(57)【要約】【課題】吐出特性の安定性に配慮された液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置、並びにその吐出制御方法を提供すること。【解決手段】液滴吐出ヘッド１１のノズルプレート１２は、ノズル２０に対応する貫通孔が形成された基体プレート２６と、基体プレート２６の表面に形成された表面層２７とを有している。ノズル２０は、ノズル開口２１から直線的に形成されたストレート部２２とストレート部２２に続くテーパ部２３とを有し、ストレート部２２の内壁には、表面層２７を有しない領域として形成された凹部３０が設けられている。【選択図】図２
2008023810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状体が供給されるノズルと、
前記ノズル内において、前記液状体のメニスカスを移動させるためのメニスカス移動手段と、
前記ノズルの開口からの所定の深度において当該ノズルの内壁に設けられており、前記ノズル内における前記メニスカスの縁の移動を当該深度において規制するためのメニスカス規制部と、を備える液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記メニスカス規制部が、前記ノズルの内周方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記メニスカス規制部は、前記ノズルの内壁に形成された凹部ないし凸部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記メニスカス規制部は、前記ノズルの内壁に形成された撥液化領域を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
第１の前記メニスカス規制部と、
第１の前記メニスカス規制部と異なる深度に設けられた第２の前記メニスカス規制部と、を備える請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
基体に形成された吐出面と、
液室と、
前記基体に形成され、前記吐出面と前記液室とを接続する貫通孔と、を有し、
前記貫通孔が前記吐出面に接する第１部と前記液室に接する第２部とを含み、
前記第１部の内壁に輪状のメニスカス規制部が形成され、前記メニスカス規制部が前記吐出面との間の前記第１部の内壁に対し凹または凸である、液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドと、前記メニスカス移動手段を制御して前記ノズルから液滴を吐出させる吐出制御手段と、を備える液滴吐出装置であって、
前記吐出制御手段は、前記ノズルの内方に向かって前記メニスカス規制部に係る深度まで前記メニスカスの縁を移動させるＡステップと、前記Ａステップ後に前記ノズルの開口に向かって前記メニスカスを移動させて前記液滴を吐出させるＢステップと、を実行することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドと、前記メニスカス移動手段を制御して前記ノズルから液滴を吐出させる吐出制御手段と、を備える液滴吐出装置であって、
前記吐出制御手段は、前記ノズルの内方に向かって前記第１のメニスカス規制部に係る深度まで前記メニスカスの縁を移動させるＡ１ステップと、前記Ａ１ステップ後に前記ノズルの開口に向かって前記メニスカスを移動させて前記液滴を吐出させるＢ１ステップと、を実行する第１制御モードと、
前記ノズルの内方に向かって前記第２のメニスカス規制部に係る深度まで前記メニスカスの縁を移動させるＡ２ステップと、前記Ａ２ステップ後に前記ノズルの開口に向かって前記メニスカスを移動させて前記液滴を吐出させるＢ２ステップと、を実行する第２制御モードと、を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
