JP2009231191A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスバリア性と柔軟性とが両立された機能液供給チューブを備える液滴吐出装置を得る。
【解決手段】機能液３２を収納する機能液タンク４０と、機能液３２を対象物７１に吐出する液滴吐出ヘッド１２と、機能液３２を機能液タンク４０から液滴吐出ヘッド１２へ供給する機能液供給チューブ４４と、を備える液滴吐出装置１であって、機能液供給チューブ４４が、機能液３２が流動する内側チューブ４５と、内側チューブ４５の外周を囲むチューブであって機能液とは異なる第２の流体６１が流動する外側チューブ４６と、からなる二重構造を有することを特徴とする液滴吐出装置１。
【選択図】図５

Description

本発明は液滴吐出装置に関する。

インクジェット装置等の液滴吐出装置においては、液体タンクから液滴吐出ヘッドまで液体を供給（搬送）する経路としては、一般にプラスチック材料等からなるフレキシブルチューブが使用されている。かかる液滴吐出装置における問題の一つとして、チューブ壁を浸透する物質による液体の変質が挙げられる。かかる変質の一例としては、外部からの（酸素等の）気体の滲入による上記液体の変質がある。また、上記液体が溶質と溶媒からなる場合、溶媒がチューブ外へ蒸発することによる溶質濃度の変化も起こり得る。
そのため、例えば特許文献１においては、外層と内層とを含む多層構造を用いたチューブが提示されている。外層にガスバリア性の高い（ガス透過性が低い）材料を用い、内層に柔軟性の高い材料を用いた二重構造とすることで、チューブとしての柔軟性を確保しつつ、チューブ内の液体の変質を抑制している。

特開平９−０５８０１２号公報

しかし、チューブの形成材料に頼るのみでは気体の入出を完全には抑制できず、該チューブ内に液体が長時間滞留する場合は、該液体の変質の抑制が困難になり得る問題点がある。また、ガスバリア性の高い材料は柔軟性が低い場合が多く、上記液滴吐出ヘッドが移動を繰り返す場合にクラック等を生じ易いという問題点がある。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
機能液を収納する機能液タンクと、上記機能液を対象物に吐出する液滴吐出ヘッドと、上記機能液を上記機能液タンクから上記液滴吐出ヘッドへ供給する機能液供給チューブと、を備える液滴吐出装置であって、上記機能液供給チューブが、上記機能液が流動する内側チューブと、上記内側チューブの外周を囲むチューブであって上記機能液とは異なる第２の流体が流動する外側チューブと、からなる二重構造を有することを特徴とする液滴吐出装置。

このような構成であれば、上記内側チューブの周囲に、上記液滴吐出装置の周囲の環境とは異なる環境を局所的に形成できる。そして該環境により、上記機能液への他の流体の入出を制御できる。したがって、上記機能液供給チューブを柔軟性を有する材料で形成した場合において、上記液滴吐出ヘッドへ供給する機能液の品質の低下を抑制できる。
なお、上記第２の流体は、液体と気体との双方を含む。上述の「異なる」ということは完全に同一ではないということである。したがって、上記第２の流体には、上記機能液に含まれる（溶媒等の）成分を含む流体も該当する。また、上述したように、上記機能液供給チューブは二重構造を有している。したがって、「外側チューブ内」という文言は、上記外側チューブと上記内側チューブの間を意味している。したがって、外側チューブを流動するということは外側チューブと内側チューブの間を流動するということである。

［適用例２］
上述の液滴吐出装置であって、上記第２の流体の流動方向は、上記機能液の流動方向の逆方向であることを特徴とする液滴吐出装置。

このような構成であれば、上記機能液が上記液滴吐出ヘッドから吐出される直前における上記外側チューブ内に常に新しい第２の流体を流動させることができる。したがって、上記機能液の外部の環境の制御性が向上し、上記液滴吐出ヘッドへ供給する機能液の品質の低下をより一層抑制できる。

［適用例３］
上述の液滴吐出装置であって、上記第２の流体は、不活性ガスであることを特徴とする液滴吐出装置。

このような構成であれば、上記機能液に、外気（大気）に含まれる酸素等の活性ガスが浸透することを抑制できる。したがって、上記機能液が変質することを抑制でき、上記液滴吐出ヘッドから吐出される上記機能液の品質の低下をより一層抑制できる。

［適用例４］
上述の液滴吐出装置であって、上記第２の流体は、乾燥ガスであることを特徴とする液滴吐出装置。

このような構成であれば、上記機能液に、外気（大気）に含まれる水分が浸透することを抑制できる。したがって、上記液滴吐出ヘッドから吐出される上記機能液の品質の低下をより一層抑制できる。

［適用例５］
上述の液滴吐出装置であって、上記外側チューブ内は減圧されていることを特徴とする液滴吐出装置。

このような構成であれば、上記機能液に混入した酸素及び／又は水分が上記内側チューブの外へ移動し易くなる。したがって、酸素及び／又は水分の混入による機能液の品質の低下をより一層抑制できる。

