專(zhuān)利名稱(chēng)：靜電吸引式液體噴射頭的制造方法,噴嘴板的制造方法,靜電吸引式液體噴射頭的驅(qū)動(dòng)方 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造給基體件噴射液滴的噴嘴板的噴嘴板制造方法、一種包括該噴嘴板的靜電吸引式液體噴射頭的制造方法、一種用于驅(qū)動(dòng)該靜電吸引式液體噴射頭的靜電吸引式液體噴射頭驅(qū)動(dòng)方法、一種包括該靜電吸引式液體噴射頭的靜電吸引式液體噴射裝置以及一種用于給基體件噴射液體的液體噴射裝置。
背景技術(shù)：
作為傳統(tǒng)噴墨記錄方法，已知一種依據(jù)壓電元件的振動(dòng)來(lái)改變墨道形狀以噴射墨滴的壓電方法、一種使設(shè)在墨道中的熱發(fā)生器加熱至生成氣泡并依據(jù)該墨道內(nèi)氣泡的壓力變化噴射墨滴的熱方法以及一種給墨道內(nèi)的油墨充電以利用該油墨的靜電吸引力噴射墨滴的靜電吸引方法(例如，參見(jiàn)JP特開(kāi)平8-238774A、JP特開(kāi)2000-127410以及JP特開(kāi)平11-277747(圖2和圖3))。
此外按照慣例，為防止堵塞，存在這樣一種噴墨記錄裝置，該噴墨記錄裝置通過(guò)供應(yīng)一種彩色物質(zhì)分散在溶劑中的油墨、通過(guò)釋放該油墨中彩色物質(zhì)成分的靜電力以及通過(guò)使墨滴飛向記錄介質(zhì)來(lái)形成圖像，該噴墨記錄裝置包括一種用于給設(shè)在噴頭基體上的多個(gè)電極施加電壓的電壓施加部，該電壓攪動(dòng)油墨中的彩色物質(zhì)成分(例如，參見(jiàn)JP特開(kāi)平9-193392(第3至6頁(yè)，圖2))。
但是，上述噴墨記錄方法存在以下問(wèn)題。
(1)微小液滴成形的限制和穩(wěn)定性由于噴嘴直徑大，自噴嘴噴出的液滴形狀不穩(wěn)定，且限制使液滴微小。
(2)高施加電壓為噴射微小液滴，噴嘴噴孔的小型化是一重要因素。根據(jù)傳統(tǒng)靜電吸引方法的原理，由于噴嘴直徑大，噴嘴邊緣部的電場(chǎng)強(qiáng)度弱，因此為獲得噴射液滴所需要的電場(chǎng)強(qiáng)度，有必要施加一高噴射電壓(例如，接近2000[V]的極高壓)。相應(yīng)的，為施加高電壓，電壓的驅(qū)動(dòng)控制變得昂貴，此外在安全方面存在問(wèn)題。
此外，一種用于表現(xiàn)為狹縫噴嘴的靜電吸引式噴墨陣列的清潔機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)用于改變公共開(kāi)口部(狹縫)的油墨的彎月面位置的墨容器容積改變生成部，以及一種利用彈性清潔件沿狹縫方向定期地或者連續(xù)地刮除該公共開(kāi)口部(狹縫)的刮除部，其中，在利用該刮除部進(jìn)行刮除之前，增大該墨容器的容積，使彎月面位置從狹縫位置起被回拉大于狹縫寬度的長(zhǎng)度，優(yōu)選比該狹縫寬度大三倍，且該部在墨液不接觸清潔件的條件下沿著狹縫方向執(zhí)行刮除以清除存在于狹縫面上的污物和外來(lái)物，從而防止堵塞。在一種由微小噴嘴組成或者由其邊緣部伸出的微小噴嘴組成的本發(fā)明靜電吸引式噴墨陣列中，這種清潔方法導(dǎo)致清洗性能不均勻，因而其是不可取的，此外，其不能清潔微小噴嘴以及清潔通道。此外，對(duì)于噴孔狀靜電吸引式噴墨陣列，存在一種用于清洗噴嘴外表面的方法。但是，對(duì)于由微小噴嘴組成或者由其邊緣部伸出的微小噴嘴組成的靜電吸引式噴墨陣列，僅清洗外表面會(huì)類(lèi)似地導(dǎo)致清洗不均勻，因而其是不可取的，不能用于清洗微小噴嘴以及清洗通道。由此，一個(gè)目的在于正確地清洗由微小噴嘴組成或者由其邊緣部伸出的微小噴嘴組成的靜電吸引式噴墨陣列，以不導(dǎo)致堵塞以及不影響液滴的著落準(zhǔn)確性。
此外，若由于操作情況長(zhǎng)期不用液體噴射裝置或者長(zhǎng)期不用特定噴嘴，就存在由于容納在噴嘴內(nèi)部或者容納在將溶液供應(yīng)給該噴嘴的供給通道內(nèi)部的細(xì)顆粒凝聚而形成細(xì)顆粒凝聚體的情況。例如，當(dāng)噴嘴內(nèi)形成凝聚體時(shí)，該凝聚體堵塞噴嘴的溶液噴孔，從而發(fā)生噴嘴堵塞。此外，當(dāng)供給通道內(nèi)形成凝聚體時(shí)，該凝聚體與在圖像形成等時(shí)供應(yīng)給噴嘴的溶液一起運(yùn)送至該噴嘴的溶液噴孔，且該凝聚體堵塞該噴嘴噴孔。此外，由于凝聚體易于附著在供給通道的內(nèi)表面上，就有可能由于附著在該供給通道的內(nèi)表面上的凝聚體使該供給通道的截面積縮小而不能適當(dāng)?shù)貙⑷芤汗?yīng)給噴嘴。因此，存在不能適當(dāng)?shù)刈試娮靽娚淙芤旱膯?wèn)題。
特別的，由于近來(lái)與形成高分辨率圖像協(xié)同的噴嘴超小型化正在進(jìn)行中，所以存在由于溶液內(nèi)的細(xì)顆粒凝聚體而容易發(fā)生噴嘴堵塞的情況。
因此，提供一種能夠噴射微小液滴的液體噴射裝置是第一目的。同時(shí)，提供一種能夠噴射穩(wěn)定液滴的液體噴射裝置是第二目的。此外，提供一種能夠噴射微小液滴且具有良好噴射準(zhǔn)確性的液體噴射裝置是第三目的。此外，提供一種可降低施加電壓、廉價(jià)且安全性高的液體噴射裝置是第四目的。此外，由于擔(dān)心與微小直徑噴嘴和大量噴嘴相連同地頻繁發(fā)生噴嘴堵塞，通過(guò)抑制溶液附著在噴嘴周緣來(lái)防止該溶液固著在該噴嘴上從而防止噴嘴堵塞是第五目的。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明的第一方面，在制造一種靜電吸引式液體噴射頭時(shí)，該液體噴射頭具有多個(gè)用于自噴嘴邊緣噴射作為液滴的溶液的噴嘴，在基板上形成多個(gè)用于施加噴射電壓的噴射電極；在該基板上形成感光樹(shù)脂層以覆蓋全部的該多個(gè)噴射電極；通過(guò)對(duì)該感光樹(shù)脂層進(jìn)行曝光和顯影，使該感光樹(shù)脂層相對(duì)于基板豎立以對(duì)應(yīng)于每個(gè)噴射電極，以及使該感光樹(shù)脂層形成為噴嘴直徑不大于30μm的噴嘴形狀；形成噴嘴內(nèi)通道，以建立從噴嘴的邊緣部至噴嘴內(nèi)的噴射電極之間的連通；以及使該噴嘴內(nèi)通道與同多個(gè)噴嘴相對(duì)應(yīng)的溶液供給通道連接。
如所述，僅通過(guò)對(duì)感光樹(shù)脂層進(jìn)行曝光和顯影來(lái)形成噴嘴，考慮到噴嘴形狀的靈活性、具有大量噴嘴的線(xiàn)性頭的適配性以及制造成本，這是有利的。
以下，在說(shuō)到噴嘴直徑的情況中，指示自該處噴射液滴的邊緣部的內(nèi)徑(噴嘴邊緣部的內(nèi)徑)。另外，噴嘴內(nèi)的液體噴孔的剖面形狀不限于圓形。例如，當(dāng)液體噴孔的剖面形狀是多邊形、星爆形等時(shí)，表明了該剖面形狀的周緣不大于30[μm]這個(gè)事實(shí)。以下，在說(shuō)到噴嘴直徑或者噴嘴邊緣部的內(nèi)徑的情況中，限定另外值的情況是相同的。此外，在說(shuō)到噴嘴半徑的情況中，指示此噴嘴直徑(噴嘴邊緣部的內(nèi)徑)的1/2長(zhǎng)度。
優(yōu)選的，使至少每個(gè)溶液供給通道的內(nèi)表面絕緣；以及在該溶液供給通道內(nèi)提供一種控制電極，該控制電極用于控制位于噴嘴的邊緣部處的溶液的彎月面位置。
用于控制彎月面位置的控制電極設(shè)在溶液供給通道內(nèi)，并通過(guò)給該控制電極施加電壓來(lái)改變?cè)撊芤汗┙o通道的容量以控制噴嘴邊緣部的彎月面位置。
此外，使溶液供給通道的內(nèi)表面絕緣，以防止經(jīng)由存在于噴射電極與控制電極之間的溶液發(fā)生閃擊，且絕緣層覆蓋設(shè)在該溶液供給通道內(nèi)的該控制電極。有關(guān)絕緣層的一般標(biāo)準(zhǔn)，有必要考慮溶液的導(dǎo)電性和施加電壓來(lái)確定材料和涂覆厚度。例如，蒸發(fā)聚對(duì)二甲苯基樹(shù)脂、CVD如SiO2、Si3N4等都是可取的。
優(yōu)選的，溶液供給通道由壓電材料形成。
噴嘴的噴嘴直徑優(yōu)選小于20μm、更優(yōu)選不大于10μm、更優(yōu)選不大于8μm、以及更優(yōu)選不大于4μm。
如所述，通過(guò)使噴嘴的內(nèi)徑小于20[μm]，電場(chǎng)強(qiáng)度分布變窄。因此，可使電場(chǎng)集中。結(jié)果，使所形成的液滴微小且具有穩(wěn)定形狀，并降低總施加電壓。此外，在自噴嘴噴出之后，利用在電場(chǎng)與電荷之間起作用的靜電力使液滴加速，且由于當(dāng)該液滴脫離噴嘴時(shí)電場(chǎng)急劇減小，隨后利用空氣阻力使該液滴減速。但當(dāng)該作為微小液滴且電場(chǎng)集中于其上的液滴越來(lái)越靠近基體件或反電極時(shí)，又利用像力使該液滴加速。通過(guò)在利用空氣阻力減速與利用像力加速之間進(jìn)行平衡，可穩(wěn)定地飛射微小液滴，并提高著落準(zhǔn)確性。
如所述，通過(guò)使噴嘴的內(nèi)徑不大于10[μm]，可進(jìn)一步地使電場(chǎng)集中，還可使液滴微小并降低在飛行時(shí)反電極的距離變化對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度分布的影響。因此，可減少對(duì)反電極的位置精度、基體件的特性和液滴形狀厚度的影響，以及對(duì)著落準(zhǔn)確性的影響。
如所述，通過(guò)使噴嘴的內(nèi)徑不大于8[μm]，可進(jìn)一步地使電場(chǎng)集中，還可使液滴微小并降低在飛行時(shí)反電極的距離變化對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度分布的影響。因此，可減少對(duì)反電極的位置精度、基體件的特性和液滴形狀厚度的影響，以及對(duì)著落準(zhǔn)確性的影響。
如所述，通過(guò)使噴嘴的內(nèi)徑不大于4[μm]，可使電場(chǎng)顯著集中、增強(qiáng)最大電場(chǎng)、使液滴超微小且具有穩(wěn)定形狀、加快該液滴的初始噴射速度。因此，由于飛行穩(wěn)定性增強(qiáng)，進(jìn)一步地提高著落準(zhǔn)確性并改善噴射響應(yīng)性。
此外，優(yōu)選的，噴嘴的內(nèi)徑不大于0.2[μm]。由于通過(guò)使噴嘴的內(nèi)徑不大于0.2[μm]可提高液滴的充電效率，能夠增強(qiáng)該液滴的噴射穩(wěn)定性。
優(yōu)選的，感光樹(shù)脂層是含氟樹(shù)脂。
依照本發(fā)明的第二方面，在驅(qū)動(dòng)利用本發(fā)明第一方面的制造方法制造的靜電吸引式液體噴射頭時(shí)，每個(gè)噴嘴的邊緣部被設(shè)置為面向基體件；給每條溶液供給通道供應(yīng)可充電溶液；以及給多個(gè)噴射電極中的每個(gè)施加噴射電壓。
另外，“基體件”是一種接收所噴射溶液的著落液滴的物質(zhì)，且對(duì)其材料并未特別限制。因此，例如，當(dāng)上述結(jié)構(gòu)應(yīng)用于噴墨打印機(jī)時(shí)，記錄介質(zhì)例如紙、薄片等相當(dāng)于基體件，以及當(dāng)利用導(dǎo)電膏劑形成電路時(shí)，將要在其上形成電路的基底相當(dāng)于基體件。
優(yōu)選的，每條噴嘴內(nèi)通道中的溶液形成一種自該噴嘴的邊緣部凸?fàn)钌仙臓顟B(tài)。
通過(guò)如上操作，由于噴嘴內(nèi)通道中的溶液自每個(gè)噴嘴的邊緣部凸?fàn)钌仙?，電?chǎng)集中在該溶液的凸?fàn)畈?，且電?chǎng)強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。因此，即便施加給電極的電壓低，也能克服溶液的表面張力自邊緣部噴射液滴以實(shí)現(xiàn)該溶液的飛射。
優(yōu)選的，當(dāng)每個(gè)噴嘴內(nèi)通道中的溶液形成自邊緣部凸?fàn)钌仙臓顟B(tài)時(shí)，給噴射電極施加噴射電壓。
依照本發(fā)明的第三方面，一種靜電吸引式液體噴射裝置包括利用本發(fā)明第一方面的制造方法制造的靜電吸引式液體噴射頭，可將每個(gè)噴嘴的邊緣部放置為面向基體件；溶液供給部，用于給每個(gè)噴嘴內(nèi)通道供應(yīng)可充電溶液；以及噴射電壓施加部，用于單獨(dú)地給多個(gè)噴射電極施加噴射電壓。
優(yōu)選的，上述靜電吸引式液體噴射裝置還包括凸?fàn)顝澰旅娉尚尾?，用于形成每條噴嘴內(nèi)通道中的溶液自噴嘴的邊緣部凸?fàn)钌仙囊环N狀態(tài)。
通過(guò)如上操作，由于噴嘴內(nèi)通道中的溶液自每個(gè)噴嘴的邊緣部凸?fàn)钌仙妶?chǎng)集中在該溶液的凸?fàn)畈?，且電?chǎng)強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。因此，即便施加給電極的電壓低，也能克服溶液的表面張力自邊緣部噴射液滴以實(shí)現(xiàn)該溶液的飛射。
優(yōu)選的，當(dāng)凸?fàn)顝澰旅娉尚尾啃纬擅織l噴嘴內(nèi)通道中的溶液自噴嘴的邊緣部凸?fàn)钌仙臓顟B(tài)時(shí)，噴射電壓施加部給噴射電極施加噴射電壓。
優(yōu)選的，凸?fàn)顝澰旅娉尚尾堪▔弘娫?，這樣放置該壓電元件以對(duì)應(yīng)于每個(gè)噴嘴，以及該壓電元件改變其形狀以改變噴嘴內(nèi)通道中溶液的壓力。
依照本發(fā)明的第四方面，在制造一種噴嘴板時(shí)，該噴嘴板具有多個(gè)用于自噴嘴邊緣噴射作為液滴的溶液的噴嘴，在基板上形成多個(gè)用于施加噴射電壓的噴射電極；在該基板上形成感光樹(shù)脂層以覆蓋全部的該多個(gè)噴射電極；通過(guò)對(duì)該感光樹(shù)脂層進(jìn)行曝光和顯影，使該感光樹(shù)脂層相對(duì)于基板豎立以分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)噴射電極，以及使該感光樹(shù)脂層形成為噴嘴直徑不大于30μm的噴嘴形狀；形成噴嘴內(nèi)通道，以建立從噴嘴的邊緣部至噴嘴內(nèi)的噴射電極之間的連通。
如所述，僅通過(guò)對(duì)感光樹(shù)脂層進(jìn)行曝光和顯影來(lái)形成噴嘴，考慮到噴嘴形狀的靈活性、具有大量噴嘴的線(xiàn)性頭的適配性以及制造成本，這是有利的。
噴嘴的噴嘴直徑優(yōu)選小于20μm、更優(yōu)選不大于10μm、更優(yōu)選不大于8μm、以及更優(yōu)選不大于4μm。
優(yōu)選的，感光樹(shù)脂層是含氟樹(shù)脂。
依照本發(fā)明的第五方面，一種液體噴射裝置包括噴嘴，具有面向一種基板的邊緣部且用于從該邊緣部噴射液滴，該基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，該噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；噴射電壓施加部，用于給該噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓；以及溶液供給部，用于通過(guò)給噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液來(lái)控制該溶液的供給壓力以在該裝置待命時(shí)使液面位于噴嘴內(nèi)。
上述“具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面的基板”是一種接收所噴射溶液的著落液滴的物質(zhì)，且對(duì)其材料并未特別限制。因此，例如，當(dāng)上述結(jié)構(gòu)應(yīng)用于噴墨打印機(jī)時(shí)，其是記錄介質(zhì)例如紙、薄片等，以及當(dāng)利用導(dǎo)電膏劑形成電路時(shí)，其是將要在其上形成電路的基底。
上述“待命”是在液體噴射裝置運(yùn)行時(shí)用于預(yù)備下一噴射的時(shí)間。預(yù)備下一噴射的時(shí)間是在液體噴射裝置暫時(shí)中止時(shí)等待直至噴射定時(shí)到來(lái)的狀態(tài)、即等待噴射定時(shí)的狀態(tài)，以及在該液體噴射裝置具有大量噴嘴的情況中，預(yù)備下一噴射的時(shí)間是不需要進(jìn)行噴射的噴嘴等待下一噴射定時(shí)的狀態(tài)。
此外，此操作不一定要在待命所限定的整個(gè)期間內(nèi)執(zhí)行，可依據(jù)溶液性質(zhì)適當(dāng)?shù)剡x擇來(lái)執(zhí)行該操作。例如，在溶液性質(zhì)易于干燥或者溶液性質(zhì)易于凝聚的情況中，優(yōu)選在每次待命時(shí)執(zhí)行該操作，以及在溶液性質(zhì)不易于干燥或者溶液性質(zhì)穩(wěn)定的情況中，可以必要的定時(shí)執(zhí)行該操作。
依照本發(fā)明的第五方面，這樣放置噴嘴或基體件，使液滴的接收面面向該噴嘴的邊緣部?？赏ㄟ^(guò)移動(dòng)噴嘴或者移動(dòng)基體件來(lái)進(jìn)行定位操作以實(shí)現(xiàn)相互位置關(guān)系。
然后，溶液供給部給噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液。為執(zhí)行噴射，噴嘴內(nèi)的溶液需要處于充電狀態(tài)。另外，可提供一種用于給溶液施加充電所需要電壓的充電專(zhuān)用電極。
依照本發(fā)明的第五方面，由于液面位于噴嘴內(nèi)，可防止該溶液附著在噴嘴噴孔的周緣上。此外，可防止溶液干燥，防止溶液附著在噴嘴上。因此，可防止噴嘴堵塞。
優(yōu)選的，上述液體噴射裝置還包括一種攪動(dòng)電壓施加部，用于在該裝置待命時(shí)給溶液施加一種用于攪動(dòng)該溶液中的充電成分的電壓。
通過(guò)如上操作，由于可維持一種溶液內(nèi)的充電成分被均勻分散的狀態(tài)，可防止該充電成分凝聚。此外，由于可持續(xù)地移動(dòng)溶液，能夠防止該溶液附著在噴嘴內(nèi)以及防止該溶液固著在該噴嘴上。因此，可防止噴嘴堵塞。
優(yōu)選的，攪動(dòng)電壓施加部經(jīng)由構(gòu)造一種與噴射電壓施加部相同的構(gòu)件構(gòu)成，以能夠執(zhí)行這樣一種操作，該操作是給溶液施加一種在比噴射啟動(dòng)電壓小的電壓范圍內(nèi)上下波動(dòng)的反復(fù)電壓。
通過(guò)如上操作，由于噴射電壓施加部施加電壓，可用一種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)給溶液施加電壓。此外，由于施加一種在比噴射啟動(dòng)電壓小的電壓范圍內(nèi)上下波動(dòng)的反復(fù)電壓，可在未使液滴噴射的狀態(tài)下攪動(dòng)溶液中的充電成分，以及可防止該充電成分凝聚。此外，由于可持續(xù)地移動(dòng)溶液，能夠防止該溶液附著在噴嘴內(nèi)以及防止該溶液固著在該噴嘴上。因此，可防止噴嘴堵塞。
優(yōu)選的，噴嘴的通道的內(nèi)表面至少絕緣，以及一種流體供給電極設(shè)在通道內(nèi)的溶液周?chē)约霸摻^緣內(nèi)表面的一部分的外部。
上述“一種流體供給電極設(shè)在絕緣部的外部”既指流體供給電極經(jīng)由絕緣涂層設(shè)在整個(gè)噴嘴的內(nèi)部，又指由絕緣材料形成整個(gè)噴嘴并將流體供給電極設(shè)在該噴嘴的外部。
一般，通過(guò)使一種利用令管狀通道的內(nèi)表面絕緣并經(jīng)由該絕緣部設(shè)置的電壓與一種給該管狀通道的溶液側(cè)施加電壓的電壓之間存在電位差，當(dāng)給每個(gè)電極施加電壓時(shí)，該溶液相對(duì)于該管狀通道的絕緣內(nèi)表面的潤(rùn)濕性得到增強(qiáng)，換句話(huà)說(shuō)，可獲得所謂的電鍍潤(rùn)濕現(xiàn)象的效果。
通過(guò)如上操作，利用在由設(shè)在噴嘴內(nèi)表面的絕緣部外側(cè)的流體供給電極所施加的電壓與噴射電壓施加部所施加的電壓之間提供電位差，可依據(jù)電鍍潤(rùn)濕效果增強(qiáng)噴嘴內(nèi)的潤(rùn)濕性，并可依照該電鍍潤(rùn)濕效果實(shí)現(xiàn)向該噴嘴內(nèi)平滑地供應(yīng)溶液。
優(yōu)選的，噴嘴的邊緣部的內(nèi)徑優(yōu)選小于20μm、更優(yōu)選不大于10μm、更優(yōu)選不大于8μm、以及更優(yōu)選不大于4μm。
優(yōu)選的，一種疏水性高于噴嘴的基體件的涂層形成在該噴嘴的噴孔的周緣部處。
通過(guò)如上操作，由于可抑制溶液附著在噴嘴噴孔的周緣部上，能夠防止該溶液固著在噴嘴上。因而，可防止噴嘴堵塞。
優(yōu)選的，一種疏水性高于噴嘴的基體件的涂層形成在該噴嘴的內(nèi)表面處。
通過(guò)如上操作，由于可抑制溶液附著在噴嘴噴孔的內(nèi)表面上，能夠防止該溶液固著在噴嘴上。因而，可防止噴嘴堵塞。
優(yōu)選的，噴嘴由含氟感光樹(shù)脂形成。
通過(guò)如上操作，由于可抑制溶液附著在噴嘴上，能夠防止該溶液固著在噴嘴上。因而，可防止噴嘴堵塞。
依照本發(fā)明的第六方面，一種液體噴射裝置包括噴嘴，具有面向一種基板的邊緣部且用于從該邊緣部噴射液滴，該基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，該噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給該噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液；噴射電壓施加部，用于給該噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓；以及涂層，形成在該噴嘴的噴孔在其上敞開(kāi)的該噴嘴的邊緣面上，呈圍繞該噴孔的環(huán)形，該涂層具有比噴嘴基底件高的疏水性，其特征在于，當(dāng)溶液的液面處于一種在噴嘴外部呈凸?fàn)顝澰旅嫘螤畹臓顟B(tài)時(shí)，該裝置噴射液滴，以使該液面的直徑等于涂層的內(nèi)徑。
通過(guò)如上操作，在溶液的液面具有與涂層內(nèi)徑相等的直徑且處于一種凸向噴嘴外部的彎月面形狀的狀態(tài)的同時(shí)，當(dāng)噴射電壓施加部施加電壓時(shí)，自該噴嘴噴出液滴。
“具有用于接收充電溶液的噴射液滴的接收面的基板”是一種接收所噴射溶液的著落液滴的物質(zhì)，且對(duì)其材料并未特別限制。例如，當(dāng)上述結(jié)構(gòu)應(yīng)用于噴墨打印機(jī)時(shí)，其是記錄介質(zhì)例如紙、薄片等，以及當(dāng)利用導(dǎo)電膏劑形成電路時(shí)，其是將要在其上形成電路的基底。
依照本發(fā)明的第六方面，這樣放置噴嘴或基體件，使液滴的接收面面向該噴嘴的邊緣部?？赏ㄟ^(guò)移動(dòng)噴嘴或者移動(dòng)基體件來(lái)進(jìn)行定位操作以實(shí)現(xiàn)這些相互關(guān)系。
然后，溶液供給部給噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液。為執(zhí)行噴射，噴嘴內(nèi)的溶液需要處于充電狀態(tài)。另外，還可提供一種用于給溶液施加充電所需要電壓的充電專(zhuān)用電極。
當(dāng)給噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓時(shí)，利用靜電力將該溶液引導(dǎo)至該噴嘴的邊緣側(cè)，并形成向外凹陷的凸?fàn)顝澰旅?。電?chǎng)集中在此凸?fàn)顝澰旅娴捻敳?，并克服溶液的表面張力噴射液滴?br> 當(dāng)噴嘴噴孔周緣的疏水性低時(shí)，溶液擴(kuò)散至該噴嘴的邊緣面上，同時(shí)凸?fàn)顝澰旅娴那市　?br> 但依照本發(fā)明的第六方面，由于一種疏水性高于噴嘴基底件的涂層圍繞噴孔呈環(huán)狀地形成在噴嘴噴孔敞開(kāi)的噴嘴邊緣面上，溶液不易于從該涂層的內(nèi)側(cè)擴(kuò)散至外側(cè)。因此，在噴嘴邊緣部處，可使所形成的其直徑等于涂層內(nèi)徑的凸?fàn)顝澰旅娴那矢?，并可使電?chǎng)以更高的集中度集中在該彎月面的頂部。結(jié)果，使液滴微小。此外，由于可形成具有微小直徑的彎月面，電場(chǎng)容易集中在該彎月面的頂部，能夠使噴射電壓變?yōu)榈蛪骸?br> 為使所噴射的液滴微小，優(yōu)選的，將呈環(huán)狀圍繞噴孔的涂層的內(nèi)徑設(shè)定為等于噴嘴的內(nèi)徑。
優(yōu)選的，噴嘴的邊緣部的內(nèi)徑優(yōu)選小于20μm、更優(yōu)選不大于10μm、更優(yōu)選不大于8μm、以及更優(yōu)選不大于4μm。
依照本發(fā)明的第七方面，一種液體噴射裝置包括噴嘴，具有面向一種基板的邊緣部且用于從該邊緣部噴射液滴，該基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，該噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給該噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液；噴射電壓施加部，用于給該噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓；以及涂層，形成在該噴嘴的噴孔在其上敞開(kāi)的該噴嘴的邊緣面上，呈圍繞該噴孔的環(huán)形，該涂層具有比該噴嘴的內(nèi)表面高的疏水性，其特征在于，當(dāng)該溶液的液面處于一種在噴嘴外部呈凸?fàn)顝澰旅嫘螤畹臓顟B(tài)時(shí)，該裝置噴射液滴，以使該液面的直徑等于涂層的內(nèi)徑。
通過(guò)如上操作，在溶液的液面具有與涂層內(nèi)徑相等的直徑且處于一種凸向噴嘴外部的彎月面形狀的狀態(tài)的同時(shí)，當(dāng)噴射電壓施加部施加電壓時(shí)，自該噴嘴噴出液滴。
依照本發(fā)明的第七方面，由于一種疏水性高于噴嘴的內(nèi)表面的涂層圍繞噴孔呈環(huán)狀地形成在噴嘴噴孔敞開(kāi)的噴嘴邊緣面上，與噴嘴內(nèi)表面的疏水性與該噴嘴邊緣面的疏水性相等的情況相比，溶液不易于潤(rùn)濕并從該涂層的內(nèi)徑擴(kuò)散至外側(cè)。因此，在噴嘴邊緣部處，可使所形成的其直徑等于涂層內(nèi)徑的凸?fàn)顝澰旅娴那矢螅⒖墒闺妶?chǎng)以更高的集中度集中在該彎月面的頂部。結(jié)果，使液滴微小。此外，由于可形成具有微小直徑的彎月面，電場(chǎng)容易集中在該彎月面的頂部，能夠使噴射電壓變?yōu)榈蛪骸?br> 優(yōu)選的，噴嘴的邊緣部的內(nèi)徑優(yōu)選小于20μm、更優(yōu)選不大于10μm、更優(yōu)選不大于8μm、以及更優(yōu)選不大于4μm。
依照本發(fā)明的第八方面，一種液體噴射裝置包括噴嘴，具有面向一種基板的邊緣部且用于從該邊緣部噴射液滴，該基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，該噴嘴由含氟感光樹(shù)脂形成且具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給該噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液；以及噴射電壓施加部，用于給該噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓。
依照本發(fā)明的第八方面，由于噴嘴由含氟樹(shù)脂形成，溶液不易于潤(rùn)濕并擴(kuò)散。因此，在噴嘴邊緣部處，可使所形成的其直徑等于涂層內(nèi)徑的凸?fàn)顝澰旅娴那矢?，并可使電?chǎng)以更高的集中度集中在該彎月面的頂部。結(jié)果，使液滴微小。此外，由于可形成具有微小直徑的彎月面，電場(chǎng)容易集中在該彎月面的頂部，能夠使噴射電壓變?yōu)榈蛪?。此外，由于可抑制溶液附著在噴嘴上，能夠防止該溶液固著在噴嘴上，并能夠抑制該噴嘴堵塞?br> 優(yōu)選的，噴嘴的邊緣部的內(nèi)徑優(yōu)選小于20μm、更優(yōu)選不大于10μm、更優(yōu)選不大于8μm、以及更優(yōu)選不大于4μm。
依照本發(fā)明的第九方面，一種液體噴射裝置包括噴嘴，具有面向一種基板的邊緣部且用于從該邊緣部噴射液滴，該基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，該噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給該噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液；以及噴射電壓施加部，用于給該噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓，其特征在于，該溶液相對(duì)于該噴孔的周緣材料呈不小于45度的接觸角。
