(57)【要約】【課題】液体を高温高圧にさらすことなく、ノズルの交換や洗浄が容易で、さらに低電圧で高周波駆動が可能な液滴吐出装置を提供する。【解決手段】液滴吐出装置１においては、固定された一次コイル２１０が発生した磁場の変化により、二次コイルである筒状導電部材２３０に誘導電流が生じ、この誘導電流と予め環状磁気回路２２０により印加されている静磁場との相互作用によって、筒状導電部材２３０が液体吐出方向に移動する。この筒状導電部材２３０は、液室１３０の液室前面１２２と一体的に移動部材１４０として形成されており、筒状導電部材２３０が移動すると、吐出口１２３が形成されている液室前面１２２が移動し、吐出対象の液体が収容された液室１３０の容積を変化させる。その結果、液室１３０に収容されている液体に圧力が関わり、液体は吐出口１２３より吐出される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される電流に基づいて磁界を発生するコイルと、
前記コイルに対して着脱自在に配置され、前記コイルの軸芯方向に移動自在に装着され、前記コイルにより発生された磁界による誘導電流が周方向に生成される移動部材と、
前記移動部材の周方向部材の周面に対して垂直な方向に磁界を印加する磁界印加手段とを有し
吐出口が形成され、前記移動部材と一体的に移動し、前記移動部材が移動することにより吐出対象の液体を収容する液室の容積を変化させ、前記液体を吐出口より吐出する
ことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記周方向部材は、筒状の部材又はコイル部材である
請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記コイルは、巻き方向が同一となるように同心円状に２重に配設された巻き径の異なる２つのコイルを有する
請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記周方向部材は、前記コイルの前記２重に配設されたコイルの間に配置される
請求項３に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記周方向部材は、前記コイルの内側に配置される
請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記周方向部材は、前記コイルの外側に配置される
請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記移動部材は、吐出対象の液体を収容する前記液室の一部を規定する流路部に対して着脱自在である
請求項１〜６のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
前記流路部は、前記コイル及び前記磁界印加手段に対して着脱自在である
請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項９】
前記移動部材は、吐出対象の液体を収容する前記液室の一部を規定する流路部に対する移動を許容するガイド部材を有する
請求項１〜８のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項１０】
前記移動部材は、所定の基準位置と当該基準位置より前記液室の容積を狭める側の圧縮位置との間を往復移動することにより液体を吐出する
請求項１〜９のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項１１】
前記移動部材は、所定の基準位置と当該基準位置より前記液室の容積を広げる側の拡張位置との間を往復移動することにより液体を吐出する
請求項１〜９のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項１２】
前記磁界印加手段は、一部にギャップが形成され、当該ギャップに前記コイル及び前記周方向部材が入り込み、前記周方向部材に対して磁界を印加するように配置された環状磁気回路である
請求項１〜１１のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項１３】
１つの前記移動部材に複数の前記吐出口が配設され、前記移動部材の移動により前記複数の吐出口よりそれぞれ液滴が吐出される
請求項１〜１２のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項１４】
少なくとも前記コイル及び前記移動部材を有する液滴吐出ヘッド部を複数有する
請求項１〜１３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項１５】
前記複数の液室に同一又は異なる液体を供給する
請求項１３又は１４に記載の液滴吐出装置。
【請求項１６】
前記液滴が、インク、生体物質を含む液体、有機ＥＬ材料を含む液体、金属微粒子を含む液体、カーボンナノチューブが分散混合された液体のいずれか一種である
請求項１〜１５のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項１７】
コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して垂直な方向に磁界を印加し、
前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、
前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、
前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、
前記移動部材が移動することにより吐出対象の液体を収容する液室の容積を変化させ、前記液体を吐出口より吐出させる
液滴吐出方法。
【請求項１８】
前記移動部材を、前記液室の容積を減らすように移動させることにより液体を吐出する
請求項１７に記載の液滴吐出方法。
【請求項１９】
前記移動部材を、前記液室の容積を増やすように移動させることにより液体を吐出する
請求項１７に記載の液滴吐出方法。
【請求項２０】
前記１つの移動体の移動により複数の吐出口部よりそれぞれ液滴を吐出させる
請求項１７〜１９のいずれかに記載の液滴吐出方法。
【請求項２１】
複数の前記液室に同一又は異なる液体を供給し、同時に複数の液滴を吐出させる
請求項２０に記載の液滴吐出方法。
【請求項２２】
前記吐出する液体は、インク、生体物質を含む液体、有機ＥＬ材料を含む液体、金属微粒子を含む液体、カーボンナノチューブが分散混合された液体のいずれか一種である
請求項１７〜２１のいずれかに記載の液滴吐出方法。
【請求項２３】
検査用チップを保持し、所望の条件で移動させるチップ駆動部と、
前記検査用チップの所定の位置に、検査対象を含む液体を滴下する液滴吐出ヘッド部と、
前記検査用チップの前記所定の位置に光を照射することにより検査を行うセンサ部とを有し、
前記液滴吐出ヘッド部は、
印加される電流に基づいて磁界を発生するコイルと、
前記コイルに対して着脱自在に配置され、前記コイルの軸芯方向に移動自在に装着され、前記コイルにより発生された磁界による誘導電流が周方向に生成される移動部材と、
前記移動部材の周方向部材の周面に対して垂直な方向に磁界を印加する磁界印加手段とを有し、
吐出口が形成され、前記移動部材と一体的に移動し、前記移動部材が移動することにより前記検査対象を含む液体を収容する液室の容積を変化させ、前記検査対象を含む液体を吐出口より吐出することを特徴とする
検査用チップ処理装置。
【請求項２４】
前記検査用チップは、プローブＤＮＡが所定の配列で配置されているＤＮＡチップであり、
前記検査用チップの所定の位置は、前記ＤＮＡチップの前記プローブＤＮＡの位置であり
前記プローブＤＮＡにおける検査対象の核酸の結合反応の状況を検査する
請求項２３に記載の検査用チップ処理装置。
【請求項２５】
前記検査用チップは、円板形状の検査用ディスクであり、
前記チップ駆動部は、前記検査用ディスクを保持し所望の条件で回転移動させる
請求項２３又は２４に記載の検査用チップ処理装置。
【請求項２６】
検査用チップの所定の位置に、検査対象を含む液体を滴下し、前記液体を滴下した位置に光を照射することにより検査を行う検査用チップ処理方法であって、
前記検査対象を含む液体の滴下は、
コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、
前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、
前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、
前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、
前記移動部材が移動することにより検査対象を含む液体を収容する液室の容積を変化させ、前記液体を吐出口より吐出させることにより行う
検査用チップ処理方法。
【請求項２７】
インク吐出ヘッドを有するプリンタ装置であって、
前記インク吐出ヘッドは、
印加される電流に基づいて磁界を発生するコイルと、
前記コイルに対して着脱自在に配置され、前記コイルの軸芯方向に移動自在に装着され、前記コイルにより発生された磁界による誘導電流が周方向に生成される移動部材と、
前記移動部材の周方向部材の周面に対して垂直な方向に磁界を印加する磁界印加手段とを有し、
吐出口が形成され、前記移動部材と一体的に移動し、前記移動部材が移動することによりインクを収容する液室の容積を変化させ、前記インクを吐出口より吐出することを特徴とする
プリンタ装置。
【請求項２８】
コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、
前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、
前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、
前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、
前記移動部材が移動することによりインクを収容する液室の容積を変化させ、前記インクを吐出口より吐出させ
所望の印刷を行う
印刷方法。
【請求項２９】
基板上に発光層を有する有機ＥＬパネルの製造方法であって、
前記発光層は、発光材料を含む液体を液体吐出ヘッドにより所定の位置に滴下塗布することにより形成し、
