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JP2007260576A - Coating apparatus and coating method - Google Patents

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JP2007260576A
JP2007260576A JP2006090039A JP2006090039A JP2007260576A JP 2007260576 A JP2007260576 A JP 2007260576A JP 2006090039 A JP2006090039 A JP 2006090039A JP 2006090039 A JP2006090039 A JP 2006090039A JP 2007260576 A JP2007260576 A JP 2007260576A
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JP
Japan
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liquid
substrate
electrode
coating
surface acoustic
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Pending
Application number
JP2006090039A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Fujita
博 藤田
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating apparatus and a coating method which enable an efficient coating by jetting droplets with good controllability. <P>SOLUTION: The coating apparatus comprises a substrate made of a piezoelectric material, an electrode formed on the substrate for oscillating surface acoustic wave, and a liquid storage chamber formed on the substrate and having a discharge port and the liquid in the liquid storage chamber is discharged through the discharge port by the surface acoustic wave transmitted on the surface of the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、塗布装置及び塗布方法に関し、より詳細には、表面弾性波によって液体を吐出する塗布装置及び塗布方法に関する。   The present invention relates to a coating apparatus and a coating method, and more particularly to a coating apparatus and a coating method for discharging a liquid by surface acoustic waves.

印刷などに用いられるインクジェット装置としては、例えば、ピエゾ型のインクジェット装置などが広く普及している。ピエゾ型のインクジェット装置では、ピエゾ素子の伸縮により液が吐出されるため、貯液部から吐出される液は滴となる。滴の大きさは貯液部容量、滴が吐出される細孔径、電荷量などに影響される。このため、大面積基板などへの塗布装置としては不十分である。また吐出方向や吐出面積を調節しづらいという問題があった。   As an inkjet apparatus used for printing or the like, for example, a piezo-type inkjet apparatus is widely used. In a piezo-type ink jet device, liquid is ejected by expansion and contraction of the piezo element, so that the liquid ejected from the liquid storage unit is droplets. The size of the droplet is affected by the capacity of the liquid storage section, the diameter of the pore from which the droplet is discharged, the amount of charge, and the like. For this reason, it is insufficient as a coating apparatus for a large area substrate. There is also a problem that it is difficult to adjust the discharge direction and the discharge area.

液体を正確に吐出するために、伝播面上に表面弾性波を発生させ、伝播面の端に導いた液体をミストとして吐出、飛翔させるピペットの技術開示例がある(特許文献1)。   In order to accurately discharge a liquid, there is a technical disclosure example of a pipette that generates surface acoustic waves on a propagation surface and discharges and flies the liquid guided to the end of the propagation surface as a mist (Patent Document 1).

しかしながら、この開示例においても、塗布装置用途にとって重要である吐出させる液滴の量、方向、吐出位置、及び吐出面積などを制御するのは困難である。
特開2001−212469号公報
However, even in this disclosed example, it is difficult to control the amount, direction, discharge position, discharge area, and the like of droplets to be discharged, which are important for application apparatus applications.
JP 2001-212469 A

本発明は、液滴を制御性良く吐出し、効率よく塗布できる塗布装置及び塗布方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a coating apparatus and a coating method capable of ejecting droplets with good controllability and applying them efficiently.

本発明の一態様によれば、圧電材料からなる基板と、前記基板上に設けられ、表面弾性波を励振する電極と、前記基板上に設けられ、吐出口を有する貯液室と、を備え、前記貯液室内の液体は、前記基板の表面を伝播する表面弾性波により前記吐出口から吐出されることを特徴とする塗布装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, the apparatus includes a substrate made of a piezoelectric material, an electrode provided on the substrate and exciting a surface acoustic wave, and a liquid storage chamber provided on the substrate and having a discharge port. The application apparatus is characterized in that the liquid in the liquid storage chamber is discharged from the discharge port by surface acoustic waves propagating on the surface of the substrate.

また、本発明の他の一態様によれば、上記の塗布装置を用い、前記表面弾性波の共振周波数を含む高周波電力を前記電極に印加する時に、周波数変調、振幅変調、周波数掃引のうちのいずれかを実行することにより前記液体の吐出角度を特定軸方向に変化させながら特定領域に塗布することを特徴とする塗布方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, when the high frequency power including the resonance frequency of the surface acoustic wave is applied to the electrode using the coating apparatus, the frequency modulation, the amplitude modulation, and the frequency sweep are selected. By performing either one of the methods, an application method is provided in which the liquid is applied to a specific region while changing the discharge angle of the liquid in a specific axis direction.

本発明によれば、液滴の吐出を細かく調節でき、効率よく塗布できる塗布装置及び塗布方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a coating apparatus and a coating method that can finely adjust the ejection of droplets and that can be efficiently coated.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1具体例にかかる塗布装置1を例示する模式図であり、図1(a)は模式断面図、図1(b)は図1(a)におけるA−A線に沿った模式断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A and 1B are schematic views illustrating a coating apparatus 1 according to a first specific example of the present invention, in which FIG. 1A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 1B is a line AA in FIG. It is a schematic cross section along the line.