［適用例６］
上述の液滴吐出装置であって、上記内側チューブは、上記第２の流体又は上記第２の流体に含有される物質の少なくとも一部を透過させる材質で形成されていることを特徴とする液滴吐出装置。

このような構成であれば、上記機能液に、上記第２の流体に含有される物質の少なくとも一部を滲入させることができる。したがって、上記機能液が上記物質を必要とする場合において、上記機能液の品質の低下をより一層抑制できる。

［適用例７］
上述の液滴吐出装置であって、上記外側チューブ内は加圧されていることを特徴とする液滴吐出装置。

このような構成であれば、上記機能液に、上記第２の流体に含有される物質の少なくとも一部を、より一層容易に滲入させることができる。

［適用例８］
上述の液滴吐出装置であって、上記機能液は溶媒と溶質とを含むインクであり、上記第２の流体は上記溶媒を含んでいることを特徴とする液滴吐出装置。

このような構成であれば、上記インクに、上記溶媒を滲入させることができる。したがって、上記インクからの上記溶媒の蒸発を補填でき、上記インクの濃度を安定化することができる。

［適用例９］
上述の液滴吐出装置であって、上記機能液はバイオ物質を含有する流体であって、上記第２の流体は酸素、又は酸素を含有する流体であることを特徴とする液滴吐出装置。

このような構成であれば、上記バイオ物質に対して常時酸素を供給できる。したがって、上記機能液に含まれるバイオ物質の機能の低下を抑制できる。

以下、図面を参照し、液滴吐出装置の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。

（第１の実施形態）
＜有機ＥＬ装置＞
図１は、本実施形態の液滴吐出装置の吐出対象となる有機ＥＬ装置７０の模式断面図である。有機ＥＬ装置７０は、対向基板７２側から光を射出するトップエミッション型の有機ＥＬ装置である。規則的に配置された赤色発光素子８０Ｒと緑色発光素子８０Ｇと青色発光素子８０Ｂとの、三原色光のいずれかを発光する発光素子によりカラー画像を表示できる。

有機ＥＬ装置７０は、素子基板７１を基体として構成されている。素子基板７１上には、発光素子８０を駆動するＴＦＴ７３が形成されており、該ＴＦＴには各々の発光素子８０の陽極７５が、第１層間絶縁膜８１と第２層間絶縁膜８２と第３層間絶縁膜８３との計三層の層間絶縁膜を介して接続されている。そして、陽極７５と素子基板７１との間には、反射板７６が形成されている。なお、陽極７５は、透明導電材料であるＩＴＯ（酸化インジウム・錫）の薄膜を発光素子８０ごとに島状にパターニングして形成されている。また、発光素子８０は上記三種類の発光素子８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの総称である。

第３層間絶縁膜８３及び陽極７５の上層には、ポリイミド等の有機絶縁材料層、又は無機絶縁材料層をパターニングして、隔壁８４が形成されている。そして、各発光素子８０と平面視で重なる領域に、隔壁８４を側壁部とし陽極７５を底部とする凹部が形成されている。そして、該凹部内には発光機能層７７が形成されている。発光機能層７７は、正孔注入／輸送層７８と発光層７９の積層体である。そして、各発光素子８０の発光色に対応する発光機能層７７が形成されている。すなわち、赤色発光素子８０Ｒには赤色発光機能層７７Ｒが、緑色発光素子８０Ｇには緑色発光機能層７７Ｇが、青色発光素子８０Ｂには青色発光機能層７７Ｂが、それぞれ形成されている。なお、以下の記載において、単に発光機能層７７と称する場合は、上記各発光機能層７７Ｒ，７７Ｇ，７７Ｂの総称である。

赤、緑、青の各発光色は、発光層７９の形成材料で定まる。したがって、発光層７９は、各発光素子８０間で材料が異なっている。緑色発光機能層７７Ｇの発光層７９には、緑色光を発光するＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）前駆体が用いられている。赤色発光機能層７７Ｒの発光層７９には、該前駆体に、赤色発光を示すローダミンＢをドープしたものが用いられ、青色発光機能層７７Ｂの発光層７９には、該前駆体に青色発光を示すクマリンをドープした物が用いられている。有機ＥＬ装置７０は、かかるドープ材料により三原色光のいずれかの光を発光させてカラー画像を形成している。一方、正孔注入／輸送層７８の形成材料は各発光素子８０間で共通である。そして、本実施形態の有機ＥＬ装置７０の正孔注入／輸送層７８は、低分子系材料で形成されている。具体的には、銅フタロシアニン等のポルフィリン化合物、あるいはトリフェニルアミン等が用いられている。

本実施形態の有機ＥＬ装置７０における、正孔注入／輸送層７８と発光層７９との少なくとも一方は、液滴吐出装置を用いて形成される。すなわち、素子基板７１上に形成された上述の凹部内に、正孔注入／輸送層７８等の形成材料を含む機能液を吐出して形成される。該機能液は、上述の低分子系材料をキシレン、エチルアルコール等の有機系溶媒に分散又は溶解して形成したものである。滴下後の機能液から該溶媒を乾燥等により除去することで、上述の低分子系材料からなる発光機能層７７が形成される。