前記液体吐出ヘッドにおける前記発光材料を含む液体の滴下は、
コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、
前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、
前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、
前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、
前記移動部材が移動することにより前記発光材料を含む液体を収容する液室の容積を変化させ、前記発光材料を含む液体を吐出口より吐出させることにより行う
有機ＥＬパネルの製造方法。
【請求項３０】
コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、
前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、
前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、
前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、
前記移動部材が移動することにより導電体微粒子を含む液体を収容する液室の容積を変化させ、前記導電体微粒子を含む液体を吐出口より吐出させ
基板上に所望の導電体パターンを形成する
導電体パターンの形成方法。
【請求項３１】
カーボンナノチューブが分散混合された液体を液体吐出ヘッドにより所定の位置に順次滴下塗布し、電解放出型陰極を形成する工程を有する電界放出型ディスプレイの製造方法であって、
前記液体吐出ヘッドにおける前記カーボンナノチューブが分散混合された液体の滴下は、
コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、
前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、
前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、
前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、
前記移動部材が移動することにより前記カーボンナノチューブが分散混合された液体を収容する液室の容積を変化させ、前記カーボンナノチューブが分散混合された液体を吐出口より吐出させることにより行う
電界放出型ディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出装置及び液滴吐出方法、及び、この液滴吐出装置を用いた検査用チップ処理装置及び検査用チップ処理方法、プリンタ装置、印刷方法、有機ＥＬパネルの製造方法、導電体パターンの形成方法、及び、電解放出型ディスプレイの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ等の印刷装置のインクジェットヘッドに代表される液滴吐出装置は、インク等の液体が収容されている液室に何らかの圧力を作用させて、所定の吐出口より液滴を吐出させるものである。この液室に圧力を作用させる手段としては種々のものが提案されているが、圧電素子であるピエゾ素子を用いた構成のもの、及び、発熱素子による膜沸騰現象を用いた構成のものが広く知られており、各々ピエゾ方式及びバブル方式の液滴吐出装置として広く使用されている。また、液室を構成する壁（膜）を電磁力により微小移動させ、これにより液体を吐出させる方式等も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２７０１０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような液滴吐出装置は、所望の液体を精度よく所定の位置に滴下することができることから、インクを吐出する印刷装置のみならず、例えば
ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）チップの製造時又はＤＮＡ分析時等にＤＮＡを含む液体をチップ上の各位置に配置する場合や、高精細に表示画素が配置されるディスプレイの製造時に各画素位置に蛍光体や発光体を配置したりする場合等、非常に広範な用途に使用されようとしている。そして、それに伴って、印刷装置を含むそのような様々な用途に適用してより好ましい液滴吐出装置の提供が求められている。
【０００５】
具体的には、例えば前述したようなピエゾ方式の液滴吐出装置は、小型で信頼性が高いという利点がある反面、駆動電圧が高いという不利益がある。この不利益を解決するために、一般的には、圧電素子と電極を多層化することにより印加電圧自体を低電圧化するという方法がとられている。しかしながら、それでも３０Ｖ程度の高い電圧が必要である上に、このような多層化プロセスを行うと、装置が高価になるという新たな不利益が生じる。
また、例えば特許文献１に開示されているような電磁力により液室の壁を移動させる方式等、駆動回路にマグネットを使用する方式においては、動作周波数が高くなるとインダクタンス成分が大きくなり応答性が悪くなるという不利益がある。
また、いずれの方式においても、より高周波の駆動信号に従って液滴を吐出する、すなわち、より高速に個々の液体を吐出したいという要望がある。
【０００６】
また、ＤＮＡやタンパク質等の有機物を含む液体の吐出を行おうとした場合、バブル方式の液滴吐出装置においては、有機物が高温高圧にさらされて分解されてしまい、吐出対象の物質を適切に吐出できないこととなる。
また、そのような有機物を取り扱う場合には、液体の供給路、液室及び液体の吐出口等のいわゆるノズル部分の洗浄や交換を丁寧かつ頻繁に行う必要がある。しかしながらピエゾ方式の液滴吐出装置においては、圧電素子が振動板に直接、又は高度かつ高精細な実装技術により接続されているため、これを切り離してノズル部分の交換を行うのは困難である。圧電素子とノズル部分を一体的に交換することも考えられるが、そのような構成では交換部分が非常に高価となる上に電気配線の再接続も必要となり現実的でない。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、液体を高温高圧にさらすことなく、ノズルの交換や洗浄を容易に行うことができ、さらに低電圧で高周波駆動が可能な液滴吐出装置及び液滴吐出方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、液体を高温高圧にさらすことなく、ノズルの交換や洗浄を容易に行うことができ、さらに低電圧で高周波駆動が可能な液滴吐出装置又は液滴吐出方法を用いることにより、より高速かつ高精度に所望の液滴を吐出し、これにより所望の生産物を効率よく高品質に生産、製造することのできるような種々の装置及び製造方法を提供することにある。具体的には、プリンタ装置及び印刷方法、検査用チップ処理装置及び検査用チップ処理方法、有機ＥＬパネルの製造方法、導電体パターンの形成方法、及び、電界放出型ディスプレイの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る液滴吐出装置は、印加される電流に基づいて磁界を発生するコイルと、前記コイルに対して着脱自在に配置され、前記コイルの軸芯方向に移動自在に装着され、前記コイルにより発生された磁界による誘導電流が生成される移動部材と、前記移動部材の前記誘導電流が生成された周方向部材の周面に対して垂直な方向に磁界を印加する磁界印加手段とを有し、吐出口が形成され前記移動部材と一体的に移動し前記移動部材が移動することにより吐出対象の液体を収容する液室の容積を変化させ、前記液体を吐出口より吐出する。
なお、前記移動部材の周方向部材は、前記コイルを一次コイルと考えた場合にこれに対して二次コイルとして作用する非磁性材料（強磁性材料以外の常磁性材料、反磁性材料及び反強磁性材料を含む概念で用いる）で形成される部材であって、好適には例えば筒状の部材あるいはコイル状の部材である。
【０００９】
このような構成の液滴吐出装置においては、固定された一次コイルと考えられる前記コイルが発生した磁場の変化により、二次コイルである移動部材の周方向の部材に誘導電流が生じ、この誘導電流と予め磁界印加手段により印加されている静磁場との相互作用によって周方向部材、すなわち移動部材が移動する。移動部材が移動すると、これと一体的に例えばその一部が移動し形状が変化するように形成されている吐出対象の液体が収容された液室の容積を変化させる。これにより、液室に収容されている液体は吐出口より吐出される。
本発明では、液体を加熱することなく液体を吐出することができる。しかも、移動部材には圧電素子等を装着する必要がないので、その交換や洗浄が容易である。
【００１０】
好適には、前記コイルは、巻き方向が同一となるように同心円状に２重に配設された巻き径の異なる２つのコイルを有し、さらに好適には、前記周方向部材は、前記コイルの前記２重に配設されたコイルの間に配置される。
なお、周方向部材は、コイルの内側に配置されても、コイルの外側に配置されてもよい。
また好適には、前記磁界印加手段は、一部にギャップが形成され、当該ギャップに前記コイル及び前記周方向部材が入り込み、前記周方向部材に対して磁界を印加するように配置された環状磁気回路である。
【００１１】
また好適には、前記移動部材は、吐出対象の液体を収容する前記液室の一部を規定する流路部に対して着脱自在に配設される。移動部材を着脱自在とすることで、液体吐出口及び液室のメンテナンスが容易になる。
また好適には、前記流路部も、前記コイル及び前記磁界印加手段に対して着脱自在な状態で配設される。流路部も着脱自在とすることで、流路部のメンテナンスも容易になる。
【００１２】
好適には、前記移動部材は、前記液室の一部を規定して、前記流路部に対して当該移動部材の移動を案内するガイド部材を有する。
また好適には、前記移動部材は、所定の基準位置と当該基準位置より前記液室の容積を狭める側の圧縮位置との間を往復移動することにより、あるいは、所定の基準位置と当該基準位置より前記液室の容積を広げる側の拡張位置との間を往復移動することにより、液体を吐出する。
【００１３】
好適な一形態としては、本発明の液滴吐出装置は、１つの前記移動部材に複数の前記吐出口が配設され、前記移動部材の移動により前記複数の吐出口よりそれぞれ液滴が吐出される構成である。その場合、前記コイル及び前記移動部材を有する液滴吐出ヘッド部を複数有する構成であってもよいし、単に、前記複数の液室に対して液体を供給する手段を複数有する構成であってもよい。またその際、複数の液室に同一の液体を供給しても異なる液体を供給してもよい。