本塗布装置1は主として、表面弾性波(SAW:Surface Acoustic Wave)を伝播可能な圧電材料からなる基板2と、基板2の主面面に形成された櫛歯電極(IDT:Inter Digital Transducer)3と、櫛歯電極3を励振する発振器5と、基板2の一主面と櫛歯電極3を覆うように設けられた貯液室7と、を備えている。   The coating apparatus 1 mainly includes a substrate 2 made of a piezoelectric material capable of propagating a surface acoustic wave (SAW), and a comb electrode (IDT: Inter Digital Transducer) 3 formed on the main surface of the substrate 2. And an oscillator 5 for exciting the comb-tooth electrode 3, and a liquid storage chamber 7 provided so as to cover the one main surface of the substrate 2 and the comb-tooth electrode 3.

基板2としては、例えば、128°YカットのLiNbOなどの圧電単結晶などからなる板状の基板を用いることができる。また、櫛歯電極3は、例えば、AuやAlなどの金属膜からなり、弾性表面波を励振できるように櫛型形状とする。一般にこの電極パターンは微細となるので、リソグラフィー法などによって形成される。櫛歯電極3の両端は、電極パッド4を介して発振器5に接続されている。発振器5は、圧電単結晶基板2の種類と櫛歯電極3の周期とから決定される共振周波数で発振し、連続的または間欠的に櫛歯電極3をに電力を供給する。発振器5に特定電力以上の電力をかけると、櫛歯電極3の直下の圧電単結晶基板2が励振され、圧電単結晶基板2の主面に表面弾性波が発生する。 As the substrate 2, for example, a plate-like substrate made of a piezoelectric single crystal such as 128 ° Y-cut LiNbO 3 can be used. The comb electrode 3 is made of, for example, a metal film such as Au or Al and has a comb shape so that a surface acoustic wave can be excited. Since this electrode pattern is generally fine, it is formed by a lithography method or the like. Both ends of the comb electrode 3 are connected to the oscillator 5 via the electrode pads 4. The oscillator 5 oscillates at a resonance frequency determined from the type of the piezoelectric single crystal substrate 2 and the period of the comb electrode 3 and supplies power to the comb electrode 3 continuously or intermittently. When power higher than a specific power is applied to the oscillator 5, the piezoelectric single crystal substrate 2 immediately below the comb electrode 3 is excited, and surface acoustic waves are generated on the main surface of the piezoelectric single crystal substrate 2.

また、櫛歯電極3と基板2の伝播面とを覆うように、貯液室7が設けられている。貯液室7内に設けられている供給口8から、特定圧力に保たれている液体9が供給され貯液室7を液体9で充填することができる。また、供給口8と対向する側に設けられた排出口13から、液体9を適宜排出する。さらに、図1(a)に例示されるように、貯液室7の下部であり表面弾性波の伝播面の端部近傍には、液体9を吐出するための、微細なスリット状または孔状の吐出口10が設けられている。   A liquid storage chamber 7 is provided so as to cover the comb electrode 3 and the propagation surface of the substrate 2. A liquid 9 maintained at a specific pressure is supplied from a supply port 8 provided in the liquid storage chamber 7, and the liquid storage chamber 7 can be filled with the liquid 9. Further, the liquid 9 is appropriately discharged from the discharge port 13 provided on the side facing the supply port 8. Further, as illustrated in FIG. 1A, a fine slit or hole for discharging the liquid 9 is provided in the lower part of the liquid storage chamber 7 and in the vicinity of the end portion of the surface acoustic wave propagation surface. The discharge port 10 is provided.

そして、本具体例に係る塗布装置1においては、櫛歯電極3と、貯液室7内の基板2との上面を覆うように絶縁膜11が形成されている。この場合、絶縁膜11は、吐出口10の近傍まで設けられている。つまり、絶縁膜11は、吐出口10から微少量内側に後退した位置まで形成されている。その結果として、貯液室7内の基板2は、絶縁膜11に覆われている領域と、絶縁膜11ではなく液体9と接触している領域とからなる。   In the coating apparatus 1 according to this example, the insulating film 11 is formed so as to cover the upper surfaces of the comb-tooth electrode 3 and the substrate 2 in the liquid storage chamber 7. In this case, the insulating film 11 is provided up to the vicinity of the ejection port 10. In other words, the insulating film 11 is formed up to a position retracted slightly inward from the ejection port 10. As a result, the substrate 2 in the liquid storage chamber 7 includes a region covered with the insulating film 11 and a region in contact with the liquid 9 instead of the insulating film 11.

