特開 2023-1757 ノズルヘッド、ノズルヘッドの製造方法および液滴吐出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023001757

(43)【公開日】2023-01-06

(54)【発明の名称】ノズルヘッド、ノズルヘッドの製造方法および液滴吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20221226BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20221226BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 501

B41J2/16 401

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021102675

(22)【出願日】2021-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】506159976

【氏名又は名称】株式会社ＳＩＪテクノロジ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】村田 和広

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AF22

2C057AF93

2C057AG02

2C057AG04

2C057AG11

2C057AP38

2C057AQ06

2C057BA15

(57)【要約】      （修正有）

【課題】吐出均一性の高いマルチノズルおよび当該マルチノズルを有する液滴吐出装置を提供すること
【解決手段】ノズルヘッドは、板状に設けられたプレート部と、前記プレート部に設けられ、静電吐出方式で液滴を吐出する複数の液滴吐出ノズルを含む液滴吐出ノズル部と、前記プレート部に設けられるとともに前記液滴吐出ノズル部の周辺に設けられ、複数の擬似ノズルを含む擬似ノズル部と、を含む。上記ノズルヘッドにおいて、前記複数の液滴吐出ノズルは、第１方向に並んで設けられ、前記擬似ノズル部は、前記液滴吐出ノズル部の両側に設けられてもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

貫通孔を有するプレート部と、
前記プレート部の貫通孔に対応して設けられ、静電吐出方式で液滴を吐出する複数の液滴吐出ノズルを含む液滴吐出ノズル部と、
前記プレート部のうち前記液滴吐出ノズル部の周辺に設けられ、先端部が閉塞されている複数の擬似ノズルを含む擬似ノズル部と、を含む、
ノズルヘッド。

【請求項2】

前記複数の液滴吐出ノズルは、第１方向に並んで設けられ、
前記擬似ノズル部は、前記液滴吐出ノズル部のうち前記第１方向における両側に設けられる、
請求項１に記載のノズルヘッド。

【請求項3】

前記複数の擬似ノズルは最も外側に配置された擬似ノズルから前記第１方向に向かって１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲の全体にわたって設けられる、
請求項２に記載のノズルヘッド。

【請求項4】

前記擬似ノズル部は、前記液滴吐出ノズル部の前記第１方向における両側に５個以上の擬似ノズルを含む、
請求項２に記載のノズルヘッド。

【請求項5】

隣接する前記液滴吐出ノズルの間の第１距離は、隣接する前記擬似ノズルの間の第２距離と同じである、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のノズルヘッド。

【請求項6】

前記複数の液滴吐出ノズルは、第１方向および前記第１方向に交差する方向に第２方向に並んで設けられ、
前記擬似ノズル部は、前記液滴吐出ノズル部を囲むように設けられる、
請求項１に記載のノズルヘッド。

【請求項7】

前記擬似ノズルは、前記複数の液滴吐出ノズルのうち外側に設けられた液滴吐出ノズルの各々に対応するように前記第１方向における両側および前記第２方向における両側に並んで設けられ、
前記第１方向における片側および前記第２方向における片側に設けられる一列ごとの前記擬似ノズルの数は、２個以上３０個以下である、
請求項６に記載のノズルヘッド。

【請求項8】

前記擬似ノズルは、枠形状を有する、
請求項６に記載のノズルヘッド。

【請求項9】

前記プレート部から前記擬似ノズルの先端部までの第１高さは、前記プレート部から前記液滴吐出ノズルの先端部までの第２高さよりも低い、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のノズルヘッド。

【請求項10】

請求項１乃至９のいずれか一項に記載のノズルヘッドを含む、
液滴吐出装置。

【請求項11】

第１面、および前記第１面の反対側に第２面を有し、前記第１面側に複数の第１凹部を有する第１凹部群、および前記第１凹部群の周囲に設けられ複数の第２凹部を有する第２凹部群を含む母型を用意し、
前記第１凹部において先端部が開口された複数の第１構造体を形成し、前記第２凹部において先端部が閉塞された複数の第２構造体を形成し、および前記第１面において平面状の第３構造体を形成し、
前記複数の第１構造体および前記複数の第２構造体を遮蔽するようにレジストマスクを形成し、
前記第３構造体上に第４構造体を形成し、
前記レジストマスクを除去し、前記第１構造体、前記第２構造体、前記第３構造体および前記第４構造体を前記母型から離型することにより、前記第１構造体から液滴吐出ノズルを形成し、前記第２構造体から擬似ノズルを形成し、前記第３構造体および前記第４構造体からプレート部を形成する、
ノズルヘッドの製造方法。

【請求項12】

前記第１凹部の底部には絶縁層が露出される、
請求項１１に記載のノズルヘッドの製造方法。

【請求項13】

前記複数の液滴吐出ノズルは、第１方向に並んで形成され、
前記複数の擬似ノズルは、前記液滴吐出ノズルに対して前記第１方向における両側に形成される、
請求項１２に記載のノズルヘッドの製造方法。

【請求項14】

前記複数の擬似ノズルは最も外側に配置された擬似ノズルから前記第１方向に向かって１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲の全体にわたって形成される、
請求項１３に記載のノズルヘッドの製造方法。

