WO2006070557A1 - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置および液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

　本発明は、静電吸引方式の液体吐出技術を用い、フラットな吐出面を有し、かつ、低い電圧の印加で微細パターン形成が可能で高粘度の液体を吐出可能な液体吐出ヘッド、液体吐出装置およびそれらを用いた液体吐出方法を提供する。この液体吐出ヘッド２は、液体Ｌを吐出するノズル１０と、フラットなノズルプレート１１と、ノズル１０の吐出孔１３から吐出される液体Ｌを貯蔵するキャビティ２１と、ノズル１０およびキャビティ２１内の液体Ｌと基材Ｋ間に静電電圧を印加して静電吸引力を発生させる静電電圧印加手段１９と、静電電圧印加手段１９による静電電圧の印加を制御する動作制御手段２３とを備え、ノズルプレート１１は、体積抵抗率が１０１５Ωｍ以上であることを特徴とする。

Description

明 細 書

液体吐出ヘッド、液体吐出装置および液体吐出方法

技術分野

[0001] 本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置および液体吐出方法に係り、フラットノ ズルを有する電界集中型の液体吐出ヘッド、それを用いた液体吐出装置およびそれ らを用いた液体吐出方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、インクジェットでの画質の高精細化の進展および工業用途における適用範 囲の拡大に伴い、微細パターン形成および高粘度のインク吐出の要請がますます強 まっている。これらの課題を従来のインクジェット記録法で解決しょうとすると、ノズル の微小化や高粘度のインク吐出による液吐出力の向上を図る必要が生じ、それに伴 つて駆動電圧が高くなり、ヘッドや装置のコストが非常に高価になってしまうため、実 用に適う装置は実現されて 、な 、。

[0003] そこで、前記要請に応え、微小化されたノズル力 低粘度のみならず高粘度の液滴 を吐出させる技術として、ノズル内の液体を帯電させ、ノズルと液滴の着弾を受ける 対象物となる各種の基材との間に形成される電界力も受ける静電吸引力により吐出 させるいわゆる静電吸引方式の液滴吐出技術が知られている（例えば、特許文献 1 〜4等参照)。

特許文献 1 :特開 2004— 136656号公報

特許文献 2：特開 2004 - 114374号公報

特許文献 3：特開 2001— 38911号公報

特許文献 4 :国際公開第 03Z070381号パンフレット

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、このような静電吸引方式の液滴吐出技術において、フラットな液体吐 出ヘッドを用いる場合、ノズル内の液体や吐出孔部分のメニスカスへの電界集中の 程度が小さいため、印加電圧が低電圧では液体が吐出できず、通常、吐出に必要な 静電吸引力を得るために液体吐出ヘッドと基材との間に印加する電圧として高い電 圧を印加する必要があった。

[0005] また、静電吸引力を高めるために印加電圧を上げると、ヘッドと基材間で絶縁破壊 が発生してしまい装置を駆動できない場合が生じるという問題もあった。なお、本発 明において、フラットとは、ノズルプレートの吐出面からのノズルの突出が 30 m以下 のものを意味し、ワイビングの際に破損等の支障を生じることがな 、ものを 、う。

[0006] そこで、このフラットな液体吐出ヘッドの問題点を解消するため、静電吸引方式の 液体吐出装置では、液体吐出ヘッドのノズルプレートから吐出面側にノズルを避雷 針状に突出させ、ノズルの突起先端に電界を集中させてノズルの吐出効率を高めた 液体吐出ヘッドが用いられることが多 、。

[0007] しかし、液体吐出ヘッドのノズルプレートから吐出面側に高さ数十 μ m程度の避雷 針状のノズルを多数立設させなければならな 、ため、構造が複雑になり生産性が低 下する。また、液体吐出ヘッドのクリーニング時に立設されたノズルが折れるなど操作 性に劣るという問題があった。

[0008] その点、液体吐出ヘッドがフラットであれば、構造が単純であるために生産性に優 れ、また、液体吐出ヘッドのクリーニング時における吐出面のワイビングの際にワイパ にノズルが引っ掛力つて破損することがなぐヘッドの寿命がその分長くなるという大 きな禾 IJ点がある。

[0009] そこで、本発明は、静電吸引方式の液体吐出技術を用い、フラットな吐出面を有し 、かつ、低い電圧の印加で微細パターン形成が可能で高粘度の液体を吐出可能な 液体吐出ヘッド、液体吐出装置およびそれらを用いた液体吐出方法を提供すること を目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] 前記の問題を解決するために、請求の範囲第 1項の液体吐出ヘッドは、

液体を吐出するノズルと、

フラットなノズルプレートと、

前記ノズルの吐出孔から吐出される液体を貯蔵するキヤビティと、

前記ノズルおよび前記キヤビティ内の液体と基材間に静電電圧を印加して静電吸 引力を発生させる静電電圧印加手段と、

前記静電電圧印加手段による前記静電電圧の印加を制御する動作制御手段とを 備え、

前記ノズルプレートは、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m以上であることを特徴とする。

[0011] 請求の範囲第 1項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上の材料か らなり吐出面がフラットな液体吐出ヘッドのノズルおよびキヤビティ内の液体に静電電 圧が印加されて液体吐出ヘッドと対向電極との間に電界が形成されてノズルの吐出 孔に液体のメニスカスが形成され、そのメニスカスに電界が集中されて、メニスカスが 電界による静電吸引力により吸引されて吐出される。

[0012] 請求の範囲第 2項に記載の発明は、請求の範囲第 1項に記載の液体吐出ヘッドに おいて、前記液体は、導電性溶媒を含有する液体であり、前記ノズルプレートの前記 液体の吸収率が 0. 6%以下であることを特徴とする。

[0013] 請求の範囲第 2項に記載の発明によれば、液体吐出ヘッドのノズルから吐出される 液体は導電性溶媒を含有する液体であり、ノズルプレートは体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m 以上であるうえに液体の吸収率が 0. 6%以下である。

[0014] 請求の範囲第 3項に記載の発明は、請求の範囲第 1項に記載の液体吐出ヘッドに おいて、前記液体は、絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体であることを特 徴とする。

[0015] 請求の範囲第 3項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上のノズルプ レートを有する液体吐出ヘッドから、絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体 を吐出する。

[0016] 請求の範囲第 4項に記載の発明は、請求の範囲第 1項乃至第 3項のいずれ力 1項 に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルプレートの厚さが 75 m以上であるこ とを特徴とする。

[0017] 請求の範囲第 4項に記載の発明によれば、請求の範囲第 1項乃至第 3項のいずれ 力 1項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、厚さが 75 μ m以上のノズルプレートにノズ ルが形成される。

[0018] 請求の範囲第 5項に記載の発明は、請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれ力 1項 に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルの吐出孔の内部直径が 15 m以下 であることを特徴とする。

[0019] 請求の範囲第 5項に記載の発明によれば、請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれ 力 1項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、ノズルは、その吐出孔の内部直径が 15 m以下になるように形成される。

[0020] 請求の範囲第 6項に記載の発明は、請求の範囲第 1項乃至第 5項のいずれ力 1項 に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルの内周面に、前記ノズル内の液体が 前記ノズルプレートに吸収されることを防止する液体吸収防止層が形成されているこ とを特徴とする。

[0021] 請求の範囲第 6項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上の材料か らなり吐出面がフラットな液体吐出ヘッドのノズルの内周面には液体吸収防止層が設 けられており、ノズルおよびキヤビティ内の液体に静電電圧が印加されて液体吐出へ ッドと対向電極との間に電界が形成されてノズルの吐出孔に液体のメニスカスが形成 され、そのメニスカスに電界が集中されて、メニスカスが電界による静電吸引力により 吸引されて吐出される。

[0022] 請求の範囲第 7項に記載の発明は、請求の範囲第 6項に記載の液体吐出ヘッドに おいて前記液体吸収防止層は、ダイアモンドライクカーボン、窒化酸化シリコンまた は酸ィ匕シリコンよりなることを特徴とする。

[0023] 請求の範囲第 7項に記載の発明によれば、ノズルの内周面にダイアモンドライク力 一ボン、窒化酸化シリコンまたは酸化シリコンよりなる液体吸収防止層が形成される。

[0024] 請求の範囲第 8項に記載の発明は、請求の範囲第 6項または第 7項に記載の液体 吐出ヘッドにおいて、前記液体吸収防止層の表面に、液体の帯電用電極が形成さ れていることを特徴とする。

[0025] 請求の範囲第 8項に記載の発明によれば、液体吸収防止層の表面に帯電用電極 が形成され、ノズル内の液体に印加される静電電圧が帯電用電極を介して印加され る。

[0026] 請求の範囲第 9項に記載の発明は、請求の範囲第 6項乃至第 8項のいずれ力 1項 に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記液体吸収防止層は、前記ノズルプレートの 吐出面にも形成されていることを特徴とする。