発振器5からの電力が電極パッド4に印加されると、圧電単結晶基板2が励振されて表面弾性波が発生する。表面弾性波は、櫛歯電極3からスリット状の吐出口10が設けられている基板2の端部に向かって基板2と絶縁膜11との界面を伝播する。そして、表面弾性波が、基板2が絶縁膜11に覆われていない領域に到達すると、接触している液体9に作用する。このとき、表面弾性波のレイリー波が、液体9に、発振周期によって決まる特定方向に、連続の力を及ぼす。この力によって、液体9が吐出口10から吐出され、塗布面に塗布される。   When electric power from the oscillator 5 is applied to the electrode pad 4, the piezoelectric single crystal substrate 2 is excited to generate a surface acoustic wave. The surface acoustic wave propagates through the interface between the substrate 2 and the insulating film 11 from the comb-tooth electrode 3 toward the end of the substrate 2 where the slit-like discharge port 10 is provided. When the surface acoustic wave reaches a region where the substrate 2 is not covered with the insulating film 11, the surface acoustic wave acts on the contacted liquid 9. At this time, the Rayleigh wave of the surface acoustic wave exerts a continuous force on the liquid 9 in a specific direction determined by the oscillation period. By this force, the liquid 9 is discharged from the discharge port 10 and applied to the application surface.

ここで、表面弾性波のうちのレイリー波が基板2の上面を伝播するときに、絶縁膜11が及ぼす影響について説明する。
図2は、絶縁膜11に覆われた基板2上をレイリー波が伝播する様子を表す模式図である。
また、図3は、比較例として、絶縁膜11に覆われていない基板2上をレイリー波が伝播する様子を表す模式図である。
Here, the influence of the insulating film 11 when the Rayleigh wave among the surface acoustic waves propagates through the upper surface of the substrate 2 will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which Rayleigh waves propagate on the substrate 2 covered with the insulating film 11.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which Rayleigh waves propagate on the substrate 2 not covered with the insulating film 11 as a comparative example.

まず、図3に表す比較例を見ると、表面弾性波伝播する方向Aに沿ってレイリー波Lが伝播するにつれて、レイリー波Lが大きく減衰していることがわかる。つまり、基板2が絶縁膜11に覆われていないため、レイリー波Lは液体9の界面に直接作用し(力F)、吸収される。その結果、吐出口10の付近に到達したレイリー波Lは、既に大きく減衰しており、液体9を吐出するのに必要な力を有効に作用させることができない。   First, it can be seen from the comparative example shown in FIG. 3 that the Rayleigh wave L is greatly attenuated as the Rayleigh wave L propagates along the direction A in which the surface acoustic wave propagates. That is, since the substrate 2 is not covered with the insulating film 11, the Rayleigh wave L directly acts on the interface of the liquid 9 (force F) and is absorbed. As a result, the Rayleigh wave L that has reached the vicinity of the discharge port 10 has already been greatly attenuated, and the force necessary to discharge the liquid 9 cannot be effectively applied.

これに対して、図2に表すように本具体例に係る塗布装置1においては、絶縁膜11が、吐出口10から微少量内側に後退した位置まで形成されている。基板2は、絶縁膜11に覆われている領域R1と、絶縁膜11ではなく液体9と接触している領域R2とからなる。レイリー波Lはまず、領域R1において基板2と絶縁膜11との界面を、伝播方向Aに沿って伝播する。領域R1においては、レイリー波Lが液体9と接触していないので、レイリー波の減衰を抑えることができる。その結果、領域R2に到達したレイリー波は、液体9に対して、吐出するのに十分な力Fを有効に作用させることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 2, in the coating apparatus 1 according to this specific example, the insulating film 11 is formed to a position retracted slightly inward from the discharge port 10. The substrate 2 includes a region R1 covered with the insulating film 11 and a region R2 in contact with the liquid 9 instead of the insulating film 11. The Rayleigh wave L first propagates along the propagation direction A along the interface between the substrate 2 and the insulating film 11 in the region R1. In the region R1, since the Rayleigh wave L is not in contact with the liquid 9, the attenuation of the Rayleigh wave can be suppressed. As a result, the Rayleigh wave that has reached the region R <b> 2 can effectively act on the liquid 9 with a force F sufficient to be discharged.

すなわち、表面弾性波(レイリー波)の伝播経路の大部分を絶縁膜11で覆うことによって、レイリー波が液体9によって減衰されるのを防ぐことができる。その結果、吐出口10付近までレイリー波Lのエネルギーを維持させ、レイリー波Lが液体9を吐出するのに必要な力Fを有効に作用することができる。   That is, it is possible to prevent the Rayleigh wave from being attenuated by the liquid 9 by covering most of the propagation path of the surface acoustic wave (Rayleigh wave) with the insulating film 11. As a result, the energy of the Rayleigh wave L can be maintained up to the vicinity of the ejection port 10, and the force F necessary for the Rayleigh wave L to eject the liquid 9 can be effectively applied.