依照本發(fā)明的第九方面，由于溶液與噴嘴噴孔的周?chē)牧现g的接觸角不小于45度，該溶液不易于潤(rùn)濕并擴(kuò)散到該噴嘴噴孔的周緣。因此，在噴嘴邊緣部處，可使所形成的其直徑等于涂層內(nèi)徑的凸?fàn)顝澰旅娴那矢螅⒖墒闺妶?chǎng)以更高的集中度集中在該彎月面的頂部。結(jié)果，使液滴微小。此外，由于可形成具有微小直徑的彎月面，電場(chǎng)容易集中在該彎月面的頂部，能夠使噴射電壓變?yōu)榈蛪骸?br> 依照本發(fā)明的第十方面，一種液體噴射裝置包括噴嘴，具有面向一種基板的邊緣部且用于從該邊緣部噴射液滴，該基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，該噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給該噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液；以及噴射電壓施加部，用于給該噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓，其特征在于，該溶液相對(duì)于該噴孔的周緣材料呈不小于90度的接觸角。
依照本發(fā)明的第十方面，由于溶液與噴嘴噴孔的周?chē)牧现g的接觸角不小于90度，該溶液不易于潤(rùn)濕并擴(kuò)散到該噴嘴噴孔的周緣。因此，在噴嘴邊緣部處，可使所形成的其直徑等于涂層內(nèi)徑的凸?fàn)顝澰旅娴那矢?，并可使電?chǎng)以更高的集中度集中在該彎月面的頂部。結(jié)果，使液滴微小。此外，由于可形成具有微小直徑的彎月面，電場(chǎng)容易集中在該彎月面的頂部，能夠使噴射電壓變?yōu)榈蛪?。此外，?dāng)接觸角變?yōu)樾∮?0度時(shí)，彎月面形狀的成形變得穩(wěn)定且所噴射液滴量的穩(wěn)定化變得容易。因此，響應(yīng)性增強(qiáng)。
依照本發(fā)明的第十一方面，一種液體噴射裝置包括噴嘴，具有面向一種基板的邊緣部且用于從該邊緣部噴射液滴，該基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，該噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑； 溶液供給部，用于給該噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液；以及噴射電壓施加部，用于給該噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓，其特征在于，該溶液相對(duì)于該噴孔的周緣材料呈不小于130度的接觸角。
依照本發(fā)明的第十一方面，由于溶液與噴嘴噴孔的周?chē)牧现g的接觸角不小于130度，該溶液不易于潤(rùn)濕并擴(kuò)散到該噴嘴噴孔的周緣。因此，在噴嘴邊緣部處，可使所形成的其直徑等于涂層內(nèi)徑的凸?fàn)顝澰旅娴那矢?，并可使電?chǎng)以更高的集中度集中在該彎月面的頂部。結(jié)果，使液滴微小。此外，由于可形成具有微小直徑的彎月面，電場(chǎng)容易集中在該彎月面的頂部，能夠使噴射電壓變?yōu)榈蛪骸４送?，?dāng)接觸角變?yōu)樾∮?30度時(shí)，彎月面形狀的成形變得相當(dāng)穩(wěn)定且所噴射液滴量的穩(wěn)定化變得更容易。因此，響應(yīng)性進(jìn)一步增強(qiáng)。
優(yōu)選的，噴嘴的邊緣部的內(nèi)徑優(yōu)選小于20μm、更優(yōu)選不大于10μm、更優(yōu)選不大于8μm、以及更優(yōu)選不大于4μm。
依照本發(fā)明的第十二方面，一種液體噴射裝置包括噴嘴，具有不大于30[μm]的噴嘴直徑；供給通道，用于引導(dǎo)溶液至該噴嘴；以及噴射電壓施加部，用于給該噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓，其特征在于，該裝置基于利用噴射電壓施加部給噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓而自該噴嘴的邊緣部給一種被放置為面向該邊緣部的基體件噴射作為液滴的充電溶液，以及該裝置還包括一種用于使清洗劑在噴嘴內(nèi)部或者噴嘴內(nèi)部和供給通道內(nèi)部流通以利用該清洗劑清洗該噴嘴或者該噴嘴和供給通道的清洗設(shè)備。
“基體件”是一種接收所噴射溶液的著落液滴的物質(zhì)，且對(duì)其材料并未特別限制。因此，例如，當(dāng)上述結(jié)構(gòu)應(yīng)用于噴墨打印機(jī)時(shí)，記錄介質(zhì)例如紙、薄片等相當(dāng)于基體件，以及當(dāng)利用導(dǎo)電膏劑形成電路時(shí)，將要在其上形成電路的基底相當(dāng)于基體件。
這樣放置噴嘴或基體件，使溶液接收面面向該噴嘴的邊緣部。可通過(guò)移動(dòng)噴嘴或者移動(dòng)基體件來(lái)進(jìn)行定位操作以實(shí)現(xiàn)相互位置關(guān)系。
然后，為執(zhí)行噴射，噴嘴內(nèi)的溶液需要處于充電狀態(tài)。溶液的充電可通過(guò)利用一種充電專(zhuān)用電極施加處于這樣一種范圍內(nèi)的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，在該范圍內(nèi)，施加噴射電壓的噴射電壓施加部不執(zhí)行噴射。
依照本發(fā)明的第十二方面，提供一種用于清洗噴嘴或者噴嘴和供給通道的清洗設(shè)備。然后，利用該清洗設(shè)備，使清洗劑在噴嘴內(nèi)或者噴嘴內(nèi)和供給通道內(nèi)流通。例如，當(dāng)溶液包含細(xì)顆粒時(shí)，有可能由于凝聚在噴嘴內(nèi)或者供給通道內(nèi)的細(xì)顆粒凝聚體堵塞在噴射溶液的開(kāi)口處而堵塞該噴嘴，該開(kāi)口位于噴嘴的邊緣部(以下稱(chēng)其為“噴孔”)。但通過(guò)使清洗劑在噴嘴內(nèi)或者噴嘴內(nèi)和供給通道內(nèi)流通，存在于該噴嘴內(nèi)和該供給通道內(nèi)的細(xì)顆粒凝聚體被排到外部，從而能夠清洗該噴嘴內(nèi)和該供給通道內(nèi)。此外，即便細(xì)顆粒凝聚體固著在供給通道的內(nèi)表面或者噴嘴內(nèi)，通過(guò)依據(jù)所流通清洗劑的清洗作用清除該供給通道的內(nèi)表面的凝聚體，也能夠清洗該內(nèi)表面和噴嘴內(nèi)部。此外，例如，即便在噴嘴內(nèi)部或者供給通道內(nèi)部存在雜質(zhì)例如污染物、由于溶液固化生成的固態(tài)物質(zhì)的情況下，也能利用清洗劑排除該雜質(zhì)。
按照這種方式，由于可清洗噴嘴內(nèi)部和供給通道內(nèi)部，即便采用噴嘴直徑不大于30[μm]的噴嘴，在噴射溶液時(shí)也不易于發(fā)生噴嘴堵塞，從而可防止該噴嘴堵塞。
優(yōu)選的，清洗設(shè)備使清洗劑沿著一種給噴嘴供應(yīng)溶液的供給方向流通。
通過(guò)如上操作，清洗設(shè)備使清洗劑沿著一種給噴嘴供應(yīng)溶液的供給方向流通。換句話(huà)說(shuō)，使清洗劑處于供給通道內(nèi)并在此供給通道內(nèi)流至噴嘴側(cè)，然后自該噴嘴的邊緣部排到外部。因此，例如，當(dāng)供給通道內(nèi)存在溶液時(shí)，所流通清洗劑把該供給通道內(nèi)的溶液推至噴嘴側(cè)，以從該噴嘴的邊緣部將該溶液排到外部。
優(yōu)選的，清洗設(shè)備包括蓋件，用于自邊緣部的一側(cè)覆蓋噴嘴的外表面；以及抽吸泵，用于經(jīng)由該蓋件抽吸噴嘴的內(nèi)部。
通過(guò)如上操作，清洗設(shè)備包括一種用于自邊緣部的一側(cè)覆蓋噴嘴的外表面的蓋件，以及一種用于經(jīng)由該蓋件抽吸噴嘴的內(nèi)部的抽吸泵。因此，抽吸泵經(jīng)由蓋件抽吸存在于噴嘴中的溶液、清洗劑等。換句話(huà)說(shuō)，在清洗劑在噴嘴內(nèi)部和供給通道內(nèi)部流通的情況下，當(dāng)該噴嘴內(nèi)部或者該供給通道內(nèi)部存在溶液，抽吸泵抽吸該溶液，并抽吸清洗劑以使該清洗劑在該噴嘴內(nèi)部和該供給通道內(nèi)部流通。
此外，抽吸泵用于給噴嘴內(nèi)部供應(yīng)溶液，在這種情況中，例如，該抽吸泵抽吸溶液以給該噴嘴內(nèi)部供應(yīng)其內(nèi)容納溶液的溶液容納單元中的溶液。
這里，使清洗劑在噴嘴內(nèi)部或者噴嘴內(nèi)部和供給通道內(nèi)部流通以及給該噴嘴內(nèi)部供應(yīng)溶液可由單個(gè)抽吸泵來(lái)完成。換句話(huà)說(shuō)，例如，通過(guò)采用一種包括切換部的結(jié)構(gòu)，該切換部可在流通清洗劑與供應(yīng)溶液之間進(jìn)行切換，可利用單個(gè)抽吸泵實(shí)現(xiàn)該清洗劑的流通和該溶液的供給。
優(yōu)選的，清洗設(shè)備包括一種具有噴孔的頭部，該頭部可朝向噴嘴的外表面噴射清洗劑。
這里，重要的是噴射給噴嘴外表面的清洗劑在凸出式噴嘴形狀的情況中近似垂直地至少?lài)娤驀娮爝吘壝?、或者在平面式噴嘴形狀的情況中近似垂直地噴向噴孔和該噴孔的周緣，且優(yōu)選其速度快速。
通過(guò)如上操作，清洗設(shè)備包括一種具有噴孔的頭部，該頭部可朝向噴嘴的外表面噴射清洗劑。因此，由于從頭部的噴孔朝向噴嘴的外表面噴射清洗劑，就利用該清洗劑清洗該外表面。換句話(huà)說(shuō)，例如，通過(guò)重復(fù)地自噴嘴噴射溶液，在噴嘴的外表面、尤其是噴嘴的邊緣部側(cè)的外表面，溶液附著并固著而產(chǎn)生固著物質(zhì)。然后，由于溶液重復(fù)地附著并固著，固著物質(zhì)在邊緣部一直固著到溶液噴孔，就有可能發(fā)生噴嘴堵塞。但通過(guò)朝向噴嘴的邊緣部噴射清洗劑，依據(jù)該清洗劑的清洗作用，可以清除存在于該噴嘴的邊緣部側(cè)的外表面的溶液固著物質(zhì)以及存在于溶液噴孔的固著物質(zhì)。因此，可防止噴嘴堵塞。
優(yōu)選的，一種可朝向噴嘴的外表面噴射清洗劑的噴孔設(shè)在蓋件上，以及抽吸泵自該噴孔抽吸被噴射給外表面的清洗劑。
通過(guò)如上操作，可從由蓋件提供的噴孔抽吸噴射給噴嘴外表面的清洗劑。換句話(huà)說(shuō)，可經(jīng)由單個(gè)蓋件把清洗劑噴射給噴嘴的外表面以及利用抽吸泵抽吸所噴射的清洗劑。即，通過(guò)從蓋件朝向噴孔噴射的清洗劑，可清洗并清除易于發(fā)生堵塞的噴嘴邊緣部的固著物質(zhì)，并依據(jù)抽吸泵的抽吸操作順暢地清洗該噴嘴內(nèi)部和供給通道內(nèi)部。
優(yōu)選的，給清洗劑提供高頻振動(dòng)。
通過(guò)如上操作，例如，由于給清洗劑提供兆赫茲的高頻振動(dòng)，通過(guò)使水顆粒加速，能夠容易地清洗并清除用普通液態(tài)清洗劑難以清除的亞微細(xì)顆粒。
優(yōu)選的，液體噴射裝置包括溶液容納部，用于容納將經(jīng)由供給通道供應(yīng)給噴嘴的溶液；以及振動(dòng)生成設(shè)備，用于通過(guò)給容納在該溶液容納部中的溶液提供振動(dòng)來(lái)分散包含在該溶液中的細(xì)顆粒。
這里，細(xì)顆粒是包含在構(gòu)成溶液的溶質(zhì)中的各種細(xì)顆粒，當(dāng)溶液是油墨時(shí)，該細(xì)顆粒相當(dāng)于構(gòu)成例如著色劑、添加劑、分散劑等成分的各種顆粒，當(dāng)溶液是導(dǎo)電膏劑時(shí)，該細(xì)顆粒相當(dāng)于各種金屬顆粒如Ag(銀)、Au(金)等。
通過(guò)如上操作，提供一種用于容納將經(jīng)由供給通道供應(yīng)給噴嘴的溶液的溶液容納單元。此外，提供一種通過(guò)給容納在溶液容納單元中的溶液提供振動(dòng)來(lái)分散包含在該溶液中的細(xì)顆粒的振動(dòng)生成設(shè)備。因此，由于振動(dòng)生成設(shè)備給容納在溶液容納單元中的溶液提供振動(dòng)以攪動(dòng)和分散該溶液中的細(xì)顆粒，該溶液中細(xì)顆粒的密度處于均勻狀態(tài)。換句話(huà)說(shuō)，細(xì)顆粒不易于凝聚而形成凝聚體。因此，例如，當(dāng)溶液從溶液容納單元供應(yīng)給噴嘴時(shí)，可減少凝聚體堵塞噴嘴的可能性，以及減少細(xì)顆粒凝聚體堵塞噴嘴或者供給通道的可能性。
此外，由于振動(dòng)生成設(shè)備通過(guò)輻射超聲波給溶液提供振動(dòng)，可經(jīng)由溶劑給該溶液中的細(xì)顆粒提供基于超聲波輻射而生成的細(xì)微振動(dòng)，以有效地?cái)噭?dòng)和分散該細(xì)顆粒，并提供該細(xì)顆粒密度的均勻狀態(tài)。
此外，通過(guò)從溶液容納單元的外部輻射超聲波，可給溶液提供振動(dòng)而不接觸該溶液，并適當(dāng)?shù)胤稚⒃撊芤褐械募?xì)顆粒。因此，可提高有關(guān)細(xì)顆粒在溶液中的分散操作的效率。
優(yōu)選的，在停止自噴嘴噴射溶液時(shí)，清洗設(shè)備可在清洗劑填充該噴嘴或者該噴嘴和供給通道的狀態(tài)下停止流通該清洗劑。
通過(guò)如上操作，由于在噴嘴不噴射溶液時(shí)以及在清洗劑填充該噴嘴或者該噴嘴和供給通道的狀態(tài)下清洗設(shè)備停止流通該清洗劑，例如，即便在細(xì)顆粒的凝聚體、雜質(zhì)等固著在該供給通道內(nèi)部或者該噴嘴內(nèi)部的情況下，也能夠確保該清洗劑有充足的時(shí)間作用于該細(xì)顆粒的凝聚體、雜質(zhì)等。因此，可有效地清洗噴嘴內(nèi)部或者供給通道內(nèi)部。
優(yōu)選的，噴嘴直徑優(yōu)選小于20μm、更優(yōu)選不大于10μm、更優(yōu)選不大于8μm、以及更優(yōu)選不大于4μm。
依照本發(fā)明，其特征在于提供一種具有傳統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)的超微小直徑的噴嘴，以使電場(chǎng)集中在該噴嘴邊緣部并增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度。有關(guān)使噴嘴直徑小型化，隨后將詳細(xì)說(shuō)明。在這種情況中，可噴射液滴而不需要面向噴嘴邊緣部的反電極。例如，在不存在反電極且基體件設(shè)置為面向噴嘴邊緣部的狀態(tài)下，當(dāng)該基體件是導(dǎo)電材料時(shí)，在相對(duì)于該基體件的接收面與該噴嘴邊緣部平面對(duì)稱(chēng)的位置感生具有相反極性的鏡像電荷，以及當(dāng)該基體件是絕緣材料時(shí)，在相對(duì)于該基體件的接收面依據(jù)該基體件的導(dǎo)電性所確定的對(duì)稱(chēng)位置感生具有相反極性的鏡像電荷。于是，利用在噴嘴邊緣部感生的電荷與鏡像電荷之間的靜電力，執(zhí)行液滴飛射。
但是，盡管可不需要反電極，但該反電極可同時(shí)使用。當(dāng)同時(shí)使用反電極時(shí)，期望沿著該反電極的面向表面放置基體件，并垂直于自噴嘴的液滴噴射方向放置該反電極的面向表面?？衫脟娮炫c反電極之間電場(chǎng)的靜電力來(lái)引導(dǎo)飛行液滴，以及通過(guò)使反電極接地，可經(jīng)由該反電極使充電液滴放電，并可獲得減少電荷積聚的效果。因此，同時(shí)采用反電極是更優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。
(1)優(yōu)選的，噴嘴由電絕緣材料形成，且一種用于施加噴射電壓的電極插入該噴嘴內(nèi)部或者形成一種作為該電極的電鍍層。
(2)優(yōu)選的，噴嘴由電絕緣材料形成，且電極插入該噴嘴內(nèi)部或者形成作為該電極的鍍層，以及一種用于噴射的電極還設(shè)在該噴嘴的外部。
位于噴嘴外部的噴射用電極例如設(shè)在噴嘴邊緣側(cè)的端面處且在該噴嘴邊緣部側(cè)的側(cè)表面的整個(gè)周緣上或者其一部分上。
通過(guò)如(1)和(2)操作，除了上述本發(fā)明效果外，可增強(qiáng)噴射力。因此，即便噴嘴直徑進(jìn)一步地小型化，也能夠以低壓噴射液滴。
(3)優(yōu)選的，基體件由導(dǎo)電材料或者絕緣材料形成。
(4)優(yōu)選的，施加給噴射電極的噴射電壓V滿(mǎn)足以下方程(1)的范圍。
hγπϵ0d>V>γkd2ϵ0---(1)]]>其中，γ溶液的表面張力[N/m]，ε0電常數(shù)[F/m]，d噴嘴直徑[m]，h噴嘴與基體件之間的距離[m]，以及k取決于噴嘴形狀的比例常數(shù)(1.5＜k＜8.5)。
(5)優(yōu)選的，所施加的噴射電壓不大于1000[V]。
通過(guò)這樣設(shè)定噴射電壓的上限，能夠使噴射控制變得容易，并通過(guò)增強(qiáng)裝置耐用性以及通過(guò)執(zhí)行安全措施而容易增強(qiáng)可靠性(6)優(yōu)選的，所施加的噴射電壓不大于500[V]。
通過(guò)這樣設(shè)定噴射電壓的上限，能夠使噴射控制變得容易，并通過(guò)進(jìn)一步增強(qiáng)裝置耐用性以及通過(guò)執(zhí)行安全措施而更容易增強(qiáng)可靠性(7)優(yōu)選將噴嘴與基體件之間的距離設(shè)定為不大于500[μm]，因?yàn)檫@樣即便使噴嘴直徑微小也可獲得高著落準(zhǔn)確度。
(8)優(yōu)選的，給噴嘴內(nèi)的溶液施加壓力。
(9)當(dāng)以單脈沖執(zhí)行噴射時(shí)，可采用這樣一種脈沖寬度Δt，其不小于由以下方程(2)確定的時(shí)間常數(shù)τ。
τ=ϵσ---(2)]]>這里，ε溶液的介電常數(shù)[F/m]，以及σ溶液導(dǎo)電率[S/m]。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1A是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ0.2[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為2000[μm]，圖1B是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ0.2[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為100[μm]，圖2A是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ0.4[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為2000[μm]，圖2B是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ0.4[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為100[μm]，圖3A是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ1[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為2000[μm]，圖3B是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ1[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為100[μm]，圖4A是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ8[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為2000[μm]，圖4B是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ8[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為100[μm]，圖5A是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ20[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為2000[μm]，圖5B是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ20[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為100[μm]，圖6A是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ50[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為2000[μm]，圖6B是表示一種電場(chǎng)強(qiáng)度分布的示圖，其中，噴嘴直徑為Φ50[μm]且噴嘴至反電極的距離設(shè)定為100[μm]，圖7是表示在圖1至圖6所示每種條件下的最大電場(chǎng)強(qiáng)度的表格，圖8是表示噴嘴的噴嘴直徑與當(dāng)液面位于該噴嘴的邊緣位置時(shí)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度之間關(guān)系的圖表，圖9是表示噴嘴的噴嘴直徑、在噴嘴邊緣部噴射的液滴開(kāi)始飛行時(shí)的噴射開(kāi)始電壓、在初始噴射液滴的瑞利極限時(shí)的電壓值以及該噴射開(kāi)始電壓與瑞利極限電壓的比之間關(guān)系的圖表，圖10是一幅用噴嘴直徑與強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域之間關(guān)系描繪的圖表，圖11是表示第一實(shí)施例中的靜電吸引式液體噴射頭100的透視圖，其中，該液體噴射頭100的一部分被切除，圖12是表示一種設(shè)在液體噴射頭100內(nèi)的液室結(jié)構(gòu)從底面看的剖視圖，圖13是表示一種設(shè)在液體噴射頭100內(nèi)的噴嘴板104的示圖，圖14是沿圖13所示切割線(xiàn)XIV-XIV的剖視圖，圖15A是表示在一種液體溶液室側(cè)具有圓形的例子中噴嘴內(nèi)通道形狀的透視圖，其中，該噴嘴內(nèi)通道的一部分被切除，圖15B是表示在一種通道側(cè)表面為錐形圓周面的例子中噴嘴內(nèi)通道形狀的透視圖，其中，該噴嘴內(nèi)通道的一部分被切除，圖15C是表示在一種錐形圓周面與線(xiàn)性通道相結(jié)合的例子中噴嘴內(nèi)通道形狀的透視圖，其中，該噴嘴內(nèi)通道的一部分被切除，圖16是表示上述液體噴射頭100的制造方法的一步驟的示圖，圖17A是表示上述液體噴射頭100的制造方法的一步驟的俯視圖，圖17B是沿線(xiàn)XVII-XVII的一部分的剖視圖，圖18是表示上述液體噴射頭100的制造方法的一步驟的示圖，圖19是表示上述液體噴射頭100的制造方法的一步驟的示圖，圖20是表示上述液體噴射頭100的制造方法的一步驟的示圖，圖21是表示上述液體噴射頭100的制造方法的一步驟的示圖，圖22A是表示在不噴射情況下的時(shí)間與施加給溶液的電壓之間關(guān)系的圖表，圖22B是表示在不噴射情況下的噴嘴103的狀態(tài)的剖視圖，圖22C是表示在噴射情況下的時(shí)間與施加給溶液的電壓之間關(guān)系的圖表，圖22D是表示在噴射情況下的噴嘴103的狀態(tài)的剖視圖，圖23是表示第二實(shí)施例的液體噴射裝置1020的簡(jiǎn)圖，
圖24A是表示在不噴射情況下的時(shí)間與施加給溶液的電壓之間關(guān)系的圖表，圖24B是表示在不噴射情況下的噴嘴1021的狀態(tài)的剖視圖，圖24C是表示在噴射情況下的時(shí)間與施加給溶液的電壓之間關(guān)系的圖表，圖24D是表示在噴射情況下的噴嘴1021的狀態(tài)的剖視圖，圖25是表示第二實(shí)施例中液體噴射裝置1020的噴嘴1021的剖視圖，圖26是表示當(dāng)?shù)诙?shí)施例中的液體噴射裝置1020待命進(jìn)行噴射時(shí)的電壓施加圖形的示圖，圖27是表示第二實(shí)施例中的液體噴射裝置1020的一種測(cè)試驅(qū)動(dòng)圖形的示圖，圖28是表示采用第二實(shí)施例的液體噴射裝置1020作為試驗(yàn)例的試驗(yàn)條件與試驗(yàn)結(jié)果的表格，圖29是表示第三實(shí)施例的液體噴射裝置1040的示圖，圖30A是表示第三實(shí)施例的液體噴射裝置1040的噴嘴內(nèi)通道1022中的溶液在噴嘴1021的邊緣部處形成凹狀彎月面的狀態(tài)的示圖，圖30B是表示第三實(shí)施例的液體噴射裝置1040的噴嘴內(nèi)通道1022中的溶液在噴嘴1021的邊緣部處形成凸?fàn)顝澰旅娴臓顟B(tài)的示圖，圖30C是表示第三實(shí)施例的液體噴射裝置的噴嘴內(nèi)通道1022中的溶液的液面被拉入達(dá)一預(yù)定距離的狀態(tài)的示圖，圖31是表示第四實(shí)施例的液體噴射裝置的示圖，圖32A是表示在不噴射情況下的時(shí)間與施加給溶液的電壓之間關(guān)系的圖表，圖32B是表示在不噴射情況下的噴嘴2021的狀態(tài)的剖視圖，圖32C是表示在噴射情況下的時(shí)間與施加給溶液的電壓之間關(guān)系的圖表，圖32D是表示在噴射情況下的噴嘴2021的狀態(tài)的剖視圖，圖33A是表示從噴孔側(cè)看的第四實(shí)施例的液體噴射裝置2020的噴嘴2021的俯視圖，圖33B是表示第四實(shí)施例的液體噴射裝置2020的噴嘴2021的剖視圖，圖34A是表示作為第四實(shí)施例的液體噴射裝置2020的比較例，在不提供疏水涂層的情況下噴嘴2104的邊緣處形成凹狀彎月面的狀態(tài)的剖視圖，圖34B是表示在噴嘴2104邊緣處形成凹狀彎月面之后形成凸?fàn)顝澰旅娴臓顟B(tài)的剖視圖，圖34C是表示在噴嘴2104邊緣處形成凸?fàn)顝澰旅嬷笕芤涸谠搰娮?104處鋪展的狀態(tài)的剖視圖，圖35A是表示在第四實(shí)施例的液體噴射裝置2020的噴嘴2021邊緣處形成凹狀彎月面的狀態(tài)的剖視圖，圖35B是表示在噴嘴2021邊緣處形成凹狀彎月面之后形成凸?fàn)顝澰旅娴臓顟B(tài)的剖視圖，圖35C是表示在噴嘴2021邊緣處形成凸?fàn)顝澰旅嬷笤搹澰旅娴那首兊酶蟮臓顟B(tài)的剖視圖，圖36A是表示自噴嘴側(cè)看的另一種噴嘴2021的俯視圖，圖36B表示另一種噴嘴2021的剖視圖，圖37是表示第五實(shí)施例的液體噴射裝置的噴嘴2021的剖視圖，圖38是表示一種試驗(yàn)的條件和結(jié)果的表格，該試驗(yàn)用于比較噴嘴處疏水涂覆處理的效果，圖39是表示第六實(shí)施例中的液體噴射裝置3100的簡(jiǎn)圖，圖40是表示在液體噴射裝置3100的構(gòu)造中與溶液噴射操作直接相關(guān)的構(gòu)造的示圖，圖41A是表示在不噴射情況下的時(shí)間與施加給溶液的電壓之間關(guān)系的圖表，圖41B是表示在不噴射情況下的噴嘴3050的狀態(tài)的剖視圖，圖41C是表示在噴射情況下的時(shí)間與施加給溶液的電壓之間關(guān)系的圖表，
圖41D是表示在噴射情況下的噴嘴3050的狀態(tài)的剖視圖，圖42是用于說(shuō)明每個(gè)實(shí)施例的噴嘴的電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算的示圖，圖43是一種液體噴射機(jī)構(gòu)的側(cè)剖視圖，以及圖44是說(shuō)明依據(jù)每個(gè)實(shí)施例的液體噴射裝置中的距離-電壓關(guān)系的噴射狀態(tài)的示圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將利用附圖描述實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。在下述實(shí)施例中，盡管提供了技術(shù)上適于實(shí)施本發(fā)明的各種限定，但這些限定不用于在以下實(shí)施例和所示例子中限制本發(fā)明的范圍。
設(shè)在下述實(shí)施例的靜電吸引式液體噴射裝置和液體噴射裝置中的每個(gè)噴嘴的噴嘴直徑優(yōu)選不大于30[μm]、更優(yōu)選小于20[μm]、更優(yōu)選不大于10[μm]、更優(yōu)選不大于8[μm]、更優(yōu)選不大于4[μm]。參照?qǐng)D1A至圖6A以及圖1B至圖6B說(shuō)明噴嘴直徑與電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。對(duì)應(yīng)于圖1A至圖6A，表示在噴嘴直徑為Φ0.2，0.2，1，8和20[μm]的情況下以及作為參照的一種傳統(tǒng)使用的噴嘴直徑為50[μm]的情況下的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。對(duì)應(yīng)于圖1B至圖6B，表示在噴嘴直徑為Φ0.2，0.2，1，8和20[μm]的情況下以及作為參照的一種傳統(tǒng)使用的噴嘴直徑為50[μm]的情況下的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。
