(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
個々にノズルが形成された複数のチャンバをマトリックス状に配し、これら複数のチャンバの少なくとも一面に液体加圧手段を設けた構造をとる液体噴出素子において、
前記チャンバに１箇所設けられ、液体が流入する液体供給路と、
前記液体供給路を通じて各チャンバに液体を供給する複数の液体プール支流と、
前記複数の液体プール支流の両側に設けられ、前記液体プール支流が合流すると共に、流路の両端部で流路幅が異なる液体プール本流と、
前記液体プール本流の流路の中央部よりも前記流路幅の狭い側で接続され、液体を前記液体プール本流へ供給する液体供給手段と、
を有することを特徴とする液滴噴出素子。
【請求項２】
前記チャンバ、前記液体プール支流および液体プール本流の流路が同一シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の液体噴出素子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の液体噴出素子からなる単位素子を、１あるいはそれ以上内蔵することを特徴とする液体噴出ヘッド。
【請求項４】
前記単位素子を複数個、内蔵する場合、各単位素子が主走査方向に並置され、かつ、各単位素子の副走査方向の位置が相互に一致していることを特徴とする請求項３記載の液体噴出ヘッド。
【請求項５】
前記液体噴出素子の各チャンバに設けられた液体加圧手段は、加圧板と、その加圧板を介して前記チャンバと反対側に設置されたアクチュエータとから構成されることを特徴とする請求項４記載の液体噴出ヘッド。
【請求項６】
前記液体加圧手段は、前記加圧板およびアクチュエータに代えて所定の加熱素子からなることを特徴とする請求項５記載の液体噴出ヘッド。
【請求項７】
噴出対象の液体には、少なくとも印刷用インク、有機ＥＬ(electroluminescence) 素子用材料を含む液体、および有機半導体用材料を含む液体が含まれることを特徴とする請求項６記載の液体噴出ヘッド。
【請求項８】
前記単位素子を少なくとも３個有し、これらの単位素子各々が前記印刷用インクとしてイエロー、シアン、マゼンタの３色に対応していることを特徴とする請求項７記載の液体噴出ヘッド。
【請求項９】
前記単位素子が噴出する液体に含まれる有機ＥＬ発光材料が、前記３色用の前記有機ＥＬ素子用材料を含むことを特徴とする請求項８記載の液体噴出ヘッド。
【請求項１０】
前記単位素子を少なくとも４個有し、これらの単位素子各々が前記印刷用インクとしてイエロー、シアン、マゼンタ、黒の４色に対応していることを特徴とする請求項９記載の液体噴出ヘッド。
【請求項１１】
請求項３〜１０のいずれか１項記載の液体噴出ヘッドを有し、その液体噴出ヘッドによって、対象の所定位置に所定量の液体を噴出塗布することを特徴とする液体噴出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルを通して対象物に液体を噴出塗布する液体噴出素子、その液体噴出素子を内蔵する液体噴出ヘッド、および、その液体噴出ヘッドを内蔵し、所定の位置に所定量の液体を噴出塗布する液体噴出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴出素子、液体噴出ヘッド、および液体噴出装置に関連する技術として、従来より、噴出塗布する液体に印刷用のインクを用いたインク噴出ヘッド、および、それを内蔵する印刷装置が知られている。
【０００３】
図１９は、従来のインク噴出ヘッド（液体噴出素子）の一例として、特開平４−１４８９３６号公報に開示されたものを示している。同図に示すヘッドは、ノズル３０１が列状に多数、並び、細長い平面形状のチャンバ３０２が、その一端がノズルに対応する位置になるよう、ノズル列に対して両側へ交互に対向して配される構造を有する。また、チャンバの他端には、供給孔３０３が配されている。
【０００４】
さらに、チャンバ３０２が配された層と異なる層に、全チャンバに共通のインクプール３０４が配されており、各チャンバとは、供給孔３０３を介して連結している。また、各チャンバの一面を形成する加圧板には、それぞれアクチュエータ（不図示）が取り付けられている。以下、アクチュエータについては、圧電素子により構成された圧電アクチュエータについて説明する。
【０００５】
図１９に示す、従来のインク噴出ヘッドでは、上記のアクチュエータを駆動させることで、加圧板がチャンバ３０２の体積を減少させる方向にたわみ、その結果、チャンバ内のインクが圧縮され、ノズル３０１からインク滴が吐出する。そして、インク滴の吐出後は、加圧板の変形が元に戻るに従って、供給孔３０３を経由して、インクプール支流からインクがチャンバへ再充填されて、次の吐出に備える、という構成になっている。
【０００６】
ここで、従来例として示された、上記の構造より類推される、より具体的な構造について考えてみる。図２０は、上記従来のヘッドから考案された構造の一つを示している。同図は、ノズル１０１、インクチャンバ１０２、インクプール支流１０５、およびインクプール本流１０６の配置を示す、液体噴出素子の概略全体図である。
【０００７】
図２０において、インクを飛翔させるノズル１０１の設置されたチャンバ１０２が隣接して配置され、それらが共通の支流１０５に接続されている。ノズル１０１／インクチャンバ１０２が接続された支流１０５を複数設けることで、最小単位のマトリクスが形成される。また、各支流１０５は、本流１０６に接続され、この本流１０６は、インクタンク（不図示）に接続されている。
【０００８】
カラー印刷には、通常、黒色と所定の３原色を含む４色が必要になり、そのため、異なる色のドットを、ほぼ同じ位置に形成することの容易さから、４色分の単位素子９０，９１，９２，９３を、図２１に示すように、４個並べて作り込むことが望ましい。この場合、同一ドット位置近傍に、複数の色のドットを噴出塗布させる必要性から、プリンタ装置内では、これらの素子の走査方向は、同図の横方向とするのが望ましい。