また、吐出する液体9の吐出量や、吐出方向を細かく調節することも容易である。例えば、絶縁膜11の端面の位置を制御することにより、液体9へのレイリー波の作用点を制御できる。つまり、貯液室7の第2の側面から絶縁膜11までの距離Xを変化させると、液体9へのレイリー波の作用点と、液体9へレイリー波が作用する力の大きさとが変化するので、液体9の吐出方向と吐出量とを、正確に制御できる。   It is also easy to finely adjust the discharge amount and discharge direction of the liquid 9 to be discharged. For example, by controlling the position of the end face of the insulating film 11, the point of action of Rayleigh waves on the liquid 9 can be controlled. That is, when the distance X from the second side surface of the liquid storage chamber 7 to the insulating film 11 is changed, the action point of the Rayleigh wave to the liquid 9 and the magnitude of the force at which the Rayleigh wave acts on the liquid 9 change. Therefore, the discharge direction and the discharge amount of the liquid 9 can be accurately controlled.

さらに、絶縁膜11は、櫛歯電極3の損傷を防止する役目も有する。貯液室7内の液体9が導電性の場合、櫛歯電極3と液体9とが直接接触すると電気的な短絡を起こしたり、あるいはエッチングされたり腐食して、櫛歯電極3が損傷する可能性もある。これに対して、櫛歯電極3の上に絶縁膜11を設けることにより、櫛歯電極3の損傷を防ぐことかできる。   Furthermore, the insulating film 11 also has a function of preventing the comb electrode 3 from being damaged. When the liquid 9 in the liquid storage chamber 7 is conductive, if the comb electrode 3 and the liquid 9 are in direct contact, an electrical short circuit may occur, or etching or corrosion may damage the comb electrode 3. There is also sex. On the other hand, by providing the insulating film 11 on the comb electrode 3, damage to the comb electrode 3 can be prevented.

以上、絶縁膜11による主な効果を述べた。吐出口10からの液体9の吐出方向と吐出量は、発振器5によっても制御できる。すなわち、発振器5からは、連続または間欠的に任意の電力が櫛歯電極3に供給される。その際に、特定電力範囲における電圧変調やスイープ、もしくは特定の周波数幅における周波数変調やスイープを行なうことによって、液体9に作用する力が変動する。その結果、レイリー波によって発生する特定方向への力とと重力との関係が変化するため、液体9の吐出方向を微小量連続的に変化することができる。これを連続的に行なえば、特定面積を塗布することが可能となる。また、これら電力および周波数を任意に調整すれば、吐出方向を微小量調整することが可能になる。   The main effects of the insulating film 11 have been described above. The discharge direction and the discharge amount of the liquid 9 from the discharge port 10 can also be controlled by the oscillator 5. That is, arbitrary power is supplied from the oscillator 5 to the comb electrode 3 continuously or intermittently. At that time, the force acting on the liquid 9 varies by performing voltage modulation or sweep in a specific power range or frequency modulation or sweep in a specific frequency range. As a result, since the relationship between the force in a specific direction generated by the Rayleigh wave and the gravity changes, the discharge direction of the liquid 9 can be continuously changed by a minute amount. If this is performed continuously, a specific area can be applied. Further, if these power and frequency are arbitrarily adjusted, the ejection direction can be adjusted by a minute amount.

上述したように、本具体例に係る塗布装置1によると、塗布対象面の特定の場所に液を吐出して膜形成を行なう際に、表面弾性波素子を発振源として使用し、表面弾性波によるレイリー波を液体に作用させる。そして、吐出口から連続的および間欠的に液体を塗布対象面に吐出し、任意の場所に効率よく膜形成することができる。発振電力を制御することにより吐出角度を変化させ、1素子当たりの塗布面積を広くすると共に、連続的な吐出が可能となるため、塗布時間の短縮による生産性の向上を期待できる。   As described above, according to the coating apparatus 1 according to this example, the surface acoustic wave element is used as an oscillation source when a film is formed by discharging a liquid to a specific place on the coating target surface. Acts on the liquid Rayleigh wave. Then, the liquid can be discharged from the discharge port continuously and intermittently onto the application target surface, and a film can be efficiently formed at an arbitrary place. By controlling the oscillation power, the discharge angle is changed, the application area per element is widened, and continuous discharge is possible. Therefore, it is possible to expect an improvement in productivity by shortening the application time.

また、表面弾性波(レイリー波)の伝播経路の大部分を絶縁膜11で覆うことによって、レイリー波が液体9によって減衰されるのを防ぐことができるので、発振器5に印加する電力を低減できる。つまり、塗布装置の消費電力を低減できる。さらに、絶縁膜11の端面を制御することにより、吐出する液体9の吐出量や、吐出方向を細かく調節することも容易である。   Further, since most of the propagation path of the surface acoustic wave (Rayleigh wave) is covered with the insulating film 11, it is possible to prevent the Rayleigh wave from being attenuated by the liquid 9, so that the power applied to the oscillator 5 can be reduced. . That is, the power consumption of the coating apparatus can be reduced. Further, by controlling the end face of the insulating film 11, it is easy to finely adjust the discharge amount and discharge direction of the liquid 9 to be discharged.

