(57)【要約】【課題】塗布時に、塗布条件を変更することなく、線幅の変更が容易な液体吐出ノズルを提供すること。【解決手段】液体を吐出口から塗布対象に連続的に吐出する液体吐出ノズルであって、液体吐出ノズルの先端部には、液体の吐出方向に略垂直であり、吐出口を取り囲む先端面が形成されており、先端面および吐出口を、吐出方向に垂直な任意の方向から投影した時に、先端面または吐出口の投影寸法の最小値をＭ、先端面または吐出口の投影寸法の最大値をＬとすると、Ｍが、０．４Ｌ以上０．８Ｌ以下であることを特徴とする液体吐出ノズルである。【選択図】図１Ａ
2019063699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出口から塗布対象に連続的に吐出する液体吐出ノズルであって、
前記液体吐出ノズルの先端部には、前記液体の吐出方向に略垂直であり、前記吐出口を取り囲む先端面が形成されており、
前記先端面および前記吐出口を、前記吐出方向に垂直な任意の方向から投影した時に、前記先端面または前記吐出口の投影寸法の最小値をＭ、前記先端面または前記吐出口の投影寸法の最大値をＬとすると、前記Ｍが、０．４Ｌ以上０．８Ｌ以下であることを特徴とする液体吐出ノズル。
【請求項２】
前記液体は静電吸引力により吐出され、前記先端面を、前記吐出方向に垂直な任意の方向から投影した時に、前記先端面の投影寸法の最小値をＭ、前記先端面の投影寸法の最大値をＬとすると、前記Ｍが、０．４Ｌ以上０．８Ｌ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ノズル。
【請求項３】
前記吐出方向から見た前記先端面の外周形状が楕円形であることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ノズルに関する。特に、液体を連続的に吐出する液体吐出ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板等の塗布対象にマスクレスで所定のパターン等を形成するために、ノズルまたはスリットから液体を吐出して塗布対象に塗布し所定のパターンを直接描画する種々の液体塗布装置が利用されている。このような液体塗布装置としては、たとえば、ディスペンサ、インクジェット装置等が例示される。
【０００３】
有機ＥＬ、液晶等の表示装置、半導体装置、太陽電池、コイル、コンデンサ等の電子部品、タッチパネル等の電子装置を製造する際には、配線、電極、半田領域、接着領域、レジスト領域等の様々なパターンが基板上に形成される。これらのパターンを形成するために用いられる液体塗布装置には、当該パターンを短時間かつ高精度で形成することが求められる。
【０００４】
インクジェット装置は液体の吐出を精密に制御することが可能であるため、上記のパターンを形成する液体塗布装置として広く用いられている。インクジェットにより液体を塗布する場合、液体を吐出するための機構として、圧電式、加熱式、静電吸引式等が例示される。
【０００５】
これらの機構の中でも、静電吸引式インクジェット装置は着弾精度が高精度であることが知られている。このような静電吸引式インクジェット装置としては、たとえば、特許文献１から４に記載の静電吸引式インクジェット装置が例示される。
【０００６】
静電吸引式インクジェット装置では、まず、ノズルと塗布対象との間に電圧を印加して、ノズルに供給されるインクを帯電させる。ノズルの吐出口にインクのメニスカスが形成され、このメニスカスが静電吸引力により引っ張られ、メニスカスからインクの一部が分離して液滴が形成される。形成される液滴が静電吸引力により塗布対象に向かって飛翔し着弾することにより塗布される。
【０００７】
液滴は塗布対象に着弾した後ドット状に広がって塗布されるので、その塗布領域の大きさ（ドット径）は液滴の大きさに対応している。液滴が着弾して形成される塗布領域は、インクの塗布により形成されるパターンを構成する最小単位である。したがって、ドット径の大きさは当該パターンの形成精度に大きな影響を与える。
【０００８】
一方、当該パターンの形状および寸法は、用途等に応じて様々である。そのため、当該パターンの形状および寸法に応じて、塗布時にドット径を変更することが好ましい。
【０００９】
液滴は上述したようにメニスカスから分離して形成されるので、ドット径に影響を与える因子としては、静電吸引力の大きさ、すなわち、印加電圧の大きさ、ノズル先端部の径、ノズル先端部と塗布対象との距離等が例示される。しかしながら、ノズル先端部の径は塗布時には変更できないため、塗布時にドット径を変更する場合、印加電圧を変更する、または、ノズル先端部と塗布対象との距離を変更することが考えられる。
