(57)【要約】【課題】液体を糸状に吐出することができる静電方式液体吐出装置を提供する。【解決手段】インク１を貯留するハウジング５と、インク１を吐出するインク吐出部２１に電界を作用させる吐出電極２と補助電極３との間に所定レベル以上の吐出用電圧を印加する第１電圧源Ｅ１と、第１電圧源Ｅ１に吐出用電圧の印加時間を所要の時間の間継続させるインク吐出制御部６を備え、インク１を所要の時間の間継続してインク吐出部２１から材料Ｐの表面に糸状に吐出させるようにした。【選択図】図２
2004160672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電した液体材料が導かれる吐出部に電界を作用させる吐出用電極と外部電極との間に吐出駆動部によって所定レベル以上の吐出用電圧を印加することにより、前記液体材料を前記吐出部から前記吐出部に対向して配置された材料の表面に吐出させる静電方式液体吐出装置において、前記吐出部から前記液体材料を糸状に吐出させるべく前記吐出用電圧の印加時間を所要の時間の間継続させる吐出制御部を備えることを特徴とする静電方式液体吐出装置。
【請求項２】
前記液体材料は、絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されてなると共に前記導電性粒子が連接して導体を形成可能にされたものであることを特徴とする請求項１記載の静電方式液体吐出装置。
【請求項３】
前記液体材料の吐出方向と略直交する方向に対して前記吐出部と前記材料との間の位置関係を変化させる駆動部と、前記材料に前記液体材料を用いて画像を描画すべく前記画像を表わす画像データに従って前記駆動部を駆動させる駆動制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載の静電方式液体吐出装置。
【請求項４】
前記吐出駆動部は、前記吐出用電圧が調整可能にされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静電方式液体吐出装置。
【請求項５】
前記外部電極は、補助電極であって、前記吐出部と前記材料との間の位置に、前記吐出された液体材料が前記材料に到達するまでの経路を避けて設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電方式液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クーロン力により帯電した液体を吐出させる静電方式液体吐出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ピエゾ方式やサーマル方式のインクジェット装置を用いて、予め読み取った原稿データや写真画像データをデジタルプリントする技術が知られている。この装置は、インクを一旦インク室に注入し、インク室に注入されたインクに圧力をかけることによってノズルから１ドットずつ吐出させる構造となっており、一度に吐出できるインクの量、すなわち１ドットの大きさはインク室の容量によって規定される。
【０００３】
また、ピエゾ方式やサーマル方式のようにインク室を用いず、帯電したインク滴をクーロン力により吐出させる静電式のインクジェット装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような静電式のインクジェット装置が前記原稿データや写真画像データをデジタルプリントするものにも適用されるに至っている。
【０００４】
すなわち、これらの装置では連続した線画像データを、滴状のインクを少しずつ位置をずらしながら吐出することにより、ドットパターンを一部重なり合わせるようにして描画している（図６参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１１４７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ドットパターンを一部重なり合わせるようにして連続した線を描画した場合、図６に示すように、ミクロ的には線の両縁がドットの継ぎ目部分で凸凹になっている。
【０００７】
ところで、金属微粒子を有機溶剤中に混ぜた状態のインクを、ピエゾ方式やサーマル方式のインクジェット装置を用いて回路部品の実装に用いる基板に対して吐出させ、回路パターンを形成する技術が知られている。しかしながら、このようにして描画形成された回路パターンに電圧が印加されると、回路パターンの凸部で電界集中が生じて他の回路パターンとの間でスパークが発生し易くなったり、あるいは回路パターンが細くなっている部分で抵抗値が大きくなるため、電流を流した場合にその細くなっている部分で発熱して断線しやすくなったりするという新たな課題が生じる。
