JP2005111446A - 液滴吐出装置、液滴吐出方法及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 粘度の高い液状体を吐出することができながら、液滴吐出ヘッドに配置された電子回路部品の誤動作及び破損などを低減させることができる液滴吐出装置、液滴吐出方法及び電子機器を提供する。
【解決手段】 液状体を吐出する液滴吐出ヘッド１００を備えた液滴吐出装置であって、液状体を加熱する第１ヒータ３１０と、液滴吐出ヘッド１００に配置された電子回路部品１１を冷却する冷却手段をなす空冷ユニット２０とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出方法及び電子機器に関するものである。

従来、（インクジェットプリンタ又はインクジェットプロッタなどの）液滴吐出ヘッドから液状体を吐出して、基板上の所望位置に所定量の液状体を配置する液滴吐出装置が考え出されている。また、従来においては、粘度の低いインクのみならず、粘度の高い潤滑油又は樹脂などをも液滴吐出ヘッドから吐出しようとする液滴吐出装置（インクジェット式記録装置）も考え出されている。下記特許文献１には、その液滴吐出装置は、吐出対象の液状体を加熱すべく、その液状体材料を蓄えるタンク、液供給路及び液滴吐出ヘッド（記録ヘッド）を加熱する加熱手段を備えたインクジェット式記録装置が開示されている。
特開２００３−１９７９０号公報

しかしながら、液滴吐出ヘッドには、その液滴吐出ヘッドの構成要素である圧電素子又はヒータなどを駆動制御する電子回路をなすＩＣチップなどの電子回路部品も配置されている。そこで、上記従来の液滴吐出装置では、液滴吐出ヘッドを加熱すると前記電子回路部品の温度も上昇し、電子回路の動作不良及び特性変化による吐出安定性の低下を招き、その電子回路そのものの破壊及び故障を招くおそれもあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、粘度の高い液状体を吐出することができながら、液滴吐出ヘッドに配置された電子回路部品の誤動作及び破損などを低減させることができる液滴吐出装置、液滴吐出方法及び電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、液状体を吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置であって、前記液状体を加熱する加熱手段と、前記液滴吐出ヘッドに配置された電子回路部品を冷却する冷却手段とを有することを特徴とする。本発明によれば、加熱手段によって液滴吐出ヘッドが加熱されても、その液滴吐出ヘッドに配置されている電子回路部品を冷却手段によって冷却することができる。したがって液滴吐出ヘッドなどを加熱することで吐出対象の液状体を効果的に加熱して、常温では粘度の高い液状体の粘度を下げて好適に吐出することができるとともに、前記電子回路部品が高温になることを回避してその電子回路部品の誤動作及び破損などを低減させることができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記冷却手段は、前記電子回路部品に向けて気体を送る送風手段からなることとすることができる。本発明によれば、ファンなどを用いて、液滴吐出ヘッドの電子回路部品に風を送ることにより、簡便に、その電子回路部品を冷却することができ、温度上昇による電子回路部品の誤動作及び破損などを回避することができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記送風手段は、前記電子回路部品の少なくとも一部を囲むように設けた冷却室と、前記冷却室に設けられた孔であって該冷却室に冷却用気体を吹き込むための孔である冷却エア投入口と、前記冷却室に設けられた孔であって該冷却室から前記冷却用気体を排出するための孔である冷却エア排出口と、前記冷却エア投入口を介して前記冷却用気体を前記冷却室へ強制的に送る送風機構とを有することが好ましい。本発明によれば、ファンなどからなる送風機構により冷却室に冷却用気体を吹き込むと、冷却室内に配置された電子回路部品が持つ熱が冷却用気体に奪われ、その熱を奪った冷却用気体は冷却用エア排出口から排出される。したがって、液滴吐出ヘッドに配置された電子回路部品を、冷却用気体により効果的に冷却することができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記冷却手段は、冷却用液状体を用いて前記電子回路部品を冷却する水冷機構を有することとすることができる。本発明によれば、冷却用液状体を循環させる循環流路などからなるラジエータをなすウォータージャケットなどを前記電子回路部品に接するように配置することなどにより、より強力に前記電子回路部品を冷却することができる。したがって、液滴吐出ヘッドなどをより強力に加熱することにより、常温では粘度の高い液状体をより好適に吐出しながら、液滴吐出ヘッドに配置された電子回路部品が加熱により誤動作及び破損することを回避することができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記水冷機構は、前記電子回路部品に隣接して又は接するように配置された流路と、前記流路の中に入れられた前記冷却用液状体を該流路において循環移動させるポンプと、前記冷却用液状体を冷却する液状体冷却手段とを有することが好ましい。本発明によれば、液滴吐出ヘッドに配置された電子回路部品を、水冷機構により、より強力に冷却することができる。また、ポンプのオン・オフ動作又は動作速度などを制御することで、効率的に電子回路部品を冷却することもできる。