這里在每幅圖中，噴嘴中心位置指示位于噴嘴邊緣處的液體噴射孔的液體噴射面的中心位置。此外，圖1A至圖6A表示當(dāng)噴嘴與反電極之間距離設(shè)定為2000[μm]時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布，以及圖1B至圖6B表示當(dāng)噴嘴與反電極之間距離設(shè)定為100[μm]時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。這里，施加電壓被設(shè)定為在每種情況中都恒定為200[V]。圖中的分導(dǎo)線(xiàn)指示電場(chǎng)強(qiáng)度從1×106[V/m]到1×107[V/m]的范圍。
圖7表示在每種情況下的最大電場(chǎng)的表格。
根據(jù)圖1A至圖6A以及圖1B至圖6B，認(rèn)識(shí)到若噴嘴直徑不小于Φ20[μm]則電場(chǎng)強(qiáng)度分布會(huì)擴(kuò)散至一大區(qū)域這個(gè)事實(shí)(參見(jiàn)圖5A和圖5B)。此外，根據(jù)圖7的表格，認(rèn)識(shí)到噴嘴與反電極之間距離影響電場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)事實(shí)。
由這些事情，當(dāng)噴嘴直徑不大于Φ8[μm]時(shí)(參見(jiàn)圖4A和圖4B)，電場(chǎng)強(qiáng)度集中且至反電極的距離變化幾乎不影響電場(chǎng)強(qiáng)度分布。因此，當(dāng)噴嘴直徑不大于Φ8[μm]時(shí)，可以執(zhí)行穩(wěn)定噴射而不受到該反電極的位置準(zhǔn)確度以及基體件的性質(zhì)和厚度的不均勻性的影響。
接著，在圖8中表示噴嘴的噴嘴直徑與當(dāng)液面位于該噴嘴的邊緣位置時(shí)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。
根據(jù)圖8所示圖表，認(rèn)識(shí)到當(dāng)噴嘴直徑不大于Φ4[μm]時(shí)，電場(chǎng)集中變得極大且最大電場(chǎng)強(qiáng)度變高。因此，由于可使溶液的初始噴射速度變大，液滴的噴射穩(wěn)定性增強(qiáng)且噴嘴邊緣部處電荷的移動(dòng)速度加快，于是噴射響應(yīng)性得到改進(jìn)。
接著，以下說(shuō)明可充給所噴射液滴的最大電荷量?？紤]到液滴的瑞利分裂(瑞利極限)，可充給液滴的電荷量表示為以下方程(3)。
q=8×π×ϵ0×γ×d038---(3)]]>其中，q提供瑞利極限的電荷量[C]，ε0電常數(shù)[F/m]，γ溶液的表面張力[N/m]，以及d0滴徑[m]。
利用上述方程(3)算得的電荷量q越靠近瑞利極限值，靜電力越強(qiáng)且噴射穩(wěn)定性越好。但當(dāng)其太靠近瑞利極限值時(shí)，溶液會(huì)在噴嘴的液體噴射孔處擴(kuò)散，從而缺乏噴射穩(wěn)定性。
這里，圖9是表示噴嘴的噴嘴直徑、在噴嘴邊緣部噴射的液滴開(kāi)始飛行時(shí)的噴射開(kāi)始電壓、在初始噴射液滴的瑞利極限時(shí)的電壓值以及該噴射開(kāi)始電壓與瑞利極限電壓的比之間關(guān)系的圖表。
由圖9所示圖表，在噴嘴直徑從Φ0.2[μm]到Φ4[μm]的范圍內(nèi)，噴射開(kāi)始電壓與瑞利極限電壓的比超過(guò)0.6，獲得的液滴充電效率的結(jié)果有利，因而認(rèn)為在該范圍內(nèi)可以執(zhí)行穩(wěn)定噴射。
例如，在一種表示噴嘴直徑與強(qiáng)電場(chǎng)(不小于1×106[V/m])區(qū)域之間關(guān)系的圖表中，顯示了當(dāng)該噴嘴直徑不大于Φ0.2[μm]時(shí)電場(chǎng)集中區(qū)域變得極窄這個(gè)事實(shí)。由此，表明了所噴射液滴不能夠充分地接收用于加速的能量且飛行穩(wěn)定性降低這個(gè)事實(shí)。因而，噴嘴直徑優(yōu)選設(shè)定為大于Φ0.2[μm]。
以下描述采用本發(fā)明的六個(gè)實(shí)施例。
參照?qǐng)D11至圖21描述第一實(shí)施例。作為采用本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖11所示，一種靜電吸引式液滴噴射裝置包括具有第一液室隔離件106，106...和第二液室隔離件107，107...且作為凸?fàn)顝澰旅娉尚尾康撵o電吸引式液體噴射頭100；給該液體噴射頭100的每條溶液供給通道101提供溶液供給壓力的供給泵；以及用于驅(qū)動(dòng)該液體噴射頭100的電路(圖13和14中表示的噴射電壓施加部25和反電極23)。
利用圖11說(shuō)明液體噴射頭100。這里，圖11是表示作為采用本發(fā)明的實(shí)施例的液體噴射頭100的底面的透視圖，該底面位于紙張的前側(cè)且該底面的一部分被切除。如圖11所示，液體噴射頭100包括液室結(jié)構(gòu)102和噴嘴板104，在該液室結(jié)構(gòu)102內(nèi)，多條溶液供給通道形成為液室，該噴嘴板104具有與該液室結(jié)構(gòu)102的底部連接、自其邊緣部噴射作為液滴的可充電溶液、具有超微小直徑且與各條溶液供給通道101對(duì)應(yīng)的噴嘴103。
以下說(shuō)明液室結(jié)構(gòu)102。圖12是從一條溶液供給通道101的底面方向看的主要表示該溶液供給通道101的剖視圖。如圖11和圖12所示，液室結(jié)構(gòu)102包括液室側(cè)壁105，其中，相對(duì)于該液室側(cè)壁105凸出形成的多個(gè)第一液室隔離件106，106...相互平行地設(shè)在該液室側(cè)壁105上。第二液室隔離件107分別疊置在第一液室隔離件106上，且該第二液室隔離件107經(jīng)由粘接層108粘接并固定到第一液室隔離件106上。于是，在液室側(cè)壁105上，通過(guò)相互平行地設(shè)置多對(duì)均由第一液室隔離件106和第二液室隔離件107組成的凸出件形成多個(gè)槽。然后，一種蓋板110經(jīng)由粘接層109粘接并固定到第二液室隔離件107，107...上，以面對(duì)液室側(cè)壁105并覆蓋多個(gè)槽。于是，就利用一對(duì)第一液室隔離件106、一對(duì)第二液室隔離件107、液室側(cè)壁105以及蓋板110形成多條分隔的溶液供給通道101。每條溶液供給通道101的底部在此液室結(jié)構(gòu)102的底面處敞開(kāi)，且通過(guò)使隨后將要描述的一種噴嘴板104粘接并固定到該液室結(jié)構(gòu)102的底面上來(lái)封阻每條溶液供給通道101。噴嘴103對(duì)應(yīng)于每條溶液供給通道101地形成在噴嘴板104上。
每條溶液供給通道101在靠近液室側(cè)壁105的頂緣面111時(shí)變窄，在該頂緣面111附近形成窄槽118。在蓋板110的頂部處，形成有液體入口119和與其連接的歧管120。于是，對(duì)于用蓋板110覆蓋的每條溶液供給通道101，每條溶液供給通道101的頂緣部經(jīng)由歧管120和液體入口119與一種其內(nèi)儲(chǔ)存溶液的液體供給源連接。此液體噴射頭100包括一種用于給每條溶液供給通道101提供溶液供給壓力的供給泵(溶液供給部)，液體供給源利用此供給泵提供的壓力給每條溶液供給通道101供應(yīng)溶液。此供給泵通過(guò)維持供給壓力在溶液不會(huì)從噴嘴103邊緣部溢出的范圍內(nèi)來(lái)供給該溶液，如隨后將要描述的。
控制電極121設(shè)在液室隔離件106和107的側(cè)壁上，以及絕緣層125設(shè)在該控制電極121上。用絕緣層125覆蓋控制電極121以使溶液供給通道101的內(nèi)壁絕緣能防止經(jīng)由存在于隨后將要描述的噴嘴板104的噴射電極與該控制電極121之間的溶液發(fā)生閃擊。有關(guān)絕緣層125的材料和厚度，有必要考慮溶液的導(dǎo)電性和施加電壓來(lái)確定它們。作為絕緣層125，一種依據(jù)蒸發(fā)法由聚對(duì)二甲苯基樹(shù)脂形成的絕緣層以及一種依據(jù)CVD方法由SiO2，Si3N4形成的絕緣層是適合的。
在一種與液室側(cè)壁105的一個(gè)表面連接的驅(qū)動(dòng)基板122處形成有對(duì)應(yīng)于每條溶液供給通道101的導(dǎo)電圖形123，該表面與該液室側(cè)壁105的提供有第一液體隔離件106的那個(gè)表面相對(duì)，以及該導(dǎo)電圖形123和控制電極121依據(jù)引線(xiàn)結(jié)合法經(jīng)由導(dǎo)線(xiàn)124連接。
液室隔離件106和107是由壓電陶瓷材料形成且沿疊置方向和相互相反的方向電介質(zhì)極化的壓電陶瓷板，該壓電陶瓷材料是具有鐵電性的鋯鈦酸鉛(PZT)。通過(guò)給控制電極121施加電壓，液室隔離件106和107改變形狀并給溶液供給通道101中的溶液提供壓力。但是，利用液室隔離件106和107自身的壓力，不能從隨后將要描述的噴嘴103的邊緣部噴射液滴，只是形成從該噴嘴103的邊緣部起凸出至外部的凸?fàn)顝澰旅?。換句話(huà)說(shuō)，這些液室隔離件106，106...和液室隔離件107，107...構(gòu)成一種凸?fàn)顝澰旅嫘纬刹?，該凸?fàn)顝澰旅嫘纬刹坑糜谛纬擅織l噴嘴內(nèi)通道145的溶液呈凸?fàn)盥∑鸬臓顟B(tài)。
接著，說(shuō)明噴嘴板104。圖13是表示噴嘴板104的底面的示圖，以及圖14是沿圖13所示切割線(xiàn)XIV-XIV的剖視圖。噴嘴板104包括作為基體且電絕緣的基板141；形成在該基板141的表面141a上的多個(gè)噴射電極142，142...；以及經(jīng)由該多個(gè)噴射電極142，142...疊置在該基板141的整個(gè)表面141a上的噴嘴層143。
基板141的背面141b經(jīng)由粘接劑或其類(lèi)似物固定在上述液室結(jié)構(gòu)102的底面上。此外，多個(gè)通孔141c，141c...形成在基板141上，這些通孔141c，141c...布置為分別對(duì)應(yīng)于溶液供給通道101，從而與各條溶液供給通道101連通。換句話(huà)說(shuō)，通孔141c構(gòu)成溶液供給通道101的底部。
噴射電極142，142...形成為對(duì)應(yīng)于各個(gè)通孔141c。每個(gè)噴射電極142都形成在基板的表面141a上以封阻對(duì)應(yīng)的通孔141c，且當(dāng)從底面看時(shí)每個(gè)噴射電極142都與對(duì)應(yīng)通孔141c交疊。換句話(huà)說(shuō)，每個(gè)噴射電極142都面對(duì)對(duì)應(yīng)的溶液供給通道101并構(gòu)成對(duì)應(yīng)溶液供給通道101的底面。通孔142a形成在噴射電極142的交疊部處，且此通孔142a與對(duì)應(yīng)溶液供給通道101連通。此外，整體成形導(dǎo)線(xiàn)144與每個(gè)噴射電極142連接，且每條導(dǎo)線(xiàn)144都與一種隨后將要描述的偏壓電源30連接。盡管在此圖中當(dāng)從底面看時(shí)噴射電極142呈環(huán)形且導(dǎo)線(xiàn)144呈矩形，但本發(fā)明并不限于此形狀。
多個(gè)噴嘴103，103...整體成形在噴嘴層143上，且該多個(gè)噴嘴103，103...排列成一行。每個(gè)噴嘴103形成為相對(duì)于基板141垂直豎立(垂下)。這些噴嘴103，103...設(shè)置為分別對(duì)應(yīng)于溶液供給通道101，且當(dāng)從底面看時(shí)每個(gè)噴嘴103與對(duì)應(yīng)通孔141c交疊。每個(gè)噴嘴形成有一種從其邊緣部起沿著其中心線(xiàn)穿入的噴嘴內(nèi)通道145，且一種作為該噴嘴內(nèi)通道145的一端的噴孔103a形成在每個(gè)噴嘴103的該邊緣部處。噴嘴內(nèi)通道145經(jīng)由噴射電極142的通孔142a與對(duì)應(yīng)的溶液供給通道101連通，且該噴射電極142面對(duì)該噴嘴內(nèi)通道145。供應(yīng)給每條溶液供給通道101的溶液也供應(yīng)給通孔141c和噴嘴內(nèi)通道145，并直接與每條溶液供給通道101和噴嘴內(nèi)通道145中的噴射電極142接觸。這里，在圖中，多個(gè)噴嘴103，103...排列成一行。但是，它們也可排列成兩行或者排列成矩陣形狀。
包括這些噴嘴103，103...的噴嘴層143具有電絕緣性，且噴嘴內(nèi)通道145的內(nèi)表面也具有電絕緣性。此外，包括這些噴嘴103，103...的噴嘴層143具有疏水性(例如，噴嘴層14由含氟樹(shù)脂形成)，或者一種具有疏水性的疏水層可形成在該噴嘴103，103...的表面層上(例如，一種金屬層形成在該噴嘴103，103...的表面層上，此外在該金屬層上，通過(guò)對(duì)該金屬與疏水樹(shù)脂之間進(jìn)行共析電鍍形成疏水層)。這里，疏水性是排斥由噴嘴103噴射的溶液的特性。此外，通過(guò)選擇與溶液對(duì)應(yīng)的疏水處理方法，可以控制噴嘴層的疏水性。作為疏水處理方法，一種電沉積包含氟的陽(yáng)離子或陰離子樹(shù)脂的方法、一種涂覆或燒結(jié)氟化高聚物、硅樹(shù)脂和聚甲基硅氧烷的方法、一種共析電鍍氟化高聚物的方法、一種非晶合金膜蒸發(fā)方法、以及一種使例如有機(jī)硅化合物層、氟化含硅化合物層或其類(lèi)似層居中粘接在依據(jù)等離子CVD方法等離子聚合作為單體的六甲基二硅氧烷形成的二甲基聚硅氧烷系統(tǒng)上的方法都是可適用的。
以下將更詳細(xì)地說(shuō)明各個(gè)噴嘴103。對(duì)于噴嘴103，其邊緣部和噴嘴內(nèi)通道145的孔徑是不變的，且如所述，其形成一種超微小直徑。噴嘴103形成為使其直徑朝向邊緣部變窄，且形成為一種無(wú)限接近圓錐形的截頭圓錐形。作為每個(gè)部分尺寸的一個(gè)具體例子，噴嘴內(nèi)通道145的內(nèi)徑(即，噴孔103a的直徑)優(yōu)選不大于30[μm]、進(jìn)一步地小于20[μm]、進(jìn)一步地不大于10[μm]、進(jìn)一步地不大于8[μm]以及進(jìn)一步地不大于4[μm]，在本實(shí)施例中該噴嘴內(nèi)通道145的內(nèi)徑設(shè)定為1[μm]。然后，噴嘴103的邊緣部外徑設(shè)定為2[μm]，該噴嘴103的根部直徑設(shè)定為5[μm]，以及該噴嘴103的高度設(shè)定為100[μm]。
這里，噴嘴103的每個(gè)尺寸都不限于上述一個(gè)例子。具體的，噴嘴內(nèi)徑在用于實(shí)現(xiàn)噴射電壓不小于1000[V]的范圍內(nèi)，這種噴射電壓能利用隨后將要描述的電場(chǎng)集中效應(yīng)噴射液滴，例如，該噴嘴直徑不大于70[μm]、更優(yōu)選地，該直徑不大于20[μm]，該直徑被設(shè)定為根據(jù)目前噴嘴成形技術(shù)可以形成供溶液通過(guò)的通孔的其下限值。此外，盡管這些噴嘴103，103...的形狀優(yōu)選相等，但不同形狀也是可允許的。
這里，噴嘴內(nèi)通道145的形狀可以不如圖14所示形成內(nèi)徑恒定的直線(xiàn)。例如，如圖15A所示，其可這樣形成以給位于噴嘴內(nèi)通道145的溶液供給通道101側(cè)的邊緣部處的剖面形狀提供圓度。此外，如圖15B所示，可使位于噴嘴內(nèi)通道145的溶液供給通道101側(cè)的邊緣部處的內(nèi)徑大于噴射側(cè)的邊緣部的內(nèi)徑，且該噴嘴內(nèi)通道145的內(nèi)表面形成為錐形圓周面形狀。此外，如圖15C所示，僅噴嘴內(nèi)通道145的后述溶液供給通道101側(cè)的邊緣部形成為錐形圓周面形狀，而與該錐形圓周面相對(duì)的噴射邊緣部側(cè)形成內(nèi)徑恒定的直線(xiàn)。
接著，說(shuō)明一種用于驅(qū)動(dòng)此液體噴射頭100的電路結(jié)構(gòu)。此用于驅(qū)動(dòng)液體噴射頭100的電路包括一種用于給每個(gè)上述噴射電極142，142...施加噴射電壓的噴射電壓施加部25(表示在圖13中)；一種面對(duì)上述噴嘴103，103...的面對(duì)表面23a以及一種用于支承基體件200的反電極23(表示在圖14中)，該基體件200接收該面對(duì)表面23a處的液滴。
對(duì)應(yīng)于每個(gè)噴射電極142，噴射電壓施加部25包括一種用于給噴射電極142施加直流偏壓電壓的偏壓電源30；以及一種用于給該噴射電極142施加脈沖電壓的噴射電源29，該脈沖電壓與該偏壓電壓疊加以具備噴射所需要的電位。偏壓電源30和噴射電源29可以為所有噴射電極142，142...共用，在這種情況中，該噴射電源29分別給這些噴射電極142，142...施加脈沖電壓。
有關(guān)偏壓電源30的偏壓電壓，通過(guò)施加一種總在不執(zhí)行溶液噴射范圍內(nèi)的電壓，預(yù)先降低了噴射時(shí)施加的電壓寬度，從而改進(jìn)噴射時(shí)的響應(yīng)性。
噴射電源29僅在執(zhí)行溶液噴射時(shí)使脈沖電壓與偏壓電壓疊加，并將其分別施加給噴射電極142，142...。脈沖電壓的值被設(shè)定為使此時(shí)的疊加電壓V滿(mǎn)足以下方程(1)的條件。
hγπϵ0d>V>γkd2ϵ0---(1)]]>其中，γ溶液的表面張力[N/m]，ε0電常數(shù)[F/m]，d噴嘴直徑[m]，h噴嘴與基體件之間的距離[m]，以及k取決于噴嘴形狀的比例常數(shù)(1.5＜k＜8.5)。
對(duì)于一個(gè)引用的例子，所施加的偏壓電壓為DC300[V]，所施加的脈沖電壓為100[V]。因此，噴射時(shí)的疊加電壓將是400[V]。
反電極23包括垂直于噴嘴103，103...的面對(duì)表面23a，且沿著該面對(duì)表面23a支承基體件200。作為一個(gè)例子，噴嘴103，103...的邊緣部至反電極23的面對(duì)表面23a的距離被設(shè)定為100[μm]。
此外，由于反電極23接地，該反電極23總是維持大地電位。因此，在施加脈沖電壓時(shí)，利用產(chǎn)生在每個(gè)噴嘴103的邊緣部與面對(duì)表面23a之間的電場(chǎng)，將依據(jù)靜電力噴射的液滴引導(dǎo)至反電極23。
這里，由于液體噴射頭100通過(guò)使噴嘴103，103...小型化導(dǎo)致與該各個(gè)噴嘴103，103...的邊緣部處的電場(chǎng)集中相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大來(lái)噴射液滴，所以可以噴射液滴而不利用反電極23進(jìn)行引導(dǎo)。但是，優(yōu)選在噴嘴103，103...與反電極23之間利用靜電力進(jìn)行引導(dǎo)。此外，通過(guò)將反電極23接地，可使充電液滴放電。
以下將說(shuō)明供應(yīng)給此液體噴射頭100且從該液體噴射頭100噴出的溶液。
作為該溶液的例子，對(duì)于有機(jī)液體，可采用水、COCl2、HBr、HNO3、H3PO4、H2SO4、SOCl2、SO2Cl2、FSO2H等。對(duì)于無(wú)機(jī)液體，可采用醇類(lèi)如甲醇、n-丙醇、異丙醇、n-丁醇、2-甲基-1-丙醇、叔丁醇、4-甲基-2-戊醇、苯甲醇、α-萜品醇、乙二醇、丙三醇、二乙二醇、三乙二醇等；酚類(lèi)如苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對(duì)甲酚等；醚類(lèi)如二惡烷、糠醛、乙二醇二甲醚、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、二甘醇一乙醚、二甘醇一丁醚、二甘醇一丁醚乙酸酯、氯四甲代氧丙烷等；酮類(lèi)如丙酮、乙基-甲基酮、2-甲基-4-戊酮、苯乙酮等；脂肪酸類(lèi)如甲酸、乙酸、二氯乙酸鹽、三氯乙酸鹽等；酯類(lèi)如甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、3-甲氧丁基乙酸酯、乙酸正戊酯、丙酸乙酯、乳酸乙酯、苯甲酸甲酯、丙二酸二乙酯、酞酸二甲酯、酞酸二乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、乙酸溶纖劑、二甘醇一丁醚乙酸酯、乙酰乙酸乙酯、氰基乙酸甲酯、氰基乙酸乙酯等；含氮化合物如硝基甲烷、硝基苯、乙腈、丙腈、丁二腈、戊腈、苯基腈、乙胺、二乙胺、乙二胺、苯胺、N-甲基苯胺、N，N-二甲基苯胺、鄰甲苯胺、對(duì)甲苯胺、哌啶、吡啶、α-甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、喹啉、丙二胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N，N，N′，N′-四甲基脲、N-甲基吡咯烷酮等；含硫化合物如二甲亞砜、環(huán)丁砜等；烴類(lèi)如苯、對(duì)甲基異丙基苯、萘、環(huán)己基苯、環(huán)己撐等；鹵代烴類(lèi)如1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，1，2-四氯乙烷、1，1，2，2-四氯乙烷、五氯乙烷、1，2-二氯乙烯(順式)、四氯乙烯、2-氯丁烷、1-氯-2-甲基丙烷、2-氯-2-甲基丙烷、溴代甲烷、三溴代甲烷、1-溴代丙烷等。此外，兩或多種上述每種液體可混合用作所述溶液。
此外，采用包含大量高導(dǎo)電性材料(銀顏料等)的導(dǎo)電膏劑，以及在執(zhí)行噴射的情況下，對(duì)于將溶解或分散到上述液體中且不包括使噴嘴堵塞的粗顆粒在內(nèi)的目標(biāo)材料，沒(méi)有特別限制。對(duì)于熒光材料例如PDP、CRT、FED等，可采用傳統(tǒng)已知的而沒(méi)有任何特別限制。例如，作為紅色熒光材料，可采用(Y，Gd)BO3:Eu，YO3:Eu等，作為紅色熒光材料，可采用Zn2SiO4:Mn，BaAl12O19:Mn，(Ba，Sr，Mg)O·α-Al2O3:Mn等，作為藍(lán)色熒光材料，可采用BaMgAl14O23:Eu，BaMgAl10O17:Eu等。為使上述目標(biāo)材料牢固地附著在記錄介質(zhì)上，優(yōu)選添加各種粘接劑。作為所采用的粘接劑，例如，可采用纖維素及其衍生物如乙基纖維素、甲基纖維素、硝化纖維素、醋酸纖維素、羥乙基纖維素等；醇酸樹(shù)脂；(甲基)丙烯酸樹(shù)脂及其金屬鹽如聚甲基丙烯酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂、2-乙基己基甲基丙烯酸甲脂·甲基丙烯酸的共聚物、甲基丙烯酸月桂酯·甲基丙烯酸-2-羥乙酯的共聚物等；聚(甲基)丙烯酰胺樹(shù)脂如聚-N-異丙基丙烯酰胺、聚-N，N-二甲基丙烯酰胺等；苯乙烯樹(shù)脂如聚苯乙烯、丙烯腈·苯乙烯的共聚物、苯乙烯·馬來(lái)酸的共聚物、苯乙烯·異戊二烯的共聚物等；各種飽合或不飽合聚酯樹(shù)脂；聚烯烴樹(shù)脂如聚丙烯等；鹵代聚合物如聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等；乙烯樹(shù)脂如聚乙烯乙酸脂、氯乙烯·聚乙烯乙酸的共聚物等；聚碳酸酯樹(shù)脂；環(huán)氧樹(shù)脂；聚氨酯樹(shù)脂；聚縮醛樹(shù)脂如聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇縮乙醛等；聚乙烯樹(shù)脂如乙烯·乙酸乙烯的共聚物、乙烯·丙烯酸乙酯的聚合樹(shù)脂等；酰胺樹(shù)脂如苯代三聚氰胺等；尿素樹(shù)脂；密胺樹(shù)脂；聚乙烯醇樹(shù)脂及其陰離子陽(yáng)離子退化物；聚乙烯基砒絡(luò)烷酮及其共聚物；烯化氧的均聚物、共聚物及交聯(lián)物如聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烯羧酸脂等；聚亞烷基二醇如聚乙二醇、聚丙二醇等；聚醚多醇；SBR，NBR乳膠；糊精；海藻酸鈉；天然或半合成樹(shù)脂如明膠及其衍生物、酪蛋白、木槿屬木薯、胺黃樹(shù)膠、支鏈淀粉、阿拉伯樹(shù)膠、角豆莢膠、瓜爾膠、果膠、角叉菜膠、動(dòng)物膠、白蛋白、各種淀粉、玉米淀粉、海芋根、富諾林、瓊脂、大豆蛋白等；萜烯樹(shù)脂；酮類(lèi)樹(shù)脂；松香和松香脂；聚乙烯基甲基醚、聚乙烯亞胺、聚磺苯乙烯、聚磺乙烯等。這些樹(shù)脂不僅能用作均聚物，而且能在相互可溶的范圍內(nèi)混和使用。
作為一種代表性例子，當(dāng)本實(shí)施例的液體噴射裝置用作圖案形成方法時(shí)，其可用于顯示用途。具體的，其可用于等離子體顯示器的熒光材料的成形、等離子體顯示器的肋條的成形、等離子體顯示器的電極的成形、CRT的熒光材料的成形、FED(場(chǎng)致發(fā)射式顯示器)的熒光材料的成形、FED的肋條的成形、液晶顯示器用濾色器(RGB彩色層，黑基質(zhì)層)、液晶顯示器用間隔件(與黑基質(zhì)對(duì)應(yīng)的圖案、網(wǎng)點(diǎn)圖案等)。這里所述的肋條一般指隔離件，取等離子體顯示器作為例子，該肋條用于分隔每種顏色的等離子體區(qū)域。對(duì)于其它用途，其可用于顯微鏡、圖形涂覆作半導(dǎo)體用途的磁性材料、鐵磁介質(zhì)物質(zhì)、導(dǎo)電膏劑(導(dǎo)線(xiàn)、天線(xiàn))等，作為圖形顯示用途，其可用于普通印刷、特定介質(zhì)(膜、織物、鋼板)上的印刷、曲面印刷、各種印刷版的平版，作為處理用途，可采用本實(shí)施例涂覆粘接劑、密封劑等，作為生物工藝、醫(yī)學(xué)用途，其可用于醫(yī)藥品(例如一種混合多種小量成分的醫(yī)藥品)、試樣涂覆以供基因診斷等。
接著，說(shuō)明液體噴射頭100的一種制造方法。
為制造液體噴射頭100，在單獨(dú)制造液室結(jié)構(gòu)102和噴嘴板104之后，將該噴嘴板104粘接并固定到該液室結(jié)構(gòu)102的底面上。
為制造液室結(jié)構(gòu)102，首先預(yù)備由構(gòu)成液室側(cè)壁105的鋯鈦酸鹽(PZT)制成的壓電材料、第一液體隔離件106和第二液室隔離件107，以及通過(guò)采用刮刀法、絲網(wǎng)印刷法等，形成具有預(yù)定厚度的片狀。通過(guò)使用粘接接著，通過(guò)使用將成為粘接層108的粘接劑疊置一對(duì)片材，形成壓電疊置件，隨后，依據(jù)已知方法執(zhí)行極化處理，從而沿著上側(cè)片材和下側(cè)片材的厚度方向以及它們相互相反的方向?qū)λ鼈冞M(jìn)行極化。
接著，利用工具(例如，金剛石板)研磨上述通過(guò)疊置片材對(duì)構(gòu)成的壓電疊置件，從而在上述壓電疊置件上平行地形成多個(gè)將構(gòu)成溶液供給通道101的槽部。
隨后，依據(jù)已知方法例如電鍍等給構(gòu)成槽部的液室隔離件106和107形成電極。這里，在該槽部的底面處，未形成電極。于是，當(dāng)將作為粘接層109的粘接劑涂覆到液室隔離件107的頂部上并施加蓋板110時(shí)，就制成了用相互平行形成的多條溶液供給通道101構(gòu)成的液室結(jié)構(gòu)102。然后，一種驅(qū)動(dòng)基板122與液室側(cè)壁105連接，導(dǎo)線(xiàn)124的一個(gè)端部與每個(gè)電極121連接，該導(dǎo)線(xiàn)124的另一個(gè)端部與導(dǎo)電圖形123連接。
另一方面，為制造噴嘴板104，如圖16所示，首先準(zhǔn)備一種具有扁平板狀的基板141(這里，多個(gè)通孔141c還未形成在該基板141上)，依據(jù)涂層形成方法如PVD方法、CVD方法、電鍍方法等在該基板141的表面141a的整個(gè)面上形成導(dǎo)電涂層142b，以及依據(jù)照相平版印刷方法在該導(dǎo)電涂層142b上形成抗蝕劑150，150...。這里，抗蝕劑150在平面圖中的形狀為一種從底視圖中看的噴射電極142與導(dǎo)線(xiàn)144相結(jié)合的形狀。另外，基板141可以是玻璃基板、硅片或樹(shù)脂基板，但具有電絕緣性。