【０００８】
すなわち単なる画像の描画と異なり、描画形成されたパターンに他の機能を与える場合（例えば電圧を印加する）に新たな問題を提起する。特に、近年の回路基板の高密度化に伴う微細な回路パターンを描画する場合に、ドットの継ぎ目で生じる凸凹の影響が顕著となる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、液体を糸状に吐出して、凸凹のない描画を実現する静電方式液体吐出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、帯電した液体材料が導かれる吐出部に電界を作用させる吐出用電極と外部電極との間に吐出駆動部によって所定レベル以上の吐出用電圧を印加することにより、前記液体材料を前記吐出部から前記吐出部に対向して配置された材料の表面に吐出させる静電方式液体吐出装置において、前記吐出部から前記液体材料を糸状に吐出させるべく前記吐出用電圧の印加時間を所要の時間の間継続させる吐出制御部を備えることを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、吐出用電極と外部電極との間に所定レベル以上の吐出用電圧が所要の時間の間継続して印加されることにより、帯電した液体材料が前記吐出部に対向して配置された材料の表面に糸状に吐出される。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の静電方式液体吐出装置において、前記液体材料は、絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されてなると共に前記導電性粒子が連接して導体を形成可能にされたものであることを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されてなる液体材料が前記吐出部に対向して配置された前記材料の表面に糸状に吐出され、前記材料の表面において前記導電性粒子が連接して導体を形成可能になる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の静電方式液体吐出装置において、前記液体材料の吐出方向と略直交する方向に対して前記吐出部と前記材料との間の位置関係を変化させる駆動部と、前記材料に前記液体材料を用いて画像を描画すべく前記画像を表わす画像データに従って前記駆動部を駆動させる駆動制御部とをさらに備えることを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、前記画像を表わす画像データに従って駆動される駆動部により前記液体材料の吐出方向と略直交する方向に対して前記吐出部と前記材料との間の位置関係が変化させられるので、前記材料に前記液体材料を用いて凸凹のない線で前記画像が描画される。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の静電方式液体吐出装置において、前記吐出駆動部は、前記吐出用電圧が調整可能にされていることを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、前記吐出用電圧が調整されることにより前記吐出部から単位時間あたりに吐出される前記液体材料の量が調整されるので、これにより糸状に吐出される液体材料の糸状太さが変更調整可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の静電方式液体吐出装置において、前記外部電極は、補助電極であって、前記吐出部と前記材料との間の位置に、前記吐出された液体材料が前記材料に到達するまでの経路を避けて設けられることを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、前記外部電極は、前記吐出された液体材料が前記材料に到達するまでの経路を避けて前記吐出部と前記材料との間の位置に設けられるので、前記吐出された液体材料が前記材料に到達するまでの経路が前記外部電極によって遮られることがない。また、前記外部電極は、前記吐出部と前記材料との間の位置、すなわち前記材料よりも前記吐出部に近い位置に設けられるので、前記吐出部に作用する電界が前記材料の影響を受けることが少なくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の要部の斜視図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の側面視からの要部の断面図を示したものである。