発光機能層７７の上層には、陰極８５と封止層８６とが順に積層されている。陰極８５は、膜厚約１０ｎｍのＭｇＡｇ（マグネシウム・銀合金）で形成されており、半透過反射性、すなわち照射された光の略５０％を反射し、上記略５０％以外の光を透過する性質を有している。なお、陰極８５と発光機能層７７との層間に、電子注入／輸送層としてカルシウム等の薄膜を形成してもよい。封止層８６は、膜厚が約２００ｎｍの窒化酸化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）で形成されている。そして、封止層８６上には、接着層８７を介してガラス等の透明材料からなる対向基板７２が接着されている。接着層８７、対向基板７２は、発光素子８０を水分、ガス、衝撃等から保護する役割を果たしている。

上記構成の有機ＥＬ装置７０によれば、ＴＦＴ７３から供給される駆動電流が、陽極７５と陰極８５との間に流れる。すなわち、発光層７９に駆動電流が供給される。発光層７９は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）現象を発現する有機発光物質の層であり、流れる電流の大きさに応じた輝度で発光する。発光層７９からの光は、一部は直接陰極８５を透過し、一部は反射板７６によって反射されてから陰極８５を透過し、更に、封止層８６、接着層８７、対向基板７２を順に透過して有機ＥＬ装置７０から射出される。

上述の発光機能層の形成時には、機能液の劣化が問題となる。上述の発光機能層７７の形成材料、特に低分子系材料であるポルフィリン化合物は、水及び酸素ガスに非常に弱い性質を有している。したがって、発光機能層の形成時に、機能液に水及び酸素ガスが滲入することをできる限り防ぐことが必要とされる。機能液は、製造時及び保管中は周囲の雰囲気をコントロールすることが比較的容易なため、水分等の滲入は殆んど回避されている。しかし、該機能液を液滴吐出装置により吐出する際には、液滴吐出ヘッド等に該機能液を供給するためにチューブ中を流動する。そこで本実施形態の液滴吐出装置は、以下に記載するように、チューブを二重にしてチューブの柔軟性を損なわずに周囲の雰囲気をコントロールしている。
＜液滴吐出装置＞

図２は、本実施形態にかかる液滴吐出装置１の全体構成を示す概略斜視図である。液滴吐出装置１は、上述の有機ＥＬ装置７０の発光機能層７７を形成するための装置である。具体的には、素子基板７１上に形成された上述の凹部に、上述の正孔注入／輸送層７８等の形成材料と有機系溶媒とからなる機能液を、インクジェット法により吐出する装置である。図２に示すように、液滴吐出装置１は、複数の液滴吐出ヘッド１２（図３参照）を備えたキャリッジ１１、Ｘ方向駆動モータ２、Ｘ方向駆動軸４、Ｙ方向駆動モータ３、Ｙ方向ガイド軸５、制御部６、ステージ７、クリーニング機構部８、基台９、機能液タンク４０、機能液供給チューブ４４、及び第２の流体の供給源６０及び等を備えている。

キャリッジ１１は、機能液が貯蔵された機能液タンク４０から機能液供給チューブ４４を介して供給される機能液を、液滴吐出ヘッド１２（図４参照）から吐出する。後述するように、液滴吐出装置１の機能液供給チューブ４４は二重構造を有している。機能液が流動する内側チューブの外部の環境を、第２の流体の供給源６０から供給される流体雰囲気に保つことにより該機能液の品質の低下を抑制できる。

ステージ７は、キャリッジ１１から機能液が吐出される対象物としての素子基板７１を載置するためのものであり、素子基板７１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はボールねじ等から構成され、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等であり、制御部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、キャリッジ１１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もボールねじ等から構成されているが、基台９上の所定位置に配置されている。Ｙ方向ガイド軸５上にはステージ７が配置され、該ステージは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等であり、制御部６からＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ７は、Ｙ方向ガイド軸５に案内されながらＹ方向に移動する。このようにしてＸ軸方向の駆動とＹ軸方向の駆動とを行うことにより、キャリッジ１１を素子基板７１上の任意の場所に移動させることができる。

制御部６は、後述するようにヘッド駆動回路１９（図３参照）を介して機能液の吐出量等を制御すると共に、機能液供給チューブ４４に付属する、電磁弁（５１／５２）、ＭＦＣ（マスフローコントローラ）５７、真空ポンプ４９等（以上、図６参照）を制御している。

図３は、キャリッジの概要を示す図である。図３（ａ）は、キャリッジ１１を示す模式平面図であり、図３（ｂ）は、キャリッジ１１をＹ方向から見た模式側面図である。
図３（ａ）に示すように、１個のキャリッジ１１には、液滴吐出ヘッド１２が３行×２列で計６個配置されている。液滴吐出ヘッド１２の表面にはノズルプレート１３が配置され、ノズルプレート１３にはノズル１４が複数形成されている。