液状体が供給されるノズルと、前記ノズル内において、前記液状体のメニスカスを移動させるためのメニスカス移動手段と、前記ノズルの開口からの所定の深度において当該ノズルの内壁に設けられており、前記ノズル内における前記メニスカスの縁の移動を当該深度において規制するためのメニスカス規制部と、を備える液滴吐出ヘッドにおいて、前記メニスカス移動手段を制御して前記ノズルから液滴を吐出させるための吐出制御方法であって、
前記ノズルの内方に向かって前記メニスカス規制部に係る深度まで前記メニスカスの縁を移動させるＡステップと、
前記Ａステップ後に、前記ノズルの開口に向かって前記メニスカスを移動させて前記液滴を吐出させるＢステップと、を有することを特徴とする吐出制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録装置、ディスプレイ製造装置、電極形成装置、バイオチップ製造装置などの液滴吐出装置および、液滴吐出装置に搭載される液滴吐出ヘッド、並びにその吐出制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小なノズルから液状体を液滴化して吐出する液滴吐出ヘッド（ヘッド）が、印刷や工業用途などに広く利用されるようになってきている。例えば、特許文献１に掲げるヘッドは、ノズルに連通する液室の容積を可変させる圧電素子を備えており、この圧電素子に印加する電気信号（駆動信号）により、吐出される液滴の量や速度（吐出特性）を細かく制御（吐出制御）することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した吐出制御は、駆動信号による圧電素子への印加電圧の昇降により、ノズル内の液面（メニスカス）を前進（ノズルの開口方向への移動）または後退（液室方向への移動）させることで行われる。この際、駆動信号に対するノズル内のメニスカスの位置の再現性が悪いと、吐出のたびに吐出特性がばらついてしまうため、吐出特性の安定性を図るためにはこの点にも十分配慮することが好ましい。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、吐出特性の安定性に配慮された液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置、並びにその吐出制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液滴吐出ヘッドは、液状体が供給されるノズルと、前記ノズル内において、前記液状体のメニスカスを移動させるためのメニスカス移動手段と、前記ノズルの開口からの所定の深度において当該ノズルの内壁に設けられており、前記ノズル内における前記メニスカスの縁の移動を当該深度において規制するためのメニスカス規制部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明の液滴吐出ヘッドによれば、吐出制御において、メニスカス規制部に係るノズル内の深度にメニスカスの縁を再現性よく移動させてから液滴を吐出させることができるので、吐出特性の安定性に優れている。
【０００８】
また好ましくは、前記液滴吐出ヘッドにおいて、前記メニスカス規制部が、前記ノズルの内周方向に沿って設けられていることを特徴とする。
この発明の液滴吐出ヘッドによれば、メニスカス規制部がノズルの内周方向に沿って設けられているので、メニスカスの縁の移動を等方的に規制することができ、メニスカスの形状に悪影響を与えることがない。
【０００９】
また好ましくは、前記液滴吐出ヘッドにおいて、前記メニスカス規制部は、前記ノズルの内壁に形成された凹部ないし凸部を有することを特徴とする。
この発明の液滴吐出ヘッドによれば、簡易な構成のメニスカス規制部でありながら、効果的に上述の効果を得ることができる。
【００１０】
また好ましくは、前記液滴吐出ヘッドにおいて、前記メニスカス規制部は、前記ノズルの内壁に形成された撥液化領域を有することを特徴とする。
この発明の液滴吐出ヘッドによれば、簡易な構成のメニスカス規制部でありながら、効果的に上述の効果を得ることができる。
【００１１】