また、ピエゾ式インクジェットユニットよりも安価な表面弾性波素子を用いることで塗布装置を安価に提供することが可能となる。
本具体例に係る塗布装置は、プリンターとしてだけではなく、半導体装置の微細加工、液晶表示装置の製造などにおける様々な塗布工程に用いることができる。
Further, by using a surface acoustic wave element that is less expensive than a piezo-type ink jet unit, a coating apparatus can be provided at a low cost.
The coating apparatus according to this example can be used not only as a printer but also in various coating processes in fine processing of semiconductor devices, manufacturing of liquid crystal display devices, and the like.

次に、本発明の第2具体例について説明する。
図4は、本発明の第2具体例に係る塗布装置1を例示する模式図である。すなわち、図4(a)は、本実施例に係る塗布装置1の模式断面図であり、図4(b)は、図4(a)におけるB−B線に沿った模式断面図である。
本具体例の塗布装置は、貯液室7の大きさが、前述した実施形態に係る塗布装置と異なる。すなわち、本塗布装置においては、櫛歯電極3は貯液室7の外部に配置され、表面弾性波の伝播経路である基板2の上面のみに貯液室7が設けられている。
Next, a second specific example of the present invention will be described.
FIG. 4 is a schematic view illustrating the coating apparatus 1 according to the second specific example of the invention. 4A is a schematic cross-sectional view of the coating apparatus 1 according to the present embodiment, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view along the line BB in FIG. 4A.
In the coating apparatus of this specific example, the size of the liquid storage chamber 7 is different from the coating apparatus according to the above-described embodiment. That is, in this coating apparatus, the comb electrode 3 is disposed outside the liquid storage chamber 7, and the liquid storage chamber 7 is provided only on the upper surface of the substrate 2 that is a propagation path of the surface acoustic wave.

本具体例においても、表面弾性波の伝播面(基板2)の大部分と、櫛歯電極3の上面とを絶縁膜11で覆っている。その結果、前述した具体例と同様に、伝播面上に貯液室7などの構成材を接触させると表面弾性波が減衰するが、絶縁膜11を形成することによって、表面弾性波の伝播経路が伝播面と絶縁膜11との界面となるので、絶縁膜11上に貯液室7の構造材を接触させても表面弾性波の減衰が抑制される。この結果、貯液室7の封止性が改善されて、液体9の充填や液圧の制御性が格段に向上する
また、本具体例においても、櫛歯電極3と伝播面(基板2)との上面に絶縁膜11を形成しているので、液体9によるレイリー波の減衰や、櫛歯電極3の損傷を防ぐことができ、前述した具体例と同様の効果も得ることができる。
Also in this specific example, the insulating film 11 covers most of the surface acoustic wave propagation surface (substrate 2) and the upper surface of the comb electrode 3. As a result, as in the specific example described above, when a constituent material such as the liquid storage chamber 7 is brought into contact with the propagation surface, the surface acoustic wave is attenuated. However, by forming the insulating film 11, the propagation path of the surface acoustic wave is formed. Becomes the interface between the propagation surface and the insulating film 11, so that even if the structural material of the liquid storage chamber 7 is brought into contact with the insulating film 11, the attenuation of the surface acoustic wave is suppressed. As a result, the sealing property of the liquid storage chamber 7 is improved, and the control of the filling of the liquid 9 and the liquid pressure is remarkably improved. Also in this specific example, the comb electrode 3 and the propagation surface (substrate 2) Since the insulating film 11 is formed on the upper surface, the attenuation of Rayleigh waves by the liquid 9 and the damage of the comb-teeth electrode 3 can be prevented, and the same effect as the specific example described above can be obtained.

次に、本発明の第3具体例について説明する。
図5は、本発明の第3具体例に係る塗布装置1を例示する模式図である。すなわち、図5(a)は本具体例に係る塗布装置1の模式断面図であり、図5(b)は図5(a)におけるC−C線の沿ったの断面図である。
Next, a third specific example of the present invention will be described.
FIG. 5 is a schematic view illustrating a coating apparatus 1 according to a third specific example of the invention. 5A is a schematic cross-sectional view of the coating apparatus 1 according to this example, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 5A.