【００１０】
ところが、上記の条件を変更した場合、変更後の条件が塗布を行うための最適条件から外れてしまい、インクの吐出量が不安定になる、液滴の着弾位置がずれる等の不具合が生じることがある。そのため、塗布時において、ドット径の大きさを制御できる自由度が低いという問題があった。
【００１１】
また、特許文献５に記載のインクジェット印字ヘッドでは、インクの排出を容易とするために、ノズルの形状を細長い形状、たとえば、楕円形状としている。しかしながら、液滴を飛翔させて塗布するインクジェット装置の場合、ノズルの形状を楕円形状とすると、着弾精度に劣るという問題があった。
【００１２】
一方、特許文献６には、インクを液滴として飛翔させる静電吸引式インクジェット装置とは異なる方式を有する静電吸引式インクジェット装置が開示されている。当該装置においては、ノズルの吐出口と塗布対象との間にインクの液柱が形成されるように、ノズルの吐出口からインクを連続的に吐出している。この場合には、塗布されたインクは線分として描画される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３６６１３５０号公報
【特許文献２】特許第３３４０３７８号公報
【特許文献３】特許第３３６７８４０号公報
【特許文献４】特許第３９１６１８４号公報
【特許文献５】特表２００９−５１１２９４号公報
【特許文献６】特開２００１−８８３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献６には、塗布時に線幅を変更する場合、印加電圧を変更することおよびインクに対する圧力を変更することが記載されている。しかしながら、印加電圧を変更する場合、上述したように、線幅を制御できる自由度が低いという問題があった。
【００１５】
また、インクに対する圧力を変更する場合、静電吸引式インクジェット装置に対して、インクに圧力を付加するポンプ等の部材を追加する必要があり、コスト等の問題があった。
【００１６】
さらに、特許文献６では、静電吸引式インクジェット装置に用いるインクの電気伝導率が所定の範囲に限定されており、当該範囲を外れるインクを用いると線幅が一定にならないという問題があった。
【００１７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、塗布時に、塗布条件を変更することなく、線幅の変更が容易な液体吐出ノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の態様は、
［１］液体を吐出口から塗布対象に連続的に吐出する液体吐出ノズルであって、
液体吐出ノズルの先端部には、液体の吐出方向に略垂直であり、吐出口を取り囲む先端面が形成されており、
先端面および吐出口を、吐出方向に垂直な任意の方向から投影した時に、先端面または吐出口の投影寸法の最小値をＭ、先端面または吐出口の投影寸法の最大値をＬとすると、Ｍが、０．４Ｌ以上０．８Ｌ以下であることを特徴とする液体吐出ノズルである。
【００１９】
［２］液体は静電吸引力により吐出され、先端面を、吐出方向に垂直な任意の方向から投影した時に、先端面の投影寸法の最小値をＭ、先端面の投影寸法の最大値をＬとすると、Ｍが、０．４Ｌ以上０．８Ｌ以下であることを特徴とする［１］に記載の液体吐出ノズルである。
【００２０】
［３］吐出方向から見た先端面の外周形状が楕円形であることを特徴とする［２］に記載の液体吐出ノズルである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施形態に係る液体吐出ノズルの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａにおいて、Ｂ方向から投影した液体吐出ノズルの投影図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａにおいて、Ｃ方向から投影した液体吐出ノズルの投影図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ａにおいて、Ｄ方向から投影した液体吐出ノズルの投影図である。
【図２】図２は、図１Ａにおいて、Ｚ軸方向から見た液体吐出ノズルの平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、Ｘ軸方向から見た液体吐出ノズルおよび液柱を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、Ｙ軸方向から見た液体吐出ノズルおよび液柱を示す模式図である。