【請求項15】

前記擬似ノズルは、前記液滴吐出ノズルの両側に５個以上形成される、
請求項１３に記載のノズルヘッドの製造方法。

【請求項16】

隣接する前記液滴吐出ノズルの間の第１距離は、隣接する前記擬似ノズルの間の第２距離と同じである、
請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載のノズルヘッドの製造方法。

【請求項17】

前記複数の液滴吐出ノズルは、第１方向および前記第１方向に交差する方向に第２方向に並んで形成され、
前記擬似ノズルは、前記液滴吐出ノズルを囲むように形成される、
請求項１２に記載のノズルヘッドの製造方法。

【請求項18】

前記擬似ノズルは、前記複数の液滴吐出ノズルのうち外側に形成された液滴吐出ノズルの各々に対応するように前記第１方向における両側および前記第２方向における両側に並んで形成され、
前記第１方向における片側および前記第２方向における片側に形成される一列ごとの前記擬似ノズルの数は、２個以上３０個以下である、
請求項１７に記載のノズルヘッドの製造方法。

【請求項19】

前記擬似ノズルは、枠形状を有するように形成される、
請求項１７に記載のノズルヘッドの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ノズルヘッド、ノズルヘッドの製造方法および液滴吐出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、インクジェット印刷技術の工業用プロセスへの応用が行われている。例えば、液晶ディスプレー用のカラーフィルター製造工程などはその一例である。インクジェット印刷技術として、従来は機械的圧力や振動により液滴を吐出する、いわゆるピエゾ型ヘッドが多く使用されてきていたが、より微細な液滴を吐出できる静電吐出型インクジェットヘッドが注目されている。特許文献１には、静電吐出型インクジェット記録装置について開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０－３４９６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

最近では、静電吐出型インクジェットヘッド用として、生産性向上の観点から、マルチノズルの開発が進められている。しかしながら、マルチノズルの場合、各ノズル径が不均一になるおそれがある。各ノズルの径が不均一の場合、対象物に対して均一に液滴を吐出することができない。結果として、均一な像を形成することが難しい。

【0005】

そこで、本発明は、吐出均一性の高いマルチノズルおよび当該マルチノズルを有する液滴吐出装置を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態によれば、貫通孔を有するプレート部と、前記プレート部の貫通孔に対応して設けられ、静電吐出方式で液滴を吐出する複数の液滴吐出ノズルを含む液滴吐出ノズル部と、前記プレート部のうち前記液滴吐出ノズル部の周辺に設けられ、先端部が閉塞されている複数の擬似ノズルを含む擬似ノズル部と、を含む、ノズルヘッドが提供される。

【0007】

上記ノズルヘッドにおいて、前記複数の液滴吐出ノズルは、第１方向に並んで設けられ、前記擬似ノズル部は、前記液滴吐出ノズル部のうち前記第１方向における両側に設けられてもよい。

【0008】

上記ノズルヘッドにおいて、前記複数の擬似ノズルは、最も外側に配置された擬似ノズルから前記第１方向に向かって１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲の全体にわたって設けられてもよい。

【0009】

上記ノズルヘッドにおいて、前記擬似ノズル部は、前記液滴吐出ノズル部の前記第１方向における両側に５個以上の擬似ノズルを含んでもよい。

【0010】

上記ノズルヘッドにおいて、隣接する前記液滴吐出ノズルの間の第１距離は、隣接する前記擬似ノズルの間の第２距離と同じであってもよい。

【0011】

上記ノズルヘッドにおいて、前記複数の液滴吐出ノズルは、第１方向および前記第１方向に交差する方向に第２方向に並んで設けられ、前記擬似ノズル部は、前記液滴吐出ノズル部を囲むように設けられてもよい。

【0012】

上記ノズルヘッドにおいて、前記擬似ノズルは、前記複数の液滴吐出ノズルのうち外側に設けられた液滴吐出ノズルの各々に対応するように前記第１方向における両側および前記第２方向における両側に並んで設けられ、前記第１方向における片側および前記第２方向における片側に設けられる一列ごとの前記擬似ノズルの数は、２個以上３０個以下であってもよい。

【0013】

上記ノズルヘッドにおいて、前記擬似ノズルは、枠形状を有してもよい。

【0014】

上記ノズルヘッドにおいて、前記プレート部から前記擬似ノズルの先端部までの第１高さは、前記プレート部から前記液滴吐出ノズルの先端部までの第２高さよりも低くてもよい。

【0015】

本発明の一実施形態によれば、上記ノズルヘッドを含む液滴吐出装置が提供される。

【0016】

本発明の一実施形態によれば、第１面、および前記第１面の反対側に第２面を有し、前記第１面側に複数の第１凹部を有する第１凹部群、および前記第１凹部群の周囲に設けられ複数の第２凹部を有する第２凹部群を含む母型を用意し、前記第１凹部において先端部が開口された複数の第１構造体を形成し、前記第２凹部において先端部が閉塞された複数の第２構造体を形成し、および前記第１面において平面状の第３構造体を形成し、前記複数の第１構造体および前記複数の第２構造体を遮蔽するようにレジストマスクを形成し、前記第３構造体上に第４構造体を形成し、前記レジストマスクを除去し、前記第１構造体、前記第２構造体、前記第３構造体および前記第４構造体を前記母型から離型することにより、前記第１構造体から液滴吐出ノズルを形成し、前記第２構造体から擬似ノズルを形成し、前記第３構造体および前記第４構造体からプレート部を形成する、ノズルヘッドの製造方法が提供される。