本発明の液滴吐出装置において、前記冷却手段は、前記電子回路部品が直接浸される非導電性液状体を有してなることとすることができる。本発明によれば、液滴吐出ヘッドに配置された電子回路部品の全部又は一部を、直接に非導電性液状体の中に漬ける又は浸すことにより、非導電性液状体を直接電子回路部品に接触させて、上記水冷機構よりもさらに強力にかつ効率的に電子回路部品を冷却することができる。なお、電子回路部品を導電性液状体の中に漬けると、その電子回路は短絡などを起こしてしまい誤動作及び破損してしまう。非導電性液状体としては、熱伝導率が高く粘度の低い材料が好ましく、例えばエチレングリコール、シリコンオイルなどが挙げられる。

本発明の液滴吐出装置において、前記冷却手段は、前記電子回路部品の少なくとも一部を囲むように設けた封止カバーであって、前記非導電性液状体が充填された封止カバーと、前記封止カバー内に充填された非導電性液状体を該封止カバー内から排出させて、該非導電性液状体を再度該封止カバー内に入れる循環流路と、前記非導電性液状体を前記循環流路及び封止カバーの中で移動させるポンプと、前記非導電性液状体を冷却する非導電性液状体冷却手段とを有することが好ましい。本発明によれば、封止カバー内において電子回路部品に直接接触してその電子回路部品から熱を奪った非導電性液状体を、循環流路において循環させて非導電性液状体冷却手段で冷却することができる。したがって、より強力にかつ効率的に電子回路部品を冷却することができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドは、複数設けられており、前記冷却手段は、複数の前記液滴吐出ヘッドに共通に用いられる１つの装置として設けられていることとしてもよい。本発明によれば、１つの冷却手段によって、複数の液滴吐出ヘッドにそれぞれ配置されている電子回路部品を冷却することができ、その複数箇所に配置されている電子回路部品の温度を統一的に管理することもできる。

本発明の液滴吐出装置において、前記冷却手段は、前記電子回路部品から放出された熱の一部を、前記液状体に移動させる熱交換手段（熱移動手段、機構（伝導））を有することが好ましい。本発明によれば、電子回路部品から放出された熱によって液状体を加熱することができるので、省エネルギー化を図りながら、粘度の高い液状体を好適に吐出し、電子回路部品の誤動作及び破損などを低減させることができる。

本発明の液滴吐出装置は、前記電子回路部品の温度を検出する温度検出手段を有することが好ましい。また、本発明の液滴吐出装置は、温度検出手段が検出した温度が所定の基準値を超えた場合に警報信号を出力する監視手段を有することが好ましい。本発明によれば、例えば電子回路部品の定格上限温度に近づいた場合、警報信号を出力することができる。したがって、その警報信号に応じて液滴吐出動作を自動的に又は手動で停止させることができ、電子回路部品の動作不良などによる不適切な液滴吐出動作などを回避することができる。

本発明の液滴吐出装置は、前記温度検出手段が検出した温度に基づいて、前記加熱手段及び前記冷却手段の少なくとも一方の動作を制御する制御手段を有することとしてもよい。本発明によれば、例えば電子回路部品の温度が所望の基準値（高い基準値）を超えた場合は、前記冷却手段におけるファン又はポンプなどの回転数を上げるなどの制御を行い、電子回路部品の温度が所望の他の基準値（低い基準値）を下回った場合は、前記ファン又はポンプなどを停止させることなどにより、電子回路部品の温度を効率的にかつ正確に制御することができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記加熱手段と前記電子回路部品との間に断熱材を配置してもよい。本発明によれば、液滴吐出ヘッドにおいて加熱手段と電子回路部品とが接近して配置された場合であっても、断熱材により、加熱手段の熱が電子回路部品に伝わることを低減させることができる。

本発明の液滴吐出方法は、液滴吐出ヘッドから液状体を吐出して、基板上に該液状体を配置する液滴吐出方法であって、前記液状体を加熱しながら、前記液滴吐出ヘッドに配置されている電子回路部品を冷却しつつ、該液状体の吐出をすることを特徴とする。本発明によれば、常温では粘度の高い液状体であっても、その液状体を加熱することで粘度を下げて好適に吐出することができ、その状態において液滴吐出ヘッドに配置されている電子回路部品を冷却してその電子回路部品が高温になることを回避してその電子回路部品の誤動作及び破損などを低減させることができる。

本発明の電子機器は、上記液滴吐出装置と上記液滴吐出方法とのいずれかを用いて製造されたデバイスを備えたことを特徴とする。本発明によれば、常温では粘度の高い液状体を液滴吐出方式により基板に塗布して薄膜デバイスなどを形成することができる。この液滴吐出過程において、液滴吐出装置１の液滴吐出ヘッド１００に配置されている電子回路部品１１の誤動作及び破損が本実施形態により回避されるので、常温では粘度の高い機能性液体を基板の所望位置に安定して塗布することができ、薄膜デバイスなどを歩留まりよく、安定して製造することができる。したがって、各種の材料に液滴吐出方式を適用して、安価にかつ迅速に各種の薄膜デバイスを形成して、その薄膜デバイスを備えた電子機器を安価にかつ迅速に提供することができる。すなわち、本発明によれば、フォトリソグラフィー法などのように、マスクを作成する必要がなく、またエッチングなどにより無駄となる材料もないので、従来の電子機器よりも製造コストを下げることができる。