【００１７】
図２に示す静電方式液体吐出装置は、帯電したインク１を吐出させる吐出電極２、吐出電極２の先端部に二等辺三角形状に形成されたインク吐出部２１、インク吐出部２１と対向して配置された対向電極４、吐出電極２と対向電極４との間に配設される補助電極３、インクを貯留するハウジング５、吐出電極２と補助電極３との間に電位差を付与する第１電圧源Ｅ１、補助電極３と対向電極４との間に電位差を与える第２電圧源Ｅ２、第１電圧源Ｅ１に吐出電圧を出力させるインク吐出制御部６、材料Ｐの位置を平面上で移動させるＸＹテーブル７、及びＸＹテーブル７の位置を制御するＸＹテーブル駆動制御部８を備える。
【００１８】
インク１は、絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されたもので、基板や半導体ウェハーに塗布された状態で、例えば加熱することによって導電性粒子同士が融着して連接し、導体パターンを形成するものである。なお、本実施形態では、インク１は正に帯電しているものとする。また、この場合の液体の絶縁性は、導電性粒子に帯電した電荷が液体中を流れて失われない程度の絶縁性があればよく、例えばこの液体の導電率ｋ（Ｓ／ｃｍ）が、１００×１０−１２（Ｓ／ｃｍ）≦ｋ≦１５００×１０−１２（Ｓ／ｃｍ）を満たす程度のものでよい。
【００１９】
また、インク１は、導電性粒子同士が直接触れ合わないように分散させる分散剤、インク１が加熱されて温度が上昇した場合にその分散剤を除去して導電性粒子同士の融着を促進する補助剤、インク１の粘度を調整するためのバインダー、導電性粒子の溶着を促進するための還元剤など、種々の材料を含んで構成されたものであってもよい。
【００２０】
また、導電性粒子は、銀、銅、金、亜鉛、カドミウム、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、プラチナ、鉄、コバルト、ニッケル、インジウム、錫、アンチモン、鉛、ビスマス、およびこれらの酸化物、混合物、その他化合物等を含む金属粒子であってもよく、また、炭素等、金属以外の導電性粒子であってもよい。
【００２１】
また、インク１は、加熱されることによって導電性粒子同士が融着して連接するものに限られず、例えばインク１に接着剤を含んで構成し、導電性粒子同士が接着されることによって連接し、導体パターンを形成するものであってもよい。また、インク１が乾燥することにより、導電性粒子同士が接触して導体パターンを形成するもの等であってもよい。
【００２２】
材料Ｐは、例えば回路部品の実装に用いる基板や、半導体ウェハーなどであり、導体パターン等を形成する基材となるものである。
【００２３】
吐出電極２は、例えば図１に示すようにライン状に３個配列される。また、図２に戻って吐出電極２は、ハウジング５内に貯留されたインク１を、第１電圧源Ｅ１及び第２電圧源Ｅ２によって形成される電界によって、インク吐出部２１から対向電極４の方向に吐出させる。なお、インク１をインク吐出部２１から吐出するためには、所定強度以上の電界を所定時間以上継続して吐出電極２に印加する必要がある。また、吐出電極２に印加される電界が強い程、電界発生後、インク吐出部２１からのインク１の吐出が開始されるまでに要する時間が短くなり応答性が向上する。
【００２４】
インク吐出部２１は、例えば、吐出電極２の先端が頂部となる二等辺三角形状に形成される。そして、第１電圧源Ｅ１から出力された電圧が吐出電極２に印加されることにより、インク１中の導電性粒子がその印加電圧により形成される電界によって、その頂部に集中することによりインク１中の導電性粒子が濃縮される。
【００２５】
補助電極３は、対向電極４に接して保持された材料Ｐと吐出電極２との間に、吐出電極２と補助電極３との間隔が補助電極３と対向電極４との間隔よりも狭くなるように配設される。また、補助電極３には、インク１を通過させるスリット３１が設けられる。これにより、補助電極３に印加する電圧を制御することで、インク吐出部２１付近の電界の強さを制御することが可能になる。すなわち、吐出電極２よりも低い電圧を補助電極３に印加することで、インク１を吐出させる方向に強い電界が発生するので、インク吐出部２１からのインク吐出の応答性を向上することができる。
【００２６】