【0017】

上記ノズルヘッドにおいて、前記第１凹部の底部には絶縁層が露出されてもよい。

【0018】

上記ノズルヘッドにおいて、前記複数の液滴吐出ノズルは、第１方向に並んで形成され、前記複数の擬似ノズルは、前記液滴吐出ノズルに対して前記第１方向における両側に形成されてもよい。

【0019】

上記ノズルヘッドにおいて、前記複数の擬似ノズルは最も外側に配置された擬似ノズルから前記第１方向に向かって１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲の全体にわたって形成されてもよい。

【0020】

上記ノズルヘッドにおいて、前記擬似ノズルは、前記液滴吐出ノズルの両側に５個以上形成されてもよい。

【0021】

上記ノズルヘッドにおいて、隣接する前記液滴吐出ノズルの間の第１距離は、隣接する前記擬似ノズルの間の第２距離と同じであってもよい。

【0022】

上記ノズルヘッドにおいて、前記複数の液滴吐出ノズルは、第１方向および前記第１方向に交差する方向に第２方向に並んで形成され、前記擬似ノズルは、前記液滴吐出ノズルを囲むように形成されてもよい。

【0023】

上記ノズルヘッドにおいて、前記擬似ノズルは、前記複数の液滴吐出ノズルのうち外側に形成された液滴吐出ノズルの各々に対応するように前記第１方向における両側および前記第２方向における両側に並んで形成され、前記第１方向における片側および前記第２方向における片側に形成される一列ごとの前記擬似ノズルの数は、２個以上３０個以下であってもよい。

【0024】

上記ノズルヘッドにおいて、前記擬似ノズルは、枠形状を有するように形成されてもよい。

【発明の効果】

【0025】

本発明の一実施形態を用いることにより、吐出均一性の高いマルチノズルおよび当該マルチノズルを有する液滴吐出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係る液滴吐出装置の概略図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るノズルヘッドの平面図および断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るノズルヘッドの平面図の拡大図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る液滴吐出ノズルの斜視図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る液滴吐出ノズルの上面図および断面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る擬似ノズルの斜視図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る擬似ノズルの上面図および断面図である。

【図8】本発明の一実施形態に係るノズルヘッドの製造フロー図である。

【図9】本発明の一実施形態に係るノズルヘッドの製造フロー図である。

【図10】本発明の一実施形態に係るノズルヘッドの平面図および断面図である。

【図11】本発明の一実施形態に係るノズルヘッドの平面図および断面図である。

【図12】本発明の一実施形態に係る擬似ノズルの上面図および断面図である。

【図13】本発明の一実施形態に係る擬似ノズルの上面図および断面図である。

【図14】本発明の一実施形態を用いて製造されたノズルヘッドにおける液滴吐出ノズルの電子顕微鏡写真である。

【図15】実施例１のノズルヘッドを用いて吐出された液滴の光学顕微鏡写真である。

【図16】実施例１のノズルヘッドを用いて吐出された液滴の大きさを示すグラフである。

【図17】比較例のノズルヘッドを用いて吐出された液滴の光学顕微鏡写真である。

【図18】比較例のノズルヘッドを用いて吐出された液滴の大きさを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0028】

なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ、または－１，－２等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。

【0029】

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

【0030】

＜第１実施形態＞
（１－１．液滴吐出装置１００の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る液滴吐出装置１００の概略図である。

【0031】

液滴吐出装置１００は、制御部１１０、記憶部１１５、電源部１２０、駆動部１３０、液滴吐出部１４０、および対象物保持部１６０を含む。

【0032】

制御部１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはその他の演算処理回路を含む。制御部１１０は、あらかじめ設定された液滴吐出用プログラムを用いて、液滴吐出部１４０の吐出処理を制御する。

【0033】

記憶部１１５は、液滴吐出用プログラム、および液滴吐出用プログラムで用いられる各種情報を記憶するデータベースとしての機能を有する。記憶部１１５には、メモリ、ＳＳＤ、または記憶可能な素子が用いられる。

【0034】

電源部１２０は、制御部１１０、駆動部１３０、液滴吐出部１４０と接続される。電源部１２０は、制御部１１０から入力される信号をもとに、液滴吐出部１４０に電圧を印加する。この例では、電源部１２０は、液滴吐出部１４０に対してパルス状の電圧（この例では、１０００Ｖ）を印加する。なお、パルス電圧に限定されず、一定の電圧が常時印加されてもよい。ノズルヘッド１５０に対して電源部１２０から印加された電圧によりインクタンク１４５に保持された液体がノズルヘッド１５０のうち後述する液滴吐出ノズル１５３の先端部１５３ａ（図２（Ｂ）参照）から液滴として対象物２００の方向（第３方向Ｄ３）に吐出される。

【0035】

駆動部１３０は、モータ、ベルト、ギアなどの駆動部材により構成される。駆動部１３０は、制御部１１０からの指示に基づき、対象物保持部１６０に対して液滴吐出部１４０（より具体的には、後述するノズルヘッド１５０）を相対的に一つの方向（この例では、第２方向Ｄ２）に移動させる。なお、駆動部１３０は、液滴吐出部１４０を固定して対象物を移動させてもよい。また、駆動部１３０は、ゴニオステージと組み合わせて用いられ、ノズルヘッド１５０の位置が微調整されてもよい。