以下、本発明の実施形態に係る液滴吐出装置について図面を参照して説明する。
＜液滴吐出装置の全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体構成を示す概略斜視図である。本実施形態の液滴吐出装置１は、液滴吐出ヘッド１００、Ｘ方向駆動軸４、Ｙ方向駆動モータ３、Ｙ方向ガイド軸５、制御装置６、ステージ７、クリーニング機構部８及び基台９を有している。

液滴吐出ヘッド１００は、機能性液体（液状体）が貯蔵されたタンク１０９から供給パイプ１０７（液供給路）を介して供給された機能性液体をそのノズル開口（インクジェットノズル）から吐出するためのものである。ここで、液滴吐出ヘッド１００、タンク１０９及び供給パイプ１０７には、後述するように、第１から第３ヒータ３１０、３２０、３３０が各々設けられている。ステージ７は、液滴吐出装置１から吐出された機能性液体が着弾する基板Ｗを載置するためのものであり、この基板Ｗを所定の基準位置に固定する機構を有している。

Ｘ方向駆動軸４は、ボールねじなどから構成され、端部にはＸ方向駆動モータ２が接続されている。Ｘ方向駆動モータ２は、ステッピングモータなどであり、制御装置６からＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ方向駆動軸４を回転させる。Ｘ方向駆動軸４が回転すると液滴吐出ヘッド１００がＸ方向駆動軸４上をＸ方向に移動する。
Ｙ方向ガイド軸５もボールねじなどから構成されているが、基台９上に所定位置に配置されている。このＹ方向ガイド軸５上にステージ７が配置されている。ステージ７はＹ方向駆動モータ３を備えている。Ｙ方向駆動モータ３は、ステッピングモータなどであり、制御装置６からＹ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｙ方向ガイド軸５を回転させる。Ｙ方向ガイド軸５が回転すると、ステージ７がＹ方向に移動する。

このようにして液滴吐出装置１は、Ｘ軸方向の駆動とＹ軸方向の駆動とを行うことにより液滴吐出ヘッド１００を基板Ｗ上の任意の場所に移動させることができる。
また、液滴吐出装置１に備えられている制御装置６は、液滴吐出装置１全体の動作を制御するものである。すなわち、制御装置６は、液滴吐出ヘッド１００に機能性液体の吐出制御用の信号を供給するとともに、Ｘ方向駆動モータ２及びＹ方向駆動モータ３に液滴吐出ヘッド１００とステージ７との位置関係を制御する信号を供給する。また、液滴吐出装置１に備えられているクリーニング機構部８は、液滴吐出ヘッド１００をクリーニングする機構である。このクリーニング機構部８は、Ｙ方向の駆動モータ（図示せず）を備えている。この駆動モータの駆動により、クリーニング機構部８はＹ方向ガイド軸５に沿って移動する。このようなクリーニング機構部８の移動も制御装置６によって制御される。

＜液滴吐出ヘッドの第１構成例（空冷ユニット）＞
次に、液滴吐出ヘッド１００の第１構成例について説明する。図２は、液滴吐出ヘッド１００の第１構成例を示す模式断面図である。本構成例の液滴吐出ヘッド１００は、圧電振動子（圧電素子）などを備えたインクジェットノズル５０と、インクジェットノズル５０を加熱する第１ヒータ３１０と、第１ヒータ３１０を内蔵しその第１ヒータ３１０の熱をインクジェットノズル５０に伝えるヒータハウジング１７０とを備えている。さらに、液滴吐出ヘッド１００は、回路基板１０と、回路基板１０に設けられたものであって、上記圧電振動子などを駆動制御する電子回路をなす電子回路部品１１と、電子回路部品１１を送風手段により冷却する冷却手段である空冷ユニット２０と、断熱材６０とを備えている。

液滴吐出ヘッド１００には、供給パイプ１０７が接続されている。そして、インクジェットノズル５０は、供給パイプ１０７により供給されてきた機能性液体を液滴５１として吐出する。第１ヒータ３１０は、インクジェットノズル５０を加熱することにより、インクジェットノズル５０内を通る機能性液体を加熱する。インクジェットノズル５０の温度は、後述の第１温度センサによって測定され監視されている。

回路基板１０及び電子回路部品１１は、インクジェットノズル５０に内蔵されている圧電振動子などを駆動制御するものである。回路基板１０には、駆動信号伝達用ケーブル１２がコネクタを介して接続されている。制御回路６において生成されたインクジェットノズル５０の駆動信号は、駆動信号伝達用ケーブル１２を介して回路基板１０及び電子回路部品１１に送られる。電子回路部品１１は、ＩＣチップなどからなり、駆動信号に基づいてインクジェットノズル５０の圧電振動子を駆動制御する。また、駆動信号には第１ヒータを駆動制御する信号が含まれており、電子回路部品１１は駆動信号に基づいて第１ヒータへの供給電流量なども制御するものとしてもよい。なお、駆動信号伝達用ケーブル１２は、回路基板１０用の電力線、第１ヒータ用の電力線及び第１ヒータ用の駆動制御信号線を含んでいるものとしてもよい。

