(57)【要約】  本発明に係る液体吐出装置２０は、帯電した溶液の液滴を基材Ｋに吐出するものであって、内径が１００μｍ以下のノズル２１の先端部２１ａから液滴を吐出する液体吐出ヘッド２６と、ノズル２１内に溶液を供給する溶液供給手段２９と、ノズル２１内の溶液に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段２５とを、備えている。液体吐出装置２０では、ノズル２１が基材Ｋに対向したノズルプレート２６ｃ上のノズル面２６ｅより液滴の吐出方向に突出しており、ノズル２１の突出高さが３０μｍ以下である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電した溶液の液滴を基材に吐出する液体吐出装置であって、
ノズルの先端部から液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記ノズル内に溶液を供給する溶液供給手段と、
前記ノズル内の溶液に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段と、
を備え、
前記液体吐出ヘッドは、前記基材に対向したノズル面を有するノズルプレートと、
前記ノズルプレートに配置された内径が１００μｍ以下のノズルを有し、
前記ノズルがノズル面より液滴の吐出方向に突出しており、
前記ノズルの突出高さが３０μｍ以下であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの高さが３μｍ以上で１０μｍ未満であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
帯電した溶液の液滴を基材に吐出する液体吐出装置であって、
ノズルの先端部から液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記ノズル内に溶液を供給する溶液供給手段と、
前記ノズル内の溶液に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段と、
を備え、
前記液体吐出ヘッドは、前記基材に対向したノズル面を有するノズルプレートと、
前記ノズルプレートに配置された内径が１００μｍ以下のノズルを有し、
前記ノズルの周辺のノズル面に凹部が形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の幅が３〜１０００μｍであることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５】
請求の範囲第３項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の幅が１０〜１００μｍであることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項６】
請求の範囲第３項〜５項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の深さが１〜３０μｍであることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項７】
請求の範囲第３項〜６項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の深さと前記ノズルの高さとが同じであることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項８】
請求の範囲第３項〜６項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の深さが前記ノズルの高さより大きいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項９】
請求の範囲第８項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の深さが前記ノズルの高さより１〜２０μｍ大きいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１０】
請求の範囲第１項〜９項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内部に形成された流路の流路長が７５μｍ以上で、かつ、前記ノズルを構成する材料の電気伝導度が１０-13Ｓ／ｍ以下であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１１】
請求の範囲第１項〜１０項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内部に形成された流路の流路長が１００μｍ以上であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１２】
請求の範囲第１項〜１１項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルを構成する材料の電気伝導度が１０-14Ｓ／ｍ以下であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１３】
請求の範囲第１項〜１２項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの表面が撥水処理されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１４】
請求の範囲第１項〜１３項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内部に形成された流路の内面が撥水処理されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１５】
請求の範囲第１項〜１４項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記基材を介して前記ノズルに対向する対向電極を備え、
前記対向電極が平板形状又はドラム形状を呈していることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１６】
請求の範囲第１項〜１５項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内径が３０μｍ以下であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１７】
請求の範囲第１項〜１６項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内径が１０μｍ以下であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１８】
請求の範囲第１項〜１７項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内径が４μｍ以下であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１９】