【０００９】
また、同じく図１９に示す従来のヘッドより考案される、他の液体噴出素子の構造として、図２２に示す構造が考えられる。この構造では、ノズル１０１の設置された複数のチャンバ（１０２ａ等）の列が、同図に示すように、縦方向に延びた支流（１０５ａ等）に接続されている。また、これら複数の支流は、横方向に延びている本流１０６に接続されている。
【００１０】
図２２に示す構造の単位素子は、図２３に示すように、４色分の単位素子９０，９１，９２，９３を並べて配列することにより、カラー印刷に対応可能となる。なお、ここでも、素子の走査方向は、同図の横方向である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図２０および図２１に示す構造では、複数の支流１０５が１本の本流１０６に接続されているので、本流１０６の流体抵抗を下げるため、本流幅１０６ｗを太くする必要がある。その理由は、流体抵抗を小さくしないと、インクタンクから遠い支流（図２０に示す例の場合、図の上方に位置する支流）において、インクが十分供給されなくなり、インク不足が生じるからである。
【００１２】
しかし、本流幅１０６ｗが大きいと、単位素子１００の横幅８０が大きくなり、そのためヘッドの幅も大きくなる。そして、ヘッドが大きくなると、ヘッド質量が増大し、ヘッドの駆動が困難になるとともに、それを搭載するプリンタ装置のサイズの増大や、ヘッドコストの増加等といった問題が生じる。
【００１３】
一方、図２２および図２３に示す構造においても、１つの支流に多数のチャンバ１０２が接続されているので、その支流と本流１０６との接続部から最も遠いチャンバにも十分な量のインクを供給するには、支流の流体抵抗を下げなければならない。
【００１４】
そのためには、支流幅１０５ｗを大きくする必要があるが、この支流幅１０５ｗを大きくすると、単位素子１００の横幅８０が大きくなる。つまり、この場合においても、図２０および図２１に示す構造と共通の問題が生じることになる。
【００１５】
本発明は、上述の課題に鑑みなてされたものであり、その目的とするところは、より小型、軽量のプリンタ装置用ヘッドを実現する液体噴出素子、液体噴出ヘッド、および、それらを内蔵してなる液体噴出装置を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、動作時等に発生する振動や騒音を低減できる液体噴出素子、液体噴出ヘッド、および、それらを内蔵してなる液体噴出装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、個々にノズルが形成された複数のチャンバをマトリックス状に配し、これら複数のチャンバの少なくとも一面に液体加圧手段を設けた構造をとる液体噴出素子において、前記チャンバに１箇所設けられ、液体が流入する液体供給路と、前記液体供給路を通じて各チャンバに液体を供給する複数の液体プール支流と、前記複数の液体プール支流の両側に設けられ、前記液体プール支流が合流すると共に、流路の両端部で流路幅が異なる液体プール本流と、前記液体プール本流の流路の中央部よりも前記流路幅の狭い側で接続され、液体を前記液体プール本流へ供給する液体供給手段と、を有している。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の液体噴出素子において、前記チャンバ、前記液体プール支流および液体プール本流の流路が同一シリコン基板上に形成されている。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、液体噴出ヘッドにおいて、請求項１〜３のいずれか１項記載の液体噴出素子からなる単位素子を、１あるいはそれ以上内蔵する。
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の液体噴出ヘッドにおいて、前記単位素子を複数個、内蔵する場合、各単位素子が主走査方向に並置され、かつ、各単位素子の副走査方向の位置が相互に一致している。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の液体噴出ヘッドにおいて、前記液体噴出素子の各チャンバに設けられた液体加圧手段は、加圧板と、その加圧板を介して前記チャンバと反対側に設置されたアクチュエータとから構成されている。
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の液体噴出ヘッドにおいて、前記液体加圧手段は、前記加圧板およびアクチュエータに代えて所定の加熱素子からなる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の液体噴出ヘッドにおいて、噴出対象の液体には、少なくとも印刷用インク、有機ＥＬ(electroluminescence) 素子用材料を含む液体、および有機半導体用材料を含む液体が含まれている。
請求項８に記載の発明は、請求項７記載の液体噴出ヘッドにおいて、前記単位素子を少なくとも３個有し、これらの単位素子各々が前記印刷用インクとしてイエロー、シアン、マゼンタの３色に対応している。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項８記載の液体噴出ヘッドにおいて、前記単位素子が噴出する液体に含まれる有機ＥＬ発光材料が、前記３色用の前記有機ＥＬ素子用材料を含んでいる。
請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の液体噴出ヘッドにおいて、前記単位素子を少なくとも４個有し、これらの単位素子各々が前記印刷用インクとしてイエロー、シアン、マゼンタ、黒の４色に対応している。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、液体噴出装置において、請求項３〜１０のいずれか１項記載の液体噴出ヘッドを有し、その液体噴出ヘッドによって、対象の所定位置に所定量の液体を噴出塗布する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［実施の形態１：噴出対象の液体が印刷用インクの場合］
