JP2010201675A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液状材料を所望の粘度に安定的に低粘度化し、高精度な液滴吐出を実現することができる液滴吐出装置を提供すること。
【解決手段】本発明の液滴吐出装置は、液状材料Ｌを液滴として吐出するノズル４１１を備える液滴吐出ヘッド４０と、液滴吐出ヘッド４０に接続され、液滴吐出ヘッド４０に液状材料Ｌを供給する管体８１と、管体８１の外周側に設けられ、通電により発熱する発熱体８２１と、発熱体８２１に通電する通電手段８４とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液滴吐出装置に関するものである。

液滴吐出装置は、液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドを備えている（例えば、特許文献１参照）。一般に、液滴吐出ヘッドは、液状材料を貯留するタンクに、供給管を介して接続されており、タンクから供給管を介して液状材料が供給される。
このような液滴吐出装置は、インクジェットプリンターのように民生用として用いられるだけでなく、産業用としても用いられている。産業用の液滴吐出装置では、例えば、液晶表示装置におけるカラーフィルタや有機ＥＬ装置等を製造したり、基板上に金属配線等の導体層や絶縁膜を形成したりするのに使用される。

特に産業用の液滴吐出装置では、液状材料として高粘度のものを用いる場合がある。
このような高粘度の液状材料を安定的に液滴として吐出することを実現するために、従来、特許文献１に開示されているように、供給管のインク流路の近傍に、供給管内のインクを加熱するための液体を循環させる液体流路を設けた構成の液滴吐出装置が知られている。

このような液滴吐出装置では、高粘度のインクを用いた場合であっても、供給管内のインクを加熱することにより低粘度化を図り、液滴吐出ヘッドから液状材料を液滴として吐出することができる。
しかしながら、特許文献１に係る液滴吐出装置では、供給管内のインクの温度を高精度に制御することが難しい。その結果、供給管内のインクの粘度が変動し、吐出不良を生じたり、吐出される液滴の径にバラツキが生じ、高精度な描画を行うことができなかったりする場合ある。

特開２００４−３１４３４６号公報

本発明の目的は、高粘度の液状材料を用いた場合であっても、高精度な液滴吐出を実現することができる液滴吐出装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液滴吐出装置は、液状材料を液滴として吐出するノズルを備える液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに接続され、前記液滴吐出ヘッドに前記液状材料を供給する管体と、
前記管体の外周側または管壁内に設けられ、通電により発熱する発熱体と、
前記発熱体に通電する通電手段とを有することを特徴とする。

これにより、管体内の液状材料を加熱することで低粘度化することができる。また、通電手段の通電量を調整することで発熱体の発熱量を迅速かつ正確に制御することができるので、管体内の液状材料の温度変動を抑えることができる。このようなことから、液滴吐出ヘッドに供給される液状材料を所望の粘度に安定的に（粘度変動を抑えつつ）低粘度化することができる。その結果、本発明の液滴吐出装置は、高精度な液滴吐出を実現することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記発熱体の発熱量を調整することで、前記管体から前記液滴吐出ヘッドに供給される前記液状材料の温度を所定温度範囲以内に維持するように構成されていることが好ましい。
これにより、液滴吐出ヘッドに供給される液状材料の粘度変動をより確実に抑えることができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記管体と前記液滴吐出ヘッドとの接続部付近の前記液状材料の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度に基づいて、前記通電手段の作動を制御する制御手段とを有することが好ましい。
これにより、管体から液滴吐出ヘッドに供給される液状材料の温度を所望の温度範囲以内に維持することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記管体を介して前記液滴吐出ヘッドに接続され、前記液状材料を貯留する貯留部を有し、前記貯留部に貯留された前記液状材料を加熱し所定温度範囲内に維持するように構成されていることが好ましい。
これにより、管体内の液状材料の温度変動をより確実かつ簡単に抑えることができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記液滴吐出ヘッドの単位時間当たりの液滴吐出量に基づいて、前記通電手段の作動を制御するように構成されていることが好ましい。
これにより、管体内の液状材料の流速の変化に応じて、発熱体の発熱量を調整することができる。そのため、管体内の液状材料の流速が変化しても、管体内の液状材料の温度変動を抑えることができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記発熱体は、自己温度調整機能を有する材料で構成されていることが好ましい。
これにより、温度センサや複雑な制御装置を用いなくても、発熱体の発熱量を所定範囲内に維持することができる。その結果、液滴吐出装置の構成を簡単化することができる。また、発熱体の過昇温を防止し、その結果、液状材料の劣化、管体の損傷等を防止することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記発熱体は、前記管体の長手方向における少なくとも前記液滴吐出ヘッド側の端部に設けられていることが好ましい。
これにより、液滴吐出ヘッドに供給される液状材料の粘度変動をより確実に抑えることができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記発熱体は、線状または帯状をなしていることが好ましい。
これにより、発熱体が管体の可撓性を阻害するのを防止することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記発熱体は、前記管体の外周に沿って螺旋状に巻回されていることが好ましい。
これにより、管体内の液状材料を均一に加熱することができる。また、発熱体が管体の特定の方向のみの可撓性を阻害するのを防止することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記発熱体は、前記管体の外表面を覆うように層状をなしていることが好ましい。
これにより、管体内の液状材料を均一に加熱することができる。また、発熱体を遮光層として機能させることができる。そのため、液状材料が光硬化性を有する場合、管体内の液状材料の不本意な硬化を防止することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記発熱体の外表面上には、耐熱性および絶縁性を有する被覆層が設けられていることが好ましい。
これにより、発熱体の発熱による管体の損傷、液状材料の変質・劣化、発熱体のショート等の問題の発生を防止することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記管体および前記発熱体を一括して外側から覆うように設けられ、断熱性を有する断熱層を有することが好ましい。
これにより、管体内の液状材料の温度変動をより確実に抑制することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記管体の外周側を覆うように設けられ、遮光性を有する遮光層を有することが好ましい。
これにより、液状材料が光硬化性を有する場合、管体内の液状材料の不本意な硬化を防止することができる。

