(57)【要約】【課題】微細な凹凸を有する各種素子（導光板等の光学素子を含む。）を製造するための金型の製造方法において、安価な装置を用いて金型の製造にかかる加工時間を短縮する。【解決手段】本発明は、微細な凹凸パターンを有する金型の製造方法に関するものであり、液体を基材９９に着弾させて、直径約０．１〜約３０μｍのドット、幅約０．１〜約３０μｍの突条又はこれらを組み合わせた凹凸を基材９９に形成することにより、所望の凹凸パターンを有する母型４０を形成する母型形成工程と、前記母型形成工程の後に、電鋳加工処理により母型４０に対してニッケル金属を電気化学的に析出させて、母型４０と鏡像関係の金型５０を製造する金型製造工程と、を備える。【選択図】　　　　　　　図４
2004114379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な凹凸パターンを有する金型の製造方法において、
液体を基材に着弾させて、直径約０．１〜約３０μｍのドット、幅約０．１〜約３０μｍの突条又はこれらを組み合わせた凹凸を基材に形成することにより、所望の凹凸パターンを有する母型を形成する母型形成工程と、
前記母型形成工程の後に、電鋳加工処理により前記母型に対して所定の金属を電気化学的に析出させて、前記母型と鏡像関係の金型を製造する金型製造工程と、
を備えることを特徴とする金型の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金型の製造方法において、
前記液体は、光の被照射により硬化する光硬化型樹脂であることを特徴とする金型の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の金型の製造方法において、
前記液体は、加熱により硬化する熱硬化型樹脂であることを特徴とする金型の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の金型の製造方法に用いる液体吐出装置において、
帯電した前記液体の吐出を受ける受け面を有する前記基材にその先端部を対向させて配置されると共に当該先端部から前記液体を吐出するノズル径が３０μｍ以下のノズルと、
前記ノズル内に前記液体を供給する液体供給手段と、
前記ノズル内の前記液体に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルのノズル径が２０μｍ未満であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルのノズル径が８μｍ以下であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルのノズル径が４μｍ以下であることを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な凹凸パターンを有する金型の製造方法及びこの方法に用いる液体吐出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、携帯電話等の小型の表示画面からテレビ、パソコン用モニタ等の大型の表示画面に至るまで、画像、動画等を表示する表示手段として液晶表示装置が広く利用されている。液晶表示装置においては、液晶自体が発光しないため、一般的に、液晶表示装置の背面に蛍光管等のバックライトとアクリル樹脂等から成形された導光板とを設置し、バックライトから光を導光板に入射させて導光板の発光面全体を発光させることで、液晶表示装置を背面から照明している。
【０００３】
ところで、上記バックライト型液晶表示装置では、バックライトの光を発光面から効率的に発光させるため、導光板の裏面側に微細な凹凸パターンを形成するのが一般的となっているが、導光板以外にも、光スイッチ、光トランシーバ、光合分波器、光アッテネータ、光カプラ等の光学素子の全般にわたって光を伝播させる基材には、光を効率良く伝播させるための微細な凹凸パターンが形成されている。
【０００４】
微細な凹凸パターンを有する基材を製造するには、例えば、まず、所定の透過孔を有するマスクを介してイオンビーム、レーザ等のエネルギービームを被加工物に照射して被加工物の所望の位置に微細な凹凸パターンを直接的に形成し、その後、この被加工物を母型として、これと鏡像関係にある金型を電鋳加工処理等により製造し、最終的に、この金型を利用して、母型と同様の微小な凹凸パターンを間接的に形成した基材を量産できる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、被加工物に微細な凹凸パターンを直接的に形成する場合に、従来のインクジェット方式により液滴を被加工物に吐出して凹凸パターンを形成することも考えられる。このインクジェット記録方式には、圧電素子の振動によりインク流路を変形させることによりインク液滴を吐出させるピエゾ方式、インク流路ないに発熱体を設け、その発熱体を発熱させて気泡を発生させ、気泡によるインク流路内の圧力変化に応じてインク液滴を吐出させるサーマル方式、インク流路内のインクを帯電させてインクの静電吸引力によりインク液滴を吐出させる静電吸引方式が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２６４５１１号公報
【特許文献２】
特開平８−２３８７７４号公報
【特許文献３】
特開２０００−１２７４１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような金型の製造方法では、母型を形成する工程において、被加工物にエネルギービームを照射しながら被加工物に凹凸パターンを形成しなければならず、この工程にかかる加工時間が長い。また、このような金型の製造方法に用いる（詳しくは、母型の形成工程に用いる）微細加工装置は、エネルギービーム源といった高価な部材を必要とするため、非常に高価な装置となる。
【０００８】
またインクジェット方式を適用する場合には、以下の問題があった。
（１）微小液滴形成の安定性
ノズル径が大きいため、ノズルから吐出される液滴の形状が安定しない。
（２）微小液滴の着弾精度の不足
ノズルから吐出した液滴に付与される運動エネルギーは、液滴半径の３乗に比例して小さくなる。このため、微小液滴は空気抵抗に耐えるほどの十分な運動エネルギーを確保できず、空気対流などによる擾乱を受け、正確な着弾が期待出来ない。さらに、液滴が微細になるほど、表面張力の効果が増すために、液滴の蒸気圧が高くなり蒸発量が激しくなる。このため微細液滴は、飛翔中の著しい質量の消失を招き、着弾時に液滴の形態を保つことすら難しいという事情があった。
以上のように液滴の微細化と高精度化は、相反する課題であり、両方を同時に実現することは困難であった。