【0036】

液滴吐出部１４０は、インクタンク１４５およびノズルヘッド１５０を含む。ノズルヘッド１５０には、静電吐出型のインクジェットノズルが用いられる。ノズルヘッド１５０の詳細については、後述する。ノズルヘッド１５０は、マウントおよびアタッチメント（図示せず）に固定されて用いられる。マウントおよびアタッチメントは、液滴吐出ノズル１５３に対応する部分にインクタンク１４５から供給されたインクを一時的に貯蔵する溝（長孔）を有してもよい。

【0037】

対象物保持部１６０は、対象物２００を保持する機能を有する。対象物保持部１６０は、この例ではステージが用いられる。対象物保持部１６０が対象物２００を保持する機構は特に制限されず、一般的な保持機構が用いられる。この例では、対象物２００は、対象物保持部１６０に真空吸着している。なお、これに限定されず、対象物保持部１６０は固定具を用いて対象物２００を保持してもよい。

【0038】

（１－２．ノズルヘッド１５０の構成）
以下に、ノズルヘッド１５０の構成について詳細に説明する。図２（Ａ）は、ノズルヘッド１５０の平面図である。図２（Ｂ）は、ノズルヘッド１５０のＣ１－Ｃ２間の断面図である。図３は、ノズルヘッド１５０の平面図の拡大図である。図４は、液滴吐出ノズル１５３の斜視図である。図５（Ａ）は、液滴吐出ノズル１５３の上面図である。図５（Ｂ）は、液滴吐出ノズル１５３におけるＡ１－Ａ２間の断面図である。図６は、擬似ノズル１５５の斜視図である。図７（Ａ）は、擬似ノズル１５５の上面図である。図７（Ｂ）は、擬似ノズル１５５におけるＢ１－Ｂ２間の断面図である。

【0039】

図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、ノズルヘッド１５０は、プレート部１５１、液滴吐出ノズル部１５２、および擬似ノズル部１５４を含む。

【0040】

プレート部１５１は、板状に設けられる。プレート部１５１は、第１方向Ｄ１に延びる。プレート部１５１には、ステンレスなどの金属材料が用いられる。プレート部１５１の厚さは、適宜設定される。この例では、プレート部の厚さは１０μｍ以上１００μｍ以下である。

【0041】

図４、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、液滴吐出ノズル部１５２は、プレート部１５１の一面側に設けられる。液滴吐出ノズル部１５２は、複数の液滴吐出ノズル１５３を含む。液滴吐出ノズル１５３は、第１方向Ｄ１に並んで配置される。本実施形態では、液滴吐出ノズル１５３－１、１５３－２、・・・、１５３－（Ｎ－１）、１５３－Ｎがプレート部１５１に設けられる。Ｎは、２０以上の自然数である。この例では、Ｎ＝２１である。なお、液滴吐出ノズル１５３－１、１５３－２、・・・、１５３－（Ｎ－１）、１５３－Ｎを分けて説明する必要がない場合には、液滴吐出ノズル１５３として説明する。液滴吐出ノズル１５３には、ニッケルなどの金属材料が用いられる。液滴吐出ノズル１５３は、先細る形状を有する。

【0042】

プレート部１５１は、液滴吐出ノズル１５３と対応する部分（重畳する部分）に液滴吐出ノズル１５３の吐出口（液滴吐出ノズル１５３の先端部１５３ａの開孔部１５３ａｏ）の内径ｒ１５３ａよりも大きい内径ｒ１５１ｏを有する貫通孔１５１ｏを有する。プレート部１５１の貫通孔の内径は、１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。液滴吐出ノズル１５３の先端部１５３ａの内径は、数百ｎｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下であってもよい。本実施形態において、液滴吐出ノズル１５３に電圧を印加してもよいし、プレート部１５１（またはインクタンク１４５）に電圧を印加してもよいし、インクに電圧を印加してもよい。プレート部１５１、液滴吐出ノズル１５３に電圧を印加する場合、電極が設けられてもよい。電極には、タングステン、ニッケル、モリブデン、チタン、金、銀、銅、白金などが設けられてもよい。このとき、プレート部１５１の全体に均一に電圧が印加されるように、複数の電極が設けられてもよい。また、本実施形態では、液滴吐出ノズル１５３、プレート部１５１またはインクに対して電圧を印加する例を示したが、ノズルヘッド１５０を保持する治具（例えば、マウントまたはアタッチメント）に電圧が印加されてよい。