【００２５】
なお、本発明の実施の形態に関連する参考例を説明した後に、本発明の実施例について説明する。
＜第１参考例＞図１は、本実施の形態１に係るインク噴出ヘッドを構成する単位素子（液体噴出素子）の第１の上面概略構造を示している。同図に示す単位素子は、インク噴出ヘッドに内蔵され、ノズル１０１の形成されたチャンバ１０２が、同図に示すように、マトリックス状に配置される。各チャンバは、図示のように、紙面横方向が長手方向になるように配された支流１０５に接続されるよう配置されている。
【００２６】
それぞれの支流１０５は、本流１０６に対して、図１に示すように接続されている。本流１０６は、インク供給口（不図示）を介して、インクタンク（不図示）に接続されている。ここでは、本流１０６の上下２カ所においてインクタンクに接続されている。
【００２７】
上記のインクタンクからインク供給口を介して、上下２カ所より本流１０６に供給されたインクは、各支流１０５に流れ、さらに、各チャンバ１０２に分配される。そして、各チャンバに導かれたインクは、チャンバ後方に配置された圧力印加板（不図示）、および、さらにその後方のアクチュエータ（不図示）により圧力が加えられ、ノズル１０１を介して、単位素子１００に対抗する面（不図示）上に噴出される。
【００２８】
複数のアクチュエータの内、どれを駆動するかにより、インクを噴出させる位置を決めることができる。そのため、それぞれのアクチュエータには、アクチュエータに電圧を印加するための配線が接続されており、その配線は、図示しない電圧供給源に接続されている。電圧供給源は、どのチャンバ１０２のアクチュエータを駆動するかを選択する制御装置（不図示）に接続されている。制御装置は、その制御装置外部から与えられたデータに基づき、電圧供給源を制御する。
【００２９】
なお、上述した圧力印加板とアクチュエータの代わりに加熱素子を用いて、インクに熱を印加する構成とすることも可能である。すなわち、熱によるインクの体積膨張や、気泡の発生による圧力を利用して、インクを噴出させるようにしてもよい。また、図１に示す単位素子では、支流の本数が８本、１本の支流に接続されるチャンバ個数が６個の場合を示しているが、これらの数は、適宜、選択することができる。
【００３０】
図２は、図１に示す液体噴出素子の配列を示しており、ここでは、図示する配置で並べられた素子がヘッドに用いられる。すなわち、４個の単位素子９０，９１，９２，９３が配置され、ヘッド主走査方向は、紙面に向って横方向である。なお、単位素子９０は第１色（例えば、イエロー）用単位素子、単位素子９１は第２色（例えば、シアン）用単位素子、単位素子９２は第３色（例えば、マゼンタ）用単位素子、そして、単位素子９３は第４色（例えば、黒）用単位素子である。
【００３１】
図２に示す例の場合、それぞれの単位素子は、上記のように３原色および黒色用である。このとき、同一ドット位置近傍に複数の色のドットを噴出塗布させる必要性から、プリンタ装置内では、素子の走査方向は、同図における横方向に設置するのが望ましい。
【００３２】
図１および図２に示す、本実施の形態１に係る液体噴出素子の構造は、上述した従来の構造と異なり、その素子の上下２カ所から本流１０６にインクが流れ込む。そのため、本流１０６を流れるインクの実質的な流程は、本流の長さの半分になる。
【００３３】
この構造によって、従来の構造（例えば、図２０に示す構造）よりも、本流の単位長さあたりの流体抵抗が大きくても、すべての支流に十分な量のインクを供給することが可能になる。すなわち、本実施の形態１に係る液体噴出素子は、従来の構造よりも、本流幅１０６ｗを小さくすることができ、単位素子幅８０やヘッド幅６０（図２参照）を小さくすることが可能になる。
【００３４】
なお、図１では、本流１０６を１本の流路としたが、本流１０６を上下方向に２分割することも可能であり、本流１０６内での気泡排出性等を考慮すると、むしろその方が望ましい。
【００３５】
＜第２参考例＞図３は、本実施の形態１に係るインク噴出ヘッドを構成する単位素子（液体噴出素子）の第２の上面概略構造を示している。ここでも、ノズル１０１の形成されたチャンバ１０２がマトリックス状に配置されており、各チャンバは、同図に示すように、紙面横方向が長手方向になるように配された支流１０５ａ〜１０５ｈに接続されている。
【００３６】
それぞれの支流（１０５ａ等）は、本流１０６に対して、図３に示すように接続されている。すなわち、本流１０６は、インク供給口１０３を介して、インクタンク（不図示）に接続されている。このインク供給口１０３は、図３に示すように、本流１０６の中央付近に設けられている。
【００３７】
図３に示す構造では、インクタンクからインク供給口１０３を介して、本流１０６に供給されたインクは、インク供給口１０３近傍の支流１０５ｄ，１０５ｅにインク流５０ｂ，５０ｃとして流れ込む他、上方向のインク流５０ａ、および下方向のインク流５０e という、２つの逆方向の流れとなって本流１０６をなし、それぞれ支流１０５a 〜１０５ｃ、および支流１０５ｆ〜１０５ｈに流れ込む。そして、各支流に流れ込んだインクは、さらに、各チャンバ１０２に分配される。以降の動作は、図１に示す、上記実施の形態１に係る単位素子の場合と同じである。
【００３８】
なお、図３に示す例では、支流本数が８本で、１本の支流に接続されたチャンバの個数が６個の場合を示しているが、これらは、言うまでもなく、適宜、選択することができる。
【００３９】
図３に示す構造を有する単位素子は、図４の（ａ）に示す配置で並べられたヘッドに用いられる。このヘッドにおけるヘッド主走査方向は、同図の紙面に向って横方向であり、４個の単位素子９０，９１，９２，９３が配置される。この場合、それぞれの単位素子は、３原色および黒色用である。また、同一ドット位置の近傍に、複数の色のドットを噴出塗布させる必要性から、プリンタ装置内では、これらの素子の走査方向は、同図の横方向に設置するのが望ましい。
【００４０】