図３（ｂ）に示すように、キャリッジ１１は、ベース板１５を備えている。ベース板１５の下側には、支持部１７を介して駆動回路基板１８が配置されている。そして、駆動回路基板１８の下側には、制御部６と図示しないケーブルで接続されたヘッド駆動回路１９が配置されている。更に、ベース板１５には支持部２０を介して、ヘッド取付板２１が配置され、ヘッド取付板２１の下面には液滴吐出ヘッド１２が配置されている。液滴吐出ヘッド１２が配置されたヘッド取付板２１がヘッドユニット２２である。ヘッド駆動回路１９と液滴吐出ヘッド１２とは図示しないケーブルにより接続され、ヘッド駆動回路１９が出力する駆動信号が液滴吐出ヘッド１２に入力される。

ベース板１５の下側には供給装置２３が配置されている。機能液タンク４０と供給装置２３との間、及び、供給装置２３と液滴吐出ヘッド１２との間は、図示しないチューブにより接続されている。そして、機能液タンク４０から供給される機能液が、供給装置２３により液滴吐出ヘッド１２に供給されるようになっている。

図４は、液滴吐出ヘッド１２の概略を示す図である。図４（ａ）は、液滴吐出ヘッド１２の構成を示す概略斜視図であり、図４（ｂ）は、液滴吐出ヘッド１２の要部模式断面図である。

図４（ａ）に示すように液滴吐出ヘッド１２は、ノズル１４が形成されたノズルプレート１３を備えている。ノズルプレート１３の下側には第１ケース２４が形成され、第１ケース２４の下側には第２ケース２５が形成されている。第２ケース２５の中段には回路基板２６が配置され、第２ケース２５の両側側面からＸ方向の逆方向に延在して形成されている。回路基板２６の下面には１つのコネクタ２７と切換部としての切換回路素子２８と模擬負荷素子２９が配置されており、コネクタ２７は図示しない配線を介してヘッド駆動回路１９と電気的に接続されている。第２ケース２５の下側には一対の供給口３０が突出して形成され、供給口３０は図示しないチューブを介して供給装置２３と接続されている。そして、チューブ及び供給口３０を通して機能液が液滴吐出ヘッド１２に供給されるようになっている。

図４（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド１２は、ノズルプレート１３を備え、ノズルプレート１３には、ノズル１４が形成されている。ノズルプレート１３の上側であって、ノズル１４と相対する位置には、ノズル１４と連通する圧力室としてのキャビティ３１が形成されている。そして、液滴吐出ヘッド１２のキャビティ３１には、供給装置２３に貯留されている機能液３２が供給口３０及び図示しない流路を介して供給される。

キャビティ３１の上側には、上下方向（Ｚ方向）に振動して、キャビティ３１内の容積を拡大縮小する振動板３３と、上下方向に伸縮して振動板３３を振動させる駆動部としての圧電素子３４が形成されている。圧電素子３４が上下方向に伸縮して振動板３３を加圧して振動し、振動板３３がキャビティ３１内の容積を拡大縮小してキャビティ３１を加圧する。それにより、キャビティ３１内の圧力が変動し、キャビティ３１内に供給された機能液３２は、ノズル１４を通って吐出される。そして、液滴吐出ヘッド１２が圧電素子３４を制御駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子３４が伸張して、振動板３３がキャビティ３１内の容積を縮小する。その結果、液滴吐出ヘッド１２のノズル１４からは、縮小した容積分の機能液３２が液滴３５として吐出される。

図５は、機能液供給チューブ４４の概略を示す摸式断面図である。図示するように、機能液供給チューブ４４は、機能液タンク４０とキャリッジ１１若しくは該キャリッジ内の液滴吐出ヘッド１２とを連結する内側チューブ４５と、該内側チューブの外周を包むように形成されている外側チューブ４６と、の二重構造になっている。外側チューブ４６は、機能液タンク４０の近傍からキャリッジ１１の内部までの間の略全経路で二重構造となるように形成されている。しかし、外側チューブ４６と内側チューブ４５との間を導通する開口部は存在せず、互いに全く別の流体が流れる構造である。したがって、内側チューブ４５の外部の雰囲気は外気（大気）の影響は全く受けずに、外側チューブ４６内を流れる第２の流体によってのみ定まる。

ここで、機能液供給チューブ４４は柔軟性を確保するために、ポリエチレンあるいはテフロン（登録商標）等のフッ素系樹脂を用いて形成されることが一般的である。本実施形態の外側チューブ４６及び内側チューブ４５も同様の材質で形成されている。上記材料は若干の浸透性を有しており、外部の雰囲気の滲入を完全には防ぐことができない。しかし、本実施形態の機能液供給チューブ４４は、二重構造を形成することにより機能液３２を流動させる内側チューブ４５の外部の雰囲気を外気（大気）とは全く異なるものとしている。その結果、外気（大気）の滲入を略完全には防いでいる。