また好ましくは、前記液滴吐出ヘッドにおいて、第１の前記メニスカス規制部と、第１の前記メニスカス規制部と異なる深度に設けられた第２の前記メニスカス規制部と、を備えることを特徴とする。
この発明の液滴吐出ヘッドによれば、第１のメニスカス規制部に係る深度へメニスカスの縁を移動させてから液滴を吐出させる吐出制御と、第２のメニスカス規制部に係る深度へメニスカスの縁を移動させてから液滴を吐出させる吐出制御とにより、単一の液滴吐出ヘッドから異なる吐出特性に係る液滴を吐出させることができる。また、複数設けるとさらに細かな制御が可能になる。
【００１２】
本発明の液滴吐出ヘッドは、基体に形成された吐出面と、液室と、前記基体に形成され、前記吐出面と前記液室とを接続する貫通孔と、を有し、前記貫通孔が前記吐出面に接する第１部と前記液室に接する第２部とを含み、前記第１部の内壁に輪状のメニスカス規制部が形成され、前記メニスカス規制部が前記吐出面との間の前記第１部の内壁に対し凹または凸であるものでもよい。これによれば、メニスカスの縁の形状の再現性を向上させることができる。
【００１３】
本発明は、前記液滴吐出ヘッドと、前記メニスカス移動手段を制御して前記ノズルから液滴を吐出させる吐出制御手段と、を備える液滴吐出装置であって、前記吐出制御手段は、前記ノズルの内方に向かって前記メニスカス規制部に係る深度まで前記メニスカスの縁を移動させるＡステップと、前記Ａステップ後に前記ノズルの開口に向かって前記メニスカスを移動させて前記液滴を吐出させるＢステップと、を実行することを特徴とする。
【００１４】
この発明の液滴吐出装置によれば、メニスカス規制部に係るノズル内の深度にメニスカスの縁を再現性よく移動させてから（Ａステップ）液滴を吐出させることができるので、吐出特性の安定性に優れている。
【００１５】
本発明は、第１および第２のメニスカス規制部を有する前記液滴吐出ヘッドと、前記メニスカス移動手段を制御して前記ノズルから液滴を吐出させる吐出制御手段と、を備える液滴吐出装置であって、前記吐出制御手段は、前記ノズルの内方に向かって前記第１のメニスカス規制部に係る深度まで前記メニスカスの縁を移動させるＡ１ステップと、前記Ａ１ステップ後に前記ノズルの開口に向かって前記メニスカスを移動させて前記液滴を吐出させるＢ１ステップと、を実行する第１制御モードと、前記ノズルの内方に向かって前記第２のメニスカス規制部に係る深度まで前記メニスカスの縁を移動させるＡ２ステップと、前記Ａ２ステップ後に前記ノズルの開口に向かって前記メニスカスを移動させて前記液滴を吐出させるＢ２ステップと、を実行する第２制御モードと、を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明の液滴吐出装置によれば、第１または第２のメニスカス規制部に係るノズル内の深度にメニスカスの縁を再現性よく移動させてから（Ａ１ステップ／Ａ２ステップ）液滴を吐出させることができるので、吐出特性の安定性に優れている。また、第１制御モードと第２制御モードを使いわけることで、単一の液滴吐出ヘッドから異なる吐出特性に係る液滴を吐出させることができる。
【００１７】
本発明は、液状体が供給されるノズルと、前記ノズル内において、前記液状体のメニスカスを移動させるためのメニスカス移動手段と、前記ノズルの開口からの所定の深度において当該ノズルの内壁に設けられており、前記ノズル内における前記メニスカスの縁の移動を当該深度において規制するためのメニスカス規制部と、を備える液滴吐出ヘッドにおいて、前記メニスカス移動手段を制御して前記ノズルから液滴を吐出させるための吐出制御方法であって、前記ノズルの内方に向かって前記メニスカス規制部に係る深度まで前記メニスカスの縁を移動させるＡステップと、前記Ａステップ後に、前記ノズルの開口に向かって前記メニスカスを移動させて前記液滴を吐出させるＢステップと、を有することを特徴とする。
【００１８】
この発明の吐出制御方法によれば、メニスカス規制部に係るノズル内の深度にメニスカスの縁を再現性よく移動させてから（Ａステップ）液滴を吐出させることができるので、吐出特性の安定性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、以下の説明で参照する図では、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。