上述した従来の素子構造と異なり、第２参考例に係る単位素子では、本流１０６の中央部から、主として、その上下２方向にインクが流れる。そのため、本流１０６を流れるインクの実質的な流程は、本流の長さの半分になる。よって、従来の構造（例えば、図２０に示す構造）よりも、本流の単位長さあたりの流体抵抗が大きくても、すべての支流に十分な量のインクを供給することが可能になる。
【００４１】
換言すれば、上述した従来の構造よりも、本流幅１０６ｗを小さくすることができ、単位素子幅８０やヘッド幅６０を小さくすることが可能になる。ただし、かかる構造は、複数個の単位素子を並べて、ヘッドを構築する場合には、本流１０６上にインク供給口を設ける方が望ましい。なぜなら、図４の（ｂ）に示すように、単位素子９０〜９３の横に供給口１０３を設けると、ヘッド幅６０が大きくなってしまうからである。
【００４２】
しかしながら、単位素子単独でヘッドを構成する場合には、インク供給口を単位素子の横に設けた構造としても、単位素子幅８０を小さくできるメリットを生かせる可能性はある。
【００４３】
＜第３参考例＞図５は、本実施の形態１に係るインク噴出ヘッドを構成する単位素子（液体噴出素子）の第３の上面概略構造を示している。かかる構造においても、ノズル１０１が形成されたチャンバ１０２が、同図に示すように、マトリックス状に配置されており、各チャンバは、紙面縦方向（副走査方向）が長手方向になるように配された支流１０５に接続されている。
【００４４】
複数の支流１０５それぞれは、図５に示すように、上部本流１０６ａ、および下部本流１０６ｂに接続されている。この構造例において、本流は、インク供給口（不図示）を介して、インクタンク（不図示）に接続されている。
【００４５】
かかる構造では、上述したインクタンクからインク供給口を介して、本流１０６ａ、および本流１０６ｂに供給されたインクが、これら本流１０６ａ，１０６ｂ内を流れ、上下２カ所にある、本流と支流の接続部から各支流に流れる。そして、各支流に流れ込んだインクは、さらに、各チャンバ１０２に分配される。以降の動作は、図１に示す、上記第１の構造例に係る単位素子の場合と同じである。
【００４６】
なお、図５に示す例では、支流本数が４本で、１本の支流に接続されたチャンバの個数が１２個の場合を示しているが、これらの数は、適宜、選択することができることは、言うまでもない。
【００４７】
図５に示す単位素子構造は、図６に示す配置で並べられたヘッドに用いる。このヘッドの主走査方向は、同図の紙面に向って横方向であり、４個の単位素子９０，９１，９２，９３が配置される。この場合、それぞれの単位素子は、３原色および黒色用である。そして、同一ドット位置の近傍に、複数の色のドットを噴出塗布させる必要性から、プリンタ装置内では、素子の走査方向を、同図の横方向に設置するのが望ましい。
【００４８】
図５，図６に示す構造は、上記従来例（例えば、図２２に示す構造例）と異なり、上下２カ所から支流にインクが流れ込むようになっているので、各支流１０５を流れるインクの実質的な流程は、支流の長さの半分になる。そのために、従来の構造に比べて、支流の単位長さあたりの流体抵抗が大きくても、同一支流に接続された、すべてのチャンバに十分な量のインクを供給することが可能となる。
【００４９】
すなわち、第３参考例においても、従来の構造に比して、支流幅１０５ｗを小さくすることができ、結果として、単位素子１００の単位素子幅８０やヘッド幅６０を小さくすることが可能となる。
【００５０】
＜第４参考例＞図７は、本実施の形態１に係るインク噴出ヘッドを構成する単位素子（液体噴出素子）の第４の上面概略構造を示している。同図に示す素子において、ノズル１０１が形成されたチャンバ１０２が、マトリックス状に配置されており、各チャンバは、紙面縦方向が長手方向になるように配された支流（１０５ａ等）に接続されている。
【００５１】
各支流は、図７に示すように本流１０６に接続されており、本流１０６は、その長手方向の中央付近において、インク供給口（不図示）を介してインクタンク（不図示）に接続されている。
【００５２】
図７に示す構造では、インクタンクから、インク供給口を介して本流１０６に供給されたインクは、本流１０６内を流れ、その合流点近傍において、インク流５０ｆ，５０ｇとして、支流１０５ｂ，１０５ｃそれぞれに流れ込む。また、本流に供給されたインクは、インク流５０ｅとインク流５０ｈという、互いに逆方向の２つの流れをも生み、それぞれが支流１０５a ，１０５ｄに流れ込む。そして、各支流に流れ込んだインクは、さらに各チャンバ１０２に分配される。以降の動作は、図１に示す、上記第１の構造例に係る単位素子の場合と同じである。
【００５３】
なお、図７に示す構造例では、支流本数が４本で、１本の支流に接続されるチャンバ個数が１２個の場合を例示しているが、これらは、適宜、選択することができる。
【００５４】
図７に示す単位素子構造は、図８に示す配置で並べられたヘッドに用いる。このヘッドの主走査方向は、紙面に向って横方向であり、４個の単位素子９０，９１，９２，９３が配置される。この場合、それぞれの単位素子は、３原色および黒色用である。また、同一ドット位置の近傍に、複数の色のドットを噴出塗布させる必要性から、プリンタ装置内では、これらの素子の走査方向を、同図の横方向に設置するのが望ましい。
【００５５】
図７，図８に示す構造は、上記従来例（例えば、図２２に示す構造）と異なり、インクが本流中央付近から供給されるので、本流１０６を流れるインクの実質的な流程は、本流の長さの半分になる。そのため、従来の構造よりも、本流１０６の単位長さあたりの流体抵抗が大きくても、この本流１０６に接続された、すべての支流１０５に十分な量のインクを供給することができる。
【００５６】
すなわち、第４参考例では、従来の構造よりも、本流幅を小さくすることができ、単位素子１００やヘッドの高さを低くすることが可能になる。
【００５７】
図７では、本流幅が左右で均一でない場合を例示したが、左右が均一であっても構わない。なお、図７に示すように、本流幅が均一でない場合には、インクタンクへの接続部は、本流中央部より本流幅が細い方（図７の場合は右側）にずれている方が良い。本流幅が細いと、単位長さあたりの流体抵抗が大きいので、このように配して流程を短くする方が、流体抵抗を小さくできるからである。