好適な具体例としては、液室に供給され吐出される液体は、インク、ＤＮＡ，ＲＮＡあるいはタンパク質等の任意の生体物質を含む液体、発光層材料やホール供給層材料等の有機ＥＬ材料を含む液体、金属微粒子を含む液体、あるいは、カーボンナノチューブが分散混合された液体等である。
【００１４】
本発明の液滴吐出方法は、コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、前記移動部材が移動することにより吐出対象の液体を収容する液室の容積を変化させ、前記液体を吐出口より吐出させる。
【００１５】
本発明の検査用チップ処理装置は、例えば円板形のディスク型であるような検査用チップを保持し、所望の条件で回転させるチップ駆動部と、前記検査用チップの所定位置に、検査対象を含む液体を滴下する液滴吐出ヘッド部と、前記検査用チップの所定の位置に光を照射し、例えば当該照射した光の蛍光、ラマン散乱光、あるいは光吸収の変化等を検出することにより検査を行うセンサ部とを有する検査用チップ処理装置であって、前記液滴吐出ヘッド部は、印加される電流に基づいて磁界を発生するコイルと、前記コイルに対して着脱自在に配置され、前記コイルの軸芯方向に移動自在に装着され、前記コイルにより発生された磁界による誘導電流が周方向に生成される移動部材と、前記移動部材の周方向部材の周面に対して垂直な方向に磁界を印加する磁界印加手段と、吐出口が形成され、前記移動部材と一体的に移動し、前記移動部材が移動することにより前記検査対象を含む液体を収容する液室の容積を変化させ、前記検査対象を含む液体を吐出口より吐出する移動部材とを有する。
【００１６】
本発明の検査用チップ処理方法は、例えば円板形のディスク型であるような検査用チップの所定の位置に、検査対象を含む液体を滴下し、前記液体を滴下した位置に光を照射し、例えば当該照射した光の蛍光、ラマン散乱光、あるいは光吸収の変化等を検出することにより検査を行う検査用チップ処理方法であって、前記検査対象を含む液体の滴下は、コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、前記移動部材が移動することにより検査対象を含む液体を収容する液室の容積を変化させ、前記液体を吐出口より吐出させることにより行う。
【００１７】
本発明のプリンタ装置は、インク吐出ヘッドを有するプリンタ装置であって、前記インク吐出ヘッドは、印加される電流に基づいて磁界を発生するコイルと、前記コイルに対して着脱自在に配置され、前記コイルの軸芯方向に移動自在に装着され、前記コイルにより発生された磁界による誘導電流が周方向に生成される移動部材と、前記移動部材の周方向部材の周面に対して垂直な方向に磁界を印加する磁界印加手段とを有し、吐出口が形成され、前記移動部材と一体的に移動し、前記移動部材が移動することによりインクを収容する液室の容積を変化させ、前記インクを吐出口より吐出する。
【００１８】
本発明の印刷方法は、コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、前記移動部材が移動することによりインクを収容する液室の容積を変化させ、前記インクを吐出口より吐出させ、所望の印刷を行う。
【００１９】
本発明の有機ＥＬパネルの製造方法は、基板上に発光層を有する有機ＥＬパネルの製造方法であって、前記発光層は、発光材料を含む液体を液体吐出ヘッドにより所定の位置に滴下塗布することにより形成し、前記液体吐出ヘッドにおける前記発光材料を含む液体の滴下は、コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、前記移動部材が移動することにより前記発光材料を含む液体を収容する液室の容積を変化させ、前記発光材料を含む液体を吐出口より吐出させることにより有機ＥＬパネルを製造する。
【００２０】
本発明の導電体パターンの形成方法は、コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、前記移動部材が移動することにより導電体微粒子を含む液体を収容する液室の容積を変化させ、前記導電体微粒子を含む液体を吐出口より吐出させ基板上に所望の導電体パターンを形成する。
【００２１】
本発明の電界放出型ディスプレイの製造方法は、カーボンナノチューブが分散混合された液体を液体吐出ヘッドにより所定の位置に順次滴下塗布し、電解放出型陰極を形成する工程を有する電界放出型ディスプレイの製造方法であって、前記液体吐出ヘッドにおける前記カーボンナノチューブが分散混合された液体の滴下は、コイルに対して着脱自在に配置され前記コイルの軸心方向に移動自在に装着された移動部材の周方向部材の周面に対して、垂直な方向に磁界を印加し、前記コイルに所望の電流を印加して磁界を発生させ、前記コイルにより発生された磁界を、前記周方向部材に作用させて周方向の誘導電流を発生させ、前記印加される磁界及び前記発生された誘導電流に基づく電磁力により前記移動部材を移動させ、前記移動部材が移動することにより前記カーボンナノチューブが分散混合された液体を収容する液室の容積を変化させ、前記カーボンナノチューブが分散混合された液体を吐出口より吐出させることにより電界放出型ディスプレイを製造する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態
本発明の第１の実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。
本実施形態においては、ＤＮＡディスクプレイヤやプリンタ装置等の種々の装置及びそれら装置の製造工程に適用される本発明に係る液滴吐出装置の基本構成について、その具体的な構成例を示して詳細に説明する。
【００２３】
まず、本実施形態の液滴吐出装置の構成について説明する。
図１は、その液滴吐出装置１の構成を示す図である。
図１に示すように、液滴吐出装置１は、液滴吐出ヘッド１０及び電流制御回路２０を有する。液滴吐出ヘッド１０は、ノズル部１００及び駆動部２００を有し、ノズル部１００はさらに液室固定部（流路部）１１０及び液体吐出部１２０を有する。
なお、液体吐出部１２０と駆動部２００の後述する筒状導電部材（周方向部材）２３０とは一体的に形成されており、これらは移動部材１４０を構成する。
また、液室固定部１１０と移動部材１４０の液体吐出部１２０との間に、吐出対象の液体を収容する液室１３０が形成される。
【００２４】
以下、各部の構成、構造について詳細に説明する。
液滴吐出ヘッド１０のノズル部１００の液室固定部１１０は、駆動部２００と一体的に、図示せぬ基材上又は液滴吐出ヘッド１０のハウジングに固定して設けられ、一方の端面１１１において液室１３０の背面を規定する円筒状部材である。
液室固定部１１０の内部には、端面１１１に形成された液体供給口（開口部）１１２から液室固定部１１０の他方の端部の開口部１１５までを貫通し、液室１３０に吐出対象の液体を供給するための液体供給路１１３が形成されている。
【００２５】
この液体供給路１１３の開口部１１５に近い所定の区間には、図示のごとく液体供給路１１３の径が拡張されて形成された液溜まり１１４が具備されており、これにより供給された液体を一時的に溜めるようになっている。
また、液室固定部１１０の他方の端部の開口部１１５には、液体供給路１１３に連通するエア抜き孔１１７を有する蓋部材１１６が設けられている。
なお、本実施形態の液滴吐出ヘッド１０においては、液室１３０の内径は約２．５ｍｍであり、液室固定部１１０の外径はこれよりわずかに小さいもの（例えば２．５ｍｍより大きく２０μｍより小さい）とする。また、液体供給路１１３の内径は５０μｍとする。ただし、本発明では、これらの寸法に限定されない。
【００２６】
液体吐出部１２０は、液室固定部１１０と連接して液室１３０を形成するとともに、筒状導電部材２３０と一体的に可動されてその液室１３０の容積を変化させ、これにより液室に収容している液体を吐出する部材である。
液体吐出部１２０は、前面板１２１及びガイド部材１２４を有する。
前面板１２１は、図示のごとく、中央部がわずかに膨らんだドーム形状の部材である。前面板１２１の中央部付近の後述するガイド部材１２４で囲まれる範囲は、液室１３０の前面を規定する面１２２を構成する。また、前面板１２１の中央部には、液体を吐出するための開口部である吐出口１２３が設けられている。また、前面板１２１の周縁部分には、後述する駆動部２００の円筒形状の導電部材２３０が一体的に形成されている。
なお、本実施形態において前面板１２１の厚さは、約２０μｍである。
【００２７】
ガイド部材１２４は、円筒状の部材であり、液室１３０の側面を規定するとともに液体吐出部１２０を含む後述する移動部材１４０の移動を案内するように、液室固定部１１０の外径とほぼ同じ内径を有し、固定部１１０の外周に摺接して軸方向に移動可能となっている。
ガイド部材１２４は、その一方の端部が前面板１２１の内側の中央部付近に接合されており、ガイド部材１２４自身により液室１３０の側面が規定される。
そして、このガイド部材１２４の内側に、液室固定部１１０が挿入され嵌めこまれた状態となるようにしてガイド部材１２４が液室固定部１１０に装着される。以後、この状態を嵌装されると言うものとする。これにより、液室固定部１１０の端面１１１、ガイド部材１２４の内面及び前面板１２１の内側面１２２で規定された液室１３０が形成される。
なお、本実施形態においては、ガイド部材１２４の内径は２．５ｍｍであり、液室１３０の内径も同じである。
【００２８】
前述したように、液室固定部１１０は、その外径がガイド部材１２４の内径よりも若干小さくなるように形成されている。従って、ガイド部材１２４は、液室固定部１１０に、軸方向に摺動可能な状態で嵌装される。
通常、ガイド部材１２４は、液室１３０の容積が所定の大きさとなる所定の基準位置まで液室固定部１１０に嵌装される。しかしながら液滴の吐出時には、ガイド部材１２４は、その基準位置より、液室１３０の容積を大きくする方向（図１においては左方向。以後、この方向を正方向と言う。）、あるいは、液室１３０の容積を小さくする方向（図１においては右方向。以後、この方向を負方向と言う。）に摺動され、これに伴って液室前面１２２も移動し、液室１３０の容積が変化される。
【００２９】
なお、本実施形態においては、液室１３０の軸方向長さが約１ｍｍとなる時のガイド部材１２４の位置を基準位置とし、液滴を吐出する時には、ガイド部材１２４は正方向又は負方向に１５μｍ程度移動するものとする。