【０００９】
（３）高印加電圧
従来の静電吸引方式の原理では、メニスカスの中心に電荷を集中させてメニスカスの隆起を発生する。この隆起したテーラーコーン先端部の曲率半径は、電荷の集中量により定まり、集中した電荷量と電界強度による静電力がそのときのメニスカスの表面張力より勝った時に液滴の分離が始まる。
メニスカスの最大電荷量は、インクの物性値とメニスカス曲率半径により定まるため、最小の液滴のサイズはインクの物性値（特に表面張力）とメニスカス部に形成される電界強度により定まる。
一般的に、液体の表面張力は純粋な溶媒よりも溶剤を含んだ方が表面張力は低くなる傾向があり、実際のインクにおいても種々の溶剤を含んでいるため、表面張力を高くすることは難しい。このため、インクの表面張力を一定と考え、電界強度を高くすることにより液滴サイズを小さくする方法が採られていた。
従って、上記の特許文献２、３に開示されたインクジェット装置では、両者とも吐出原理として、吐出液滴の投影面積よりもはるかに広い面積のメニスカス領域に強い電界強度のフィールドを形成することにより該メニスカスの中心に電荷を集中させ、該集中した電荷と形成している電界強度からなる静電力により吐出を行うため、２０００［Ｖ］に近い非常に高い電圧を印加する必要があり、駆動制御が難しいと共に、インクジェット装置を操作するうえでの安全性の面からも問題があった。
（４）吐出応答性
上記の特許文献２、３に開示されたインクジェット装置では、両者とも吐出原理として、吐出液滴の投影面積よりもはるかに広い面積のメニスカス領域に強い電界強度のフィールドを形成することにより該メニスカスの中心に電荷を集中させ、該集中した電荷と形成している電界強度からなる静電力により吐出を行うため、メニスカス部の中心に電荷が移動するための電荷の移動時間が吐出応答性に影響し、印字速度の向上において問題となっていた。
【００１０】
本発明の課題は、微細な凹凸を有する各種素子（導光板等の光学素子を含む。）を製造するための金型の製造方法であって、安価な装置を用いて金型の製造にかかる加工時間を短縮できる金型の製造方法を提供する。また、本発明の他の課題は、この金型の製造方法に用いる（特に、母型の形成工程に用いる）液体吐出装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、
微細な凹凸パターンを有する金型の製造方法において、
液体を基材に着弾させて、直径約０．１〜約３０μｍのドット、幅約０．１〜約３０μｍの突条又はこれらを組み合わせた凹凸を基材に形成することにより、所望の凹凸パターンを有する母型を形成する母型形成工程と、
前記母型形成工程の後に、電鋳加工処理により前記母型に対して所定の金属を電気化学的に析出させて、前記母型と鏡像関係の金型を製造する金型製造工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明では、母型形成工程において、従来のようにエネルギービームを基材に照射しながら基材に凹凸パターンを形成するのではなく、基材に対して直接的に液体を着弾させて凹凸パターンを形成している。従って、例えば、インクジェット方式による装置を用いて基材に直接的に液体を着弾させて凹凸パターンを形成すれば、従来よりも安価な装置を用いてこの母型形成工程にかかる加工時間を短縮することができ、ひいては安価な装置を用いて金型の製造にかかる加工時間を短縮できる。
【００１３】
ここで、請求項２又は３に記載の発明のように、前記液体は、光の被照射により硬化する光硬化型樹脂であってもよいし、加熱により硬化する熱硬化型樹脂であってもよい。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の金型の製造方法に用いる液体吐出装置において、
帯電した前記液体の吐出を受ける受け面を有する前記基材にその先端部を対向させて配置されると共に当該先端部から前記液体を吐出する超微細径のノズルと、
前記ノズル内に前記液体を供給する液体供給手段と、
前記ノズル内の前記液体に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の構成にあっては、ノズルの先端部に液滴の受け面が対向するように、ノズル又は基材が配置される。これら相互の位置関係を実現するための配置作業は、ノズルの移動又は基材の移動のいずれにより行ってもよい。
そして、液体供給手段によりノズル内に液体が供給される。ノズル内の液体は吐出を行うために帯電した状態にあることが要求される。液体の帯電は、吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段により、吐出されない範囲での電圧印加により行ってもよいし、帯電専用の電極を設けてもよい。
【００１６】
請求項４に記載の構成にあっては、ノズルを従来にない超微細径とすることでノズル先端部に電界を集中させて電界強度を高めることに特徴がある。ノズルの小径化に関しては後の記載により詳述する。かかる場合、ノズルの先端部に対向する対向電極がなくとも液滴の吐出を行うことが可能である。例えば、対向電極が存在しない状態で、ノズル先端部に対向させて基材を配置した場合、当該基材が導体である場合には、基材の受け面を規準としてノズル先端部の面対称となる位置に逆極性の鏡像電荷が誘導され、基材が絶縁体である場合には、基材の受け面を規準として基材の誘電率により定まる対称位置に逆極性の映像電荷が誘導される。そして、ノズル先端部に誘起される電荷と鏡像電荷又は映像電荷間での静電力により液滴の飛翔が行われる。
【００１７】
但し、本発明の構成は、対向電極を不要とすることを可能とするが、対向電極を併用しても構わない。対向電極を併用することで、ノズル−対向電極間での電界による静電力を飛翔電極の誘導のために併用することも可能となるし、対向電極を接地すれば、帯電した液滴の電荷を対向電極を介して逃がすことができ、電荷の蓄積を低減する効果も得られるので、むしろ併用することが望ましい構成といえる。
【００１８】
請求項４に記載の発明を引用する引用発明として、請求項４に記載の発明と同様の構成を備えると共に、吐出電圧を一定とし、その動作周波数を、
ｆ＝σ／２πε
で表される境界値ｆよりも大きな値と小さな値とを切り替えることで吐出と停止とを切り替える動作制御を行う周波数制御手段を備える、という構成を採ってもよい。ただし、σ：液体の導電率、ε：液体の比誘電率とする。
【００１９】