【図４】図４は、図１Ａに示す液体吐出ノズルの先端面とは異なる先端面を有する液体吐出ノズルを吐出方向から見た平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本実施形態に係る液体塗布装置の要部断面模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す液体塗布装置が、ノズルの吐出口と塗布対象との間に液柱を形成することを説明するための要部断面模式図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る液体吐出ノズルを用いて、線幅が異なる線分を形成できることを説明するための図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る液体吐出ノズルを用いて、線幅が異なる線分を連ねて、同一形状の領域を形成できることを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
１．液体吐出ノズル
１．１．液体吐出ノズルの構成
１．２．液柱の形状
１．３．液体吐出ノズルの他の形状
２．液体塗布装置
２．１．液体塗布装置の構成
２．２．液体塗布装置の動作
３．液体塗布方法
３．１．液体
３．２．塗布工程
４．本実施形態の効果
５．変形例
【００２３】
（１．液体吐出ノズル）
本実施形態に係る液体吐出ノズルは、液体を塗布対象に吐出するために用いられ、液体を連続的に吐出するノズルである。本実施形態に係る液体吐出ノズルを用いて液体を塗布対象に塗布する時には、当該液体吐出ノズルの吐出面と塗布対象とが液体の液柱で繋がれるように液体が塗布対象に塗布される。本実施形態に係る液体吐出ノズルは、後述する液体塗布装置における液体吐出部を構成する。
【００２４】
本実施形態では、上記の液柱は帯電した液体に静電吸引力が作用することにより形成される。すなわち、本実施形態に係る液体吐出ノズルは、静電吸引力を利用して液体を吐出し塗布対象に塗布する静電吸引式液体塗布装置に好適に用いられる。
【００２５】
（１．１．液体吐出ノズルの構成）
図１Ａは、液体吐出ノズル１の先端部を示している。液体吐出ノズル１は、その内部に、吐出される液体の流路としての中空部分を有している。図１Ａでは、液体の吐出方向は矢印Ｏ（Ｚ軸負方向）で示される方向である。
【００２６】
液体吐出ノズル１の最先端には、中空部分の端部である吐出口２０と、吐出口２０を取り囲む先端面１０が形成されている。液体吐出ノズル１から液体を吐出する際には、中空部分を吐出方向Ｏに沿って移動する液体が、吐出口２０から吐出される。本実施形態では、先端面１０の外周形状および吐出口２０は楕円形状である。先端面１０と吐出口２０とは、楕円形状において吐出方向Ｏが中心となるように配置されている。
【００２７】
図１Ａにおいては、先端面１０の外周形状の長径ａはＸ軸に平行な方向に存在し、先端面１０の外周形状の短径ｂはＹ軸に平行な方向に存在する。
【００２８】
先端面１０を、液体の吐出方向Ｏに垂直な任意の方向（図１ＡではＸ軸およびＹ軸を含むＸＹ平面に平行な方向）から投影すると、後述する図１Ｂから図１Ｄを参照する説明からも明らかなように、先端面１０の投影寸法ｐは、投影する方向により変化し、最小値と最大値とを有している。
【００２９】
具体的には、図１Ａにおいて、Ｂ方向（Ｙ軸方向）から液体吐出ノズル１の先端部を投影した場合、液体吐出ノズル１の先端部の投影形状は、図１Ｂに示す形状となる。当該形状は、Ｂ方向から見た液体吐出ノズル１の先端部の側面形状と一致する。図１Ａおよび図１Ｂから明らかなように、先端面１０の投影寸法ｐは、先端面１０の外周形状の長径ａに一致する。
【００３０】
一方、図１Ａにおいて、Ｃ方向（Ｘ軸方向）から液体吐出ノズル１の先端部を投影した場合、液体吐出ノズル１の先端部の投影形状は、図１Ｃに示す形状となる。当該形状は、Ｃ方向から見た液体吐出ノズル１の先端部の側面形状と一致する。図１Ａおよび図１Ｃから明らかなように、先端面１０の投影寸法ｐは、先端面１０の外周形状の短径ｂに一致する。
【００３１】
また、図１Ａにおいて、Ｄ方向（Ｘ軸およびＹ軸の両方に４５°傾いた方向）から液体吐出ノズル１の先端部を投影した場合、液体吐出ノズル１の先端部の投影形状は、図１Ｄに示す形状となる。当該形状は、Ｄ方向から見た液体吐出ノズル１の先端部の側面形状と一致する。図１Ｂ〜図１Ｄから明らかなように、先端面１０の投影寸法ｐは、Ｂ方向から見た先端面１０の投影寸法ｐと、Ｃ方向から見た先端面１０の投影寸法ｐと、の間にある。
【００３２】
したがって、液体吐出ノズル１の先端部の形状が図１Ａに示す形状である場合、先端面１０の投影寸法ｐは、投影方向により変化する。図１Ｂおよび図１Ｃから明らかなように、Ｂ方向から投影した投影寸法ｐが最大値Ｌ（＝ａ）となり、Ｃ方向から投影した投影寸法ｐが最小値Ｍ（＝ｂ）となる。
