(57)【要約】【課題】吐出特性を正確に把握して印字品質の向上を図ることができる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供する。【解決手段】インクを吐出するノズル列３８が２列並設されるノズル基板３３と、ノズル基板３３を支持するヘッドケース２０とを備える液滴吐出ヘッド１０であって、ヘッドケース２０内において上記並設されたノズル列３８の間に沿って配設され、ヘッドケース２０外に一部が露出する露出部４２を備える熱伝導板４０と、露出部４２と接触して温度を計測する熱電対５０とを有するという構成を採用する。【選択図】図１
2010142962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズル列が複数並設されるノズル基板と、前記ノズル基板を支持するヘ
ッドケースとを備える液滴吐出ヘッドであって、
前記ヘッドケース内において前記並設されたノズル列の間に沿って配設され、前記ヘッ
ドケース外に一部が露出する露出部を備える熱伝導板と、
前記露出部と接触して温度を計測する温度センサとを有することを特徴とする液滴吐出
ヘッド。
【請求項２】
前記露出部は、前記温度センサの形状に応じた大きさで形成されていることを特徴とす
る液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記熱伝導板は、前記ノズル基板に対して略垂直に設けられていることを特徴とする請
求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
液滴吐出ヘッドから所定の対象物に向けて液滴を吐出する液滴吐出装置であって、
前記液滴吐出ヘッドとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備
えることを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、微小な液滴を吐出可能なノズル列を有する機能液滴吐出ヘッドを用いて、液
晶表示装置や有機ＥＬ装置等のカラーフィルタに代表される各種の電気光学装置を製造す
る液滴吐出装置が知られている。液滴吐出ヘッドから吐出される液滴の吐出特性（液滴の
吐出速度や重量）は粘度や表面張力等の温度に依存する物性値に依存して変化するため、
液滴吐出ヘッドに温度センサを設けて温度管理を行うことがなされている。特に、液滴吐
出ヘッドを複数備える液滴吐出装置においては、液滴吐出ヘッド間において吐出特性が異
なると印字品質に影響を及ぼすため、液滴吐出ヘッド間で温度差がないように温度制御す
ることが必要となる。液滴吐出ヘッドに温度センサを取り付ける液滴吐出装置は、例えば
下記特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１５３６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、温度センサは、コードの引き回しを考慮して液滴吐出ヘッドのヘッドケース
の側面に対して斜めに取り付けられることがある。このように、従来においては、専ら構
造的な取付性を考慮して、温度センサの取付位置が決定されていた。
しかしながら、液滴吐出ヘッドには温度のバラツキ（温度分布）があり、例えば、温度
が低く温度変化が表れ難い位置に温度センサが取り付けられてしまうと、液滴吐出ヘッド
の吐出特性を正確に把握できないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、吐出特性を正確に把握して印字品質の
向上を図ることができる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的としてい
る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、液滴を吐出するノズル列が複数並設されるノ
ズル基板と、上記ノズル基板を支持するヘッドケースとを備える液滴吐出ヘッドであって
、上記ヘッドケース内において上記並設されたノズル列の間に沿って配設され、上記ヘッ
ドケース外に一部が露出する露出部を備える熱伝導板と、上記露出部と接触して温度を計
測する温度センサとを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ノズル列に沿って配設された熱
伝導板がヘッドケース内の発熱部の熱を得て、その熱をヘッドケース外に引き出すことに
よって温度が計測される。
【０００６】
また、本発明においては、上記露出部は、上記温度センサの形状に応じた大きさで形成
されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、温度センサが適切に露出部と接
することが可能となる。
【０００７】
また、本発明においては、上記熱伝導板は、上記ノズル基板に対して略垂直に設けられ
ているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、熱伝導板がノズル列に繋がるノ
ズル基板に対して略垂直に形成された流路に沿って配設される。
【０００８】
また、本発明においては、液滴吐出ヘッドとして、先に記載の液滴吐出ヘッドを備える
液滴吐出装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る液滴吐出ヘッドについて、図を参照して説明する。なお、以下の説
明では、圧電素子の伸縮によりノズル列からインクを吐出させて画像や文字を印字するイ
ンクジェット式の液滴吐出ヘッドに、本発明を適用した場合の例について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態における液滴吐出ヘッド１０の構成を示す斜視図である。
図２は、本発明の実施形態における液滴吐出ヘッド１０の構成を示す分解図である。
図３は、図１における線視Ｋ−Ｋ断面図である。
液滴吐出ヘッド１０は、図１に示すように、ヘッドケース２０と、ヘッドケース２０に
支持された流路形成ユニット３０と、ヘッドケース２０内の熱を外部に引き出す熱伝導板
４０と、熱伝導板４０と接触して温度を計測する熱電対（温度センサ）５０とを備える。
【００１１】
流路形成ユニット３０は、図２に示すように、振動板３１と、流路基板３２と、ノズル
基板３３とを有する。流路形成ユニット３０は、図３に示すように、振動板３１、流路基
板３２、及びノズル基板３３を積層し、接着剤等で接合一体化したものである。流路形成
ユニット３０には、ヘッドケース２０の内部流路２２と接続された共通インク室３４と、
共通インク室３４と接続されたインク供給路３５と、インク供給路３５と接続された圧力
室３６とを備えている。圧力室３６はそれぞれ、ノズル基板３３に設けられたノズル３７
に対応して設けられており、各々の圧力室３６は、共通インク室３４と反対側の端部にお
いてノズル３７に接続されている。
【００１２】
振動板３１は、例えばステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート
加工したものである。振動板３１の圧力室３６に対応する部分には、エッチングなどによ
り支持板を環状に除去することで、圧電素子２５の下端と接合される島部３２ａが形成さ
れている。島部３２ａはダイヤフラム部として機能する。すなわち、振動板３１は、圧力
室３６上において、島部３２ａの周囲の弾性フィルムの部分が圧電素子２５の駆動に応じ
て弾性変形し、島部３２ａが上下動するようになっている。
【００１３】
流路基板３２は、内部流路２２の下端とノズル３７とを接続する共通インク室３４、イ
ンク供給路３５、及び圧力室３６それぞれの空間を形成するための凹部を有する。これら
の凹部は、例えば流路基板３２の基材となるシリコン単結晶基板を異方性エッチングする
ことで形成されている。
【００１４】
ノズル基板３３は、例えばステンレス鋼等の金属で形成された板状の部材であり、所定
方向に所定間隔（ピッチ）で形成された複数のノズル３７を有する。本実施形態のノズル
基板３３には、図１に示すようにノズル基板３３の長辺方向において複数のノズル３７が
列設され、ノズル列３８を構成している。ノズル列３８は、ノズル基板３３の短辺方向に
おいて複数列（本実施形態では２列）並設されている。
【００１５】
ヘッドケース２０は、合成樹脂からなる箱形の部材である。ヘッドケース２０には、駆
動ユニット２４を収容する収容空間２１と、外部から供給されたインクを流路形成ユニッ
ト３０に案内する内部流路２２と、熱伝導板４０が嵌合可能な凹部２３とが形成されてい
る。
収容空間２１内に配置された駆動ユニット２４は、複数の圧電素子２５と、複数の圧電
素子２５の上端を支持する固定部材２６と、駆動信号を圧電素子２５に供給する柔軟なケ
ーブル２７とを備えている。圧電素子２５は、複数のノズル３７のそれぞれに対応して設
けられている。
内部流路２２は、ヘッドケース２０を上下方向（ノズル基板３３に対し垂直方向）に貫
通して形成されており、流路形成ユニット３０にインクを供給する構成となっている。
凹部２３は、ヘッドケース２０内の２つの収容空間２１を分ける中央リブ２８に沿って
設けられる。熱伝導板４０は、この凹部２３に嵌合し、中央リブ２８に挿入される形で取
り付けられる。
【００１６】
熱伝導板４０は、例えば熱導電性を有するステンレス鋼等の金属で形成される板部材で
ある。熱伝導板４０は、ヘッドケース２０内に挿入される挿入部４１と、ヘッドケース２
０外に露出する露出部４２とを備える。本実施形態の熱伝導板４０は、露出部４２に対し
挿入部４１が垂直に設けられる略Ｔ字形状となっている。
挿入部４１は、並設されたノズル列３８の間に沿って延在すると共に、ノズル基板３３
に対して略垂直に設けられる。露出部４２は、挿入部４１の端部から両側に延在し、ヘッ
ドケース２０の側面に沿うように設けられる。この露出部４２は、熱電対５０に形状に応
じた大きさ、より詳しくは熱電対５０の温度を計測する計測部の形状に応じた大きさで形