上記構成では、請求項４に記載の発明と同様の動作が行われると共に、ノズル内の液体に対して、液滴の吐出が可能な電位の吐出電圧を連続的に印加すると共に、その周波数の変動により吐出動作のオンオフの制御を行う。即ち、境界値ｆ＝σ／２πεは、液体の導電率及び比誘電率に基づく帯電速度に応じて決定される臨界周波数であって、これ以上の周波数で吐出電圧が印加された場合、例え電位が適正範囲であっても、液滴の吐出は行われない。従って、ノズル内の液体に、吐出可能な電位の吐出電圧を連続的に印加し続けると共に、吐出を行わないときには、その周波数を境界値ｆよりも大きい状態に維持し、吐出を行う際には境界値ｆよりも小さい状態に切り替えることで液滴の吐出を行うことができる。
【００２０】
また、吐出電圧の周波数を切り替えることで液滴吐出のオンオフを制御する場合、吐出電圧の印加のオンオフにより液滴吐出のオンオフ切り替える場合や吐出電圧の電位の高低により液滴吐出のオンオフ切り替える場合よりも時間応答性に優れており、再吐出の際の応答性の向上を図ることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明を引用する引用発明として、請求項４に記載の発明と同様の構成を備えると共に、少なくともノズルの流路の内側面を絶縁化すると共に、流路内の液体の周囲であって絶縁化した部分よりも外側に流動供給用電極を設ける、という構成を採ってもよい。
【００２２】
上記構成において、「絶縁化した部分よりも外側に流動供給用電極を設ける」とは、ノズルの内側に絶縁膜を介して流動供給用電極を設ける場合も、ノズル全体を絶縁素材で形成すると共にノズルの外側に流動供給用電極を設ける場合も含むことを意味するものである。
【００２３】
一般に、管路の内面を絶縁すると共に当該絶縁部を介して設けた電極と、管路の内側の液体に電圧を印加する電極ととにより相互間に電位差を設けて各電極に電圧を印加すると、絶縁された管路の内面に対する液体のぬれ性が向上するという、いわゆるエレクトロウェッティング現象の効果を得ることができる。
上記発明の構成にあっては、ノズルの内側面を絶縁化した部分の外側に設けられた流動供給用電極による印加電圧と吐出電圧印加手段による印加電圧とに電位差を設けることで、エレクトロウェッティング効果によりノズル内のぬれ性の向上を図ることができ、エレクトロウェッティング効果によるノズル内への液体供給の円滑化を図ることができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルのノズル径が２０μｍ未満であることを特徴とする。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルのノズル径が８μｍ以下であることを特徴とする。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルのノズル径が４μｍ以下であることを特徴とする。
【００２７】
本発明において、「ノズル径」とは、ノズルの先端部の内部直径をいう。
ノズル径を２０［μｍ］未満とすることにより、電界強度分布が狭くなる。このことにより、電界を集中させることができる。その結果、形成される液滴を微小で且つ形状の安定化したものとすることができると共に、総印加電圧を低減することができる。また、液滴は、ノズルから吐出された直後、電界と電荷の間に働く静電力により加速されるが、ノズルから離れると電界は急激に低下するので、その後は、空気抵抗により減速する。しかしながら、微小液滴でかつ電界が集中した液滴は、対向電極に近づくにつれ、鏡像力により加速される。この空気抵抗による減速と鏡像力による加速とのバランスをとることにより、微小液滴を安定に飛翔させ、着弾精度を向上させることが可能となる。
【００２８】
また、ノズルの内部直径は、８［μｍ］以下であることが好ましい。ノズルの内部直径を８［μｍ］以下とすることにより、さらに電界を集中させることが可能となり、さらなる液滴の微小化と、飛翔時に対向電極の距離の変動が電界強度分布に影響することを低減させることができるので、対向電極の位置精度や基材の特性や厚さの液滴形状への影響や着弾精度への影響を低減することができる。
【００２９】
さらに、ノズルの内部直径を４［μｍ］以下とすることにより、顕著な電界の集中を図ることができ、最大電界強度を高くすることができ、形状の安定な液滴の超微小化と、液滴の初期吐出速度を大きくすることができる。これにより、飛翔安定性が向上することにより、着弾精度をさらに向上させ、吐出応答性を向上することができる。
【００３０】
また、ノズルの内部直径は０．２［μｍ］より大きい方が望ましい。ノズルの内径を０．２［μｍ］より大きくすることで、液滴の帯電効率を向上させることができるので、液滴の吐出安定性を向上させることができる。
さらに、上記各請求項及び請求項４に記載の発明を引用する引用発明の構成において、
（１）ノズルを電気絶縁材で形成し、ノズル内に電極を挿入あるいはメッキ形成ことが好ましい。
（２）上記各請求項の構成又は上記（１）の構成において、ノズルを電気絶縁材で形成し、ノズル内に電極を挿入或いはメッキ形成すると共にノズルの外側に電極を設けることが好ましい。
（１）及び（２）により、上記各請求項による作用効果に加え、吐出力を向上させることができるので、ノズル径をさらに微小化しても、低電圧で液を吐出することができる。
（３）上記各請求項の構成、上記（１）又は（２）の構成において、基材を導電性材料または絶縁性材料により形成することが好ましい。
（４）上記各請求項の構成、上記（１）、（２）又は（３）の構成において、ノズルに印加する電圧Ｖを
【数１】
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で表される流域において駆動することが好ましい。
ただし、γ：液体の表面張力、ε０：真空の誘電率、ｒ：ノズル半径、ｈ：ノズル−基板間距離、ｋ：ノズル形状に依存する比例定数（１．５＜ｋ＜８．５）とする。
（５）上記各請求項の構成、上記（１）、（２）、（３）又は（４）の構成において、印加する任意波形電圧が１０００Ｖ以下であることが好ましい。
（６）上記各請求項の構成、上記（１）、（２）、（３）、（４）又は（５）の構成において、印加する任意波形電圧が５００Ｖ以下であることが好ましい。
基材を導電性または絶縁性の基材ホルダーに裁置ことが好ましい。
（７）上記各請求項の構成、上記（１）〜（６）いずれかの構成において、ノズルと基板との距離が５００［μｍ］以下とすることが、ノズル径を微細にした場合でも高い着弾精度を得ることができるので好ましい。
（８）上記各請求項の構成、上記（１）〜（７）いずれかの構成において、ノズル内の溶液に圧力を印加するように構成することが好ましい。
（９）上記各請求項の構成、上記（１）〜（８）いずれかの構成において、単一パルスによって吐出する場合、
【数２】