請求の範囲第１項〜１８項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内径が０．１μｍ以上で１μｍ未満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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電した溶液の液滴を基材に吐出する静電式の液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、対象物に対し溶液を液滴として吐出させる技術として、ノズル内の溶液を帯電させかつ対象物とノズルとの間に電界を形成して、帯電させた溶液を液滴としてノズルの先端部から対象物に吐出させる所謂静電式液体吐出技術が知られている。当該静電式液体吐出技術は、インクや導電性ペーストを吐出用の溶液として適用し、記録媒体上に微小なドットによる高品質な画像を形成したり、基板上に超微細な配線パターンを形成したりするのに好適に用いられている。【０００３】
ところで、導電性の溶液を吐出する通常の液体吐出装置（液体吐出用ヘッド）では、ノズルをその支持部材（ノズルプレート等）からやや突出させて当該ノズルの先端部における電界集中作用を利用するため、溶液の吐出性能に関して、ノズルが極めて重要な部位となっている。そのようなノズルの一例として、特許文献１には、珪素酸化物から構成された突出量１０〜４００μｍのノズル（１５）が開示されており、また、特許文献２には、切削加工により形成された板状で二等辺三角形状のノズル（インク吐出部１６）が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３１１９４４号公報（段落番号００３５，図３参照）
【特許文献２】特開２００３−３９６８２号公報（段落番号００１４，図１参照）
【０００４】
しかしながら、上記のようなノズルの先端部に電界を集中させる方式の液体吐出装置では、ノズルがその支持部材から突出しているため、溶液の安定的な吐出動作で重要な因子となるクリーニング時のワイピング（ゴム製ブレード等でノズルが形成された面を拭く操作）が困難であってメンテナンス性に課題があり、吐出性能までが低下するという可能性を含んでいる。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、クリーニング時のワイピングを容易に行えて吐出性能に優れた液体吐出装置を提供することである。
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の一つの態様は、帯電した溶液の液滴を基材に吐出する液体吐出装置であって、
内径が１００μｍ以下のノズルを有し、前記ノズルの先端部から液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、前記ノズル内に溶液を供給する溶液供給手段と、前記ノズル内の溶液に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段とを備え、
前記ノズルがノズル面より液滴の吐出方向に突出しており、
前記ノズルの高さが３０μｍ以下であることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】液体吐出装置の断面図である。
【図２】ノズルを示す断面斜視図である。
【図３】図３（Ａ），（Ｂ）は図２の流路の変形例を示す断面斜視図である。
【図４】溶液の吐出状態と溶液に印加される電圧との関係を示す説明図であって、図４（Ａ）は吐出を行わない状態を示す図面であり、図４（Ｂ）は吐出状態を示す図面である。
【図５】吐出電圧とピエゾ素子の駆動電圧のタイミングチャートである。
【図６】図１及び図２のノズルプレート及びノズルに代わる変形例を示す図面であって、図６（Ａ）は断面図（上段）及び平面図（下段）であり、図６（Ｂ）は（Ａ）の変形例を示す断面図である。
【図７】図７(Ａ)〜（Ｅ）は図６のノズル、溝及び流路の変形例を示す断面図である。
【図８】ノズルの外径と電界強度との一般的な関係を示す図面である。
【図９】ノズルを構成する材料の電気伝導度と電界強度との一般的な関係を示す図面である。
【図１０】ノズルの流路長と電界強度との一般的な関係を示す図面である。
【図１１】ピエゾ素子に印加する印加電圧の波形の一例を示す図面である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の上記課題は以下の構成によって達成される。
（１）帯電した溶液の液滴を基材に吐出する液体吐出装置であって、
内径が１００μｍ以下のノズルを有し、前記ノズルの先端部から液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記ノズル内に溶液を供給する溶液供給手段と、
前記ノズル内の溶液に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段と、
を備え、
前記ノズルがノズル面より液滴の吐出方向に突出しており、
前記ノズルの高さが３０μｍ以下であることを特徴としている。
（２）前記(１)項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの高さが３μｍ以上で１０μｍ未満であることを特徴としている。
（３）帯電した溶液の液滴を基材に吐出する液体吐出装置であって、
内径が１００μｍ以下のノズルを有し、前記ノズルの先端部から液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記ノズル内に溶液を供給する溶液供給手段と、
前記ノズル内の溶液に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段と、
を備え、
前記ノズルの周辺に凹部が形成されていることを特徴としている。
（４）前記（３）項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の幅が３〜１０００μｍであることを特徴としている。
（５）前記（３）項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の幅が１０〜１００μｍであることを特徴としている。
（６）前記（３）〜（５）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の深さが１〜３０μｍであることを特徴としている。
（７）前記（３）〜（６）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の深さと前記ノズルの高さとが同じであることを特徴としている。
（８）前記（３）〜（６）項  請求項３〜６のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の深さが前記ノズルの高さより大きいことを特徴としている。