ガイド部材１２４の内面又は液室固定部１１０の外面には、潤滑性被膜を形成してもよい。摺動性を高めるためである。
【００３０】
液室１３０は、前述したように、液室固定部１１０の一方の端部１１１、及び、液体吐出部１２０の前面１２１の一部１２２及びガイド部材１２４により構成される。その大きさは、内径が２．５ｍｍで、通常時の軸方向長さが約１ｍｍである。そして、液室１３０の内部は、金属酸化等により親水性となるように表面処理が施されており、これにより、極性溶液が容易に液室１３０内部に導入されるようになっている。
そして、後述する駆動部２００の筒状導電部材２３０が軸方向に移動することにより、これと一体的に設けられた液体吐出部１２０の前面板１２１（液室前面１２２）及びガイド部材１２４も移動し、液室１３０の容積を変化させる。その結果、液室１３０内の液体が吐出口１２３より吐出する。
なお、筒状導電部材２３０、液室前面１２２及びガイド部材１２４の移動範囲は、基準位置より±１５μｍ程度である。
【００３１】
液室前面１２２（前面板１２１）に設けられた吐出口１２３は、図２に示すように、液室１３０の内側（前面板１２１の液室固定部１１０側）から外側（液体の吐出方向側）に向けて徐々に口径が小さくなるように、テーパが設けられた形状に、換言すれば、円錐形状の断面を有する形状に成形されている。本実施形態においては、液室１３０内側の吐出口１２３の口径は３０μｍ、液室１３０外側（液体吐出側）の吐出口１２３の口径は２０μｍ、その厚さは２０μｍである。そして、この吐出口１２３の液面が大気と接する付近の壁面は、例えばシラン系又はテフロン系（テフロンは、米国デュポン社の登録商標）の化合物により、疎水性となるように表面処理がなされており、これにより、液体吐出時に液体が壁面より離脱しやすくなるようになっている。
【００３２】
図１に示すように、駆動部２００は、一次コイル２１０及び環状磁気回路２２０を有する。液室固定部１１０の外側に略同心状に配置されたギャップ２２３を有する環状磁気回路２２０が配置され、このギャップ２２３部分に、一次コイル２１０及び筒状導電部材２３０が配置されている。
【００３３】
一次コイル２１０は、一次コイル２１０に沿って配置される二次コイルを構成する筒状の導電部材２３０に誘導電流を生成するために、電流制御回路２０より印加される電流に基づいて磁界を生成し、これを筒状導電部材２３０に作用させる。
一次コイル２１０は、流される電流の向きが同じなるように同方向に巻かれた同心円状の２重のコイルである外側一次コイル２１１及び内側一次コイル２１２を有する。これら同心円状の２重コイルは、その軸芯が前述したノズル部１００の液室固定部１１０の中心軸とほぼ一致する。また、図示のごとく液室固定部１１０の周囲に配置される環状磁気回路２２０のギャップ２２３内に２重コイルが配置されるように、液室固定部１１０と同様に、ヘッド１０の基材又はハウジング（図示省略）に固定して設けられる。
そして、この外側一次コイル２１１と内側一次コイル２１２との間に、二次コイルである筒状導電部材２３０が配置されており、図５に示すように一次コイル２１０で生成された磁束が筒状導電部材２３０の内側を通過するようになっている。従って、このような構成の一次コイル２１０に、電流制御回路２０を用いて非定常電流を流すと、一次コイル２１０及び筒状導電部材２３０で囲まれた空間に生成される磁束φ１が変化し、その結果、筒状導電部材２３０に誘導電流が生成される。
【００３４】
図１に示す環状磁気回路２２０は、筒状導電部材２３０に、その周面に垂直な方向の静磁界を印加する。
環状磁気回路２２０は、リング状の永久磁石２２１と、その永久磁石２２１を保持して環状のギャップ２２３を形成する軟磁性部材２２２とを有する。ギャップ２２３は、放射方向の静磁界が形成されるようになっている。環状磁気回路２２０は、筒状導電部材２３０をギャップ２２３で挟み込むように、換言すれば、同心円状に配置されている外側一次コイル２１１、筒状導電部材２３０及び内側一次コイル２１２を有するコイル部をギャップ２２３内に配置するように、液室固定部１１０と同様に、ヘッド１０の基材又はハウジング（図示省略）に固定して設けられる。
【００３５】
このような構成により、環状磁気回路２２０は、ギャップ２２３に配置された一次コイル２１０及び筒状導電部材２３０に対して、それらの周面に垂直な方向の静磁界を印加する。
なお、環状磁気回路２２０は、複数の磁気回路を筒状導電部材２３０の周方向に沿って断続して配置して構成してもよいし、筒状導電部材２３０と同様に液室固定部１１０を囲むように、環状に一体的に構成された部材であってもよい。
また、本実施形態において、環状磁気回路２２０の永久磁石２２１は、例えばネオジウム、鉄、ホウ素等からなり、軟磁性部材２２２は、例えば鉄、パーマロイ、フェライト等からなる。
【００３６】
筒状導電部材（周方向部材）２３０は、一次コイル２１０に沿って配置された二次コイルであって、一次コイル２１０により生じる磁束φ１の変化により誘導電流が生成され、この誘導電流と環状磁気回路２２０より印加される静磁界の相互作用により発生する電磁力が作用することによりボイスコイルとして機能して軸芯方向に移動し、一体的に形成されているノズル部１００の液体吐出部１２０を移動させる。
なお、筒状導電部材２３０は、具体的には、アルミニウム等の常磁性材料からなる筒状（リング状）の導電部材である。
【００３７】
筒状導電部材２３０は、前述したように、ノズル部１００の液体吐出部１２０の前面板１２１の周縁部に一体化されており、液体吐出部１２０とともに移動部材１４０を構成している。そして、この移動部材１４０は、ガイド部材１２４が液室固定部１１０に嵌装されることにより、筒状導電部材２３０の放射方向においてはその移動が規制され、一方、筒状導電部材２３０の軸芯方向には移動可能な状態で、ノズル部１００の固定部分に対して配設されている。
【００３８】
図５に示すように、筒状導電部材２３０は一次コイル２１０と同心状に非接触に配置され、一次コイル２１０で生じた磁束φ１がほぼそのまま筒状導電部材２３０の内側空間を通過する。従って、一次コイル２１０により生じる磁束φ１が変化すると、筒状導電部材２３０には誘導起電力が生起され、これにより周方向に沿った誘導電流が生成されることとなる。
筒状導電部材２３０に生起される誘導起電力Ｅは、ファラデーの電磁誘導の法則に基づいて、式（１）により示される。式（１）において、左辺は、筒状導電部材２３０の周面を閉曲線Ｃと見た時の筒状導電部材２３０の周面に沿った方向の線積分としての誘導起電力を示し、右辺は、筒状導電部材２３０によって囲まれた任意の局面Ｓにわたって面積積分された磁束の変化であり、筒状導電部材２３０の内側を通る磁束の時間変化を示す。
なお、このとき筒状導電部材２３０に流れる電流の向きは、磁束の変化を打ち消す方向、すなわち一次コイル２１０の電流変化とは逆に変化する向きとなる。
【００３９】
【数１】
2004181277.tif 000003
【００４０】
一方、筒状導電部材２３０に対しては、環状磁気回路２２０より常に周面に垂直な方向に静磁界が印加されている。本実施形態においては、例えば図４に示すように、筒状導電部材２３０の内側から外側に向かう磁界が印加されている。
その結果、筒状導電部材２３０には、一次コイル２１０により生じる磁束φ１の変化に基づく誘導電流と環状磁気回路２２０より印加される静磁界の相互作用によるアンペールの電磁力が作用することとなり、筒状導電部材２３０はボイスコイルとして動作し、一体的に構成されている液体吐出部１２０を含む移動部材１４０を移動させることとなる。
なお、この電磁力は、式（２）により求められ、その方向は、誘導電流Ｉと磁界Ｂの外積の方向、すなわち、筒状導電部材２３０の軸芯方向となる。
【００４１】
【数２】
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【００４２】
電流制御回路２０は、筒状導電部材２３０を移動させることにより移動部材１４０を移動させ、これにより吐出口１２３より液滴が吐出されるように、例えば図示せぬ上位の制御装置等からの制御信号に基づいて、駆動部２００の一次コイル２１０に所望の電流を流す。
前述したように、一次コイル２１０に非定常電流が流れることにより、筒状導電部材２３０のコイル面を通過する磁束が変化し、筒状導電部材２３０に誘導電流が生起され、環状磁気回路２２０による静磁界との相互作用により筒状導電部材２３０が移動する。この時の筒状導電部材２３０の移動方向は、一次コイル２１０に流される電流の向きに応じて変化することとなり、またその移動の速さ（筒状導電部材２３０に加わる力の大きさ）は、一次コイル２１０に流される電流の変化の度合いに応じて変化することとなる。
電流制御回路２０は、移動部材１４０すなわち筒状導電部材２３０の移動が所望の方向に所望の大きさだけ所望の速さ（力）で行われ、その結果吐出口１２３より液滴が所望の状態で吐出されるように、一次コイル２１０に印加する電流を制御する。
【００４３】
次に、このような構成の液滴吐出装置１の動作について、図３〜図７を参照して説明する。
なお、図３及び図５は、図１と同様の視点でノズル部１００を紙面に垂直な側面方向から見た場合の一次コイル２１０及び環状磁気回路２２０を示し、図４は、図１で紙面右側となるノズル部１００の裏側から筒状導電部材２３０を見た場合を示す図である。
まず、電流制御回路２０より一次コイル２１０に、図３に示すような電流Ｉ１が流されると、一次コイル２１０の周囲には、図示のごとき磁束φ１が生成される。この時、一次コイル２１０に囲まれた面内を通過する磁束は、筒状導電部材２３０に囲まれた空間内をそのまま通過する。
このような構成において、電流制御回路２０より一次コイル２１０に印加する電流が変化すると、一次コイル２１０により生じる磁束φ１も変化することとなり、その結果、筒状導電部材２３０を通過する磁束も変化することとなる。
筒状導電部材２３０に囲まれた面内を通過する磁束に変化が生じると、筒状導電部材２３０に式（１）に示したようなファラデーの電磁誘導の法則に基づく誘導起電力が生起し、筒状導電部材２３０の周面に沿って、例えば図４に示すような誘導電流Ｉ２が生成される。
【００４４】
一方で、筒状導電部材２３０に対しては、環状磁気回路２２０の作用により、周面に垂直な方向、本実施形態においては図４に示すように周面の内側から外側向きに静磁界Ｂ０が印加されている。その結果、筒状導電部材２３０には、図５に示すように、式（２）に示したような誘導電流Ｉ（Ｉ２）と静磁界Ｂ（Ｂ０）の相互作用による電磁力Ｆが作用することとなる。