【００３３】
最小値Ｍと最大値Ｌとの関係を、図２を参照しながら説明する。図２は、図１Ａに示す液体吐出ノズル１を吐出方向Ｏから見た平面図である。図２において、液体吐出ノズル１の先端面１０の投影寸法の最小値Ｍは、先端面１０のＹ軸方向の長さ（短径ｂ）に一致する。また、先端面１０の投影寸法の最大値Ｌは、先端面１０のＸ軸方向の長さ（長径ａ）に一致する。
【００３４】
本実施形態では、Ｍは０．４Ｌ以上０．８Ｌ以下である。最小値Ｍと最大値Ｌとがこのような関係を満足することにより、同じノズルでありながら、液体の吐出条件等を変更することなく、液体が塗布されて形成される線分の線幅を容易に変更することができる。線分の線幅を容易に変更できる理由については後述する。
【００３５】
また、Ｍは０．５Ｌ以上であることが好ましい。一方、Ｍは０．６Ｌ以下であることが好ましい。Ｍが小さすぎると、ノズル１の先端部の肉厚が非常に薄くなってしまい、ノズル１の強度が不足する傾向にある。Ｍが大きすぎると、形成される線幅の差が小さくなり、線幅を変更できる範囲が狭くなる傾向にある。
【００３６】
（１．２．液柱の形状）
図３Ａおよび図３Ｂは、図１Ａに示す液体吐出ノズル１が液体を塗布対象７０に吐出する様子を示している。液体吐出ノズル１から液体が吐出されると、静電吸引力により液体吐出ノズル１の先端面１０において、液体のメニスカスが形成される。そして、そのメニスカスが静電吸引力によりさらに引っ張られて吐出方向に延び最終的に塗布対象７０に到達して液体の液柱ＬＣを形成する。
【００３７】
本実施形態では、液体吐出ノズル１の先端面１０の投影寸法に関して、その最小値Ｍと最大値Ｌとが上述した関係を有することにより、特定の方向において液柱の形状を強制的に変化させ、吐出方向Ｏに垂直な方向から見た液柱の形状に異方性を持たせている。液柱の形状の異方性について図３Ａおよび図３Ｂを用いて詳細に説明する。
【００３８】
図３Ａは、図１Ａに示すＸ軸方向から見た液体吐出ノズル１および液柱ＬＣを示している。図１Ａおよび図２から明らかなように、先端面１０のＹ軸方向の長さは、先端面１０の投影寸法ｐの最小値Ｍに一致する。
【００３９】
液体吐出ノズル１内部に形成された液体の流路を通り、先端面１０に到達した液体は先端面１０上に濡れ広がりメニスカスを形成する。このとき、形成されるメニスカスをＸ軸方向から見た場合、メニスカスの幅（Ｙ軸方向の長さ）は、先端面１０のＹ軸方向の長さであるＭに対応している。
【００４０】
先端面１０上に形成されたメニスカスは静電吸引力により吐出方向Ｏに引っ張られ、液柱ＬＣが形成される。この液柱ＬＣの幅（Ｙ軸方向の長さ）は、先端面１０上のメニスカスの幅（Ｙ軸方向の長さ）に対応している。したがって、Ｘ軸方向から見た液柱ＬＣの幅ＬＷ１は、先端面１０の幅（Ｙ軸方向の長さ）、すなわち、投影寸法の最小値Ｍに対応することになる。
【００４１】
一方、図３Ｂは、図１Ａに示すＹ軸方向から見た液体吐出ノズル１および液柱ＬＣを示している。図１Ａおよび図２から明らかなように、先端面１０のＸ軸方向の長さは、先端面１０の投影寸法ｐの最大値Ｌに一致する。
【００４２】
図３Ａと同様に、先端面１０に到達した液体は先端面１０上に濡れ広がりメニスカスを形成する。このとき、形成されるメニスカスをＹ軸方向から見た場合、メニスカスの幅（Ｘ軸方向の長さ）は、先端面１０のＸ軸方向の長さであるＬに対応している。
【００４３】
先端面１０上に形成されたメニスカスは静電吸引力により吐出方向Ｏに引っ張られ、液柱ＬＣが形成される。この液柱ＬＣの幅（Ｘ軸方向の長さ）は、先端面１０上のメニスカスの幅（Ｘ軸方向の長さ）に対応している。したがって、Ｙ軸方向から見た液柱ＬＣの幅ＬＷ２は、Ｘ軸方向から見た液柱ＬＣの幅ＬＷ１とは異なり、投影寸法の最小値Ｍではなく、先端面１０の幅（Ｘ軸方向の長さ）、すなわち、投影寸法の最大値Ｌに対応することになる。
【００４４】
先端面１０の投影寸法の最小値Ｍおよび最大値Ｌは上述した関係を有しているので、Ｙ軸方向から見た液柱ＬＣの幅ＬＷ１と、Ｘ軸方向から見た液柱ＬＣの幅ＬＷ２とは異なっている。すなわち、吐出方向Ｏに垂直な方向から見た液柱の形状は異方性を有している。
【００４５】
そうすると、図３Ａにおいて、液体吐出ノズル１をＸ軸正負方向に掃引すると、線幅がＬＷ１である線分が形成される。一方、図３Ｂにおいて、液体吐出ノズル１をＹ軸正負方向に掃引すると、線幅が、ＬＷ２である線分が形成される。
【００４６】