【0043】

図２に示すように、擬似ノズル部１５４は、プレート部１５１のうち液滴吐出ノズル部１５２と同じ面に設けられる。擬似ノズル部１５４は、複数の擬似ノズル１５５を含む。擬似ノズル部１５４は、液滴吐出ノズル部１５２の周辺に設けられる。この例では、擬似ノズル部１５４は、液滴吐出ノズル部１５２の第１方向Ｄ１における両側に設けられる。また、複数の擬似ノズル１５５は、最も外側に配置された擬似ノズル１５５（擬似ノズル１５５－１）から所定の領域に配置されてもよい。周辺部における電界強度の観点から、複数の擬似ノズル１５５は最も外側に配置された擬似ノズル１５５から第１方向Ｄ１に向かって１ｍｍ以上５ｍｍ以下（好ましくは２ｍｍ）の範囲の全体にわたって設けられてもよい。このとき、液滴吐出ノズル部１５２の第１方向Ｄ１における片側に設けられる擬似ノズル１５５の数は、液滴吐出ノズル１５３の数に対して１／５以上であってもよい。例えば、液滴吐出ノズル部１５２の第１方向Ｄ１における片側に設けられる擬似ノズル１５５の数は、５個以上５０個以下、好ましくは１０個以上３０個以下であってもよい。本実施形態の場合、２１個の液滴吐出ノズル１５３を含む液滴吐出ノズル部１５２の左側に５個の擬似ノズル１５５（擬似ノズル１５５－Ｌ１～１５５－Ｌ５）を含む左擬似ノズル１５５Ｌが設けられる。同様に、液滴吐出ノズル部１５２の右側に５つの擬似ノズル１５５（擬似ノズル１５５－Ｒ１～１５５－Ｒ５）を含む右擬似ノズル１５５Ｒが設けられる。なお、擬似ノズル１５５－Ｌ１～１５５－Ｌ５のように分けて説明する必要がない場合には、擬似ノズル１５５として説明する。

【0044】

図３に示すように、隣接する液滴吐出ノズル間の距離（液滴吐出ノズル１５３－１と液滴吐出ノズル１５３－２との間の距離）Ｄ１、隣接する液滴吐出ノズル１５３と擬似ノズル１５５との間の距離（液滴吐出ノズル１５３－１と擬似ノズル１５５－Ｌ５との間の距離）Ｄ２、および隣接する擬似ノズル１５５間の距離（擬似ノズル１５５－Ｌ４と擬似ノズル１５５－Ｌ５との間の距離）Ｄ３は、それぞれ同じである。この例では、各ノズル間の距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、２００μｍである。

【0045】

図６および図７（Ｂ）に示すように、擬似ノズル１５５の先端部１５５ａは、開口部を有さず、閉塞されている。そのため、擬似ノズル１５５は液滴を吐出しない。擬似ノズル１５５には、液滴吐出ノズル１５３と同様の材料が用いられる。擬似ノズル１５５は、液滴吐出ノズル１５３と同様の形状を有してもよい。このとき、擬似ノズル１５５の高さＨ１５５（第１高さともいう。具体的には、プレート部１５１の上面１５１ａから擬似ノズル１５５の先端部１５５ａまでの高さ）は、液滴吐出ノズル１５３の高さＨ１５３（第２高さともいう。具体的には、プレート部１５１の上面１５１ａから液滴吐出ノズル１５３の先端部１５３ａまでの高さ）と同じであってもよい。

【0046】

ここで、複数のノズルを含むノズルヘッドを用いて静電吐出方式により液滴を吐出する場合、プレートの中央に比べてプレートの周辺領域において電場が大きくなる場合がある。本実施形態のノズルヘッド１５０の場合、液滴吐出ノズル部１５２の周りに擬似ノズル部１５４が配置される。つまり、電場が大きくなる領域に複数の擬似ノズル１５５が配置されることになる。複数の擬似ノズル１５５は先端部が閉塞されているため、液滴が吐出されることはない。一方、液滴吐出ノズル１５３が配置された領域の電場は均一になる。これにより、それぞれの液滴吐出ノズル１５３から吐出される液滴のサイズを均一にすることができる。

【0047】

（１－３．ノズルヘッド１５０の製造方法）
ノズルヘッド１５０の製造方法について図面を用いて説明する。図８（Ａ）～（Ｄ），図９（Ａ）～（Ｃ）は、ノズルヘッドの製造フローを示す断面図である。

【0048】

まず、図８（Ｂ）に示すように、液滴吐出ノズル１５３および擬似ノズル１５５を形成するための母型２０００を用意する。本実施形態において、凹型の母型２０００は、第１面２０００Ａ、および第１面２０００Ａの反対側に第２面２０００Ｂを有する。母型２０００は、第１母型２００１および第２母型２００５を含む。また、第１面２０００Ａ側には、液滴吐出ノズルを形成するための複数の第１凹部２００７を有する第１凹部群２００６、および前記第１凹部群２００６の周囲に設けられ擬似ノズルを形成するための複数の第２凹部２００９を有する第２凹部群２００８が設けられる。

【0049】

母型２０００は、成膜処理、フォトリソグラフィ処理、エッチング処理を行うことにより形成される。具体的には、プレート状に設けられた第１母型２００１を用意する。第１母型２００１は、金属基材であってもよいし、絶縁基材または半導体基材の上面に導電膜を形成されたものであってもよい。図８（Ａ）に示すように、第１母型２００１の上面のうち液滴吐出ノズル１５３が形成される部分に絶縁層２００３が形成される。次に、図８（Ｂ）に示すように、第１母型２００１上に金属材料からなる第２母型２００５が形成される。第２母型２００５は、金属層を成膜したのちフォトリソグラフィ法およびエッチング法などにより加工して形成されてもよい。このとき、第１凹部２００７の底部には、第１母型２００１が露出される。第２凹部２００９の底部には、絶縁層２００３が露出される。