これにより、筒状導電部材２３０は、一次コイル２１０に印加される電流に応じて軸芯方向（図５の状態では液体吐出面方向）の正又は負の向きに移動されることとなる。
なお、筒状導電部材２３０は、基本的な動作として、まず初期状態として所定の基準位置に配置され、液体吐出動作時に、軸方向に往復移動を行う。電流制御回路２０は筒状導電部材２３０がこのような動作を行うように、所望のシーケンスの電流を印加する。なお、この時の筒状導電部材２３０の移動距離は１５μｍ程度である。
【００４５】
筒状導電部材２３０が軸芯方向に移動すると、移動部材１４０として筒状導電部材２３０と接合されている液体吐出部１２０も一体的に移動し、液室１３０を構成する液室前面１２２及びガイド部材１２４も移動する。すなわち、筒状導電部材２３０の移動に伴って、液室背面１１１に対して液室前面１２２が接近して液室１３０の容積が小さくなったり、あるいは逆に、液室前面１２２が離れて液室１３０の容積が大きくなったりする。
なお、液体を吐出するための実際の動作としては、液室前面１２２は、筒状導電部材２３０と同様に、液室１３０の軸方向長さが１ｍｍとなるような所定の位置を基準として、液室１３０を拡張する側に基準位置より１５μｍ離れた拡張位置、あるいは、液室１３０を縮小する側に基準位置よりも１５μｍ離れた縮小位置までの間を往復移動する。
【００４６】
液室１３０には、液室固定部１１０の液溜まり１１４及び液体供給路１１３から吐出対象の液体が充填されている。この時、この液体供給路１１３は、液室前面１２２が移動することによりノズル部１００において生じる吸引力に応じて適宜液体をノズル部１００すなわち液室１３０に供給する。
そしてこのように液室１３０に液体が充満されている状態で、前述したように液室前面１２２を軸方向に往復移動させると、液室前面１２２が基準位置と拡張位置との間を往復移動した場合、及び、液室前面１２２が基準位置と縮小位置との間を往復移動した場合のいずれにおいても、液室１３０に収容されている液体を吐出口１２３から吐出させることができる。
【００４７】
この吐出口１２３より液滴が吐出される状態について、図６及び図７を参照して説明する。
まず、吐出口１２３が基準位置と拡張位置との間を往復移動することにより液滴が吐出される状態について、図６を参照して説明する。
図６（Ａ）に示すように、液室前面１２２が基準位置Ｐ０に存在し液室１３０に液体が充満されている初期状態より、図６（Ｂ）に示すように、液室前面１２２が液室１３０を拡張する方向に基準位置Ｐ０より１５μｍ離れた拡張位置Ｐ１に移動したとする。その移動は急激なので、図６（Ｂ）に示すように、吐出口１２３付近の液室１３０内部に、液体が存在しない空隙孔が形成されることとなる。その後に、図６（Ｃ）に示すように、液室前面１２２が基準位置Ｐ０に急激に戻されることで、吐出口１２３から液滴が吐出される。
なお、液体の粘性（共振周波数）等のパラメータに合わせて、液室前面にての移動速度を調整することが好ましい。
【００４８】
次に、吐出口１２３が基準位置と収縮位置との間を往復移動することにより液滴が吐出される状態について、図７を参照して説明する。
図７（Ａ）に示すように、液室前面１２２が基準位置Ｐ０に存在し液室１３０に液体が充満されている初期状態より、図７（Ｂ）に示すように、液室前面１２２が液室１３０を収縮する方向に基準位置Ｐ０より１５μｍ離れた収縮位置Ｐ２に移動したとする。その場合、吐出口１２３より押し出される液体の運動エネルギーが吐出口１２３における表面張力よりも大きければ、図７（Ｂ）に示すように、液体は液滴として吐出口１２３から外部に吐出される。
【００４９】
この状態から、次に液室前面１２２が元の基準位置Ｐ０に戻るように移動した場合、液室１３０に対しては、負の圧力すなわち吸引力が作用することとなり、液体供給路１１３を介して外部液体供給部より新たな液体が吸入され、所定の時間経過後には、図７（Ｃ）に示すように、再度液室１３０内が液体で充満した状態となる。
このような動作を繰り返すことにより、ノズル部１００より所望のタイミングで液滴が吐出される。
【００５０】
次に、液滴吐出装置１のメンテナンスについて説明する。例えば、吐出する液体を変えたい場合、液体吐出部１２０を交換したい場合あるいは液室１３０等の液体を取り扱う部材の洗浄を行いたい場合等には、液滴吐出装置１においては、移動部材１４０を液室固定部１１０及び駆動部２００より取り外せばよい。
前述したように、液滴吐出装置１のノズル部１００においては、液室固定部１１０及び駆動部２００は基材又はハウジング等に固定されているが、液体吐出部１２０及び筒状導電部材２３０を含む移動部材１４０は、ガイド部材１２４が液室固定部１１０に嵌装されて配設されているのみで、何ら固定的に設置されているものではない。また、移動部材１４０には電気配線等が接続されておらず、ガイド部材１２４の嵌装状態を解除すれば、移動部材１４０はノズル部１００より別個の固体として分離される。
【００５１】
従って、液滴吐出装置１のメンテナンスを行う場合、そのように移動部材１４０を分離し、その状態で、移動部材１４０を洗浄したり、液室固定部１１０を洗浄したり、あるいは移動部材１４０を交換する等の作業を行うこととなる。
そして、メンテナンス終了後には、再度移動部材１４０の液滴吐出装置１２５を液室固定部１１０に差しこむのみで、ノズル部１００の復元が完了する。なお、液室固定部１１０を、駆動部２００から取り外し可能とすることで、さらにメンテナンス時の作業性が向上する。
【００５２】
このように、本実施形態の液滴吐出装置１においては、液滴を吐出する移動部材１４０の前面板１２１に接合した筒状導電部材２３０を、一次コイル２１０により生成した誘導電流と環状磁気回路２２０により印加した静磁界との作用による電磁力により移動させ、液滴を吐出させている。
従って、ノズル部１００のこの可動部１４０は、液滴吐出装置１２５が液室固定部１１０に嵌装されて保持されているのみで、複雑な固定のための構造や、電気的な配線等が一切なく、ノズル部１００に対して容易に着脱することができる。その結果、移動部材１４０及び液室固定部１１０の双方の洗浄が容易に行え、移動部材１４０の交換も容易に行える。そして、吐出対象の液体を取り扱う構成部の洗浄，交換が容易に行えるので、吐出する液体の交換も容易に行うことができる。
その結果、液滴吐出装置１は、ノズルの交換や洗浄が頻繁に必要な、例えばＤＮＡ（デオキシリボ核酸）、ＲＮＡ（リボ核酸）及びタンパク質等の検査装置に好ましく適用することができる。
【００５３】
また、本実施形態の液滴吐出装置１においては、液室１３０に収容された吐出対象の液体に熱を加える必要がない。従って、熱により分解したり変質するような材料を含む液体であっても、本実施形態の液滴吐出装置１を用いて吐出することができる。例えば、前述したような、ＤＮＡ、ＲＮＡ及びタンパク質等の生体物質、蛍光材料、あるいはこれらを含む任意の有機物を含む液体を吐出する際にも、その有機物に何ら影響を与えることなく適切に吐出できる。
【００５４】
また、液滴吐出装置１は、低電圧で動作させることができる。このことを、図８を参照して説明する。
図８は、ボイスコイルの磁気回路断面の有限要素モデルを、ベクトルポテンシャル法を用いて解析し、その周波数特性を求めた図である。図８において、特性Ｌ１は、本実施形態の液滴吐出装置１の一次コイル２１０及び筒状導電部材２３０の組み合わせにおける筒状導電部材２３０に流れる電流の周波数特性を示し、特性Ｌ２は、一次コイル２１０を１重コイルとした場合の周波数特性を示し、特性Ｌ３は、これまでの一般的なボイスコイルの周波数特性を示す。
より具体的には、特性Ｌ１を示した駆動部２００の構成は、一次コイル２１０が、外側一次コイル２１１直径：１８．１ｍｍ、内側一次コイル２１２直径：１６．３ｍｍ、巻き数：各々１５で計３０、巻き幅：各々２ｍｍ、直流抵抗：各々２Ωで計４Ω、比透磁率：６４８０であり、二次コイルが、コイル直径：１７．５ｍｍ、巻き数：１、巻き幅：２ｍｍ、直流抵抗：０．００３８Ω、体積抵抗率：４６μΩｃｍという仕様のものである。
また、特性Ｌ２を示した駆動部２００の構成は、前述した特性Ｌ１を示した構成のうち、外側一次コイル２１１が設けられておらず、内側一次コイル２１２の巻き数が３０としてある構成、すなわち、一次コイル２１０を一重コイルとした構成である。
【００５５】
図８に示すように、特性Ｌ１及び特性Ｌ２に示される本実施形態の駆動部２００の構成及びこれに準じた構成のボイスコイルにおいては、周波数が高くなるにつれて、生起される誘導電流は高くなっており、１０ｋＨｚから１００ｋＨｚ程度の高い周波数領域において周波数に応じた十分な誘導電流が生起されている。
一方で、特性Ｌ３で示される通常のボイスコイルにおいては、周波数が高くなるにつれて生起される誘導電流は小さくなっており、高周波領域においては十分な誘導電流が得られていない。これは、高周波領域になるとインダクタンス成分が大きくなることが原因として考えられる。
このように、本実施形態の駆動部２００の構成によれば、高周波領域においても十分な誘導電流が生起されており、低い電圧であっても効率よく筒状導電部材２３０に電磁力を生起させることができる。
【００５６】
また、本実施形態の液滴吐出装置１においては、駆動部２００の一次コイル２１０を２重コイルとし、この間に二次コイルたる筒状導電部材２３０を配置している。従って、図８に示すように、１００ｋＨｚ程度のより高周波の領域においてもインダクタンスの影響を受けることなく、十分な誘導電流が生起されている。これは、より周波数の高い動作領域においても、低い電圧で十分に筒状導電部材２３０を駆動することができることを意味し、好適である。
【００５７】
また、このような構成の液滴吐出装置１は、非常に高周波駆動が可能である。このことを、図９を参照して説明する。
図９（Ａ）は、液滴吐出装置１に周波数５０Ｈｚで周期的に等量の液滴を吐出させた時の、一次コイル２１０に投入する電流の波形を示す図であり、横軸は時間、縦軸は電流値である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示した信号を入力した時の、液室１３０の伸縮の状態を示す図であり、横軸は時間、縦軸は位置である。なお、図９（Ｂ）は、一次コイル２１０の軸芯方向の吐出口１２３の位置の変動を示すものであり、符号の正側が伸張方向、符号の負側が収縮方向である。
【００５８】
図９に示すように、一次コイル２１０に電流が投入されてから、吐出口１２３（液室前面１２２）の移動までは、０．５ｍｓｅｃ程度である。これは、そのまま信号を印加してから液体が吐出するまでの応答速度と考えることができ、非常に高速であることがわかる。