したがって、図１Ａに示す液体吐出ノズル１を用いることにより、Ｘ軸方向に沿って形成される線分の線幅ＬＷ１を、Ｙ軸方向に沿って形成される線分の線幅ＬＷ２よりも小さくすることができる。したがって、液体吐出ノズル１の掃引方向を変えるだけで、塗布時の塗布条件を変更することなく、液体を塗布対象に塗布して形成される線分の線幅を変更することができる。
【００４７】
なお、ＬＷ１は、図１Ａに示す液体吐出ノズル１により描画できる線分の線幅のほぼ最小値であり、ＬＷ２は、図１Ａに示す液体吐出ノズル１により描画できる線分の線幅のほぼ最大値である。したがって、たとえば、ＬＷ１とＬＷ２との間の線幅を有する線分を形成したい場合には、Ｘ軸またはＹ軸に対して所定の角度を有する方向に液体吐出ノズルを掃引すればよい。
【００４８】
（１．３．液体吐出ノズルの他の形状）
上述した液体の形状の異方性の説明から明らかなように、液柱の形状に影響を与えるのは、液体のメニスカスが形成されるノズル先端部の先端面の形状（径）である。したがって、液体の吐出に問題ない限り、吐出口２０の形状は特に制限されない。吐出口の形状としては、円形であってもよいし、三角形以上の多角形であってもよい。また、ノズル先端部が複数の吐出口を備えていてもよい。
【００４９】
また、先端面１０の投影寸法ｐの最小値Ｍと最大値Ｌとが上述した関係を満足する限りにおいて、吐出方向Ｏから見た先端面１０の形状は特に制限されない。たとえば、図４に示すように、先端面１０の平面形状が十字状であってもよい。この場合においても、吐出方向Ｏに垂直な任意の方向から投影して得られる先端面１０の投影寸法の最小値Ｍと最大値Ｌとは、Ｍ＝０．５Ｌとなり、上述した関係を満足する。
【００５０】
（２．液体塗布装置）
本実施形態に係る液体塗布装置は、静電吸引力を利用する液体塗布装置であり、液体塗布時には、液体を吐出するノズルから、液体が連続的に供給され、ノズルと塗布対象との間に液柱が形成される。したがって、静電吸引力を利用する液体塗布装置であっても、ノズルの吐出口に形成されるメニスカスから液体の一部を分離して液滴を形成し、当該液滴を塗布対象まで飛翔させて塗布する装置とは異なる。
【００５１】
（２．１．液体塗布装置の構成）
本実施形態では、液体塗布装置５０は、図５Ａに示すように、液体吐出部としての複数のノズル１と、電圧印加手段５２と、塗布対象が載置される支持体５３と、を備えている。ノズル１は、その吐出口２０が支持体５３および塗布対象７０に対向するように配置されている。ノズル１は、上述した本実施形態に係る液体吐出ノズル１である。
【００５２】
なお、図５Ａでは、液体塗布装置５０は複数のノズルを有しているが、液体塗布装置５０が有するノズルは１つでもよい。
【００５３】
電圧印加手段５２は、ノズル１と支持体５３とに接続されており、ノズル１と支持体５３との間に電圧を印加することができる。これにより、図示しない液体供給部からノズル内に供給された液体６０を帯電させることができる。なお、印加される電圧は数百Ｖから数千Ｖ程度の高電圧である。本実施形態では、各ノズルは並列に接続されており、各ノズルに同一の電圧を印加することができる。
【００５４】
また、支持体５３は、図示しない制御部からの電気信号に応じてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向に移動可能なテーブル５４上に保持されており、テーブル５４の移動に対応して支持体５３も移動可能とされる。なお、ノズルと塗布対象とが相対的に移動できれば、ノズルが移動してもよいし、テーブルが移動してもよい。
【００５５】
（２．２．液体塗布装置の動作）
液体塗布装置５０において、図示しない制御部が電気信号を電圧印加手段５２に送ると、電圧印加手段５２が当該電気信号に対応した電圧をノズル１に印加する。このような制御を行うことにより、図５Ｂに示すように、帯電した液体６０がノズル１内の流路を通ってノズル１の吐出口２０まで移動し、ノズル１の先端面上に液体６０が濡れ広がり液体６０のメニスカスが形成される。形成されたメニスカスがさらに静電吸引力により引き延ばされ、塗布対象７０（支持体または支持体上に形成された塗布体）まで延びて、ノズル１の吐出口２０と塗布対象７０とをつなぐ液柱ＬＣが形成される。この液柱ＬＣを介して、ノズル１は、液体６０を塗布対象７０に連続的に供給することができる。
【００５６】
液体６０の吐出と同時に、制御部は、ノズル移動部（図示省略）またはテーブル移動部（図示省略）にも電気信号を送り、ノズル１とテーブル５４との距離を一定に維持しながらノズル１またはテーブル５４をＸＹ平面上で移動させることができる。したがって、液体６０が塗布対象７０に吐出された状態でノズルとテーブルとがＸＹ平面上で相対的に移動するので、テーブル上に載置されている塗布対象７０に液体が移動方向に沿って塗布され所定のパターンが描画される。
【００５７】