[0027] 請求の範囲第 9項に記載の発明によれば、液体吸収防止層は、各ノズルの内周面 のみならず、ノズルプレートの吐出面の全面を被覆するように形成される。

[0028] 請求の範囲第 10項に記載の発明は、請求の範囲第 9項に記載の液体吐出ヘッド において、前記液体吸収防止層は、窒化酸ィ匕シリコンまたは酸ィ匕シリコンよりなること を特徴とする。

[0029] 請求の範囲第 10項に記載の発明によれば、各ノズルの内周面およびノズルプレー トの吐出面に窒化酸ィ匕シリコンまたは酸ィ匕シリコンよりなる液体吸収防止層が形成さ れる。

[0030] 請求の範囲第 11項に記載の発明は、請求の範囲第 6項乃至第 10項のいずれか 1 項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記液体吸収防止層は、その厚さが 0. l ^ m 以上であることを特徴とする。

[0031] 請求の範囲第 11項に記載の発明によれば、ノズルの内周面に厚さが 0. 1 m以 上の液体吸収防止層が設けられる。

[0032] 請求の範囲第 12項に記載の発明は、請求の範囲第 1項乃至第 11項のいずれか 1 項に記載の液体吐出ヘッドにぉ 、て、前記ノズルプレートの吐出面に撥液層が設け られていることを特徴とする。

[0033] 請求の範囲第 12項に記載の発明によれば、液体吐出ヘッドのフラットな吐出面に

、液体を弾く撥液層が設けられる。

[0034] 請求の範囲第 13項に記載の液体吐出装置は、

前記請求の範囲第 1項乃至第 12項のいずれ力 1項に記載の液体吐出ヘッドと、 前記液体吐出ヘッドに対向する対向電極とを備え、

前記液体吐出ヘッドと前記対向電極との間に生じる前記静電吸引力により前記液 体を吐出することを特徴とする。

[0035] 請求の範囲第 13項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上の材料か らなり吐出面がフラットな液体吐出ヘッドのノズルの内周面には液体吸収防止層が設 けられており、ノズルおよびキヤビティ内の液体に静電電圧が印加されて液体吐出へ ッドと対向電極との間に電界が形成された電界により、ノズルの吐出孔に液体のメ- スカスが形成され、それによりメニスカス先端部に電界集中により強い電界強度が生 じて液体が引きちぎられ、液滴が電界により加速されて基材に着弾する。

[0036] 請求の範囲第 14項に記載の液体吐出方法は、液体を吐出するノズルが設けられ、 フラットで体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m以上のノズルプレートを有する液体吐出ヘッドのノ ズルおよびキヤビティ内の液体に静電電圧を印加して前記液体吐出ヘッドと対向電 極との間に電界を形成して、前記電界による静電吸引力によりノズルの吐出孔に形 成された液体のメニスカスに電界を集中させ前記静電吸弓 I力により液体を吸弓 Iして 吐出させることを特徴とする。

[0037] 請求の範囲第 14項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上の材料か らなり吐出面がフラットな液体吐出ヘッドのノズルおよびキヤビティ内の液体に対して 、静電電圧印加手段により液体吐出ヘッドと対向電極との間に形成された電界の作 用により静電吸引力が加えられ、ノズルの吐出孔部分にメニスカスが形成され、それ によりメニスカス先端部に電界集中により強い電界強度が生じて液体が引きちぎられ 、液滴が電界により加速されて基材に着弾する。

[0038] 請求の範囲第 15項に記載の発明は、請求の範囲第 14項に記載の液体吐出方法 において、前記液体は、導電性溶媒を含有する液体であり、前記ノズルプレートの前 記液体の吸収率が 0. 6%以下であることを特徴とする。

[0039] 請求の範囲第 15項に記載の発明によれば、液体吐出ヘッドのノズルから吐出され る液体は導電性溶媒を含有する液体であり、ノズルプレートは体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m以上であるうえに液体の吸収率が 0. 6%以下である。

[0040] 請求の範囲第 16項に記載の発明は、請求の範囲第 14項に記載の液体吐出方法 において、前記液体は、絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体であることを 特徴とする。

[0041] 請求の範囲第 16項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上のノズル プレートを有する液体吐出ヘッドから、絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液 体を吐出する。

[0042] 請求の範囲第 17項に記載の発明は、請求の範囲第 14項乃至第 16項のいずれか 1項に記載の液体吐出方法において、前記ノズルプレートの厚さが 75 m以上であ ることを特徴とする。

[0043] 請求の範囲第 17項に記載の発明によれば、厚さが 75 μ m以上のノズルプレートに 形成されたノズルカゝら液体が吐出される。

[0044] 請求の範囲第 18項に記載の発明は、請求の範囲第 14項乃至第 17項のいずれか

1項に記載の液体吐出方法において、前記ノズルの吐出孔の内部直径が 15 m以 下であることを特徴とする。

[0045] 請求の範囲第 18項に記載の発明によれば、吐出孔の内部直径が 15 m以下のノ ズルカゝら液体が吐出される。

[0046] 請求の範囲第 19項に記載の発明は、請求の範囲第 14項乃至第 18項のいずれか

1項に記載の液体吐出方法において、前記ノズルの内周面に、前記ノズル内の液体 が前記ノズルプレートに吸収されることを防止する液体吸収防止層が形成されている ことを特徴とする。

[0047] 請求の範囲第 19項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上の材料か らなり吐出面がフラットな液体吐出ヘッドのノズルの内周面には液体吸収防止層が設 けられており、ノズルおよびキヤビティ内の液体に静電電圧が印加されて液体吐出へ ッドと対向電極との間に電界が形成された電界と、圧力発生手段により加えられた圧 力により、ノズルの吐出孔に液体のメニスカスが形成され、それによりメニスカス先端 部に電界集中により強い電界強度が生じて液体が引きちぎられ、液滴が電界により 加速されて基材に着弾する。

[0048] 請求の範囲第 20項に記載の発明は、請求の範囲第 19項に記載の液体吐出方法 において、前記液体吸収防止層は、ダイアモンドライクカーボン、窒化酸化シリコンま たは酸ィ匕シリコンよりなることを特徴とする。

[0049] 請求の範囲第 20項に記載の発明によれば、ノズルの内周面にダイアモンドライク力 一ボン、窒化酸化シリコンまたは酸化シリコンよりなる液体吸収防止層が形成される。

[0050] 請求の範囲第 21項に記載の発明は、請求の範囲第 19項または第 20項に記載の 液体吐出方法において、前記液体吸収防止層の表面に、液体の帯電用電極が形成 されていることを特徴とする。

[0051] 請求の範囲第 21項に記載の発明によれば、液体吸収防止層の表面に帯電用電 極が形成され、ノズル内の液体に印加される静電電圧が帯電用電極を介して印加さ れる。

[0052] 請求の範囲第 22項に記載の発明は、請求の範囲第 19項乃至第 21項のいずれか

1項に記載の液体吐出方法において、前記液体吸収防止層は、前記ノズルプレート の吐出面にも形成されていることを特徴とする。

[0053] 請求の範囲第 22項に記載の発明によれば、液体吸収防止層は、各ノズルの内周 面のみならず、ノズルプレートの吐出面の全面を被覆するように形成される。

[0054] 請求の範囲第 23項に記載の発明は、請求の範囲第 22項に記載の液体吐出方法 において、前記液体吸収防止層は、窒化酸ィ匕シリコンまたは酸ィ匕シリコンよりなること を特徴とする。

[0055] 請求の範囲第 23項に記載の発明によれば、各ノズルの内周面およびノズルプレー トの吐出面に窒化酸ィ匕シリコンまたは酸ィ匕シリコンよりなる液体吸収防止層が形成さ れる。

[0056] 請求の範囲第 24項に記載の発明は、請求の範囲第 19項乃至第 23項のいずれか

1項に記載の液体吐出方法において、前記液体吸収防止層は、その厚さが 0. 1 μ m以上であることを特徴とする。

[0057] 請求の範囲第 24項に記載の発明によれば、ノズルの内周面に厚さが 0. 1 m以 上の液体吸収防止層が設けられる。

[0058] 請求の範囲第 25項に記載の発明は、請求の範囲第 14項乃至第 24項のいずれか

1項に記載の液体吐出方法において、前記ノズルプレートの吐出面に撥液層が設け られていることを特徴とする。

[0059] 請求の範囲第 25項に記載の発明によれば、液体吐出ヘッドのフラットな吐出面に

、液体を弾く撥液層が設けられる。

発明の効果

[0060] 請求の範囲第 1項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上の材料か らなり吐出面がフラットな液体吐出ヘッドのノズルおよびキヤビティ内の液体に静電電 圧が印加されて液体吐出ヘッドと対向電極との間に電界が形成されてノズルの吐出 孔に液体のメニスカスが形成され、そのメニスカスに電界が集中されて、メニスカスが 電界による静電吸引力により吸引されて吐出される。

[0061] そのため、液体吐出ヘッドがフラットなヘッドとされているから、液体吐出ヘッドのタリ 一-ング時に吐出面にブレードやワイパ等の部材が接触してもノズルが損傷する等 の事態が生じることがなぐ操作性に優れる。また、液体吐出ヘッドの製造においても ノズルの突起等の微細構造を形成する必要がなく構造が単純であるから、容易に製 造することが可能で生産性に優れる。