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により決まる時定数τ以上のパルス幅Δｔを印加する構成としても良い。ただし、ε：流体の誘電率、σ：導電率とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の本実施形態では、まず、本発明に係る液体吐出装置についての説明を行い、その後に液体吐出装置を用いた金型の製造方法についての説明を行う。
【００３２】
なお、以下の各実施形態で説明する液体吐出装置のノズル径（内部直径）は、３０［μｍ］以下であることが好ましく、さらに好ましくは２０［μｍ］未満、さらに好ましくは８［μｍ］以下、さらに好ましくは４［μｍ］以下とすることが好ましい。また、ノズル径は、０．２［μｍ］より大きいことが好ましい。
【００３３】
［液体吐出装置］
（液体吐出装置の全体構成）
以下、液体吐出装置について図１及び図２に基づいて説明する。図１は後述するノズル２１に沿った液体吐出装置２０の断面図であり、図２は液体の吐出動作と液体に印加される電圧との関係を示す説明図であって、特に図２（Ａ）は吐出を行わない状態であり、図２（Ｂ）は吐出状態を示す。
【００３４】
図１に示す通り、液体吐出装置２０は、帯電可能な液体の液滴をその先端部から吐出する超微細径のノズル２１と、ノズル２１の先端部に対向する対向面を有すると共にその対向面で液滴の着弾を受ける基材９９を支持する対向電極２３と、ノズル２１内の流路２２に液体を供給する液体供給手段（図示略）と、ノズル２１内の液体に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段２５と、基材９９に着弾した液滴に光を照射する光照射手段（図示略）と、対向電極２３及び基材９９を支持した状態で基材９９の位置決め、位置調整等を行うＸＹステージ３１と、を備えている。
なお、上記ノズル２１と液体供給手段の一部の構成と吐出電圧印加手段２５の一部の構成はノズルプレート２６により一体的に形成されている。
【００３５】
（ノズル）
上記ノズル２１は、後述するノズルプレート２６の下面層２６ｃと共に一体的に形成されており、当該ノズルプレート２６の平板面上から垂直に立設されている。さらに、ノズル２１にはその先端部からその中心線に沿って貫通するノズル内流路２２が形成されている。
【００３６】
ノズル２１についてさらに詳説する。ノズル２１は、前述の通り、超微細径で形成されている。具体的な各部の寸法の一例を挙げると、ノズル内の流路２２の内部直径は１［μｍ］、ノズル２１の先端部における外部直径は２［μｍ］、ノズル２１の根元の直径は５［μｍ］、ノズル２１の高さは１００［μｍ］に設定されており、その形状は限りなく円錐形に近い円錐台形に形成されている。また、ノズル２１はその全体がノズルプレート２６の下面層２６ｃと共に絶縁性の樹脂材により形成されている。
【００３７】
なお、ノズルの各寸法は上記一例に限定されるものではない。特にノズル内径については、後述する電界集中の効果により液滴の吐出を可能とする吐出電圧が１０００［Ｖ］未満を実現する範囲であって、例えば、ノズル直径７０［μｍ］以下であり、より望ましくは、直径２０［μｍ］以下であって、現行のノズル形成技術により液体を通す貫通穴を形成することが実現可能な範囲である直径をその下限値とする。
【００３８】
また、図１の液体吐出装置２０には、一つのノズル２１のみを図示したが、実際の液体吐出装置２０には、複数のノズル２１がＸ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（前後方向）に沿ってマトリクス状に設けられている。
【００３９】
（液体供給手段）
液体供給手段は、ノズルプレート２６の内部であってノズル２１の根元となる位置に設けられると共にノズル内流路２２に連通する液室２４と、図示しない外部の液体タンクから液室２４に液体を導く液体供給路２７と、液室２４への液体の供給圧力を付与する図示しない供給ポンプとを備えている。
上記供給ポンプは、ノズル２１の先端部まで液体を供給し、当該先端部からこぼれ出さない範囲の供給圧力を維持して液体の供給を行う（図２（Ａ）参照）。
【００４０】
（吐出電圧印加手段）
吐出電圧印加手段２５は、ノズルプレート２６の内部であって液室２４とノズル内流路２２との境界位置に設けられた吐出電圧印加用の吐出電極２８と、この吐出電極２８に常時直流のバイアス電圧を印加するバイアス電源３０と、吐出電極２８にバイアス電圧に重畳して吐出に要する電位とするパルス電圧を印加する吐出電圧電源２９と、を備えている。
【００４１】
上記吐出電極２８は、液室２４内部において液体に直接接触し、液体を帯電させると共に吐出電圧を印加する。
バイアス電源３０によるバイアス電圧は、液体の吐出が行われない範囲で常時電圧印加を行うことにより、吐出時に印加すべき電圧の幅を予め低減し、これによる吐出時の反応性の向上を図っている。
【００４２】
吐出電圧電源２９は、液体の吐出を行う際にのみパルス電圧をバイアス電圧に重畳させて印加する。このときの重畳電圧Ｖは次式の条件を満たすようにパルス電圧の値が設定されている。
【数３】
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但し、γ：液体の表面張力、ε０：真空の誘電率、ｒ：ノズル半径、ｋ：ノズル形状に依存する比例定数（１．５＜ｋ＜８．５）とする。
一例を挙げると、バイアス電圧はＤＣ３００［Ｖ］で印加され、パルス電圧は１００［Ｖ］で印される。従って、吐出の際の重畳電圧は４００［Ｖ］となる。
【００４３】
（ノズルプレート）
ノズルプレート２６は、図１において最も上層に位置する上面層２６ａと、その下に位置する液体の供給路を形成する流路層２６ｂと、この流路層２６ｂのさらに下に形成される下面層２６ｃとを備え、流路層２６ｂと下面層２６ｃとの間には前述した吐出電極２８が介挿されている。
【００４４】
上記上面層２６ａは、シリコン基板或いは絶縁性の高い樹脂又はセラミックにより形成され、その下に溶解可能な樹脂層を形成すると共に供給路２７及び液室２４のパターンに従う部分のみを残して除去し、除去された部分に絶縁樹脂層を形成する。この絶縁樹脂層が流路層２６ｂとなる。そして、この絶縁樹脂層の下面に導電素材（例えばＮｉＰ）のメッキにより吐出電極２８を形成し、さらにその下から絶縁性のレジスト樹脂層を形成する。このレジスト樹脂層が下面層２６ｃとなるので、この樹脂層はノズル２１の高さを考慮した厚みで形成される。そして、この絶縁性のレジスト樹脂層を電子ビーム法やフェムト秒レーザにより露光し、ノズル形状を形成する。ノズル内流路２２もレーザ加工により形成される。
そして、供給路２７及び液室２４のパターンに従う溶解可能な樹脂層を除去し、これら供給路２７及び液室２４が開通してノズルプレートが完成する。