（９）前記（８）に記載の液体吐出装置において、
前記凹部の深さが前記ノズルの高さより１〜２０μｍ大きいことを特徴としている。
（１０）前記（１）〜（９）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内部に形成された流路の流路長が７５μｍ以上で、かつ、前記ノズルを構成する材料の電気伝導度が１０-13Ｓ／ｍ以下であることを特徴としている。
（１１）前記（１）〜（１０）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内部に形成された流路の流路長が１００μｍ以上であることを特徴としている。
（１２）前記（１）〜（１１）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルを構成する材料の電気伝導度が１０-14Ｓ／ｍ以下であることを特徴としている。
（１３）前記（１）〜（１２）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの表面が撥水処理されていることを特徴としている。
（１４）前記（１）〜（１３）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内部に形成された流路の内面が撥水処理されていることを特徴としている。
（１５）前記（１）〜（１４）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記基材を介して前記ノズルに対向する対向電極を備え、
前記対向電極が平板形状又はドラム形状を呈していることを特徴としている。
（１６）前記（１）〜（１５）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内径が３０μｍ以下であることを特徴としている。
（１７）前記（１）〜（１６）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内径が１０μｍ以下であることを特徴としている。
（１８）前記（１）〜（１７）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内径が４μｍ以下であることを特徴としている。
（１９）前記（１）〜（１８）項のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記ノズルの内径が０．１μｍ以上で１μｍ未満であることを特徴とする液体吐出装置。【０００９】
（１），（２），（１０）〜（１9）項の構成では、ノズルの高さが３０μｍ以下と低く抑えられているため、クリーニング時においてワイピング部材がノズルに引っ掛かりにくい。そのため、クリーニング時のワイピングを容易に行え、引っ掛かりによりノズルが破損したり、引っ掛かりによりワイピング部材の一部が残渣としてノズルに付着したりするのを防止することができ、ひいてはノズルの吐出性能を良好に維持することができる。【００１０】
（３）〜（９），（１０）〜（１9）項の構成では、ノズルの周辺に凹部が形成されているため、クリーニング時においてワイピング部材の押圧力の一部が凹部の内壁に作用し、ノズルに掛かるワイピング部材の押圧力が軽減してノズルにワイピング部材が引っ掛かりにくい。そのため、クリーニング時のワイピングを容易に行え、引っ掛かりによりノズルが破損したり、引っ掛かりによりワイピング部材の一部が残渣としてノズルに付着したりするのを防止することができ、ひいてはノズルの吐出性能を良好に維持することができる。【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
（液体吐出装置の全体構成）
図１は本発明に係る液体吐出装置２０の断面図である。【００１２】
液体吐出装置２０は、帯電可能な溶液の液滴をその先端部２１ａから吐出する超微細径のノズル２１を有する液体吐出ヘッド２６と、ノズル２１の先端部２１ａに対向してその対向面で液滴の着弾を受ける基材Ｋを支持する対向電極２３と、ノズル２１内の流路２２に溶液を供給する溶液供給手段２９と、ノズル２１内の溶液に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段２５と、ノズル２１内の溶液が当該ノズル２１の先端部２１ａから凸状に盛り上がった状態を形成する凸状メニスカス形成手段４０と、凸状メニスカス形成手段４０の駆動電圧の印加及び吐出電圧印加手段２５による吐出電圧の印加を制御する動作制御手段５０とを、備えている。【００１３】
ノズル２１は液体吐出ヘッド２６に対し複数設けられており、各ノズル２１が同一平面上に同一方向に向けられた状態で設けられている。これに伴い、溶液供給手段２９は、各ノズル２１ごとに液体吐出ヘッド２６に形成され、また、凸状メニスカス形成手段４０も各ノズル２１ごとに液体吐出ヘッド２６に設けられている。その一方で、吐出電圧印加手段２５と対向電極２３とは一つのみであり、各ノズル２１に対して共用で用いられる。【００１４】
なお、図１では、説明の便宜上、ノズル２１の先端部２１ａが上方を向き、ノズル２１の上方に対向電極２３が配設されている状態で図示されているが、実際上は、ノズル２１が水平方向か或いはそれよりも下方、より望ましくは垂直下方に向けた状態で使用される。また、液体吐出ヘッド２６と基材Ｋとを相対的に移動位置決めする図示しない位置決め手段により液体吐出ヘッド２６と基材Ｋとがそれぞれ搬送され、これにより液体吐出ヘッド２６の各ノズル２１から吐出される液滴が基材Ｋの表面上の任意の位置に着弾可能となっている。
（ノズル）
上記各ノズル２１は、後述するノズルプレート２６ｃと共に一体的に形成されており、当該ノズルプレート２６ｃの平板面（図１中ノズルプレート２６ｃの上面を示す。以下「ノズル面２６ｅ」という。）から液滴の吐出方向に向けて垂直に突出している。液滴の吐出時において、各ノズル２１は、基材Ｋの受け面（液滴が着弾する面）に対して垂直に向けて使用される。【００１５】
各ノズル２１の内部にはその先端部２１ａからノズル２１の中心に沿って貫通する流路２２が形成されている。流路２２は後述の溶液室２４に連通するものであり、当該溶液室２４からノズル２１の先端部２１ａに溶液を導くようになっている。各ノズル２１の先端部２１ａの表面と流路２２の内面とには撥水処理が施されており、ノズル２１の先端部２１ａで形成される凸状メニスカスの曲率半径をいつもノズル２１の内径により近い値とすることができるような構成となっている。【００１６】
各ノズル２１についてさらに詳説する。【００１７】
図２はノズル２１の詳細を説明するための断面斜視図である。【００１８】
図２に示す通り、ノズル２１の内径をＩｎと、ノズル２１の外径をＯｕｔとしたとき、各ノズル２１は内径Ｉｎと外径Ｏｕｔとが一定の円筒状を呈している。ノズルの内径が大きくなると内径に応じて射出液滴の径がおおきくなる。内径が１００[μｍ]を超えると微小なドットによる高品質な画像形成や微細な配線パターンの形成に適さなくなり、本発明の目的にそぐわない。従って、各ノズル２１の内径Ｉｎは１００［μｍ］以下となっており、好ましくは３０［μｍ］以下であるのがよく、さらに好ましくは１０［μｍ］以下であるのがよく、さら一層に好ましくは４［μｍ］以下であるのがよく、最も好ましくは０．１［μｍ］以上で１［μｍ］未満であるのがよい。【００１９】