[0062] また、ノズルが形成されるノズルプレートとして、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m以上の材料 を用いることで、静電電圧印加手段カゝらノズル内の液体に印加される静電電圧が低 Vヽ電圧であっても、ノズルの吐出孔部分に形成される液体のメニスカスに効果的に電 界を集中することができるため、メニスカスの先端部の電界強度を液滴が効率良く安 定的に吐出される電界強度とすることが可能となり、微小化されたノズル力 液体を 吐出でき、さらに高粘度の液体を吐出することも可能となる。

[0063] 請求の範囲第 2項および第 15項に記載の発明によれば、液体吐出ヘッドのノズル から吐出される液体は導電性溶媒を含有する液体であり、液体吐出ヘッドのノズルプ レートとして液体の吸収率が 0. 6%以下である材質を用いる。吸収率がこれより大き い場合には、ノズルプレートが、液体カゝら導電性の溶媒を吸収して体積抵抗率が低 下し、ノズル力 安定的な液体の吐出ができなくなる場合がある力 液体の吸収率が 0. 6%以下であれば、このような事態が生じることを有効に防止することができ、前記 請求の範囲に記載の発明の効果をより効果的に発揮することが可能となる。

[0064] 請求の範囲第 3項および第 16項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵Ωπι 以上のノズルプレートを有する液体吐出ヘッドから、絶縁性溶媒に帯電可能な粒子 を分散した液体を吐出する。液体としてこのような絶縁性溶媒を含有する液体を用い る場合には、ノズルプレートには帯電可能な粒子は吸収されず、絶縁性溶媒のみが 吸収される。しかし、絶縁性溶媒がノズルプレートに吸収されても、絶縁性溶媒の電 気伝導度が低 、ためノズルプレートの電気伝導度は大きく変化せず、実効的な体積 抵抗率が低下しないため、ノズルプレートは、その液体に対する吸収率に係わりなく 体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m以上であれば液体を吐出することができ、前記請求の範囲に 記載の発明の効果を効果的に発揮することが可能となる。 [0065] 請求の範囲第 4項および第 17項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι 以上、厚さが 75 μ m以上のノズルプレートにノズルが形成されることで、メニスカス先 端部への電界集中が効果的に生じるため、メニスカス先端部の電界強度が液体の安 定的な吐出に必要な 1. 5 X 10⁷VZm以上とすることができ、前記請求の範囲に記 載の発明の効果をより的確に発揮することが可能となる。

[0066] 請求の範囲第 5項および第 18項に記載の発明によれば、ノズルが、吐出孔の内部 直径が 15 m以下になるように形成されることで、メニスカス先端部への電界集中が 効果的に生じるため、メニスカス先端部の電界強度が液体の安定的な吐出に必要な 1. 5 X 10⁷VZm以上とすることを確実に行うことができ、前記請求の範囲に記載の 発明の効果をより的確に発揮することが可能となる。

[0067] 請求の範囲第 6項および第 19項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι 以上の材料力もなり吐出面がフラットな液体吐出ヘッドのノズルの内周面には液体吸 収防止層が設けられており、ノズルおよびキヤビティ内の液体に静電電圧が印加され て液体吐出ヘッドと対向電極との間に電界が形成されてノズルの吐出孔に液体のメ ニスカスが形成され、そのメニスカスに電界が集中されて、メニスカスが電界による静 電吸引力により吸引されて吐出される。

[0068] このように、ノズルの内周面に液体吸収防止層を設けることにより、ノズルプレートが ノズル内の液体に直接接することが防止され、液体吸収防止層によりノズルプレート へのノズル内の液体の吸収が有効に阻止される。そのため、液体の吸収率がある程 度高 、ノズルプレートであってもその電気伝導度を高まることがなぐノズルプレート の体積抵抗率の値が低下することを有効に防止することができ、メニスカスに電界集 中を効率良く生じさせることができ、前記請求の範囲に記載の発明の効果をより効果 的に発揮させることが可能となる。

[0069] 請求の範囲第 7項および第 20項に記載の発明によれば、ノズルの内周面にダイァ モンドライクカーボン、窒化酸ィ匕シリコンまたは酸ィ匕シリコンよりなる液体吸収防止層 が形成される。これらの材質は液体の吸収防止性に優れるため、前記請求の範囲に 記載の発明の効果が発揮されるとともに、プラズマイオンプレーティングやプラズマ C VD、 FCVA法等の公知の手法により比較的容易に液体吸収防止層を形成すること が可能となる。

[0070] 請求の範囲第 8項および第 21項に記載の発明によれば、液体吸収防止層の表面 に帯電用電極が形成され、ノズル内の液体に印加される静電電圧が帯電用電極を 介して印加される。そのため、帯電用電極は、液体吸収防止層の表面上をノズルの 吐出孔部分まで延在するように形成できるから、静電電圧の印加によりノズル内の液 体のみならず吐出孔部分のメニスカスまで十分に帯電させることが可能となり、前記 請求の範囲に記載の発明の効果をより有効に発揮することが可能となる。

[0071] 請求の範囲第 9項および第 22項に記載の発明によれば、液体吸収防止層は、各ノ ズルの内周面のみならず、ノズルプレートの吐出面の全面を被覆するように形成され るため、吐出面側からノズルプレートに液体が吸収することも有効に防止することが 可能となり、前記請求の範囲に記載の発明の効果をより効果的に発揮させることがで きる。

[0072] 請求の範囲第 10項および第 23項に記載の発明によれば、各ノズルの内周面およ びノズルプレートの吐出面に窒化酸ィ匕シリコンまたは酸ィ匕シリコンよりなる液体吸収 防止層が形成される。窒化酸化シリコンや酸化シリコンは液体のノズルプレートへの 吸収を有効に防止し得るため、前記請求の範囲に記載の発明の効果を有効に発揮 できるとともに、窒化酸化シリコンや酸化シリコンの成膜法や蒸着法はよく知られた手 法であることからノズルプレートの製造に適した成膜法により低コストで液体吸収防止 層を形成することが可能となる。

[0073] 請求の範囲第 11項および第 24項に記載の発明によれば、ノズルの内周面に厚さ が 0. 1 m以上の液体吸収防止層が設けられることで、ノズル内の液体が液体吸収 防止層を介してノズルプレートに吸収されることを十分有効に防止することができ、前 記各請求の範囲に記載の発明の効果を有効に発揮させることができる。

[0074] 請求の範囲第 12項および第 25項に記載の発明によれば、液体吐出ヘッドのフラッ トな吐出面に、液体を弾く撥液層が設けられることで、ノズルの吐出孔部分に形成さ れる液体のメニスカスが吐出孔の周囲の吐出面に広がることによるメニスカス先端部 への電界集中の低下を効果的に防止することができ、前記請求の範囲に記載の発 明の効果をより的確に発揮することが可能となる。 [0075] 請求の範囲第 13項および第 14項に記載の発明によれば、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι 以上の材料力もなり吐出面がフラットな液体吐出ヘッドのノズルの内周面には液体吸 収防止層が設けられており、ノズルおよびキヤビティ内の液体に静電電圧が印加され て液体吐出ヘッドと対向電極との間に電界が形成された電界により、ノズルの吐出孔 に液体のメニスカスが形成され、それによりメニスカス先端部に電界集中により強い 電界強度が生じて液体が引きちぎられ、液滴が電界により加速されて基材に着弾す る。

[0076] そのため、液滴は、電界からの静電吸引力の作用で、基材のより近い部分に着弾し ようとするため、基材に対する着弾の際の角度等を安定させ、液滴を所定の着弾位 置に正確に着弾させることが可能となる。また、前記請求の範囲に記載の発明と同様 に、低電圧の静電電圧でメニスカスが大きく隆起するため、静電電圧印加手段により 印加される静電電圧の電圧値を低下させることが可能となり、前記請求の範囲に記 載の発明の効果をより有効に発揮することが可能となる。 図面の簡単な説明

[0077] [図 1]本実施形態に係る液体吐出装置の全体構成を示す断面図である。

[図 2]形状が異なるノズルの変形例を示す図である。

[図 3]ノズルプレートの吐出面に形成された液体吸収防止層および撥液層を示す断 面図である。

[図 4]シミュレーションによるノズルの吐出孔付近の電位分布を示す模式図である。

[図 5]メニスカス先端部の電界強度とノズルプレートの体積抵抗率との関係を示す図 である。

[図 6]メニスカス先端部の電界強度とノズルプレートの厚さとの関係を示す図である。

[図 7]メニスカス先端部の電界強度とノズル径との関係を示す図である。

[図 8]メニスカス先端部の電界強度とノズルのテーパ角との関係を示す図である。

[図 9]本実施形態の液体吐出装置における液体吐出ヘッドの駆動制御の一例を示し

、駆動制御とメニスカスの動きとの関係を説明する図である。

[図 10]帯電用電極に印加する静電電圧の変形例を示す図である。

符号の説明 [0078] 1 液体吐出装置

2 液体吐出ヘッド

3 対向電極

10 ノズル

11 ノス、ノレプレート

12 吐出面

13 吐出孔

16 内周面

17 液体吸収防止層

19 帯電電圧電源

21 キヤビティ

23 動作制御手段

27 撥液層

K 基材

L 液体

発明を実施するための最良の形態

[0079] 以下、本発明に係る液体吐出ヘッドおよびそれを用いた液体吐出装置の実施の形 態について、図面を参照して説明する。

[0080] 図 1は、本実施形態に係る液体吐出装置の全体構成を示す断面図である。なお、 本発明の液体吐出ヘッド 2は、いわゆるシリアル方式或いはライン方式等の各種の液 体吐出装置に適用可能である。