従って、この液滴吐出装置１を用いれば、高周波の駆動信号に適切に応答して高速に液滴を吐出することができる。具体的には、例えば高速に回転するディスク等の所定の指定位置に液体を正確に滴下する等の用途においても、適切に使用することができる。
【００５９】
また、従来のピエゾ方式の液滴吐出機構においては、液室１３０を圧縮することにより液滴を吐出していたが、本実施形態の液滴吐出装置１においては、液室前面１２２を、液室１３０を拡張する方向、及び、液室１３０を収縮する方向のいずれにも移動させることができ、いずれに動かした場合においても液滴を吐出することができる。従って、例えば吐出する液体の種類、吐出条件等に応じて、より適切な形態で液体を吐出することができ、より広範な対象、装置，用途に適用することができる。
【００６０】
なお、本発明に係る液滴吐出装置の構成は、本実施形態の液滴吐出装置１に限定されるものではなく、その具体的構造等は、適宜変更してよい。
例えば、本実施形態の液滴吐出装置１においては、液体吐出部１２０及び筒状導電部材２３０が一体的に形成された移動部材１４０が、ノズル部１００本体より容易に分離できる構成とした。しかしながら、液室固定部１１０、あるいは、液室固定部１１０の液室背面１１１、液体供給路１１３、液溜まり１１４等の、液体を取り扱う液室固定部１１０等の構成部分をも容易に分離できるようにしてもよい。また、移動部材１４０を含めて、ノズル部１００自体を容易に分離できるようにしてもよい。
これらの構成部は、移動部材１４０と同様に電気的な配線が設けられていないため、その位置を正確に復帰できるようにさえしておけば、着脱可能な構成とすることは比較的容易である。そして、そのような構成とすれば、液体吐出部１２０を含めて、吐出対象の液体が接触する構成部は全て着脱可能な構成となる。従って、吐出対象の液体を頻繁に交換したり、液室を頻繁に洗浄する必要がある用途に適用する場合にはより好適である。
【００６１】
また、本実施形態のノズル部１００においては、液室固定部１１０内に液溜まり１１４を設けたが、これは必ずしも必須なものではない。例えば、複数の液体を処理したい場合等には、液室１３０の前段に、液体を一時的に収容するこのような液溜まり１１４を設けることは有効であるが、例えばプリンタ装置等に適用してインクを吐出する場合には、インクボトル等から直接液室１３０にインクを供給するのが有効であり、そのような場合には液溜まり１１４は必要としない。本発明の液滴吐出装置１は、そのように用途に応じて適宜構成を変更してよい。
【００６２】
また、本実施形態においては、ノズル部１００、駆動部２００を各々１つずつ有する基本的な構成の液滴吐出ヘッド１０を例示したが、これらを複数具備するような構成の液滴吐出装置を構成してもよい。
具体的には、例えば図１０に示すように、本実施形態の液滴吐出装置１を複数直線上に配置し、複数の液滴を同時に、あるいは、独立して滴下できるようにしてもよい。この構成は、例えば本発明の液滴吐出装置１をプリンタ装置のラインヘッドとして使用する場合に有効である。この場合、各液滴吐出ヘッド１０から同一の液体を吐出するようにしてもよいし、各々が別個の液体を吐出するようにしてもよい。
なお、このように複数のノズル部１００を集積して１つの液滴吐出装置を構成する場合、そのノズル部１００の集積、接続の形態も、図１０に示したような直線形状に限られるものではなく、２次元的に集積する等任意の形態で集積してよい。
【００６３】
また、例えば図１１に示すように、それぞれ単一の駆動部２００及び移動部材１４０に対して、複数の液室固定部１１０、液室１３０及び吐出口１２３を設けるようにしてもよい。このような構成とすれば、１つの駆動部２００を駆動することにより、同時に複数の液体を吐出することができる。
なお、この場合も、各吐出口１２３から異なる液体を吐出してもよいし、同じ液体を吐出してもよい。
【００６４】
また、本実施形態においては、ガイド部材１２４を液室固定部１１０に嵌装することのみにより移動部材１４０をノズル部１００に取りつけるものとしたが、その他の補助的な支持手段を設けるようにしてもよい。例えば、駆動部２００の誤動作等により液室１３０が必要以上に収縮されて液体が大量に吐出することを防ぐ等のために、筒状導電部材２３０が前面板１２１とは逆方向、すなわち、液室１３０を収縮する方向に移動する範囲を制限するよう、筒状導電部材２３０のその移動を制限したい側に、例えばバネやゴム等の弾性部材を配置するようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、一次コイル２１０の外側一次コイル２１１と内側一次コイル２１２の間に筒状導電部材２３０を配置するものとしたが、筒状導電部材２３０を内側一次コイル２１２のさらに外側に配置するようにしてもよいし、内側一次コイル２１２のさらに内側に配置するようにしてもよい。筒状導電部材２３０は、最低限一次コイル２１０により生じる磁界の作用が及ぼす範囲内に配置されればよく、その配置は任意に決定してよい。
また、一次コイル２１０を構成する外側一次コイル２１１及び内側一次コイル２１２の電気的接続形態は、並列接続であっても直列接続であってもよい。これらのコイルの巻き方向（電流の流される方向）が同一であれば、その接続形態は任意でよい。
【００６６】
また、本実施形態においては、一次コイル２１０を２重コイルとしたが、一重のコイルであってもよい。図８を参照して前述したように、この場合も従来のボイスコイルに比べて十分に有効である。
なお、その場合、一次コイル２１０と二次コイルたる筒状導電部材２３０の配置は任意でよい。例えば、筒状導電部材２３０が一次コイル２１０の外側に配置されていてもよいし、一次コイル２１０が筒状導電部材２３０の外側に配置されていてもよい。
また、本実施形態においては、電磁力が作用されて移動部材１４０を移動させるコイルは、筒状あるいはリング状の導電部材であるとしたが、導電線を巻いた通常のコイルを用いてもよい。
【００６７】
その他、本実施形態の液滴吐出装置１の各構成部の材料、寸法，形状等は，これに限定されるものではなく任意に変更してよい。
例えば、本実施形態においては、筒状導電部材２３０はアルミニウムリングとしたが、アルミニウムに限らず、任意の非磁性導電体材料を用いてよい。筒状導電部材２３０としては、強磁性材料以外であれば、任意の導電性材料を使用することができる。
【００６８】
第２の実施形態
本発明の第２の実施形態について、図１２を参照して説明する。
本実施形態においては、例えばハイブリダイゼーション等の反応を用いてＤＮＡの解析を行うＤＮＡディスクプレイヤを例示して本発明を説明する。
本実施形態のＤＮＡディスクプレイヤは、ディスク上に検出用物質を含むプローブＤＮＡを配置し、被検試料たるターゲット物質及び蛍光標識剤を含む溶液をそのプローブＤＮＡ上に滴下することにより塩基間のハイブリダイゼーション等の反応を生じさせる。そして、これに励起光を照射することにより蛍光標識剤からの蛍光を検出し、塩基間の結合強度等を検出し、例えばＤＮＡの塩基配列の検出等、ターゲット物質の分析を行うものである。
【００６９】
図１２は、そのＤＮＡディスクプレイヤ３００の構成を示すブロック図である。
以下、図１２を参照して、ＤＮＡディスクプレイヤ３００の構成及び動作について説明する。
まず、ＤＮＡディスクプレイヤ３００には、ハイブリダイゼーション等の処理が行われるＤＮＡディスク４００が装着される。このディスク４００は、石英ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリスチレン等の合成樹脂で形成された円盤基板であり、その表面４０１には、検出用物質及びターゲット物質が配置されて相互反応が行われる検出用ピットや、ディスク４００上の位置を特定するためのアドレスピット等が形成されている。
【００７０】
このディスク４００が、スピンドルモータ３１０により回転駆動される図示せぬディスク支持部のスピンドルに装着されることにより、ＤＮＡディスクプレイヤ３００に装着される。
スピンドルモータ３１０は、スピンドルサーボ部３６３より印加される駆動信号に基づいて回転駆動し、これによりスピンドルに装着されたディスク４００を回転させる。本実施形態のＤＮＡディスクプレイヤ３００は、ディスク４００を角速度一定に回転させるＣＡＶ方式の装置であり、従って、スピンドルモータ３１０は、常に一定の速度で回転駆動される。
【００７１】
また、ＤＮＡディスクプレイヤ３００は、本発明に係る液滴吐出ヘッド１０を有する。
液滴吐出ヘッド１０は、前述した電流制御回路２０の機能を含むヘッド制御部３９０により制御され、ＤＮＡディスクプレイヤ３００に装着されたディスク４００の前面に形成された検出用ピットに、検出用物質を含む液体、あるいは、ターゲット物質を含む液体を吐出する。
液体を吐出する検出用ピットへの移動、すなわちディスク４００上の位置は、ヘッド制御部３９０からの制御に基づいて図示せぬアクチュエータが駆動されて行われる。
また、吐出する液体のノズル部１００への供給は、同じくヘッド制御部３９０の制御に基づいて、液滴吐出ヘッド１０の蓋部材１１６のエア抜き孔１１７を介して、図示せぬ液体供給部より適宜行われる。
また、実際の液体の吐出のタイミング、吐出する液体の量等の制御は、ヘッド制御部３９０が前述した液滴吐出装置１の電流制御回路２０と同等の制御処理を行うことにより、すなわち、液滴吐出ヘッド１０の一次コイル２１０に所定の電流を供給することにより行われる。
【００７２】
青色レーザダイオード（ＢＬＤ）３２１は、蛍光標識剤の第１の励起光である波長４０５ｎｍの青色レーザ光を出射する半導体レーザである。ＢＬＤ３２１より出射された光ビームは、ダイクロイックミラー３２２により反射されて対物レンズ３３０を介してディスク４００に照射される。
赤色レーザダイオード（ＲＬＤ）３２３は、蛍光標識剤の第２の励起光である波長６４０ｎｍの赤色レーザ光を出射する半導体レーザである。ＲＬＤ３２３より出射あれた光ビームは、ダイクロイックミラー３２４により反射されて対物レンズ３３０を介してディスク４００に照射される。
【００７３】
赤外光レーザダイオード（ＩＲＬＤ）３２５は、トラッキングサーボ及びフォーカスサーボを行うための光ビームである波長７８０ｎｍの赤外レーザ光を出射する半導体レーザである。ＩＲＬＤ３２５より出射された光ビームは、ビームスプリッター３２６を介して、ミラー３２７により反射されて対物レンズ３３０を介してディスク４００に照射される。
なお、ＩＲＬＤ３２５より出射された光ビームは、図示せぬ回折格子を通過されて０次回折光及び±一次回折光が生成され、これがディスク４００に照射される。
【００７４】