ノズル２１の高さをＨとしたとき、各ノズル２１の高さＨは３０［μｍ］以下となっており、好ましくは３［μｍ］以上で１０［μｍ］未満であるのがよい。周知の静電式液体吐出装置では、ノズルと対向電極との間に電界を形成すること及び溶液を帯電させることにより、ノズルの先端部の端面に溶液が濡れ広がる力（エレクトロウェティング）が作用するため、溶液の滲み出し現象が発生してノズルの先端部に電界を集中させることができず、その結果吐出不良を招く可能性があるが、本発明に係る液体吐出装置２０では、ノズルの高さＨが３０［μｍ］以下とその突出量が非常に微小であるため、溶液の滲み出し現象を有効に抑制することができる。そして、それを実現できるノズル２１の高さＨとして、最低でも３［μｍ］は必要とされる。【００２０】
電界強度はノズル先端に形成されたメニスカスの外径に影響される為、ノズル先端部に溶液が漏れ広がらずにメニスカス外形がノズル内径と一致する場合(ケース１)は電界強度はノズル内径に影響される。またノズル先端部にエレクトロウエティング現象などで溶液が漏れ広がる場合(ケース２)はノズル外形を基部としてメニスカスが形成される為、電界強度はノズル外形に影響される。どちらのケースに該当するかは使用する溶液の物性などによっても変わってくるが、図８は外径に影響される場合（ケース２）の電界強度と外径の関係を示したグラフである。【００２１】
各ノズル２１では、外径Ｏｕｔが小さいほど電界強度が大きくなって（図８参照）溶液を吐出し易くなるが、その一方で内径Ｉｎが小さいほど流路抵抗（流路２２において溶液に作用する抵抗）が大きくなって溶液を吐出しにくくなる。そのため、各ノズル２１は厚さが小さいほどよく、加工上の実用性より現実的な範囲でその厚さを設定する必要がある。具体的に、各ノズル２１の平均厚さをＴとしたとき、各ノズル２１の平均厚さＴは下記式（１１）の条件を満たしており、好ましくは下記式（１２）の条件を満たすのがよい。【００２２】
Ｔ＝（Ｏｕｔ−Ｉｎ）／２≦１（μｍ）  …  （１１）
Ｔ＝（Ｏｕｔ−Ｉｎ）／２≦０．５（μｍ）  …  （１２）
なお、各ノズル２１は、必ずしも外径Ｏｕｔと内径Ｉｎとが一定である必要はなく、外径Ｏｕｔ又は内径Ｉｎの少なくとも一方が対向電極２３に向けてテーパ状に形成されてもよい。この場合、各ノズル２１の外径Ｏｕｔは当該ノズル２１に中央部における外径に相当し、各ノズル２１の平均厚さＴは、当該ノズル２１の中央部における外径Ｏｕｔと内径Ｉｎとで算出され、その条件は上記式（１１）を満たすのがよく、好ましくは上記式（１２）を満たすのがよい。【００２３】
また、流路２２の後述する溶液室２４に通じる端部に関し、図３（Ａ）に示すように、流路２２の後述する溶液室２４側の端部における断面形状が丸みを帯びて形成されていてもよいし、図３（Ｂ）に示すように、流路２２の後述する溶液室２４側の端部のみがテーパ周面形状に形成されると共に当該テーパ周面よりも先端部２１ａ側は内径Ｉｎが一定の直線状に形成されていてもよい。
（溶液供給手段）
各溶液供給手段２９は、液体吐出ヘッド２６の内部であって対応するノズル２１の基端部側に設けられると共に流路２２に連通する溶液室２４と、図示しない外部の溶液タンクから溶液室２４に溶液を導く供給路２７と、溶液室２４への溶液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。【００２４】
上記供給ポンプは、ノズル２１の先端部２１ａまで溶液を供給し、凸状メニスカス形成手段４０の非作動時であって吐出電圧印加手段４０の非作動時において、各ノズル２１の先端部２１ａから外部に現れない範囲（凸状メニスカスを形成しない範囲）の供給圧力を維持して溶液の供給を行うようになっている。【００２５】
なお、上記供給ポンプとは、液体吐出ヘッド２６と供給タンクの配置位置による差圧を利用する場合も含み、別途、溶液供給手段を設けなくとも溶液供給路のみで構成してもよい。ポンプシステムの設計にもよるが、基本的にはスタート時に液体吐出ヘッド２６に溶液を供給するときに稼動し、液体吐出ヘッド２６から液体を吐出し、それに応じた溶液の供給は、キャピラリ及び凸状メニスカス形成手段４０による液体吐出ヘッド２６内の容積変化及び供給ポンプの各圧力の最適化を図って溶液の供給が実施される。
（吐出電圧印加手段）
吐出電圧印加手段２５は、液体吐出ヘッド２６の内部であって溶液室２４と流路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への吐出電圧として瞬間的に立ち上がるパルス電圧を印加するパルス電圧電源３０とを、備えている。詳細は後述するが、液体吐出ヘッド２６は、各ノズル２１を形成する層と、各溶液室２４及び供給路２７を形成する層とを備えており、これらの層の境界全面に渡って吐出電極２８は設けられている。これにより、単一の吐出電極２８が全ての溶液室２４内の溶液に接液し、単一の吐出電極２４に吐出電圧を印加することで全てのノズル２１に導かれる溶液を帯電させることができるようになっている。【００２６】
パルス電圧電源３０による吐出電圧は、凸状メニスカス形成手段４０によりノズル２１の先端部２１ａに溶液の凸状メニスカスが形成された状態で吐出が可能となる範囲の電圧を印加するようにその値が設定されている。このパルス電圧電源３０により印加を行う吐出電圧は、理論上は、次式（１）により求められる。【００２７】
【数１】
2006011403.tif 000002
【００２８】
ただし、式（１）中、γ：溶液の表面張力（Ｎ／ｍ）、ε0：真空の誘電率（Ｆ／ｍ）、ｄ：ノズル直径（ｍ）、ｈ：ノズル−基材間距離（ｍ）、ｋ：ノズル形状に依存する比例定数（１．５＜ｋ＜８．５）である。【００２９】
なお、上記式（１）に示す条件は理論値であり、実際上は凸状メニスカスの形成時と非形成時とにおける試験を行って適宜な電圧値を求めてもよい。本実施形態では、一例として吐出電圧を４００［Ｖ］とする。
（液体吐出ヘッド）
液体吐出ヘッド２６は、図１において最も下層に位置し、可撓性を有する素材（例えば金属，シリコン、樹脂等）からなる可撓ベース層２６ａと、この可撓ベース層２６ａの上面全体に形成される絶縁素材からなる絶縁層２６ｄと、その上に位置する溶液の供給路を形成する流路層２６ｂと、この流路層２６ｂのさらに上に形成されるノズルプレート２６ｃとを、備えている。前述した吐出電極２８は、流路層２６ｂとノズルプレート２６ｃとの間に介挿されている。【００３０】
上記可撓ベース層２６ａは、上述の如く、可撓性を有する素材であればよく、例えば金属薄板を使用してもよい。このように、可撓性が要求されるのは、可撓ベース層２６ａの外面であって溶液室２４に対応する位置に、後述する凸状メニスカス形成手段４０のピエゾ素子４１を設け、可撓ベース層２６ａを撓ませるためである。即ち、ピエゾ素子４１に所定電圧を印加して、可撓ベース層２６ａを上記位置において内側又は外側のいずれにも窪ませることで溶液室２４の内部容積を縮小又は増加させ、内圧変化によりノズル２１の先端部２１ａに溶液の凸状メニスカスを形成し又は液面を内側に引き込むことを可能とするためである。【００３１】