また、補助電極３は、材料Ｐよりも吐出電極２に近い位置に配設されるので、例えば材料Ｐが金属や誘電体等、電界の強度や分布に影響を与えうる材質のものであっても、インク吐出部２１付近の電界は材料Ｐの影響を受けることが少なくなる。これにより、吐出電極２と補助電極３とによって、インク吐出部２１付近に安定した電界を生じさせることができ、インク吐出部２１からインク１を安定して吐出させることができる。
【００２７】
補助電極３には、スリット３１近傍での電界集中により、補助電極３と吐出電極２との間で放電が発生することがないようにテーパ３２が施されている。なお、テーパ３２は、インク吐出部２１近傍での電界を強くするため、吐出電極２と補助電極３との距離がインク吐出部２１近傍で最小となるようにされている。
【００２８】
対向電極４は、インク吐出部２１と対向して配置される。また、対向電極４に接するように材料Ｐがセットされて補助電極３と材料Ｐとの間隔を一定に保持する。また、対向電極４は接地されて、補助電極３との間で電界を生じさせる。
【００２９】
ハウジング５は、直方体状であり、インク吐出部２１付近に開口部を設けて、ライン上に配列された吐出電極２全体を覆うように配設されている。
また、吐出電極２を間に挟んでハウジング５の両側面には、インク供給口５２及びインク排出口５１が設けられる。そして、インク供給口５２及びインク排出口５１は、図略のインクタンクとインク供給管により接続され、インクタンクからインク供給口５２を介してハウジング５内にインクが供給されるとともに、ハウジング５内で不用となったインクは、インク排出口５１を介してインクタンクに戻される。
【００３０】
第１電圧源Ｅ１は、補助電極３を基準として全ての吐出電極２に所定の第１バイアス電圧を付与するバイアス電圧源Ｅ１１と、バイアス電圧源Ｅ１１に直列接続され各吐出電極２にインク吐出部２１からインク１を吐出させるための吐出電圧を個々に付与する吐出電圧源Ｅ１２とから構成され、第１電圧源Ｅ１の負極側が補助電極３に、第１電圧源Ｅ１の正極側が吐出電極２にそれぞれ接続される。バイアス電圧源Ｅ１１は、第１バイアス電圧として例えば９００Ｖの電圧を出力する。吐出電圧源Ｅ１２は、インク吐出制御部６からの制御信号に応じて例えば５００Ｖ〜７００Ｖの電圧を第１バイアス電圧に加えて吐出電極２へ印加する。
【００３１】
第２電圧源Ｅ２は、対向電極４を基準として補助電極３に所定の第２バイアス電圧を付与するバイアス電圧源であって、第２バイアス電圧として例えば６００Ｖの電圧を出力し、第２電圧源Ｅ２の負極側が対向電極４に、第２電圧源Ｅ２の正極側が補助電極３にそれぞれ接続される。これにより、補助電極３には第２バイアス電圧、例えば６００Ｖの電圧が印加され、吐出電極２には、第１電圧源Ｅ１の出力電圧と第２電圧源Ｅ２の出力電圧を加えたバイアス電圧、例えば１５００Ｖの電圧を印加することが可能にされ、さらに吐出電圧源Ｅ１２がインク吐出制御部６からの制御信号に応じて５００Ｖの電圧を出力することにより、吐出電極２に、吐出電圧、例えば２０００Ｖの電圧が印加されインク吐出部２１からインク１を吐出させることが可能にされている。この場合、吐出電圧が吐出電極２に印加されている間、インク１はインク吐出部２１から連続して吐出されるので、インク１が滴状にならずに糸状に吐出される。
【００３２】
なお、ここでは、吐出電極２からインクが吐出する電圧の閾値は、例えば２０００Ｖであり、吐出電圧が２０００Ｖのとき、吐出電極２から糸状に吐出されるインク１の径は最も細くなり、一方、吐出電圧源Ｅ１２がインク吐出制御部６からの制御信号に応じて７００Ｖの電圧を出力することにより吐出電圧が２２００Ｖにされたとき、吐出電極２から糸状に吐出されるインク１の径はより太くなる。
【００３３】
インク吐出制御部６は、材料Ｐへの導体パターンの描画時に、その導体パターンを表わした画像データ等に基づいて吐出電圧源Ｅ１２へ制御信号を出力し、その画像データ等に応じた吐出電圧を吐出電圧源Ｅ１２から吐出電極２へ印加させる。また、インク吐出制御部６は、信号線等の連続した線状のパターンを描画する場合には、そのパターンを描画する間、吐出電圧源Ｅ１２から吐出電極２への吐出電圧の印加を継続させ、糸状に吐出させたインク１で線状のパターンを描画させる。
【００３４】
この場合、インク吐出制御部６は、例えば細い信号線などの導体パターンを描画するときは、吐出電圧を低くしてインク吐出部２１から糸状に吐出されるインク１の径を細くすることにより細い線状のパターンを描画させ、太い信号線などの導体パターンを描画するときは、吐出電圧を高くしてインク吐出部２１から糸状に吐出されるインク１の径を太くすることにより太い線状のパターンを描画させる。
