波形の負勾配部w2の幅を増加させる。   Next, the waveform determination unit 74 of the CPU 72 determines the drive voltage waveform of the head. As the ink viscosity increases, the frictional resistance when passing through the nozzles increases, so the droplet ejection speed decreases. Therefore, the width of the negative gradient portion w2 of the drive voltage waveform is adjusted as shown in FIG. 4B in order to maintain the droplet discharge speed at a substantially constant predetermined value. That is, the slope of the negative slope portion w2 is increased and its width is decreased from T1 to T2. Specifically, the relationship between the difference between the measurement result of the ink viscosity with respect to the standard viscosity and the adjustment amount of the drive voltage waveform is obtained in advance through experiments or the like. Then, an adjustment amount of the drive voltage waveform is obtained from the difference calculated by the viscosity comparison unit, and the drive voltage waveform is determined. Conversely, when the ink viscosity decreases, the droplet ejection speed increases. In this case, the width of the negative gradient portion w2 of the drive voltage waveform is increased in order to maintain the droplet discharge speed at a substantially constant predetermined value.

またインク粘度の増加は、ヘッド内部のインクの溶媒がノズル等から蒸発することによって発生するものと考えられる。この場合、インク濃度が増加するので、液滴の吐出量を一定に保持しても、吐出された液滴の乾燥後の重量は増加することになる。そこで、吐出された液滴の乾燥後の重量を略一定の所定値に保持すべく、図4(c)に示すように、駆動電圧波形の負勾配部w2の高さを調整する。すなわち、負勾配部w2の最大電圧を減少または最小電圧を増加させて、その高さをV1からV2に減少させる。具体的には、インク粘度の測定結果の標準粘度に対する差分と、駆動電圧波形の調整量との関係を、予め実験等で求めておく。そして、粘度比較部で算出した差分から、駆動電圧波形の調整量を求めて、駆動電圧波形を決定する。逆に、インク粘度が低下すると、吐出された液滴の乾燥後の重量が減少することになる。この場合には、吐出された液滴の乾燥後の重量を略一定の所定値に保持するため、駆動電圧波形の負勾配部w2の高さを増加させる。
以上により、駆動電圧波形が決定される。
The increase in the ink viscosity is considered to occur when the ink solvent in the head evaporates from the nozzle or the like. In this case, since the ink density increases, the weight of the discharged droplets after drying increases even if the droplet discharge amount is kept constant. Therefore, as shown in FIG. 4C, the height of the negative gradient portion w2 of the drive voltage waveform is adjusted in order to maintain the dried weight of the discharged droplets at a substantially constant predetermined value. That is, the maximum voltage of the negative gradient portion w2 is decreased or the minimum voltage is increased, and the height is decreased from V1 to V2. Specifically, the relationship between the difference between the measurement result of the ink viscosity with respect to the standard viscosity and the adjustment amount of the drive voltage waveform is obtained in advance through experiments or the like. And the adjustment amount of a drive voltage waveform is calculated | required from the difference calculated in the viscosity comparison part, and a drive voltage waveform is determined. On the other hand, when the ink viscosity decreases, the weight of the discharged droplet after drying decreases. In this case, the height of the negative gradient portion w2 of the drive voltage waveform is increased in order to maintain the dried weight of the discharged droplets at a substantially constant predetermined value.
As described above, the drive voltage waveform is determined.

次に、決定された駆動電圧波形を、図3に示す駆動回路のD/A変換器77においてアナログ信号に変換し、増幅回路78において増幅して、ヘッド20に出力する。
そして、図1に示す液滴吐出装置10においてヘッド20から液滴を吐出する。なお基板31に対してヘッド20を相対移動させつつ、複数の液滴を吐出する。その後、吐出された液滴を乾燥させることにより、基板31の表面に所定形状の機能膜が形成される。
Next, the determined drive voltage waveform is converted into an analog signal by the D / A converter 77 of the drive circuit shown in FIG. 3, amplified by the amplifier circuit 78, and output to the head 20.
Then, droplets are ejected from the head 20 in the droplet ejection apparatus 10 shown in FIG. A plurality of droplets are ejected while moving the head 20 relative to the substrate 31. Thereafter, the discharged droplets are dried, whereby a functional film having a predetermined shape is formed on the surface of the substrate 31.

本実施形態では、粘度測定手段によるインク粘度の測定結果に基づいて、ヘッド20からの液滴の吐出速度が略一定となるように、ヘッド20の駆動電圧波形を決定した。そのため、インク粘度が変化しても、略一定の吐出速度で液滴を吐出することができる。これにより、液滴を所定位置に着弾させることが可能になり、機能膜を所定位置に形成することができる。   In the present embodiment, the driving voltage waveform of the head 20 is determined so that the ejection speed of the droplets from the head 20 is substantially constant based on the measurement result of the ink viscosity by the viscosity measuring unit. Therefore, even if the ink viscosity changes, it is possible to eject droplets at a substantially constant ejection speed. Thereby, it becomes possible to land a droplet on a predetermined position, and a functional film can be formed on a predetermined position.