このとき、ノズル１の先端部は、上述した形状を有しているので、ノズルの掃引方向またはテーブルの移動方向を制御することにより、描画されるパターンの線幅を所定の範囲内で自由に設定できる。
【００５８】
制御部が電気信号の送信を停止すると、電圧印加手段５２はノズル１に印加する電圧を０とする。その結果、液体６０に静電吸引力が作用しなくなるので、液柱ＬＣを構成している液体６０は表面張力の効果により塗布対象７０から離れノズル１の吐出面に形成されているメニスカスに引き戻され、塗布対象７０への塗布が終了する。この一連の動作により、塗布対象７０に対し所定のパターンを形成することができる。
【００５９】
本実施形態に係る液体塗布装置では、液体を帯電させ、帯電した液体の吐出開始および吐出停止を静電吸引力により制御しているため、電圧印加に対して、液体の吐出開始および吐出停止が非常に速くかつ精度よく応答する。したがって、電圧を印加すると、直ちに液体が塗布対象に吐出され、電圧印加を停止すると、液だれ等を生じることなく、直ちに液体の吐出が停止するので、所定のパターンを繰り返し再現性よく描画できる。
【００６０】
ノズルの吐出口と塗布対象との距離は、ノズル１の先端部の形状、液体の成分および粘度、印加電圧等を考慮して、適宜設定すればよい。
【００６１】
本実施形態では、上述したように、ノズル１の先端部の形状を特定の形状とすることにより、液体がメニスカスから引き出されて形成される液柱の形状を強制的に変化させている。したがって、その変化させた形状を維持できる程度の距離に設定することが好ましい。
【００６２】
当該距離が長すぎると、塗布対象に到達した時点での液柱の形状が、液体の表面張力により、メニスカスから引き出された直後の液柱の形状から変化し、円柱状に近くなる傾向にある。
【００６３】
また、本実施形態では、液体塗布装置が備える複数のノズルに同一の電圧を印加することができる。このようにすることにより、同一のパターンを同時に形成することができる。この場合、複数のノズルに電圧を印加する電源は１つでよく、複数のノズルに同時に異なる電圧を印加して同時に異なるパターンを形成するように電圧印加手段を構成する必要はない。また、同一パターンを形成する複数のノズルには同じ電圧が印加されているため、近接しているノズル間の絶縁処理は必要ない。その結果、本実施形態に係る液体塗布装置の構成を簡易な構成にすることができる。
【００６４】
さらに、液体塗布装置は、複数の液体を用いて、塗布対象に塗布することができる。この場合には、液体吐出部を、用いる液体の数に応じて、複数のノズルで構成すればよい。たとえば、液体吐出部を、第１の液体が供給された複数のノズルを備える第１のヘッド部と、第２の液体が供給された複数のノズルを備える第２のヘッド部とから構成することができる。
【００６５】
（３．液体の塗布方法）
本実施形態に係る液体の塗布方法は、上記の静電吸引力を利用する液体塗布装置を用いて液体を塗布する方法である。
【００６６】
（３．１．液体）
本実施形態に係る液体の塗布方法において塗布される液体は、静電吸引力により塗布対象に塗布可能な液体であれば特に制限されない。本実施形態では、当該液体は、機能性粒子と溶媒とを含み、機能性粒子が溶媒中に分散しているインクであることが好ましい。
【００６７】
機能性粒子は、形成されたパターンにおいて、所定の電気的性質、所定の光学的性質、所定の磁気的性質等の所定の性質を示す材料または当該材料となる化合物等から構成される。本実施形態では、金属材料、セラミックス材料等が例示される。また、機能性粒子の粒子径も、形成するパターンの用途等に応じて適宜選択することができる。
【００６８】
溶媒は、機能性粒子を分散可能な溶媒であれば、特に制限されず、公知の水系溶媒、有機溶媒等が例示される。
【００６９】
また、当該インクは、パターンを強固に形成するために樹脂成分を含んでもよい。また、当該インクは、上記した成分以外の成分（分散剤、可塑剤等）を含んでもよい。
【００７０】
（３．２．塗布工程）
続いて、本実施形態に係る液体の塗布方法における塗布工程では、上記の液体塗布装置を用いて、上記の液体を支持体上または支持体上に形成された塗布体に塗布して所定のパターンを描画する。以下、塗布工程について詳細に説明する。
【００７１】
本工程では、液体塗布装置に備えられたノズルとして、図１Ａに示す液体吐出ノズル１を用いる。当該液体吐出ノズル１は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、塗布対象７０に対して、ノズルの吐出口２０が対向するように配置されている。また、液体吐出ノズル１は、Ｘ軸方向から投影した先端面１０の投影寸法が最小値Ｍとなり、Ｙ軸方向から投影した先端面１０の投影寸法が最大値Ｌとなるように配置され、図３Ａおよび図３Ｂにおいて、ＭとＬとは、Ｍ＝０．５Ｌである関係を満足している。なお、図３Ａおよび図３Ｂでは、ノズルの先端部以外の液体塗布装置の図示は省略している。