可撓ベース層２６ａの上面には、絶縁性の高い樹脂を膜状にした絶縁層２６ｄが形成されている。絶縁層２６ｄは、可撓ベース層２６ａが窪むことを妨げないように十分に薄く形成されるか、より変形が容易な樹脂素材が使用される。【００３２】
絶縁層２６ｄの上には絶縁樹脂層が形成されている。この絶縁樹脂層は、溶解可能な樹脂層を形成すると共に供給路２７及び溶液室２４を形成するための所定のパターンに従う部分のみを残して除去し、当該残存部を除いて除去された部分に形成されたものであり、当該絶縁樹脂層が流路層２６ｂとなっている。そして、この絶縁樹脂層の上面に面状に広がりをもって導電素材（例えばＮｉＰ）のメッキにより吐出電極２８を形成し、さらにその上から絶縁性のレジスト樹脂層或いはパリレン層を形成する。このレジスト樹脂層がノズルプレート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。流路２２もレーザ加工により形成される。そして、供給路２７及び溶液室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及び溶液室２４が開通して液体吐出ヘッド２６が完成する。【００３３】
なお、ノズルプレート２６ｃ及びノズル２１は、具体的には、電気伝導度が低い材料から構成されているのがよい。液体吐出装置２０では、各ノズル２１の高さＨが３０［μｍ］以下と低くなっているため流路２２における電界集中が弱まって静電吸引力が低下するが、ノズル２１を構成する材料として電気伝導度が低い材料を適用すると、ノズル２１の高さＨを低く抑えた状態で流路２２における電界集中を高めることができる。【００３４】
流路２２における所望の電界集中効果を得るには、各ノズル２１は電気伝導度が１０-13Ｓ／ｍ以下、好ましくは１０-14Ｓ／ｍ以下の材料から構成されているのがよく（図９参照）、そのような材料としては、石英ガラスやポリイミド樹脂、４フッ化エチレン樹脂、ポリエチレン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート樹脂（ＰＥＮ）、ポリエステル樹脂等の樹脂、セラミック等が挙げられる。上記材料から構成される各ノズル２１は、その材質に応じてドライエッチング、射出成形、ホットエンボス、インプリント、レーザ加工、ドライフィルムのフォトリソグラフィー、電鋳、電着等の手法で形成可能であり、これら手法のうち２種以上の手法を組み合わせて形成されてもよい。【００３５】
また、ノズル２１及びノズルプレート２６ｃは、上記材料以外に、Ｓｉのような半導体、Ｎｉ、ＳＵＳ等のような導体で構成されてもよい。導体によりノズルプレート２６ｃ及びノズル２１を形成した場合には、少なくともノズル２１の先端部２１ａにおける端面、より望ましくは先端部２１ａにおける周面については、絶縁材による被膜を設けることが望ましい。ノズル２１を絶縁材から形成し又はその先端部２１ａの表面に絶縁材被膜を形成することにより、溶液に対する吐出電圧印加時において、ノズル２１の先端部２１ａから対向電極２３への電流のリークを効果的に抑制することが可能となるからである。【００３６】
また、ノズル２１及びノズルプレート２６ｃの内部に形成された流路２２に関し、当該流路２２はノズル２１の先端部２１ａから溶液室２４に至るが、その流路長Ｌ（図２参照）は、ノズル２１の先端部２１ａでの電界強度との関係から７５μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上とするのがよい（図１０参照）。ノズル２１の流路長Ｌの上限は、流路長Ｌが長ければ長いほど流路２２における圧力損失が大きくなってノズル２１から溶液を吐出しにくくなるため、吐出しようとする溶液の粘度等から相対的に決定する必要がある。
（対向電極）
対向電極２３は、平板形状を呈した電極であって、ノズル２１の突出方向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Ｋを支持するようになっている。ノズル２１の先端部２１ａから対向電極２３の対向面までの距離は、５００［μｍ］以下が好ましく、さらには１００［μｍ］以下が好ましく、一例としては１００［μｍ］に設定される。また、対向電極２３は接地されており、常時、接地電位を維持している。従って、ノズル２１の先端部２１ａと対向電極２３の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を対向電極２３側に誘導する。【００３７】
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２１ａ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。更に、対向電極２３は、必ずしも平板形状を呈するものである必要はなく、例えばドラム形状を呈するものであってもよい。
（凸状メニスカス形成手段）
各凸状メニスカス形成手段４０は、液体吐出ヘッド２６の可撓ベース層２６ａの外側面（図１における下面）であって溶液室２４に対応する位置に設けられた圧電素子としてのピエゾ素子４１と、このピエゾ素子４１を変形させるために瞬間的に立ち上げられる駆動パルス電圧を印加する駆動電圧電源４２とを、備えている。【００３８】
ピエゾ素子４１は、駆動パルス電圧の印加を受けて可撓ベース層２６ａを内側又は外側のいずれにも窪ませる方向に変形を生じるように当該可撓ベース層２６ａに装着されている。【００３９】
駆動電圧電源４２は、動作制御手段５０の制御により、流路２２内の溶液がノズル２１の先端部２１ａにおいて凸状のメニスカスを形成していない状態（図４（Ａ）参照）から凸状にメニスカスを形成する状態（図４（Ｂ）参照）となるために適当な溶液室２４の容積の減少をピエゾ素子４１がもたらすための適当な値の駆動パルス電圧（例えば１０［Ｖ］）を出力するようになっている。【００４０】
なお、ノズル２１の先端部２１ａにメニスカスを形成するためにピエゾ素子４１に印加する印加電圧は、図４（Ｂ）に示すものに限られず、図１１に示すような種々の波形を有するものであってもよい。
（溶液）