【００３５】
ＸＹテーブル７は、対向電極４及び材料Ｐを移動可能に保持するものである。図３は、対向電極４と材料Ｐとを保持するＸＹテーブル７の一例を示す斜視図である。図３に示すＸＹテーブル７は、図２に示すＸＹテーブル駆動制御部８からの制御信号に応じて回転動作を行うＸ軸モータ７１及びＹ軸モータ７２と、Ｘ軸モータ７１により回転させられる螺旋棒７３と、螺旋棒７３と螺合して螺旋棒７３の回転運動をＸ軸方向の平行移動動作に変換して対向電極４をＸ軸方向に平行移動させるＸ軸ナット７４と、Ｙ軸モータ７２により回転させられる螺旋棒７５と、螺旋棒７５と螺合して螺旋棒７５の回転運動をＹ軸方向の平行移動動作に変換して対向電極４をＹ軸方向に平行移動させるＹ軸ナット７６とを備える。
【００３６】
そして、材料Ｐは固定レール９によって両側から挟み込まれるようにして対向電極４に固定され、ＸＹテーブル駆動制御部８からの制御信号に応じてＸ軸モータ７１及びＹ軸モータ７２が回転動作を行うことにより、対向電極４と材料ＰとがＸＹテーブル７のＸ軸Ｙ軸に沿った２次元平面上で自在に移動可能にされている。
【００３７】
図２に戻ってＸＹテーブル駆動制御部８は、材料Ｐへの導体パターンの描画時に、その導体パターンを表わした画像データ等に基づいてＸＹテーブル７へ制御信号を出力してＸ軸モータ７１及びＹ軸モータ７２を駆動させることにより、材料Ｐに対向するインク吐出部２１の位置がその導体パターンの形状をなぞるように、材料Ｐの位置を移動させる。
【００３８】
この場合、ＸＹテーブル駆動制御部８は、インク吐出制御部６と同期してＸＹテーブル７へ制御信号を出力し、インク吐出制御部６からの制御信号に応じてインク吐出部２１からインク１が糸状に吐出されている状態のときに、その導体パターンの形状をなぞるように材料Ｐの位置を移動させるので、インク吐出部２１から糸状に吐出されたインク１によって、その導体パターンが描画される。これにより、図５に示すように、凹凸の少ない滑らかな線状の導体パターンを材料Ｐの表面に描画することが可能になる。
【００３９】
次に、本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の動作について、図２を参照しつつ説明する。まず、装置のメインスイッチオン又は描画開始信号受信により直列接続されたバイアス電圧源Ｅ１１と第２電圧源Ｅ２から補助電極３に第２バイアス電圧、例えば６００Ｖの電圧が印加され、吐出電極２と補助電極３との間に第１バイアス電圧、例えば９００Ｖが印加され、吐出電極２に１５００Ｖの電圧が印加される。その結果、インク吐出部２１の近傍にインク吐出方向に向かう電界が生じ、正に帯電しているインク１中の導電性粒子にインク吐出方向のクーロン力が作用し、インク吐出部２１の近傍でインク１中の導電性粒子が集中して濃縮される。
【００４０】
次に、導体パターンを表わした画像データ等に基づいてインク吐出制御部６から出力された制御信号に応じて吐出電圧源Ｅ１２から例えば５００Ｖの電圧が第１バイアス電圧に加えて出力され、各吐出電極２に吐出電圧として例えば２０００Ｖの電圧が印加されると、この吐出電圧が印加された吐出電極２ではインク吐出部２１近傍の電界がさらに強くなり、この電界によるクーロン力を受けて、濃縮されたインク１がインク吐出部２１から材料Ｐに向けて吐出される。
【００４１】
吐出されたインク１は、吐出電極２と補助電極３との間に形成された電界によるクーロン力により加速され、補助電極３のスリット３１を通過する。スリット３１を通過したインク１は、補助電極３と対向電極４との間に形成された電界によるクーロン力を受けてさらに前方に進み、やがて材料Ｐに到達する。この場合、インク１は、スリット３１を通過した後も材料Ｐに到達するまで補助電極３と対向電極４との間に形成された電界によるクーロン力を受け続けるので、インク１が拡がって飛翔することが抑制される。
【００４２】
一方、インク吐出制御部６からの制御信号によりインク吐出部２１からインク１が糸状に吐出されている状態のときに、ＸＹテーブル駆動制御部８によって導体パターンを表わした画像データ等に応じた制御信号が出力され、その導体パターンの形状をなぞるように材料Ｐの位置が移動される。これにより、インク吐出部２１から糸状に吐出されたインク１によって、その導体パターンが材料Ｐの表面に描画される。
【００４３】