対物レンズ３３０は、図示せぬ光学ヘッドに設けられており、ＢＬＤ３２１、ＲＬＤ３２３及びＩＲＬＤ３２５より出射されて入射される光ビームを集光し、ディスク４００の処理部分、すなわち、プローブＤＮＡの配置場所、ターゲットの滴下場所、あるいは、蛍光標識剤からの蛍光検出等の箇所に、所定の微小スポット光として照射する。
なお、対物レンズ３３０は、図示せぬアクチュエータによって、トラッキング方向（ディスク４００の径方向）及びフォーカス方向（ディスク４００に対する上下方向）に移動される。
【００７５】
ディスク４００で励起された蛍光は、その一部がダイクロイックミラー３４１で反射され、波長４８０ｎｍの光のみを通過させるフィルタ３４２を介して第１の電子増倍管（ＰＭＴ）３４３に入射される。第１の電子増倍管（ＰＭＴ）３４３は、ディスク４００からの蛍光を検出すると、その旨を示す信号を図示せぬ上位の解析用コンピュータに出力する。
また、ディスク４００で励起された蛍光の一部は、ダイクロイックミラー３４４で反射され、波長６８０ｎｍの光のみを通過させるフィルタ３４５を介して第２の電子増倍管（ＰＭＴ）３４６に入射される。第２の電子増倍管（ＰＭＴ）３４６は、ディスク４００からの蛍光を検出すると、その旨を示す信号を図示せぬ上位の解析用コンピュータに出力する。
【００７６】
また、ダイクロイックミラー３４４を透過したディスク４００からの蛍光は、ミラー３２７及びビームスプリッター３２６で反射されて、フォトディテクタ３５０に入射される。
フォトディテクタ３５０は、例えば、ＩＲＬＤ３２５より出射された０次回折光を検出する４分割フォトディテクタ、及び、±一次回折光を検出する両サイドの２つのフォトディテクタを有し、各々、検出した光の強度に応じた光検出信号を生成し、スピンドルサーボ系、トラッキングサーボ系及びフォーカスサーボ系の各回路に出力する。
【００７７】
スピンドルサーボ系においては、フォトディテクタ３５０で検出された０次回折光の周波数をＲＦ信号検出部３６１において検出し、これをＰＬＬ回路３６２に入力し、所望の位相、周波数となるように制御する。そして、スピンドルサーボ部３６３において、ＰＬＬ回路３６２の出力信号より実際にスピンドルモータ３１０を駆動する駆動信号を生成し、スピンドルモータ３１０に印加する。これによりスピンドルモータ３１０の回転は、所定の一定角速度に維持される。
また、トラッキングサーボ系においては、例えば、少なくともフォトディテクタ３５０で検出された±一次回折光の反射光の強度を演算回路３７１において比較し、これに基づいてトラッキングエラー信号を生成する。そして、このエラー信号に基づいてトラッキングサーボ部３７２においてトラッキングサーボ信号を生成し、ヘッド制御部３９０に出力する。
また、フォーカスサーボ系においては、演算回路３８１において、フォトディテクタ３５０の４分割フォトディテクタで検出された０次回折光の各ディテクタから検出された光検出信号の対角成分同士を加え、さらにその差分を検出することによりフォーカスエラー信号を生成する。そして、このフォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ部３８２においてフォーカスサーボ信号を生成し、ヘッド制御部３９０に出力する。
【００７８】
そして、ヘッド制御部３９０は、トラッキングサーボ部３７２より入力されたトラッキングサーボ信号、フォーカスサーボ部３８２より入力されたフォーカスサーボ信号、さらに、図示せぬ制御用コンピュータ及び解析用コンピュータからの動作制御信号に基づいて、液滴吐出ヘッド１０及び光学ヘッドが同期して、ディスク４００の同一の位置に対して所望の処理を行うように、液滴吐出ヘッド１０及び光学ヘッドすなわち対物レンズ３３０を制御する。
具体的には、ヘッド制御部３９０は、液滴吐出ヘッド１０に対しては、吐出する検出用物質を含む液体あるいはターゲット物質を含む液体の供給、吐出位置までの液滴吐出ヘッド１０の移動のためのアクチュエータの制御、及び、所望の量の液体が所望のタイミングで適切にディスク４００の検出用ピットに滴下されるように、駆動部２００の一次コイル２１０への電流の印加等を行う。
また、ヘッド制御部３９０は、対物レンズ３３０を含む図示せぬ光学ヘッドに対しては、トラッキング及びフォーカシングが適切に行われるように、そのアクチュエータを駆動する。
【００７９】
このような構成のＤＮＡディスクプレイヤ３００を用いて、ＤＮＡの解析を行う場合、まず、ディスク４００を回転させながら、ディスク４００上の所定の位置、すなわち検出用ピットの位置に、液滴吐出ヘッド１０より、検出用物質を含む溶液を滴下する。検出用物質を含む溶液を滴下したら、ディスク４００上で固相化させ、検出用ディスクを形成する。なお、この検出用物質は、例えばヌクレオチド鎖、ペプチド、タンパク質、脂質、低分子化合物、リボソーム、及び、その他の生体物質等である。
次に、ディスク４００を回転させながら、プローブＤＮＡの上に、液滴吐出ヘッド１０より蛍光標識された、例えば、細胞、生体組織等から採取したｍＲＮＡ等のターゲット物質を含む溶液を滴下する。
そして、この状態でディスク４００を恒温層で数時間加温する等して、検出用物質とターゲット物質とを相互反応させる。
【００８０】
所定の時間が経過したら、相互反応に寄与しなかったターゲット物質を洗浄し、再度ディスク４００をＤＮＡディスクプレイヤ３００に装着する。そして、ディスク４００を回転させながら、相互反応を示したターゲット物質にＢＬＤ３２１及びＲＬＤ３２３からの励起光を照射し、蛍光標識より発せられる蛍光を第１の電子増倍管（ＰＭＴ）３４３及び第２の電子増倍管（ＰＭＴ）３４６により検出する。
そして、検出された蛍光強度を解析し、検出用物質とターゲット物質の結合強度を分析することにより、実質的にターゲット物質の分析を行う。
【００８１】
このような構成のＤＮＡディスクプレイヤ３００によれば、液滴吐出ヘッド１０を用いることにより、所望の量の所望の液体を、ディスク４００上の所望のピットに正確に、高速に滴下することができる。
その結果、ターゲット物質の分析を高速に短時間で行うことができる。このことは、膨大な量のターゲット物質の分析を、非常に安価に行うことができることを意味する。その結果、多数のターゲット物質の分析を高速に行うことができるため、分析結果を統計的に処理することが可能となり、ＤＮＡ等の生体物質や有機物質の分析を高精度に行うことができる。
【００８２】
また、液滴吐出ヘッド１０は、移動部材１４０や液室１３０の洗浄や交換を容易に行えるので、多数の検出用物質や多数のターゲット物質を扱う場合に、ノズル部１００の洗浄や交換を行う手間が大幅に削減でき、物質の分析が効率よく行える。
また、そのようにノズル部１００の洗浄や交換が容易に行えることで、より精度よい分析を行うことができる。
また、液滴吐出ヘッド１０は簡単な構造で安価に提供できるので、ＤＮＡディスクプレイヤ３００を安価に提供することが可能となる。
また、液滴吐出ヘッド１０は低電圧で高周波駆動が可能なので、例えばディスク４００をより高速に回転させることにより、なお一層液滴の滴下、すなわち物質の分析を高速に行うことができる。
【００８３】
なお、本実施形態のＤＮＡディスクプレイヤ３００の構成も、これに限られるものではなく適宜変更してよい。
例えば、本実施形態のＤＮＡディスクプレイヤ３００は、ノズル部１００を１つのみ有する図１に示したような構成の液滴吐出ヘッド１０を登載するものとしたが、例えば図１０や図１１に示したような、複数の液体吐出口を具備する液滴吐出ヘッド１０を搭載するようにしてもよい。
ＤＮＡディスクプレイヤ３００のように、多数種類の液体を多数滴下する場合には、ノズル部１００を多数具備し、同時に多数の液滴を吐出したり、同時に種類の異なる多数の液体を吐出したりすることができれば、より効率よく物質の分析を行うことができる。ＤＮＡディスクプレイヤ３００はそのような構成であっても何ら問題なく、そのようなＤＮＡディスクプレイヤ３００も本発明の範囲内であることは明らかである。
【００８４】
また、例えば、ＤＮＡディスクプレイヤ３００のスピンドルサーボ、トラッキングサーボ、フォーカスサーボ等の方法、構成は、本実施形態に限られるものではなく、任意の方法でよい。
また、本実施形態のＤＮＡディスクプレイヤ３００は、角速度一定でディスク４００の回転を制御するＣＡＶ方式の装置としたが、線速度一定でディスク４００を駆動させるＣＬＶ方式や、ディスクを複数のゾーンに分けてゾーンごとにＣＡＶ方式及びＣＬＶ方式を切り分ける方式であってもよい。
【００８５】
第３の実施形態
本発明の第３の実施形態について、図１３を参照して説明する。
本実施形態においては、プリンタ装置を例示して本発明を説明する。
なお、本実施形態のプリンタ装置で使用されているインクジェットヘッドは、後述するように、第１の実施形態で説明した本発明に係る液滴吐出装置１であるので、そのインクジェットヘッドの説明に際しては第１の実施形態で参照した図面及び符号を用いるものとする。
【００８６】
図１３は、本実施形態のプリンタ装置の概略構成を示す図である。
プリンタ装置５００においては、ペーパートレイ５１０に収容されている被印刷媒体である印刷用紙が、給紙ローラ５２０、反転ローラ５３０及び用紙搬送ガイド５４０を介してインクジェットヘッド部５５０下に搬送される。
インクジェットヘッド部５５０は、本発明に係る液滴吐出装置１の液滴吐出ヘッド１０をライン上に多数配置した構成のラインヘッドを、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のインクに対応させて４本具備したものであり、各々ノズル部１００のインク吐出面が重力方向下向きであり、搬送される印刷用紙の方に向くように配置されている。
また、これら各ラインヘッドに対しては、インクボトルより、各ヘッドに対応した色のインクが適宜供給される。
搬送された印刷用紙には、このようなインクジェットヘッド部５５０により所望の文字、図形、記号、画像等が印刷され排出される。
【００８７】
このように、本発明の液滴吐出装置１は、液体を吐出するインクジェットヘッドとして使用することでプリンタ装置５００にも適用することができる。
そしてそのようなプリンタ装置５００は、ノズル部１００の洗浄及び交換が容易なので、メンテナンスを容易に行うことができ、その結果、高品質な印刷を行うことができる。また、インクジェットヘッドを低電圧で高い周波数で駆動することが可能なので、消費電力が少なく、印刷速度の速いプリンタ装置を提供することができる。また、ヘッド部分において、可動部に対して電気的接触がなく、構造も簡単なので、信頼性が高く安価なプリンタ装置を提供することができる。