[0081] 本実施形態の液体吐出装置 1は、インク等の帯電可能な液体 Lの液滴 Dを吐出す るノズル 10が形成された液体吐出ヘッド 2と、液体吐出ヘッド 2のノズル 10に対向す る対向面を有するとともにその対向面で液滴 Dの着弾を受ける基材 Kを支持する対 向電極 3とを備えている。

[0082] 液体吐出ヘッド 2の対向電極 3に対向する側には、複数のノズル 10を有する榭脂 製のノズルプレート 11が設けられている。液体吐出ヘッド 2は、ノズルプレート 11の対 向電極 3に対向する吐出面 12からノズル 10が突出されない、或いは前述したように ノズル 10が 30 m程度しか突出しないフラットな吐出面を有するヘッドとして構成さ れている（例えば、後述する図 2 (D)参照)。

[0083] 本実施形態では、各ノズル 10は、ノズルプレート 11に穿孔されて形成されており、 各ノズル 10には、それぞれノズルプレート 11の吐出面 12に吐出孔 13を有する小径 部 14とその背後に形成されたより大径の大径部 15との 2段構造とされている。ノズル 10の小径部 14および大径部 15は、それぞれ断面円形で対向電極側がより小径とさ れたテーパ状に形成されており、小径部 14の吐出孔 13の内部直径 (以下、ノズル径 という。）が 10 /ζ πι、大径部 15の小径部 14力も最も離れた側の開口端の内部直径が 75 μ mとなるように構成されて 、る。

[0084] なお、ノズル 10の形状は前記の形状に限定されず、例えば、図 2 (A)〜 (E)に示す ように、形状が異なる種々のノズル 10を用いることが可能である。また、ノズル 10は、 断面円形状に形成する代わりに、断面多角形状や断面星形状等であってもよい。

[0085] ノズル 10の内周面 16には、ノズル 10内の液体 Lがノズルプレート 11に吸収される ことを防止する液体吸収防止層 17が形成されている。本実施形態では、液体吸収防 止層 17は、導電性を有するダイアモンドライクカーボン（Diamond Like Carbon)をプ ラズマイオンプレーティングによりノズル 10の小径部 14および大径部 15の内周面 16 の全面に成膜することにより形成されている。

[0086] なお、液体吸収防止層 17は、ダイアモンドライクカーボンのほ力、例えば、窒化酸 化シリコン (SiON)や酸ィ匕シリコン（SiO )等を用いて形成することも可能であり、成

X

膜法としては、プラズマイオンプレーティングのほ力、例えば、プラズマ CVD (Chemic al Vapor Deposition法ゃ FCVA (filtered cathodic Vacuum arc)蒸着法 用 ヽること ができる。

[0087] また、液体吸収防止層 17を構成する材質は、導電性を有して 、ても或いは絶縁性 であってもよ 、が、液体 Lがノズルプレート 11に吸収されることを防止する機能を奏す るものであることが必要である。

[0088] ノズルプレート 11の吐出面 12と反対側の面には、例えば NiP等の導電素材よりなり ノズル 10内の液体 Lを帯電させるための帯電用電極 18が各ノズル 10の周囲にそれ ぞれ独立に設けられている。本実施形態では、帯電用電極 18は、各ノズル 10の内 周面 16に形成された前記液体吸収防止層 17上に延設され重層されて!/ヽる。

[0089] また、各帯電用電極 18は、静電吸引力を生じさせる静電電圧を印加する静電電圧 印加手段としての帯電電圧電源 19にそれぞれ図示しない配線を介して接続されて おり、帯電電圧電源 19から帯電用電極 18に静電電圧が印加されると、その帯電用 電極 18に対応するノズル 10内の液体 Lが帯電され、そのノズル 10内の液体 Lと基材 との間に静電吸弓 I力が発生されるようになって!/、る。

[0090] 本実施形態では、前述したように、各ノズル 10の内周面 16を被覆する液体吸収防 止層 17の表面上に重層された帯電用電極 18が吐出孔 13まで延在しているため、帯 電用電極 18への静電電圧の印加によりその帯電用電極 18に対応するノズル 10内 の液体 Lを吐出孔 13付近および後述する吐出孔 13に形成される液体 Lのメニスカス まで同時にかつ十分に帯電させることが可能とされている。

[0091] 帯電用電極 18の背後には、絶縁性が高い表面を持つ榭脂等よりなるボディ層 20 が設けられている。ボディ層 20の前記各ノズル 10の大径部 15の開口端に面する部 分には、それぞれ開口端にほぼ等しい幅を有する溝状の空間が形成されており、各 空間は、吐出される液体 Lを一時貯蔵するためのキヤビティ 21とされている。この他 にも、例えば、キヤビティ 21の表面を構成する絶縁表面の下層に図示しない導電層 を設け、この導電層を接地し、電気的な干渉を防ぐシールド電極とすることも可能で ある。

[0092] ボディ層 20の背後には、絶縁性が高い表面を持つ榭脂等よりなる隔壁層 22が設 けられており、隔壁層 22により液体吐出ヘッド 2が外界と画されている。

[0093] なお、ボディ層 20には、キヤビティ 21に液体 Lを供給するための図示しな 、流路が 形成されている。具体的には、ボディ層 20としてのシリコンプレートをエッチングカロェ し、さらに熱酸ィ匕膜による絶縁膜を 1 μ m形成し、接液面が絶縁されたキヤビティ 21、 図示しない液受け部、液受け部とキヤビティ 21との接続流路が設けられており、液受 け部には図示しな 、液体タンク力も液体 Lを滴下する図示しな 、滴下ポンプが接続さ れている。液受け部はキヤビティ 21に対して 10倍以上の容量をもっており液体しの 吐出消費量に合わせて液体 Lが滴下されることによりキヤビティ 21内に液体 Lを常時 満たしておくとともに、滴下部分で液体 Lの物理的接続が途切れることにより液体 Lは キヤビティ 21ごとに電気的に絶縁されている。

[0094] 帯電用電極 18に静電電圧を印加する前記帯電電圧電源 19は、動作制御手段 23 に接続されており、動作制御手段 23による制御を受けるようになつている。

[0095] 動作制御手段 23は、本実施形態では、 CPU24や ROM25、 RAM26等が図示し ない BUSにより接続されて構成されたコンピュータからなっており、 CPU24は、 RO

M25に格納された電源制御プログラムに基づいて帯電電圧電源 19を駆動させてノ ズル 10の吐出孔 13から液体 Lを吐出させるようになって!/、る。

[0096] ノズルプレートは、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上である材質のものをそのまま用いて も良いが、吐出面側に 10¹⁵ Ω πι以上の体積抵抗率を有する薄膜 (例えば SiO膜)を

2 成膜したものを用いても良 、。

[0097] なお、本実施形態では、液体吐出ヘッド 2のノズルプレート 11の吐出面 12には、吐 出孔 13からの液体 Lの滲み出しを抑制するための撥液層 27が吐出孔 13以外の吐 出面 12の全面に設けられている。撥液層 27は、例えば、液体 Lが水性であれば撥 水性を有する材料が用いられ、液体 Lが油性であれば撥油性を有する材料が用いら れるが、一般に、 FEP (四フッ化工チレン'六フッ化プロピレン)、 PTFE (ポリテトラフ口 口エチレン)、フッ素シロキサン、フルォロアルキルシラン、アモルファスパーフルォロ 榭脂等のフッ素榭脂等が用いられることが多ぐ塗布や蒸着等の方法で吐出面 12に 成膜されている。また、撥液層 27は、ノズルプレート 11の吐出面 12に直接成膜して もよいし、撥液層 27の密着性を向上させるために中間層を介して成膜することも可能 である。

[0098] さらに、本実施形態では、前述したノズル 10の内周面 16に形成された液体吸収防 止層 17を延設してノズルプレート 11の吐出面 12の全面を被覆するように形成するこ とも可能である。その場合には、撥液層 27は、図 3に示すように、ノズルプレート 11の 吐出面 12を被覆する液体吸収防止層 17上に成膜するようにして形成される。

[0099] 液体吐出ヘッド 2の下方には、基材 Kを支持する平板状の対向電極 3が液体吐出 ヘッド 2の吐出面 12に平行に所定距離離間されて配置されている。対向電極 3と液 体吐出ヘッド 2との離間距離は、 0. l〜3mm程度の範囲内で適宜設定される。