なお、吐出電極２は３個配列されているが、例えば平行に３本の直線を描画する場合は、インク吐出制御部６はその３個の吐出電極２に対して吐出電圧源Ｅ１２から吐出電圧を印加させて図５に示すように３本の直線状の導体パターンを描画させ、一方、平行な直線では描画困難な複雑な形状の導体パターンを描画する場合は、その３個の吐出電極２のうち１個に対してのみ吐出電圧を印加させて導体パターンを描画させるようにしてもよい。要するに、吐出電極２の数が問題ではなく、例えば１個の吐出電極でインク１を吐出し、ＸＹテーブル７を適宜動かすことで導体パターンは作成できる。作成時間がかかるという問題があるだけである。
【００４４】
また、３個配列（実施の一例として示した）された吐出電極２のうち、両側の２個の吐出電極２と、これらの吐出電極２に対向する位置の補助電極３とを内側に傾けることにより両側の２個の吐出電極２からインク１を斜めに吐出させ、材料Ｐの表面で３個配列された吐出電極２から吐出されたインク１が略同一個所で着弾するようにしてもよい。この場合、その３個の吐出電極２について、インク１を吐出させる吐出電極２の数を多く、例えば３個の吐出電極２から同時にインク１を吐出させるすることによりインク１の吐出量の合計が増加し、材料Ｐに描画される導体パターンを太くしたり、導体パターンの厚さを厚くしたりすることが可能になる。同様に、インク１を吐出させる吐出電極２の数を少なく、例えば１個の吐出電極２のみからインク１を吐出させるすることによりインク１の吐出量を少なくし、材料Ｐに描画される導体パターンを細くしたり、導体パターンの厚さを薄くしたりすることが可能になる。
【００４５】
この場合、例えば、材料Ｐの表面で３個配列された吐出電極２から吐出されたインク１を略同一個所で着弾させるための電界を生じる補助電極を別途設けてもよい。また、例えば、対向電極４の形状を小さく、あるいは材料Ｐに対して凸状の形状にすることにより対向電極４の略同一個所に電界を集中させ、その電界の作用により３個配列された吐出電極２から吐出されたインク１を材料Ｐの表面上の略同一個所で着弾させる構成としてもよい。
【００４６】
次いで、インク１により導体パターンが描画された材料Ｐを、ヒータ等を利用して加熱することによって導電性粒子同士が融着して連接し、材料Ｐ上に導体パターンが形成される。
【００４７】
次に、吐出電極２に印加する電圧の変化について、図４を参照しつつ説明する。図４中、縦軸は電圧、横軸は時間、実線の波形は吐出電極２の電圧、破線の波形は補助電極３の電圧を示す。
【００４８】
図４中、「濃縮１」は、装置のメインスイッチオン又は描画開始信号受信後のインク１中の導電性粒子を濃縮している期間を示す。この期間中、バイアス電圧源Ｅ１１によるバイアス電圧９００Ｖが補助電極３と吐出電極２との間に印加され、インク吐出部２１の近傍におけるインク１中の導電性粒子の濃度が濃縮される。これにより、インク１は、インク吐出部２１から吐出される前に粘性が高められた状態にされる。なお、この「濃縮１」の期間中、吐出電圧源Ｅ１２はインク吐出制御部６によりオフにされている。
【００４９】
「吐出１」は、例えば、細い１本の連続した導体パターンを描画している期間を示す。この期間中、インク吐出制御部６により、導体パターンを表わす画像データに応じて吐出電圧源Ｅ１２へ制御信号が出力され、吐出電圧源Ｅ１２から吐出電極２へ細い導体パターンを描画するための吐出電圧、例えば２０００Ｖの電圧が印加される。
【００５０】
吐出電極２に吐出電圧が印加されると、インク吐出部２１の近傍のインク１に吐出方向へのクーロン力が加わり、インク吐出部２１から材料Ｐ側に吐出される。そして、インク吐出部２１へはハウジング５内部に貯留されたインク１が供給され、吐出電極２に吐出電圧が印加されている限りインク吐出部２１からインク１が吐出されるので、インク１は途切れることなく糸状に材料Ｐの表面に到達する。
【００５１】
一方、「吐出１」の期間中、上記のように、ＸＹテーブル駆動制御部８からの制御信号に応じてその導体パターンの形状をなぞるように材料Ｐの位置が移動され、その導体パターンが糸状に吐出されたインク１により材料Ｐの表面に描画される。
【００５２】
この場合、インク１は予め濃縮され、粘性が高められているので、材料Ｐ表面に着弾したときに滲んだり拡がったりすることが少なくなる結果、より微細な導体パターンを描画することができる。実験によれば、線幅が１０〜２０μｍ程度の導体パターンを形成可能であることが確認された。
【００５３】