成される。
熱電対５０は、露出部４２に計測部を接触させて温度を計測する構成となっている。
【００１７】
続いて、上記構成の液滴吐出ヘッド１０の動作及び熱伝導板４０の作用について説明す
る。
上記構成の液滴吐出ヘッド１０によれば、ケーブル２７を介して圧電素子２５に駆動信
号が入力されると、圧電素子２５が伸縮する。これにより、振動板３１がキャビティに接
近する方向及び離れる方向に変形（移動）する。このため、圧力室３６の容積が変化し、
インクを収容した圧力室３６の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル３７か
ら、インクが吐出される。
【００１８】
上記のように駆動ユニット２４が駆動すると、その駆動熱により収容空間２１が昇温し
、液滴吐出ヘッド１０のノズル列３８に沿った方向に温度分布が生じる。具体的には、ノ
ズル列３８の中間の位置では、熱が籠りやすく温度が高くなり、一方のノズル列３８の両
端部の位置では、熱が放散されやすく温度が低くなる。
【００１９】
ここで、熱伝導板４０の挿入部４１がノズル列３８に沿って延在しているため、この挿
入部４１には、温度分布が生じる全領域から熱が与えられることになる。挿入部４１に与
えられた熱は、熱伝導板４０全体を所定温度まで昇温させる。熱電対５０は、この昇温し
た熱伝導板４０の露出部４２と接触することで、ヘッドケース２０内の温度を計測する。
【００２０】
したがって、本実施形態によれば、インクを吐出するノズル列３８が２列並設されるノ
ズル基板３３と、ノズル基板３３を支持するヘッドケース２０とを備える液滴吐出ヘッド
１０であって、ヘッドケース２０内において上記並設されたノズル列３８の間に沿って配
設され、ヘッドケース２０外に一部が露出する露出部４２を備える熱伝導板４０と、露出
部４２と接触して温度を計測する熱電対５０とを有するという構成を採用することによっ
て、ノズル列３８に沿って配設された熱伝導板４０がヘッドケース２０内の駆動ユニット
２４の熱を得て、その熱をヘッドケース２０外に引き出すことによって温度が計測される
。また、この熱伝導板４０は、温度分布が生じる全領域から熱を得ることができるため、
計測結果にバラツキが生じ難くなる。したがって、本実施形態では、液滴吐出ヘッド１０
の吐出特性を正確に把握できるという効果がある。
【００２１】
また、本実施形態においては、露出部４２は、熱電対５０の形状に応じた大きさで形成
されているという構成を採用することによって、熱電対５０が適切に露出部４２と接する
ことが可能となる。したがって、本実施形態では、熱電対５０が熱伝導板４０と接触不良
になることを防止して、液滴吐出ヘッド１０の温度を正確に計測することができるという
効果がある。
【００２２】
また、本実施形態においては、熱伝導板４０は、ノズル基板３３に対して略垂直に設け
られているという構成を採用することによって、熱伝導板４０がノズル列３８に繋がるノ
ズル基板３３に対して略垂直に形成された内部流路２２及び駆動ユニット２４に沿って配
設されるため、熱伝導板４０がノズル列３８のそれぞれから効果的に熱を得ることができ
る。
【００２３】
＜液滴吐出装置＞
次に、上述した液滴吐出ヘッド１０を複数有する液滴吐出ユニット１備えた本発明の液
滴吐出装置ＩＪの一例について、図４を参照しながら説明する。図４は液滴吐出装置ＩＪ
の概略構成を示す斜視図である。
図４において液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ユニット１と、駆動軸４と、ガイド軸５と
、外部コントローラＣＴと、ステージ７と、クリーニング機構８と、基台９と、ヒータ１
５とを備えている。ステージ７は、液滴吐出ユニット１によって機能液が吐出される基板
Ｐを支持するもので、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えたものである
。液滴吐出ユニット１のノズル開口部からは、ステージ７に支持されている基板Ｐに対し
、機能液が吐出されるようになっている。
【００２４】
駆動軸４には駆動モータ２が接続されている。駆動モータ２はステッピングモータ等か
らなるもので、外部コントローラＣＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、駆動軸４
を回転させるようになっている。駆動軸４が回転すると、液滴吐出ユニット１はＹ軸方向
に移動する。ガイド軸５は基台９に対して動かないように固定されている。ステージ７は
、駆動モータ３を備えている。駆動モータ３はステッピングモータ等からなるもので、外
部コントローラＣＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ７をＸ軸方向に移
動するようになっている。
【００２５】
外部コントローラＣＴは、液滴吐出ユニット１に対して液滴吐出を制御するための電圧
を供給する。さらに、外部コントローラＣＴは、駆動モータ２に対して液滴吐出ユニット