【0050】

なお、上記において、液滴吐出ノズル１５３が形成される部分に絶縁層２００３が形成される例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１母型２００１の上面全体に絶縁層２００３が形成されてもよい。この場合、擬似ノズル１５５が形成される領域において絶縁層２００３が露出する部分に導電層または触媒層が形成されてもよい。また、第２母型２００５は、第１母型２００１と接合されてもよい。

【0051】

次に、図８（Ｃ）に示すように、電解鋳造法（めっき法）により第１凹部２００７において複数の構造体１５３１（第１構造体ともいう）を形成し、第２凹部２００９において複数の構造体１５５１（第２構造体ともいう）を形成し、第１面２０００Ａにおいて平面状の構造体１５１１（第３構造体ともいう）を形成する。構造体１５３１、構造体１５５１、および構造体１５１１は同じタイミングで形成される。構造体１５５１は、構造体１５３１の周辺に形成される。この例では、構造体１５３１の群の両側に形成される。

【0052】

このとき、図８（Ｂ）に示すように、第１凹部２００７の底部２００７Ｂには絶縁層２００３が露出されている。そのため、構造体１５３１の先端部には、絶縁層２００３が存在することにより電解鋳造処理がなされない。そのため、構造体１５３１の先端部１５３１ａは開孔される。これにより、先端部１５３ａに開孔部１５３ａｏを有する液滴吐出ノズル１５３が形成される。一方で、構造体１５５１の先端部には、第１母型２００１の上面が露出する（触媒層あるいは導電膜が存在する）ため、電解鋳造処理がなされる。このため、構造体１５５１の先端部が閉塞される。よって、擬似ノズル１５５が形成される。

【0053】

次に、図８（Ｄ）に示すように、液滴吐出ノズル１５３の先端部１５３ａおよび擬似ノズル１５５の先端部１５５ａに対応する部分にレジストマスク２０１１を形成する。次に、図９（Ａ）に示すように、構造体１５１１の露出した部分に対して電解鋳造により構造体１５１３を形成する。構造体１５１３が形成された後、レジストマスク２０１１は除去される（図９（Ｂ））。

【0054】

最後に、図９（Ｃ）に示すように、母型２０００から構造体１５１１、構造体１５１１、構造体１５３１及び構造体１５５１を取り外す（離型する）。これにより、構造体１５１１、構造体１５１３からプレート部１５１が、形成される。構造体１５３１から液滴吐出ノズル１５３が形成される。構造体１５５１から擬似ノズル１５５が形成される。以上により、ノズルヘッド１５０を製造することができる。

【0055】

上記において、母型２０００上に電解鋳造法を用いて構造体を形成するときに、母型２０００の端の領域は電場が不均一になりやすい。しかし、本実施形態の場合、母型２０００の端の領域は、擬似ノズルが形成される領域である。そのため、液滴吐出ノズル１５３が形成される領域の電場は均一になる。これにより、液滴吐出ノズル１５３の形状、さらには先端部１５３ａの開口形状を均一にすることができる。

【0056】

ゆえに、本実施形態を用いることにより、複数の液滴吐出ノズルの形状が均一になる。したがって、複数の液滴吐出ノズルによる吐出均一性を高めることができる。

【0057】

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態とは異なるノズルヘッド１５０Ａについて説明する。具体的には、擬似ノズル部が液滴吐出ノズルを囲むように設けられている例について説明する。なお、説明の関係上、適宜部材を省略して説明する。

【0058】

（２－１．ノズルヘッド１５０Ａの構成）
図１０（Ａ）は、ノズルヘッド１５０Ａの平面図である。図１０（Ｂ）は、ノズルヘッド１５０ＡのＣ１－Ｃ２間の断面図である。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、ノズルヘッド１５０Ａは、プレート部１５１、液滴吐出ノズル部１５２Ａ、および擬似ノズル部１５４Ａを含む。

【0059】

液滴吐出ノズル部１５２Ａは、プレート部１５１の一面に設けられる。液滴吐出ノズル部１５２Ａは、複数の液滴吐出ノズル１５３Ａを含む。液滴吐出ノズル１５３Ａは、第１方向Ｄ１および第１方向Ｄ１と交差する（この例では直交する）第２方向Ｄ２に並んで配置される。この例では、液滴吐出ノズル部１５２Ａは、４行×１００列＝４００個の液滴吐出ノズルを含む。

【0060】

図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、擬似ノズル部１５４Ａは、プレート部１５１のうち液滴吐出ノズル部１５２Ａと同じ面に設けられる。擬似ノズル部１５４Ａは、複数の擬似ノズル１５５Ａを含む。擬似ノズル部１５４Ａは、液滴吐出ノズル部１５２Ａの周辺に設けられる。この例では、擬似ノズル部１５４Ａは、液滴吐出ノズル部１５２Ａを囲むように設けられる。第１方向Ｄ１における両側（左右両側）および第２方向Ｄ２における両側（上下両側）に一列ごとに設けられる擬似ノズルの数は、２個以上３０個以下であってもよい。具体的には、液滴吐出ノズル部１５２Ａの左右両側に５列の擬似ノズル１５５Ａが設けられる。また、液滴吐出ノズル部１５２Ａの上下両側に２行の擬似ノズル１５５Ａが設けられる。なお、液滴吐出ノズル部１５２Ａが、１０００行×１０００列＝１，０００，０００個の液滴吐出ノズルを含むとき、上下左右の各側に２０行（列）の擬似ノズル１５５Ａが設けられてもよい。この場合、複数の擬似ノズル１５５Ａは、最も外側に配置された擬似ノズル１５５（擬似ノズル１５５－１）から隣接する擬似ノズル１５５Ａ間の間隔（ピッチ）１０μｍであってもよい。