接著，當(dāng)利用作為掩膜的抗蝕劑150，150...在導(dǎo)電涂層142b上進(jìn)行蝕刻時(shí)，該導(dǎo)電涂層142b就具有其經(jīng)處理的形狀，并隨后除去該抗蝕劑150，150...(參照?qǐng)D17A和圖17B)。按照這種方式，由于經(jīng)由涂覆步驟、掩膜步驟和形狀處理步驟同時(shí)形成多個(gè)噴射電極142，142...，噴嘴板104的生產(chǎn)率高。
接著，在基板141的整個(gè)表面141a上形成抗蝕劑層(感光樹(shù)脂層)143b，以覆蓋所有這些噴射電極142，142...和這些導(dǎo)線(xiàn)144，144...(參見(jiàn)圖18)。這些抗蝕劑層143b可是正類(lèi)型或者負(fù)類(lèi)型?？刮g劑層143b具有感光樹(shù)脂的性質(zhì)，對(duì)于其組成，PMMA，SU8等是優(yōu)選的。
接著，依據(jù)將要形成的多個(gè)噴嘴103，103...的形狀利用電子束、毫微微秒激光器等對(duì)抗蝕劑層143b進(jìn)行曝光。換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)抗蝕劑層143b是正類(lèi)型時(shí)，該抗蝕劑層的與噴射電極142，142...的通孔142a相交疊的一部分被曝光至深層，以及位于多個(gè)噴嘴103，103...之間的一部分被曝光至中層。另一方面，當(dāng)抗蝕劑層143b是負(fù)類(lèi)型時(shí)，該抗蝕劑層143b的將成為多個(gè)噴嘴103，103...的一部分被曝光。這里，抗蝕劑層143b可不經(jīng)由電子束或毫微微秒激光器來(lái)曝光，而經(jīng)由可見(jiàn)光、紫外光、準(zhǔn)分子激光器、i-線(xiàn)、g-線(xiàn)等來(lái)曝光。換句話(huà)說(shuō)，用于曝光的電磁輻射(廣泛意義的光)都可用于對(duì)抗蝕劑層143b進(jìn)行曝光。
接著，通過(guò)在抗蝕劑層143b上涂覆顯影劑，依據(jù)曝光形狀除去該抗蝕劑層143b，并形成相對(duì)于基板141豎立的多個(gè)噴嘴103，103...(參見(jiàn)圖19)。另外，在圖19中，噴嘴形狀為圓錐形或截頭圓錐形。但其也可為平面形狀而不突出。
這里，若抗蝕劑層143b為正類(lèi)型且具有感光樹(shù)脂的性質(zhì)，由于輻射能在其靠近被曝光的抗蝕劑層143b的表面?zhèn)葧r(shí)變大且相反在其靠近基板141側(cè)時(shí)變小，所以顯影劑的溶解性在其靠近基板141側(cè)時(shí)變小。因此，若抗蝕劑層143b為正類(lèi)型，可容易地形成一種在靠近基板141側(cè)時(shí)直徑變大且呈近似圓錐形或截頭圓錐形的噴嘴103，103...。此外，由于通過(guò)在抗蝕劑層143b上形成涂層并隨后通過(guò)僅對(duì)該抗蝕劑層143b進(jìn)行曝光/顯影來(lái)同時(shí)形成多個(gè)噴嘴103，103...，所以該液體噴射頭的生產(chǎn)率高。
接著，依據(jù)照相平版印刷方法在基板141的背面141b處形成抗蝕涂層151(參見(jiàn)圖20)。這里，該抗蝕涂層在平面圖中看的形狀是一種在將成為通孔141c，141c...的一部分處具有開(kāi)口的形狀。然后，當(dāng)以抗蝕涂層151作為掩膜在基板141上進(jìn)行蝕刻時(shí)，就在該基板141上形成多個(gè)通孔141c，141c...，之后除去抗蝕涂層151(參見(jiàn)圖21)。于是，制得噴嘴板104。
接著，通過(guò)使形成在基板141上的通孔141c，141c...面向液室結(jié)構(gòu)102的各條溶液供給通道101，將該基板的背面141b連接到該液室結(jié)構(gòu)102的底面上(參見(jiàn)圖21)。此外，使偏壓電源30和噴射電壓源29與每條導(dǎo)線(xiàn)144，144...電連接。于是，制得液體噴射頭100。
另外，根據(jù)需要，對(duì)噴嘴103，103...的表面進(jìn)行疏水處理。例如，通過(guò)由具有疏水性的感光樹(shù)脂(含氟感光樹(shù)脂)形成抗蝕劑層143b，將噴嘴103，103...的表面構(gòu)造為具有疏水性，或者通過(guò)在形成噴嘴103，103...之后在用抗蝕劑遮掩每個(gè)噴孔103a的噴嘴103的表面上形成金屬涂層(例如，Ni，Au，Pt等)并通過(guò)依據(jù)共析電鍍?cè)谠摻饘偻繉优c含氟樹(shù)脂之間形成疏水涂層(遮掩該噴孔103a的抗蝕劑最后將被除去)，將噴嘴103，103...的表面構(gòu)造為具有疏水性。該具有疏水性的感光樹(shù)脂是這樣一種感光樹(shù)脂，其中，利用溶解在PTFE、FEP分散體系中的氟樹(shù)脂或者平均粒徑約0.2μm的全氟溶劑形成的且由AsahiGlass Co.，Ltd制造的從百分之幾到百分之幾十的Cytop分散并混和到一種紫外光敏樹(shù)脂中，在該分散體系中，更優(yōu)選采用具有低熔點(diǎn)的FEP。此外，在該分散體系中，可采用由DuPont Co.，Ltd制造的MDFFEP 120-J(54wt％，水分散型)、由Asahi Glass Co.，Ltd制造的Fluon×AD911(60wt％，水分散型)等。此外，用于二代平版印刷術(shù)用抗蝕劑的聚合物也可是含氟感光樹(shù)脂，例如氟被引入聚合物主鏈的聚合物以及氟被引入支鏈的聚合物。
如上所述的制造方法，由于僅通過(guò)對(duì)抗蝕劑層143b進(jìn)行曝光和顯影來(lái)形成噴嘴103，103...，考慮到該噴嘴103的形狀靈活性、制造成本以及與長(zhǎng)尺寸線(xiàn)性頭的對(duì)應(yīng)，這是有利的。例如，為制造日本專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)No.2001-68827中公開(kāi)的那種噴頭，由于以硅基板為基體且微孔形成在該硅基板上，可認(rèn)為本實(shí)施例的制造方法能更方便地靈活改變噴嘴的形狀，本實(shí)施例的制造方法還利于制造長(zhǎng)尺寸線(xiàn)性頭以及本實(shí)施例還利于降低噴頭100的制造成本。
接著，說(shuō)明液體噴射頭100的驅(qū)動(dòng)方法和該液體噴射頭100的液滴噴射操作。圖22A是表示在不噴射情況下的時(shí)間(水平軸)與施加給溶液的電壓(垂直軸)之間關(guān)系的圖表，圖22B是表示在不噴射情況下的噴嘴103的狀態(tài)的剖視圖，圖22C是表示在噴射情況下的時(shí)間(水平軸)與施加給溶液的電壓(垂直軸)之間關(guān)系的圖表，圖22D是表示在噴射情況下的噴嘴103的狀態(tài)的剖視圖。
在可充電溶液通過(guò)供給泵且經(jīng)由液體入口119和歧管120供應(yīng)給噴嘴內(nèi)通道145的狀態(tài)下，偏壓電壓通過(guò)每個(gè)偏壓電源30且經(jīng)由每個(gè)噴射電極142供應(yīng)給該溶液(參見(jiàn)圖22A)。在這種狀態(tài)下，溶液被充電，且在每個(gè)噴嘴103的邊緣部處形成溶液呈凹狀凹進(jìn)的彎月面(參見(jiàn)圖22B)。
然后，對(duì)于噴嘴103，103...中將噴射液滴的噴嘴103，噴射電壓源29經(jīng)由噴射電極142給溶液施加脈沖電壓，與此脈沖電壓同步地還將脈沖電壓施加給控制電極121(參見(jiàn)圖22C)。當(dāng)脈沖電壓施加給控制電極121時(shí)，液室隔離件106和107膨大且溶液供給通道101的容量減小，因此該溶液供給通道101內(nèi)的溶液壓力增大。相應(yīng)的，在噴嘴103的邊緣部處形成呈凸?fàn)钌熘镣獠康膹澰旅?。此外，由于幾乎在給噴射電極142施加脈沖電壓的同時(shí)給控制電極121施加脈沖電壓，電場(chǎng)就在該呈凸?fàn)钌熘镣獠康膹澰旅娴捻敳刻幖?，最終，微小液滴克服溶液的表面張力被噴射至反電極側(cè)(參見(jiàn)圖22D)。
接著，當(dāng)施加給噴射電極142的脈沖電壓終止且施加給控制電極121的脈沖電壓終止時(shí)，通過(guò)增大溶液供給通道101的容量在噴嘴103的邊緣部處形成溶液呈凹狀凹進(jìn)的彎月面，且溶液經(jīng)由液體入口119和歧管120供應(yīng)給該已噴射液體的噴嘴103的噴嘴內(nèi)通道145。
另外，在以上說(shuō)明書(shū)中，利用施加給控制電極121的脈沖電壓，液室隔離件106和107膨大且溶液供給通道101的容量增大。但相反，可利用施加給控制電極121的脈沖電壓收縮液室隔離件106和107，從而減小溶液供給通道101的容量。但在這種情況中，在噴射的時(shí)候，當(dāng)給噴射電極142施加脈沖電壓時(shí)，不給控制電極121施加脈沖電壓，而在不噴射的時(shí)候，當(dāng)給噴射電極142施加偏壓電壓時(shí)，給控制電極121施加脈沖電壓。此外，作為另一種噴頭驅(qū)動(dòng)方法，利用噴射電壓依據(jù)噴嘴103的彎月面位置而不同這個(gè)事實(shí)，當(dāng)彎月面位置低于該噴嘴103的邊緣時(shí)給噴射電極142施加一種不噴射電壓V0，并通過(guò)給控制電極121施加脈沖電壓，改變?nèi)芤汗┙o通道101的容量，由此通過(guò)控制從可在該電壓V0下噴射的噴嘴103的邊緣噴出的彎月面位置來(lái)控制噴射。
此外，在噴射的時(shí)候，通過(guò)經(jīng)由作為壓電元件的液室隔離件106和107給溶液供給通道101內(nèi)的溶液施加壓力，來(lái)形成呈凸?fàn)畹膹澰旅?。但是，也可利用加熱器等使溶液供給通道101內(nèi)的溶液薄膜沸騰以給溶液施加壓力，來(lái)形成呈凸?fàn)畹膹澰旅?。由于凸?fàn)顝澰旅娉尚尾恳淖儑娮靸?nèi)通道145中溶液的壓力，所以該彎月面成形部可以是一種改變?nèi)芤汗┙o通道101的容量的方法，一種通過(guò)利用靜電力彎曲溶液供給通道101的壁來(lái)改變?nèi)萘康撵o電吸引法也是可以的。另外，盡管可在不形成凸?fàn)顝澰旅娴那闆r下執(zhí)行噴射，但考慮到使噴射電壓恒定，在形成凸?fàn)顝澰旅娴那闆r下執(zhí)行噴射能可靠地控制液滴噴射以及控制成本。
作為一種使用上述液體噴射頭100的方法，例如，當(dāng)上述液體噴射頭100(主要的，液室結(jié)構(gòu)102和噴嘴板104)在與基體件200平行的平面內(nèi)相對(duì)于該基體件200相對(duì)移動(dòng)時(shí)，液滴選擇性地從每個(gè)噴嘴103的邊緣部噴出，從而在該基體件200的表面上形成一種由落在該基體件200表面上的液滴變?yōu)辄c(diǎn)所構(gòu)成的圖形。此外，由于多個(gè)噴嘴103，103...排列成一行，通過(guò)沿著與噴嘴103，103...行垂直的方向移動(dòng)基體件200以及通過(guò)選擇性地從每個(gè)噴嘴103的邊緣部噴射液滴，可在該基體件200的表面上形成一種由落在該基體件200表面上的液滴變?yōu)辄c(diǎn)所構(gòu)成的圖形。由于液體噴射頭100包括多個(gè)噴嘴103，103...，可快速地形成圖形。此外，可將液體噴射頭100用于以下任一用途電路布線(xiàn)圖的形成；金屬超細(xì)顆粒布線(xiàn)圖的形成；碳納米管、其前驅(qū)體及催化裝置的形成；鐵電陶瓷及其前驅(qū)體的布線(xiàn)圖案的形成；高聚物分子及其前驅(qū)體的高定向；區(qū)域提純；徵珠控制；放射鉆孔；特定構(gòu)造的形成。
如所述，由于上述液體噴射頭100經(jīng)由噴嘴103噴射液滴，該噴嘴103具有傳統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)的微小直徑，所以就利用噴嘴內(nèi)通道145中處于充電狀態(tài)的溶液使電場(chǎng)集中，從而增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度。因此，現(xiàn)在可用比傳統(tǒng)更低的電壓、經(jīng)由具有微小直徑(例如，內(nèi)徑100[μm])的噴嘴噴射溶液，這被傳統(tǒng)認(rèn)為是幾乎不可能的，因?yàn)椴捎梦磮?zhí)行電場(chǎng)集中的這種結(jié)構(gòu)噴嘴，噴射所需要的電壓變得過(guò)高。
接著，由于其具有微小直徑，可進(jìn)行控制以在低噴嘴傳導(dǎo)性的作用下容易地減少每單位時(shí)間的噴射量，實(shí)現(xiàn)以足夠小的滴徑(依據(jù)每個(gè)上述條件為0.8[μm])噴射溶液而不縮小脈沖寬度。
此外，由于所噴射液滴是充電的，即便其是微小液滴，蒸汽壓也會(huì)降低且汽化受到抑制，從而減少液滴量的損失，實(shí)現(xiàn)飛行穩(wěn)定性并防止液滴的著落準(zhǔn)確性降低。
此外，由于噴嘴103，103...的表面具有疏水性，在不應(yīng)噴射溶液時(shí)，該噴嘴103，103...內(nèi)的溶液不會(huì)滴落或者流出。此外，由于噴嘴103，103...的表面具有疏水性，不會(huì)由于附著在噴孔103a周緣的溶液而對(duì)液滴噴射造成負(fù)面影響。此外，由于噴嘴103，103...的表面具有疏水性，噴射時(shí)形成的彎月面成形為一種精確凸?fàn)?，從而穩(wěn)定地噴射液滴。
此外，由于在給每個(gè)噴嘴103內(nèi)的溶液施加脈沖電壓的幾乎同時(shí)，給該噴嘴103內(nèi)的溶液施加壓力，即便施加給噴射電極142的脈沖電壓是低壓，也噴射液滴。換句話(huà)說(shuō)，現(xiàn)在可用比傳統(tǒng)更低的電壓、經(jīng)由具有微小直徑的噴嘴噴射溶液，這被認(rèn)為是幾乎不可能的，因?yàn)閲娚渌枰碾妷鹤兊眠^(guò)高。
另外，為給噴嘴103提供電鍍潤(rùn)濕效果(electrowetting effect)，電極(例如，在上述疏水涂層之下形成的金屬涂層)可設(shè)在噴嘴103的周緣，或者電極可設(shè)在噴嘴內(nèi)通道145的內(nèi)表面處且介電涂層覆蓋于其上。然后，通過(guò)給此電極施加電壓，可依據(jù)電鍍潤(rùn)濕效果增強(qiáng)噴嘴內(nèi)通道145的內(nèi)表面相對(duì)于噴射電極142給其施加電壓的溶液的潤(rùn)濕性，從而可適當(dāng)?shù)貓?zhí)行噴射并增強(qiáng)該噴射的響應(yīng)性。
此外，噴射電壓施加部25總是給每個(gè)噴射電極142施加偏壓電壓，并以脈沖電壓作為觸發(fā)器來(lái)噴射液滴。但是，也可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)總是給每個(gè)噴射電極142施加具有噴射所需要振幅的交流電或者連續(xù)矩形波以及通過(guò)改變其頻率的高低來(lái)執(zhí)行噴射。必要的是給溶液充電以噴射液滴，以及當(dāng)以超過(guò)溶液充電速度的頻率施加噴射電壓時(shí)不執(zhí)行噴射，而當(dāng)其切換至一種能夠充分地給該溶液充電的頻率時(shí)執(zhí)行噴射。因此，通過(guò)進(jìn)行控制以用一種比在不執(zhí)行噴射時(shí)可進(jìn)行噴射的頻率更大的頻率施加噴射電壓以及以降低該頻率至僅當(dāng)要執(zhí)行噴射時(shí)才進(jìn)行噴射的頻率帶，可以控制溶液的噴射。在這種情況中，由于施加給溶液的電位本身沒(méi)有發(fā)生變化，還可增強(qiáng)時(shí)間響應(yīng)性，從而可改善液滴的著落準(zhǔn)確性。
參照?qǐng)D23至圖28說(shuō)明采用本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖23是表示采用本發(fā)明液體噴射裝置的第二實(shí)施例中的液體噴射裝置1020的整體結(jié)構(gòu)。在圖23中，該裝置被表示為沿著噴嘴1021切除該裝置的一部分。首先，參照?qǐng)D23說(shuō)明液體噴射裝置1020的整體結(jié)構(gòu)。
此液體噴射裝置1020包括噴嘴1021，具有超微小直徑且用于自其邊緣部噴射可充電溶液的液滴；反電極1023，具有面對(duì)該噴嘴1021的邊緣部的面對(duì)表面并支承一種用于接收著落液滴的基體件1099；溶液供給通道1031，用于給該噴嘴1021內(nèi)的通道1022供應(yīng)溶液；噴射電壓施加部1025，用于給該噴嘴1021內(nèi)的溶液施加噴射電壓；以及操作控制部1050，用于控制利用該噴射電壓施加部1025施加噴射電壓的操作。上述噴嘴1021、溶液供給部1031的部分結(jié)構(gòu)以及噴射電壓施加部1025的部分結(jié)構(gòu)利用噴嘴板1026一體形成。
在圖23中，為便于說(shuō)明，表示了這樣一種狀態(tài)，其中，噴嘴1021的邊緣部面向上且反電極1023設(shè)在該噴嘴1021的上方。但實(shí)際上，這樣使用該裝置使噴嘴1021面向水平方向或者面向比該水平方向更優(yōu)選的下方，該噴嘴1021垂直面向下。
作為利用上述液體噴射裝置1020噴射的溶液例子，對(duì)于有機(jī)液體，可采用水、COCl2、HBr、HNO3、H3PO4、H2SO4、SOCl2、SO2Cl2、FSO2H等。對(duì)于無(wú)機(jī)液體，可采用醇類(lèi)如甲醇、n-丙醇、異丙醇、n-丁醇、2-甲基-1-丙醇、叔丁醇、4-甲基-2-戊醇、苯甲醇、α-萜品醇、乙二醇、丙三醇、二乙二醇、三乙二醇等；酚類(lèi)如苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對(duì)甲酚等；醚類(lèi)如二惡烷、糠醛、乙二醇二甲醚、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、二甘醇一乙醚、二甘醇一丁醚、二甘醇一丁醚乙酸酯、氯四甲代氧丙烷等；酮類(lèi)如丙酮、乙基-甲基酮、2-甲基-4-戊酮、苯乙酮等；脂肪酸類(lèi)如甲酸、乙酸、二氯乙酸鹽、三氯乙酸鹽等；酯類(lèi)如甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、3-甲氧丁基乙酸酯、乙酸正戊酯、丙酸乙酯、乳酸乙酯、苯甲酸甲酯、丙二酸二乙酯、酞酸二甲酯、酞酸二乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、乙酸溶纖劑、二甘醇一丁醚乙酸酯、乙酰乙酸乙酯、氰基乙酸甲酯、氰基乙酸乙酯等；含氮化合物如硝基甲烷、硝基苯、乙腈、丙腈、丁二腈、戊腈、苯基腈、乙胺、二乙胺、乙二胺、苯胺、N-甲基苯胺、N，N-二甲基苯胺、鄰甲苯胺、對(duì)甲苯胺、哌啶、吡啶、α-甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、喹啉、丙二胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N，N，N′，N′-四甲基脲、N-甲基吡咯烷酮等；含硫化合物如二甲亞砜、環(huán)丁砜等；烴類(lèi)如苯、對(duì)甲基異丙基苯、萘、環(huán)己基苯、環(huán)己撐等；鹵代烴類(lèi)如1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，1，2-四氯乙烷、1，1，2，2-四氯乙烷、五氯乙烷、1，2-二氯乙烯(順式)、四氯乙烯、2-氯丁烷、1-氯-2-甲基丙烷、2-氯-2-甲基丙烷、溴代甲烷、三溴代甲烷、1-溴代丙烷等。此外，兩或多種上述每種液體可混合用作所述溶液。
此外，采用包含大量高導(dǎo)電性材料(銀顏料等)的導(dǎo)電膏劑，以及在執(zhí)行噴射的情況下，對(duì)于將溶解或分散到上述液體中且不包括使噴嘴堵塞的粗顆粒在內(nèi)的目標(biāo)材料，沒(méi)有特別限制。對(duì)于熒光材料例如PDP、CRT、FED等，可采用傳統(tǒng)已知的而沒(méi)有任何特別限制。例如，作為紅色熒光材料，可采用(Y，Gd)BO3:Eu，YO3:Eu等，作為紅色熒光材料，可采用Zn2SiO4:Mn，BaAl12O19:Mn，(Ba，Sr，Mg)O·α-Al2O3:Mn等，作為藍(lán)色熒光材料，可采用BaMgAl14O23:Eu，BaMgAl10O17:Eu等。為使上述目標(biāo)材料牢固地附著在記錄介質(zhì)上，優(yōu)選添加各種粘接劑。作為所采用的粘接劑，例如，可采用纖維素及其衍生物如乙基纖維素、甲基纖維素、硝化纖維素、醋酸纖維素、羥乙基纖維素等；醇酸樹(shù)脂；(甲基)丙烯酸樹(shù)脂及其金屬鹽如聚甲基丙烯酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂、2-乙基己基甲基丙烯酸甲脂·甲基丙烯酸的共聚物、甲基丙烯酸月桂酯·甲基丙烯酸-2-羥乙酯的共聚物等；聚(甲基)丙烯酰胺樹(shù)脂如聚-N-異丙基丙烯酰胺、聚-N，N-二甲基丙烯酰胺等；苯乙烯樹(shù)脂如聚苯乙烯、丙烯腈·苯乙烯的共聚物、苯乙烯·馬來(lái)酸的共聚物、苯乙烯·異戊二烯的共聚物等；各種飽合或不飽合聚酯樹(shù)脂；聚烯烴樹(shù)脂如聚丙烯等；鹵代聚合物如聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等；乙烯樹(shù)脂如聚乙烯乙酸脂、氯乙烯·聚乙烯乙酸的共聚物等；聚碳酸酯樹(shù)脂；環(huán)氧樹(shù)脂；聚氨酯樹(shù)脂；聚縮醛樹(shù)脂如聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇縮乙醛等；聚乙烯樹(shù)脂如乙烯·乙酸乙烯的共聚物、乙烯·丙烯酸乙酯的聚合樹(shù)脂等；酰胺樹(shù)脂如苯代三聚氰胺等；尿素樹(shù)脂；密胺樹(shù)脂；聚乙烯醇樹(shù)脂及其陰離子陽(yáng)離子退化物；聚乙烯基砒絡(luò)烷酮及其共聚物；烯化氧的均聚物、共聚物及交聯(lián)物如聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烯羧酸脂等；聚亞烷基二醇如聚乙二醇、聚丙二醇等；聚醚多醇；SBR，NBR乳膠；糊精；海藻酸鈉；天然或半合成樹(shù)脂如明膠及其衍生物、酪蛋白、木槿屬木薯、胺黃樹(shù)膠、支鏈淀粉、阿拉伯樹(shù)膠、角豆莢膠、瓜爾膠、果膠、角叉菜膠、動(dòng)物膠、白蛋白、各種淀粉、玉米淀粉、海芋根、富諾林、瓊脂、大豆蛋白等；萜烯樹(shù)脂；酮類(lèi)樹(shù)脂；松香和松香脂；聚乙烯基甲基醚、聚乙烯亞胺、聚磺苯乙烯、聚磺乙烯等。這些樹(shù)脂不僅能用作均聚物，而且能在相互可溶的范圍內(nèi)混和使用。
作為一種代表性例子，當(dāng)液體噴射裝置1020用作圖案形成方法時(shí)，其可用于顯示用途。具體的，其可用于等離子體顯示器的熒光材料的成形、等離子體顯示器的肋條的成形、等離子體顯示器的電極的成形、CRT的熒光材料的成形、FED(場(chǎng)致發(fā)射式顯示器)的熒光材料的成形、FED的肋條的成形、液晶顯示器用濾色器(RGB彩色層，黑基質(zhì)層)、液晶顯示器用間隔件(與黑基質(zhì)對(duì)應(yīng)的圖案、網(wǎng)點(diǎn)圖案等)。這里所述的肋條一般指隔離件，取等離子體顯示器作為例子，該肋條用于分隔每種顏色的等離子體區(qū)域。對(duì)于其它用途，其可用于顯微鏡、圖形涂覆作半導(dǎo)體用途的磁性材料、鐵磁介質(zhì)物質(zhì)、導(dǎo)電膏劑(導(dǎo)線(xiàn)、天線(xiàn))等，作為圖形顯示用途，其可用于普通印刷、特定介質(zhì)(膜、織物、鋼板)上的印刷、曲面印刷、各種印刷版的平版，作為處理用途，可采用本實(shí)施例涂覆粘接劑、密封劑等，作為生物工藝、醫(yī)學(xué)用途，其可用于醫(yī)藥品(例如一種混合多種小量成分的醫(yī)藥品)、試樣涂覆以供基因診斷等。
上述噴嘴1021與隨后將要描述的噴嘴板1026的上表面層1026c形成一體，且相對(duì)于該噴嘴板1026的扁平板面垂直豎立。此外，在噴射液滴時(shí)，這樣噴嘴1021使其垂直面向基體件1099的接收面(液滴的著落面)。此外，在噴嘴1021內(nèi)，形成有一種從該噴嘴1021的邊緣部起沿著噴嘴中心穿入的噴嘴內(nèi)通道1022。噴嘴內(nèi)通道1022在噴嘴1021的邊緣處敞開(kāi)，從而在該噴嘴1021的邊緣處形成作為該噴嘴內(nèi)通道1022的一端的噴孔。噴嘴1021處形成的噴孔的直徑(即，噴嘴1021的內(nèi)徑)不大于30μm、更優(yōu)選小于20μm、更優(yōu)選不大于10μm、更優(yōu)選不大于8μm、更優(yōu)選不大于4μm。
以下將更詳細(xì)地說(shuō)明噴嘴1021。在噴嘴1021內(nèi)，其邊緣部和噴嘴內(nèi)通道1022的直徑是一致的，且如所述，它們形成為具有超微小直徑。作為每個(gè)部分尺寸的一個(gè)具體例子，噴嘴內(nèi)通道1022的內(nèi)徑設(shè)定為1[μm]，噴嘴1021的邊緣部外徑設(shè)定為2[μm]，該噴嘴1021的根部直徑設(shè)定為5[μm]，以及該噴嘴1021的高度設(shè)定為100[μm]，且其形成為一種無(wú)限接近圓錐形的截頭圓錐形。另外，噴嘴1021的高度可以是0[μm]。
另外，噴嘴內(nèi)通道1022的形狀可以不如圖23所示形成內(nèi)徑恒定的直線(xiàn)。例如，如圖15A所示，其可這樣形成以給位于噴嘴內(nèi)通道1022的隨后將要描述的溶液室1024側(cè)的邊緣部處的剖面形狀提供圓度。此外，如圖15B所示，可將位于噴嘴內(nèi)通道1022的隨后將要描述的溶液室1024側(cè)的邊緣部處的內(nèi)徑設(shè)定得大于噴射側(cè)的邊緣部的內(nèi)徑，且該噴嘴內(nèi)通道1022的內(nèi)表面形成為錐形圓周面形狀。此外，如圖15C所示，僅噴嘴內(nèi)通道1022的隨后將要描述的溶液室1024側(cè)的邊緣部形成為錐形圓周面形狀，而與該錐形圓周面相對(duì)的噴射邊緣部側(cè)形成內(nèi)徑恒定的直線(xiàn)。
液體供給部1031設(shè)在作為噴嘴板1026內(nèi)部的位置處以及噴嘴1021的根部處，且包括與噴嘴內(nèi)通道1022連通的溶液室1024；將溶液從外部溶液槽引導(dǎo)至該溶液室1024的供給通道1027，省略表示該外部溶液槽；以及給溶液室1024提供溶液供給壓力的供給泵。上述供給泵給噴嘴1021的邊緣部供應(yīng)溶液，且在供應(yīng)該溶液的同時(shí)維持供給壓力在不滴落溶液的范圍內(nèi)(參見(jiàn)圖24A和圖24B)。此外，此供給泵可以是依據(jù)溶液槽與噴嘴1021所處的位置利用壓力差的供給泵。此外，如第三實(shí)施例中所描述的，溶液供給部1031包括一種用于改變?nèi)芤菏?024的容量并控制溶液的供給壓力的機(jī)構(gòu)(參見(jiàn)圖29)。作為此用于控制溶液的供給壓力的機(jī)構(gòu)，一種改變電壓并改變?nèi)芤菏冶诘男螤畹臋C(jī)構(gòu)例如壓電元件、一種通過(guò)采用加熱器生成氣泡來(lái)改變?nèi)芤菏胰萘康臋C(jī)構(gòu)、或者一種利用靜電力改變?nèi)芤菏冶诘臋C(jī)構(gòu)都是可適用的。
噴射電壓施加部1025包括用于施加噴射電壓的噴射電極1028，該噴射電極1028設(shè)在噴嘴板1026的內(nèi)部以及溶液室1024與噴嘴內(nèi)通道1022之間的邊界位置處；總是給該噴射電極1028施加直流偏壓電壓的偏壓電源1030；以及給該噴射電極1028施加脈沖電壓的噴射電壓源1029，該脈沖電壓與該偏壓電壓相疊加得到噴射用電位。
上述噴射電極1028與溶液室1024中的溶液直接接觸以給該溶液充電并施加噴射電壓。
有關(guān)偏壓電源1030施加的偏壓電壓，通過(guò)總是施加一種在不執(zhí)行溶液噴射范圍內(nèi)的電壓，預(yù)先縮小噴射時(shí)施加的電壓寬度，由此噴射時(shí)的響應(yīng)性提高。
噴射電壓源1029受操作控制部1050的控制以?xún)H在執(zhí)行溶液噴射時(shí)使脈沖電壓與偏壓電壓疊加。脈沖電壓的值被設(shè)定為使此時(shí)的疊加電壓V滿(mǎn)足以下方程(1)的條件。
hγπϵ0d>V>γkd2ϵ0------(1)]]>其中，γ溶液的表面張力[N/m]，ε0電常數(shù)[F/m]，d噴嘴直徑[m]，h噴嘴與基體件之間的距離[m]以及k取決于噴嘴形狀的比例常數(shù)(1.5＜k＜8.5)。
當(dāng)疊加電壓V不小于噴射啟動(dòng)電壓Vc時(shí)，溶液就自噴嘴噴出。
作為一個(gè)例子，所施加的偏壓電壓為DC300[V]，所施加的脈沖電壓為100[V]。因此，噴射時(shí)的疊加電壓將是400[V]。
噴嘴板1026包括設(shè)在圖23所示最底層處的基底層1026a；設(shè)在該基底層1026a上的通道層1026b，該通道層1026b形成溶液的供給通道；以及進(jìn)一步形成在此通道層1026b上的頂面層1026c。上述噴射電極1028插入通道層1026b與頂面層1026c之間。