本具体例に係る塗布装置においては、表面弾性波の伝播経路に沿って、基板2上にAuやAlなどの薄膜からなる導波路12を形成する。導波路12は、表面弾性波の伝播方向と平行な方向に、櫛歯電極3の付近から吐出口10に向かって延びており、導波路12の出力部は吐出口10に連通している。導波路12の幅は、導波路12の導入部(櫛歯電極3の付近)においては、櫛歯電極3の交差幅よりも大きく形成されていて、吐出口10に近づくにつれて連続的もしくは不連続的に細くなるように形成されている。すなわち、導波路12の導入部の幅S1は、出力部の幅S2よりも大きい。このような、導波路12を形成することによって、表面弾性波を、櫛歯電極3の付近から吐出口10に向かって効率的に導くことができる。   In the coating apparatus according to this example, the waveguide 12 made of a thin film such as Au or Al is formed on the substrate 2 along the propagation path of the surface acoustic wave. The waveguide 12 extends in the direction parallel to the propagation direction of the surface acoustic wave from the vicinity of the comb electrode 3 toward the discharge port 10, and the output portion of the waveguide 12 communicates with the discharge port 10. The width of the waveguide 12 is formed larger than the intersection width of the comb electrode 3 in the introduction portion of the waveguide 12 (in the vicinity of the comb electrode 3), and is continuous or discontinuous as the discharge port 10 is approached. It is formed to be thin. That is, the width S1 of the introduction portion of the waveguide 12 is larger than the width S2 of the output portion. By forming the waveguide 12 as described above, the surface acoustic wave can be efficiently guided from the vicinity of the comb electrode 3 toward the discharge port 10.

すなわち、前述した具体例のように、伝播面上に絶縁膜11を直接形成すると、絶縁膜11と伝播面との界面を表面弾性波が伝播する。そのため、表面弾性波が、絶縁膜方向や伝播面方向などの、伝播方向以外の方向に分散し、表面弾性波の指向性が悪化する場合がある。その結果、レイリー波の伝播面での減衰が大きくなったり、液体に作用する力が分散され、液吐出に必要な電力が大きくなったり、液吐出の方向性制御性が悪化する可能性がある。   That is, as in the specific example described above, when the insulating film 11 is formed directly on the propagation surface, the surface acoustic wave propagates through the interface between the insulating film 11 and the propagation surface. For this reason, the surface acoustic wave may be dispersed in a direction other than the propagation direction, such as the insulating film direction or the propagation surface direction, and the directivity of the surface acoustic wave may deteriorate. As a result, attenuation on the Rayleigh wave propagation surface may increase, the force acting on the liquid may be dispersed, the power required for liquid discharge may increase, and the directionality controllability of liquid discharge may deteriorate. .

これに対して、本具体例のように表面弾性波の伝播経路に沿って、基板2上に導波路12を形成すると、櫛歯電極3で発生した表面弾性波が導波路12内に導入され、吐出口10までスムーズに伝播される。その結果、レイリー波の減衰や拡散が抑えられる。また、導波路12の出力部の内径を制御することによっても、液体9へのレイリー波の作用点をより正確に制御することが可能となる。さらにまた、導波路12の出力部の内径を櫛歯電極3の交差幅より細くすることで、表面弾性波が収束し、液吐出に必要な電力を小さくすることが可能となる。   On the other hand, when the waveguide 12 is formed on the substrate 2 along the propagation path of the surface acoustic wave as in this specific example, the surface acoustic wave generated by the comb electrode 3 is introduced into the waveguide 12. , And is smoothly propagated to the discharge port 10. As a result, Rayleigh wave attenuation and diffusion can be suppressed. In addition, by controlling the inner diameter of the output portion of the waveguide 12, it is possible to more accurately control the point of action of the Rayleigh wave on the liquid 9. Furthermore, by making the inner diameter of the output portion of the waveguide 12 smaller than the crossing width of the comb electrode 3, the surface acoustic wave is converged, and the power required for liquid ejection can be reduced.

また、本具体例においても、櫛歯電極3と伝播面(基板2)と導波路12との上面に絶縁膜11を形成しているので、液体9によるレイリー波の減衰や、櫛歯電極3の損傷を防ぐことができ、前述した具体例と同様の効果も得ることができる。
次に、本発明の第4具体例について説明する。
図6は、本発明の第4具体例に係る、複数の塗布素子からなる塗布ユニットを例示する模式断面図である。また、図7は本具体例に係る塗布ユニットを用いて、塗布工程を表す模式斜視図である。
Also in this specific example, since the insulating film 11 is formed on the upper surfaces of the comb electrode 3, the propagation surface (substrate 2), and the waveguide 12, the Rayleigh wave is attenuated by the liquid 9 and the comb electrode 3. Damage can be prevented, and the same effect as the specific example described above can be obtained.
Next, a fourth example of the present invention will be described.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a coating unit including a plurality of coating elements according to the fourth specific example of the invention. FIG. 7 is a schematic perspective view showing a coating process using the coating unit according to this example.