【００５８】
図７，図８に示す構造は、単位素子幅やヘッド幅の縮小には、さほど有効ではないが、単位素子やヘッドの高さを低くしたい場合には、非常に有効な構造である。
【００５９】
＜第１実施例＞図９は、本実施の形態１に係るインク噴出ヘッドを構成する単位素子（液体噴出素子）の第５の上面概略構造を示している。同図に示すように、本構造例では、ノズル１０１が形成されたチャンバ１０２が、マトリックス状に配置されており、各チャンバは、紙面縦方向が長手方向になるように配された支流１０５に接続されている。
【００６０】
本構造は、図５に示す第１の構造例と、図７に示す第４参考例の組み合わせである。すなわち、図９に示す本構造では、それぞれの支流１０５は、図９に示すように、上部本流１０６ａ、および下部本流１０６ｂに接続されている。これらの本流１０６a ，１０６ｂは、本流長手方向の中央付近において、インク供給口（不図示）を介して、インクタンク（不図示）に接続されている。
【００６１】
本構造では、上記のインクタンクから、インク供給口を介して本流１０６a ，１０６ｂに供給されたインクが、これらの本流１０６ａ，１０６ｂ内を流れ、各支流に流れ込む。そして、各支流に流れ込んだインクは、さらに、各チャンバ１０２に分配される。以降の動作は、図１に示す、上記第１の構造例に係る単位素子の場合と同じである。
【００６２】
なお、図９では、支流本数が４本で、１本の支流に接続されたチャンバの個数が１２個の場合を例示しているが、これらは、適宜、選択することができることは、言うまでもない。
【００６３】
図９に示す単位素子構造は、図１０に示す配置で並べられたヘッドに用いる。このヘッドの主走査方向は、紙面に向って横方向であり、４個の単位素子９０，９１，９２，９３が配置される。この場合、それぞれの単位素子は、所定の３原色および黒色用である。
【００６４】
また、本構造では、同一ドット位置の近傍に、複数の色のドットを噴出塗布させる必要性から、プリンタ装置内では、素子の走査方向を、図１０の横方向に設置するのが望ましい。
【００６５】
上述したように、図９，図１０に示す本構造は、第３参考例及び第４参考例を組み合わせたものであるから、本構造は、図５，図７に示す構造の長所を併せ持っている。そのため、単位素子幅およびヘッド幅、単位素子高さおよびヘッド高さの両方を、従来の構造（例えば、図２２に示す構造）よりも、小型化することができる。
【００６６】
なお、図９に示す構造では、上部本流１０６ａ、および下部本流１０６ｂを、それぞれ１本の流路としたが、これに限定されず、さらに複数の流路に分割することも可能である。
【００６７】
上述した、図１〜図１０に示す単位素子では、外部インクタンクから１つの本流への供給路は、１箇所のみである場合を示しているが、供給路は、複数あってもよい。また、同図では、本流から支流への供給路は、１あるいは２箇所の場合を例示しているが、３カ所以上でも構わない。
【００６８】
図１１は、本発明の実施の形態１に係る液体噴出素子に適用できるチャンバと支流の代表的な構造を示している。図１１の（ａ）は、その上面図であり、図１１の（ｂ）は、同図（ａ）の構造を、矢視Ａ−Ａ’（点線２１６）で切断したときの断面図である。
【００６９】
液体噴出素子は、図１１に示すように支流１０５ｅとチャンバ１０２ａとは、切り欠き（インク供給路）２０３ｃを通して接続されている。チャンバ１０２ａの中央部には、ノズル１０１ａが形成されている。また、チャンバの上面で、ノズル１０１ａの反対側には、加圧板１０７を介して、アクチュエータ１０９が設置されている。なお、加圧板とアクチュエータの代わりに、加熱素子を設けてもよい。
【００７０】
図１２は、図１１の（ａ）に示す構造の変形例であり、切り欠き（インク供給路）２０３ｃを、チャンバ１０２ａの端部に設けた例を示している。なお、この切り欠き（インク供給路）２０３ｃは、図１２に示す例以外にも、任意の位置に設けることができる。
【００７１】
図１３は、本実施の形態１に係る液体噴出素子に適用できるチャンバと支流の構造についての他の例を示している。図１３の（ａ）は、その上面図であり、図１３の（ｂ）は、同図（ａ）の素子構造を、点線２１６’で示す矢視Ｂ−Ｂ’で切断したときの断面図である。
【００７２】
図１３に示すように、支流１０５ｆとチャンバ１０２ｂとは、切り欠き（インク供給路）２０３ｄを通して接続されている。ここで特徴的なのは、支流１０５ｆの一部とチャンバ１０２ｂの一部とが、立体的に重なり合っている点である。また、チャンバの上面であって、ノズル１０１ｂと反対側には、加圧板１０７を介して、アクチュエータ１０９が設置されている。ここでも、加圧板とアクチュエータの代わりに、加熱素子を設けることができる。
【００７３】
図１４は、本発明の実施の形態１に係る液体噴出素子を適用した印刷装置の概略構成を示している。同図に示すように、プリンタヘッド７０には、上述した単位素子９０，９１，９２，９３が横方向に配置されており、さらに、プリンタヘッド７０には、ヘッド駆動部３００が接続されている。これにより、ヘッドが移動方向（主走査方向）７２に移動できるようになっている。それに対して、印刷対象物７１は、印刷対象物駆動部３０１に接触して、印刷対象物移動方向７３に移動させることができる。
【００７４】
ヘッド駆動部３００は、制御部３０３に接続されており、制御部３０３から送られるヘッド駆動部制御信号３１１に基づいて、ヘッド７０が、所定の時刻（タイミング）で所定の位置にくるように駆動する。ここで、" 接続される" という意味は、信号の供給が可能であるということを意味し、その信号の種類には、電気信号、光信号、および無線信号が含まれる。
【００７５】
印刷対象物駆動部３０１も制御部３０３に接続されており、制御部３０３から送られる印刷対象物駆動部制御信号３１２に基づいて、印刷対象物７１が、所定の時刻（タイミング）で所定の位置にくるように駆動する。ここでも、" 接続される" という意味は、上記と同じである。