上記液体吐出装置２０による吐出を行う溶液の例としては、無機液体としては、水、ＣＯＣｌ2、ＨＢｒ、ＨＮＯ3、Ｈ3ＰＯ4、Ｈ2ＳＯ4、ＳＯＣｌ2、ＳＯ2Ｃｌ2、ＦＳＯ3Ｈなどが挙げられる。有機液体としては、メタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノール、ベンジルアルコール、α−テルピネオール、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのアルコール類；フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、などのフェノール類；ジオキサン、フルフラール、エチレングリコールジメチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、エピクロロヒドリンなどのエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、２−メチル−４−ペンタノン、アセトフェノンなどのケトン類；ギ酸、酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸などの脂肪酸類；ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−３−メトキシブチル、酢酸−ｎ−ペンチル、プロピオン酸エチル、乳酸エチル、安息香酸メチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、炭酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、セロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、アセト酢酸エチル、シアノ酢酸メチル、シアノ酢酸エチルなどのエステル類；ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、ｏ−トルイジン、ｐ−トルイジン、ピペリジン、ピリジン、α−ピコリン、２，６−ルチジン、キノリン、プロピレンジアミン、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル尿素、Ｎ−メチルピロリドンなどの含窒素化合物類；ジメチルスルホキシド、スルホランなどの含硫黄化合物類；ベンゼン、ｐ−シメン、ナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキセンなどの炭化水素類；１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，１，２−テトラクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−）、テトラクロロエチレン、２−クロロブタン、１−クロロ−２−メチルプロパン、２−クロロ−２−メチルプロパン、ブロモメタン、トリブロモメタン、１−ブロモプロパンなどのハロゲン化炭化水素類、などが挙げられる。また、上記各液体を二種以上混合して溶液として用いてもよい。【００４１】
さらに、高電気伝導率の物質（銀粉等）が多く含まれるような導電性ペーストを溶液として使用し、吐出を行う場合には、上述した液体に溶解又は分散させる目的物質としては、ノズルで目詰まりを発生するような粗大粒子を除けば、特に制限されない。ＰＤＰ、ＣＲＴ、ＦＥＤなどの蛍光体としては、従来より知られているものを特に制限なく用いることができる。例えば、赤色蛍光体として、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ3：Ｅｕ、ＹＯ3：Ｅｕなど、緑色蛍光体として、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、ＢａＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）Ｏ・α−Ａｌ2Ｏ3：Ｍｎなど、青色蛍光体として、ＢａＭｇＡｌ14Ｏ23：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕなどが挙げられる。上記の目的物質を記録媒体上に強固に接着させるために、各種バインダーを添加するのが好ましい。用いられるバインダーとしては、例えば、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロースおよびその誘導体；アルキッド樹脂；ポリメタクリタクリル酸、ポリメチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート・メタクリル酸共重合体、ラウリルメタクリレート・２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体などの（メタ）アクリル樹脂およびその金属塩；ポリＮ−イソプロピルアクリルアミド、ポリＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドなどのポリ（メタ）アクリルアミド樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、スチレン・マレイン酸共重合体、スチレン・イソプレン共重合体などのスチレン系樹脂；スチレン・ｎ−ブチルメタクリレート共重合体などのスチレン・アクリル樹脂；飽和、不飽和の各種ポリエステル樹脂；ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン化ポリマー；ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂；ポリカーボネート樹脂；エポキシ系樹脂；ポリウレタン系樹脂；ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール等のポリアセタール樹脂；エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合樹脂などのポリエチレン系樹脂；ベンゾグアナミン等のアミド樹脂；尿素樹脂；メラミン樹脂；ポリビニルアルコール樹脂及びそのアニオンカチオン変性；ポリビニルピロリドンおよびその共重合体；ポリエチレンオキサイド、カルボキシル化ポリエチレンオキサイド等のアルキレンオキシド単独重合体、共重合体及び架橋体；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール；ポリエーテルポリオール；ＳＢＲ、ＮＢＲラテックス；デキストリン；アルギン酸ナトリウム；ゼラチン及びその誘導体、カゼイン、トロロアオイ、トラガントガム、プルラン、アラビアゴム、ローカストビーンガム、グアガム、ペクチン、カラギニン、にかわ、アルブミン、各種澱粉類、コーンスターチ、こんにゃく、ふのり、寒天、大豆蛋白等の天然或いは半合成樹脂；テルペン樹脂；ケトン樹脂；ロジン及びロジンエステル；ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンイミン、ポリスチレンスルフォン酸、ポリビニルスルフォン酸などを用いることができる。これらの樹脂は、ホモポリマーとしてだけでなく、相溶する範���でブレンドして用いてもよい。【００４２】