空冷ユニット２０は、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２に向けて空気などの冷却用気体を送ることにより、その回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２を冷却するものである。具体的には空冷ユニット２０は、冷却室２１と、冷却エア投入口２２と、冷却エア排出口２３と、ファンなどからなる送風機構（図示せず）とを備えている。冷却室２１は、電子回路部品１１の全体、回路基板１０の一部及び駆動信号伝達用ケーブル１２の一部を囲むように設けた部屋形状のカバーからなるものである。冷却エア投入口２２は、冷却室２１に設けられた孔であって、その冷却室２１に冷却用気体を吹き込むための孔である。冷却エア排出口２３は、冷却室２１に設けられた孔であって、冷却室２１の中で電子回路部品１１（回路基板１０を含む）によって熱せられた冷却用気体を、その冷却室２１から排出するための孔である。そして、冷却エア排出口２３は、排気設備に接続されているものとしてもよい。

冷却エア投入口２２には、送風機構により強制的に冷却用気体が送り込まれてくる。その冷却用気体は、冷却エア投入口２２から冷却室２１の中に入り、電子回路部品１１、回路基板１０及び駆動信号伝達用ケーブル１２の熱を奪い、加熱される。その加熱された冷却用気体は、冷却エア排出口２３から冷却室２１の外へ排出される。これらにより、電子回路部品１１、回路基板１０及び駆動信号伝達用ケーブル１２は、強力に空冷される。ここで、送風機構により冷却室２１に送り込まれる冷却用気体を冷却する気体冷却手段（図示せず）を設けることにより、さらに強力に空冷してもよい。

したがって、本第１構成例の液滴吐出ヘッド１００を備えた液滴吐出装置１によれば、第１ヒータ３１０によってインクジェットノズル５０が加熱され、その熱の一部が回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２に伝わっても、空冷ユニット２０により、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２を強力に冷却することができる。したがって、本液滴吐出装置１は、液滴吐出ヘッド１００などを加熱することで吐出対象の機能性液体を効果的に加熱して、常温では粘度の高い機能性液体の粘度を下げて好適に吐出することができるとともに、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２が高温になることを回避してその電子回路部品１１などの誤動作及び破損などを低減させることができる。

上記第１構成例において、冷却エア排出口２３から冷却エア投入口２２に到る循環路を設けてもよい。その循環路の途中に上記気体冷却手段を配置することにより、冷却能力の高い気体を用いてさらに強力にかつ効率的に、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２を冷却することができる。

また、第１構成例の液滴吐出ヘッド１００では、第１ヒータ３１０で加熱されるヒータハウジング１７０と回路基板１０及び電子回路部品１１との間に、断熱材６０が配置されている。また、第３ヒータ３３０で加熱される供給パイプ１０７と回路基板１０及び電子回路部品１１との間にも、断熱材６０が配置されている。このようにすることにより、第１ヒータ３１０及び第３ヒータ３３０の熱が回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２に伝わることを低減させることができる。
また、冷却用気体としては、熱伝導率が大きい気体が望ましく、空気でもよい。空気以外にも他の気体を採用してもよいが、空気は利便性に優れておりコストパフォーマンスが高いという利点がある。

＜液滴吐出ヘッドの第２構成例（水冷ユニット）＞
次に、液滴吐出ヘッド１００の第２構成例について説明する。図３は、液滴吐出ヘッド１００の第２構成例を示す模式断面図である。本構成例の液滴吐出ヘッド１００と上記第１構成例の液滴吐出ヘッド１００との相違点は、空冷ユニット２０の代わりに水冷ユニット３０が設けられている点である。

水冷ユニット３０は、冷却用液状体を用いて、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２を冷却する水冷機構からなるものである。具体的には水冷ユニット３０は、流路３１と、ウォータージャケット３２と、ポンプ３３と、液状体冷却手段３４とを備えている。流路３１は、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２に隣接して又は接するように配置された循環流路である。

ウォータージャケット３２は、流路３１の一部を内蔵するとともに、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２の一部を囲みかつ回路基板１０に接触するカバーからなる。ウォータージャケット３２内における流路３１はその流路３１が複数本平行に且つ相互に接するように折り曲げられており、その折り曲げられた流路３１は回路基板１０の底面に接するように配置されている。ポンプ３３は、流路３１の途中に配置されており、流路３１の中に入れられた冷却用液状体をその流路３１において循環移動させる。液状体冷却手段３４は、流路３１の途中に配置されており、流路３１内の冷却用液状体を冷却するものである。