【0061】

本実施形態を用いることにより、複数の液滴吐出ノズルの形状が均一になる。したがって、複数の液滴吐出ノズルによる吐出均一性を高めることができる。

【0062】

＜第３実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態および第２実施形態とは異なるノズルヘッドについて説明する。具体的には、擬似ノズルが枠状に設けられている例について説明する。なお、第１実施形態および第２実施形態と重複する部分については、適宜省略して説明する。

【0063】

（３－１．ノズルヘッド１５０Ｂの構成）
図１１（Ａ）は、ノズルヘッド１５０Ｂの平面図である。図１１（Ｂ）は、ノズルヘッド１５０ＢのＣ１－Ｃ２間の概略断面図である。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、ノズルヘッド１５０Ｂは、プレート部１５１、液滴吐出ノズル部１５２Ｂ、および擬似ノズル部１５４Ｂを含む。

【0064】

液滴吐出ノズル部１５２Ｂは、プレート部１５１の一面に設けられる。液滴吐出ノズル部１５２Ｂは、複数の液滴吐出ノズル１５３Ｂを含む。液滴吐出ノズル１５３Ｂは、第１方向Ｄ１および第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２に並んで配置される。この例では、液滴吐出ノズル部１５２Ｂは、４行×１００列＝４００個の液滴吐出ノズルを含む。

【0065】

図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、擬似ノズル部１５４Ｂは、プレート部１５１のうち液滴吐出ノズル部１５２Ｂと同じ面に設けられる。擬似ノズル部１５４Ｂは、複数の擬似ノズル１５５Ｂを含む。擬似ノズル部１５４Ｂは、液滴吐出ノズル部１５２Ｂの周辺に設けられる。この例では、擬似ノズル部１５４Ｂは、液滴吐出ノズル部１５２Ｂを囲むように設けられる。具体的には、液滴吐出ノズル部１５２Ｂを囲む４つの枠形状を有する擬似ノズル１５５Ｂが設けられる。このとき、擬似ノズル１５５Ｂは、図１１（Ｂ）に示すように、矩形状を有してもよいし、先端部に向かって先細る形状を有してもよい。

【0066】

本実施形態を用いることにより、複数の液滴吐出ノズルの形状が均一になる。したがって、複数の液滴吐出ノズルによる吐出均一性を高めることができる。

【0067】

＜第４実施形態＞
本発明の第１実施形態では、擬似ノズル１５５の高さＨ１５５は、液滴吐出ノズル１５３の高さＨ１５３と同じ例である例が示されたが、本発明はこれに限定されない。本実施形態では、第１実施形態とは異なるノズルヘッドについて説明する。具体的には、液滴吐出ノズルの高さと、擬似ノズルの高さと異なる例について説明する。なお、第１実施形態および第２実施形態と重複する部分については、適宜省略して説明する。

【0068】

図１２（Ａ）は、擬似ノズル１５５Ｃの上面図である。図１２（Ｂ）は、擬似ノズル１５５ＣにおけるＢ１－Ｂ２間の断面図である。擬似ノズル１５５Ｃの高さＨ１５５Ｃは、液滴吐出ノズル１５３の高さＨ１５３よりも低くてもよい。これにより、液滴吐出ノズル１５３が液滴を吐出するときに邪魔にならない。したがって、本発明の一実施形態を用いることにより、安定して液滴を吐出することができる。

【0069】

＜第５実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態とは異なるノズルヘッドについて説明する。具体的には、擬似ノズルに充填物が充填される例について説明する。なお、第１実施形態および第２実施形態と重複する部分については、適宜省略して説明する。

【0070】

図１３（Ａ）は、擬似ノズル１５５Ｄの上面図である。図１３（Ｂ）は、擬似ノズル１５５ＤにおけるＢ１－Ｂ２間の断面図である。擬似ノズル１５５Ｄには、充填物１５７が充填されてもよい。充填物１５７は、擬似ノズル１５５の先端部のみに設けられてもよいし、プレート部１５１まで充填されてもよい。このとき、擬似ノズル１５５Ｄには、インク材料とは異なる材料が充填されていてもよい。この例では、擬似ノズル１５５には、樹脂材料が充填される。また、充填物１５７には、樹脂材料の他にガラス材料、セラミック材料が用いられてもよい。また、充填する材料によっては、形成される電場が変化する場合がある。そのため、電界均一化の観点からは、金属材料または導電性材料を用いて充填されてもよい。さらに、充填物１５７には電界による吐出力が働かないような液体、例えば非極性溶剤、シリコーン、炭化水素系溶剤、イオン性液体が用いられてもよい。本実施形態を用いることにより、安定して液滴を吐出することができる。