本具体例に係る塗布ユニット15においては、前述した具体例の塗布装置1が一定間隔で複数個並べられている。すなわち、本具体例に係る塗布ユニット15は、一定間隔で並べられた複数の圧電単結晶基板2と、各圧電単結晶基板2間に設けられた貯液室7と、各圧電単結晶基板2に接続されている発振器5とからなる。各圧電単結晶基板2の上面には、櫛歯電極3と絶縁膜11がそれぞれ形成されていて、各貯液室7の下端に吐出口10が設けられている。圧電単結晶基板2は、同一方向かつ一定間隔で、隣同士の基板2の伝播面と裏面とが対向する向きに、吐出口10が下になるように並べられている。   In the coating unit 15 according to this specific example, a plurality of the coating apparatuses 1 according to the specific examples described above are arranged at regular intervals. That is, the coating unit 15 according to this specific example includes a plurality of piezoelectric single crystal substrates 2 arranged at regular intervals, a liquid storage chamber 7 provided between the piezoelectric single crystal substrates 2, and each piezoelectric single crystal substrate 2. And an oscillator 5 connected to the. Comb electrodes 3 and an insulating film 11 are formed on the upper surface of each piezoelectric single crystal substrate 2, and a discharge port 10 is provided at the lower end of each liquid storage chamber 7. The piezoelectric single crystal substrates 2 are arranged in the same direction and at regular intervals so that the propagation surface and the back surface of the adjacent substrates 2 face each other with the discharge ports 10 facing down.

このように、複数の塗布装置を備えた塗布ユニットによると、大面積の塗布対象面14を、効率的に塗布することが可能である。また、発振器5からは、それぞれの櫛歯電極3に個別に電気信号を送ることができるので、塗布対象面の特定の位置だけに塗布することも可能である。例えば、複数種類のインクをそれぞれの貯液室7に充填すれば、マルチノズルヘッドによるカラー印刷が可能となる。   Thus, according to the coating unit provided with a plurality of coating devices, it is possible to efficiently coat the coating target surface 14 having a large area. Further, since an electric signal can be individually sent from the oscillator 5 to each comb-tooth electrode 3, it is possible to apply only to a specific position on the application target surface. For example, if a plurality of types of ink are filled in each liquid storage chamber 7, color printing by a multi-nozzle head is possible.

また、本具体例においても、櫛歯電極3と伝播面(基板2)との上面に絶縁膜11を形成しているので、液体9によるレイリー波の減衰や、櫛歯電極3の損傷を防ぐことができ、前述した具体例と同様の効果を得ることができる。   Also in this specific example, since the insulating film 11 is formed on the upper surfaces of the comb-tooth electrode 3 and the propagation surface (substrate 2), attenuation of Rayleigh waves by the liquid 9 and damage to the comb-tooth electrode 3 are prevented. Thus, the same effect as the specific example described above can be obtained.

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例には限定されない。例えば、前述した各具体例は技術的に可能な範囲において互いに組み合わせることができ、このようにして得られたものも本発明の範囲に包含される。また、各具体例及び具体例を構成する構成材の形成方法も、形成の容易性及び形成後の品質等を考慮して、適宜選択することができる。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, the specific examples described above can be combined with each other as far as technically possible, and those obtained in this way are also included in the scope of the present invention. In addition, each specific example and a method of forming the constituent material constituting the specific example can be appropriately selected in consideration of the ease of formation, quality after formation, and the like.

また、例えば、圧電単結晶基板2は、LiNbOだけには限定されず、LiTaOや水晶、Bi1GeO0(BGO)などの単結晶やPdZrOなどの圧電セラミックス、ZnOなどの圧電膜を石英基板などの上に形成されたものでもよい。 In addition, for example, the piezoelectric single crystal substrate 2 is not limited to LiNbO 3, but a single crystal such as LiTaO 3 , quartz, Bi1 2 GeO 2 (BGO), piezoelectric ceramics such as PdZrO 3 , or a piezoelectric film such as ZnO. May be formed on a quartz substrate or the like.

また、櫛歯電極3および導波路12の材質を、AuやAl以外にもCuなどの金属膜で形成することもできる。さらに、絶縁膜11はSiO以外にもAlなどの無機系絶縁膜や有機系絶縁膜でも構わない。 Further, the material of the comb electrode 3 and the waveguide 12 can be formed of a metal film such as Cu in addition to Au and Al. Furthermore, the insulating film 11 may be an inorganic insulating film such as Al 2 O 3 or an organic insulating film other than SiO 2 .

また、発振器5に、圧電単結晶基板2と櫛歯電極3とによって決定するインピーダンスとの整合を取るために、リアクタンスとコンダクタンス回路からなるマッチング回路を設けてもよい。   Further, in order to match the impedance determined by the piezoelectric single crystal substrate 2 and the comb-tooth electrode 3, the oscillator 5 may be provided with a matching circuit including a reactance and a conductance circuit.