[0100] 本実施形態では、対向電極 3は接地されており、常時接地電位に維持されている。 そのため、前記帯電電圧電源 19から液体 Lを吐出すべきノズル 10に対応する帯電 用電極 18に静電電圧が印加されると、ノズル 10の吐出孔 13の液体 Lと対向電極 3の 液体吐出ヘッド 2に対向する対向面との間に電界が生じるようになつている。

[0101] 本実施形態では、非吐出ノズルの帯電用電極 18には静電電圧を印加せず、吐出 するノズル 10の帯電用電極 18のみに静電電圧を印加している力 この他にも、例え ば、すべてのノズル 10の帯電用電極 18に吐出に至らない一定のバイアス電圧を印 加し、吐出するノズル 10に吐出電圧を重ね合わせて吐出させる方法も選択可能であ る。

[0102] また、対向電極 3は、帯電した液滴 Dが基材 Kに着弾すると、対向電極 3はその電 荷を接地により逃がすようになって!/、る。

[0103] なお、対向電極 3または液体吐出ヘッド 2には、液体吐出ヘッド 2と基材 Kとを相対 的に移動させて位置決めするための図示しない位置決め手段が取り付けられており

、これにより液体吐出ヘッド 2の各ノズル 10から吐出された液滴 Dは、基材 Kの表面 に任意の位置に着弾させることが可能とされている。

[0104] 液体吐出装置 1による吐出を行う液体 Lは、例えば、無機液体としては、水、 COC1

2

、 HBr、 HNO、 H PO、 H SO、 SOC1、 SO CI、 FSO Hなどが挙げられる。

3 3 4 2 4 2 2 2 3

[0105] また、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—メチルー 1 プロパノール、 tert—ブタノール、 4ーメチルー 2 ペンタノ ール、ベンジルアルコール、 a 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；フエノール、 o—タレ ゾール、 m クレゾール、 p タレゾールなどのフエノール類；ジォキサン、フルフラー ノレ、エチレングリコーノレジメチノレエーテノレ、メチノレセロソノレブ、ェチノレセロソノレブ、ブ チルセ口ソルブ、ェチルカルビトール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールァセ テート、ェピクロロヒドリンなどのエーテル類；アセトン、メチルェチルケトン、 2—メチル —4—ペンタノン、ァセトフエノンなどのケトン類；ギ酸、酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロ口 酢酸などの脂肪酸類；ギ酸メチル、ギ酸ェチル、酢酸メチル、酢酸ェチル、酢酸 n ーブチル、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 オン酸ェチル、乳酸ェチル、安息香酸メチル、マロン酸ジェチル、フタル酸ジメチル 、フタル酸ジェチル、炭酸ジェチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、セロソルブァセ テート、ブチルカルビトールアセテート、ァセト酢酸ェチル、シァノ酢酸メチル、シァノ 酢酸ェチルなどのエステル類；ニトロメタン、ニトロベンゼン、ァセトニトリル、プロピオ 二トリル、スクシノ-トリル、バレロ-トリル、ベンゾニトリル、ェチルァミン、ジェチルアミ ン、エチレンジァミン、ァニリン、 N—メチルァニリン、 N, N ジメチルァニリン、 o ト ルイジン、 p トルイジン、ピぺリジン、ピリジン、 a ピコリン、 2, 6—ルチジン、キノリ ン、プロピレンジァミン、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 ジェチルホルムアミド、ァセトアミド、 N メチルァセトアミド、 N—メチ ルプロピオンアミド、 N, N, Ν', Ν'—テトラメチル尿素、 Ν—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ィ匕合物類；ベンゼン、 ρ シメン、ナフタレン、シクロへキシルベンゼン、シクロへキセンなどの炭化水素類； 1, 1ージクロ口エタン、 1, 2—ジクロ口エタン、 1, 1, 1 トリクロ口エタン、 1, 1, 1, 2 ーテトラクロ口エタン、 1, 1, 2, 2—テトラクロロェタン、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—クロ口一 2—メチノレ プロパン、 2—クロロー 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 上混合して用いてもよい。

[0106] 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液体 Lとして使用し、吐出を行う場合には、前述した液体 L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

[0107] 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) BO： Eu、YO： Euなど

3 3

、緑色蛍光体として、 Zn SiO： Mn、 BaAl O ： Mn、 (Ba, Sr, Mg) 0 - a—Al O

2 4 12 19 2 3

： Mnなど、青色蛍光体として、 BaMgAl O ： Eu, BaMgAl O ： Euなどが挙げら

14 23 10 17

れる。

[0108] 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カロ 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、ェチルセルロース、メチ ノレセノレロース、ニトロセノレロース、酢酸セノレロース、ヒドロキシェチノレセノレロースなどの セルロースおよびその誘導体；アルキッド榭脂；ポリメタタリタクリル酸、ポリメチルメタク リレート、 2—ェチルへキシルメタタリレート'メタクリル酸共重合体、ラウリルメタクリレ ート · 2—ヒドロキシェチルメタタリレート共重合体などの (メタ)アクリル榭脂およびその 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)アクリルアミド榭脂；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榭脂；スチ レン · n—ブチルメタタリレート共重合体などのスチレン'アクリル榭脂；飽和、不飽和の 各種ポリエステル榭脂；ポリプロピレンなどのポリオレフイン系榭脂；ポリ塩ィ匕ビュル、 ポリ塩化ビ-リデンなどのハロゲン化ポリマー；ポリ酢酸ビュル、塩化ビニル '酢酸ビ- ル共重合体などのビュル系榭脂；ポリカーボネート榭脂；エポキシ系榭脂；ポリウレタ ン系榭脂；ポリビュルホルマール、ポリビュルブチラール、ポリビュルァセタールなど のポリアセタール榭脂；エチレン'酢酸ビュル共重合体、エチレン'ェチルアタリレート 共重合榭脂などのポリエチレン系榭脂;ベンゾグアナミンなどのアミド榭脂;尿素樹脂 ；メラミン榭脂；ポリビュルアルコール榭脂及びそのァ-オンカチオン変性；ポリビュル 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 オキサイドなどのアルキレンォキシド単独重合体、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、グァガム、ぺクチン、カラギニン、にかわ、ァノレブミン、各種搬粉類、コ ーンスターチ、こんにゃく、ふのり、寒天、大豆蛋白などの天然或いは半合成樹脂;テ ルペン榭脂；ケトン榭脂；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 エチレンィミン、ポリスチレンスルフォン酸、ポリビュルスルフォン酸などを用いることが できる。これらの榭脂は、ホモポリマーとしてだけでなぐ相溶する範囲でブレンドして 用いてもよい。

液体吐出装置 1をパターンユング手段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 (フィールドェ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 クマトリタス層）、液晶ディスプレイ用スぺーサー（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)などを挙げることができる。

[0110] なお、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 ユング塗布、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。

[0111] ここで、本発明の液体吐出ヘッド 2における液体 Lの吐出原理について本実施形態 を用いて説明する。

[0112] 本実施形態では、帯電電圧電源 19から帯電用電極 18に静電電圧を印加して、特 定のノズル 10内の液体 Lと対向電極 3の液体吐出ヘッド 2に対向する対向面との間 に電界を生じさせてノズル 10の吐出孔 13に液体 Lのメニスカスを形成させる。

[0113] 本実施形態のように、ノズルプレート 11の絶縁性が高くなると、図 4にシミュレーショ ンによる等電位線で示すように、ノズルプレート 11の内部に、吐出面 12に対して略 垂直方向に等電位線が並び、ノズル 10の小径部 14の液体 Lや液体 Lのメニスカス部 分に向かう強い電界が発生する。

[0114] 特に、図 4でメニスカスの先端部では等電位線が密になっていることから分力るよう に、メニスカス先端部では非常に強い電界集中が生じる。そのため、電界の静電力 によってメニスカスが引きちぎられてノズル内の液体 Lカゝら分離されて液滴 Dとなる。 さらに、液滴 Dは静電力により加速され、対向電極 3に支持された基材 Kに引き寄せ られて着弾する。その際、液滴 Dは、静電力の作用でより近い所に着弾しょうとするた め、基材 Kに対する着弾の際の角度等が安定し正確に行われる。

[0115] このように、本発明の液体吐出ヘッド 2における液体 Lの吐出原理を利用すれば、 フラットな吐出面を有する液体吐出ヘッド 2にお 、ても、高 、絶縁性を有するノズルプ レート 11を用いて吐出面 12に対して垂直方向の電位差を発生させることができれば 、メニスカス先端部に強い電界集中を生じさせることができ、正確で安定した液体しの 吐出状態を形成することができる。

[0116] 発明者らが、電極間の電界の電界強度が実用的な値である 3kVZmmとなるように 構成し、ノズル 10の内周面 16に液体吸収防止層 17を形成しな 、で各種の絶縁体 でノズルプレート 11を形成して下記の実験条件に基づ 、て行った実験では、ノズル 1 0から液滴 Dが吐出される場合と吐出されない場合があった。

[実験条件]ノズルプレート 11の吐出面 12と対向電極 3の対向面との距離： 1. Omm ノズルプレート 11の厚さ： 125 μ mノズル径： 10 μ m静電電圧： 3kV