【００２０】
（第１実施形態）
（液滴吐出装置）
まずは、図１、図２、図３を参照して液滴吐出装置の構成について説明する。
図１は、液滴吐出装置の要部構成を示す斜視図である。図２は、液滴吐出ヘッドの要部構成を示す断面図である。図３は、液滴吐出装置の電気的構成を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、液滴吐出装置２００は、直線的に設けられた１対のガイドレール２０１と、ガイドレール２０１の内部に設けられたエアスライダとリニアモータ（図示せず）により主走査方向に移動する主走査移動台２０３を備えている。また、ガイドレール２０１の上方においてガイドレール２０１に直交するように直線的に設けられた１対のガイドレール２０２と、ガイドレール２０２の内部に設けられたエアスライダとリニアモータ（図示せず）により副走査方向に沿って移動する副走査移動台２０４を備えている。
【００２２】
主走査移動台２０３上には、吐出対象物となる基板Ｐを載置するためのステージ２０５が設けられている。ステージ２０５は基板Ｐを吸着固定できる構成となっており、また、回転機構２０７によって基板Ｐ内の基準軸を主走査方向、副走査方向に正確に合わせることができるようになっている。
【００２３】
副走査移動台２０４は、回転機構２０８を介して吊り下げ式に取り付けられたキャリッジ２０９を備えている。また、キャリッジ２０９は、液状体の吐出面１０ａを基板Ｐ側に向けたヘッドユニット１０と、ヘッドユニット１０に液状体を供給する液状体供給機構（図示せず）と、ヘッドユニット１０の電気的な制御を行うための制御回路基板２１１（図３参照）とを備えている。
【００２４】
ヘッドユニット１０は、図２に示す液滴吐出ヘッド１１を複数組み合わせて構成されている。液滴吐出ヘッド１１は、一面に所定の配列をなしてノズル２０が形成されたノズルプレート１２と、ノズル２０に連通する流路となる溝が形成された流路プレート１３と、可撓性膜１４と、部分的に分離されたアイランド部１５ａを有する天蓋プレート１５とが積層された構成となっている。これらのプレートはいずれかが一体化したものであってもよい。
【００２５】
本実施形態のノズルプレート１２は、ノズル２０に対応する貫通孔が形成された基体プレート２６と、基体プレート２６の表面に形成された表面層２７とを有している。また、流路プレート１３にはシリコン基板が、可撓性膜１４には樹脂フィルムが、天蓋プレート１５にはＳＵＳプレートが、それぞれ用いられている。
【００２６】
ヘッドユニット１０は、各ノズル２０とそれぞれ連通する液室としてのキャビティ１７と、複数のキャビティ１７に共通する液状体の貯留室としてのリザーバ１８とを備えている。そして、図示しない流路を通じてリザーバ１８に供給された液状体Ｌは、リザーバ１８から各キャビティ１７およびノズル２０に供給される。液状体Ｌが供給されたノズル２０内には、湾曲したメニスカス２５が形成される。
【００２７】
ノズル２０は、開口面２４（吐出面）に接する第１部と液室に接する第２部とを含み、例えば第１部としてノズル開口２１から直線的に形成されたストレート部２２と、第２部としてストレート部２２に続いてテーパ形状に形成されたテーパ部２３を有している。本実施形態では、ストレート部の内径は１０μｍ、その長さは２０μｍとされており、また、テーパ部２３の広がりの角度は４５度とされている。ストレート部２２の内壁には、表面層２７を有しない領域として形成されたメニスカス規制部としての凹部３０が設けられている。本実施形態の凹部３０は、ノズル開口２１から１０μｍの深度においてストレート部２２の内周方向に沿って輪状に形成されており、また、その奥行き（表面層２７の厚みに相当）は１μｍとされている。
【００２８】