１のＹ軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給するとともに、駆動モータ３に対
してステージ７のＸ軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
【００２６】
クリーニング機構８は液滴吐出ユニット１をクリーニングするものであって、図示しな
い駆動モータを備えている。この駆動モータの駆動により、クリーニング機構８はガイド
軸５に沿ってＸ軸方向に移動する。クリーニング機構８の移動も外部コントローラＣＴに
より制御される。ヒータ１５は、ここではランプアニールにより基板Ｐを熱処理する手段
であり、基板Ｐ上に塗布された機能液に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行うようになって
いる。このヒータ１５の電源の投入及び遮断も、外部コントローラＣＴによって制御され
るようになっている。
そして、液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ユニット１と基板Ｐを支持するステージ７とを
相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。
【００２７】
このような液滴吐出装置ＩＪにあっては、上述したように、吐出特性を正確に把握しつ
つ機能液を吐出できるため、良品質の製品を製造できるものとなる。
【００２８】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記
実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形
状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等
に基づき種々変更可能である。
【００２９】
例えば、上述の実施形態において、熱伝導板４０は、ステンレス鋼から形成されると説
明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、例えば、アルミ、銅、ニッケル
等の金属、あるいはそれらの合金等から構成されてもよい。
【００３０】
例えば、上述の実施形態において、液滴吐出ヘッドから吐出される液滴（液状体）とし
ては、インクのみならず、特定の用途に対応する液滴を適用可能である。液滴吐出装置に
、その特定の用途に対応する液滴を吐出可能な液滴吐出ヘッドを設け、その液滴吐出ヘッ
ドから特定の用途に対応する液滴を吐出して、その液滴を所定の物体に付着させることに
よって、所定のデバイスを製造可能である。例えば、本発明の液滴吐出装置（液状体吐出
装置）は、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、及び面
発光ディスプレイ（ＦＥＤ）の製造等に用いられる電極材、色材等の材料を所定の分散媒
（溶媒）に分散（溶解）した液滴（液状体）を吐出する液滴吐出装置に適用可能である。
【００３１】
また、液滴吐出装置としては、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を吐出する液
滴吐出装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液滴を吐出する液滴吐出装置であっ
てもよい。
さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する液滴吐出装置、
光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬
化樹脂等の透明樹脂液を基板上に吐出する液滴吐出装置、基板などをエッチングするため
に酸又はアルカリ等のエッチング液を吐出する液滴吐出装置、ジェルを吐出する液状体吐
出装置であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の液滴吐出装置に本発明を適
用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態における液滴吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における液滴吐出ヘッドの構成を示す分解図である。
【図３】図１における線視Ｋ−Ｋ断面図である。
【図４】本発明の実施形態における液滴吐出装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…液滴吐出ヘッド、２０…ヘッドケース、３３…ノズル基板、３８…ノズル列、４
０…熱伝導板、４２…露出部、５０…熱電対（温度センサ）、ＩＪ…液滴吐出装置
【図１】
2010142962.tif 000003
【図２】
2010142962.tif 000004
【図３】
2010142962.tif 000005
【図４】
2010142962.tif 000006