【実施例0071】

以下に、本発明の一実施形態に係るノズルヘッドの実施例について説明する。

【0072】

＜１．ノズルヘッドの構成＞
以下に、本発明の一実施形態を用いて擬似ノズルを有するノズルヘッドと、比較例として擬似ノズルを設けないノズルヘッドについて説明する。

【0073】

（実施例１のノズルヘッド）
実施例１のノズルヘッドの構成は以下のとおりである。
液滴吐出ノズル：２１個×1列
擬似ノズル：液滴吐出ノズルの両側に５個
実施例１のノズルヘッドは、電解鋳造法により形成され、マウントに接着された。

【0074】

図１４は、液滴吐出ノズルの電子顕微鏡写真である。図１４に示すように、液滴吐出ノズルが一列に並んで設けられる。液滴吐出ノズルの構成は、以下のとおりである。
隣接する液滴吐出ノズル間の距離：２００μｍ
液滴吐出ノズルの高さ：５０μｍ
液滴吐出ノズルの先端部の内径：２０μｍ
液滴吐出ノズルの底部から先端部への傾き：２０°

【0075】

（比較例のノズルヘッド）
比較例におけるノズルヘッドの構成は以下のとおりである。
液滴吐出ノズル：１００個×1列
擬似ノズル：なし
比較例のノズルヘッドは、電解鋳造法により形成された。

【0076】

＜２．液滴吐出結果＞
図１５は、実施例１のノズルヘッドを用いて吐出された液滴の光学顕微鏡写真である。図１６は、実施例１のノズルヘッドを用いて吐出された液滴の大きさ（直径）を示すグラフである。図１７は、比較例のノズルヘッドを用いて吐出された液滴の光学顕微鏡写真である。図１８は、比較例のノズルヘッドを用いて吐出された液滴の大きさ（直径）を示すグラフである。

【0077】

図１７および図１８に示すように、比較例のノズルヘッドを用いた場合、１個目の液滴吐出ノズルから吐出された液滴は、５個目の液滴吐出ノズルから吐出された液滴よりも４３％大きい。また、１００個目の液滴吐出ノズルから吐出された液滴は、９６個目の液滴吐出ノズルから吐出された液滴よりも３９％大きい。

【0078】

一方、図１５および図１６に示すように、実施例１のノズルヘッドを用いた場合、１個目の液滴吐出ノズルから吐出された液滴は、４個目の液滴吐出ノズルから吐出された液滴よりも１３％大きい。また、２１個目の液滴吐出ノズルから吐出された液滴は、１７個目の液滴吐出ノズルから吐出された液滴よりも７％大きい。

【0079】

したがって、本発明の一実施形態に係る実施例１のノズルヘッドを用いることにより、比較例のノズルヘッドに比べて吐出される液滴の大きさを均一にすることができることが確認された。

【0080】

（変形例）
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、各実施形態の組み合わせ若しくは設計変更を行ったもの、又は、処理の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0081】

本発明の第１実施形態では、擬似ノズル１５５は、液滴吐出ノズル１５３と同様の形状を有する例を示したが、本発明はこれに限定されない。擬似ノズル１５５は、液滴吐出ノズル１５３とは異なる形状を有してもよい。例えば、矩形状を有してもよいし、円錐形状を有してもよいし、半円形状を有してもよい。つまり、擬似ノズル１５５は、プレート部１５１から突出するような形状を有していればよい。

【0082】

本発明の第１実施形態では、隣接する液滴吐出ノズル間の距離Ｄ１、隣接する液滴吐出ノズル１５３と擬似ノズル１５５との間の距離Ｄ２、および隣接する擬似ノズル１５５間の距離Ｄ３は、それぞれ同じである例を示したが、本発明はこれに限定されない。隣接する液滴吐出ノズル間の距離Ｄ１、隣接する液滴吐出ノズル１５３と擬似ノズル１５５との間の距離Ｄ２、および隣接する擬似ノズル１５５間の距離Ｄ３は、それぞれ異なってもよい。例えば、隣接する擬似ノズル１５５間の距離Ｄ３は、隣接する液滴吐出ノズル間の距離Ｄ１、隣接する液滴吐出ノズル１５３と擬似ノズル１５５との間の距離Ｄ２よりも小さくしてもよい。これにより、電場の均一性を高めることができる。

【符号の説明】

【0083】

１００・・・液滴吐出装置，１１０・・・制御部，１１５・・・記憶部，１２０・・・電源部，１３０・・・駆動部，１４０・・・液滴吐出部，１４５・・・インクタンク，１５０・・・ノズルヘッド，１５１・・・プレート部，１５１ａ・・・上面，１５１ｏ・・・貫通孔，１５２・・・液滴吐出ノズル部，１５３・・・液滴吐出ノズル，１５３ａ・・・先端部，１５３ａｏ・・・開孔部，１５４・・・擬似ノズル部，１５５・・・擬似ノズル，１５５ａ・・・先端部，１５７・・・充填物，１６０・・・対象物保持部，２００・・・対象物，１５１１・・・構造体，１５３１・・・構造体，１５３１ａ・・・先端部，１５３３・・・構造体，１５５１・・・構造体，２０００・・・母型，２００１・・・第１母型，２００３・・・絶縁層，２００５・・・第２母型，２００６・・・第１凹部群，２００７・・・第１凹部，２００８・・・第２凹部群，２００９・・・第２凹部，２０１１・・・レジストマスク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】