由硅基板、高絕緣樹(shù)脂或陶瓷形成上述基底層1026a，且一種可溶解樹(shù)脂層形成于其上，除了與一種用于形成供給通道1027和溶液室1024的預(yù)定圖形相對(duì)應(yīng)的部分以外除去該可溶解樹(shù)脂，然后在該被除去部分處形成絕緣樹(shù)脂層。此絕緣樹(shù)脂層成為通道層1026b。然后，通過(guò)無(wú)電電鍍一種導(dǎo)電元件(例如，NiP)在此絕緣樹(shù)脂層的頂面上形成噴射電極1028，并進(jìn)一步地在該噴射電極1028上形成具有絕緣性的抗蝕樹(shù)脂層。由于此抗蝕樹(shù)脂層將成為頂面層1026c，所以考慮到噴嘴1021的高度使該樹(shù)脂層形成為具有一定厚度。接著，依據(jù)電子束方法或者毫微微秒激光器對(duì)此絕緣抗蝕樹(shù)脂層進(jìn)行曝光以形成噴嘴形狀。還依據(jù)激光加工形成噴嘴內(nèi)通道1022。然后，除去與供給通道1027和溶液室1024的圖形相對(duì)應(yīng)的可溶解樹(shù)脂層，這些供給通道1027和溶液室1024相互連通，于是完成噴嘴板1026的制造。
另外具體的，頂面層1026c和噴嘴1021的材料可以是半導(dǎo)體如Si等、導(dǎo)電材料如Ni，SUS等、其它絕緣材料如環(huán)氧樹(shù)脂、PMMA、苯酚、鈉玻璃。
在對(duì)由抗蝕樹(shù)脂層形成的噴嘴基底件進(jìn)行無(wú)電Ni-P處理之后，利用氟化瀝青的共析體形成一種疏水性高于該噴嘴基底件的涂層。圖25是噴嘴1021的垂直剖視圖。如圖25所示，疏水涂層1101形成在噴嘴1021噴孔的周緣面處，以及疏水涂層1102形成在該噴嘴1021的內(nèi)表面處。
此外，在對(duì)噴嘴基底件進(jìn)行無(wú)電Ni-P處理之后，依照由C.Uemura& Co.，Ltd制造的Metaflon NF電鍍，使PTFE顆粒共析為鍍層以形成疏水涂層，或者涂覆由Asahi Glass Co.，Ltd等制造的產(chǎn)品名Cytop(注冊(cè)商標(biāo))以形成該疏水涂層。此外，陽(yáng)離子或陰離子含氟樹(shù)脂的電涂；氟化高聚物、硅樹(shù)脂和聚二甲基硅氧烷的涂覆；燒結(jié)；氟化高聚物的共析電鍍方法；非晶質(zhì)合金膜的蒸發(fā)法；使涂層如有機(jī)硅化合物、含氟硅化合物等居中位于依據(jù)等離子CVD方法等離子聚合作為單體的六甲基二硅氧烷形成的聚二甲基硅氧烷上都是可適用的。通過(guò)選擇與溶液對(duì)應(yīng)的處理方法，可控制噴嘴的疏水性。
此外，不在噴嘴表面上形成疏水涂層，通過(guò)由含氟感光樹(shù)脂形成該噴嘴，也可獲得類(lèi)似效果。含氟感光樹(shù)脂是這樣一種感光樹(shù)脂，其中，利用溶解在PTFE、FEP分散體系中的氟樹(shù)脂或者平均粒徑約0.2μm的全氟溶劑形成的且由Asahi Glass Co.，Ltd制造的從百分之幾到百分之幾十的Cytop分散并混和到一種紫外光敏樹(shù)脂中，在該分散體系中，更優(yōu)選采用具有低熔點(diǎn)的FEP。此外，在該分散體系中，可采用由DuPont Co.，Ltd制造的MDF FEP 120-J(54wt％，水分散型)、由Asahi Glass Co.，Ltd制造的Fluon×AD911(60wt％，水分散型)等。此外，用于二代平版印刷術(shù)用抗蝕劑的聚合物也可是含氟感光樹(shù)脂，例如氟被引入聚合物主鏈的聚合物以及氟被引入支鏈的聚合物。
如圖23所示，反電極1023包括與噴嘴1021的伸出方向垂直的面對(duì)表面，該面對(duì)表面沿著其支承基體件1099。作為一個(gè)例子，從噴嘴1021的邊緣部至反電極1023的面對(duì)表面的距離被設(shè)定為100[μm]。
此外，由于此反電極1023接地，該反電極1023總是維持大地電位。因此，在施加脈沖電壓時(shí)，利用產(chǎn)生在噴嘴1021的邊緣部與面對(duì)表面之間的電場(chǎng)，將依據(jù)靜電力噴射的液滴引導(dǎo)至反電極1023側(cè)。
另外，由于液體噴射裝置1020通過(guò)使噴嘴1021超小型化導(dǎo)致與該噴嘴1021的邊緣部處的電場(chǎng)集中相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大來(lái)噴射液滴，所以可以噴射液滴而不利用反電極1023進(jìn)行引導(dǎo)。但是，優(yōu)選在噴嘴1021與反電極1023之間利用靜電力進(jìn)行引導(dǎo)。此外，通過(guò)將反電極1023接地，可使充電液滴放電。

操作控制部1050實(shí)際上由一種包括CPU、ROM、RAM等的計(jì)算設(shè)備組成。上述操作控制部1050使偏壓電源1030持續(xù)施加電壓，并使噴射電壓源1029在自外部接收到噴射指令的輸入時(shí)施加驅(qū)動(dòng)脈沖電壓。
參照?qǐng)D23和圖24說(shuō)明液體噴射裝置1020的操作。
這里，圖24A是表示在不噴射情況下的時(shí)間(水平軸)與施加給溶液的電壓(垂直軸)之間關(guān)系的圖表，圖24B是表示在不噴射情況下的噴嘴1021的狀態(tài)的垂直剖視圖，圖24C是表示在噴射情況下的時(shí)間(水平軸)與施加給溶液的電壓(垂直軸)之間關(guān)系的圖表，圖24D是表示在噴射情況下的噴嘴1021的狀態(tài)的垂直剖視圖。
在可充電溶液通過(guò)溶液供給部1031供應(yīng)給噴嘴內(nèi)通道1022的狀態(tài)下，偏壓電壓通過(guò)偏壓電源1030且經(jīng)由噴射電極1028供應(yīng)給該溶液(參見(jiàn)圖24A)。在這種狀態(tài)下，溶液被充電，且在每個(gè)噴嘴1021的邊緣部處形成溶液呈凹狀凹進(jìn)的彎月面(參見(jiàn)圖24B)。
然后，給操作控制部1050輸入噴射指令信號(hào)，當(dāng)噴射電壓源1029施加脈沖電壓時(shí)(參見(jiàn)圖24C)，就依據(jù)噴嘴1021邊緣部處的集中電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度利用靜電力引導(dǎo)溶液至該噴嘴1021的邊緣部側(cè)，形成突至外部的凸?fàn)顝澰旅妫妶?chǎng)就在該凸?fàn)顝澰旅娴捻敳刻幖?，最終，微小液滴克服該溶液的表面張力被噴射至反電極側(cè)(參見(jiàn)圖24D)。
由于上述液體噴射裝置1020經(jīng)由噴嘴1021噴射液滴，該噴嘴1021具有傳統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)的微小直徑，所以就利用噴嘴內(nèi)通道1022中處于充電狀態(tài)的溶液使電場(chǎng)集中，從而增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度。因此，現(xiàn)在可用比傳統(tǒng)更低的電壓、經(jīng)由具有微小直徑(例如，內(nèi)徑100[μm])的噴嘴噴射溶液，這被傳統(tǒng)認(rèn)為是幾乎不可能的，因?yàn)椴捎梦磮?zhí)行電場(chǎng)集中的這種結(jié)構(gòu)噴嘴，噴射所需要的電壓變得過(guò)高。
接著，由于其具有微小直徑，在低傳導(dǎo)性的作用下限制噴嘴內(nèi)通道1022中的溶液流。因而，可容易地進(jìn)行控制以減少每單位時(shí)間的噴射流量，實(shí)現(xiàn)以足夠小的滴徑(依據(jù)每個(gè)上述條件為0.8[μm])噴射溶液而不縮小脈沖寬度。
此外，由于所噴射液滴是充電的，即便是微小液滴，蒸汽壓也會(huì)降低且汽化受到抑制。因而，減少液滴量的損失，實(shí)現(xiàn)飛行穩(wěn)定性并防止液滴的著落準(zhǔn)確性降低。
圖26表示當(dāng)本實(shí)施例的液體噴射裝置1020等待噴射時(shí)的電壓施加圖形。這里，等待噴射是液體噴射裝置1020在運(yùn)行的同時(shí)預(yù)備進(jìn)行下一噴射的時(shí)間。在圖26中，垂直軸表示所施加的電壓V，水平軸表示時(shí)程t。當(dāng)其等待噴射時(shí)，交替地施加相互不同且小于噴射啟動(dòng)電壓Vc的電壓Va和Vb。施加Va的時(shí)間T1和施加Vb的時(shí)間T2可滿(mǎn)足以下任一T1＝T2，T1＞T2和T1＜T2。電壓施加圖形可以是圖26所示的脈沖波或者正弦波。于是，溶液內(nèi)的充電成分被攪動(dòng)，液面在噴嘴內(nèi)振動(dòng)。結(jié)果，溶液內(nèi)的充電成分不易凝集，該溶液不易附著在噴嘴上，從而可防止該噴嘴1021堵塞。
圖28是表示采用第二實(shí)施例的液體噴射裝置1020作為試驗(yàn)例的試驗(yàn)條件與試驗(yàn)結(jié)果的表格。如圖28所示，情況分為噴嘴上未形成疏水涂層的情況；在噴嘴噴孔的周緣面上(疏水劑涂覆區(qū)域1)形成疏水涂層1101的情況；在噴嘴噴孔的周緣面和該噴嘴的內(nèi)表面上(疏水劑涂覆區(qū)域2)形成疏水涂層1101和1102的情況；在等待噴射時(shí)未施加圖26所示電壓的情況；以及施加該電壓的情況。在條件1-6下，進(jìn)行有關(guān)響應(yīng)性和堵塞的試驗(yàn)。作為測(cè)試油墨，采用一種粘度為8[Cp]、電阻率為108[Ωcm]且表面張力為30[mN/m]的油墨。圖27表示一種測(cè)試驅(qū)動(dòng)圖形。在圖27中，水平軸表示時(shí)間。如圖27所示，交替地重復(fù)噴射10分鐘的狀態(tài)和待命狀態(tài)，其持續(xù)5小時(shí)。T1＝1[second]，T2＝1[second]。此外，Va＝380[V]，Vb＝300[V]。
經(jīng)過(guò)五小時(shí)后，在玻璃板上連續(xù)繪制100個(gè)點(diǎn)，并通過(guò)主觀評(píng)價(jià)其形狀清晰度和均勻度來(lái)評(píng)價(jià)響應(yīng)性，該評(píng)價(jià)分5個(gè)等級(jí)進(jìn)行，即，5極好，4良好，3一般，2有點(diǎn)差，以及1差。
進(jìn)行堵塞的評(píng)價(jià)，若經(jīng)過(guò)五小時(shí)后能執(zhí)行噴射，則為OK。
在噴嘴表面上無(wú)疏水涂層且在待命時(shí)不施加圖26所示等待噴射的電壓施加圖形的條件1的情況下，自啟動(dòng)起過(guò)30分鐘發(fā)生噴嘴堵塞，無(wú)法繼續(xù)試驗(yàn)。
如圖28所示，比較條件3和5，與噴嘴噴孔的周緣面上形成疏水涂層1101的情況相比，在該噴嘴噴孔的周緣面處以及該噴嘴的內(nèi)表面處形成疏水涂層1101和1102的情況在響應(yīng)性方面得到更好的結(jié)果。
此外，比較條件1和2，在待命的同時(shí)施加等待噴射的電壓施加圖形的情況在響應(yīng)性方面得到更好的結(jié)果。此外，在這次試驗(yàn)中，噴嘴噴孔的周緣面處形成疏水涂層1101的條件4的情況具有較好的響應(yīng)性，以及在該噴嘴噴孔的周緣面處以及該噴嘴的內(nèi)表面處形成疏水涂層1101和1102的條件6的情況具有最好的響應(yīng)性。
當(dāng)溶液固著到噴嘴的噴孔上或者該噴嘴的內(nèi)側(cè)時(shí)，就出現(xiàn)所噴射點(diǎn)的不均勻，且形狀變得不均勻。因此，可認(rèn)為響應(yīng)性是一種指示堵塞程度的指標(biāo)。由本試驗(yàn)的結(jié)果可以認(rèn)為，為防止噴嘴堵塞，有效的是在噴嘴處形成疏水涂層以及在等待噴射時(shí)給該噴嘴內(nèi)的溶液施加比噴射啟動(dòng)電壓Vc小的變化電壓。
因此，依據(jù)第二實(shí)施例的液體噴射裝置1020，由于在待命的同時(shí)振動(dòng)噴嘴內(nèi)的液面以及攪動(dòng)該溶液中的充電成分，所以可以維持該溶液中的充電成分被均勻分散的狀態(tài)，可以抑制該充電成分凝集。此外，由于能夠始終移動(dòng)溶液，可以抑制該溶液附著在噴嘴上、防止該溶液固著在該噴嘴1021上以及防止該噴嘴1021堵塞。
此外，由于使噴嘴1021的噴孔周緣的疏水性高于該噴嘴材料的疏水性，所以溶液不易附著在該噴嘴1021上且該溶液不易固著在該噴嘴1021，可防止該噴嘴1021堵塞。
參照?qǐng)D29，圖30A，圖30B和圖30C說(shuō)明采用本發(fā)明的第三實(shí)施例。
圖29是表示采用本發(fā)明液體噴射裝置的第三實(shí)施例中的液體噴射裝置1040的整體結(jié)構(gòu)。在圖29中，沿著所示噴嘴1021切除液體噴射裝置1040的一部分。圖30A是表示噴嘴內(nèi)通道中的溶液在噴嘴1021的邊緣部處形成凹狀彎月面的狀態(tài)的示圖。圖30B是表示噴嘴內(nèi)通道1022中的溶液在噴嘴1021的邊緣部處形成凸?fàn)顝澰旅娴臓顟B(tài)的示圖。圖30C是表示噴嘴內(nèi)通道1022中的溶液的液面被拉入達(dá)一預(yù)定距離的狀態(tài)的示圖。如圖29，圖30A，圖30B和圖30C所示，在液體噴射裝置1040中，給與第二實(shí)施例的液體噴射裝置1020相同的任何部分附加相同標(biāo)記，且有關(guān)該相關(guān)部分的說(shuō)明被省略。
如圖29所示，位于噴嘴板1026的最底層的基底層1026a由金屬板形成，在該基底層1026a的整個(gè)頂面上形成高絕緣樹(shù)脂的涂層以形成絕緣層1026b。
作為溶液供給部1031，還提供壓電元件1041和一種用于施加驅(qū)動(dòng)電壓以改變?cè)搲弘娫?041的形狀的驅(qū)動(dòng)電壓源1042。依據(jù)操作控制部1050的控制，驅(qū)動(dòng)電壓源1042輸出與這樣一種電壓值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓，該電壓值適于使壓電元件1041減小溶液室1024的容量以從噴嘴內(nèi)通道1022中的溶液形成凹狀彎月面的狀態(tài)(參照?qǐng)D30A)轉(zhuǎn)變?yōu)樾纬赏範(fàn)顝澰旅娴臓顟B(tài)(參照?qǐng)D30B)。此外，依據(jù)操作控制部1050的控制，驅(qū)動(dòng)電壓源1042輸出與這樣一種電壓值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓，該電壓值適于使壓電元件1041增大溶液室1024的容量以從噴嘴內(nèi)通道1022中的溶液形成凹狀彎月面的狀態(tài)(參照?qǐng)D30A)轉(zhuǎn)變?yōu)橐好姹焕脒_(dá)一預(yù)定距離的狀態(tài)(參照?qǐng)D30C)。換句話(huà)說(shuō)，通過(guò)給壓電元件1041施加一預(yù)定電壓以及通過(guò)使基底層1026a在圖29所示位置向內(nèi)或向外凹陷，減小或增大溶液室1024的內(nèi)部容量，由此，依據(jù)內(nèi)壓的變化，可在噴嘴1021的邊緣部處形成凸?fàn)畹娜芤簭澰旅婊蛘呦騼?nèi)拉液面。
當(dāng)其等待噴射時(shí)，依據(jù)操作控制部1050的控制，給壓電元件1041施加一預(yù)定電壓，且如圖30A和圖30B所示，這樣進(jìn)行控制以使溶液的液面位于噴嘴內(nèi)。
在第二實(shí)施例中，通過(guò)在噴嘴等待噴射時(shí)給該噴嘴內(nèi)的溶液施加一變化電壓且使該變化電壓小于噴射啟動(dòng)電壓Vc，來(lái)獲得防止堵塞的效果。但在第三實(shí)施例中，當(dāng)其待命時(shí)，通過(guò)利用溶液供給部1031控制溶液的供給壓力以使液面位于噴嘴內(nèi)，來(lái)防止堵塞。
此外，可利用溶液供給部1031的供給泵控制溶液的供給壓力以使液面位于噴嘴內(nèi)。
依據(jù)第三實(shí)施例的液體噴射裝置1040，由于液面位于噴嘴內(nèi)，可防止溶液附著在噴嘴1021周緣。此外，可防止溶液干燥，從而可防止該溶液固著在噴嘴1021上。由此，可防止噴嘴1021堵塞。
參照?qǐng)D31至圖36說(shuō)明采用本發(fā)明的第四實(shí)施例。
圖31是表示采用本發(fā)明液體噴射裝置的第四實(shí)施例中的液體噴射裝置2020的整體結(jié)構(gòu)。在圖31中，沿著所示噴嘴2021切除液體噴射裝置2020的一部分。首先，參照?qǐng)D31說(shuō)明液體噴射裝置2020的整體結(jié)構(gòu)。
此液體噴射裝置2020包括噴嘴2021，具有超微小直徑且用于自其邊緣部噴射可充電溶液的液滴；反電極2023，具有面對(duì)該噴嘴2021的邊緣部的面對(duì)表面并在該面對(duì)表面處支承一種用于接收著落液滴的基體件2099；溶液供給部2031，用于給該噴嘴2021內(nèi)的通道2022供應(yīng)溶液；噴射電壓施加部2025，用于給該噴嘴2021內(nèi)的溶液施加噴射電壓；以及操作控制部2050，用于控制利用該噴射電壓施加部2025施加噴射電壓的操作。上述噴嘴2021、溶液供給部2031的部分結(jié)構(gòu)以及噴射電壓施加部2025的部分結(jié)構(gòu)利用噴嘴板2026一體形成。
另外，在圖31中，為便于說(shuō)明，表示了這樣一種情況，其中，噴嘴2021的邊緣部面向上且反電極2023設(shè)在該噴嘴2021的上方。但實(shí)際上，這樣構(gòu)造該裝置使噴嘴2021面向水平方向或者面向比該水平方向更優(yōu)選的下方，該噴嘴2021垂直面向下。
作為利用上述液體噴射裝置1020噴射的溶液例子，對(duì)于有機(jī)液體，可采用水、COCl2、HBr、HNO3、H3PO4、H2SO4、SOCl2、SO2Cl2、FSO2H等。對(duì)于無(wú)機(jī)液體，可采用醇類(lèi)如甲醇、n-丙醇、異丙醇、n-丁醇、2-甲基-1-丙醇、叔丁醇、4-甲基-2-戊醇、苯甲醇、α-萜品醇、乙二醇、丙三醇、二乙二醇、三乙二醇等；酚類(lèi)如苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對(duì)甲酚等；醚類(lèi)如二惡烷、糠醛、乙二醇二甲醚、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、二甘醇一乙醚、二甘醇一丁醚、二甘醇一丁醚乙酸酯、氯四甲代氧丙烷等；酮類(lèi)如丙酮、乙基-甲基酮、2-甲基-4-戊酮、苯乙酮等；脂肪酸類(lèi)如甲酸、乙酸、二氯乙酸鹽、三氯乙酸鹽等；酯類(lèi)如甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、3-甲氧丁基乙酸酯、乙酸正戊酯、丙酸乙酯、乳酸乙酯、苯甲酸甲酯、丙二酸二乙酯、酞酸二甲酯、酞酸二乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、乙酸溶纖劑、二甘醇一丁醚乙酸酯、乙酰乙酸乙酯、氰基乙酸甲酯、氰基乙酸乙酯等；含氮化合物如硝基甲烷、硝基苯、乙腈、丙腈、丁二腈、戊腈、苯基腈、乙胺、二乙胺、乙二胺、苯胺、N-甲基苯胺、N，N-二甲基苯胺、鄰甲苯胺、對(duì)甲苯胺、哌啶、吡啶、α-甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、喹啉、丙二胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N，N，N′，N′-四甲基脲、N-甲基吡咯烷酮等；含硫化合物如二甲亞砜、環(huán)丁砜等；烴類(lèi)如苯、對(duì)甲基異丙基苯、萘、環(huán)己基苯、環(huán)己撐等；鹵代烴類(lèi)如1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，1，2-四氯乙烷、1，1，2，2-四氯乙烷、五氯乙烷、1，2-二氯乙烯(順式)、四氯乙烯、2-氯丁烷、1-氯-2-甲基丙烷、2-氯-2-甲基丙烷、溴代甲烷、三溴代甲烷、1-溴代丙烷等。此外，兩或多種上述每種液體可混合用作所述溶液。
此外，采用包含大量高導(dǎo)電性材料(銀顏料等)的導(dǎo)電膏劑，以及在執(zhí)行噴射的情況下，對(duì)于將溶解或分散到上述液體中且不包括使噴嘴堵塞的粗顆粒在內(nèi)的目標(biāo)材料，沒(méi)有特別限制。對(duì)于熒光材料例如PDP、CRT、FED等，可采用傳統(tǒng)已知的而沒(méi)有任何特別限制。例如，作為紅色熒光材料，可采用(Y，Gd)BO3:Eu，YO3:Eu等，作為紅色熒光材料，可采用Zn2SiO4:Mn，BaAl12O19:Mn，(Ba，Sr，Mg)O·α-Al2O3:Mn等，作為藍(lán)色熒光材料，可采用BaMgAl14O23:Eu，BaMgAl10O17:Eu等。為使上述目標(biāo)材料牢固地附著在記錄介質(zhì)上，優(yōu)選添0加各種粘接劑。作為所采用的粘接劑，例如，可采用纖維素及其衍生物如乙基纖維素、甲基纖維素、硝化纖維素、醋酸纖維素、羥乙基纖維素等；醇酸樹(shù)脂；(甲基)丙烯酸樹(shù)脂及其金屬鹽如聚甲基丙烯酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂、2-乙基己基甲基丙烯酸甲脂·甲基丙烯酸的共聚物、甲基丙烯酸月桂酯·甲基丙烯酸-2-羥乙酯的共聚物等；聚(甲基)丙烯酰胺樹(shù)脂如聚-N-異丙基丙烯酰胺、聚-N，N-二甲基丙烯酰胺等；苯乙烯樹(shù)脂如聚苯乙烯、丙烯腈·苯乙烯的共聚物、苯乙烯·馬來(lái)酸的共聚物、苯乙烯·異戊二烯的共聚物等；各種飽合或不飽合聚酯樹(shù)脂；聚烯烴樹(shù)脂如聚丙烯等；鹵代聚合物如聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等；乙烯樹(shù)脂如聚乙烯乙酸脂、氯乙烯·聚乙烯乙酸的共聚物等；聚碳酸酯樹(shù)脂；環(huán)氧樹(shù)脂；聚氨酯樹(shù)脂；聚縮醛樹(shù)脂如聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇縮乙醛等；聚乙烯樹(shù)脂如乙烯·乙酸乙烯的共聚物、乙烯·丙烯酸乙酯的聚合樹(shù)脂等；酰胺樹(shù)脂如苯代三聚氰胺等；尿素樹(shù)脂；密胺樹(shù)脂；聚乙烯醇樹(shù)脂及其陰離子陽(yáng)離子退化物；聚乙烯基砒絡(luò)烷酮及其共聚物；烯化氧的均聚物、共聚物及交聯(lián)物如聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烯羧酸脂等；聚亞烷基二醇如聚乙二醇、聚丙二醇等；聚醚多醇；SBR，NBR乳膠；糊精；海藻酸鈉；天然或半合成樹(shù)脂如明膠及其衍生物、酪蛋白、木槿屬木薯、胺黃樹(shù)膠、支鏈淀粉、阿拉伯樹(shù)膠、角豆莢膠、瓜爾膠、果膠、角叉菜膠、動(dòng)物膠、白蛋白、各種淀粉、玉米淀粉、海芋根、富諾林、瓊脂、大豆蛋白等；萜烯樹(shù)脂；酮類(lèi)樹(shù)脂；松香和松香脂；聚乙烯基甲基醚、聚乙烯亞胺、聚磺苯乙烯、聚磺乙烯等。這些樹(shù)脂不僅能用作均聚物，而且能在相互可溶的范圍內(nèi)混和使用。
作為一種代表性例子，當(dāng)液體噴射裝置2020用作圖案形成方法時(shí)，其可用于顯示用途。具體的，其可用于等離子體顯示器的熒光材料的成形、等離子體顯示器的肋條的成形、等離子體顯示器的電極的成形、CRT的熒光材料的成形、FED(場(chǎng)致發(fā)射式顯示器)的熒光材料的成形、FED的肋條的成形、液晶顯示器用濾色器(RGB彩色層，黑基質(zhì)層)、液晶顯示器用間隔件(與黑基質(zhì)對(duì)應(yīng)的圖案、網(wǎng)點(diǎn)圖案等)。這里所述的肋條一般指隔離件，取等離子體顯示器作為例子，該肋條用于分隔每種顏色的等離子體區(qū)域。對(duì)于其它用途，其可用于顯微鏡、圖形涂覆作半導(dǎo)體用途的磁性材料、鐵磁介質(zhì)物質(zhì)、導(dǎo)電膏劑(導(dǎo)線(xiàn)、天線(xiàn))等，作為圖形顯示用途，其可用于普通印刷、特定介質(zhì)(膜、織物、鋼板)上的印刷、曲面印刷、各種印刷版的平版，作為處理用途，可采用本實(shí)施例涂覆粘接劑、密封劑等，作為生物工藝、醫(yī)學(xué)用途，其可用于醫(yī)藥品(例如一種混合多種小量成分的醫(yī)藥品)、試樣涂覆以供基因診斷等。
上述噴嘴2021與隨后將要描述的噴嘴板2026的上表面層2026c形成一體，且相對(duì)于該噴嘴板2026的扁平板面垂直豎立。此外，在噴射液滴時(shí)，這樣使用噴嘴2021使其垂直面向基體件2099的接收面(液滴的著落面)。此外，在噴嘴2021內(nèi)，形成有一種從該噴嘴2021的邊緣部起沿著噴嘴中心穿入的噴嘴內(nèi)通道2022。噴嘴內(nèi)通道2022在噴嘴2021的邊緣處敞開(kāi)，從而在該噴嘴2021的邊緣處形成噴孔。
以下將更詳細(xì)地說(shuō)明噴嘴2021。在噴嘴2021內(nèi)，其邊緣部和噴嘴內(nèi)通道2022的直徑是一致的，且如所述，它們形成為具有超微小直徑。噴嘴2021處形成的噴孔的直徑(即，噴嘴2021的內(nèi)徑)不大于30μm、更優(yōu)選小于20μm、更優(yōu)選不大于10μm、更優(yōu)選不大于8μm、更優(yōu)選不大于4μm。作為每個(gè)部分尺寸的一個(gè)具體例子，噴嘴內(nèi)通道2022的內(nèi)徑設(shè)定為1[μm]，噴嘴2021的邊緣部外徑設(shè)定為2[μm]，該噴嘴2021的根部直徑設(shè)定為5[μm]，以及該噴嘴2021的高度設(shè)定為100[μm]，且其形成為一種無(wú)限接近圓錐形的截頭圓錐形。另外，噴嘴2021的高度可以是0[μm]。
另外，噴嘴內(nèi)通道2022的形狀可以不如圖31所示形成內(nèi)徑恒定的直線(xiàn)。例如，如圖15A所示，其可這樣形成以給位于噴嘴內(nèi)通道2022的隨后將要描述的溶液室2024側(cè)的邊緣部處的剖面形狀提供圓度。此外，如圖15B所示，可將位于噴嘴內(nèi)通道2022的隨后將要描述的溶液室2024側(cè)的邊緣部處的內(nèi)徑設(shè)定得大于噴射側(cè)的邊緣部的內(nèi)徑，且該噴嘴內(nèi)通道2022的內(nèi)表面形成為錐形圓周面形狀。此外，如圖15C所示，僅噴嘴內(nèi)通道2022的隨后將要描述的溶液室2024側(cè)的邊緣部形成為錐形圓周面形狀，而與該錐形圓周面相對(duì)的噴射邊緣部側(cè)形成內(nèi)徑恒定的直線(xiàn)。
液體供給部2031設(shè)在作為噴嘴板2026內(nèi)部的位置處以及噴嘴2021的根部處，且包括與噴嘴內(nèi)通道2022連通的溶液室2024；將溶液從外部溶液槽引導(dǎo)至該溶液室2024的供給通道2027，省略表示該外部溶液槽；以及給溶液室2024提供液體供給壓力的供給泵。
上述供給泵給噴嘴2021的邊緣部供應(yīng)溶液，且在供應(yīng)該溶液的同時(shí)維持供給壓力在不滴落的范圍內(nèi)(參見(jiàn)圖32A)。
此外，供給泵可構(gòu)造為包括一種僅通過(guò)溶液供給通道而不單獨(dú)提供溶液供給部、依據(jù)溶液槽與噴嘴2021所處的位置且利用壓力差的供給泵。
噴射電壓施加部2025包括用于施加噴射電壓的噴射電極2028，該噴射電極2028設(shè)在噴嘴板2026的內(nèi)部以及溶液室2024與噴嘴內(nèi)通道2022之間的邊界位置處；總是給該噴射電極2028施加直流偏壓電壓的偏壓電源2030；以及給該噴射電極2028施加脈沖電壓的噴射電壓源2029，該脈沖電壓與該偏壓電壓相疊加得到噴射用電位。
上述噴射電極2028與溶液室2024中的溶液直接接觸以給該溶液充電并施加噴射電壓。
有關(guān)偏壓電源2030施加的偏壓電壓，通過(guò)總是施加一種在不執(zhí)行溶液噴射范圍內(nèi)的電壓，預(yù)先縮小噴射時(shí)施加的電壓寬度，由此噴射時(shí)的響應(yīng)性提高。
噴射電壓源2029受操作控制部2050的控制以?xún)H在執(zhí)行溶液噴射時(shí)使脈沖電壓與偏壓電壓疊加。脈沖電壓的值被設(shè)定為使此時(shí)的疊加電壓V滿(mǎn)足以下方程(1)的條件。
hγπϵ0d>V>γkd2ϵ0---(1)]]>其中，γ溶液的表面張力[N/m]，ε0電常數(shù)[F/m]，d噴嘴直徑[m]，h噴嘴與基體件之間的距離[m]以及k取決于噴嘴形狀的比例常數(shù)(1.5＜k＜8.5)。
作為一個(gè)例子，所施加的偏壓電壓為DC300[V]，所施加的脈沖電壓為100[V]。因此，噴射時(shí)的疊加電壓將是400[V]。
噴嘴板2026包括設(shè)在圖31所示最底層處的基底層2026a；設(shè)在該基底層2026a上的通道層2026b，該通道層2026b形成溶液的供給通道；以及進(jìn)一步形成在此通道層2026b上的頂面層2026c。上述噴射電極2028插入通道層2026b與頂面層2026c之間。