本実施形態の液滴吐出装置１における、外側チューブ４６内には、第２の流体としての窒素ガス６１が流動している。なお、窒素ガス６１は充分に乾燥している。上述したように、内側チューブ４５は、外部の雰囲気の滲入を完全には防ぐことは出来ない。しかし、窒素ガス６１は不活性ガスであるため、内側チューブ４５内を流動する機能液３２中に若干滲入しても、該機能液を劣化させることはない。また、充分に乾燥した窒素ガス６１を用いることにより、機能液３２中に水分が浸入して該機能液を劣化させることも回避できる。

第２の流体としての窒素ガス６１は、第２の流体供給チューブ４８を介して外側チューブ４６内に供給される。外側チューブ４６は、機能液タンク４０側の端部とキャリッジ１１側の端部の双方の端部で第２の流体供給チューブ４８と連結している。そして図中の矢印に示す方向、すなわち内側チューブ４５内を流動する機能液３２の流動方向とは逆の方向に、第２の流体としての窒素ガス６１を流動させている。かかる方向は、双方を同一とすることもできる。しかし、キャリッジ１１の近傍すなわち機能液３２が使用される直前にある状態で、最も乾燥した状態の窒素ガス６１を作用させるためには、上述の方向が好ましい。

なお、機能液タンク４０は柔軟性を必要としないため、機能液供給チューブ４４とは異なり浸透性を全く有しない材料で形成できる。したがって、機能液３２が機能液タンク４０内に貯蔵されている状態において、該機能液タンクの周囲の雰囲気は特に考慮する必要はない。

図６は、機能液供給チューブ４４を含む液滴吐出装置１の機能液３２の供給系の概略を示す図である。図６（ａ）は、該供給系の全体を示す図である。図６（ｂ）は、機能液供給チューブ４４の断面を示す図である。図示するように、機能液３２の供給系は、機能液供給チューブ４４及び第２の流体供給チューブ４８の他に、第２の流体供給源としての窒素ガスボンベ６２と、ＭＦＣ（マスフローコントローラ）５７と、第１の電磁弁５１と、第２の電磁弁５２と、圧力計５５と、真空ポンプ４９と、を備えている。該ＭＦＣ等は、制御部６と電気的に接続されている。

第２の流体供給チューブ４８は、一方の端部が窒素ガスボンベ６２と導通しており、もう一方の端部は開口部５３となっている。窒素ガスボンベ６２と機能液供給チューブ４４との間にはＭＦＣ５７と第１の電磁弁５１が配置されており、開口部５３の手前側には真空ポンプ４９と圧力計５５と第２の電磁弁５２が配置されている。制御部６は、第２の流体供給チューブ４８内の圧力及び該チューブに供給される窒素ガスの量を常に把握している。

第２の流体供給チューブ４８内の圧力は、外側チューブ４６内の圧力と略同等である。そして、本実施形態の機能液供給チューブ４４では、内側チューブ４５内の圧力は加圧されておらず、外側チューブ４６内の圧力は、大気圧よりも若干低くなるように減圧されている。そして、制御部６は、真空ポンプ４９と第２の電磁弁５２とを制御することにより、常時一定量の窒素ガス６１を、窒素ガスボンベ６２とは反対の側にある開口部５３から外部に放出しつつ、新しい乾燥した窒素ガス６１を、第１の電磁弁５１を介して窒素ガスボンベ６２から導入している。かかる制御により、第２の流体供給チューブ４８と連結している外側チューブ４６（図５参照）内には、常時乾燥した窒素ガス６１が流動する。したがって、内側チューブ４５の外側（外部）の雰囲気は、常に乾燥した窒素ガス６１で満たされている。

上述したように、機能液供給チューブ４４は柔軟性を確保するためにポリエチレンあるいはテフロン（登録商標）等のフッ素系樹脂を用いている。これらの材料は若干の浸透性を有しており、外部雰囲気との間でガスが入出することを完全には回避できない。しかし、本実施形態の機能液供給チューブ４４であれば、機能液３２が流動する内側チューブ４５の周囲が、外側チューブ４６内を流れる窒素ガスにより窒素雰囲気となっているため、外部からの水分あるいは酸素ガスの滲入が略完全に回避される。したがって、機能液３２の吐出対象である素子基板７１上に上記水分等による劣化が抑制された機能液３２を吐出でき、信頼性及び表示品質の向上した有機ＥＬ装置７０を製造できる。

また、上述したように、本実施形態の機能液供給チューブ４４では、外側チューブ４６と内側チューブ４５とで、内部を流動する流体の方向が逆である。したがって、内側チューブ４５を流動する機能液３２は吐出される直前に、周囲を最も新しく不純物を含まない窒素ガスで周囲を囲まれることとなり、より一層劣化が抑制された機能液を吐出できる。