【００８８】
なお、本実施形態においては、液滴吐出ヘッド１０をカラー印刷を行うラインヘッドに適用したが、例えば、ヘッドが印刷用紙上を移動して印刷を行う方式のプリンタ装置でも使用されてもよい。また、比較的少数のノズル部１００が、２次元又は１次元にバルク状に配置されたヘッドや、あるいはまた単色の印刷を行うプリンタ装置等にも液滴吐出ヘッド１０は同様に適用可能である。
【００８９】
第４の実施形態
本発明の第４の実施形態について、図１４を参照して説明する。
本実施形態においては、有機ＥＬパネルの製造方法を例示して本発明を説明する。
図１４は、有機ＥＬパネルの製造工程の一部を説明する図である。
【００９０】
有機ＥＬパネルの製造にあたっては、まず、ガラス基板６１０上に、画素ごとのＩＴＯ透明電極１０１をフォトリソグラフィーにより形成する。
次に、ＩＴＯ透明電極１０１の間に、画素間の光の漏れを防ぐとともに、発光層形成のための液体の漏れを防止し、画素の区分けを行う樹脂６３０を壁状に形成する。
そして、この樹脂６３０により区分けされた各画素の領域に、赤、緑及び青色を発色する液状の発光材料６４０〜６６０を、第１の実施形態で説明した本発明に係る液滴吐出装置１により滴下する。
発光材料を滴下したら、加熱処理を行うことにより発光層を形成する。
次に、例えばポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）等のホール注入層形成材料を、同じく液滴吐出装置１により滴下することにより、ＩＴＯ透明電極１０１の所定の位置に打ち込み、ホール注入層を形成する。
そして最後にこの上に、図示省略してある反射画素電極を形成することにより、フルカラー有機ＥＬパネルが形成される。
【００９１】
従来、青、緑、赤の３原色を発色する有機色素を画素ごとにパターニングして配置することは、これらの材料が熱等への耐性の問題からフォトリソグラフィー等の従来のパターニング工程に耐えられないという問題から、困難であった。
しかしながら、本実施形態のように、本発明に係る液滴吐出装置１を用いれば、材料を加熱することなく、所望の位置に精度よく、また、所望の量だけ正確に、これらの材料を基板上等に配置することができる。すなわち、パネルの画素に対応して高精細に発色材料を配置することができ、有機材料を用いた発光層のパターニングが可能となる。
また、液滴吐出装置１は、前述したように、ノズル部１００の洗浄及び交換が容易なので、種々の材料を高品質な状態で滴下することができ、高品質なパネルを製造することができる。また、インクジェットヘッドを高い周波数で駆動することが可能な上に、洗浄等のメンテナンスに膨大な工数を要することがないため、高速に、短い製造期間でパネルを製造することができる。
【００９２】
なお、本実施形態においては、有機ＥＬパネルの製造工程を説明したが、その他のパネル、ディスプレイの製造に際しても、例えば画素ごとに材料を配置形成する場合、所定の材料の層をパターニングする場合等に適用できる。
例えば、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）の製造に際して、画素ごとの電界放出陰極（マイクロカソード）を形成するのに適用してもよい。この場合、例えばカーボンナノチューブを溶剤に分散させ、この液体を液滴吐出装置１より順次各画素の位置に滴下することで、画素ごとの陰極を形成することができる。
ＦＥＤのマイクロカソードは、放電しやすいように、微小な針形状に形成されるのが好ましいが、そのような電極をリソグラフィー工程で形成するのは困難であり、通常複雑な工程が必要とされる。しかし、液滴吐出装置１でそのような電極を有する液体を各画素の位置に吐出すれば、容易に形成することができ有効である。
【００９３】
第５の実施形態
本発明の第５の実施形態について、図１５を参照して説明する。
本実施形態においては、本発明の液滴吐出装置１を用いて基板上に導電パターンを形成する方法について説明する。
図１５は、その導電パターンの形成工程を説明する図である。
導電パターンの形成をする場合、図示せぬ駆動手段により駆動可能に保持された液滴吐出装置１に、金属微粒子（例えばナノオーダーの微粒子）を含む液体７３０を供給し、これを所定の保持装置に水平に保持された基板７１０上に配置する。
そして、液滴吐出装置１を、導電パターンを形成する位置に移動させ、金属微粒子を含む液体７３０を吐出しながら、形成しようとする導電パターンの軌跡に追従して移動させる。
このようにして、滴下した液体が連続するように液体を滴下することで、基板７１０上に所望の導電パターン７２０が形成される。
【００９４】
このように、液滴吐出装置１を用いて基板の配線パターンや電極パターン等を形成することにより、例えば非常に微細な導電パターンを正確に、基板等に形成することができる。従って、基板上に効率よく回路を実装することができる。
また、導電パターンを直接的に基板上に形成することができるため、工程が簡略化され、所望の基板を短納期で製造することができ、ひいては、その基板を用いる機器、装置等の製造期間をも短縮することができる。
本発明の液滴吐出装置１は、このような形態で使用することも可能である。
【００９５】
以上説明した第１〜第５の実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。
【００９６】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、液体を高温高圧にさらすことなく、ノズル（移動部材）の交換や洗浄が容易で、さらに低電圧で高周波駆動が可能な液滴吐出装置及び液滴吐出方法を提供することができる。
また、液体を高温高圧にさらすことなく、ノズルの交換や洗浄が容易で、さらに低電圧で高周波駆動が可能な液滴吐出装置又は液滴吐出方法を用いることにより、より高速かつ高精度に所望の液滴を吐出し、これにより所望の生産物を効率よく高品質に生産、製造することのできるような種々の装置及び製造方法を提供することができる。
具体的には、そのようなプリンタ装置及び印刷方法、検査用ディスク処理装置及び検査用ディスク処理方法、有機ＥＬパネルの製造方法、導電体パターンの形成方法、及び、電界放出型ディスプレイの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の液滴吐出ヘッドの基本構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液滴吐出ヘッドの吐出口の構造を示す図である。
【図３】図３は、図１に示した液滴吐出ヘッドの駆動部における、一次コイルにより生成される磁界を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示した液滴吐出ヘッドの駆動部における、一次コイル及び環状磁気回路の作用により導電性リングに生成される誘導電流を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示した液滴吐出ヘッドの駆動部における、一次コイルにより生成された磁界及び環状磁気回路により生成された磁界の二次コイルたる導電性リングへの作用を説明するための図である。
【図６】図６は、図１に示した液滴吐出ヘッドにおいて、可動部が収縮する方向に振動することにより液滴が吐出する過程を説明するための図である。
【図７】図７、図１に示した液滴吐出ヘッドにおいて、可動部が伸張する方向に振動することにより液滴が吐出する過程を説明するための図である。
【図８】図８は、図１に示した液滴吐出ヘッドの導電性リングに生成される誘導電流の周波数特性を示す図である。
【図９】図９（Ａ）は、図１に示した液滴吐出ヘッドにおける、液滴と吐出させる時の一次コイルへの印加電流の波形を示す図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示した印加電流に基づく液室の伸縮の状態を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る液体吐出ヘッドの他の構成の第１の例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る液体吐出ヘッドの他の構成の第２の例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施形態のプリンタ装置の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施形態のＤＮＡディスクプレイヤの構成を示す図である。
【図１４】図１５は、本発明の第４の実施形態のディスプレイパネルの製造方法を説明するための図である。
【図１５】図１５は、本発明の第５の実施形態の導電体パターンの形成方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１…液滴吐出装置、１０…液滴吐出ヘッド、２０…電流制御回路、１００…ノズル部、１１１…液室背面、１１２…液体供給口、１１３…液体供給路、１１４…液溜まり、１１５…開口部、１１６…蓋部材、１１７…エア抜き孔、１２０…液体吐出部、１２１…前面板、１２２…液室前面、１２３…吐出口、１２４…ガイド部材、１３０…液室、１４０…移動部材、２００…駆動部、２１０…一次コイル、２１１…外側一次コイル、２１２…内側一次コイル、２２０…環状磁気回路、２２１…永久磁石、２２２…軟磁性部材、２３０…筒状導電部材、３００…ＤＮＡディスクプレイヤ、３１０…スピンドルモータ、３２１…青色レーザダイオード、３２２、３２４，３４１，３４４…ダイクロイックミラー、３２３…赤色レーザダイオード、３２５…赤外レーザダイオード、３２６…ビームスプリッター、３２７…ミラー、３４１，３４５…フィルタ、３４３，３４６…電子倍増管（ＰＭＴ）、３５０…フォトディテクタ、３６１…ＲＦ検出回路、３６２…ＰＬＬ回路、３６３…スピンドルサーボ部、３７１、３８１…演算回路、３７２…トラッキングサーボ部、３８２…フォーカッシングサーボ部、３９０…ヘッド制御部、５００…プリンタ装置、５１０…ペーパートレイ、５２０…給紙ローラ、５３０…反転ローラ、５４０…用紙搬送ガイド、５５０…インクジェットヘッド部、６１０…ガラス基板、６２０…ＩＴＯ透明電極、６３０…樹脂壁、６４０〜６６０…発光材料（発光層）、７１０…基板、７２０…導電パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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