本発明の第1具体例に係る塗布装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the coating device which concerns on the 1st specific example of this invention. 絶縁膜11に覆われた基板上をレイリー波が伝播する様子を表す模式図である。4 is a schematic diagram illustrating a state in which Rayleigh waves propagate on a substrate covered with an insulating film 11. FIG. 比較例として、絶縁膜に覆われていない基板上をレイリー波が伝播する様子を表す模式図である。It is a schematic diagram showing a mode that a Rayleigh wave propagates on the board | substrate which is not covered with the insulating film as a comparative example. 本発明の第2具体例に係る塗布装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the coating device which concerns on the 2nd specific example of this invention. 本発明の第3具体例に係る塗布装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the coating device which concerns on the 3rd example of this invention. 本発明の第4具体例に係る塗布ユニットを例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the coating unit which concerns on the 4th example of this invention. 本具体例に係る塗布ユニットを用いて、塗布する様子を表す模式斜視図である。It is a model perspective view showing a mode that it applies using an application unit concerning this example.

符号の説明Explanation of symbols

1・・塗布装置 2・・圧電単結晶基板 3・・櫛歯電極 4・・電極パッド
5・・発振器 7・・貯液室 8・・供給口 9・・液体 10・・吐出口
11・・絶縁膜 12・・導波路
1 .... Coating device 2..Piezoelectric single crystal substrate 3 .... Combine electrode 4 .... Electrode pad
5 .... Oscillator 7 .... Liquid storage chamber 8 .... Supply port 9 .... Liquid 10 .... Discharge port 11 .... Insulating film 12 .... Waveguide

Claims (10)

圧電材料からなる基板と、
前記基板上に設けられ、表面弾性波を励振する電極と、
前記基板上に設けられ、吐出口を有する貯液室と、
を備え、
前記貯液室内の液体は、前記基板の表面を伝播する表面弾性波により前記吐出口から吐出されることを特徴とする塗布装置。
A substrate made of a piezoelectric material;
An electrode provided on the substrate and exciting a surface acoustic wave;
A liquid storage chamber provided on the substrate and having a discharge port;
With
The liquid in the liquid storage chamber is discharged from the discharge port by surface acoustic waves propagating on the surface of the substrate.
前記電極の上部と、前記電極と前記吐出口との間で前記表面弾性波が伝播する領域と、を少なくとも覆う絶縁膜をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の塗布装置。   The coating apparatus according to claim 1, further comprising an insulating film covering at least an upper portion of the electrode and a region where the surface acoustic wave propagates between the electrode and the discharge port. 前記絶縁膜は、前記吐出口から離れていることを特徴とする請求項1または2に記載の塗布装置。   The coating apparatus according to claim 1, wherein the insulating film is separated from the discharge port. 前記電極は、前記貯液室の外側に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の塗布装置。   The said electrode is provided in the outer side of the said liquid storage chamber, The coating device as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記電極と前記吐出口との間の前記基板上に薄膜状の導波路が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の塗布装置。   The coating apparatus according to claim 1, wherein a thin-film waveguide is provided on the substrate between the electrode and the discharge port. 前記導波路の幅は、前記電極の近傍において大であり、前記吐出口に近傍において小であることを特徴とする請求項5記載の塗布装置。   6. The coating apparatus according to claim 5, wherein the width of the waveguide is large in the vicinity of the electrode and small in the vicinity of the discharge port. 前記電極は、櫛歯形状であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載に塗布装置。   The said electrode is a comb-tooth shape, The coating device as described in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜7のいずれか1つに記載の塗布装置を、複数個併置したことを特徴とする塗布装置。   A coating apparatus comprising a plurality of the coating apparatuses according to any one of claims 1 to 7 juxtaposed. 請求項1〜7のいずれか1つに記載の塗布装置を用い、
前記表面弾性波の共振周波数を含む高周波電力を前記電極に印加する時に、周波数変調、振幅変調、周波数掃引のうちのいずれかを実行することにより前記液体の吐出角度を特定軸方向に変化させながら特定領域に塗布することを特徴とする塗布方法。
Using the coating apparatus according to any one of claims 1 to 7,
While applying high-frequency power including the resonance frequency of the surface acoustic wave to the electrode, the liquid discharge angle is changed in the specific axis direction by performing any one of frequency modulation, amplitude modulation, and frequency sweep. An application method characterized by applying to a specific area.
前記共振周波数近傍において、前記高周波電力の印加時間及び印加電圧の少なくともいずれかを変化させることにより液体の吐出角度を調整し、塗布位置を制御することを特徴とする請求項9記載の塗布方法。
The coating method according to claim 9, wherein the application position is controlled by adjusting a liquid discharge angle by changing at least one of an application time and an applied voltage of the high-frequency power in the vicinity of the resonance frequency.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101113606B1 (en) * 2010-02-24 2012-02-13 제주대학교 산학협력단 Surface acoustic wave inkjet head

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