ノズル開口２１が形成された開口面２４には、撥液膜（図示せず）が形成されている。撥液膜としては、例えば、フルオロアルキシルシラン等の撥液性の官能基を有する化合物分子を開口面２４に組織化された状態で結合させたもの（自己組織化膜）や、フッ素樹脂を共析（共晶）させたメッキなどを用いることができる。この撥液膜は、開口面２４に付着した液状体がノズル開口２１の周りに濡れ広がることにより、正常なメニスカス２５が形成できなくなることを防止する役割を果たすものである。
【００２９】
キャビティ１７の天蓋部において、可撓性膜１４を介して可動式に配設されたアイランド部１５ａには、メニスカス移動手段としての圧電素子１６の一端が接合されている。かくして、圧電素子１６の駆動を通じてキャビティ１７内の容積および液圧の制御を行うことで、メニスカス２５の挙動（形状や位置）を制御することができる。尚、圧電素子１６の駆動は、圧電素子１６の電極（図示せず）に印加する電気信号（以下、駆動信号と呼ぶ）によって行われる。
【００３０】
図３において、液滴吐出装置２００は、装置全体の統括制御を行う制御コンピュータ２１０と、液滴吐出ヘッド１１の電気的制御を行う吐出制御手段としての制御回路基板２１１を備えている。制御回路基板２１１は、フレキシブルケーブル２１２を介して各液滴吐出ヘッド１１と電気的に接続されている。また、液滴吐出ヘッド１１は、ノズル２０（図２参照）毎に設けられた圧電素子１６に対応して、シフトレジスタ（ＳＬ）５０、ラッチ回路（ＬＡＴ）５１、レベルシフタ（ＬＳ）５２、スイッチ（ＳＷ）５３を備えている。
【００３１】
制御コンピュータ２１０が、基板Ｐ（図１参照）上の液滴の配置を表したビットマップ形式の描画パターンデータを制御回路基板２１１に伝送すると、制御回路基板２１１は、描画パターンデータをデコードしてノズル２０毎のＯＮ／ＯＦＦ（吐出／非吐出）情報であるノズルデータを生成する。そして、ノズルデータは、シリアル信号（ＳＩ）化されて、クロック信号（ＣＫ）に同期して各シフトレジスタ５０に伝送される。
【００３２】
シフトレジスタ５０に伝送されたノズルデータは、ラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ回路５１に入力されるタイミングでラッチされ、さらにレベルシフタ５２でスイッチ５３用のゲート信号に変換される。すなわち、ノズルデータが「ＯＮ」の場合にはスイッチ５３が開いて圧電素子１６に駆動信号（ＣＯＭ）が供給され、ノズルデータが「ＯＦＦ」の場合にはスイッチ５３が閉じられて圧電素子１６に駆動信号（ＣＯＭ）は供給されないことになる。そして、「ＯＮ」に対応するノズル２０では、駆動信号（ＣＯＭ）に応じたメニスカス２５（図２参照）の制御（以下、吐出制御と呼ぶ）が行われ、液状体Ｌ（図２参照）が液滴化されて吐出されることになる。
【００３３】
以上の構成において、ヘッドユニット１０は、走査方向とノズル２０の配列方向との関係が回転機構２０８によって正確に規定された上で、基板Ｐに対して主走査方向および副走査方向に相対的に移動（走査）される。また、ヘッドユニット１０の走査に同期した適切なタイミングで、液滴吐出ヘッド１１のノズル２０から液滴が吐出される。これにより、基板Ｐ上の所望の位置に微少量単位で液状体を配置することが可能となっている。尚、液状体には、水や有機溶媒等の液体、およびこれらに各種機能性材料（金属、半導体、色材、有機ＥＬ材料など）を分散ないし溶解させたものなどを、用途に応じて採用することができる。
【００３４】
（ノズルプレートの製造方法）
次に、図４を参照して、ノズルプレートの製造方法について説明する。
図４は、ノズルプレートの製造過程を示す断面図である。
【００３５】
まず、図４（ａ）に示すように、ノズルプレート１２のベースとなる基体プレート２６にノズル２０となる貫通孔を形成する。具体的には、例えば、金属（ＳＵＳ等）製の基体プレート２６に対してポンチを用いた機械加工技術により、また、シリコンの基体プレートに対して既知の半導体加工技術により、あるいは、樹脂製の基体プレートに対して既知のレーザ加工技術などを用いて形成することができる。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示すように、ノズルプレート１２のテーパ面２８側にレジストフィルム３１を貼り付け、適切な温度と圧力を与えて、レジストフィルム３１をノズル２０内の所定の深さまで押し込む。そして、基体プレート２６の露出面に表面層２７を形成後、レジストフィルム３１を除去する。表面層２７は、例えば、メッキ法やスパッタ法などを用いて形成することができ、その素材には、金属や半導体、あるいはこれらの酸化物などを広く用いることができる。