【００７２】
また、図３Ａおよび図３Ｂは、ノズル内に供給されている液体に電圧を印加して帯電させ、静電吸引力により、メニスカスから引き出された液柱が塗布対象７０まで達した状態を示している。
【００７３】
この図３Ａおよび図３Ｂにおいて、先端面１０の投影寸法の最小値Ｍと最大値Ｌとが上述した関係を有しているので、Ｘ軸方向から見た液柱の幅ＬＷ１（Ｙ軸方向の長さ）は、Ｙ軸方向から見た液柱の幅ＬＷ２（Ｘ軸方向の長さ）よりも小さくなっている。
【００７４】
図３Ａおよび図３Ｂに示すノズル１と塗布対象７０とがＸ軸方向に相対移動するように、ノズル１を掃引またはテーブルを移動させると、図６に示すように、Ｘ軸方向に沿って、線幅がＬＷ１である線分Ｌ１が描画される。一方、ノズルと塗布対象とがＹ軸方向に相対移動するように、ノズルを掃引またはテーブルを移動させると、図６に示すように、Ｙ軸方向に沿って、線幅がＬＷ２である線分Ｌ２が描画される。
【００７５】
したがって、同じノズルを用いていながら、線幅が異なる線分を描画することができる。しかも、液体の塗布条件を変更することなく、形成される線分の線幅を変えることができるので、線幅が異なる線分であっても描画安定性を維持しながら描画できる。
【００７６】
また、線分Ｌ１を所定の長さで線分Ｌ１同士が連なるように、Ｘ軸方向に平行な方向に所定の回数で繰り返し形成することにより、線分Ｌ１が連なって形成され所定の面積を有する矩形状領域Ｓ１を形成することができる。同様に、線分Ｌ２を所定の長さで線分Ｌ２同士が連なるように、Ｙ軸方向に平行な方向に所定の回数で繰り返し形成することにより、線分Ｌ２が連なって形成され所定の面積を有する矩形状領域Ｓ２を形成することができる。
【００７７】
ここで、線分Ｌ１の形成長さおよび線分Ｌ２の形成長さと、線分Ｌ１を形成する回数および線分Ｌ２を形成する回数とを調整することにより、矩形状領域Ｓ１と、矩形状領域Ｓ２と、を同一形状とすることができる。
【００７８】
すなわち、図７に示すように、矩形状領域Ｓ１のＸ軸方向の長さ（線分Ｌ１の形成長さａ１）と、矩形状領域Ｓ２のＸ軸方向の長さ（線分Ｌ２が幅方向に連なって形成される長さｂ２）と、が同じ長さであり、矩形状領域Ｓ１のＹ軸方向の長さ（線分Ｌ１が幅方向に連なって形成される長さｂ１）と、矩形状領域Ｓ２のＹ軸方向の長さ（線分Ｌ２の形成長さａ２）と、が同じ長さである。
【００７９】
たとえば、矩形状領域の寸法が大きく、形成精度がそれほど求められない場合には、線幅が広い線分Ｌ２を連ねて矩形状領域Ｓ２を形成することにより、線幅が狭い線分Ｌ１を連ねて矩形状領域Ｓ１を形成するよりも短時間で、矩形状領域Ｓ１と同形状の矩形状領域Ｓ２を形成することができる。したがって、所定のパターンを描画する際の生産性を向上させることができる。
【００８０】
一方、矩形状領域の寸法が小さく、形成精度が求められる場合には、線幅が狭い線分Ｌ１を連ねて矩形状領域Ｓ１を形成することにより、矩形状領域Ｓ２に比べて、矩形状領域Ｓ１を高解像度で精度よく形成することができる。
【００８１】
すなわち、本実施形態に係る液体吐出ノズルを備えた液体塗布装置を用いることにより、描画されるパターンの寸法および形成精度に応じて、当該パターンを形成する際の線幅を柔軟に変更することができるので、生産性と形成精度とを両立することができる。
【００８２】
（４．本実施形態における効果）
上記の（１）から（３）において説明した本実施形態では、上述した形状を有する液体吐出ノズルを備える液体塗布装置を用いて、ノズルの吐出口と塗布対象とを繋ぐ液柱を形成しながら塗布対象への液体の塗布を行っている。
【００８３】
本実施形態に係る液体吐出ノズルは、上述した形状を有することにより、当該ノズルの掃引方向において、液柱の幅を変化させることができる。液柱の幅は、液体の塗布により形成される線分の線幅に対応している。
【００８４】
したがって、液柱の幅を変化させることにより、ノズルの掃引方向に応じて、形成される線分の線幅を変化させることができる。しかも、液体の塗布条件（液体の成分、粘度、印加電圧、吐出口と塗布対象との距離等）を変更することなく、単にノズルの掃引方向を変えるだけで、線幅を所定の範囲内で自由に制御できる。
【００８５】
すなわち、形成される線分の品質は、線幅が異なっていても同じであり、優れた描画安定性を確保することができる。
【００８６】