【００４５】
（対向電極）
対向電極２３は、ノズル２１に垂直な対向面を備えており、かかる対向面に沿うように基材９９の支持を行う。ノズル２１の先端部から対向電極２３の対向面までの距離は、一例としては１００［μｍ］に設定される。
また、この対向電極２３は接地されているため、常時接地電位を維持している。従って、パルス電圧の印加時には、ノズル２１の先端部と対向面との間に生じる電界による静電力により吐出された液滴が対向電極２３側に誘導される。
【００４６】
なお、液体吐出装置２０は、ノズル２１の超微細化による当該ノズル２１の先端部での電界集中により電界強度を高めることで液滴の吐出を行うことから、対向電極２３による誘導がなくとも液滴の吐出を行うことは可能ではあるが、ノズル２１と対向電極２３との間での静電力による誘導が行われた方が望ましい。また、帯電した液滴の電荷を対向電極２３の接地により逃がすことも可能である。
【００４７】
（光照射手段）
光照射手段は、上記の通り、基材９９に着弾した液滴に光を照射するものであって、図示しないが、基材９９に着弾した液滴に光を照射できる位置（例えば、ノズル２１近傍）に設けられている。ここでいう「光」とは、広義の光であって、紫外線，電子線，Ｘ線，可視光線、赤外線等を含むものである。しかし、光源のコスト等を考慮すると紫外線を照射する光照射手段を適用することが好ましい。
なお、紫外線を照射する「光源」としては、低圧水銀ランプ、紫外線レーザー、キセノンフラッシュランプ、捕虫灯、ブラックライト、殺菌灯、冷陰極管、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーランプ、無電極紫外線ランプ等が適用可能であり、これら以外の光源を適用してもよい。
【００４８】
（ＸＹステージ）
ＸＹステージ３１は、Ｘ軸方向（左右方向）に移動可能なＸステージとＹ軸方向（前後方向）に移動可能なＹステージとを積み重ねた載物台である。ＸＹステージ３１の上には、真空吸引機能を有するホルダ（図示略）が装着されている。
このＸＹステージ３１は、ホルダにより基材９９を真空吸引して固定し、更に各ステージにより基材９９をＸ軸方向及び／又はＹ軸軸方向に微小移動させる。
【００４９】
（液体）
本実施形態に用いられる液体は、液体供給手段から供給路２７を通り液室２４に供給され、その後、ノズル２１の先端部から超微細な液滴として対向電極２３側に吐出されて基材９９に着弾する。この液体は、具体的に、光の被照射により硬化する光硬化型樹脂であり、特に照射される光の照度によって半硬化状態と完全硬化状態とに移行自在な性質を備えている。
【００５０】
なお、ここでいう「光硬化型樹脂」とは、紫外線硬化型接着剤、フォトレジスト剤をいう。紫外線硬化型接着剤に含まれる紫外線硬化型モノマー、オリゴマーの成分は、エポキシアクリルレート、ウレタンアクリルレート、ポリブタジエンアクリルレート、ポリエステルアクリルレート等が適用可能であり、その反応形態は、ラジカル重合である。また、フォトレジスト剤にはポジ型及びネガ型があり、一般的な化学構造及び化学反応を化学式１及び２に示す。
【００５１】
【化１】
ネガ型フォトレジスト
2004114379.tif 000006
【化２】
ポジ型フォトレジスト
2004114379.tif 000007
【００５２】
（基材）
基材９９としては、シリコン、二酸化ケイ素等の半導体材料、ガリウム砒素、アルミガリウム砒素、インジウムガリウム砒素等の量子素子材料、アルミ、ステンレス等の構造材料、タングステン、チタン、タングステンカーバイド、ボロンナイトライド、四窒化チタン、セラミックス等の難削材料又は高硬度材料、プラスチック、ポリイミド、ガラス、石英ガラス、光学ガラス、ルビー、サファイア、フッ化マグネシウム、ジンクセレン、ジンクテルル等の光学材料等が適用可能である。
【００５３】
（液体吐出装置による微小液滴の吐出動作）
図１及び図２により液体吐出装置２０の動作説明を行う。
液体供給手段の供給ポンプによりノズル内流路２２には液体が供給された状態にあり、かかる状態でバイアス電源３０により吐出電極２８を介してバイアス電圧が液体に印加されている。かかる状態で、液体は帯電すると共に、ノズル２１の先端部において液体による凹状に窪んだメニスカスが形成される（図２（Ａ）参照）。
そして、吐出電圧電源２９によりパルス電圧が印加されると、ノズル２１の先端部では集中された電界の電界強度による静電力により液体がノズル２１の先端側に誘導され、外部に突出した凸状メニスカスが形成されると共に、かかる凸状メニスカスの頂点に電界が集中し、ついには液体の表面張力に抗して液体が対向電極２３側に吐出される（図２（Ｂ）参照）。
【００５４】
（液体吐出装置を用いる金型の製造方法）
図１〜図４（特に図３及び図４）により液体吐出装置２０を用いる金型の製造方法の説明を行う。図３及び図４は、液体吐出装置を用いる金型の製造方法を説明するための図面であり、特に図３は、基材９９上に所定のドットパターンを形成する工程を説明するための図面であり、図４は、基材９９上に形成されたドットパターンから金型を製造する工程を説明するための図面である。
【００５５】
まず、所定の基材９９をＸＹステージ３１のホルダにセットし、ホルダにより基材９９の裏面を真空吸引して基材９９をＸＹステージ３１に固定する。
その後、複数のノズル２１のうちの所定のノズル２１から基材９９に液滴を吐出し、基材９９に直径約０．１〜約３０μｍのドット状の液滴からなる所定のドットを形成する（図３（ａ）参照）。その後、基材９９に着弾した各液滴に対して光照射手段から光を照射し、各液滴を半硬化させる（図３（ｂ）参照）。その後、ＸＹステージ３１のＸステージ及びＹステージの少なくとも一方のステージを移動させることで、基材９９の位置決め及び位置調整を行う。その後、基材９９上において半硬化した状態の各液滴の隙間に、更に所定のノズル２１から基材９９に液滴を吐出して更なるドットを基材９９に形成し（図３（ｃ）参照）、これら各液滴に対して光照射手段から光を照射して各液滴を半硬化させる（図３（ｄ）参照）。
【００５６】
その後、このような基材９９の移動、ドットの形成及び光の照射の各動作を繰り返すことで、基材９９の所定領域に所望のドットパターンを形成し（図３（ｅ）参照）、光の照射を受けていない各液滴に対して光照射手段から光を照射して全ての液滴を半硬化させる（図３（ｆ）参照）。その後、基材９９上において半硬化した状態の全ての液滴に対し更に光照射手段から光を照射して、これら全ての液滴を完全に硬化させる（図３（ｇ）参照）。
【００５７】