本実施形態の機能液供給チューブ４４によれば、機能液３２中に一旦滲入した水分及び酸素ガス等を除去する作用も期待できる。図６（ｂ）に、かかる作用を示す。上述したように、内側チューブ４５内の圧力は外側チューブ４６内の圧力よりも高い。そして、上記双方のチューブは、若干の浸透性を有する材料で形成されている。したがって、機能液３２中に滲入した酸素ガス分子６８及び水分子６９は、分子量が小さいこともあって、内側チューブ４５のチューブ壁を通り抜けて、より低い圧力である外側チューブ４６内に流出（移行）し得る。そして、一旦外側チューブ４６に流出した酸素ガス分子６８等は、圧力差もあるため、内側チューブ４５内に再び戻る（滲入する）ことは殆んど無い。したがって、かかる効果も含めて、本実施形態の液滴吐出装置１は、該機能液の品質をより一層向上させることができ、液滴吐出装置１により製造される有機ＥＬ装置７０の品質をより一層向上させることができる。

なお、本実施形態においては外側チューブ４６内を流動させる不活性ガスとして窒素ガス６１を用いているが、窒素ガスの他にアルゴンガスあるいはヘリウムガスを用いることもできる。双方とも不活性ガスであるため、内側チューブ４５内を流動する機能液３２の劣化を抑制し、更には、水分等を除去することで該機能液の品質を向上できる。
また、図６（ｂ）に示す外側チューブ４６と内側チューブ４５との断面は円形であるが、上記双方のチューブの断面は円形に限定されるものではない。また、外側チューブ４６の内側及び内側チューブ４５の外側の少なくともどちらか一方に突起を形成して、双方のチューブの壁面が接触することを回避してもよい。

（第２の実施形態）
図７に、第２の実施形態にかかる液滴吐出装置の、機能液３２の供給系の概略を示す。本実施形態の液滴吐出装置、及び後述する第３〜４の実施形態の液滴吐出装置は、第１の実施形態の液滴吐出装置１と同様に機能液３２の供給系に特徴がある。そこで、以下の各実施形態においては、機能液３２の供給系のみを示す。また、機能液３２の供給系において、第１の実施形態の機能液３２の供給系の構成要素と共通する要素には同一の符号を付与し、説明の記載は一部省略する。

本実施形態の機能液３２の供給系は、第１の実施形態の機能液３２の供給系と同様に、有機ＥＬ装置７０の発光機能層７７（図１参照）を形成するためのものである。したがって、内側チューブ４５内を流動する機能液３２は低分子系の有機材料と溶媒とからなる液材である。そして、外側チューブ４６内には第２の流体としての乾燥した窒素ガス６１（不図示）が流動している。

本実施形態の機能液３２の供給系は、窒素ガスの再生器５４を備えていることが特徴である。再生器５４は、機能液３２から窒素ガスに移動した酸素ガス及び水分等を除去して第２の流体を再び乾燥した純粋の窒素ガス６１に戻している。したがって、本実施形態の液滴吐出装置の機能液３２の供給系は、窒素ガス６１を循環して用いることができる。そのため外側チューブ４６（図５参照）と第２の流体供給チューブ４８とは閉じたループを構成しており、窒素ガスボンベ６２等は、第２の流体供給チューブ４８から分岐した岐路に形成されている。また、もう一方の岐路の先端には、第２の電磁弁５２を介して開口部５３が形成されており、必要に応じて窒素ガス６１を外部に放出できる。
かかる構成により、本実施形態の機能液３２の供給系は、窒素ガスの消費を抑制すると共に、多量の窒素ガスの排気による弊害も抑制しており、設備負担を抑制しつつ機能液３２の品質を向上させることができる。

（第３の実施形態）
図８に、第３の実施形態にかかる液滴吐出装置の、機能液としてのインク６５の供給系等の概略を示す。図８（ａ）は、インク６５の供給系の概略を示す図であり、図８（ｂ）は、内側チューブ４５内と外側チューブ４６内との間の溶媒分子６７の移動を示す図である。

本実施形態の液滴吐出装置は、有機ＥＬ装置の発光機能層ではなく、カラーフィルタの製造に用いられる装置である。内側チューブ４５内を流動する機能液は、カラーフィルタの形成材料を溶媒に分散又させたインク６５である。したがって、本実施形態の液滴吐出装置は、機能液タンク４０に変わってインクタンク４１を備えている。インク６５は、具体的には、例えば、ポリウレタン樹脂オリゴマーに無機顔料を分散させた後、低沸点溶媒としてシクロヘキサノン及び酢酸ブチル等に、高沸点溶媒としてブチルカルビトールアセテートを加えたものを用いている。なお、本実施形態及び後述する第４の実施形態においては「機能液」と言う文言を第１の実施形態で用いた、機能層すなわち「正孔注入／輸送層７８等の形成材料を含む液」に限定せずに、ステージ７に載置された対象物に吐出する液体を示している。