【００７６】
ヘッド７０に納められた各単位素子９０，９１，９２，９３内の各圧力印加部（不図示）は、インク加圧部駆動装置３０２に接続されており、この駆動装置３０２からの駆動力の供給により、各チャンバ内のインクに圧力を印加する。その結果、チャンバに設置されているノズルからインクが噴出する。なお、ここでの" 接続される" は、駆動力を供給できるという意味であり、駆動力の種類としては、電圧や電流等の電気的な駆動力や、光によるものが考えられる。
【００７７】
制御部３０３は、それに接続されるインク加圧部駆動装置３０２に対して、駆動装置制御信号３１３を送る。この信号は、どの時刻に、どの単位素子にある、どの圧力印加部に、どれだけの駆動力の大きさで、どれだけの時間だけ駆動するかを情報として含む。ここでの" 接続される" という意味は、信号の供給が可能であるということであり、信号の種類には、電気信号、光信号、および無線信号が含まれる。
【００７８】
制御部３０３には、外部より外部信号３０４が送られ、制御部３０３は、その外部信号を、上記ヘッド駆動部制御信号３１１、印刷対象物駆動部制御信号３１２、および駆動装置制御信号３１３に変換する。そして、これらの信号は、ヘッド駆動部３００、印刷対象物駆動部３０１、およびインク加圧部駆動装置３０２それぞれに送られる。
【００７９】
＜ヘッドの作成方法＞
以下、本実施の形態１に係るインク噴出ヘッドの液体噴出素子の作成方法について述べる。図１５の（ａ）〜（ｋ）は、シリコンヘッドに適用できる、ヘッドの製造プロセスを示している。なお、同図は、チャンバ部、および支流部の断面図である。
【００８０】
液体噴出素子を作成する際、最初に、シリコン基板２００を用意し、その周囲に、図１５の（ａ）に示すように酸化膜１９９を形成する。次に、図１５の（ｂ）に示すように、ザグリ２０１を形成する。この際、シリコン基板上のザグリ形成部以外の位置をフォトレジストで覆い、ミリングによりザグリを形成して、フォトレジストを除去する等の手法を用いる。
【００８１】
次に、イオン注入等により、図１５の（ｃ）に示すように、ボロン拡散層２０２を形成する。そして、図１５の（ｄ）に示すように、基板の裏側（同図に向かって、基板下側）に切り欠き（インク供給路）２０３を形成する。この際にも、シリコン基板裏の切り欠き（インク供給路）形成部以外の位置をフォトレジストで覆い、ミリングにより切り欠き（インク供給路）を形成して、フォトレジストを除去する等の手法を用いる。
【００８２】
図１５の（ｅ）に示す工程では、ノズル部を補強するための積層保護膜２０７を形成し、ノズル形成部以外の位置をフォトレジストで覆って、ミリングにより積層保護膜２０７のノズル形成部を除去する。そして、フォトレジストを除去し、ミリング等により、図１５の（ｆ）に示すように、ノズル２０４を形成する。
【００８３】
図１５の（ｇ）の工程では、基板の裏面に、チャンバ形成部２０５ａ、および支流形成部２０６ａを形成する。その際、シリコン基板裏のチャンバ形成部、および支流形成部以外の位置をフォトレジストで覆い、ミリングにより切り欠き（インク供給路）を形成して、フォトレジストを除去する等の手法を用いる。
【００８４】
図１５の（ｈ）、および図１５の（ｉ）に示す工程では、シリコン基板のエッチングを行う。すなわち、図１５の（ｈ）は、エッチング途中の形状を示しており、また、図１５の（ｉ）は、エッチング完了時の形状である。
【００８５】
次に、図１５の（ｊ）に示す工程では、シリコン基板のエッチングを行う。同図は、エッチング完了時の形状を示している。そして、図１５の（ｋ）に示すように、エッチングにより積層保護膜、および酸化膜を除去する。なお、図示していないが、工程の最後において、チャンバ裏側にインク噴出のための加圧板、およびアクチュエータを設けたり、あるいは、加熱素子を接合させる。
【００８６】
ヘッド作成法として、金属板の張り合わせによるものを、図１６〜図１８を参照して説明する。図１６に示す工程では、金（Ａｕ）電極１４１を両面に蒸着させたシート状圧電体１４０を、仮固定粘着シート１４２を介して、仮固定基板１４３に貼り付ける。その後、図１７に示すように、アクチュエータとして必要とする位置と寸法に合わせて作成したマスク１４４を用いて、サンドブラストノズル１４５を使用したサンドブラスト処理を行い、各アクチュエータ１６９を分離加工する。
【００８７】
さらに、そのアクチュエータ表面に導電性接着剤（不図示）を塗布し、加圧板１６７に転写接合させた後、上記の仮固定粘着シート１４２、および仮固定基板１４３を取り外す。以上の工程により、加圧板とアクチュエータのユニットが完成する。
【００８８】
次に、ノズル１０１、チャンバ１０２、クシ歯形状のインクプール支流５等を含むインク室を製造する工程について説明する。図１８は、インク室を構成する部材を示している。すなわち、同図は、ノズルを有するノズルプレート１５１、クシ歯形状のインクプール支流１０５、および本流１０６を有するプールプレート１５４、供給孔を有する供給孔プレート１５３、チャンバを有するチャンバプレート１５２、それと加圧板１０７である。なお、これらすべての部材には、ＳＵＳの圧延材等を用いることができる。
【００８９】
上述したノズル１０１と供給孔１０３は、穴開けプレス加工を用いて作成し、クシ歯形状のインクプール支流１０５やチャンバ１０２は、エッチングを用いて作成する。加圧板１０７を除く、これらのインク室部材となる各プレート１５１，１５２，１５３，１５４を接着接合し、その後、先に述べたアクチュエータ１０９を貼り付けた加圧板１０７を接着接合する。
【００９０】
さらに、各アクチュエータ１０９に配された個別電極（不図示）へ、駆動電圧を印加するための電気的な接続を行う。本実施の形態では、マトリクス配置の外周にＦＰＣケーブル（図示せず）の電極端子を配し、その端子と、各アクチュエータ１０９の個別電極とをワイヤボンディングで接続する。その後、アクチュエータ１０９には、圧電性を与えるため、バイアス電圧を与えて分極処理を行う。