なお、各液滴を半硬化させるために一次的に照射する光としては、長波長の光を適用し、各液滴を完全に硬化させるために二次的に照射する光としては、一次的に照射される光よりも短波長の光を適用するのが好ましい。この場合において、一次的な長波長の光の照射では、各液滴の表層を硬化させて基材９９上での各液滴の広がりを抑えられ、二次的な短波長の光の照射では、照射線が届き難い基材９９近傍の各液滴の内部を硬化させて各液滴と基材９９との密着性を高めることができる。
【００５８】
その後、基材９９の各面のうちの所定のドットパターンが形成された面に対して、スパッタリングにより金（Ａｕ）を成膜し、母型４０が完成する（図４（ａ）参照）。その後、母型４０に対して電鋳加工処理を行う。詳しくは、スルファミン酸ニッケル等の電解液中に母型４０を入れ、母型４０を陰極とすることで母型４０にニッケル（Ｎｉ）を電気化学的に析出させる（図４（ｂ）参照）。その後、ニッケルが所定の肉厚になった時点でニッケルの析出部分を母型４０から剥離し、金の成膜面を有するとともに母型４０と鏡像関係を有する金型５０が製造される（図４（ｃ）参照）。
【００５９】
（まとめ）
以上のような液体吐出装置２０では、微小径のノズル２１により液滴の吐出を行うので、ノズル内流路２２内で帯電した状態の液滴により電界が集中され、電界強度が高められる。このため、電界の集中化が行われない構造のノズルでは吐出に要する電圧が高くなり過ぎて事実上吐出不可能とされていた微細径でのノズルによる液体の吐出を低電圧で行うことを可能としている。
【００６０】
そして、微細径であるがために、ノズルコンダクタンスの低さによりその単位時間あたりの吐出流量を低減する制御を容易に行うことができると共に、パルス幅を狭めることなく十分に小さな液滴（直径約０．１〜約３０μｍのドット状の液滴）による液体の吐出を実現している。
【００６１】
さらに、吐出される各液滴は帯電されているので、微小の液滴であっても蒸気圧が低減され、蒸発を抑制することから液滴の質量の損失を低減し、飛翔の安定化を図り、液滴の着弾精度の低下を防止している。
【００６２】
そして、液体吐出装置２０を用いる金型５０の製造方法では、母型４０を形成する工程において、従来のようにエネルギービームを基材９９に照射しながら基材９９に凹凸パターンを形成するのではなく、基材９９に対して直接的に液体を着弾させて凹凸パターンを形成している。従って、従来よりも安価な装置（つまり液体吐出装置２０）を用いてこの母型４０の形成工程にかかる加工時間を短縮することができ、ひいては安価な装置で金型５０の製造にかかる加工時間を短縮できる。
【００６３】
なお、この金型５０は、導光板、光スイッチ、光トランシーバ、光合分波器、光アッテネータ、光カプラ等の光学素子を製造する際に好適に用いることができるものである。
【００６４】
また、ノズル２１にエレクトロウェッティング効果を得るために、ノズル２１の外周に電極を設けるか、また或いは、ノズル内流路２２の内面に電極を設け、その上から絶縁膜で被覆してもよい。そして、この電極に電圧を印加することで、吐出電極２８により電圧が印加されている液体に対して、エレクトロウェッティング効果によりノズル内流路２２の内面のぬれ性を高めることができ、ノズル内流路２２への液体の供給を円滑に行うことができ、良好に吐出を行うと共に、吐出の応答性の向上を図ることが可能となる。
【００６５】
また、吐出電圧印加手段２５ではバイアス電圧を常時印加すると共にパルス電圧をトリガーとして液滴の吐出を行っているが、吐出に要する振幅で常時交流又は連続する矩形波を印加すると共にその周波数の高低を切り替えることで吐出を行う構成としてもよい。液滴の吐出を行うためには液体の帯電が必須であり、液体の帯電する速度を上回る周波数で吐出電圧を印加していても吐出が行われず、液体の帯電が十分に図れる周波数に替えると吐出が行われる。従って、吐出を行わないときには吐出可能な周波数より大きな周波数で吐出電圧を印加し、吐出を行う場合にのみ吐出可能な周波数帯域まで周波数を低減させる制御を行うことで、液体の吐出を制御することが可能となる。かかる場合、液体に印加される電位自体に変化はないので、より時間応答性を向上させると共に、これにより液滴の着弾精度を向上させることが可能となる。
【００６６】
さらに、上記実施形態では、ノズル２１から液体を液滴として吐出し複数のドットからなる所定のドットパターンを基材９９上に形成する例を示したが、液滴によるドットに加えて又は液滴によるドットに代えて、ノズル２１から液体を連続的に吐出するとともに基材９９をＸＹステージ３１の移動により移動させて、直線状、屈曲状、湾曲状若しくはこれらを組み合わせた形状の幅約０．１〜約３０μｍの突条パターンを基材９９上に形成してもよい。この場合に、液滴によるドット同士、連続的に繋がる液体による突条同士又は液滴によるドットと連続的に繋がる液体による突条とを、互いに積層させるようにして所望の高さを有する凹凸パターンを基材９９上に形成してもよい。
【００６７】
詳しくは、例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、略同様の大きさ（滴量）を有する液滴によるドットを順次積層して、略三角錐状の凹凸パターンを基材９９上に形成してもよい。また、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、略同様の大きさ（滴量）を有する液滴によるドットを順次積層して、略円柱状の凹凸パターンを基材９９上に形成してもよい。また、図５（ｅ）、（ｆ）に示すように、互いに異なる大きさ（滴量）を有する液滴によるドットを順次積層して、略円柱状の凹凸パターンを基材９９上に形成してもよい。また、図５（ｇ）に示すように、略同様の大きさ（滴量）を有する液滴によるドットを順次積層して、略三角柱状のドットの集合体を横に寝かせたしたような凹凸パターンを基材９９上に形成してもよい。また、図５（ｈ）に示すように、連続的に繋がる液体による突条を順次積層させるようにして、略三角柱状の突条の集合体を横に寝かせたような凹凸パターンを基材９９上に形成してもよい。また、図５（ｉ）に示すように、連続的に繋がる液体による湾曲した突条を基材９９上に積層させるようにして、所望の凹凸パターンを形成してもよい。勿論、液滴によるドット同士、連続的に繋がる液体による突条同士又は液滴によるドットと連続的に繋がる液体による突条とを互いに組み合わせて、図５に示す以外の種々の凹凸パターンを基材９９上に形成してもよい。
【００６８】
また、上記の通りに基材９９上に液滴を積層する場合に、基材９９上に着弾した液滴に光照射手段より光を照射せずに次の新しい液滴を積層させてもよいし、基材９９上に着弾した液滴に光照射手段より光を照射して液滴を半硬化させてから次の新しい液滴を積層させてもよいし、基材９９上に着弾した液滴に光照射手段より光を照射して液滴を完全に硬化させてから次の新しい液滴を積層させてもよい。