また本実施形態では、粘度測定手段によるインク粘度の測定結果に基づいて、吐出された液滴の乾燥後の重量が略一定となるように、ヘッド20の駆動電圧波形を決定した。そのため、インク粘度が変化しても、吐出された液滴の乾燥後の重量が略一定とすることができる。これにより、機能膜を所定形状に形成することができる。   In the present embodiment, the driving voltage waveform of the head 20 is determined based on the measurement result of the ink viscosity by the viscosity measuring unit so that the weight of the discharged droplet after drying is substantially constant. Therefore, even if the ink viscosity changes, the weight of the discharged droplet after drying can be made substantially constant. Thereby, a functional film can be formed in a predetermined shape.

そして、本実施形態の液滴吐出装置およびその駆動方法は、金属配線の形成やカラーフィルタの形成、有機EL素子の形成、液晶材料の塗布などに工業応用が可能であり、また民生用プリンタにも応用が可能である。いずれの場合にも、インク粘度の変化にかかわらず、機能膜を精度良く形成することができる。   The droplet discharge device and the driving method thereof according to the present embodiment can be industrially applied to the formation of metal wiring, the formation of color filters, the formation of organic EL elements, the application of liquid crystal materials, etc. Can also be applied. In any case, the functional film can be formed with high accuracy regardless of the change in ink viscosity.

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific materials and configurations described in the embodiments are merely examples, and can be changed as appropriate.

液滴吐出装置の斜視図である。It is a perspective view of a droplet discharge device. インクジェットヘッドの側面断面図である。It is side surface sectional drawing of an inkjet head. 制御部のブロック図である。It is a block diagram of a control part. ヘッドの駆動電圧波形の説明図である。It is explanatory drawing of the drive voltage waveform of a head.

符号の説明Explanation of symbols

20‥インクジェットヘッド 30‥粘度測定手段 70‥制御部   20. Inkjet head 30 ... Viscosity measuring means 70 ... Control unit

Claims (6)

インクジェットヘッドからインクの液滴を吐出する液滴吐出装置であって、
吐出前の前記インクの粘度を測定する粘度測定手段と、
前記粘度測定手段による前記インクの粘度の測定結果に基づいて、前記インクジェットヘッドの駆動電圧波形を決定する制御部と、
を有することを特徴とする液滴吐出装置。
A droplet discharge device that discharges ink droplets from an inkjet head,
Viscosity measuring means for measuring the viscosity of the ink before ejection;
A control unit for determining a drive voltage waveform of the inkjet head based on a measurement result of the viscosity of the ink by the viscosity measuring unit;
A droplet discharge apparatus comprising:
前記粘度測定手段は、前記インクジェットヘッドの内部において前記インクの粘度を測定することを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。   The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the viscosity measuring unit measures the viscosity of the ink inside the ink jet head. 前記粘度測定手段は、前記液滴を吐出するため前記インクに圧力を付与する圧力室内において前記インクの粘度を測定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液滴吐出装置。   3. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the viscosity measuring unit measures the viscosity of the ink in a pressure chamber that applies pressure to the ink to discharge the droplet. 4. 前記制御部は、前記インクジェットヘッドからの前記液滴の吐出速度が所定値となるように、前記駆動電圧波形の負勾配部の幅を決定することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の液滴吐出装置。   4. The control unit according to claim 1, wherein the controller determines a width of a negative gradient portion of the drive voltage waveform so that a discharge speed of the droplets from the inkjet head becomes a predetermined value. 5. The droplet discharge device according to any one of the above. 前記制御部は、前記インクジェットヘッドから吐出された前記液滴の乾燥後の重量が所定値となるように、前記駆動電圧波形の負勾配部の高さを決定することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の液滴吐出装置。   The control unit determines a height of a negative gradient portion of the drive voltage waveform so that a weight after drying of the droplets discharged from the inkjet head becomes a predetermined value. The droplet discharge device according to claim 4. インクジェットヘッドからインクの液滴を吐出する液滴吐出装置の駆動方法であって、
吐出前の前記インクの粘度を測定する工程と、
前記インクの粘度の測定結果に基づいて、前記インクジェットヘッドの駆動電圧波形を決定する工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出装置の駆動方法。
A method of driving a droplet discharge device that discharges ink droplets from an inkjet head,
Measuring the viscosity of the ink before ejection;
Determining a drive voltage waveform of the inkjet head based on the measurement result of the viscosity of the ink;
A method for driving a droplet discharge device, comprising:
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JP2011192917A (en) * 2010-03-16 2011-09-29 Fujifilm Corp Resist composition arrangement device and method of manufacturing pattern form
WO2012133728A1 (en) * 2011-03-25 2012-10-04 Fujifilm Corporation Functional liquid ejection apparatus, functional liquid ejection method and imprinting system
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