【００９１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、インク噴出ヘッドの単位素子において、インク供給口を介して、液体プール本流の上下２カ所でインクタンクに接続したり、本流の中央付近にインク供給口を設けたり、あるいは、上部本流と下部本流それぞれにインクタンクを接続する等の構造をとることで、本流における実質的な流程の短縮化が可能となり、小型の液体噴出ヘッド、および、それを内蔵した、より小型の液体噴出装置を実現することができる。
【００９２】
また、液体噴出ヘッドの小型化により、ヘッド重量が低減され、それに伴ってヘッド動作時の慣性力が小さくなるため、液体噴出装置の振動や騒音を低減することができる。そして、ヘッドの位置決め精度が向上する結果、噴出塗布位置の正確な制御ができる。特に、ヘッドについては、その主走査方向の小型化が図られることで、液体噴出装置の横幅が小さくなり、その装置自体の小型化が可能になる。
【００９３】
さらに、シリコンプロセスによるヘッド作成の場合、１枚のウエハから、また、張り合わせによる場合には、１枚の基板から、それぞれ、より多くのヘッドを作成することが可能になるため、ヘッド作成の原価低減を図ることができる。
【００９４】
また、外部信号をヘッド駆動部の制御信号、印刷対象物駆動部の制御信号、および駆動装置の制御信号にそれぞれ変換し、変換後の信号を、本実施の形態に係る液体噴出素子を使用した印刷装置のヘッド駆動部、印刷対象物駆動部、およびインク加圧部駆動装置それぞれに送り、ヘッドの位置、対象物の位置、およびインク圧力印加を時間的に同期させることにより、印刷対象物の印刷範囲の任意の位置に、所定の色、および明暗を持つ色調を表現することが可能となる。
【００９５】
［実施の形態２：噴出対象の液体が有機ＥＬ材料を含む液体の場合］
以下、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２では、液体噴出素子、液体噴出ヘッド、および液体噴出装置は、噴出対象の液体として、有機ＥＬ(electroluminescence) 素子用有機材料を含む液を用い、塗布対象として、有機ＥＬディスプレイ用基板を用いることにより、有機ＥＬディスプレイ製造用素子、ヘッド、および装置を製造する。
【００９６】
この場合、下電極としては、ＩＴＯ等の有機ＥＬ用の無機電極パターンを、あらかじめ透明基板上に作り込んでおくか、あるいは、電極にもＰＥＤＴポリアニリン等の有機材料を用いる。そして、これらを溶解した液を、上述した実施の形態１に係る液体噴出素子を適用した装置で、透明基板上に噴出し、パターンを形成する。
【００９７】
かかる液体噴出素子によって噴出塗布し、パターン化することが可能な材料としては、電子注入層用材料、電子輸送層用材料、発光層用材料、正孔輸送層用材料、正孔注入層用材料、および、上電極層用材料が考えられる。ただし、上電極は、ＩＴＯや金属材料を別工程で製膜、パターン化した方が良い場合もあり得る。
【００９８】
なお、カラー表示可能な有機ディスプレイを製造するためには、上述した所定の３原色用の材料を噴出塗布する必要がある。
【００９９】
各電極を電流供給装置に接続する配線は、あらかじめ基板上に作り込んでおくのが望ましい。また、アクティブ・マトリックス・タイプのディスプレイを製造するには、素子スイッチング用トランジスタ、およびトランジスタと有機ＥＬ素子の電極および電流供給装置に接続するための配線を、あらかじめ基板上に作り込んでおくことが望ましい。
【０１００】
有機ＥＬ素子を構成する各部材には、代表的なものとして、以下の表１，表２に掲載したものを用いることができる。
【０１０１】
【表１】
0004341198.tif 000002
【０１０２】
【表２】
0004341198.tif 000003
【０１０３】
また、スイッチング・トランジスタ、および電流印加トランジスタを構成する各要素として、以下の表３に記載のものを用いることができる。
【０１０４】
【表３】
0004341198.tif 000004
【０１０５】
［実施の形態３：噴出対象の液体が有機半導体材料を含む液体の場合］
以下、本発明の実施の形態３について説明する。ここでは、液体噴出素子、液体噴出ヘッド、および液体噴出装置は、噴出対象の液体として、有機半導体素子用有機材料を含む液を用い、塗布対象として、有機半導体素子用基板を用いることにより、有機半導体素子製造用素子、ヘッド、および装置を製造する。
【０１０６】
上記の場合、基板上にソース電極、およびドレイン電極を、あらかじめ形成しておき、その両者にまたがるように、上記実施の形態１に係る液体噴出素子を適用した液体噴射装置により、有機半導体を含む液を噴射する。そして、それを固化させた後、ソース電極とドレイン電極との間にゲート電極パターンを形成する。
【０１０７】
あるいは、有機半導体層の上に絶縁層を形成して、その上にゲート電極を形成する。または、基板上にゲート電極を形成し、その上に絶縁層を形成して、その上にソース電極、およびドレイン電極パターンを形成した上に、液体噴出ヘッドを用いて有機半導体層を形成する。
【０１０８】
各電極や絶縁層に有機材料を用い、これらを含む溶液を、上記実施の形態１に係る液体噴出素子からなる液体噴出ヘッドにより噴出塗布し、パターン化することも可能である。
【０１０９】
このための有機半導体材料としては、ペンタセンやregioregular poly(3-hexylliophene ）等を使用でき、また、有機電極材料としては、高ドープポリアニリンやＰＥＤＯＴ等を用いることができる。絶縁材料は、プロセス適合性のあるものなら、種々適用できる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液体噴出素子において、前記複数のチャンバに液体を供給する複数の液体プール支流と、前記複数の液体プール支流の両側に設けられ、前記液体プール支流が合流して形成される液体プール本流と、各液体プール本流に設けられ、所定の液体を供給する液体供給手段と、を有する構造をとることで、小型の液体噴出ヘッドが得られ、それを内蔵した、より小型の液体噴出装置を実現できる。