「濃縮２」は、例えば連続した導体パターンを１本描画した後、次の導体パターンを描画する前にインク１中の導電性粒子の濃度を濃縮している期間を示す。この場合の動作は上記「濃縮１」の場合と同様である。また、「吐出２」は、材料Ｐに新たな導体パターンを描画している期間を示し、この例では、「吐出１」の場合よりも線幅の太い導体パターンを描画する場合を示している。
【００５４】
「吐出２」期間中、インク吐出制御部６により、太い導体パターンを表わす画像データに応じて吐出電圧源Ｅ１２へ制御信号が出力され、吐出電圧源Ｅ１２から例えば９００Ｖの電圧を第１バイアス電圧に加えて２２００Ｖの吐出電圧が吐出電極２へ印加される。この場合、吐出電極２に印加される吐出電圧が「吐出１」の場合よりも高い電圧にされているので、インク吐出部２１の近傍のインク１に作用するクーロン力がより強くなり、インク吐出部２１から材料Ｐ側へ単位時間あたりに吐出されるインク１の量が増加し、材料Ｐの表面に描画される導体パターンの線幅が太くなる。以降、「吐出１」の場合と同様にして、その導体パターンが糸状に吐出されたインク１により材料Ｐの表面に描画される。
【００５５】
（１）なお、本実施形態では、導体パターンの描画を行う「吐出」期間の前に、インク１の濃度を濃縮する「濃縮」期間を設ける例を示したが、「濃縮」期間を設けず、吐出電極２に電圧が印加されていない状態で吐出電圧が印加されることにより、「吐出」期間が開始される構成であってもよい。また、インク１として粘度の高いものを用いることにより、インク１を濃縮して粘性を高める必要がない構成としてもよい。また、吐出電圧によりインク１を濃縮しつつ、インク吐出部２１からインク１を吐出させる構成であってもよい。
【００５６】
（２）「吐出２」期間において、吐出電圧を高くすることにより、インク吐出部２１から材料Ｐ側へ単位時間あたりに吐出するインク１の量を増加し、材料Ｐの表面に描画される導体パターンの線幅を太くする例を示したが、例えばより粘度の高いインク１をインク吐出部２１から材料Ｐへ吐出させることにより、単位時間あたりに吐出されるインク１の量が増加した場合に材料Ｐの表面に描画される導体パターンの厚みが増すようにされていてもよい。
【００５７】
（３）補助電極３と対向電極４とを備える構成を示したが、補助電極３を備えず、吐出電極２と対向電極４との間に吐出電圧を印加することによりインク１を吐出させる構成であってもよい。また、対向電極４を備えず、吐出電極２と補助電極３との間に印加された吐出電圧により吐出されたインク１が、その慣性により吐出電極２に対向して配置された材料Ｐに到達する構成であってもよい。
【００５８】
（４）インク吐出部２１から下向けにインク１が吐出される例を示したが、例えば下から上へ、あるいは横方向にインク１が吐出される構成であってもよい。
【００５９】
（５）インク１中の導電性粒子が正に帯電している場合について説明したが、導電性粒子が負に帯電している場合は、第１電圧源Ｅ１及び第２電圧源Ｅ２の電圧極性を逆にしたものとすればよい。
【００６０】
（６）インク１を吐出させつつ材料Ｐの位置をＸＹテーブル７によって移動させることによって導体パターンを材料Ｐの表面に描画する構成を示したが、材料Ｐを固定した状態でＸＹテーブル７と同様の駆動機構によりインク吐出部２１の位置を移動させることによって、導体パターンを材料Ｐの表面に描画する構成としてもよい。あるいはベルト等を用いた駆動機構により、材料Ｐとインク吐出部２１の一方をＸ軸方向、他方をＹ軸方向に移動させることにより、導体パターンを材料Ｐの表面に描画する構成としてもよい。
【００６１】
（７）インク吐出部２１と材料Ｐの位置との間の位置関係を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に変化させることによって、糸状に吐出させたインク１により線状の導体パターンを描画する例を示したが、例えば複数の吐出電極２をＸ軸方向にライン状に配列し、その複数の吐出電極２から吐出させたインク１によって、ドットパターンを一部重なり合わせるようにしてＸ軸方向に線状の導体パターンを描画させる構成としてもよい。
【００６２】
この場合、ＸＹテーブル７はＸ軸方向への駆動機構を備えなくてもよい。例えば、Ｙ軸方向に導体パターンを描画する場合は、ライン状に配列された吐出電極２からドットパターンを一部重なり合わせるようにしてインク１を吐出させることによりＸ軸方向に線状の導体パターンを描画させ、Ｙ軸方向に導体パターンを描画する場合は、Ｙ軸方向への駆動部を備えたテーブルや搬送ローラ等の駆動機構をＹ軸方向に駆動させて材料Ｐを移動させることによって、吐出電極２から糸状に吐出させたインク１により材料Ｐの表面に線状の導体パターンを描画させる構成としてもよい。