本実施形態のインク６５で問題となることは、溶媒の蒸発による濃度変化である。液滴吐出ヘッド１２（図３参照）はインク（機能液）の濃度に関係なく所定の量（体積）の液滴３５を対象物に吐出する。したがって、該濃度がばらつくと、溶媒を乾燥除去して得られるカラーフィルタの濃度（透光度）が、該カラーフィルタが備えられる表示装置の表示面内でばらつき、表示品質を劣化させることとなる。そこで、本実施形態のインク６５の供給系は、内側チューブ４５内を流動するインク６５の溶媒成分の蒸発を抑制可能な構成となっている。そして更には、インク６５に対して溶媒成分を補充可能な構成となっている。

図８（ａ）に示すように、本実施形態のインク６５の供給系は、第２の実施形態の機能液３２の供給系と同様に、外側チューブ４６内を流動する第２の流体を循環して用いている。そして、該第２の流体として上述の（シクロヘキサノン等の）インク溶媒を用いている。したがって、窒素ガスボンベ６２に替わってインク溶媒ボンベ６３を備えている。機能液供給チューブ４４の構成も第２の実施形態の機能液３２の供給系に略一致するが、内側チューブ４５は、第２の実施形態における該チューブに比べて浸透性の高い材料で形成されている。また、外側チューブ４６内の圧力は、第１の実施形態の機能液３２の供給系とは逆に加圧されている。

図８（ｂ）は、該分子の移動を示す図である。外側チューブ４６内の圧力が内側チューブ４５内よりも高いため、外側チューブ４６内を流動するインク溶媒９１に含まれる溶媒分子６７が内側チューブ４５に滲入する。逆に圧力差により、内側チューブ４５内を流動するインク６５からの溶媒分子６７の蒸発（すなわち外側チューブ４６内への移動）は抑制される。その結果、僅かではあるが、インク６５には常時溶媒成分（溶媒分子６７）が補充される。ここで、内側チューブ４５と外側チューブ４６との圧力（圧力差）の調整及び内側チューブ４５の材質及び厚さの選定により、内側チューブ４５内から蒸発等で失われる溶媒成分（溶媒分子６７）と、外側チューブ４６から侵入する溶媒成分（溶媒分子６７）量を釣り合わせることにより、内側チューブ４５内を流動するインク６５の濃度を一定にできる。したがって、本実施形態のインク６５の供給系を用いることにより、製造対象であるカラーフィルタの品質を向上でき、該カラーフィルタを備える表示装置の品質を向上できる。

また、外側チューブ４６内を加圧せずに、内側チューブ４５内と同様に常圧で用いる態様もある。顔料は粒子形が大きいため、かかる態様においても内側チューブ４５内から外側チューブ４６内へ移動することは殆んどなく、一方、外側チューブ４６内から内側チューブ４５内への溶媒分子６７の滲入は、外側チューブ４６内の圧力と内側チューブ４５内の圧力とが等しい場合でもある程度起こり得る。したがって、かかる態様においても、インク６５には若干の溶媒成分が補充され、該インクの濃度変化はカラーフィルタの形成に支障がないレベルに保たれる。

（第４の実施形態）
図９に、第４の実施形態にかかる液滴吐出装置の、機能液の供給系の概略等を示す。図９（ａ）は、機能液３２の供給系の概略を示す図であり、図９（ｂ）は、内側チューブ４５内と外側チューブ４６内との間の酸素ガス分子６８の移動を示す図である。

本実施形態の液滴吐出装置は、対象物にバイオ材料液６６を吐出する装置である。細胞と該細胞の培養液とからなるバイオ材料液６６を液滴吐出ヘッド１２（図４等参照）から吐出して、実際に生きた細胞を任意に積層することで、立体構造を持つ生きた生体組織を形成する装置である。かかる材料液に酸素ガスを補充すべく、第２の流体として酸素ガス９２を用いている。したがって、本実施形態の機能液の供給系は、機能液タンク４０に変わってバイオ材料液タンク４２を備えており、窒素ガスボンベ６２に替わって酸素ガスボンベ６４を備えている。
本実施形態の機能液供給チューブ４４は、第３の実施形態の該チューブと同様に、内側チューブ４５が、浸透性の高い材料で形成されている。また、外側チューブ４６内の圧力は、第３の実施形態の該チューブと同様に若干加圧されている。

図９（ｂ）は、該分子の移動を示す図である。バイオ材料液６６を流動する内側チューブ４５の外周を第２の流体としての酸素ガス９２が流動する外側チューブ４６が覆っている。外側チューブ４６内の圧力が内側チューブ４５内よりも高いため、外側チューブ４６内を流動する酸素ガス分子６８が内側チューブ４５に浸透する。その結果、バイオ材料液６６には常時酸素ガス９２が補充される。上述の細胞の培養液は、含有する細胞を生きたままに保つ機能を有している。しかし、生きた細胞は常時酸素を消費するため、密封されたチューブ内で長時間放置することは難しい。しかし、本実施形態の機能液供給チューブ４４を用いることで、常時新鮮な酸素ガス９２を補充できるため、上記細胞を長期間生きた状態に保つことができる。したがって、生体組織の形成をより一層容易に行うことができる。