由硅基板、高絕緣樹(shù)脂或陶瓷形成上述基底層2026a，且一種可溶解樹(shù)脂層形成于其上，除了與一種用于形成供給通道2027和溶液室2024的預(yù)定圖形相對(duì)應(yīng)的部分以外除去該可溶解樹(shù)脂，然后在該被除去部分處形成絕緣樹(shù)脂層。此絕緣樹(shù)脂層成為通道層2026b。然后，通過(guò)無(wú)電電鍍一種導(dǎo)電元件(例如，NiP)在此絕緣樹(shù)脂層的頂面上形成噴射電極2028，并進(jìn)一步地在該噴射電極2028上形成具有絕緣性的抗蝕樹(shù)脂層。由于此抗蝕樹(shù)脂層將成為頂面層2026c，所以考慮到噴嘴2021的高度使該樹(shù)脂層形成為具有一定厚度。接著，依據(jù)電子束方法或者毫微微秒激光器對(duì)此絕緣抗蝕樹(shù)脂層進(jìn)行曝光以形成噴嘴形狀。還依據(jù)激光加工形成噴嘴內(nèi)通道2022。然后，除去與供給通道2027和溶液室2024的圖形相對(duì)應(yīng)的可溶解樹(shù)脂層，這些供給通道2027和溶液室2024相互連通，于是完成噴嘴板2026的制造。
另外具體的，頂面層2026c和噴嘴2021的材料可以是半導(dǎo)體如Si等、導(dǎo)電材料如Ni，SUS等、其它絕緣材料如環(huán)氧樹(shù)脂、PMMA、苯酚、鈉玻璃。
在對(duì)由抗蝕樹(shù)脂層形成的噴嘴基底件進(jìn)行無(wú)電Ni-P處理之后，利用氟化瀝青的共析體形成一種疏水性高于該噴嘴基底件的涂層。圖33B是噴嘴2021的垂直剖視圖。如圖33A和33B所示，噴孔形成在噴嘴2021的邊緣部處。在環(huán)繞噴孔的噴嘴2021的邊緣面上，形成疏水涂層2101。疏水涂層2101形成為環(huán)繞噴孔的環(huán)形。由于噴嘴的內(nèi)表面2102是按照現(xiàn)在的樣子對(duì)噴嘴基底件2100進(jìn)行曝光形成的，所以疏水涂層2101具有比該噴嘴2021的內(nèi)表面2102更高的疏水性。噴嘴2021的內(nèi)表面是噴嘴內(nèi)通道2022的壁面。
此外，可涂覆由Asahi Glass Co.，Ltd等制造的產(chǎn)品名Cytop(注冊(cè)商標(biāo))以形成疏水涂層，或者在對(duì)噴嘴基底件進(jìn)行無(wú)電Ni-P處理之后，依照由C.Uemura & Co.，Ltd制造的Metaflon NF電鍍，使PTFE顆粒共析為鍍層以形成該疏水涂層。此外，陽(yáng)離子或陰離子含氟樹(shù)脂的電涂；氟化高聚物、硅樹(shù)脂和聚二甲基硅氧烷的涂覆；燒結(jié)；氟化高聚物的共析電鍍方法；非晶質(zhì)合金膜的蒸發(fā)法；使涂層如有機(jī)硅化合物、含氟硅化合物等居中位于依據(jù)等離子CVD方法等離子聚合作為單體的六甲基二硅氧烷形成的聚二甲基硅氧烷上都是可適用的。
通過(guò)選擇與溶液對(duì)應(yīng)的處理方法，可控制噴嘴2021的疏水性。優(yōu)選對(duì)溶液和疏水處理方法進(jìn)行選擇，以將該溶液與噴嘴2021的噴孔周緣材料之間的接觸角設(shè)定為不小于45度。由此，可提供一種溶液不易擴(kuò)散至噴嘴2021的噴孔周緣的狀態(tài)，可增大位于噴嘴2021邊緣部處的凸?fàn)顝澰旅娴那手粮叱潭?。結(jié)果，可使液滴微小。此外，由于可形成具有微小直徑的彎月面，電場(chǎng)易集中在該彎月面的頂部，從而可使噴射電壓變?yōu)榈蛪?。此外?yōu)選的，溶液以不小于90度的接觸角潤(rùn)濕其邊緣部形成噴孔的噴嘴2021的材料，更優(yōu)選的，其以不小于130度的接觸角潤(rùn)濕。
此外，不在噴嘴2021的表面上形成疏水涂層，通過(guò)由含氟感光樹(shù)脂形成該噴嘴2021，也可獲得類(lèi)似效果。含氟感光樹(shù)脂是這樣一種感光樹(shù)脂，其中，利用溶解在PTFE、FEP分散體系中的氟樹(shù)脂或者平均粒徑約0.2μm的全氟溶劑形成的且由Asahi Glass Co.，Ltd制造的從百分之幾到百分之幾十的Cytop分散并混和到一種紫外光敏樹(shù)脂中，在該分散體系中，具有低熔點(diǎn)的FEP是優(yōu)選的。此外，在該分散體系中，可采用由DuPont Co.，Ltd制造的MDF FEP 120-J(54wt％，水分散型)、由Asahi Glass Co.，Ltd制造的Fluon×AD911(60wt％，水分散型)等。此外，用于二代平版印刷術(shù)用抗蝕劑的聚合物也可是含氟感光樹(shù)脂，例如氟被引入聚合物主鏈的聚合物以及氟被引入支鏈的聚合物。
如圖31所示，反電極2023包括與噴嘴2021的伸出方向垂直的面對(duì)表面，該面對(duì)表面沿著其支承基體件2099。作為一個(gè)例子，從噴嘴2021的邊緣部至反電極2023的面對(duì)表面的距離被設(shè)定為100[μm]。
此外，由于此反電極2023接地，其總是維持大地電位。因此，在施加脈沖電壓時(shí)，利用產(chǎn)生在噴嘴2021的邊緣部與面對(duì)表面之間的電場(chǎng)，將依據(jù)靜電力噴射的液滴引導(dǎo)至反電極2023側(cè)。
另外，由于液體噴射裝置2020通過(guò)使噴嘴2021超小型化導(dǎo)致與該噴嘴2021的邊緣部處的電場(chǎng)集中相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大來(lái)噴射液滴，所以可以噴射液滴而不利用反電極2023進(jìn)行引導(dǎo)。但是，優(yōu)選在噴嘴2021與反電極2023之間利用靜電力進(jìn)行引導(dǎo)。此外，通過(guò)將反電極2023接地，可使充電液滴放電。
操作控制部2050實(shí)際上由一種包括CPU、ROM、RAM等的計(jì)算設(shè)備組成。上述操作控制部2050使偏壓電源2030持續(xù)施加電壓，并使噴射電壓源2029在自外部接收到噴射指令的輸入時(shí)施加驅(qū)動(dòng)脈沖電壓。
參照?qǐng)D31和圖32說(shuō)明液體噴射裝置2020的操作。
這里，圖32A是表示在不噴射情況下的時(shí)間(水平軸)與施加給溶液的電壓(垂直軸)之間關(guān)系的圖表，圖32B是表示在不噴射情況下的噴嘴2021的狀態(tài)的垂直剖視圖，圖32C是表示在噴射情況下的時(shí)間(水平軸)與施加給溶液的電壓(垂直軸)之間關(guān)系的圖表，圖32D是表示在噴射情況下的噴嘴2021的狀態(tài)的垂直剖視圖。
在可充電溶液通過(guò)溶液供給部2031供應(yīng)給噴嘴內(nèi)通道2022的狀態(tài)下，偏壓電壓通過(guò)偏壓電源2030且經(jīng)由噴射電極2028供應(yīng)給該溶液(參見(jiàn)圖32A)。在這種狀態(tài)下，溶液被充電，且在每個(gè)噴嘴2021的邊緣部處形成溶液呈凹狀凹進(jìn)的彎月面(參見(jiàn)圖32B)。
然后，給操作控制部2050輸入噴射指令信號(hào)，當(dāng)噴射電壓源2029施加脈沖電壓時(shí)(參見(jiàn)圖32C)，就依據(jù)噴嘴2021邊緣部處的集中電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度利用靜電力引導(dǎo)溶液至該噴嘴2021的邊緣部側(cè)，形成突至外部的凸?fàn)顝澰旅?，電?chǎng)就在該凸?fàn)顝澰旅娴捻敳刻幖?，最終，微小液滴克服該溶液的表面張力被噴射至反電極側(cè)(參見(jiàn)圖32D)。
由于上述液體噴射裝置2020經(jīng)由噴嘴2021噴射液滴，該噴嘴2021具有傳統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)的微小直徑，所以就利用噴嘴內(nèi)通道2022中處于充電狀態(tài)的溶液使電場(chǎng)集中，從而增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度。因此，現(xiàn)在可用比傳統(tǒng)更低的電壓、經(jīng)由具有微小直徑(例如，內(nèi)徑100[μm])的噴嘴噴射溶液，這被傳統(tǒng)認(rèn)為是幾乎不可能的，因?yàn)椴捎梦磮?zhí)行電場(chǎng)集中的這種結(jié)構(gòu)噴嘴，噴射所需要的電壓變得過(guò)高。
接著，由于其具有微小直徑，在低傳導(dǎo)性的作用下限制噴嘴內(nèi)通道2022中的溶液流。因而，可容易地進(jìn)行控制以減少每單位時(shí)間的噴射流量，實(shí)現(xiàn)以足夠小的滴徑(依據(jù)每個(gè)上述條件為0.8[μm])噴射溶液而不縮小脈沖寬度。
此外，由于所噴射液滴是充電的，即便是微小液滴，蒸汽壓也會(huì)降低且汽化受到抑制。因而，減少液滴量的損失，實(shí)現(xiàn)飛行穩(wěn)定性并防止液滴的著落準(zhǔn)確性降低。
作為本實(shí)施例中液體噴射裝置2020的比較例，圖34A，圖34B和圖34C是在不提供疏水涂層情況下的噴嘴2104的垂直剖視圖。按照?qǐng)D34A，圖34B和圖34C的順序表示在噴嘴邊緣處形成凸?fàn)顝澰旅娴倪^(guò)程。在圖34A，圖34B和圖34C中，噴嘴2104的邊緣面2105的疏水性與該噴嘴2104的內(nèi)表面2106的疏水性相等。當(dāng)溶液2107移向噴孔時(shí)，如圖34A所示呈凹狀凹進(jìn)的彎月面變成如圖34B所示的凸?fàn)顝澰旅?，因此曲率變大。但是，由于噴?104的邊緣面2105的疏水性與該噴嘴2104的內(nèi)表面2106的疏水性相等，溶液易于潤(rùn)濕并從該噴嘴2104的噴孔擴(kuò)散，對(duì)用于以噴嘴直徑作為彎月面直徑來(lái)形成該彎月面的曲率限制小。因此，如圖34C所示，在彎月面的曲率變大之前，溶液2107潤(rùn)濕并從噴嘴2104的噴孔擴(kuò)散，從而難以噴射微小液滴。
圖35A，圖35B和圖35C是本實(shí)施例中液體噴射裝置2020的噴嘴2021的垂直剖視圖。按照?qǐng)D35A，圖35B和圖35C的順序表示在液體噴射裝置2020的噴嘴邊緣處形成凸?fàn)顝澰旅娴倪^(guò)程。在噴嘴2021的邊緣面處，形成疏水涂層2101。由于形成在噴嘴邊緣面處的疏水涂層2101具有比該噴嘴2021的內(nèi)表面2102更高的疏水性，溶液2103不易附著在噴嘴邊緣面上，因此該溶液2103不潤(rùn)濕以及從噴嘴2021的噴孔擴(kuò)散。當(dāng)溶液移向噴孔時(shí)，如圖35A所示呈凹狀凹進(jìn)的彎月面變成如圖35B所示的凸?fàn)顝澰旅?，且曲率變大。如圖35C所示，與圖34所示未提供疏水涂層的情況相比，以更高的程度增大彎月面的曲率。因此，電場(chǎng)依據(jù)彎月面的頂部以更高的集中度集中以噴射液滴。由此，對(duì)于本實(shí)施例，在噴嘴2021的邊緣面處形成疏水性比噴嘴材料2100高的涂層能有效地使液滴微小。
此外，由于可形成具有微小直徑的彎月面，電場(chǎng)易于集中在該彎月面的頂部，從而可使噴射電壓變?yōu)榈蛪骸?br> 圖36A和圖36B表示不同于圖33A和圖33B所示噴嘴2021的噴嘴2021。圖36A和圖36B所示噴嘴能用作圖31所示液體噴射裝置2020的噴嘴2021。圖36A表示從噴嘴側(cè)看的噴嘴2021的俯視圖。圖36B表示噴嘴2021的剖視圖。在圖33A和圖33B所示噴嘴2021中，疏水性比噴嘴材料2100高的涂層2101形成在噴嘴2021的整個(gè)邊緣面上，該噴嘴2021的噴孔在該邊緣面上敞開(kāi)。在圖36A和圖36B所示噴嘴2021中，疏水性比噴嘴材料2100高的疏水涂層2101僅形成在噴嘴2021的邊緣面的內(nèi)部處。
在任何情況中，為使所噴射的液滴微小，圍繞噴孔的環(huán)形涂層的內(nèi)徑優(yōu)選等于噴嘴2021的內(nèi)徑。
此外，與形成在噴嘴2021邊緣面處的疏水涂層連續(xù)的，還可在該噴嘴2021的外圍面處形成疏水涂層。
這里，為給噴嘴2021提供電鍍潤(rùn)濕(Electrowetting)效果，電極可設(shè)在噴嘴2021的周緣，或者電極可設(shè)在噴嘴內(nèi)通道2022的內(nèi)表面處且介電涂層覆蓋于其上。然后，通過(guò)給此電極施加電壓，可依據(jù)電鍍潤(rùn)濕效果增強(qiáng)噴嘴內(nèi)通道的內(nèi)表面相對(duì)于噴射電極2028給其施加電壓的溶液的潤(rùn)濕性，從而可順暢地給該噴嘴內(nèi)通道2022供應(yīng)溶液。由此，穩(wěn)定地執(zhí)行噴射并增強(qiáng)該噴射的響應(yīng)性。
此外，噴射電壓施加部2025不變地施加偏壓電壓，并通過(guò)以脈沖電壓作為觸發(fā)器來(lái)噴射液滴。但是，也可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)總是施加具有噴射所需要振幅的交流電或者連續(xù)矩形波以及通過(guò)改變其頻率的高低來(lái)執(zhí)行噴射。必要的是給溶液充電以噴射液滴，以及當(dāng)以超過(guò)溶液充電速度的頻率施加噴射電壓時(shí)不執(zhí)行噴射，而當(dāng)其切換至一種能夠充分地給該溶液充電的頻率時(shí)執(zhí)行噴射。因此，通過(guò)進(jìn)行控制以用一種比在不執(zhí)行噴射時(shí)可進(jìn)行噴射的頻率更大的頻率施加噴射電壓以及以降低該頻率至僅當(dāng)要執(zhí)行噴射時(shí)才噴射的頻率帶，可以控制溶液的噴射。在這種情況中，由于施加給溶液的電位本身沒(méi)有發(fā)生變化，還可增強(qiáng)時(shí)間響應(yīng)性，從而可改善液滴的著落準(zhǔn)確性。
參照?qǐng)D37說(shuō)明采用本發(fā)明的第五實(shí)施例。
圖37是采用本發(fā)明液體噴射裝置的第五實(shí)施例中液體噴射裝置的噴嘴2021的垂直剖視圖。第五實(shí)施例中的液體噴射裝置包括圖37所示的噴嘴2021，以取代圖33A和圖33B所示的噴嘴2021。對(duì)于第五實(shí)施例的液體噴射裝置中與第四實(shí)施例的液體噴射裝置2020的任何部分相同的部分，省略其說(shuō)明。
在第四實(shí)施例中，如圖33B所示，一種圍繞噴孔呈環(huán)狀的疏水涂層2101形成該噴嘴2021的邊緣面上，該噴嘴2021的噴孔在該邊緣面上敞開(kāi)，此外，疏水涂層2108形成在該噴嘴2021的內(nèi)表面處。
圖38表示一種試驗(yàn)的條件與結(jié)果，該試驗(yàn)用于比較噴嘴處疏水劑涂覆處理的效果。如圖38所示，情況分為噴嘴2021處未形成疏水涂層的情況；在噴嘴2021噴孔的周緣面處(疏水劑涂覆區(qū)域1)形成疏水涂層2101的情況；以及在噴嘴2021噴孔的周緣面和該噴嘴的內(nèi)表面處(疏水劑涂覆區(qū)域2)形成疏水涂層2101和2108的情況，對(duì)于形成疏水涂層的情況，通過(guò)依據(jù)活化劑和載液的類(lèi)型調(diào)節(jié)測(cè)試墨液的潤(rùn)濕性，來(lái)改變?cè)摐y(cè)試墨液與噴嘴2021噴孔的周緣材料之間的接觸角θ，在條件1至9下，進(jìn)行有關(guān)最小噴射壓和響應(yīng)性的試驗(yàn)。
作為測(cè)試墨液，采用一種粘度為8[Cp]、電阻率為108[Ωcm]且表面張力為30[mN/m]的墨液。作為對(duì)噴嘴2021的疏水處理，一種涂層例如聚二甲基硅氧烷等的含氟硅化合物多達(dá)幾打[nm]地固著在一種內(nèi)徑為1[μm]且外徑為2[μm]的玻璃毛細(xì)管?chē)娮焐希摼鄱谆柩跬槭且罁?jù)等離子CVD方法等離子聚合作為單體的六甲基二硅氧烷形成的。噴射條件是噴向一種距離200[μm]的Si基板。最小噴射壓設(shè)定為啟動(dòng)液滴噴射的電壓，通過(guò)主觀評(píng)價(jià)其形狀清晰度和均勻度來(lái)評(píng)價(jià)響應(yīng)性，該評(píng)價(jià)分5個(gè)等級(jí)進(jìn)行，即，5極好，4良好，3一般，2有點(diǎn)差，以及1差。
如圖38所示，當(dāng)測(cè)試墨液與噴嘴2021噴孔的周緣材料之間的接觸角θ變大時(shí)，最小噴射壓降低，且響應(yīng)性變得更好。接觸角θ優(yōu)選為45°≤θ≤180°、更優(yōu)選130°≤θ≤180°。此外，疏水劑涂覆區(qū)域2處形成疏水涂層的情況與疏水劑涂覆區(qū)域1處形成疏水涂層的情況相比最小噴射壓更低，響應(yīng)性的評(píng)估結(jié)果也更好。
如試驗(yàn)結(jié)果所示，當(dāng)接觸角θ變大時(shí)，由于測(cè)試墨液不易于潤(rùn)濕和擴(kuò)散至噴嘴2021的噴孔周緣，可以更高程度地增大噴嘴邊緣部處凸?fàn)顝澰旅娴那?，從而可使電?chǎng)以更高的集中度集中在該彎月面的頂部。因此，可使液滴微小，并可使噴射壓變?yōu)榈蛪骸?br> 此外，在除噴嘴2021噴孔的周緣面以外又在該噴嘴2021的內(nèi)表面處形成疏水涂層2108的情況中，由于測(cè)試墨液不易于潤(rùn)濕和在該噴嘴內(nèi)擴(kuò)散，可使噴射壓變?yōu)楦偷碾妷?。此外，由于可抑制溶液附著在噴?021的內(nèi)表面上，可防止該噴嘴2021堵塞。
參照?qǐng)D39至圖41說(shuō)明采用本發(fā)明的第六實(shí)施例。
圖39表示第六實(shí)施例中的液體噴射裝置3100的整體結(jié)構(gòu)。圖40表示與液體噴射裝置3100的噴射操作直接相關(guān)的結(jié)構(gòu)。在圖40中，表示了一種液體噴射裝置3100的一部分被沿著噴嘴3051切除的狀態(tài)。首先，參照?qǐng)D39和圖40說(shuō)明液體噴射裝置3100的整體結(jié)構(gòu)。
如圖39和圖40所示，液體噴射裝置3100包括噴嘴3051，具有超微小直徑且用于自其邊緣部噴射可充電溶液的液滴；反電極3023，具有面對(duì)該噴嘴3051的邊緣部的面對(duì)表面并支承一種用于接收著落液滴的基體件3099；溶液供給部3053，用于給該噴嘴3051內(nèi)供應(yīng)溶液；噴射電壓施加部3035，用于給該噴嘴3051內(nèi)的溶液施加噴射電壓；操作控制部3050，用于控制利用該噴射電壓施加部3035施加噴射電壓的操作；清洗設(shè)備3200，利用清洗劑清洗該噴嘴3051和供給通道3060；以及振動(dòng)生成設(shè)備3300，給溶液中的細(xì)顆粒提供振動(dòng)。另外，上述噴嘴3051、溶液供給部3053的部分結(jié)構(gòu)以及噴射電壓施加部3035的部分結(jié)構(gòu)利用噴嘴板3056一體形成。
此外，為便于說(shuō)明，其狀態(tài)為噴嘴3051的邊緣部在圖39中面向側(cè)方，以及該噴嘴3051的邊緣部在圖40中面向上。但實(shí)際上，這樣使用以使噴嘴3051面向水平方向或者面向比該水平方向更優(yōu)選的下方，更優(yōu)選的，該噴嘴3051垂直面向下。
這里，基于圖40預(yù)先說(shuō)明與利用液體噴射裝置3100噴射液滴直接相關(guān)的結(jié)構(gòu)(不包括清洗設(shè)備3200和振動(dòng)生成設(shè)備3300的結(jié)構(gòu))。
作為利用上述液體噴射裝置3100噴射的溶液例子，對(duì)于有機(jī)液體，可采用水、COCl2、HBr、HNO3、H3PO4、H2SO4、SOCl2、SO2Cl2、FSO2H等。對(duì)于無(wú)機(jī)液體，可采用醇類(lèi)如甲醇、n-丙醇、異丙醇、n-丁醇、2-甲基-1-丙醇、叔丁醇、4-甲基-2-戊醇、苯甲醇、α-萜品醇、乙二醇、丙三醇、二乙二醇、三乙二醇等；酚類(lèi)如苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對(duì)甲酚等；醚類(lèi)如二惡烷、糠醛、乙二醇二甲醚、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、二甘醇一乙醚、二甘醇一丁醚、二甘醇一丁醚乙酸酯、氯四甲代氧丙烷等；酮類(lèi)如丙酮、乙基-甲基酮、2-甲基-4-戊酮、苯乙酮等；脂肪酸類(lèi)如甲酸、乙酸、二氯乙酸鹽、三氯乙酸鹽等；酯類(lèi)如甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、3-甲氧丁基乙酸酯、乙酸正戊酯、丙酸乙酯、乳酸乙酯、苯甲酸甲酯、丙二酸二乙酯、酞酸二甲酯、酞酸二乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、乙酸溶纖劑、二甘醇一丁醚乙酸酯、乙酰乙酸乙酯、氰基乙酸甲酯、氰基乙酸乙酯等；含氮化合物如硝基甲烷、硝基苯、乙腈、丙腈、丁二腈、戊腈、苯基腈、乙胺、二乙胺、乙二胺、苯胺、N-甲基苯胺、N，N-二甲基苯胺、鄰甲苯胺、對(duì)甲苯胺、哌啶、吡啶、α-甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、喹啉、丙二胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N，N，N′，N′-四甲基脲、N-甲基吡咯烷酮等；含硫化合物如二甲亞砜、環(huán)丁砜等；烴類(lèi)如苯、對(duì)甲基異丙基苯、萘、環(huán)己基苯、環(huán)己撐等；鹵代烴類(lèi)如1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，1，2-四氯乙烷、1，1，2，2-四氯乙烷、五氯乙烷、1，2-二氯乙烯(順式)、四氯乙烯、2-氯丁烷、1-氯-2-甲基丙烷、2-氯-2-甲基丙烷、溴代甲烷、三溴代甲烷、1-溴代丙烷等。此外，兩或多種上述每種液體可混合用作所述溶液。
此外，采用包含大量高導(dǎo)電性材料(銀顏料等)的導(dǎo)電膏劑，以及在執(zhí)行噴射的情況下，對(duì)于將溶解或分散到上述液體中且不包括使噴嘴堵塞的粗顆粒在內(nèi)的目標(biāo)材料，沒(méi)有特別限制。對(duì)于熒光材料例如PDP、CRT、FED等，可采用傳統(tǒng)已知的而沒(méi)有任何特別限制。例如，作為紅色熒光材料，可采用(Y，Gd)BO3:Eu，YO3:Eu等，作為紅色熒光材料，可采用Zn2SiO4:Mn，BaAl12O19:Mn，(Ba，Sr，Mg)O·α-Al2O3:Mn等，作為藍(lán)色熒光材料，可采用BaMgAl14O23:Eu，BaMgAl10O17:Eu等。為使上述目標(biāo)材料牢固地附著在記錄介質(zhì)上，優(yōu)選添加各種粘接劑。作為所采用的粘接劑，例如，可采用纖維素及其衍生物如乙基纖維素、甲基纖維素、硝化纖維素、醋酸纖維素、羥乙基纖維素等；醇酸樹(shù)脂；(甲基)丙烯酸樹(shù)脂及其金屬鹽如聚甲基丙烯酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂、2-乙基己基甲基丙烯酸甲脂·甲基丙烯酸的共聚物、甲基丙烯酸月桂酯·甲基丙烯酸-2-羥乙酯的共聚物等；聚(甲基)丙烯酰胺樹(shù)脂如聚-N-異丙基丙烯酰胺、聚-N，N-二甲基丙烯酰胺等；苯乙烯樹(shù)脂如聚苯乙烯、丙烯腈·苯乙烯的共聚物、苯乙烯·馬來(lái)酸的共聚物、苯乙烯·異戊二烯的共聚物等；各種飽合或不飽合聚酯樹(shù)脂；聚烯烴樹(shù)脂如聚丙烯等；鹵代聚合物如聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等；乙烯樹(shù)脂如聚乙烯乙酸脂、氯乙烯·聚乙烯乙酸的共聚物等；聚碳酸酯樹(shù)脂；環(huán)氧樹(shù)脂；聚氨酯樹(shù)脂；聚縮醛樹(shù)脂如聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇縮乙醛等；聚乙烯樹(shù)脂如乙烯·乙酸乙烯的共聚物、乙烯·丙烯酸乙酯的聚合樹(shù)脂等；酰胺樹(shù)脂如苯代三聚氰胺等；尿素樹(shù)脂；密胺樹(shù)脂；聚乙烯醇樹(shù)脂及其陰離子陽(yáng)離子退化物；聚乙烯基砒絡(luò)烷酮及其共聚物；烯化氧的均聚物、共聚物及交聯(lián)物如聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烯羧酸脂等；聚亞烷基二醇如聚乙二醇、聚丙二醇等；聚醚多醇；SBR，NBR乳膠；糊精；海藻酸鈉；天然或半合成樹(shù)脂如明膠及其衍生物、酪蛋白、木槿屬木薯、胺黃樹(shù)膠、支鏈淀粉、阿拉伯樹(shù)膠、角豆莢膠、瓜爾膠、果膠、角叉菜膠、動(dòng)物膠、白蛋白、各種淀粉、玉米淀粉、海芋根、富諾林、瓊脂、大豆蛋白等；萜烯樹(shù)脂；酮類(lèi)樹(shù)脂；松香和松香脂；聚乙烯基甲基醚、聚乙烯亞胺、聚磺苯乙烯、聚磺乙烯等。這些樹(shù)脂不僅能用作均聚物，而且能在相互可溶的范圍內(nèi)混和使用。
作為一種代表性例子，當(dāng)液體噴射裝置3100用作圖案形成方法時(shí)，其可用于顯示用途。具體的，其可用于等離子體顯示器的熒光材料的成形、等離子體顯示器的肋條的成形、等離子體顯示器的電極的成形、CRT的熒光材料的成形、FED(場(chǎng)致發(fā)射式顯示器)的熒光材料的成形、FED的肋條的成形、液晶顯示器用濾色器(RGB彩色層，黑基質(zhì)層)、液晶顯示器用間隔件(與黑基質(zhì)對(duì)應(yīng)的圖案、網(wǎng)點(diǎn)圖案等)。這里所述的肋條一般指隔離件，取等離子體顯示器作為例子，該肋條用于分隔每種顏色的等離子體區(qū)域。對(duì)于其它用途，其可用于顯微鏡、圖形涂覆作半導(dǎo)體用途的磁性材料、鐵磁介質(zhì)物質(zhì)、導(dǎo)電膏劑(導(dǎo)線(xiàn)、天線(xiàn))等，作為圖形顯示用途，其可用于普通印刷、特定介質(zhì)(膜、織物、鋼板)上的印刷、曲面印刷、各種印刷版的平版，作為處理用途，可采用本實(shí)施例涂覆粘接劑、密封劑等，作為生物工藝、醫(yī)學(xué)用途，其可用于醫(yī)藥品(例如一種混合多種小量成分的醫(yī)藥品)、試樣涂覆以供基因診斷等。
上述噴嘴3051與隨后將要描述的噴嘴板3056的上表面層3056c形成一體，且相對(duì)于該噴嘴板3056的扁平板面垂直豎立。此外，在噴嘴3051內(nèi)，形成有一種從該噴嘴3051的邊緣部起沿著噴嘴中心穿入的噴嘴內(nèi)通道3052。噴嘴內(nèi)通道3052在噴嘴3051的邊緣處敞開(kāi)，從而在該噴嘴3051的邊緣處形成作為該噴嘴內(nèi)通道3052的一端的噴孔。
以下將更詳細(xì)地說(shuō)明噴嘴3051。在噴嘴3051內(nèi)，其邊緣部和噴嘴內(nèi)通道3052的直徑是一致的，且如所述，它們形成為具有超微小直徑。作為每個(gè)部分尺寸的一個(gè)具體例子，噴嘴內(nèi)通道3052的內(nèi)徑(即，形成在噴嘴3052邊緣處的噴孔的直徑)不大于30[μm]、更優(yōu)選小于20[μm]、更優(yōu)選不大于10[μm]、更優(yōu)選不大于8[μm]、更優(yōu)選不大于4[μm]，且在本實(shí)施例中，該噴嘴內(nèi)通道3052的內(nèi)徑設(shè)定為1[μm]。然后，噴嘴3051的邊緣部外徑設(shè)定為2[μm]，該噴嘴3051的根部直徑設(shè)定為5[μm]，以及該噴嘴3051的高度設(shè)定為100[μm]，且其形成為一種無(wú)限接近圓錐形的截頭圓錐形。另外，噴嘴3051的高度可以是0[μm]。
另外，噴嘴內(nèi)通道3052的形狀可以不如圖40所示形成內(nèi)徑恒定的直線(xiàn)。例如，如圖15A所示，其可這樣形成以給位于噴嘴內(nèi)通道3052的隨后將要描述的溶液室3054側(cè)的邊緣部處的剖面形狀提供圓度。此外，如圖15B所示，可將位于噴嘴內(nèi)通道3052的隨后將要描述的溶液室3054側(cè)的邊緣部處的內(nèi)徑設(shè)定得大于噴射側(cè)的邊緣部的內(nèi)徑，且該噴嘴內(nèi)通道3052的內(nèi)表面形成為錐形圓周面形狀。此外，如圖15C所示，僅噴嘴內(nèi)通道3052的隨后將要描述的溶液室3054側(cè)的邊緣部形成為錐形圓周面形狀，而與該錐形圓周面相對(duì)的噴射邊緣部側(cè)形成內(nèi)徑恒定的直線(xiàn)。
溶液供給單元3053包括溶液容納單元3061和供給管3062，還包括噴嘴板3056內(nèi)的溶液室3054和連接通道3057。
這里，供給通道3060由供給管3062、連接通道3057和溶液室3054構(gòu)成。
溶液容納單元3061容納將供應(yīng)給噴嘴3051的溶液。此外，溶液容納單元3061利用與溶液自身重量相應(yīng)的適當(dāng)壓力給溶液室3054供應(yīng)該溶液。但是，由于超微小直徑導(dǎo)致的低傳導(dǎo)性，溶液容納單元3061不能給噴嘴內(nèi)通道3052供應(yīng)溶液。與附圖不同，通常為提供與溶液自身重量相應(yīng)的流壓，溶液容納單元3061放置在高于噴嘴板3056的位置。這里，也可利用隨后將要描述的抽吸泵3208從溶液容納單元3061給噴嘴3051供應(yīng)溶液。