本発明の第１実施形態にかかる液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す液滴吐出装置の制御系を示すブロック図である。 図１に示す液滴吐出装置の液状材料供給系を示す図である。 図３に示す液状材料供給系の液滴吐出ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。 図３に示す液状材料供給系の供給管の拡大横断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる供給管の拡大横断面図である。

以下、本発明の液滴吐出装置の好適な実施形態について、添付図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態を説明する。なお、以下では、産業用の液滴吐出装置に本発明を適用した場合を一例として説明するが、本発明は、インクジェットプリンターのような民生用の液滴吐出装置にも適用可能である。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図、図２は、図１に示す液滴吐出装置の制御系を示すブロック図、図３は、図１に示す液滴吐出装置の液状材料供給系を示す図、図４は、図３に示す液状材料供給系の液滴吐出ヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図５は、図３に示す液状材料供給系の供給管の拡大横断面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図１において、上下方向（鉛直方向）を「Ｚ方向」、Ｚ方向に垂直な（水平な）一方向を「Ｘ方向」、Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向を「Ｙ方向」と言う。

（液滴吐出装置の概略構成）
図１に示すように、液滴吐出装置１は、装置本体１０と、ワークＷが載置されるステージ（テーブル）２０と、装置本体１０に対してステージ２０をＹ方向に移動させる第１の移動機構３０と、ワークＷに向けて液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド４０と、装置本体１０に対して液滴吐出ヘッド４０をＸ方向に移動させる第２の移動機構５０と、液滴吐出装置１の各部の駆動を制御する制御手段６０とを有している。

このような液滴吐出装置１では、第１の移動機構３０および第２の移動機構５０の作動により液滴吐出ヘッド４０をワークＷに対してＸ方向およびＹ方向に相対的に移動させながら、液滴吐出ヘッド４０から液状材料を液滴として吐出し、その液滴をワークＷ上に付与（着弾）させる。
また、後に詳述するが、かかる液滴吐出装置１は、液状材料が貯留されたタンク７０と、タンク７０から液滴吐出ヘッド４０へ液状材料を供給する供給管８０とを備えている（図３参照）。

以下、このような液滴吐出装置１を構成する各部を順次詳細に説明する。
装置本体１０は、図１に示すように、基台１１と、基台１１上に設けられた１対の柱体１２とを有している。
基台１１上には、第１の移動機構３０を介してステージ２０が設けられている。
第１の移動機構３０は、Ｙ方向に沿って延在する１対のガイドレール３１と、この１対のガイドレール３１に沿って移動可能なスライダ３２と、スライダ３２を１対のガイドレール３１に沿って移動させるリニアモーター等の駆動手段（図示せず）とを有している。

スライダ３２の上面には、調整機構３３を介してステージ（載置部）２０が取り付けられている。
調整機構３３は、例えばモーターを含んで構成され、スライダ３２に対するステージ２０の位置および／または姿勢を調整し得るものである。より具体的には、調整機構３３は、スライダ３２に対してステージ２０をθｚ方向に（Ｚ方向に平行な軸線回りに）回転し得るものである。