この実機による実験で、液滴 Dがノズル 10から安定に吐出されたすベての場合に ついて、メニスカス先端部の電界強度を求めた。実際には、メニスカス先端部の電界 強度を直接測定することが困難であるため、電界シミュレーションソフトである「PHOT 0- VOLT」（商品名、株式会社フオトン製)で電流分布解析モードによるシミュレーショ ンにより算出した。その結果、すべての場合においてメニスカス先端部の電界強度は 1. 5 X 10⁷V/m (15kV/mm)以上であった。

[0117] また、前記実験条件と同様のパラメータを同ソフトに入力してメニスカス先端部の電 界強度を演算した結果、図 5に示すように、電界強度はノズルプレート 11に用いる絶 縁体の体積抵抗率に強く依存することが分力つた。

[0118] 図 5は、ノズルプレート 11に用いる絶縁体の体積抵抗率を 10¹⁴ Ω πιから 10¹⁸ Ω πιと 置いた場合、静電電圧を印加開始し始めて後、メニスカス先端部の電界強度が変化 して 、く様子を計算して 、る。この計算にお 、ては空気の体積抵抗率を設定する必 要があり 10²⁰ Ω mとして!/、る。図 5よりノズルプレート 11に用いる絶縁体のイオン分極 により その体積抵抗率が 10¹⁴ Ω πιの場合は静電電圧を印加開始し始めて 100秒 後にはメニスカス先端部の電界強度が大きく低下する。この静電電圧の印加開始か らメニスカス先端部の電界強度が低下し始めるまでの時間は空気の体積抵抗率とノ ズルプレート 11に用いる絶縁体の体積抵抗率の比で決まるためノズルプレート 11に 用いる絶縁体の体積抵抗率が大き 、ほどメニスカス先端部の電界強度が低下し始め る時間が遅くなる。つまり必要な電界強度が得られる時間が長くなり有利である。

[0119] 文献等では絶縁体または誘電体とされる物質の体積抵抗率は 10¹⁽⁾ Ω πι以上のもの を指すことが多ぐ代表的な絶縁体として知られて 、るポロシリケイトガラス (例えば、 PYREX (登録商標)ガラス）の体積抵抗率は 10¹⁴ Ω mである。

[0120] しかし、このような体積抵抗率の絶縁体では、液滴 Dは吐出されな 、。

[0121] これは、射出有無の評価中、又は評価する前に電界強度が低下してしまい必要な 電界強度が得られなくなった為と推定される。なお、射出評価に要した時間および観 察時間から空気の体積抵抗率を 10² Ω mとした場合が実験結果と合致した。

ー且、メニスカス先端部の電界強度が低下した後は、ノズルプレート 11に用いる絶縁 体のイオン分極を除電し、初期状態に戻す必要がある。

[0122] 前記のように、ノズル 10から液滴 Dを安定に吐出させるためにはメニスカス先端部 の電界強度が 1. 5 X 10⁷VZm以上であることが必要であり、図 5から、ノズルプレー ト 11の体積抵抗率は少なくとも 1000秒メニスカス先端部の電界強度が維持できる 1 0¹⁵ Ω m以上が実用上必要であることが分力り実験上も同様の結果であった。

[0123] ノズルプレート 11の体積抵抗率とメニスカス先端部の電界強度との関係が図 5のよ うな特徴的な関係になるのは、ノズルプレート 11の体積抵抗率が低いと、静電電圧を 印加してもノズルプレート内で等電位線が図 4に示したように吐出面 12に対して略垂 直方向に並ぶような状態にはならず、ノズル内の液体 Lおよび液体 Lのメニスカスへ の電界集中が十分に行われないためであると考えられる。

[0124] 理論上、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι未満のノズルプレート 11でも、静電電圧を非常に 大きくすればノズル 10から液滴 Dが吐出される可能性はある力 電極間でのスパーク の発生等により基材 Κが損傷される可能性があるため、本発明では採用されない。

[0125] なお、図 5に示したようなメニスカス先端部の電界強度のノズルプレート 11の体積抵 抗率に対する特徴的な依存関係は、ノズル径を種々に変化させてシミュレーションを 行った場合でも同様に得られており、どの場合も体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上の場合 にメニスカス先端部の電界強度が 1. 5 Χ 10⁷V/m以上になることが分力つている。 また、前記実験条件中のノズルプレート 11の厚さとは、本実施形態の場合は、ノズル 10の小径部 14の長さと大径部 15の長さの和に等しい。 [0126] また、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上の絶縁体を用いてノズルプレート 11を作製して もノズル 10力も液滴 Dが吐出されない場合がある。下記実施例 1の表 1に示すように 、液体 Lとして水などの導電性溶媒を含有する液体を用いた実験では、ノズルプレー ト 11の液体の吸収率が 0. 6%以下であることが必要であることが分力つた。

[0127] これは、ノズルプレート 11が液体 L中から導電性溶媒を吸収すると導電性の液体で ある水分子等の分子が本体絶縁性であるノズルプレート 11内に存在することになる ため、結果的にノズルプレート 11の電気伝導度が高くなり、特に液体 Lに接する局部 の実効的な体積抵抗率の値が低下し、図 5に示す関係に従ってメニスカス先端部の 電界強度が弱まり、液体 Lの吐出に必要な電界集中が得られなくなるためと考えられ る。

[0128] 一方、ノズル 10の内周面 16に液体吸収防止層 17を設けた場合には、下記実施例 1に示すように、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m以上の絶縁体を用いたすべてのノズルプレ ート 11において、液体 Lが吐出されることが分力つた。これは、前記のように液体の吸 収率が 0. 6%より大きなノズルプレート 11であっても、液体吸収防止層 17によりノズ ル 10内の液体 Lに直接接することを防止されるため、液体吸収防止層 17を介して液 体 Lがノズルプレート 11に吸収されるとしても、その量はごく微量となる。

[0129] そのため、液体 Lの吸収率がある程度高いノズルプレート 11においてもその電気伝 導度を高めるには至らず、ノズルプレート 11の体積抵抗率の値が低下しないため、 図 5に示した関係によりメニスカスに電界集中が効率良く生じ、メニスカス先端部の電 界強度が十分に強まるためと考えられる。なお、下記実施例 2に示すように、液体吸 収防止層 17の厚さは 0.： L m以上であれば、十分にその機能を奏することが分かつ ている。

[0130] また、下記実施例 1によれば、液体 Lとして絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散し た液体を用いた場合には、ノズルプレート 11は、その液体に対する吸収率に係わり なぐまた、液体吸収防止層 17を設ける力否かに係わりなぐ体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι 以上であれば液体 Lを吐出することが分力つた。これは、絶縁性溶媒がノズルプレー ト 11内に吸収されても絶縁性溶媒の電気伝導度が低!、ためノズルプレート 11の電 気伝導度が大きく変化せず、実効的な体積抵抗率が低下しないためであると考えら れる。

[0131] なお、前記絶縁性溶媒に分散されて!、る帯電可能な粒子は、例えば、電気伝導度 が極めて大きな金属粒子であっても液体吸収防止層 17には吸収されな!、ため、ノズ ルプレート 11の電気伝導度を高めることはない。なお、前記絶縁性溶媒とは、単体で は静電吸引力により吐出されない溶媒をいい、具体的には、例えば、キシレンやトル ェン、テトラデカン等が挙げられる。また、導電性溶媒とは、電気伝導度が 10^{_ 1} SZ cm以上の溶媒をいう。

[0132] また、前記シミュレーションにおいて、ノズルプレート 11の厚さを変化させた場合お よびノズル径を変化させた場合のメニスカス先端部の電界強度を、図 6および図 7に それぞれ示す。この結果から、メニスカス先端部の電界強度は、ノズルプレート 11の 厚さおよびノズル径にも依存し、それぞれ 75 μ m以上および 15 μ m以下であること が好ましい。なお、ノズルプレート 11の厚さおよびノズル径の前記適正範囲は、下記 実施例 3に示すように実機による実験でも確認されて！ヽる。

[0133] メニスカス先端部の電界強度がノズルプレート 11の厚さに依存する理由としては、 ノズルプレート 11の厚さがより厚くなることで、ノズル 10の吐出孔 13と帯電用電極 18 との距離が遠くなり、ノズルプレート内の等電位線が略垂直方向に並び易くなるため メニスカス先端部への電界集中が生じ易くなることが考えられる。

[0134] また、ノズル径が小径になることで、メニスカスの径が小さくなり、より小径となったメ ニスカス先端部に電界が集中することで電界集中の度合が大きくなる。そのため、メ ニスカス先端部の電界強度が強くなると考えられる。

[0135] なお、図 6に示したノズルプレート 11の厚さとメニスカス先端部の電界強度との関係 および図 7に示したノズル径とメニスカス先端部の電界強度との関係は、本実施形態 のような小径部 14および大径部 15よりなる 2段構造のノズル 10の場合のみならず、 1 段構造、すなわち、単純なテーパ状のノズルや円筒状のノズル、或いは多段構造の ノズルの場合も同様のシミュレーション結果が得られて 、る。