このような構成により、流路３１内に充填された冷却用液状体は、まず液状体冷却手段３４によって冷却される。その冷却された冷却用液状体は、ポンプ３３によってウォータージャケット３２内の流路３１に移動させられる。その移動させられた冷却用液状体は、流路３１及びウォータージャケット３２を介して、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２の熱を奪い、加熱される。その加熱された冷却用液状体はポンプ３３によってウォータージャケット３２の外の流路３１へ移動させられ、再び液状体冷却手段３４で冷却され、上記動作が繰り替えされる。

したがって、本第２構成例の液滴吐出ヘッド１００を備えた液滴吐出装置１によれば、第１ヒータ３１０によってインクジェットノズル５０が加熱され、その熱の一部が回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２に伝わっても、水冷ユニット３０により、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２を強力に冷却することができる。したがって、本液滴吐出装置１は、液滴吐出ヘッド１００などを加熱することで吐出対象の機能性液体を効果的に加熱して、常温では粘度の高い機能性液体の粘度を下げて好適に吐出することができるとともに、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２が高温になることを回避してその電子回路部品１１などの誤動作及び破損などを低減させることができる。

冷却用液状体としては、熱伝導率が大きく、熱安定性に優れている液体が好ましい。例えば、冷却用液状体としては水を用いる。水以外にも他の材料を用いてもよいが、特に水は利便性に優れていると共に冷却能力が高いという利点がある。また、流路３１における抵抗を軽減するために低粘性の液体を冷却用液状体に採用することが好ましく、このような低粘性流体という面でも水は好適である。

また、冷却用液状体としては、例えば、シリコンのマッチングオイルなどを用いてもよい。また、シリコンジェルのような粘度が高いものを用いる手法もある。上記のシリコン系だけでなく、ビフェニルジフェニルエーテル系、アルキルベンゼン系、アルキルビフェニル系、トリアリールジメタン系、アルキルナフタレン系、水素化テルフェニル系、ジアリールアルカン系などの有機熱媒体として一般的に使用されているものを冷却用液状体として挙げることもできる。また、フッ素系の各液体も適用可能である。その中から水冷ユニット３０の各部の構成、要求性能、環境保全性などを加味して選定される。

＜液滴吐出ヘッドの第３構成例（非導電性液状体）＞
次に、液滴吐出ヘッド１００の第３構成例について説明する。図４は、液滴吐出ヘッド１００の第３構成例を示す模式断面図である。本構成例の液滴吐出ヘッド１００と上記第２構成例の液滴吐出ヘッド１００との相違点は、水冷ユニット３０の代わりに、非導電性液状体を有してなる液状体直漬け（ドブ漬け）冷却ユニット４０が設けられている点である。

液状体直漬け冷却ユニット４０は、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２の一部を、直接に非導電性液状体の中に浸す構成からなるものである。具体的には液状体直漬け冷却ユニット４０は、循環流路４１と、封止カバー４２と、ポンプ４３と、非導電性液状体冷却手段４４とを備えている。循環流路４１は、封止カバー４２から排出された非導電性液状体を再び封止カバー４２内に入れる循環流路である。

封止カバー４２は、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２の一部を囲むように設けられたカバーであり、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２の一部を内蔵する密閉室をなす。また、封止カバー４２の中には非導電性液状体が充填されている。したがって、封止カバー４２の中において、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２の一部は、直接に非導電性液状体と接触している。ポンプ４３は、循環流路４１の途中に配置されており、循環流路４１及び封止カバー４２内の非導電性液状体をその循環流路４１及び封止カバー４２内において循環移動させる。非導電性液状体冷却手段４４は、循環流路４１の途中に配置されており、循環流路４１内の非導電性液状体を冷却するものである。非導電性液状体としては、熱伝導率が高く粘度の低い材料が好ましく、例えばエチレングリコール、シリコンオイルなどが挙げられる。

このような構成により、循環流路４１内に充填された非導電性液状体は、まず非導電性液状体冷却手段４４によって冷却される。その冷却された非導電性液状体は、ポンプ４３によって循環流路４１を移動して封止カバー４２内に入れられる。その封止カバー４２内に入れられた非導電性液状体は、直接に、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２の一部に接触する。そこで、その非導電性液状体は、通常の空冷機構及び水冷機構よりも強力にかつ効率的に回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２から熱を奪い、冷却することができる。その熱を奪うことで温度上昇した非導電性液状体はポンプ４３によって封止カバー４２の外へ排出され、循環流路４１を通って再び非導電性液状体冷却手段４４で冷却され、上記動作が繰り替えされる。

したがって、本第３構成例の液滴吐出ヘッド１００を備えた液滴吐出装置１によれば、第１ヒータ３１０によってインクジェットノズル５０が加熱され、その熱の一部が回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２に伝わっても、液状体直漬け冷却ユニット４０の非導電性液状体により、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２を強力に且つ効率的に冷却することができる。したがって、本液滴吐出装置１は、液滴吐出ヘッド１００などを加熱することで吐出対象の機能性液体を効果的に加熱して、常温では粘度の高い機能性液体の粘度を下げて好適に吐出することができるとともに、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２が高温になることを回避してその電子回路部品１１などの誤動作及び破損などを低減させることができる。