【００６９】
さらに、上記実施形態では、ノズル２１から吐出される液体として光硬化型樹脂を適用した例を示したが、ノズル２１から吐出される液体として、加熱により硬化する熱硬化型樹脂を適用してもよい。この場合、光照射手段に代えて、基材９９に着弾した各液滴を加熱するための加熱手段（例えば、加熱ヒータ）を、液体吐出装置２０に設ける必要がある。また、光照射手段及び加熱手段の両手段を液体吐出装置２０に設けるとともに、光硬化型樹脂及び熱硬化型樹脂の各液体樹脂を別々にノズル２１から吐出し、互いに異なる液体樹脂により基材９９上に所定の凹凸パターンを形成してもよい。
【００７０】
さらに、上記した実施形態では、液体吐出部と基材９９との間に電位を印加し静電力によりノズル２１から液滴を引き出して基材９９に付着させる電解制御方式の液体吐出装置２０を示したが、これに代えて、超音波振動により、常時、液体を液滴状にノズルから加圧噴射させ、噴射した液滴を帯電させ、電場により偏向させることで連続的に記録する連続方式の液体吐出装置を適用してもよい。また、さらには、電解制御方式の液体吐出装置２０に代えて、ピエゾ素子の変形を利用し液体を適時に吐出させる電気機械変換方式、熱による気泡の発生を利用し液体を適時に吐出させる電気熱変換方式等を含むドロップオンデマンド方式の液体吐出装置を適用してもよい。
【００７１】
（印加電圧低下および微少液滴量の安定吐出実現の方策）
本発明では、静電吸引型インクジェット方式において果たすノズルの役割を再考察し、
【数４】
2004114379.tif 000008
即ち、
【数５】
2004114379.tif 000009
或いは
【数６】
2004114379.tif 000010
という従来吐出不可能として試みられていなかった領域において、マクスウェル力などを利用することで、微細液滴を形成することができる。
このような駆動電圧低下および微少量吐出実現の方策のための吐出条件等を近似的に表す式を導出したので以下に述べる。
以下の説明は、上記各本発明の実施形態で説明した液体吐出装置に適用可能である。
いま、半径ｒのノズルに導電性溶液を注入し、基材としての無限平板導体からｈの高さに垂直に位置させたと仮定する。この様子を図６に示す。このとき、ノズル先端部に誘起される電荷は、ノズル先端の半球部に集中すると仮定し、以下の式で近似的に表される。
【数７】
2004114379.tif 000011
ここで、Ｑ：ノズル先端部に誘起される電荷、ε０：真空の誘電率、ε：基板の誘電率、ｈ：ノズル−基板間距離、ｒ：ノズル内径の半径、Ｖ：ノズルに印加する電圧である。α：ノズル形状などに依存する比例定数で、１〜１．５程度の値を取り、特にｒ＜＜ｈのときほぼ１程度となる。
【００７２】
また、基材としての基板が導体基板の場合、基板内の対称位置に反対の符号を持つ鏡像電荷Ｑ’が誘導されると考えられる。基板が絶縁体の場合は、誘電率によって定まる対称位置に同様に反対符号の映像電荷Ｑ’が誘導される。
ところで、ノズル先端部に於ける電界強度Ｅｌｏｃ．は、先端部の曲率半径をＲと仮定すると、
【数８】
2004114379.tif 000012
で与えられる。ここでｋ：比例定数で、ノズル形状などにより異なるが、１．５〜８．５程度の値をとり、多くの場合５程度と考えられる。（Ｐ．　Ｊ．　Ｂｉｒｄｓｅｙｅ　ａｎｄ　Ｄ．Ａ．Ｓｍｉｔｈ，　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，　２３　（１９７０）　１９８−２１０）。今簡単のため、ｒ＝Ｒとする。これは、ノズル先端部に表面張力で導電性溶液がノズル径ｒと同じ半径を持つ半球形状に盛り上がっている状態に相当する。
ノズル先端の液体に働く圧力のバランスを考える。まず、静電的な圧力は、ノズル先端部の液面積をＳとすると、
【数９】
2004114379.tif 000013
（８）、（９）、（１０）式よりα＝１とおいて、
【数１０】
2004114379.tif 000014
と表される。
【００７３】
一方、ノズル先端部に於ける液体の表面張力をＰｓとすると、
【数１１】
2004114379.tif 000015
ここで、γ：表面張力、である。
静電的な力により流体の吐出が起こる条件は、静電的な力が表面張力を上回る条件なので、
【数１２】
2004114379.tif 000016
となる。十分に小さいノズル径ｒをもちいることで、静電的な圧力が、表面張力を上回らせる事が可能である。
この関係式より、Ｖとｒの関係を求めると、
【数１３】
2004114379.tif 000017
が吐出の最低電圧を与える。すなわち、式（７）および式（１４）より、
【数１４】
2004114379.tif 000018
が、本発明の動作電圧となる。
【００７４】
ある半径ｒのノズルに対し、吐出限界電圧Ｖｃの依存性を前述した図７に示す。この図より、微細ノズルによる電界の集中効果を考慮すると、吐出開始電圧は、ノズル径の減少に伴い低下する事が明らかになった。つまり、ノズル径が２０μｍ未満であることにより、電界を集中させることができ、微細液滴を安定に吐出でき、かつ吐出開始電圧を低減できる。図７より、ノズル径が８μｍ以下であることにより、さらに電界を集中させることができ、微細液滴をさらに安定に吐出でき、かつさらに吐出開始電圧を低減できることがわかる。また、さらにノズル径は、４μｍ以下であることが好ましい。
従来の電界に対する考え方、すなわちノズルに印加する電圧と対向電極間の距離によって定義される電界のみを考慮した場合では、微小ノズルになるに従い、吐出に必要な電圧は増加する。一方、局所電界強度に注目すれば、微細ノズル化により吐出電圧の低下が可能となる。
【００７５】
静電吸引による吐出は、ノズル端部における流体の帯電が基本である。帯電の速度は誘電緩和によって決まる時定数程度と考えられる。
【数１５】
2004114379.tif 000019
ここで、ε：流体の比誘電率、σ：流体の導電率である。流体の比誘電率を１０、導電率を１０−６　Ｓ／ｍ　を仮定すると、τ＝１．８５４×１０−５ｓｅｃとなる。あるいは、臨界周波数をｆｃとすると、
【数１６】
2004114379.tif 000020
となる。このｆｃよりも早い周波数の電界の変化に対しては、応答できず吐出は不可能になると考えられる。上記の例について見積もると、周波数としては１０　ｋＨｚ程度となる。このとき、ノズル半径２μｍ、電圧５００Ｖ弱の場合、Ｇは１０−１３ｍ３／ｓと見積もることができるが、上記の例の液体の場合、１０ｋＨｚでの吐出が可能なので、１周期での最小吐出量は１０ｆｌ（フェムトリットル、１ｆｌ：１０−１５　ｌ）程度を達成できる。