【０１１１】
また、液体プール本流と、それに接続される液体供給手段とを複数設け、これら複数の液体プール本流が複数の液体プール支流の両側に接続される構成とすることで、液体プール支流における液体の実質的な流程を短縮でき、液体プール支流につながる複数のチャンバへの液体供給が円滑になる。
【０１１２】
さらには、液体噴出ヘッドの小型化によってヘッド重量が減り、そのためヘッド動作時の慣性力が小さくなる。よって、その液体噴出ヘッドを内蔵した液体噴出装置の振動や騒音を低減することができる。
【０１１３】
特に、液体噴出ヘッドの主走査方向の小型化により、それを内蔵した液体噴出装置の横幅を小さくでき、結果的に装置そのものを小型化できる。これに付随して、ヘッドの位置決め精度が向上し、噴出塗布位置の正確な制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係るインク噴出ヘッドを構成する単位素子の第１参考例を示す図である。
【図２】図１に示す液体噴出素子の配列を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るインク噴出ヘッドを構成する単位素子の第２参考例を示す図である。
【図４】図３に示す液体噴出素子の配列、および供給口の位置を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るインク噴出ヘッドを構成する単位素子の第３参考例を示す図である。
【図６】図５に示す液体噴出素子の配列を示す図である。
【図７】実施の形態１に係るインク噴出ヘッドを構成する単位素子の第４参考例を示す図である。
【図８】図７に示す液体噴出素子の配列を示す図である。
【図９】実施の形態１に係るインク噴出ヘッドを構成する単位素子の第１実施例を示す図である。
【図１０】図９に示す液体噴出素子の配列を示す図である。
【図１１】実施の形態１に係る液体噴出素子におけるチャンバと支流の位置関係を示す図である。
【図１２】図１１に示す構造の変形例を示す図である。
【図１３】実施の形態１に係る液体噴出素子に適用できるチャンバと支流の構造についての他の例を示す図である。
【図１４】実施の形態１に係る液体噴出素子を適用した印刷装置の概略構成を示す図である。
【図１５】実施の形態１に係る液体噴出素子の製造工程を示す図である。
【図１６】金属板の張り合わせによるヘッド作成法を示す図である。
【図１７】金属板の張り合わせによるヘッド作成法（サンドブラスト処理）を示す図である。
【図１８】金属板の張り合わせによるヘッド作成法（インク室を構成する部材）を示す図である。
【図１９】従来の液体噴出素子の構成を示す図である。
【図２０】従来の液体噴出素子から案出された液体噴出素子を示す図である。
【図２１】従来の液体噴出素子から案出された液体噴出素子の配列を示す図である。
【図２２】従来の液体噴出素子から案出された液体噴出素子の構造を示す図である。
【図２３】従来の液体噴出素子から案出された液体噴出素子の配列を示す図である。
【符号の説明】
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０e ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈ インク流
６０ ヘッド幅
７０ プリンタヘッド
７１ 印刷対象物
７２ ヘッド移動方向（主走査方向）
７３ 印刷対象物移動方向
８０ 単位素子横幅
９０〜９３ 第１色〜第４色用単位素子
１００ 単位素子
１０１，１０１ａ，１０１ｂ，２０４ ノズル
１０２，１０２ａ，１０２ｂ チャンバ
１０３ 供給孔
１０５，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆ インクプール支流
１０５ｗ 支流幅
１０６ インクプール本流
１０６ｗ 本流幅
１０７，１６７ 加圧板
１０９，１６９ アクチュエータ
１４０ シート状圧電体
１４１ Ａｕ電極
１４２ 仮固定粘着シート
１４３ 仮固定基板
１４４ マスク
１４５ サンドブラストノズル
１５１ ノズルプレート
１５２ チャンバプレート
１５３ 供給孔プレート
１５４ プールプレート
１９９ 酸化膜
２００ シリコン基板
２０１ ザグリ
２０２ ボロン拡散層
２０３ 切り欠き（インク供給路）
２０５ａ チャンバ形成部
２０６ａ 支流形成部
２０７ 積層保護膜
３００ ヘッド駆動部
３０１ 印刷対象物駆動部
３０２ インク加圧部駆動装置
３０３ 制御部
３０４ 外部信号
３１１ ヘッド駆動部制御信号
３１２ 印刷対象物駆動部制御信号
３１３ 駆動装置制御信号
【図１】
0004341198.tif 000005
【図２】
0004341198.tif 000006
【図３】
0004341198.tif 000007
【図４】
0004341198.tif 000008
【図５】
0004341198.tif 000009
【図６】
0004341198.tif 000010
【図７】
0004341198.tif 000011
【図８】
0004341198.tif 000012
【図９】
0004341198.tif 000013
【図１０】
0004341198.tif 000014
【図１１】
0004341198.tif 000015
【図１２】
0004341198.tif 000016
【図１３】
0004341198.tif 000017
【図１４】
0004341198.tif 000018
【図１５】
0004341198.tif 000019
【図１６】
0004341198.tif 000020
【図１７】
0004341198.tif 000021
【図１８】
0004341198.tif 000022
【図１９】
0004341198.tif 000023
【図２０】
0004341198.tif 000024
【図２１】
0004341198.tif 000025
【図２２】
0004341198.tif 000026
【図２３】
0004341198.tif 000027