【００３７】
次に、図４（ｃ）に示すように、ノズルプレート１２の開口面２４側にレジストフィルム３１を貼り付け、適切な温度と圧力を与えて、レジストフィルム３１をノズル２０内の所定の深さまで押し込む。このときレジストフィルム３１の端面３１ａは、先の工程で形成された表面層２７の端部２７ａよりもやや深い位置まで押し込まれる。
【００３８】
次に、図４（ｄ）に示すように、基体プレート２６の露出面に表面層２７を形成し、レジストフィルム３１を除去する。これにより、ノズル２０内において表面層２７が形成されなかった領域として凹部３０が形成されることになる。この後、先に説明したような方法を用いて開口面２４に撥液膜を形成し、ノズルプレート１２が完成する。
【００３９】
尚、上述のようなレジストフィルム３１の押し込み量の管理と、表面層２７の選択的な形成およびエッチングを繰り返すことにより、複数の凹部３０をそれぞれ異なる深度に形成することも可能である。また、凹部３０を形成する別の方法としては、メッキ液への浸漬の深さを精密に管理して行うメッキ法なども考えられる。
【００４０】
（吐出制御方法）
次に、図５を参照して、液滴吐出ヘッドの吐出制御方法について説明する。
図５は、駆動信号のタイミングとノズル内のメニスカスの挙動との関係を示す図である。
【００４１】
図５に示す駆動信号（ＣＯＭ）は、複数のパルスから構成されたパルス群ＰＳを含んでおり、１つのパルス群ＰＳが圧電素子１６（図２参照）に供給されることで、１つの液滴が吐出されるようになっている。駆動信号（ＣＯＭ）の電位と圧電素子１６の変位量とは概ね線形関係にあり、本実施形態の液滴吐出ヘッド１１（図２参照）では、電位が上昇するとキャビティ１７（図２参照）が減圧され、電位が降下するとキャビティ１７が加圧される関係となっている。
【００４２】
パルス群ＰＳは、電位を上昇させる充電パルスｐ１と、電位を降下させる放電パルスｐ３，ｐ５と、これらを接続する等電位の水平パルスｐ２，ｐ４とを有している。パルス群ＰＳの印加前のタイミングでは、ノズル２０内のメニスカス２５は、ノズル開口２１のやや奥の位置（以下、この位置を定常位置と呼ぶ）にある。
【００４３】
充電パルスｐ１の印加によりキャビティ１７が減圧されると、メニスカス２５は定常位置からノズル２０の内方（テーパ部２３（図２参照）側の方向）に向かって大きく引き込まれる（Ａステップ）。以下では、このときのメニスカス２５の位置を吐出予備位置と呼ぶ。
【００４４】
水平パルスｐ２を経て急峻な放電パルスｐ３の印加によりキャビティ１７が加圧されると、メニスカス２５はノズル開口２１に向かって押し出され、メニスカス２５の中央部２５ｂがノズル開口２１から外方に突出する（Ｂステップ）。突出されたメニスカス２５の中央部２５ｂは、やがてその勢いによってノズル２０内の液状体Ｌから切断され、液滴として吐出されることになる。
【００４５】
放電パルスｐ５は、放電パルスｐ３（水平パルスｐ４）の終端の電位を、パルス群ＰＳの始点の電位に戻す役割を果たすものである。また、放電パルスｐ５は、充電パルスｐ１および放電パルスｐ３によって生じたキャビティ１７およびノズル２０内の圧力振動（残留振動）を早期に減衰させる役割を負うべく、残留振動を打ち消すようなタイミングで印加されるように設計されている。
【００４６】
上述した吐出制御において、充電パルスｐ１の印加後によるメニスカス２５の位置、すなわち吐出予備位置は、吐出される液滴の量（吐出量）に大きく関わる要素である。例えば、吐出予備位置がノズル２０の内方寄りであると吐出量は相対的に減少し、吐出予備位置がノズル開口２１寄りであると吐出量は相対的に増加することになる。すなわち、吐出予備位置を安定化させることは、安定的な吐出制御を行うための重要事項となっている。