（変形例）
上述の第１〜４の各実施形態では、第２の流体を１種類とし、該第２の流体の供給源も１種類にしている。しかし、本発明の実施の形態はかかる態様に限定されるものではない。第２の流体として２種類以上の流体を用いる態様も可能である。かかる場合において、２以上の供給源（ボンベ等）を用いて別途外側チューブ４６内に導入して、外側チューブ４６内で該２種類以上の流体を混合させる態様も可能である。

有機ＥＬ装置の模式断面図。 液滴吐出装置の全体構成を示す概略斜視図。 キャリッジの概要を示す図。 液滴吐出ヘッドの概略を示す図。 機能液供給チューブの概略を示す摸式断面図。 第１の実施形態の機能液の供給系の概略を示す図。 第２の実施形態の機能液の供給系の概略を示す図。 第３の実施形態のインクの供給系の概略を示す図。 第４の実施形態のバイオ材料液の供給系の概略を示す図。

符号の説明

１…液滴吐出装置、２…Ｘ方向駆動モータ、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…制御部、７…ステージ、８…クリーニング機構部、９…基台、１１…キャリッジ、１２…液滴吐出ヘッド、１３…ノズルプレート、１４…ノズル、１５…ベース板、１７…支持部、１８…駆動回路基板、１９…ヘッド駆動回路、２０…支持部、２１…ヘッド取付板、２２…ヘッドユニット、２３…供給装置、２４…第１ケース、２５…第２ケース、２６…回路基板、２７…コネクタ、２８…切換回路素子、２９…模擬負荷素子、３０…供給口、３１…キャビティ、３２…機能液、３３…振動板、３４…圧電素子、３５…液滴、４０…機能液タンク、４１…インクタンク、４２…バイオ材料液タンク、４４…機能液供給チューブ、４５…内側チューブ、４６…外側チューブ、４８…第２の流体供給チューブ、４９…真空ポンプ、５１…第１の電磁弁、５２…第２の電磁弁、５３…開口部、５４…再生器、５５…圧力計、５７…ＭＦＣ、６０…第２の流体の供給源、６１…第２の流体としての窒素ガス、６２…窒素ガスボンベ、６３…インク溶媒ボンベ、６４…酸素ガスボンベ、６５…インク、６６…バイオ材料液、６７…溶媒分子、６８…酸素ガス分子、６９…水分子、７０…有機ＥＬ装置、７１…素子基板、７２…対向基板、７３…ＴＦＴ、７５…陽極、７６…反射板、７７…発光機能層、７７Ｒ…赤色発光機能層、７７Ｇ…緑色発光機能層、７７Ｂ…青色発光機能層、７８…正孔注入／輸送層、７９…発光層、８０…発光素子、８０Ｒ…赤色発光素子、８０Ｇ…緑色発光素子、８０Ｂ…青色発光素子、８１…第１層間絶縁膜、８２…第２層間絶縁膜、８３…第３層間絶縁膜、８４…隔壁、８５…陰極、８６…封止層、８７…接着層、９１…インク溶媒、９２…酸素ガス。

Claims (9)

1. 機能液を収納する機能液タンクと、
   前記機能液を対象物に吐出する液滴吐出ヘッドと、
   前記機能液を前記機能液タンクから前記液滴吐出ヘッドへ供給する機能液供給チューブと、
   を備える液滴吐出装置であって、
   前記機能液供給チューブが、前記機能液が流動する内側チューブと、前記内側チューブの外周を囲むチューブであって前記機能液とは異なる第２の流体が流動する外側チューブと、からなる二重構造を有することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１に記載の液滴吐出装置であって、
   前記第２の流体の流動方向は、前記機能液の流動方向の逆方向であることを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項１又は２に記載の液滴吐出装置であって、
   前記第２の流体は、不活性ガスであることを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項１又は２に記載の液滴吐出装置であって、
   前記第２の流体は、乾燥ガスであることを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項３又は４に記載の液滴吐出装置であって、
   前記外側チューブ内は減圧されていることを特徴とする液滴吐出装置。
6. 請求項１又は２に記載の液滴吐出装置であって、
   前記内側チューブは、前記第２の流体又は前記第２の流体に含有される物質の少なくとも一部を透過させる材質で形成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
7. 請求項６に記載の液滴吐出装置であって、
   前記外側チューブ内は加圧されていることを特徴とする液滴吐出装置。
8. 請求項６又は７に記載の液滴吐出装置であって、
   前記機能液は溶媒と溶質とを含むインクであり、前記第２の流体は前記溶媒を含んでいることを特徴とする液滴吐出装置。
9. 請求項６又は７に記載の液滴吐出装置であって、
   前記機能液はバイオ物質を含有する流体であって、前記第２の流体は酸素、又は酸素を含有する流体であることを特徴とする液滴吐出装置。

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