また、本第３構成例の液滴吐出ヘッド１００において、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２などの表面に、保護膜を設けてもよい。このようにすると、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２などが非導電性液状体により化学反応を起こすこと、又は短絡などが生じることを、保護膜によってさらに確実に回避することができる。したがって、非導電性液状体の適用種類を広げることができるとともに、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝送用ケーブル１２などの寿命を延ばすことができる。保護膜としては、熱伝導率が高く、絶縁性が高く、非導電性液状体に対して化学的に安定性の高い材料からなるものが好ましい。

＜温度制御のための構成＞
次に、上記の第１から第３構成例の液滴吐出ヘッド１００を備えた本実施形態に係る液滴吐出装置１における所望部位を温度制御するための温度制御手段について、図５を参照して説明する。図５は、図１から図４に示す液滴吐出装置における温度制御手段の構成を示すブロック図である。

本形態形態の液滴吐出装置１は、例えば精密機械装置を製造する際、所定位置に潤滑油を機能性液体として吐出するのに使用される。また、液滴吐出装置１は、液晶装置などを製造する際、基板上に各色の樹脂を機能性液体としてドット状に塗布してカラーフィルタを製造するのに使用される。また、液滴吐出装置１は、液晶装置又は光通信装置などの光インタコネクション装置を製造する際、基板上に透明な樹脂を機能性液体としてドット状に塗布してマイクロレンズを形成するのに使用される。さらにまた、液滴吐出装置１は、液晶装置又はエレクトロルミネッセンス表示装置を製造する際、基板上に、液晶材料又はエレクトロルミネッセンス発光体を形成するための電気光学物質を塗布するのに使用される。

それらの液滴吐出装置１を用いて製造される個々の装置の構成についてはすでに周知であるため説明を省略するが、それらの製造に用いる機能性液体は、いずれも、インクジェット式プリンタなどで用いられる通常の記録用インクと比較して粘度がかなり高く、かつ、温度によって粘度が大幅に変化する。

そこで、本実施形態の液滴吐出装置１では、図５に示すような温度制御手段を設けている。具体的には、液滴吐出ヘッド１００には第１ヒータ３１０及び第１温度センサ３１５を設ける。また、タンク１０９には、第２ヒータ３２０及び第２温度センサ３２５を設ける。さらに、供給パイプ１０７には、第３ヒータ３３０及び第３温度センサ３３５を設ける。なお、各部位には、保温材又は断熱材なども配置されるが、図５では図示を省略している。

ここで、図１に示す制御部６には、図５に示す温度制御部３００が設けられている。温度制御部３００は、第１温度センサ３１５、第２の温度センサ３２５及び第３温度センサ３３５により、液滴吐出ヘッド１００、タンク１０９及び供給パイプ１０７の温度を逐次取り込み、それらの温度変化などについて監視している。そして、温度制御部３００は、取り込んだ温度に基づいて、第１から第３ヒータ３１０、３２０、３３０を各々独立に制御することにより、液滴吐出ヘッド１００、タンク１０９及び供給パイプ１０７各々の温度を最適値に制御することができる。

これらにより、本実施形態の液滴吐出装置１は、潤滑油又は樹脂などといった常温では高粘度の機能性液体であっても、その機能性液体を第１から第３ヒータ３１０、３２０、３３０により加熱することで低粘度にして、液滴吐出ヘッド１００から良好に吐出することができる。例えば液滴吐出装置１は、粘度が２００ｃｐｓの樹脂などであっても、温度を８０℃位にまで高めることにより、粘度を１５ｃｐｓ位にまで低下させて吐出することができる。また、温度制御部３００により、機能性液体は略一定の温度に保持されるので、機能性液体の粘度がばらつかない。したがって、液滴吐出装置１は、１ドット（１滴）当たりの液滴の重量、対象物に着弾した機能性液体の曲率などを高い精度で管理できるので、精密機械装置への潤滑油の塗布、カラーフィルタ基板の製造、マイクロレンズ基板の製造、電気光学物質を保持した基板の製造などといった高精度が要求される塗布工程に対応することができる。

さらに、本実施形態の液滴吐出装置１は、第１から第３ヒータ３１０、３２０、３３０が液滴吐出ヘッド１００、タンク１０９及び供給パイプ１０７を各々独立して加熱し、第１から第３温度センサ３１５、３２５、３３５が液滴吐出ヘッド１００、タンク１０９及び供給パイプ１０７の温度を各々検出し、温度制御部３００が液滴吐出ヘッド１００、タンク１０９及び供給パイプ１０７の温度を各々独立して最適温度に制御することができる。このため、機能性液体の温度ばらつきをより確実に抑えることができるので、機能性液体の粘度のばらつきを高精度に抑えることができる。また、機能性液体の温度を上限にまで高めて、機能性液体の粘度を極限にまで低下させることもできる。したがって、１ドット当たりの液滴の重量、対象物に着弾した機能性液体の曲率などをさらに高い精度で管理できる。