[0136] さらに、前記シミュレーションにおいて、小径部 14および大径部 15の区別がないテ ーパ状または円筒状の 1段構造のノズル 10において、ノズル 10のテーパ角を変化さ せた場合のメニスカス先端部の電界強度の変化を図 8に示す。この結果から、メニス カス先端部の電界強度は、ノズル 10のテーパ角に依存することが分かる。ノズル 10 のテーパ角は 30° 以下であることが好ましい。なお、テーパ角とはノズル 10の内面と ノズルプレート 11の吐出面 12の法線とがなす角のことをいい、テーパ角が 0° の場 合はノズル 10が円筒形状であることに対応する。

[0137] 次に、本実施形態の液体吐出ヘッド 2および液体吐出装置 1の作用につ 、て説明 する。

[0138] 図 9は、本実施形態の液体吐出装置における液体吐出ヘッドの駆動制御を説明す る図である。本実施形態では、液体吐出装置 1の動作制御手段 23は、帯電電圧電 源 19力も液体 Lを吐出されるべきノズル 10に対応する帯電用電極 18にパルス状の 静電電圧 Vを印加させる。これにより、そのノズル 10内の液体 Lが帯電し、液体 と

D

対向電極 3との間に電界が生じる。

[0139] そして、この電界の静電吸引力によりノズル 10内の液体 Lが吸引され、液体 Lは図 中 Aの状態力 メニスカスが隆起し始め、 Bのようにメニスカスが大きく隆起した状態と なる。すると、前述したように、メニスカス先端部に高度な電界集中が生じて電界強度 が非常に強くなり、メニスカスに電界力もさらに強い静電吸引力が加わる。この強い静 電吸引力による吸引により図中 Cのようにメニスカスが引きちぎられるようにして液滴 Dが形成される。液滴 Dは、電界で加速されて対向電極方向に吸引され、対向電極 3 に支持された基材 Kに着弾する。

[0140] その際、液滴 Dには空気の抵抗等が加わる力 前述したように、静電力の作用で液 滴 Dはより近い所に着弾しょうとするため、基材 Kに対する着弾方向がぶれることなく 安定し、基材 Kに正確に着弾する。

[0141] 本実施形態では、帯電電圧電源 19から帯電用電極 18に印加される静電電圧 V

D

は 3kVに設定されている。

[0142] なお、帯電用電極 18に印加される静電電圧 Vとしては、本実施形態のようにパル

D

ス状の電圧とすることも可能であるが、この他にも、例えば、電圧が漸増した後漸減 するいわば三角状の電圧や、電圧が漸増した後一且一定値を保ちその後漸減する 台形状の電圧、或いはサイン波の電圧を印加するように構成することも可能である。 また、図 10 (A)に示すように、帯電用電極 18に常時電圧 Vを印加しておいてー且 切り、再度電圧 Vを印加してその立ち上がり時に液滴 Dを吐出させるようにしてもよ

D

い。また、図 10 (B)、（C)に示すような種々の静電電圧 Vを印加するように構成して

D

もよく適宜決定される。

[0143] また、ノズル 10の吐出孔 13から吐出される液滴 Dは、前記図 9に示したようにいわ ゆる水滴状になる場合もあるが、吐出条件によっては、例えば、細長い糸状に吐出さ れる場合もあるし、細かい液滴群となって吐出される場合もある。前記液滴 Dには、こ れらすべての場合が含まれる。

[0144] 以上のように、本実施形態の液体吐出ヘッド 2および液体吐出装置 1によれば、液 体吐出ヘッド 2は、フラットな吐出面 12を有するヘッドとされているため、図示を省略 する力 液体吐出ヘッド 2のクリーニング時に吐出面 12にブレードやワイパ等の部材 が接触してもノズル 10が損傷する等の事態が生じることがなぐ操作性に優れる。

[0145] また、液体吐出ヘッド 2の製造においてノズル 10の突起等の微細構造を形成する 必要がなく構造が単純であるから、容易に製造することが可能で生産性に優れる。

[0146] さらに、ノズル 10が形成されるノズルプレート 11として、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以 上の材料を用 ヽることで、帯電用電極 16に印加する静電電圧が 3kV程度の低 ヽ電 圧であっても、ノズル 10の吐出孔部分に形成される液体 Lのメニスカスに電界を集中 することができ、メニスカスの先端部の電界強度を液滴 Dが安定的に吐出される 1. 5 X 10⁷VZm以上とすることが可能となる。

[0147] このように、本実施形態の液体吐出ヘッド 2は、フラットなヘッドでありながら、ノズル が突出されたヘッドと同様の電界集中をメニスカス先端部に効果的に生じさせること ができるため、低電圧の静電電圧の印加でも効率良くかつ正確に液体を吐出するこ とが可能となる。

[0148] また、ノズル 10の内周面 16に液体吸収防止層 17を設けることにより、ノズルプレー ト 11がノズル 10内の液体 Lに直接接することが防止され、液体吸収防止層 17により ノズルプレート 11へのノズル 10内の液体 Lの吸収が有効に阻止される。そのため、 液体 Lの吸収率がある程度高いノズルプレート 11であってもその電気伝導度を高め るには至らず、ノズルプレート 11の体積抵抗率の値が 10¹⁵ Ω m未満に低下すること を防止することができ、メニスカスに電界集中を効率良く生じさせることができる。 [0149] なお、本実施形態では、対向電極 3を接地する場合について述べた力 例えば、電 源から対向電極 3に電圧を印加して、帯電用電極 18との電位差が 3kV等の所定の 電位差になるようにその電源を動作制御手段 23で制御するように構成することも可 能である。

実施例

[0150] [実施例 1]

本実施形態の液体吐出ヘッド 2のノズルプレート 11を種々の材料を用いて実際に 作製し、ノズル 10の吐出孔 13から液滴 Dが吐出されるか否かを基材 Kに吐出させて 確認した。

[0151] 液体吐出ヘッド 2の構成は、前記実験条件と同様の条件で作製し、ノズル 10のテ 一パ角は 4° で小径部 14と大径部 15とが連続した 1段構造とした。また、図 1に示し たように、ノズル 10の内周面 16をプラズマイオンプレーティングにより厚さ 0. に なるようにダイアモンドライクカーボンで被覆した。

[0152] また、液体 L1は、水 52質量⁰ /₀、エチレングリコールおよびプロピレングリコールをそ れぞれ 22質量％、染料 (CIアシッドレッド 1) 3質量％、界面活性剤 1質量％含有する 導電性の液体として調製し、液体 L2は、エタノールに染料（同上)を 3質量％含有す る導電性の液体として調整し、液体 L3は、テトラデカンに Ag粒子を分散させ、絶縁 性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体として調製した。

[0153] なお、体積抵抗率は、 JISC2151に準拠し、シート状被測定物の面間に電圧を印 カロした場合の電気抵抗値より算出した。また、ノズルプレート 11の液体の吸収率は、 23°Cの使用対象である液体 Lにノズルプレート 11または代用のシート状被測定物を 24時間浸潰し、浸漬前後のノズルプレート 11または被測定物の質量変化率より算出 した。液体 Lが水溶性インクである場合には、 ASTMD570に準拠した吸水率で代 用することも可能である。

[0154] 前記液体 L1〜L3に対する実験結果は下記の表 1のようになった。なお、表 1の吸 収率の欄は、上段が水に対する吸収率（吸水率）、下段がエタノールに対する吸収 率を表している。また、吐出の有無の後の「あり」は液体吸収防止層 17を設けた場合 を示し、「なし」は参照実験として液体吸収防止層 17を設けな 、場合を示して！/、る。 表 1]

表 1の結果から、液体 L1や液体 L2のように導電性溶媒を含有する場合、液体の吸 収率が低くても体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m未満の材料ではノズル 10から液体 Lは吐出さ れないことが分かる。これは、前記シミュレーションによる結果と同じ結果を示している

。また、参照実験においては体積抵抗率が 10¹⁵ Ω πι以上の材料であっても吸収率が 0. 6%より大きいと液体 Lが吐出されない場合がある力 ノズル 10の内周面 16に液 体吸収防止層 17を設けた場合には、ノズルプレート 11の体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m以 上であれば、すべてのノズルプレート 11において液体 Lが吐出されることが分かる。

[0157] なお、液体 L3のように絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体を吐出する場 合には、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m以上の材料であればすべてノズル 10から液体が吐 出され得ることが分かる。

[実施例 2]

次に、液体吸収防止層 17の厚さを種々変えたノズルプレート 11を作製し、前記液 体 Lの吐出の有無を基材 Kに吐出させて確認した。

[0158] 実験結果は下記の表 2のようになった。なお、ノズルプレート 11は表 1に記載されて

V、るポリイミド (ユーピレックス S (宇部興産株式会社製) )を用いて形成し、液体に は液体 L 1および液体 L2を用 、た。

[0159] [表 2]