【００６３】
（８）インク１として絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散され導体パターンを形成可能にされたものを用いる例を示したが、インク１は導電性粒子が分散されたものに限られず、帯電可能な液体であればよい。この場合、静電方式液体吐出装置は、例えば光学的な発色を目的としたインクを用いて微細な図形を描画するものであってもよく、化学薬品等を平面形状、あるいは立体的な形状のものに塗布するものであってもよい。これらの液体を糸状に吐出することにより、例えば、滑らかな線で微細な図形を描画することが可能になり、また、化学薬品等を精密にむらなく塗布することが可能になる。
【００６４】
（９）インク１を吐出して導体パターンを描画し、インク１により導体が形成される例を示したが、例えばインク１としてフォトレジスト等のマスク材料を用いて金属膜上にマスクパターンを描画形成し、マスクパターンが形成されていない部分の金属膜をエッチング処理等により除去することで、導体パターンを形成するようにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、帯電した液体材料を吐出部に対向して配置された材料の表面に糸状に吐出することができる。
【００６６】
請求項２に記載の発明によれば、絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されてなる液体材料を、前記吐出部に対向して配置された前記材料の表面に糸状に吐出して、前記材料の表面において前記導電性粒子が連接した導体を形成させることが可能になる。
【００６７】
請求項３に記載の発明によれば、前記材料に前記液体材料を糸状に吐出して画像を描画できるので、画像をなめらかな線で描画することができる。また、前記液体材料として絶縁性の液体中に帯電された導電性粒子が分散されてなると共に前記導電性粒子が連接して導体を形成可能なものを用いた場合には、なめらかな導体パターンを形成することが可能になる。
【００６８】
請求項４に記載の発明によれば、前記吐出用電圧を調整することにより前記吐出部から単位時間あたりに吐出される前記液体材料の量を調整することができるので、これにより糸状に吐出される液体材料の糸状太さを変更調整することができる。
【００６９】
請求項５に記載の発明によれば、前記吐出部に作用する電界が前記材料の影響を受けることが少なくなるので、前記吐出部に作用する電界の状態が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の要部の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の側面視からの要部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＸＹテーブル７の構成の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る静電方式液体吐出装置を用いて描画した描画パターンを説明するための図である。
【図６】従来例による描画パターンを説明するための図である。
【符号の説明】
１            インク（液体材料）
２            吐出電極（吐出用電極）
３            補助電極（外部電極）
４            対向電極（外部電極）
５            ハウジング
６            インク吐出制御部（吐出制御部）
７            ＸＹテーブル（駆動部）
８            ＸＹテーブル駆動制御部（駆動制御部）
９            固定レール
２１        インク吐出部（吐出部）
３１        スリット
３２        テーパ
５１        インク排出口
５２        インク供給口
７１        Ｘ軸モータ
７２        Ｙ軸モータ
７３        螺旋棒
７４        Ｘ軸ナット
７５        螺旋棒
７６        Ｙ軸ナット
Ｅ１        第１電圧源（吐出駆動部）
Ｅ１１    バイアス電圧源
Ｅ１２    吐出電圧源
Ｅ２        第２電圧源
Ｐ            材料
【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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