ステージ２０は、液滴吐出（液滴付与）の対象となる基板等のワークＷを設置・保持するものである。
このステージ２０には、その上面（設置面）に開口する複数の穴２１が形成されている。この各穴２１には、図示しない吸引ポンプが接続されている。これにより、各穴２１を負圧にすることで、ワークＷをステージ２０上に吸着させ、ワークＷをステージ２０上に所望の位置および姿勢で保持することができる。
なお、ステージ２０上には、液滴吐出ヘッド４０が液状材料を捨打ちまたは試し打ち（予備吐出）するための予備吐出エリアが設けられていてもよい。

また、基台１１上には、キャッピングユニット１３と、クリーニングユニット１４とが設けられている。
キャッピングユニット１３は、後述する液滴吐出ヘッド４０のノズルの乾燥を防止するため、液滴吐出装置１の待機時にノズルを覆うものである。
また、クリーニングユニット１４は、液滴吐出ヘッド４０のノズルの目詰まりを取り除くため、ノズルの内部を吸引するものである。

一方、１対の柱体１２の上端部には、第２の移動機構５０を介して液滴吐出ヘッド４０が設けられている（架設されている）。
第２の移動機構５０は、Ｘ方向に沿って延在する１対のガイドレール５１と、この１対のガイドレール５１に沿って移動可能なスライダ５２と、このスライダ５２を１対のガイドレール５１に沿って移動させるリニアモーター等の駆動手段（図示せず）とを有している。

スライダ５２には、調整機構５３を介して液滴吐出ヘッド４０が取り付けられている。
調整機構５３は、例えば複数のモーターを含んで構成され、スライダ５２に対する液滴吐出ヘッド４０の位置および／または姿勢を調整し得るものである。より具体的には、調整機構５３は、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をＺ方向に移動する機能と、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をα方向（Ｚ方向に平行な軸線回りに）回動させる機能と、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をβ方向（Ｙ方向に平行な軸線回りに）回動させる機能と、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をγ方向（Ｘ方向に平行な軸線回りに）回動させる機能とを有するものである。

液滴吐出ヘッド４０は、液状材料をワークＷに向けて液滴として吐出するものである。なお、液滴吐出ヘッド４０の構成については、後に詳述する。
以上説明したような第１の移動機構３０、第２の移動機構５０および液滴吐出ヘッド４０は、制御手段６０により駆動制御される。また、制御手段６０は、後述する供給管８０およびタンク７０の駆動を制御する機能をも有する。

このような制御手段６０は、図２に示すように、入力バッファメモリ６１と、記憶手段６２と、処理部６３と、走査駆動部６４と、ヘッド駆動部６５と、ヒータ駆動部６６と、ヘッド位置検出手段６７と、ステージ位置検出手段６８とを備えている。
入力バッファメモリ６１と処理部６３とは相互に通信可能に接続されている。処理部６３と記憶手段６２とは相互に通信可能に接続されている。処理部６３と走査駆動部６４とは相互に通信可能に接続されている。処理部６３とヘッド駆動部６５とは相互に通信可能に接続されている。また、走査駆動部６４は、第１の移動機構３０および第２の移動機構５０と相互に通信可能に接続されている。また、ヘッド駆動部６５は、複数の液滴吐出ヘッド４０のそれぞれと相互に通信可能に接続されている。また、ヒータ駆動部６６は、供給管８０のヒータ８２およびタンク７０のヒータ７２と相互に通信可能に接続されている。

入力バッファメモリ６１は、図示しない外部情報処理装置から、液状材料Ｌの液滴を吐出する位置に関するデータ、すなわち描画パターンデータを受け取る。入力バッファメモリ６１は、この描画パターンデータを処理部６３に入力し、処理部６３は、描画パターンデータを記憶手段６２に格納する。記憶手段６２は、ＲＡＭ、磁気記録媒体、光磁気記録媒体等で構成される。

ヘッド位置検出手段６７は、液滴吐出ヘッド４０のＸ方向での位置（移動距離）を検出し、その検出信号を処理部６３へ入力する。
ステージ位置検出手段６８は、ステージ２０（およびワークＷ）のＹ方向での位置（移動距離）を検出し、その検出信号を処理部６３へ入力する。
ヘッド位置検出手段６７およびステージ位置検出手段６８は、それぞれ、例えばリニアエンコーダ、レーザー測長器等で構成される。