【００７６】
なお、各上記本実施の形態においては、図６に示したようにノズル先端部に於ける電界の集中効果と、対向基板に誘起される鏡像力の作用を特徴とする。このため、先行技術のように基板または基板支持体を導電性にしたり、これら基板または基板支持体に電圧を印加する必要はない。すなわち、基板として絶縁性のガラス基板、ポリイミドなどのプラスチック基板、セラミックス基板、半導体基板などを用いることが可能である。
また、上記各実施形態において電極への印加電圧はプラス、マイナスのどちらでも良い。
さらに、ノズルと基材との距離は、５００［μｍ］以下に保つことにより、溶液の吐出を容易にすることができる。また、図示しないが、ノズル位置検出によるフィードバック制御を行い、ノズルを基材に対し一定に保つようにする。
また、基材を、導電性または絶縁性の基材ホルダーに裁置して保持するようにしても良い。
【００７７】
図８は、本発明の他の基本例の一例としての液体吐出装置の側面断面図を示したものである。ノズル１の側面部には電極１５が設けられており、ノズル内溶液３との間に制御された電圧が引加される。この電極１５の目的は、Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ　効果を制御するための電極である。十分な電場がノズルを構成する絶縁体にかかる場合この電極がなくともＥｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ効果は起こると期待される。しかし、本基本例では、より積極的にこの電極を用いて制御することで、吐出制御の役割も果たすようにしたものである。ノズル１を絶縁体で構成し、その厚さが１μｍ、ノズル内径が２μｍ、印加電圧が３００Ｖの場合、約３０気圧のＥｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ効果になる。この圧力は、吐出のためには、不十分であるが溶液のノズル先端部への供給の点からは意味があり、この制御電極により吐出の制御が可能と考えられる。
【００７８】
前述した図８は、本発明における吐出開始電圧のノズル径依存性を示したものである。液体吐出装置として、図１に示すものを用いた。微細ノズルになるに従い吐出開始電圧が低下し、従来より低電圧で吐出可能なことが明らかになった。
【００７９】
上記各実施形態において、溶液吐出の条件は、ノズル基板間距離（Ｌ）、印加電圧の振幅（Ｖ）、印加電圧振動数（ｆ）のそれぞれの関数になり、それぞれにある一定の条件を満たすことが吐出条件として必要になる。逆にどれか一つの条件を満たさない場合他のパラメーターを変更する必要がある。
【００８０】
この様子を図９を用いて説明する。
まず吐出のためには、それ以上の電界でないと吐出しないというある一定の臨界電界Ｅｃが存在する。この臨界電界は、ノズル径、溶液の表面張力、粘性などによって変わってくる値で、Ｅｃ以下での吐出は困難である。臨界電界Ｅｃ以上すなわち吐出可能電界強度において、ノズル基板間距離（Ｌ）と印加電圧の振幅（Ｖ）の間には、おおむね比例の関係が生じ、ノズル間距離を縮めた場合、臨界印加電圧Ｖを小さくする事が出来る。
逆に、ノズル基板間距離Ｌを極端に離し、印加電圧Ｖを大きくした場合、仮に同じ電界強度を保ったとしても、コロナ放電による作用などによって、流体液滴の破裂すなわちバーストが生じてしまう。そのため良好な吐出特性を得るためには、ノズル基板間距離は１００μｍ程度以下に抑えることが吐出特性並びに、着弾精度の両面から望ましい。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、母型形成工程において、従来のようにエネルギービームを基材に照射しながら基材に凹凸パターンを形成するのではなく、基材に対して直接的に液体を着弾させて凹凸パターンを形成している。従って、例えば、インクジェット方式による装置を用いて基材に直接的に液体を着弾させて凹凸パターンを形成すれば、従来よりも安価な装置を用いてこの母型形成工程にかかる加工時間を短縮することができ、ひいては安価な装置を用いて金型の製造にかかる加工時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液体吐出装置の断面図である。
【図２】液体の吐出動作と液体に印加される電圧との関係を示す説明図であって、図２（Ａ）は吐出を行わない状態であり、図２（Ｂ）は吐出状態を示す。
【図３】基材上に所定のドットパターンを形成する工程を説明するための図面である。
【図４】基材上に形成されたドットパターンから金型を製造する工程を説明するための図面である。
【図５】基材上に形成された種々の凹凸パターンを示す図面であって、図５（ａ）は複数のドットを積み重ねた状態を側面から見た側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の平面図であり、図５（ｃ）は複数のドットを積み重ねた状態を側面から見た側面図であり、図５（ｄ）は図５（ｃ）の平面図であり、図５（ｅ）は互いに大きさの異なる複数のドットを積み重ねた状態を側面から見た側面図であり、図５（ｆ）は図５（ｅ）の平面図であり、図５（ｇ）は複数のドットを積み重ねた状態を示す斜視図であり、図５（ｈ）は突条を積み重ねた状態を示す斜視図であり、図５（ｉ）は湾曲状の突条を示す斜視図である。
【図６】ノズルの電界強度の計算を説明するために示したものである。
【図７】ノズルのノズル径とメニスカス部で吐出する液滴が飛翔を開始する吐出開始電圧、該初期吐出液滴のレイリー限界での電圧値及び吐出開始電圧とレイリー限界電圧値の比との関係を示す線図である。
【図８】液体吐出装置の側面断面図を示したものである。
【図９】液体吐出装置における距離−電圧の関係による吐出条件を説明した図である。
【符号の説明】
２０　　　液体吐出装置
２１　　　ノズル
２２　　　流路
２３　　　対向電極
２４　　　液室
２５　　　吐出電圧印加手段
２６　　　ノズルプレート
２７　　　液体供給路
２８　　　吐出電極
２９　　　吐出電圧電源
３０　　　バイアス電源
３１　　　ＸＹステージ
４０　　　母型
５０　　　金型
９９　　　基材
【図１】
2004114379.tif 000021
【図２】
2004114379.tif 000022
【図３】
2004114379.tif 000023
【図４】
2004114379.tif 000024
【図５】
2004114379.tif 000025
【図６】
2004114379.tif 000026
【図７】
2004114379.tif 000027
【図８】
2004114379.tif 000028
【図９】
2004114379.tif 000029