また、形成される線分の線幅が大きい場合には、線幅が小さい場合に比べて、所定の面積を有するパターンをより短時間で形成することができる。これに対して、微少なパターンを形成する場合には、線幅が小さい線分により形成することで、線幅が大きい線分により形成する場合に比べて、微少なパターンの形成精度を高めることができる。
【００８７】
したがって、形成するパターンに応じて、線幅を変化させることにより、当該パターンの形成速度と形成精度とを両立することができる。
【００８８】
（５．変形例）
上述した実施形態では、液体吐出ノズルは、静電吸引力を利用する液体塗布装置に用いられるノズルである。しかしながら、静電吸引力を利用する液体塗布装置に限定されず、たとえば、空圧ディスペンサに用いられる液体吐出ノズルであってもよい。
【００８９】
空圧ディスペンサに用いられる液体吐出ノズルの場合、液体は圧力により吐出口から押し出されて吐出されるため、ノズルの先端面においてほとんどメニスカスを形成しない。このような液体吐出ノズルにおいて、液柱の形状に異方性を持たせるには、吐出方向に垂直な任意の方向から投影して得られる吐出口の投影寸法の最小値と最大値との関係が、上述した実施形態における先端面の投影寸法の最小値Ｍと最大値Ｌとの関係を満足すればよい。すなわち、上述した実施形態において、先端面の投影寸法を、吐出口の投影寸法に読み替えればよい。
【００９０】
吐出口の投影寸法の最小値と最大値との関係が、上述した関係を満足すれば、上述した実施形態における効果と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
また、上述した実施形態では、ノズルの先端面１０は平面で構成されている。しかしながら、液体が先端面１０上に濡れ広がってメニスカスを形成できる限りにおいて、先端面１０が曲面で構成されていてもよい。
【００９２】
また、上述した実施形態では、線幅の広い線分はＹ軸方向に沿って形成され、線幅の狭い線分はＸ軸方向に沿って形成されている。しかしながら、一方の線分を形成した後、ノズルまたはテーブルをＺ軸に対して所定の角度で回転させてから、他方の線分を形成することにより、線幅の大きい線分と線幅の小さい線分とを同一方向に沿って形成してもよい。
【００９３】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変しても良い。
【実施例】
【００９４】
以下、実施例を用いて、発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９５】
（実験例１）
液体吐出ノズルとして、図１Ａに示すノズルを用いた。当該ノズルにおいて、先端面の投影寸法の最小値Ｍおよび最大値Ｌは表１に示す値であった。
【００９６】
これらのノズルを備える液体塗布装置に、セラミック粒子が分散したインクを充填し、ノズル内に供給した。液体塗布装置において、ノズルと支持体との間に、実施例１および３では、１０００Ｖの電圧を印加し、実施例２では、５００Ｖの電圧を印加して、ノズルと支持体とを繋ぐ液柱を形成した。液柱が形成されている状態で、先端面の投影寸法が最小値Ｍを示す投影方向（図１ＡにおけるＣ方向）と、当該投影寸法が最大値Ｌを示す投影方向（図１ＡにおけるＢ方向）とにそれぞれノズルを掃引して、支持体上に線分を形成し、その線幅を測定した。結果を表１に示す。
【００９７】
【表１】
2019063699.tif 000003
【００９８】
表１より、ノズル先端部の先端面の投影寸法の最小値Ｍおよび最大値Ｌの関係を上述した関係とすることにより、塗布条件を変更することなく、ノズルの掃引方向を変えるだけで、形成される線幅の差を大きくできることが確認できた。
【符号の説明】
【００９９】
１…  液体吐出ノズル
１０…  先端面
２０…  吐出口
５０…  吐出装置
１…  ノズル
５２…  電圧印加手段
５３…  支持体
５４…  テーブル
６０…  インク
７０…  塗布対象
【図１Ａ】
2019063699.tif 000004
【図１Ｂ】
2019063699.tif 000005
【図１Ｃ】
2019063699.tif 000006
【図１Ｄ】
2019063699.tif 000007
【図２】
2019063699.tif 000008
【図３Ａ】
2019063699.tif 000009
【図３Ｂ】
2019063699.tif 000010
【図４】
2019063699.tif 000011
【図５Ａ】
2019063699.tif 000012
【図５Ｂ】
2019063699.tif 000013
【図６】
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【図７】
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