特に、光インタコネクション装置のマイクロレンズを製造する際には、液滴吐出ヘッド１００から基板Ｗに機能性液体として透明な紫外線硬化樹脂を着弾させた後、硬化させる。その際、着弾した樹脂の曲率によってマイクロレンズのＦ値が決定される。このような場合に本実施形態の液滴吐出装置１を用いれば、粘度が高い樹脂であっても低粘度の液体として扱うことができるので、曲率の高いマイクロレンズ、すなわち、Ｆ値の大きなマイクロレンズを形成することができ、かつ、マイクロレンズの曲率（Ｆ値）のばらつきが極めて小さいという効果が得られる。

さらにまた、本実施形態の液滴吐出装置１では、電子回路部品１１の温度を検出する温度検出手段をなす第４温度センサ３４５を備えている。第４温度センサ３４５は電子回路部品１１に直接貼り付けてもよく、回路基板１０などに配置してもよい。そして、温度制御部３００は、第４温度センサ３４５が検出した電子回路部品１１の温度が所定の基準値を超えた場合に警報信号を出力する監視手段を有するものとする。

このようにすれば、例えば電子回路部品１１の定格上限温度に近づいた場合、温度制御部３００は制御部６などに対して警報信号を出力することができる。したがって、制御部６などは、その警報信号に応じて液滴吐出動作を自動的に又は手動により停止させることができ、電子回路部品１１の動作不良などによる不適切な液滴吐出動作などを回避することができる。

また、温度制御部３００は、第４温度センサ３４５が検出した電子回路部品１１の温度に基づいて、冷却手段（空冷ユニット２０、水冷ユニット３０、液状体直漬け冷却ユニット４０）及び加熱手段（第１から第３ヒータ３１０、３２０、３３０）の少なくとも一方の動作を制御する制御手段を有することとしてもよい。例えば、第４温度センサ３４５が検出した電子回路部品１１の温度が所望の基準値（高い基準値）を超えた場合は、前記冷却手段におけるファン又はポンプ３３，４３などの回転数を上げ、冷却能力を上げる制御を行う。それでも電子回路部品１１の温度が所望の基準値以下とならない場合は、前記警報信号を出力する。一方、電子回路部品１１の温度が所望の他の基準値（低い基準値）を下回った場合は、ファン又はポンプ３３，４３などを停止させるなどの冷却能力を下げる制御を行う。これらにより、電子回路部品の温度を効率的にかつ正確に制御することができる。

＜その他の実施形態＞
次に、上記液滴吐出装置１の他の実施形態について説明する。
本実施形態の液滴吐出装置１において、冷却手段（空冷ユニット２０、水冷ユニット３０又は液状体直漬け冷却ユニット４０）は、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２から奪った熱の一部を、吐出対象である機能性液体に移動させる熱交換手段を有することとしてもよい。このようにすれば、回路基板１０、電子回路部品１１及び駆動信号伝達用ケーブル１２から放出された熱によって機能性液体を加熱することができる。したがって、液滴吐出装置１は、省エネルギー化を図りながら、粘度の高い機能性液体を好適に吐出し、電子回路部品１１の誤動作及び破損などを低減させることができる。

他の実施形態としては、１台の上記液滴吐出装置１において、液滴吐出ヘッド１００は複数設けられていてもよい。そして、空冷ユニット２０、水冷ユニット３０又は液状体直漬け冷却ユニット４０のいずれかからなる冷却手段は、複数の液滴吐出ヘッド１００に共通に用いられる１つの装置として設けられていることとしてもよい。このようにすれば、１つの冷却手段によって、複数の液滴吐出ヘッド１００にそれぞれ配置されている電子回路部品１１を冷却することができ、その複数箇所に配置されている電子回路部品１１の温度を温度制御部３００により統一的に管理することもできる。

＜電子機器＞
上記実施形態の液滴吐出装置１を用いて製造された回路装置などをなすデバイスを備えた電子機器の例について説明する。図６（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図６（ａ）において、符号１０００は上記デバイスを用いた携帯電話本体を示し、符号１００１は表示部を示している。図６（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図６（ｂ）において、符号１１００は上記デバイスを用いた時計本体を示し、符号１１０１は表示部を示している。図６（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図６（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は上記デバイスを用いた情報処理装置本体、符号１２０６は表示部を示している。

図６に示す電子機器は、常温では粘度の高い機能性液体を液滴吐出方式により基板に塗布して薄膜デバイスなどを形成することができる。この液滴吐出過程において、液滴吐出装置１の液滴吐出ヘッド１００に配置されている電子回路部品１１の誤動作及び破損が本実施形態により回避されるので、常温では粘度の高い機能性液体を基板の所望位置に安定して塗布することができ、薄膜デバイスなどを歩留まりよく、安定して製造することができる。したがって、本実施形態によれば、各種の材料に液滴吐出方式を適用して、安価にかつ迅速に各種の薄膜デバイスを形成して、その薄膜デバイスを備えた電子機器を安価にかつ迅速に提供することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な構成や材料などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体構成を示す概略斜視図である。 同上の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドの第１構成例を示す模式断面図である。 同上の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドの第２構成例を示す模式断面図である。 同上の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドの第３構成例を示す模式断面図である。 同上の液滴吐出装置の温度制御手段を示すブロック図である。 同上の液滴吐出装置を用いて製造された電子機器の一例を示す図である。