処理部６３は、ヘッド位置検出手段６７およびステージ位置検出手段６８の検出信号に基づき、走査駆動部６４を介して、第１の移動機構３０および第２の移動機構５０の作動を制御（クローズドループ制御）する。これにより、液滴吐出ヘッド４０とワークＷとのＸ方向およびＹ方向での相対位置関係および相対移動速度を制御する。
また、処理部６３は、上記の描画パターンデータに基づいて、後述する液滴吐出ヘッド４０の各ノズル４１１に対応する所定時間間隔の吐出タイミング毎の液滴吐出のオン・オフを指定する選択信号をヘッド駆動部６５へ与える。ヘッド駆動部６５は、上記の選択信号に基づいて、液状材料Ｌの吐出に必要な吐出信号を液滴吐出ヘッド４０に与える。この結果、液滴吐出ヘッド４０における対応するノズル４１１から、液状材料Ｌが液滴として吐出される。

また、処理部６３は、後に詳述するように、液滴吐出ヘッド４０に設けられた温度センサ４６の検出結果（検出温度）に基づいて、ヒータ駆動部６６が供給管８０のヒータ８２およびタンク７０のヒータ７２の駆動（供給する通電量）を制御する。これにより、供給管８０内およびタンク７０内の液状材料Ｌの温度を所望の温度に維持することができる。
制御手段６０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んだコンピュータである。この場合には、前述したような制御手段６０の機能は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムを用いることによって実現することができる。もちろん、制御手段６０は、専用の回路（ハードウェア）であってもよい。

（液滴吐出装置の液状材料供給系）
ここで、前述したような液滴吐出装置１の液状材料供給系について、詳述する。
図３に示すように、液滴吐出装置１は、液状材料が貯留されたタンク７０と、タンク７０から液滴吐出ヘッド４０へ液状材料を供給する供給管８０とを備えている。

液滴吐出ヘッド４０は、ピエゾ素子を用いたピエゾ方式を採用し、図４に示すように、ノズル基板４１と、キャビティ基板４２と、振動板４３と、複数の圧電素子４４と、カバー基板４５とを有している。
ここで、ノズル基板４１と振動板４３とは、キャビティ基板４２を介して接合されている。

そして、キャビティ基板４２には、厚さ方向に貫通する異形孔が形成され、これにより、ノズル基板４１と振動板４３との間には、複数のキャビティ４２１と、この複数のキャビティ４２１と連通するリザーバ４２２とが形成されている。
また、リザーバ４２２内には、温度センサ４６が設けられている。この温度センサ４６は、リザーバ４２２内（後述する管体８１と液滴吐出ヘッド４０との接続部付近）の液状材料Ｌの温度を検出するものである。

温度センサ４６としては、特に限定されず、例えば、熱電対、サーミスタ等を用いることができる。
なお、温度センサ４６の設置箇所は、リザーバ４２２内（特に、後述する管体８１と液滴吐出ヘッド４０との接続部付近）の液状材料Ｌの温度を検出し得る箇所であれば、前述した箇所に限定されず、例えば、管体８１内であってもよいし、液滴吐出ヘッド４０のノズル基板４１上（上面上または下面上）であってもよい。
また、ノズル基板４１には、前述した複数のキャビティ４２１に対応して、複数のノズル（ノズル孔）４１１が形成されている。

一方、振動板４３のキャビティ基板４２側とは反対側の面には、前述した複数のキャビティ４２１に対応して、複数の圧電素子４４が接合されている。この各圧電素子４４は、前述した制御手段６０によって駆動制御される。
また、振動板４３のキャビティ基板４２側とは反対側の面には、カバー基板４５が接合されている。このカバー基板４５には、複数の圧電素子４４を収納するように凹部が形成され、その縁部が振動板４３に接合されている。また、カバー基板４５には、前述したリザーバ４２２に連通する供給孔４５１が形成されている。

このように構成された液滴吐出ヘッド４０では、各圧電素子４４を駆動することにより、駆動する圧電素子４４に対応する振動板４３の部分を変形（振動）させる。これにより、駆動する圧電素子４４に対応するキャビティ４２１の容積（圧力）を変化させ、キャビティ４２１内からノズル４１１を通じて、液状材料Ｌが液滴Ｄとして吐出される（押し出される）。

なお、液滴吐出ヘッド４０は、ピエゾ方式のものに限定されず、例えば、液状材料を加熱して発生した泡（バブル）により液滴として吐出する方式、振動板４３を静電引力により振動させる静電駆動方式等であってもよい。
このような液滴吐出ヘッド４０の供給孔４５１には、図３に示すように、供給管８０を介して、タンク７０が接続されている。これにより、タンク７０から供給管８０を介して液滴吐出ヘッド４０のリザーバ４２２に液状材料Ｌが供給される。