液体吐出装置２０をパターンニング方法として使用する場合には、代表的なものとしてはディスプレイ用途に使用することができる。具体的には、プラズマディスプレイの蛍光体の形成、プラズマディスプレイのリブの形成、プラズマディスプレイの電極の形成、ＣＲＴの蛍光体の形成、ＦＥＤ（フィールドエミッション型ディスプレイ）の蛍光体の形成、ＦＥＤのリブの形成、液晶ディスプレイ用カラーフィルター（ＲＧＢ着色層、ブラックマトリクス層）、液晶ディスプレイ用スペーサー（ブラックマトリクスに対応したパターン、ドットパターン等）などが挙げることができる。ここでいうリブとは一般的に障壁を意味し、プラズマディスプレイを例に取ると各色のプラズマ領域を分離するために用いられる。その他の用途としては、マイクロレンズ、半導体用途として磁性体、強誘電体、導電性ペースト（配線、アンテナ）などのパターンニング塗布、グラフィック用途としては、通常印刷、特殊媒体（フィルム、布、鋼板など）への印刷、曲面印刷、各種印刷版の刷版、加工用途としては粘着材、封止材などの本発明を用いた塗布、バイオ、医療用途としては医薬品（微量の成分を複数混合するような）、遺伝子診断用試料等の塗布等に応用することができる。
（動作制御手段）
動作制御手段５０は、実際的にはＣＰＵ５１，ＲＯＭ５２，ＲＡＭ５３等を含む演算装置を有する構成であり、これらに所定のプログラムが入力されることにより、下記に示す機能的な構成を実現すると共に後述する動作制御を実行するようになっている。【００４３】
上記動作制御手段５０は、各凸状メニスカス形成手段４０のパルス電圧電源４２のパルス電圧出力制御と吐出電圧印加手段２５のパルス電圧電源３０のパルス電圧出力制御とを行うようになっている。【００４４】
まず、動作制御手段５０のＣＰＵ５１はＲＯＭ５２に格納された電源制御プログラムにより、溶液の吐出を行う場合に、対象となる凸状メニスカス形成手段４０のパルス電圧電源４２を先行させてパルス電圧出力状態とし、その後に吐出電圧印加手段２５のパルス電圧電源３０のパルス電圧出力状態とする制御を行う。このとき、先行する凸状メニスカス形成手段４０の駆動電圧としてのパルス電圧は、吐出電圧印加手段２５のパルス電圧と重複するように制御される（図５参照）。そして、当該重複したタイミングで液滴の吐出が行われる。【００４５】
また、動作制御手段５０は、吐出電圧印加手段２５の吐出電圧である矩形に立ち上がるパルス電圧の印加の直後に逆極性の電圧を出力する制御を行う。この逆極性の電圧は、パルス電圧の非印加時よりも低電位であって、矩形に落ち込む波形を描く。
（液体吐出装置による微小液滴の吐出動作）
図１、図４及び図５により液体吐出装置２０の動作説明を行う。【００４６】
図４は凸状メニスカス形成手段４０における動作説明図であり、図４（Ａ）は駆動電圧の非印加時を示し、図４（Ｂ）は駆動電圧の印加時を示している。図５は吐出電圧とピエゾ素子４１の駆動電圧のタイミングチャートを示す。なお、図５の最上部には凸状メニスカス形成手段４０がない場合に要する吐出電圧電位を示し、最下部には各印加電圧の印加に伴うノズル２１の先端部２１ａの溶液の状態変化を示している。【００４７】
溶液供給手段２９の供給ポンプにより各流路２２，溶液室２４及びノズル２１に溶液が供給された状態において、動作制御手段５０が、例えば、外部からいずれかのノズル２１について溶液を吐出する指令を受けると、まず、該当するノズル２１の凸状メニスカス形成手段４０について、パルス電圧電源４２からパルス電圧である駆動電圧をそのピエゾ素子４１に対して印加させる。これにより、当該ノズル２１の先端部２１ａにおいて、図４（Ａ）の状態から溶液が押し出されるように図４（Ｂ）の凸状メニスカス形成状態に移行する。かかる移行過程において、動作制御手段５０は、吐出電圧印加手段２５について、パルス電圧電源３０からパルス電圧である吐出電圧を吐出電極２８に対して印加させる。【００４８】
図５に示すように、凸状メニスカス形成手段４０の駆動電圧と、これに遅れて印加される吐出電圧印加手段２５の吐出電圧とが、双方の立ち上がり状態がタイミング的に重複するように制御される。このため、凸状メニスカス形成状態で溶液は帯電し、凸状メニスカスの先端部で生じる電界集中効果により、ノズル２１の先端部２１ａから微小液滴が飛翔する。【００４９】
以上の液体吐出装置２０によれば、各ノズル２１の高さが３０μｍ以下と低く抑えられているため、液体吐出ヘッド２６のクリーニング時においてワイピング部材がノズル２１に引っ掛かりにくい。そのため、クリーニング時のワイピングを容易に行え、引っ掛かりによりノズル２１が破損したり、引っ掛かりによりワイピング部材の一部が残渣としてノズル２１に付着したりするのを防止することができ、ひいてはノズル２１の吐出性能を良好に維持することができる。【００５０】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良及び設計の変更をおこなってもよい。【００５１】
下記にその変形例を示すが、下記の記載事項だけが上記と異なっており、それ以外の事項は上記と同様である。【００５２】
変形例の一例として、ノズルプレート２６ｃ及びノズル２１に代えて、これとは形態が異なる図６のノズルプレート７０及びノズル７１を適用してもよい。図６（Ａ）、（Ｂ）は図１及び図２のノズルプレート２６ｃ及びノズル２１の変形例を示す図面であって、図６（Ａ）上段がノズルプレート７０及びノズル７１の断面図を示し、図６（Ａ）下段がノズルプレート７０及びノズル７１の平面図を示し、図６（Ｂ）が図６（Ａ）の変形例を示す平面図を示す。【００５３】
図６（Ａ）に示すように、ノズルプレート７０の中央部には複数のノズル７１が互いに等間隔をあけて列状に形成されている。ノズル７１の内径をＩｎと、ノズル７１の外径をＯｕｔ（ノズル７１の列方向と直交する方向に沿うノズル７１の幅を示す。）としたとき、各ノズル７１は内径Ｉｎと外径Ｏｕｔとが一定の直線状を呈している。各ノズル７１の図６（Ａ）中左右両側には凹部としての溝７２がそれぞれ形成されている。各溝７２はノズル７１の列に沿って直線状に形成されている。【００５４】
各溝７２の幅をＷとしたとき、各溝７２の幅Ｗは３〜１０００［μｍ］となっており、好ましくは１０〜１００［μｍ］に形成されるのがよい。【００５５】
各溝７２の深さをＤとしたとき、溝７２の深さＤは１〜３０［μｍ］となっている。各ノズル７１の高さをＴとしたとき、溝７２の深さＤとノズル７１の高さＴとが同じとなっており、ノズルプレート７０の平板面（図６（Ａ）上段中ノズルプレート７０の上面を示す。以下「ノズル面７０ａ」という。）とノズル７１の先端部７１ａの端面（図６（Ａ）上段中の上面）とが同一平面上に存している。【００５６】
なお、各ノズル７１のピッチ（間隔）を広げる場合には、溝７２に代えて、図６（Ｂ）に示すように、各ノズル７１の外周を囲むように円形の凹部７３を形成してもよい。この場合、凹部７３の幅、深さに関しては溝７２の幅Ｗ、深さＤと同様とするのがよい。【００５７】
更に、図６（Ａ）に示すノズル７１、溝７２、ノズル７１の内部に形成された流路７４等の形態を、図７（Ａ）〜（Ｅ）に示す各形態に代えてもよい。すなわち、図７（Ａ）に示すように、各溝７２を深くするにつれて当該溝７２の幅Ｗを狭くするとともに、流路７４をテーパ状としてもよい。図７（Ｂ）に示すように、各溝７２を深くするにつれて当該溝７２の幅Ｗを狭くするとともに、流路７４を基端部から中途部までテーパ状として中途部から先端部にかけて内径が一定の形状としてもよい。【００５８】