供給管3062具有與溶液容納單元3061連接的一個(gè)端部和與連接通道3057連接的另一個(gè)端部，以將該溶液容納單元3061中的溶液供應(yīng)給該連接通道3057。此外，在供給管3062的中部，提供一種構(gòu)成清洗設(shè)備3200的三向切換閥3209(隨后將要描述)。
連接通道3057與供給管3062連通，并給溶液室3054供應(yīng)溶液。
溶液室3054設(shè)在作為噴嘴3051根部的位置處，且與連接通道3057和噴嘴內(nèi)通道3052連通，以將供應(yīng)給該連接通道3057的溶液供應(yīng)給該噴嘴內(nèi)通道3052。
噴射電壓施加部3055包括用于施加噴射電壓的噴射電極3058，該噴射電極3058設(shè)在噴嘴板3056的內(nèi)部以及溶液室3054與噴嘴內(nèi)通道3052之間的邊界位置處；總是給該噴射電極3058施加直流偏壓電壓的偏壓電源3030；以及給該噴射電極3058施加脈沖電壓的噴射電壓源3031，該脈沖電壓與該偏壓電壓相疊加得到噴射用電位。
上述噴射電極3058與溶液室3054中的溶液直接接觸以給該溶液充電并施加噴射電壓。
有關(guān)偏壓電源3030施加的偏壓電壓，通過(guò)總是施加一種在不執(zhí)行溶液噴射范圍內(nèi)的電壓，預(yù)先縮小噴射時(shí)施加的電壓寬度，由此噴射時(shí)的響應(yīng)性提高。
噴射電壓源3031受操作控制部3050的控制以?xún)H在執(zhí)行溶液噴射時(shí)使脈沖電壓與偏壓電壓疊加。脈沖電壓的值被設(shè)定為使此時(shí)的疊加電壓V滿(mǎn)足以下方程(1)的條件。
hγπϵ0d>V>γkd2ϵ0---(1)]]>其中，γ溶液的表面張力[N/m]，ε0電常數(shù)[F/m]，d噴嘴直徑[m]，h噴嘴與基體件之間的距離[m]以及k取決于噴嘴形狀的比例常數(shù)(1.5＜k＜8.5)。
作為一個(gè)例子，所施加的偏壓電壓為DC300[V]，所施加的脈沖電壓為100[V]。因此，噴射時(shí)的疊加電壓將是400[V]。
噴嘴板3056包括設(shè)在圖40所示最底層處的基底層3056a；設(shè)在該基底層3056a上的通道層3056b，該通道層3056b形成溶液的供給通道；以及進(jìn)一步形成在此通道層3056b上的頂面層3056c。上述噴射電極3058插入通道層3056b與頂面層3056c之間。
由硅基板、高絕緣樹(shù)脂或陶瓷形成上述基底層3056a，且一種可溶解樹(shù)脂層形成于其上，除了與一種用于形成連接通道3057和溶液室3054的預(yù)定圖形相對(duì)應(yīng)的部分以外除去該可溶解樹(shù)脂，然后在該被除去部分處形成絕緣樹(shù)脂層。此絕緣樹(shù)脂層成為通道層3056b。然后，通過(guò)無(wú)電電鍍一種導(dǎo)電元件(例如，NiP)在此絕緣樹(shù)脂層的頂面上形成噴射電極3058，并進(jìn)一步地在該噴射電極3058上形成具有絕緣性的抗蝕樹(shù)脂層。由于此抗蝕樹(shù)脂層將成為頂面層3056c，所以考慮到噴嘴3051的高度使該樹(shù)脂層形成為具有一定厚度。接著，依據(jù)電子束方法或者毫微微秒激光器對(duì)此絕緣抗蝕樹(shù)脂層進(jìn)行曝光以形成噴嘴形狀。還依據(jù)激光加工形成噴嘴內(nèi)通道3052。然后，除去與連接通道3057和溶液室3054的圖形相對(duì)應(yīng)的可溶解樹(shù)脂層，這些連接通道3057和溶液室3054相互連通，于是完成噴嘴板3056的制造。
另外具體的，噴嘴板3056和噴嘴3051的材料可以是半導(dǎo)體如Si等、導(dǎo)電材料如Ni，SUS等、其它絕緣材料如環(huán)氧樹(shù)脂、PMMA、苯酚、鈉玻璃、石英玻璃等。但是，在由導(dǎo)電材料形成噴嘴板3056和噴嘴3051的情況中，優(yōu)選至少在該噴嘴3051邊緣部的邊緣面處、更優(yōu)選在該邊緣部的周緣面處提供一種絕緣材料涂層。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)用絕緣材料形成噴嘴3051或者通過(guò)在其邊緣面處形成絕緣材料涂層，在給溶液施加噴射電壓時(shí)，可有效地抑制電流從噴嘴邊緣部泄漏給反電極3023。
反電極3023包括與噴嘴3051的伸出方向垂直的面對(duì)表面，該面對(duì)表面沿著其支承基體件3099。作為一個(gè)例子，從噴嘴3051的邊緣部至反電極3023的面對(duì)表面的距離被設(shè)定為100[μm]。
此外，由于此反電極3023接地，其總是維持大地電位。因此，在施加脈沖電壓時(shí)，利用產(chǎn)生在噴嘴3051的邊緣部與面對(duì)表面之間的電場(chǎng)，將依據(jù)靜電力噴射的液滴引導(dǎo)至反電極3023側(cè)。
另外，由于液體噴射裝置3100通過(guò)使噴嘴3051超小型化導(dǎo)致與該噴嘴3051的邊緣部處的電場(chǎng)集中相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大來(lái)噴射液滴，所以可以噴射液滴而不利用反電極3023進(jìn)行引導(dǎo)。但是，優(yōu)選在噴嘴3051與反電極3023之間利用靜電力進(jìn)行引導(dǎo)。此外，通過(guò)將反電極3023接地，可使充電液滴放電。
操作控制部3050實(shí)際上由一種包括CPU、ROM、RAM等的計(jì)算設(shè)備組成。上述操作控制部3050使偏壓電源3030持續(xù)施加電壓，并使噴射電壓源3031在自外部接收到噴射指令的輸入時(shí)施加驅(qū)動(dòng)脈沖電壓。

參照?qǐng)D40，圖41A，圖41B，圖41C和圖41D說(shuō)明液體噴射裝置3100的操作。
在可充電溶液通過(guò)抽吸泵3208供應(yīng)給噴嘴內(nèi)通道3052的狀態(tài)下，偏壓電壓通過(guò)偏壓電源3030且經(jīng)由噴射電極3058供應(yīng)給該溶液(參見(jiàn)圖41A)。在這種狀態(tài)下，溶液被充電，且在每個(gè)噴嘴3051的邊緣部處形成溶液呈凹狀凹進(jìn)的彎月面(參見(jiàn)圖41B)。
然后，噴射指令信號(hào)從操作控制部3050輸入給噴射電壓源3031，當(dāng)噴射電壓源3031施加脈沖電壓時(shí)(參見(jiàn)圖41C)，就依據(jù)噴嘴3051邊緣部處的集中電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度利用靜電力引導(dǎo)溶液至該噴嘴3051的邊緣部側(cè)，形成突至外部的凸?fàn)顝澰旅?，電?chǎng)就在該凸?fàn)顝澰旅娴捻敳刻幖校罱K，微小液滴克服該溶液的表面張力被噴射至反電極側(cè)(參見(jiàn)圖41D)。
由于上述液體噴射裝置3100經(jīng)由噴嘴3051噴射液滴，該噴嘴3051具有傳統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)的微小直徑，所以就利用噴嘴內(nèi)通道3052中處于充電狀態(tài)的溶液使電場(chǎng)集中，從而增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度。因此，現(xiàn)在可用比傳統(tǒng)更低的電壓、經(jīng)由具有微小直徑(例如，內(nèi)徑100[μm])的噴嘴噴射溶液，這被傳統(tǒng)認(rèn)為是幾乎不可能的，因?yàn)椴捎梦磮?zhí)行電場(chǎng)集中的這種結(jié)構(gòu)噴嘴，噴射所需要的電壓變得過(guò)高。
接著，由于其具有微小直徑，在低傳導(dǎo)性的作用下可容易地進(jìn)行控制以減少每單位時(shí)間的噴射流量，實(shí)現(xiàn)以足夠小的滴徑(依據(jù)每個(gè)上述條件為0.8[μm])噴射溶液而不縮小脈沖寬度。
此外，由于所噴射液滴是充電的，即便是微小液滴，蒸汽壓也會(huì)降低且汽化受到抑制。因而，減少液滴量的損失，實(shí)現(xiàn)飛行穩(wěn)定性并防止液滴的著落準(zhǔn)確性降低。
接著，參照?qǐng)D39和圖41說(shuō)明清洗設(shè)備3200。
清洗設(shè)備3200包括清洗劑容納單元3201；第一供給通道3202；第二供給通道3203；上游側(cè)泵3204；開(kāi)關(guān)閥3205；蓋件3206；連通管3207；抽吸泵3208；以及三向切換閥3209。
清洗劑容納單元3201容納用于清洗噴嘴3051和供給通道3060的清洗劑。
第一供給通道3202具有與清洗劑容納單元3201連通的一個(gè)端部和與蓋件3206連通的另一個(gè)端部，且構(gòu)成了一種用于將該清洗劑容納單元3201內(nèi)的清洗劑供應(yīng)給該蓋件3206的通道。此外，在第一供給通道3202的中部，提供了上游側(cè)泵3204和開(kāi)關(guān)閥3205。
沿著第一供給通道3202的清洗劑供給方向，上游側(cè)泵3204設(shè)在相對(duì)于開(kāi)關(guān)閥3205處于上游側(cè)的位置，并產(chǎn)生用于將該清洗劑供應(yīng)給蓋件3206的抽吸力。
開(kāi)關(guān)閥3205可在清洗劑容納單元3201與蓋件3206之間進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換。
蓋件3206包括一種成形為與噴嘴3051的輪廓形狀相對(duì)應(yīng)的凹進(jìn)部3042b以及一種形成在該凹進(jìn)部3042b的周緣處的密封墊3042a。
凹進(jìn)部3042b在其面向噴嘴3051的外表面3051a的表面處具有預(yù)定數(shù)量的噴孔(省略表示)。這些噴孔與第一供給通道3202連通，并可將經(jīng)由該第一供給通道3202供應(yīng)的清洗劑噴向噴嘴3051的外表面3051a。換句話(huà)說(shuō)，蓋件3206構(gòu)成了一種具有噴孔的噴頭，該噴孔可朝向噴嘴外表面3051a噴射清洗劑。
此外，在凹進(jìn)部3042b的最深部分處，形成有一種與連通管3207連通的抽吸孔3042c。
因而，當(dāng)蓋件3206附加到噴嘴板3056上時(shí)，在這種狀態(tài)下噴嘴3051插入凹進(jìn)部3042b內(nèi)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)于外部的高氣密性，從而可有效地抽吸該噴嘴3051內(nèi)的空氣。此外，可利用抽吸泵3208(隨后將要描述)且經(jīng)由單個(gè)蓋件3206執(zhí)行朝向噴嘴外表面3051a的清洗劑的噴射以及所噴射清洗劑的抽吸。
抽吸泵3208設(shè)在連通管3207的中部，且產(chǎn)生用于抽吸溶液和清洗劑的抽吸力。換句話(huà)說(shuō)，經(jīng)由在清洗噴嘴3051內(nèi)部和供給通道3060內(nèi)部時(shí)執(zhí)行抽吸操作，抽吸泵3208作為一種通過(guò)自清洗劑容納單元3201抽吸清洗劑來(lái)使該噴嘴3051內(nèi)部和該供給通道3060內(nèi)部的清洗劑流通的清洗劑流通部，還作為一種通過(guò)自溶液容納單元3061抽吸溶液來(lái)沿著供給方向α給噴嘴3051供應(yīng)該溶液的溶液供給部。
另外，利用抽吸泵3208抽吸的溶液或清洗劑沿著β方向從連通管3207的與抽吸孔3042c相對(duì)一側(cè)的端部排到外部。
第二供給通道3203具有與清洗劑容納單元3201連通的一個(gè)端部和與三向切換閥3209連通的另一個(gè)端部，且構(gòu)成一種用于將該清洗劑容納單元3201中的清洗劑供應(yīng)給該三向切換閥3209的通道。
三向切換閥3209可在清洗劑容納單元3201與噴嘴3051之間進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換。換句話(huà)說(shuō)，在使供給通道3060內(nèi)部和噴嘴3051內(nèi)部的清洗劑流通時(shí)，三向切換閥3209開(kāi)啟清洗劑容納單元3201與噴嘴3051之間的連通，以及在給該噴嘴3051供應(yīng)溶液時(shí)，三向切換閥3209開(kāi)啟溶液容納單元3061與噴嘴3051之間的連通。從而可容易地在利用單個(gè)抽吸泵3208給噴嘴3051供應(yīng)溶液與使該噴嘴3051內(nèi)部和供給通道3060內(nèi)部的清洗劑流通之間切換。
接著，說(shuō)明振動(dòng)生成設(shè)備3300。
振動(dòng)生成設(shè)備3300設(shè)在溶液容納單元3061附近，例如圖39所示，該振動(dòng)生成設(shè)備3300設(shè)在該溶液容納單元3061的下方。然后，通過(guò)給溶液容納單元3061中的溶液輻射超聲波以給該溶液提供振動(dòng)，振動(dòng)生成設(shè)備3300使包括在該溶液內(nèi)的細(xì)顆粒處于懸浮狀態(tài)。
接著，說(shuō)明利用清洗設(shè)備3200和振動(dòng)生成設(shè)備3300對(duì)液體噴射裝置3100進(jìn)行維護(hù)。
這里，通過(guò)在停止從噴嘴3051噴射溶液時(shí)、尤其是在長(zhǎng)期不執(zhí)行溶液噴射時(shí)執(zhí)行液體噴射裝置3100的維護(hù)，可改善該溶液的噴射狀態(tài)。此外，當(dāng)由于噴嘴3051發(fā)生堵塞而不適于執(zhí)行溶液噴射時(shí)或者當(dāng)液體噴射裝置3100處于自制造以來(lái)該液體噴射裝置3100還未使用的狀態(tài)時(shí)，可執(zhí)行上述維護(hù)。
對(duì)于液體噴射裝置3100的維護(hù)，具體分為三類(lèi)清洗噴嘴3051和供給通道3060；清洗噴嘴外表面3051a；以及振動(dòng)溶液中的細(xì)顆粒都可采用。
以下，說(shuō)明噴嘴3051內(nèi)部和供給通道3060內(nèi)部的清洗。
在清洗噴嘴3051內(nèi)部和供給通道3060內(nèi)部的情況中，首先，三向切換閥3209使清洗劑容納單元3201與噴嘴3051之間的連通處于開(kāi)啟狀態(tài)。此外，通過(guò)把蓋件3206附加到噴嘴3051上，使該噴嘴3051的外表面3051a處于被該蓋件3206覆蓋的狀態(tài)。
接著，通過(guò)驅(qū)動(dòng)抽吸泵3208以經(jīng)由蓋件3206抽吸噴嘴3051內(nèi)部，存在于供給通道3060內(nèi)部和該噴嘴3051內(nèi)部的溶液被抽除，并抽吸清洗劑容納單元3201中的清洗劑以使該清洗劑沿著與溶液供給方向α相同的方向在該供給通道3060內(nèi)部和該噴嘴3051內(nèi)部流通。由此，存在于供給通道3060內(nèi)部和噴嘴3051內(nèi)部的溶液中細(xì)顆粒的凝集體、雜質(zhì)如污染物、該溶液中的固體成分等與該溶液一起從連通管3207排至外部，且清洗劑取代該溶液填滿(mǎn)該供給通道3060內(nèi)部和噴嘴3051內(nèi)部。此時(shí)，即便由于供給通道3060內(nèi)部和噴嘴3051內(nèi)部的固化溶液而使該供給通道3060的內(nèi)表面處或者噴嘴3051內(nèi)部產(chǎn)生凝聚物質(zhì)，也可利用清洗劑依據(jù)清洗效果清除該凝聚物質(zhì)。
這里，通過(guò)不斷地驅(qū)動(dòng)抽吸泵3208，使清洗劑持續(xù)地在供給通道3060內(nèi)部和噴嘴3051內(nèi)部流通(這種狀態(tài)以下稱(chēng)為“流通狀態(tài)”)，或者可提供這樣一種狀態(tài)，其中，通過(guò)以預(yù)定時(shí)限停止驅(qū)動(dòng)抽吸泵3208，使清洗劑填充供給通道3060內(nèi)部和噴嘴3051內(nèi)部(以下，稱(chēng)其為“填充狀態(tài)”)。例如，通過(guò)使其處于填充狀態(tài)，可提供清洗劑停留在供給通道3060內(nèi)部和噴嘴3051內(nèi)部的狀態(tài)，從而充分確保該清洗劑作用于細(xì)顆粒凝聚體、雜質(zhì)等的時(shí)間。由此，使清洗劑有效地作用于供給通道3060內(nèi)表面處或者噴嘴3051內(nèi)部的凝聚物質(zhì)，從而與總是流通清洗劑的情況相比不需要采用大量清洗劑。
另外，填充狀態(tài)可持續(xù)預(yù)定時(shí)間段直至重新啟動(dòng)利用液體噴射裝置3100的溶液噴射，或者可依照預(yù)定的時(shí)限切換至流通狀態(tài)以交替地重復(fù)該流通狀態(tài)和填充狀態(tài)。因此，由于重復(fù)地利用流通狀態(tài)下清洗劑的移動(dòng)以及停留在填充狀態(tài)的清洗劑對(duì)凝聚物質(zhì)的清洗作用將該凝聚物質(zhì)推至外部，可有效地清洗供給通道3060內(nèi)部和噴嘴3051內(nèi)部。
按照這種方式，由于可清洗噴嘴3051內(nèi)部和供給通道3060內(nèi)部，即便該噴嘴3051是一種具有超微小直徑的噴嘴3051，該噴嘴3051在噴射溶液時(shí)也不易于發(fā)生堵塞，從而可防止該噴嘴3051堵塞。
另外，為清洗供給通道3060內(nèi)部，三向切換閥3209優(yōu)選設(shè)置在盡可能靠近供給管3062的溶液容納單元3061一側(cè)。換句話(huà)說(shuō)，這是因?yàn)榕c將三向切換閥3209設(shè)置在供給管3062的噴嘴3051一側(cè)的情況相比，可通過(guò)使清洗劑流通至供給管3062內(nèi)更大的區(qū)域來(lái)進(jìn)行清洗。
以下，說(shuō)明噴嘴外表面3051a的清洗。
在上述對(duì)噴嘴3051內(nèi)部和供給通道3060內(nèi)部進(jìn)行清洗之后，對(duì)該噴嘴3051的外表面3051a進(jìn)行清洗。換句話(huà)說(shuō)，在蓋件3206附加在噴嘴3051上的狀態(tài)下，三向切換閥3209使清洗劑容納單元3201與該噴嘴3051之間的連通處于關(guān)閉狀態(tài)，且開(kāi)關(guān)閥3205使蓋件3206與該清洗劑容納單元3201之間的連通處于開(kāi)啟狀態(tài)。
接著，通過(guò)驅(qū)動(dòng)上游側(cè)泵3204，經(jīng)由第一供給通道3202抽吸清洗劑容納單元3201內(nèi)的清洗劑，并自蓋件3206的噴射孔朝向噴嘴3051的外表面3051a噴射該清洗劑，以及通過(guò)驅(qū)動(dòng)抽吸泵3208，經(jīng)由抽吸孔3042c抽吸自該噴射孔噴出且停留在凹進(jìn)部3042b內(nèi)的清洗劑。因此，由于使清洗劑作用于通過(guò)重復(fù)地從噴嘴3051噴射溶液而處于這樣一種狀態(tài)的凝聚物質(zhì)，該凝聚物質(zhì)固著在該噴嘴3051的外表面3051a上、尤其是該噴嘴3051的溶液噴孔3051b(參見(jiàn)圖2)處，所以可依據(jù)清洗劑的清洗作用通過(guò)清除該凝聚物質(zhì)來(lái)清洗該噴嘴3051的外表面3051a。
按照這種方式，通過(guò)自蓋件3206朝向噴孔噴射清洗劑進(jìn)行清洗，能夠清除位于容易發(fā)生堵塞的噴嘴3051邊緣部處的凝聚物質(zhì)，以及通過(guò)利用抽吸泵3208連續(xù)地進(jìn)行抽吸操作，能夠順暢地清洗該噴嘴3051內(nèi)部和所噴射溶液的供給通道。
這里，可在使清洗劑在噴嘴3051內(nèi)部和供給通道3060內(nèi)部流通以進(jìn)行清洗的同時(shí)，執(zhí)行該噴嘴3051的外表面3051a的清洗，從而在考慮到防止噴嘴3051堵塞而進(jìn)行維護(hù)時(shí)，能夠提高操作效率。
此外，重要的是至少相對(duì)于具有突出型噴嘴形狀的噴嘴邊緣面垂直地給噴嘴3051的外表面噴射清洗劑，更優(yōu)選的是加快流通。
以下，說(shuō)明溶液中細(xì)顆粒的振動(dòng)。
在使溶液中的細(xì)顆粒振動(dòng)的情況中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)生成設(shè)備3300，給溶液容納單元3061中的溶液輻射超聲波。于是，利用提供給溶液的振動(dòng)使包含在該溶液中的細(xì)顆粒分散，并使該溶液中的細(xì)顆粒密度處于不偏向狀態(tài)。換句話(huà)說(shuō)，例如，即便溶液中形成細(xì)顆粒的凝聚體，由于超聲波的輻射粉碎了該凝聚體，消除了該溶液中細(xì)顆粒密度的偏向。
按照這種方式，不易于生成由于溶液中的細(xì)顆粒凝聚形成的該細(xì)顆粒的凝聚體，在從溶液容納單元3061給噴嘴3051供應(yīng)溶液時(shí)，可減少該凝聚體在噴嘴3051處堵塞的可能性，還可減少該細(xì)顆粒的凝聚體固著在噴嘴3051或者供給通道3060上的可能性。
此外，通過(guò)從溶液容納單元3061的外部輻射超聲波，可給溶液提供振動(dòng)而不接觸該溶液，從而適當(dāng)?shù)胤稚⒃撊芤褐械募?xì)顆粒。由此，鑒于細(xì)顆粒在溶液內(nèi)分散，可提高操作效率。
另外，可以預(yù)定的時(shí)限或者在每次給噴嘴3051供應(yīng)溶液時(shí)，振動(dòng)該溶液中的細(xì)顆粒。此外，可在不給噴嘴3051供應(yīng)溶液的狀態(tài)下、尤其是在清洗該噴嘴3051內(nèi)部和供給通道3060內(nèi)部或者清洗噴嘴外表面3051a時(shí)，振動(dòng)該溶液中的細(xì)顆粒。換句話(huà)說(shuō)，在通過(guò)預(yù)先振動(dòng)溶液中的細(xì)顆粒以當(dāng)完成對(duì)噴嘴3051內(nèi)部和供給通道3060內(nèi)部的清洗時(shí)執(zhí)行溶液噴射的情況下，可以有效地將其內(nèi)不存在細(xì)顆粒凝聚體的溶液供應(yīng)給該噴嘴3051。
此外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，可對(duì)其設(shè)計(jì)采取多種改進(jìn)和變化，而不脫離本發(fā)明的要旨。
例如，通過(guò)采取這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，在利用一種預(yù)定的振動(dòng)生成部給第一供給通道3202內(nèi)或供給管3062內(nèi)的清洗劑提供千兆赫的高頻振動(dòng)之后，再將該清洗劑供應(yīng)給噴嘴3051的外表面或者供應(yīng)給供給通道3060內(nèi)部和噴嘴3051內(nèi)部，可容易地清洗并清除用普通流動(dòng)清洗劑難以清除的亞微細(xì)顆粒。
另外，在上述實(shí)施例中，用清洗劑執(zhí)行對(duì)噴嘴3051內(nèi)部和供給通道3060內(nèi)部的清洗。但本發(fā)明并不限于此，可通過(guò)至少使清洗劑在噴嘴3051內(nèi)流通以執(zhí)行清洗來(lái)防止該噴嘴3051堵塞。換句話(huà)說(shuō)，容納在清洗劑容納單元3201中的清洗劑可直接引入噴嘴3051內(nèi)而不介入供給通道3060來(lái)進(jìn)行流通。
此外，在清洗噴嘴外表面3051a時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)上游側(cè)泵3204將清洗劑供應(yīng)給蓋件3206。但本發(fā)明并不限于此。例如，可通過(guò)僅提供抽吸泵3208而不提供上游側(cè)泵3204來(lái)向噴嘴外表面3051a噴射清洗劑并抽吸所噴射的清洗劑。因此，由于可簡(jiǎn)化清洗設(shè)備3200的結(jié)構(gòu)，能夠容易地利用該清洗設(shè)備3200執(zhí)行有關(guān)清洗的操作。
以下，說(shuō)明上述每個(gè)實(shí)施例中的液體噴射的理論，并基于該理論說(shuō)明一種基本例。另外不用說(shuō)，下述理論中的全部?jī)?nèi)容例如噴嘴結(jié)構(gòu)、每個(gè)部分的材料、所噴射液體的性質(zhì)，圍繞該噴嘴附加的結(jié)構(gòu)、有關(guān)噴射操作的控制條件等以及基本例盡可能地應(yīng)用于上述每個(gè)實(shí)施例中。
以前，超出以下條件方程所確定的范圍，被認(rèn)為是不可能?chē)娚湟旱蔚摹?br> d<λc2---(4)]]>其中，λc是可利用靜電吸引力自噴嘴邊緣部噴射液滴的溶液液面處的增長(zhǎng)波長(zhǎng)[m]，其可利用λc＝2πγh2/ε0V2來(lái)計(jì)算。
d<πγh2ϵ0V2---(5)]]>V<hπγϵ0d---(6)]]>在采用本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例中，在由于被傳統(tǒng)認(rèn)為不能進(jìn)行噴射而未進(jìn)行嘗試的區(qū)域內(nèi)重新考慮噴嘴在靜電吸引式噴射方法中的作用，可通過(guò)采用麥克斯韋力等形成微小液滴。
一種用于近似表示為降低驅(qū)動(dòng)電壓以及實(shí)現(xiàn)噴射微小液滴量的方法的噴射條件等的方程被導(dǎo)出并因而在隨后進(jìn)行描述。
以下說(shuō)明可應(yīng)用于上述每個(gè)實(shí)施例中描述的液體噴射裝置。
假定此時(shí)導(dǎo)電溶液填充噴嘴內(nèi)部，該噴嘴垂直放置且相對(duì)于一種作為基體件的無(wú)限平面導(dǎo)體的高度為h。這種狀態(tài)表示在圖42中。此時(shí)，假定在噴嘴邊緣部感生的電荷集中在該噴嘴邊緣的半球部，且近似用以下方程表達(dá)。
Q＝2πε0αVd (7)這里，Q在噴嘴邊緣部感生的電荷[C]，ε0電常數(shù)[F/m]，h噴嘴與基體件之間的距離[m]，r噴嘴內(nèi)部半徑[m]，以及V給噴嘴施加的總電壓。α取決于噴嘴形狀等的比例常數(shù)，當(dāng)d＜＜h時(shí)，其取大約1至1.5、尤其取近似1。
此外，當(dāng)作為基體件的基板是導(dǎo)電基板時(shí)，認(rèn)為在該基板的對(duì)稱(chēng)位置將感生具有異號(hào)的鏡像電荷Q′。類(lèi)似的，當(dāng)基板是絕緣材料時(shí)，在由電導(dǎo)率所確定的對(duì)稱(chēng)位置感生具有異號(hào)的鏡像電荷Q′。
順便一提地，當(dāng)假定凸?fàn)顝澰旅娴那拾霃綖镽[m]時(shí)，位于噴嘴邊緣部處的凸?fàn)顝澰旅孢吘壊康碾妶?chǎng)強(qiáng)度Eloc[V/m]由下式給出Eloc=VkR---(8)]]>這里，k比例常數(shù)，但取決于噴嘴形狀等而不同，取大約1.5至8.5，在絕大多數(shù)情況中認(rèn)為近似為5(P.J.Birdseye and D.A.Smith，Surface Science，23(1970)198-210)。
現(xiàn)在為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們假定d/2＝R。這相當(dāng)于這樣一種狀態(tài)，其中，導(dǎo)電溶液依據(jù)表面張力升高為半徑與噴嘴半徑相同的半球狀。
我們認(rèn)為壓力對(duì)噴嘴邊緣液體的作用平衡。首先，當(dāng)噴嘴邊緣部的液體面積假定為S[m2]時(shí)，靜電壓由下式給出Pe=QSEloc≈Qπd2/2Eloc---(9)]]>自方程(7)、(8)和(9)，假定α＝1，Pe=2ϵ0Vd/2·Vk·d/2=8ϵ0V2k·d2---(10)]]>同時(shí)，當(dāng)噴嘴邊緣部的液體表面張力為Ps時(shí)，Ps=4γd---(11)]]>這里，λ表面張力[N/m]。
發(fā)生液體噴射的條件即靜電壓超過(guò)表面張力的條件由下式給出，Pe＞PS(12)通過(guò)采用足夠小的噴嘴直徑，可使靜電壓超過(guò)表面張力。依據(jù)此關(guān)系方程，當(dāng)V與d之間的關(guān)系計(jì)算出下式時(shí)，V>γkd2ϵ0---(13)]]>給出最小噴射壓。換句話(huà)說(shuō)，自方程(6)和方程(13)，hγπϵ0d>V>γkd2ϵ0---(1)]]>給出本發(fā)明實(shí)施例中的操作電壓。
噴射極限電壓Vc與一定噴嘴半徑d的相關(guān)性表示在上述圖9中。由此圖，顯示了當(dāng)考慮微小噴嘴對(duì)電場(chǎng)的集中作用時(shí)，噴射啟動(dòng)電壓隨著噴嘴直徑的減小而降低這個(gè)事實(shí)。
在對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行傳統(tǒng)考慮的情況中，即，電場(chǎng)僅由施加給噴嘴的電壓以及反電極之間距離來(lái)限定的情況中，當(dāng)噴嘴變小時(shí)，噴射所需要的電壓增大。另一方面，集中于定域電場(chǎng)強(qiáng)度，由于噴嘴小型化，可降低噴射電壓。
依據(jù)靜電吸引的噴射操作基于噴嘴邊緣部處液體(溶液)的充電。充電速度被認(rèn)為是一種近似由介電弛豫確定的時(shí)間常數(shù)。