符号の説明

１…液滴吐出装置、３…Ｙ方向駆動モータ、４…Ｘ方向駆動軸、５…Ｙ方向ガイド軸、６…制御装置、７…ステージ、８…クリーニング機構部、９…基台、１０…回路基板、１１…電子回路部品、１２…駆動信号伝達用ケーブル、２０…空冷ユニット、２１…冷却室、２２…冷却エア投入口、２３…冷却エア排出口、３０…水冷ユニット、３１…流路、３２…ウォータージャケット、３３…ポンプ、３４…液状体冷却手段、４０…液状体直漬け（ドブ漬け）冷却ユニット、４１…循環流路、４２…封止カバー、４３…ポンプ、４４…非導電性液状体冷却手段、５０…インクジェットノズル、６０…断熱材、１００…液滴吐出ヘッド、１０７…供給パイプ（液供給路）、１０９…タンク、１７０…ヒータハウジング、３００…温度制御部、３１０…第１ヒータ、３２０…第２ヒータ、３３０…第３ヒータ、３１５…第１温度センサ、３２５…第２温度センサ、３３５…第３温度センサ、３４５…第４温度センサ、Ｗ…基板

Claims (15)

1. 液状体を吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置であって、
   前記液状体を加熱する加熱手段と、
   前記液滴吐出ヘッドに配置された電子回路部品を冷却する冷却手段とを有することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記冷却手段は、前記電子回路部品に向けて気体を送る送風手段からなることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出装置。
3. 前記送風手段は、
   前記電子回路部品の少なくとも一部を囲むように設けた冷却室と、
   前記冷却室に設けられた孔であって該冷却室に冷却用気体を吹き込むための孔である冷却エア投入口と、
   前記冷却室に設けられた孔であって該冷却室から前記冷却用気体を排出するための孔である冷却エア排出口と、
   前記冷却エア投入口を介して前記冷却用気体を前記冷却室へ強制的に送る送風機構とを有することを特徴とする請求項２記載の液滴吐出装置。
4. 前記冷却手段は、冷却用液状体を用いて前記電子回路部品を冷却する水冷機構を有することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出装置。
5. 前記水冷機構は、
   前記電子回路部品に隣接して又は接するように配置された流路と、
   前記流路の中に入れられた前記冷却用液状体を該流路において循環移動させるポンプと、
   前記冷却用液状体を冷却する液状体冷却手段とを有することを特徴とする請求項４記載の液滴吐出装置。
6. 前記冷却手段は、前記電子回路部品が直接浸される非導電性液状体を有してなることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出装置。
7. 前記冷却手段は、
   前記電子回路部品の少なくとも一部を囲むように設けた封止カバーであって、前記非導電性液状体が充填された封止カバーと、
   前記封止カバー内に充填された非導電性液状体を該封止カバー内から排出させて、該非導電性液状体を再度該封止カバー内に入れる循環流路と、
   前記非導電性液状体を前記循環流路及び封止カバーの中で移動させるポンプと、
   前記非導電性液状体を冷却する非導電性液状体冷却手段とを有することを特徴とする請求項６記載の液滴吐出装置。
8. 前記液滴吐出ヘッドは、複数設けられており、
   前記冷却手段は、複数の前記液滴吐出ヘッドに共通に用いられる１つの装置として設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の液滴吐出装置。
9. 前記冷却手段は、前記電子回路部品から放出された熱の一部を、前記液状体に移動させる熱交換手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の液滴吐出装置。
10. 前記電子回路部品の温度を検出する温度検出手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の液滴吐出装置。
11. 前記温度検出手段が検出した温度が所定の基準値を超えた場合に警報信号を出力する監視手段を有することを特徴とする請求項１０記載の液滴吐出装置。
12. 前記温度検出手段が検出した温度に基づいて、前記加熱手段及び前記冷却手段の少なくとも一方の動作を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項記載の液滴吐出装置。
13. 前記加熱手段と前記電子回路部品との間に断熱材を配置したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項記載の液滴吐出装置。
14. 液滴吐出ヘッドから液状体を吐出して、基板上に該液状体を配置する液滴吐出方法であって、
    前記液状体を加熱しながら、前記液滴吐出ヘッドに配置されている電子回路部品を冷却しつつ、該液状体の吐出をすることを特徴とする液滴吐出方法。
15. 請求項１〜請求項１３のいずれか一項記載の液滴吐出装置と、請求項１４記載の液滴吐出方法とのいずれかを用いて製造されたデバイスを備えたことを特徴とする電子機器。
    
    

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