[0160] 表 2の結果から、液体吸収防止層 17の厚さは、 0. 1 m以上であれば液体 L1が 吐出されることが分かる。これは、液体吸収防止層 17を構成する材質自体が液体 L1 を吸収し難い材質を用いており、液体吸収防止層 17が 0. 1 m以上の厚さがあれ ば、液体 L1が液体吸収防止層 17を介してノズルプレート 11に到達することを十分に 阻止し得ることを意味して！/、る。

[0161] 液体吸収防止層 17として窒化酸ィ匕シリコンや酸ィ匕シリコンを用いた場合も同様の 結果が得られ、ノズルプレート 11の材質としてポリイミド (カプトン 100CB (東レ 'デュ ボン株式会社製)）を用いた場合も同じ結果が得られた。なお、液体吸収防止層 17 の厚さを 1. O /z m以上にすると、層がひび割れを生じ、液体が吐出されなくなる場合 があることが分力つている。

[実施例 3]

本実施形態の液体吐出ヘッド 2のノズルプレート 11の厚さおよびノズル径を種々変 えて作製し、前記液体 L1の吐出の有無を基材 Kに吐出させて確認した。また、参照 実験として、液体 L1の吐出が確認されなカゝつた条件で静電電圧を 3. OkVにして吐 出の有無を確認した。

[0162] 実験結果は下記の表 3のようになった。なお、ノズルプレート 11は表 1に記載されて

V、るポリエチレンテレフタレート (ルミラー (東レ株式会社製) )を用いて形成した。

[0163] [表 3]

[0164] 表 3の結果から、ノズルプレート 11の厚さが 125 mの場合の結果を比較すると、ノ ズル径は 15 μ m以下であることが好ましいことが分かる。また、ノズル径を 15 μ mとし た場合の結果を比較すると、ノズルプレート 1 1の厚さは 75 m以上であることが好ま しいことが分かる。なお、液体が吐出されな力つた条件で静電電圧を 3. OkVとしたと ころ、この場合は、液体が吐出された。

[比較例 1]

本実施形態の液体吐出ヘッド 2のノズルプレート 11を、本発明によらな 、一般的な 絶縁材として知られて 、るガラスを用いて作製した。

[0165] 実験においては、 125 mの厚さのボロシリケイトガラスにプラズマエッチングにて 実施例 1と同形状のノズルを作製し、実施例 1と同様の方法で液体 L1が吐出される か否かを確認した。また、帯電用電極 18に印加する静電電圧を変化させて同様に評 価した。液体吸収防止層 17はダイアモンドライクカーボンをノズル 10の内周面 16に 0. 5 μ mの厚さになるように成膜した。 [0166] 実験結果は下記の表 3のようになった。なお、ポロシリケイトガラスとしては、 PYRE

X(登録商標） (コーユング インコーポレイテッド社製)を用いた。

[0167] [表 4]

[0168] 表 4の結果から、ポロシリケイトガラス (体積抵抗率 1. 0 X 10¹⁴ Ω πι)を用いた場合、 3. OkVの静電電圧を印加しただけではノズル 10から液体 L1は吐出されず、 4kVを 印加しても吐出されなカゝつた。静電電圧を 5. OkVにしたところ、初めて液体 L1が吐 出された。ここには示さな ヽが体積抵抗率がさらに低!、材質でノズルプレート 11を作 製した場合、静電電圧が 5. OkVでは液体 L1が吐出されない場合もあった。さらに高 い電圧を印加すると液体吐出ヘッド 2と対向電極 3との間でスパークが発生する危険 性があるため、これ以上高!、電圧では実験を行わなかった。

[0169] この結果から、従来の静電吸引方式を用いたフラットな液滴吐出ヘッドでは、少なく とも 5. OkV以上の高い静電電圧を印加しなければ液体が吐出されないことが分かる

Claims

請求の範囲

[1] 液体を吐出するノズルと、

フラットなノズルプレートと、

前記ノズルの吐出孔から吐出される液体を貯蔵するキヤビティと、

前記ノズルおよび前記キヤビティ内の液体と基材間に静電電圧を印加して静電吸 引力を発生させる静電電圧印加手段と、

前記静電電圧印加手段による前記静電電圧の印加を制御する動作制御手段とを 備え、

前記ノズルプレートは、体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m以上であることを特徴とする液体吐 出ヘッド。

[2] 前記液体は、導電性溶媒を含有する液体であり、前記ノズルプレートの前記液体の 吸収率が 0. 6%以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の液体吐出へ ッド、。

[3] 前記液体は、絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体であることを特徴とす る請求の範囲第 1項に記載の液体吐出ヘッド。

[4] 前記ノズルプレートの厚さが 75 μ m以上であることを特徴とする請求の範囲第 1項 乃至第 3項のいずれか 1項に記載の液体吐出ヘッド。

[5] 前記ノズルの吐出孔の内部直径が 15 m以下であることを特徴とする請求の範囲 第 1項乃至第 4項のいずれか 1項に記載の液体吐出ヘッド。

[6] 前記ノズルの内周面に、前記ノズル内の液体が前記ノズルプレートに吸収されるこ とを防止する液体吸収防止層が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項 乃至第 5項のいずれか 1項に記載の液体吐出ヘッド。

[7] 前記液体吸収防止層は、ダイアモンドライクカーボン、窒化酸化シリコンまたは酸化 シリコンよりなることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の液体吐出ヘッド。

[8] 前記液体吸収防止層の表面に、液体の帯電用電極が形成されていることを特徴と する請求の範囲第 6項または第 7項に記載の液体吐出ヘッド。

[9] 前記液体吸収防止層は、前記ノズルプレートの吐出面にも形成されていることを特 徴とする請求の範囲第 6項乃至第 8項のいずれか 1項に記載の液体吐出ヘッド。

[10] 前記液体吸収防止層は、窒化酸ィ匕シリコンまたは酸ィ匕シリコンよりなることを特徴と する請求の範囲第 9項に記載の液体吐出ヘッド。

[11] 前記液体吸収防止層は、その厚さが 0. 1 μ m以上であることを特徴とする請求の 範囲第 6項乃至第 10項のいずれか 1項に記載の液体吐出ヘッド。

[12] 前記ノズルプレートの吐出面に撥液層が設けられていることを特徴とする請求の範 囲第 1項乃至第 11項のいずれか 1項に記載の液体吐出ヘッド。

[13] 前記請求の範囲第 1項乃至第 12項のいずれ力 1項に記載の液体吐出ヘッドと、 前記液体吐出ヘッドに対向する対向電極とを備え、

前記液体吐出ヘッドと前記対向電極との間に生じる前記静電吸引力により前記液 体を吐出することを特徴とする液体吐出装置。

[14] 液体を吐出するノズルが設けられ、フラットで体積抵抗率が 10¹⁵ Ω m以上のノズル プレートを有する液体吐出ヘッドのノズルおよびキヤビティ内の液体に静電電圧を印 加して前記液体吐出ヘッドと対向電極との間に電界を形成して、前記電界による静 電吸引力によりノズルの吐出孔に形成された液体のメニスカスに電界^^中させ前 記静電吸引力により液体を吸引して吐出させることを特徴とする液体吐出方法。

[15] 前記液体は、導電性溶媒を含有する液体であり、前記ノズルプレートの前記液体の 吸収率が 0. 6%以下であることを特徴とする請求の範囲第 14項に記載の液体吐出 方法。

[16] 前記液体は、絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体であることを特徴とす る請求の範囲第 14項に記載の液体吐出方法。

[17] 前記ノズルプレートの厚さが 75 μ m以上であることを特徴とする請求の範囲第 14 項乃至第 16項のいずれか 1項に記載の液体吐出方法。

[18] 前記ノズルの吐出孔の内部直径が 15 m以下であることを特徴とする請求の範囲 第 14項乃至第 17項のいずれか 1項に記載の液体吐出方法。

[19] 前記ノズルの内周面に、前記ノズル内の液体が前記ノズルプレートに吸収されるこ とを防止する液体吸収防止層が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 14項 乃至第 18項のいずれか 1項に記載の液体吐出方法。

[20] 前記液体吸収防止層は、ダイアモンドライクカーボン、窒化酸化シリコンまたは酸化 シリコンよりなることを特徴とする請求の範囲第 19項に記載の液体吐出方法。

[21] 前記液体吸収防止層の表面に、液体の帯電用電極が形成されていることを特徴と する請求の範囲第 19項または第 20項に記載の液体吐出方法。

[22] 前記液体吸収防止層は、前記ノズルプレートの吐出面にも形成されていることを特 徴とする請求の範囲第 19項乃至第 21項のいずれか 1項に記載の液体吐出方法。

[23] 前記液体吸収防止層は、窒化酸ィ匕シリコンまたは酸ィ匕シリコンよりなることを特徴と する請求の範囲第 22項に記載の液体吐出方法。

[24] 前記液体吸収防止層は、その厚さが 0. 1 μ m以上であることを特徴とする請求の 範囲第 19項乃至第 23項のいずれか 1項に記載の液体吐出方法。

[25] 前記ノズルプレートの吐出面に撥液層が設けられていることを特徴とする請求の範 囲第 14項乃至第 24項のいずれか 1項に記載の液体吐出方法。