τ=ϵσ---(2)]]>當(dāng)假定溶液的介電常數(shù)ε為10F/m且溶液導(dǎo)電率σ為10-6S/m時(shí)，得到τ＝1.854×10-6sec。選擇性的，當(dāng)臨界頻率設(shè)定為fc[Hz]時(shí)，獲得fc=σϵ---(14)]]>因?yàn)椴荒軐?duì)比此fc頻率更快的電場(chǎng)的變化作出反應(yīng)，所以認(rèn)為不能進(jìn)行噴射。當(dāng)對(duì)上述例子進(jìn)行估計(jì)時(shí)，頻率取大約10kHz。此時(shí)，在噴嘴半徑為2μm且電壓略小于500V的情況下，可估計(jì)噴嘴內(nèi)的電流G為10-13m3/s。在上述例子的液體情況中，由于可以10kHz執(zhí)行噴射，能夠?qū)崿F(xiàn)一周期大約10fl(毫微微，1fl＝10-16l)的最小噴射量。
另外，如圖23所示，每個(gè)上述實(shí)施例的特征在于電場(chǎng)在噴嘴邊緣部的集中作用以及在反基板感生的像力作用。因此，沒(méi)有必要使基板或基板支承件像傳統(tǒng)那樣導(dǎo)電，或者給這些基板或基板支承件施加電壓。換句話(huà)說(shuō)，作為基板，可采用電絕緣的玻璃基板、塑料基板如聚酰亞胺、陶瓷基板，半導(dǎo)體基板等。
此外，在每個(gè)上述實(shí)施例中，給電極的施加電壓可正可負(fù)。
此外，通過(guò)維持噴嘴與基板之間的距離不超過(guò)500[μm]，可使溶液噴射變得容易。此外優(yōu)選的，通過(guò)依據(jù)噴嘴位置檢測(cè)進(jìn)行反饋控制，維持噴嘴相對(duì)于基體件不變。
此外，基體件可安裝在一種維持導(dǎo)電或者絕緣的基體件支承物上。
圖43表示作為采用本發(fā)明的另一基本例的液體噴射裝置的噴嘴部分的側(cè)剖視圖。在噴嘴1的側(cè)表面部，提供了電極15，且一種受控電壓施加給該電極15與噴嘴內(nèi)溶液3之間。此電極15的用途是一種控制電鍍潤(rùn)濕效果的電極。當(dāng)足夠電場(chǎng)覆蓋構(gòu)成噴嘴的絕緣體時(shí)，預(yù)計(jì)即便沒(méi)有此電極也能出現(xiàn)電鍍潤(rùn)濕效果。但在本基本例中，通過(guò)利用此電極更積極地進(jìn)行控制，還實(shí)現(xiàn)噴射控制的作用。在噴嘴1由絕緣材料構(gòu)成的情況下，噴嘴邊緣部的噴嘴管為1μm，噴嘴內(nèi)徑為2μm且施加電壓為300V，其發(fā)生近似30大氣壓的電鍍潤(rùn)濕效果。這種壓力不足以噴射，但對(duì)于將溶液供應(yīng)給噴嘴邊緣部具有一定意義，且認(rèn)為可利用此控制電極控制噴射。
上述圖9表示在采用本發(fā)明的實(shí)施例中噴射啟動(dòng)電壓與噴嘴直徑的相關(guān)性。作為液體噴射裝置的噴嘴，采用表示在圖11所示液體噴射頭100中的噴嘴、圖23中所示的噴嘴、圖31中所示的噴嘴以及圖40中所示的噴嘴。當(dāng)噴嘴變小時(shí)，噴射啟動(dòng)電壓降低，揭示了可用比傳統(tǒng)更低的電壓執(zhí)行噴射這個(gè)事實(shí)。
在每個(gè)上述實(shí)施例中，噴射溶液的條件是噴嘴與基板之間距離(h)；施加電壓的振幅(V)；以及施加電壓頻率(f)的各自函數(shù)，有必要分別滿(mǎn)足作為噴射條件的一定條件。相反，當(dāng)任一條件不滿(mǎn)足時(shí)，有必要改變其它參數(shù)。
參照?qǐng)D44說(shuō)明此情形。
首先，為噴射，存在一定的臨界電場(chǎng)Ec，除非電場(chǎng)不小于該臨界電場(chǎng)Ec，否則不執(zhí)行噴射。此臨界電場(chǎng)是一種隨噴嘴直徑、溶液的表面張力、粘度等而變化的值，當(dāng)該值不大于Ec時(shí)，難以執(zhí)行噴射。在不小于臨界電場(chǎng)Ec處，即，在可噴射電場(chǎng)強(qiáng)度處，噴嘴與基板之間距離(h)同施加電壓的振幅(V)之間出現(xiàn)近似比例關(guān)系，且當(dāng)該噴嘴與基板之間距離壓縮時(shí)，使臨界施加電壓V變小。
相反，當(dāng)使噴嘴與基體件之間極端分離以使噴射電壓V更大時(shí)，即便維持相同電場(chǎng)強(qiáng)度，也會(huì)依據(jù)電暈放電等作用而出現(xiàn)液滴爆裂即分裂。
工業(yè)實(shí)用性依照本發(fā)明，由于僅通過(guò)對(duì)感光樹(shù)脂層進(jìn)行曝光并顯影來(lái)形成噴嘴，考慮到噴嘴形狀的靈活性、具有大量噴嘴的線(xiàn)性頭的適配性以及制造成本，這是有利的。
此外，由于形成多個(gè)噴嘴形狀且各自的噴嘴內(nèi)通道與電極連通，可經(jīng)由該電極給供應(yīng)給各自噴嘴內(nèi)通道的溶液施加噴射電壓。通過(guò)給電極施加噴射電壓，液滴自噴嘴形狀的邊緣部噴出，并在該基體件上形成一種圖形，該圖形對(duì)應(yīng)于由落在基體件上的液滴所形成的點(diǎn)。由于在基板上形成多個(gè)這種噴嘴形狀，可迅速地形成圖形。
在這種情況中，可噴射液滴而不提供面向該噴嘴邊緣部的反電極。例如，在不存在反電極的狀態(tài)下，當(dāng)基體件被放置為面向噴嘴邊緣部時(shí)，若該基體件是導(dǎo)電材料，在相對(duì)于該基體件的接收面與該噴嘴邊緣部平面對(duì)稱(chēng)的位置感生極性相反的鏡像電荷，若該基體件是絕緣材料，在相對(duì)于該基體件的接收面依據(jù)該基體件的介電常數(shù)所確定的對(duì)稱(chēng)位置感生極性相反的鏡像電荷。于是，根據(jù)在噴嘴邊緣部感生的電荷與鏡像電荷之間的靜電力，執(zhí)行液滴飛射。
此外，由于噴嘴內(nèi)通道中的溶液在各個(gè)噴嘴形狀的邊緣部處上升為凸?fàn)?，即便在施加給電極的電壓低時(shí)電場(chǎng)也集中在該溶液的凸?fàn)畈?，且電?chǎng)強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。因此，即便施加給電極的電壓低，也能自噴嘴形狀的邊緣部噴射液滴。
此外，依照本發(fā)明，由于液面位于噴嘴內(nèi)，可抑制溶液附著在噴嘴的噴孔周?chē)瑥亩乐乖撊芤焊稍?。此外，由于可維持一種充電成分均勻分散在溶液中的狀態(tài)，能夠防止該充電成分凝聚，并一貫地移動(dòng)該溶液。此外，由于施加一種在比噴射啟動(dòng)電壓小的電壓范圍內(nèi)上下波動(dòng)的反復(fù)電壓，可在不噴射液滴的狀態(tài)下攪動(dòng)溶液中的充電成分，抑制該充電成分凝聚，并一貫地移動(dòng)該溶液。如上，能夠防止溶液附著在噴嘴上，并防止該噴嘴堵塞。
此外，依照本發(fā)明，由于一種具有高疏水劑的涂層圍繞噴嘴的噴孔形成，能夠獲得溶液不易于潤(rùn)濕以及從該涂層的內(nèi)徑擴(kuò)散到外部的效果。此外，由于噴嘴由含氟感光樹(shù)脂形成，能夠獲得溶液不易于潤(rùn)濕和擴(kuò)散的效果。由于溶液與噴嘴噴孔的周?chē)牧现g的接觸角不小于45度、進(jìn)一步地不小于90度或者進(jìn)一步地不小于130度，能夠獲得溶液不易于潤(rùn)濕和擴(kuò)散至該噴嘴噴孔周緣的效果。如上，在噴嘴邊緣部，能夠生成更高程度的大曲率凸?fàn)顝澰旅?，并使電?chǎng)以更高的集中度集中在該彎月面的頂部。結(jié)果，可使液滴微小。此外，由于可形成具有微小直徑的彎月面，電場(chǎng)易于集中在彎月面的頂部，從而使噴射電壓變?yōu)榈蛪骸?br> 此外，依照本發(fā)明，由于使清洗劑在噴嘴內(nèi)部或者在該噴嘴內(nèi)部和供給通道內(nèi)部流通，例如，存在于該噴嘴內(nèi)部或者該供給通道內(nèi)部的細(xì)顆粒的凝聚體被排到外部，可清洗該噴嘴內(nèi)部或者該供給通道內(nèi)部。此外，即便在細(xì)顆粒的凝聚體附著在供給通道的內(nèi)表面或者噴嘴內(nèi)部的狀態(tài)下，通過(guò)利用流通清洗劑的清洗效果清除該供給通道內(nèi)表面的凝聚體，可清洗該供給通道的內(nèi)表面和該噴嘴內(nèi)部。此外，例如，可利用清洗劑清除存在于噴嘴內(nèi)部或者供給通道內(nèi)部的雜質(zhì)、由于溶液固化產(chǎn)生的固態(tài)物質(zhì)等。如上，由于能夠清洗噴嘴內(nèi)部和供給通道內(nèi)部，即便采用噴嘴直徑不大于30μm的噴嘴，噴射溶液時(shí)也不易于發(fā)生噴嘴堵塞，能夠防止噴嘴堵塞。
此外，依照本發(fā)明，通過(guò)采用傳統(tǒng)不可用的直徑超微小的噴嘴，可使電場(chǎng)集中在噴嘴邊緣部并增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度。在這種情況中，可噴射液滴而不提供面向噴嘴邊緣部的反電極。根據(jù)在噴嘴邊緣部感生的電荷與在基體件側(cè)的鏡像電荷之間的靜電力，實(shí)現(xiàn)液滴飛射。
因此，無(wú)論基體件是導(dǎo)電材料還是絕緣材料，都可適當(dāng)?shù)貒娚湟旱?。此外，反電極的存在變得不再必要。此外，能夠減少裝置構(gòu)造中的設(shè)備數(shù)目。因此，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于商用噴墨系統(tǒng)時(shí)，有助于提高整體系統(tǒng)的生產(chǎn)率，并可降低成本。
此外，由于經(jīng)由噴射電壓施加部施加電壓，可用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)給溶液施加電壓。此外，通過(guò)使液體供給用電極的施加電壓與噴射電壓施加部所施加的電壓之間存在電位差，可獲得電鍍潤(rùn)濕效果，通過(guò)改善噴嘴內(nèi)部的潤(rùn)濕性，可使對(duì)具有超微小直徑的噴嘴的溶液供給變得平滑，其中，該液體供給用電極設(shè)在該噴嘴的內(nèi)表面絕緣的一部分的外部。
此外，通過(guò)使噴嘴更微小，可進(jìn)一步地將電場(chǎng)集中在噴嘴邊緣部。結(jié)果，可使所形成液滴微小并具有穩(wěn)定形狀，還可降低總施加電壓。
權(quán)利要求
1.一種靜電吸引式液體噴射頭的制造方法，所述液體噴射頭具有多個(gè)用于自噴嘴邊緣噴射作為液滴的溶液的噴嘴，所述方法包括在基板上形成多個(gè)用于施加噴射電壓的噴射電極；在所述基板上形成感光樹(shù)脂層以覆蓋全部的所述多個(gè)噴射電極；通過(guò)對(duì)所述感光樹(shù)脂層進(jìn)行曝光和顯影，使所述感光樹(shù)脂層相對(duì)于所述基板豎立以對(duì)應(yīng)于每個(gè)所述噴射電極，以及使所述感光樹(shù)脂層形成為噴嘴直徑不大于30μm的噴嘴形狀；形成噴嘴內(nèi)通道，以建立從所述噴嘴的邊緣部至所述噴嘴內(nèi)的所述噴射電極之間的連通；以及使所述噴嘴內(nèi)通道與同所述多個(gè)噴嘴相對(duì)應(yīng)的溶液供給通道連接。
2.權(quán)利要求1所述的靜電吸引式液體噴射頭的制造方法，還包括使至少每條所述溶液供給通道的內(nèi)表面絕緣；以及在所述溶液供給通道內(nèi)設(shè)置一控制電極，所述控制電極用于控制位于所述噴嘴的所述邊緣部處的溶液的彎月面位置。
3.權(quán)利要求2所述的靜電吸引式液體噴射頭的制造方法，其特征在于，所述溶液供給通道由壓電材料形成。
4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的靜電吸引式液體噴射頭的制造方法，其特征在于，所述噴嘴的所述噴嘴直徑小于20μm。
5.權(quán)利要求4所述的靜電吸引式液體噴射頭的制造方法，其特征在于，所述噴嘴的所述噴嘴直徑不大于10μm。
6.權(quán)利要求5所述的靜電吸引式液體噴射頭的制造方法，其特征在于，所述噴嘴的所述噴嘴直徑不大于8μm。
7.權(quán)利要求6所述的靜電吸引式液體噴射頭的制造方法，其特征在于，所述噴嘴的所述噴嘴直徑不大于4μm。
8.權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的靜電吸引式液體噴射頭的制造方法，其特征在于，所述感光樹(shù)脂層是含氟樹(shù)脂。
9.一種利用權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的制造方法制造的靜電吸引式液體噴射頭的驅(qū)動(dòng)方法，包括使每個(gè)所述噴嘴的邊緣部面向所述基體件；給每條所述溶液供給通道供應(yīng)可充電溶液；以及給所述多個(gè)噴射電極中的每個(gè)施加噴射電壓。
10.權(quán)利要求9所述的靜電吸引式液體噴射頭的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，每條所述噴嘴內(nèi)通道中的溶液形成一種自所述噴嘴的所述邊緣部凸?fàn)钌仙臓顟B(tài)。
11.權(quán)利要求10所述的靜電吸引式液體噴射頭的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)每條所述噴嘴內(nèi)通道中的溶液形成自所述邊緣部凸?fàn)钌仙臓顟B(tài)時(shí)，給所述噴射電極施加噴射電壓。
12.一種具有利用權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的制造方法制造的靜電吸引式液體噴射頭的靜電吸引式液體噴射裝置，其可將每個(gè)所述噴嘴的所述邊緣部放置為面向所述基體件，包括溶液供給部，用于給每條噴嘴內(nèi)通道供應(yīng)可充電溶液；以及噴射電壓施加部，用于單獨(dú)地給所述多個(gè)噴射電極施加噴射電壓。
13.權(quán)利要求12所述的靜電吸引式液體噴射裝置，還包括凸?fàn)顝澰旅娉尚尾?，用于形成一種每條所述噴嘴內(nèi)通道中的溶液自所述噴嘴的邊緣部凸?fàn)钌仙臓顟B(tài)。
14.權(quán)利要求13所述的靜電吸引式液體噴射裝置，其特征在于，當(dāng)所述凸?fàn)顝澰旅娉尚尾啃纬擅織l所述噴嘴內(nèi)通道中的溶液自所述噴嘴的所述邊緣部凸?fàn)钌仙乃鰻顟B(tài)時(shí)，所述噴射電壓施加部給所述噴射電極施加噴射電壓。
15.權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的靜電吸引式液體噴射裝置，其特征在于，所述凸?fàn)顝澰旅娉尚尾堪▔弘娫?，這樣放置所述壓電元件以對(duì)應(yīng)于每個(gè)所述噴嘴，以及所述壓電元件改變其形狀，以改變所述噴嘴內(nèi)通道中的溶液的壓力。
16.一種制造噴嘴板的制造方法，所述噴嘴板具有多個(gè)用于自噴嘴邊緣噴射作為液滴的溶液的噴嘴，所述方法包括在基板上形成多個(gè)用于施加噴射電壓的噴射電極；在所述基板上形成感光樹(shù)脂層以覆蓋全部的所述多個(gè)噴射電極；通過(guò)對(duì)所述感光樹(shù)脂層進(jìn)行曝光和顯影，使所述感光樹(shù)脂層相對(duì)于所述基板豎立以對(duì)應(yīng)于每個(gè)所述噴射電極，以及使所述感光樹(shù)脂層形成為噴嘴直徑不大于30μm的噴嘴形狀；以及形成噴嘴內(nèi)通道，以建立從所述噴嘴的邊緣部至所述噴嘴內(nèi)的所述噴射電極之間的連通。
17.權(quán)利要求16所述的噴嘴板的制造方法，其特征在于，所述噴嘴的所述噴嘴直徑小于20μm。
18.權(quán)利要求17所述的噴嘴板的制造方法，其特征在于，所述噴嘴的所述噴嘴直徑不大于10μm。
19.權(quán)利要求18所述的噴嘴板的制造方法，其特征在于，所述噴嘴的所述噴嘴直徑不大于8μm。
20.權(quán)利要求19所述的噴嘴板的制造方法，其特征在于，所述噴嘴的所述噴嘴直徑不大于4μm。
21.權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的噴嘴板的制造方法，其特征在于，所述感光樹(shù)脂層是含氟樹(shù)脂。
22.一種液體噴射裝置，包括噴嘴，具有面向一基板的邊緣部且用于從所述邊緣部噴射液滴，所述基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，所述噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；噴射電壓施加部，用于給所述噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓；以及溶液供給部，用于通過(guò)給所述噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液來(lái)控制所述溶液的供給壓力以在所述裝置待命時(shí)使液面位于所述噴嘴內(nèi)。
23.權(quán)利要求22所述的液體噴射裝置，還包括一攪動(dòng)電壓施加部，用于在所述裝置待命時(shí)給所述溶液施加一用于攪動(dòng)所述溶液中的充電成分的電壓。
24.權(quán)利要求23所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述攪動(dòng)電壓施加部通過(guò)構(gòu)造一種與所述噴射電壓施加部相同的構(gòu)件構(gòu)成，以能夠執(zhí)行這樣一種操作，所述操作是給所述溶液施加一種在比噴射啟動(dòng)電壓小的電壓范圍內(nèi)上下波動(dòng)的反復(fù)電壓。
25.權(quán)利要求22至24中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴的通道的內(nèi)表面至少絕緣，以及一流體供給電極設(shè)置在所述通道內(nèi)的溶液的周?chē)约八鼋^緣內(nèi)表面的一部分的外部。
26.權(quán)利要求22至25中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴的內(nèi)徑小于20μm。
27.權(quán)利要求26所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴的內(nèi)徑不大于10μm。
28.權(quán)利要求27所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴的內(nèi)徑不大于8μm。
29.權(quán)利要求28所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴的內(nèi)徑不大于4μm。
30.權(quán)利要求22至29中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置，其特征在于，一種疏水性高于所述噴嘴的所述基體件的涂層形成在所述噴嘴的噴孔的周緣部處。
31.權(quán)利要求30所述的液體噴射裝置，其特征在于，一種疏水性高于所述噴嘴的所述基體件的涂層形成在所述噴嘴的內(nèi)表面處。
32.權(quán)利要求22至29中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴由含氟感光樹(shù)脂形成。
33.一種液體噴射裝置，包括噴嘴，具有面向一基板的邊緣部且用于從所述邊緣部噴射液滴，所述基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，所述噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給所述噴嘴內(nèi)供應(yīng)所述溶液；噴射電壓施加部，用于給所述噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓；以及涂層，形成在所述噴嘴的噴孔在其上敞開(kāi)的所述噴嘴的邊緣面上，呈圍繞所述噴孔的環(huán)形，所述涂層具有比噴嘴基底件高的疏水性，其中，當(dāng)所述溶液的液面處于一種在所述噴嘴外部呈凸?fàn)顝澰旅嫘螤畹臓顟B(tài)時(shí)，所述裝置噴射液滴，以使所述液面的直徑等于所述涂層的內(nèi)徑。
34.一種液體噴射裝置，包括噴嘴，具有面向一基板的邊緣部且用于從所述邊緣部噴射液滴，所述基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，所述噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給所述噴嘴內(nèi)供應(yīng)所述溶液；噴射電壓施加部，用于給所述噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓；以及涂層，形成在所述噴嘴的噴孔在其上敞開(kāi)的所述噴嘴的邊緣面上，呈圍繞所述噴孔的環(huán)形，所述涂層具有比所述噴嘴的內(nèi)表面高的疏水性，其中，當(dāng)所述溶液的液面處于一種在所述噴嘴外部呈凸?fàn)顝澰旅嫘螤畹臓顟B(tài)時(shí)，所述裝置噴射液滴，以使所述液面的直徑等于所述涂層的內(nèi)徑。
35.一種液體噴射裝置，包括噴嘴，具有面向一基板的邊緣部且用于從所述邊緣部噴射液滴，所述基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，所述噴嘴由含氟感光樹(shù)脂形成且具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給所述噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液；以及噴射電壓施加部，用于給所述噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓。
36.一種液體噴射裝置，包括噴嘴，具有面向一基板的邊緣部且用于從所述邊緣部噴射液滴，所述基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，所述噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給所述噴嘴內(nèi)供應(yīng)所述溶液；以及噴射電壓施加部，用于給所述噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓，其中，所述溶液相對(duì)于所述噴孔的周緣材料呈不小于45度的接觸角。
37.一種液體噴射裝置，包括噴嘴，具有面向一基板的邊緣部且用于從所述邊緣部噴射液滴，所述基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，所述噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給所述噴嘴內(nèi)供應(yīng)溶液；以及噴射電壓施加部，用于給所述噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓，其中，所述溶液相對(duì)于所述噴孔的周緣材料呈不小于90度的接觸角。
38.一種液體噴射裝置，包括噴嘴，具有面向一基板的邊緣部且用于從所述邊緣部噴射液滴，所述基板具有用于接收可充電溶液的噴射液滴的接收面，所述噴嘴具有不大于30μm的內(nèi)徑；溶液供給部，用于給所述噴嘴內(nèi)供應(yīng)所述溶液；以及噴射電壓施加部，用于給所述噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓，其中，所述溶液相對(duì)于所述噴孔的周緣材料呈不小于130度的接觸角。
39.權(quán)利要求33至38中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴的所述邊緣部的內(nèi)徑小于20μm。
40.權(quán)利要求39所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴的所述邊緣部的內(nèi)徑不大于10μm。
41.權(quán)利要求40所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴的所述邊緣部的內(nèi)徑不大于8μm。
42.權(quán)利要求41所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴的所述邊緣部的內(nèi)徑不大于4μm。
43.一種液體噴射裝置，包括噴嘴，具有不大于30μm(微米)的噴嘴直徑；供給通道，用于引導(dǎo)溶液至所述噴嘴；以及噴射電壓施加部，用于給所述噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓，其中，所述裝置基于利用所述噴射電壓施加部給所述噴嘴內(nèi)的溶液施加噴射電壓而自所述噴嘴的邊緣部給一被放置為面向所述邊緣部的基體件噴射作為液滴的充電溶液，以及所述裝置還包括一清洗設(shè)備用于使清洗劑在所述噴嘴內(nèi)部或者在所述噴嘴內(nèi)部和所述供給通道內(nèi)部流通以利用所述清洗劑清洗所述噴嘴或者所述噴嘴和所述供給通道。
44.權(quán)利要求43所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述清洗設(shè)備使清洗劑沿一給所述噴嘴供應(yīng)所述溶液的供給方向流通。
45.權(quán)利要求44所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述清洗設(shè)備包括蓋件，用于自所述邊緣部的一側(cè)覆蓋所述噴嘴的外表面；以及抽吸泵，用于經(jīng)由所述蓋件抽吸所述噴嘴的內(nèi)部。
46.權(quán)利要求43至45中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述清洗設(shè)備包括一具有噴孔的頭部，所述頭部可朝向所述噴嘴的外表面噴射清洗劑。
47.權(quán)利要求45所述的液體噴射裝置，其特征在于，一可朝向所述噴嘴的外表面噴射清洗劑的噴孔設(shè)在所述蓋件上，以及所述抽吸泵自所述噴孔抽吸被噴射給所述外表面的所述清洗劑。
48.權(quán)利要求43至47中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置，其特征在于，給所述清洗劑提供高頻振動(dòng)。
49.權(quán)利要求43至48中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置，還包括溶液容納部，用于容納將經(jīng)由所述供給通道供應(yīng)給所述噴嘴的所述溶液；以及振動(dòng)生成設(shè)備，用于通過(guò)給容納在所述溶液容納部中的溶液提供振動(dòng)來(lái)分散包含在所述溶液中的細(xì)顆粒。
50.權(quán)利要求49所述的液體噴射裝置，其特征在于，由所述振動(dòng)生成設(shè)備提供的所述振動(dòng)是超聲波。
51.權(quán)利要求43至50中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置，其特征在于，在停止自所述噴嘴噴射溶液時(shí)，所述清洗設(shè)備可在所述清洗劑填充所述噴嘴或者所述噴嘴和所述供給通道的狀態(tài)下停止流通所述清洗劑。
52.權(quán)利要求43至51中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴直徑小于20μm。
53.權(quán)利要求52所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴直徑不大于10μm。
54.權(quán)利要求53所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴直徑不大于8μm。
55.權(quán)利要求54所述的液體噴射裝置，其特征在于，所述噴嘴直徑不大于4μm。
全文摘要
首先，經(jīng)由涂覆步驟、照相平版印刷步驟和蝕刻步驟，在基板141上形成多個(gè)電極142，142…。接著，在基板141上形成一種抗蝕劑層143b以覆蓋所有電極142，142…，且通過(guò)對(duì)該抗蝕劑層143b進(jìn)行曝光和顯影，形成一種具有超微小直徑且相對(duì)于該基板141豎立的噴嘴103，以使該抗蝕劑層143b對(duì)應(yīng)于每個(gè)電極142，然后在每個(gè)噴嘴103內(nèi)形成噴嘴內(nèi)通道。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1684834SQ03822
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者西泰男, 樋口馨, 村田和廣, 橫山浩 申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)控股株式會(huì)社, 夏普株式會(huì)社, 獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所