図７（Ｃ）に示すように、流路７４の内径を一定のまま溝７２の深さＤをノズル７１の高さＴより大きく形成してもよい。この場合、溝７２の深さＤをノズル７１の高さＴより１〜２０［μｍ］大きく形成するのがよい。図７（Ｄ）に示すように、各溝７２に段差をつけて底部の幅を開口部の幅より広くするとともに、流路７４にも段差をつけて基端部から中途部までの内径を中途部から先端部までの内径より大きくしてもよい。【００５９】
また、図６（Ａ）、（Ｂ）及び図７（Ａ）〜（Ｄ）の更なる変形例として、図７（Ｅ）に示すように、ノズル７１を複数列にわたって配し、各ノズル７１の列の両側に溝７２を形成するようにしてもよい。図７（Ｅ）の形態は具体的には図７（Ｃ）の形態の変形例を示しているが、ノズル７１、溝７２、流路７４等の形態は図６（Ａ）、（Ｂ）及び図７（Ａ）〜（Ｄ）のどの形態を適用してもよい。【００６０】
以上のように、各ノズル７１の周辺に溝７２や凹部７３を形成すると、液体吐出ヘッド２６のクリーニング時においてワイピング部材の押圧力の一部が溝７２又は凹部７３の内壁に作用し、ノズル７１に掛かるワイピング部材の押圧力が軽減してノズル７１にワイピング部材が引っ掛かりにくくなる。そのため、上記と同様に、クリーニング時のワイピングを容易に行え、引っ掛かりによりノズル７１が破損したり、引っ掛かりによりワイピング部材の一部が残渣としてノズル７１に付着したりするのを防止することができ、ひいてはノズル７１の吐出性能を良好に維持することができる。
【実施例１】
【００６１】
本実施例１では、ノズルの高さやノズルの周辺の溝の深さ・幅等が互いに異なる複数種類のノズルプレートを作製して各ノズルプレートの特性を評価した。
（１）ノズルプレートの作製
厚さ３００μｍの石英ガラスウエハをドライエッチングし、図１及び図２のノズルプレート２６ｃに相当する、ノズル数が３０でノズルのピッチが１００μｍのノズルプレートを５種類作製し、それらを「ノズルプレート１〜５」とした。ノズルプレート１〜５の詳細を下記表１に示す。【００６２】
ノズルプレート１〜５以外に、石英ガラスウエハをドライエッチングし、図６（Ａ）のノズルプレート７０に相当する、ノズル数が３０でノズルのピッチが１００μｍのノズルプレートを８種類作製し、それらを「ノズルプレート２１〜２８」とした。具体的には、石英ガラスウエハ上にフォトレジストを塗布して露光・現像し、ノズルの内径部に相当する部位以外に保護膜を作製し、ＲＩＥドライエッチングにより図６（Ａ）の流路７４に相当する貫通孔を形成した。その後、再度フォトレジストの塗布から上記と同様の処理を行って溝の保護膜パターンを形成した。溝の幅は露光マスクのパターンを適宜選択することで調整した。ノズルの高さや溝の深さはドライエッチングのエッチング時間を適宜変更することで調整した。ノズルプレートの詳細を下記表１に示す。
（２）耐擦傷性の評価
各ノズルプレート１〜５，２１〜２８について、ノズルの形成された面（ノズル面に相当する面）を水で濡らし、当該面をゴム製ブレードで３万回擦る操作をそれぞれ行い、ノズルの破損状態と当該面のゴムの残渣状態とを確認した。その確認結果を下記表１に示す。【００６３】
表１中、「破損」の判断基準は下記に従っている。【００６４】
○…ノズルに破損がない
△…目視で確認する限りはノズルに破損はないが、電子顕微鏡で確認するとノズルが僅かに欠けている
×…ノズルが明らかに破損している
表１中、「残渣」の判断基準は下記に従っている。【００６５】
○…ゴムの残渣が全くない
△…目視で確認する限りはゴムの残渣は確認されないが、電子顕微鏡で確認するとゴムの残渣が確認される
×…ゴムの残渣が明らかに残っている
なお、石英ガラスウエハをポリイミド樹脂製基板に代えた各ノズルプレート１〜５，２１〜２８と同様のノズルプレートに対し、上記の操作をおこなってノズルの破損状態と当該面のゴムの残渣状態とを確認したが、表１の結果と同様の結果が得られた。
（３）吐出性能の評価
図１に示す液体吐出ヘッド２６に相当する液体吐出ヘッドに対し各ノズルプレート１〜５，２１〜２８を適用し、各ノズルプレート１〜５，２１〜２８の側方にマイクロスコープカメラを設置した。その後、各ノズルプレート１〜５，２１〜２８のノズルからインクを吐出させ、マイクロスコープカメラでインクの吐出状態を観察した。その観察結果を下記表１に示す。【００６６】
表１中、「吐出性能」の判断基準は下記に従っている。【００６７】
○…制御信号に従ってインクを吐出する
△…インクを吐出はするが、不安定である（ドット抜けが確認される）
×…インクを吐出しない【００６８】
【表１】
2006011403.tif 000003
【実施例２】
【００６９】
本実施例２では、撥水処理を施したノズルプレートと、撥水処理を施さないノズルプレートとを作製して各ノズルプレートの特性を評価した。
（１）ノズルプレートの作製
石英ガラスウエハをポリイミド樹脂製基板に代えたノズルプレート２３（実施例１参照）と同様のノズルプレートを４種類作製し、そのうち１種のノズルプレートを「ノズルプレート３１」とした。残りの３種のノズルプレートに対しては撥水処理を施した。具体的には、３種のノズルプレートのうち１種には、塗布コート処理（ＦＥＰ微粒子分散液を基板に塗布した後、８８０℃で加熱・融着する処理）を施して膜厚０．０５μｍのＦＥＰ膜を成膜し、これを「ノズルプレート３２」とした。他の２種には、フィルタードカソーディックバキュームアーク処理（ナノフィルムテクノロジーズインターナショナル社FCAVシステム使用）を施して膜厚０．０５μｍのｔａ−Ｃ膜及びＭｉＣＣ膜をそれぞれ成膜し、ｔａ−Ｃ膜を成膜したものを「ノズルプレート３３」とし、他方、ＭｉＣＣ膜を成膜したものを「ノズルプレート３４」とした。
（２）耐擦傷性の評価及び接触角の測定
上記実施例１（２）の項目と同じ内容・基準で、各ノズルプレート３１〜３４におけるノズルの破損状態とゴムの残渣状態とを評価した。更に、純水を用いて、ノズルの形成された面（ノズル面に相当する面）のゴム製ブレードによる擦過操作の前後の接触角を各ノズルプレート３１〜３４ごとに測定した。それら評価・測定結果を下記表２に示す。
（３）吐出性能の評価
上記実施例１（３）の項目と同じ内容・基準で、各ノズルプレート３１〜３４のインクの吐出状態を評価した。その評価結果を下記表２に示す。【００７０】
【表２】
2006011403.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の構成では、ノズルの高さが３０μｍ以下と低く抑えられているため、またはノズルの周辺に凹部が形成されているため、クリーニング時においてワイピング部材がノズルに引っ掛かりにくい。そのため、クリーニング時のワイピングを容易に行え、引っ掛かりによりノズルが破損したり、引っ掛かりによりワイピング部材の一部が残渣としてノズルに付着したりするのを防止することができ、ひいてはノズルの吐出性能を良好に維持することができる。
【図１】
2006011403.tif 000005
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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