【００４７】
本実施形態に係るノズル２０内の凹部３０は、このような事情に鑑みて設けられたものであり、メニスカス２５が引き込まれる際にメニスカス２５の縁２５ａの移動をその位置（深度）において規制し、吐出予備位置を安定化させる役割を果たすものである。このような液滴吐出ヘッド１１の吐出制御にあたっては、充電パルスｐ１印加後のメニスカス２５の縁２５ａが凹部３０の形成位置（深度）となるように、充電パルスｐ１の大きさを適切に設計することが好ましい。また、本実施形態では、凹部３０をノズル２０の内周方向に沿って輪状に設けることで、メニスカス２５の縁２５ａの移動を等方的に規制するようになっており、メニスカス２５の形状に悪影響を与えないような配慮がなされている。
【００４８】
（変形例）
次に、図６を参照して、変形例について、先の実施形態との相違点を中心に説明する。
図６は、変形例に係るノズルプレートの製造過程を示す断面図である。
【００４９】
図６（ｄ）に示すように、この変形例に係るノズルプレート１２のノズル２０は、部分的に形成された表面層２７としての凸部３３を備えている。この凸部３３は、先の実施形態における凹部３０（図５参照）と同様に吐出制御の過程においてメニスカスの縁の移動を規制する役割を果たすものであり、本発明のメニスカス規制部となっている。このような凸部３３を備えたノズルプレート１２は、以下で説明する方法により製造することができる。
【００５０】
まず、図６（ａ）に示すように、ノズル２０が形成されたノズルプレート１２（基体プレート２６）のテーパ面２８側にレジストフィルム３１を貼り付け、適切な温度と圧力を与えて、レジストフィルム３１をノズル２０内の所定の深さまで押し込む。そして、基体プレート２６の露出面に表面層２７を形成後、レジストフィルム３１を除去する。
【００５１】
次に、図６（ｂ）に示すように、ノズルプレート１２のテーパ面２８側に再度レジストフィルム３１を貼り付け、適切な温度と圧力を与えて、レジストフィルム３１をノズル２０内の所定の深さまで押し込む。このときレジストフィルム３１の端面３１ａは、先の工程で形成された表面層２７の端部２７ａを覆うような位置まで押し込まれる。
【００５２】
次に、図６（ｃ）に示すように、表面層２７の露出された部分をエッチングにより除去し、レジストフィルム３１を除去する。さらに、開口面２４に撥液膜を形成して、図６（ｄ）に示すようなノズルプレート１２が完成する。
【００５３】
尚、上述の工程の応用として、表面層２７に代えてフルオロアルキシルシラン等の自己組織化膜を形成し、エッチングに代えてＡｒプラズマ照射等による表面活性化処理を行うことにより、凸部３３に相当する領域を撥液化、Ａｒプラズマ照射を受けた領域を親液化することができる。このような撥液化領域（撥液膜）が形成されたノズル２０においては、メニスカスが引き込まれる際にメニスカスの縁の移動が撥液化領域／親液化領域の境界において規制されることになり、すなわち、このような撥液化領域によっても、本発明のメニスカス規制部を構成することができる。
【００５４】
以上の説明のように、本発明におけるメニスカス規制部の構造、形状等は、ノズルの内壁においてメニスカスの縁の移動を規制できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、先の実施形態における凹部３０（図２参照）を断面Ｖ字型の形状、あるいは凸部３３を断面楔型の形状とするなどの変更も可能である。このメニスカス規制部は、切れ目のない輪状の構造体であることが好ましい。この形状であれば、メニスカスの縁に均一に触れることができるため、メニスカスの移動を安定させることができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、図７を参照して、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
図７は、第２実施形態に係る駆動信号のタイミングとノズル内のメニスカスの挙動との関係を示す図である。
【００５６】
図７に示すように、第２実施形態に係るノズル２０は、互いに異なる深度に形成された第１のメニスカス規制部としての第１凹部４１と第２のメニスカス規制部としての第２凹部４２とを有している。また、この第２実施形態では、パルス群ＰＳ１を含む第１制御モードの駆動信号（ＣＯＭ１）とパルス群ＰＳ２を含む第２制御モードの駆動信号（ＣＯＭ２）とが用意されており、いずれかのモードを選択して用いることができる。パルス群ＰＳ１は充電パルスｐ１１と放電パルスｐ１３を、パルス群ＰＳ２は充電パルスｐ２１と放電パルスｐ２３を、それぞれ含んでいる。
【００５７】
第１制御モードにおいて、充電パルスｐ１１が印加されると、メニスカス２５は定常位置からノズル２０の内方に向かって大きく引き込まれる（Ａ１ステップ）。このときのメニスカス２５の縁２５ａの位置（深度）は、第１凹部４１が形成されている位置（深度）となっており、続く放電パルスｐ１３の印加によって、液滴が吐出される（Ｂ１ステップ）。
【００５８】
第２制御モードにおいて、充電パルスｐ２１が印加されると、メニスカス２５は定常位置からノズル２０の内方に向かって大きく引き込まれる（Ａ２ステップ）。充電パルスｐ２１は第１制御モードに係る充電パルスｐ１１と比べると十分大きくなっており、このときのメニスカス２５の縁２５ａは、第１凹部４１の位置（深度）を超えてさらに奥まで引き込まれ、第２凹部４２の位置でその移動が規制される。そして、続く放電パルスｐ２３の印加によって、液滴が吐出される（Ｂ２ステップ）。
【００５９】
両モードにおいて吐出量を比較した場合、メニスカス２５の予備吐出位置の違いを反映して、第２制御モードに係る吐出量の方が第１制御モードに係る吐出量よりも小さくなる。このように、メニスカス規制部をノズル内の異なる深度に設けた第２実施形態では、予備吐出位置の安定化により安定性の高い吐出制御を可能にすると共に、モードに応じて吐出量を変化させることができるようになっている。
【００６０】
尚、第１制御モードに係る駆動信号（ＣＯＭ１）、第２制御モードに係る駆動信号（ＣＯＭ２）の圧電素子１６（図３参照）への供給は、吐出周期単位で切り替えができるようにされていてもよい。また、一つの駆動信号内に第１制御モードに係るパルス群ＰＳ１と第２制御モードに係るパルス群ＰＳ２とを配置して、それぞれのパルス群を択一式に選択することで、時分割で吐出量の切り替えを行うようにしてもよい。
【００６１】
本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略したり、図示しない他の構成と組み合わせたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】液滴吐出装置の要部構成を示す斜視図。
【図２】液滴吐出ヘッドの要部構成を示す断面図。
【図３】液滴吐出装置の電気的構成を示す図。
【図４】ノズルプレートの製造過程を示す断面図。
【図５】駆動信号のタイミングとノズル内のメニスカスの挙動との関係を示す図。
【図６】変形例に係るノズルプレートの製造過程を示す断面図。
【図７】第２実施形態に係る駆動信号のタイミングとノズル内のメニスカスの挙動との関係を示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１１…液滴吐出ヘッド、１２…ノズルプレート、１６…メニスカス移動手段としての圧電素子、１７…液室としてのキャビティ、２０…ノズル、２１…ノズル開口、２５…メニスカス、２５ａ…メニスカスの縁、２６…基体プレート、２７…表面層、３０…メニスカス規制部としての凹部、３３…メニスカス規制部としての凸部、４１…第１のメニスカス規制部としての第１凹部、４２…第２のメニスカス規制部としての第２凹部、２００…液滴吐出装置、２１１…吐出制御手段としての制御回路基板。
【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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【図７】
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