タンク７０は、液状材料Ｌを貯留する貯留部７１と、貯留部７１内の液状材料Ｌを加熱するヒータ７２とを有している。
貯留部７１は、後述する供給管８０の管体８１を介して液滴吐出ヘッド４０に接続され、液状材料Ｌを貯留する。
液状材料Ｌとしては、液滴吐出装置１の用途等によって決定されるものであり、特に限定されず、有機材料を溶媒に溶解した各種溶液、有機材料や無機材料を分散質とし分散媒に分散した各種分散液を用いることができる。

このようなタンク７０は、通常、貯留部７１の容量が比較的大きく、前述した装置本体１０に対して固定的に設置される。なお、貯留部７１の容量が比較的小さい場合には、液滴吐出ヘッド４０とともにＸ方向に移動するように構成することも可能である。この場合、貯留部７１に液状材料Ｌを供給する大型のタンクを別途設け、この大型のタンクを装置本体１０に対して固定的に設置する。このように、タンク７０は、液滴吐出ヘッド４０と大型のタンクとの間に設置した小型の予備タンク（液溜まり）として用いることもできる。

ヒータ７２は、貯留部７１の周囲を囲むように設けられ、貯留部７１内の液状材料Ｌを加熱するものである。
このようなヒータ７２は、電源回路等の通電手段７３に電気的に接続され、通電手段７３からの通電により発熱するようになっている。
また、通電手段７３は、制御手段６０に接続され、制御手段６０によって駆動制御される。これにより、貯留部７１内の液状材料Ｌの温度を所定温度範囲内に維持することができる。また、このように、貯留部７１に貯留された液状材料Ｌを加熱し所定温度範囲内に維持するように構成されていると、管体８１に導入される液状材料Ｌの温度変動を小さく抑えることができる。そのため、後述する供給管８０の管体８１内の液状材料Ｌの温度変動をより確実かつ簡単に抑えることができる。

供給管８０は、その一端がタンク７０の貯留部７１内にもたらされ、他端が液滴吐出ヘッド４０の供給孔４５１に接続されている。
このような供給管８０は、図５に示すように、管体８１と、この管体８１の外側に設けられたヒータ８２と、管体８１およびヒータ８２を覆うように設けられた断熱層８３とを有している。

管体８１は、可撓性を有している。これにより、供給管８０全体を可撓性を有するものとし、第２の移動機構５０による液滴吐出ヘッド４０の移動に伴って、供給管８０全体を曲げ変形させることができる。そのため、第２の移動機構５０によって液滴吐出ヘッド４０が移動しても、タンク７０から供給管８０を介して液滴吐出ヘッド４０に液状材料を供給することができる。

このような管体８１の構成材料としては、管体８１が可撓性を有するとともにヒータ８２からの熱に耐え得る耐熱性を有するものであれば、特に限定されず、樹脂材料、エラストマー材料、ゴム材料等を用いることができるが、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂、ナイロン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドエーテル、ポリエーテルケトン、ポリベンゾオキサゾール等の樹脂材料が好適に用いられ、特に、フッ素系樹脂を用いるのが好ましい。
なお、管体８１の構成材料としては、用いる液状材料Ｌ（溶媒または分散媒）に対して耐性を有するのが好ましいが、管体８１の構成材料自体が液状材料Ｌに対して耐性を有していなくても、管体８１の内周面上に液状材料Ｌに対して耐性を有する被膜を形成すればよい。また、管体８１には、上記の樹脂材料以外の材料が含まれていてもよい。

ヒータ８２は、前述した管体８１内の液状材料Ｌを加熱するものである。ヒータ８２により加熱された液状材料Ｌは、低粘度化される。
このようなヒータ８２は、発熱体８２１と、被覆層８２２とを有している。
発熱体８２１は、前述した管体８１の外側に設けられている。また、発熱体８２１は、管体８１の長手方向に沿って延在している。

本実施形態では、発熱体８２１は、管体８１の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられている。これにより、管体８１の長手方向での全域に亘って均一に液状材料Ｌを加熱することができる。そのため、管体８１の長手方向での全域に亘って液状材料Ｌの温度を均一化し、液滴吐出ヘッド４０に供給される液状材料Ｌの粘度変動をより確実に抑えることができる。

なお、発熱体８２１は、管体８１の長手方向における一部に設けられていてもよい。この場合、発熱体８２１は、管体８１の長手方向における少なくとも液滴吐出ヘッド４０側の端部に設けられているのが好ましい。これにより、液滴吐出ヘッド４０に供給される液状材料Ｌの粘度変動をより確実に抑えることができる。

また、発熱体８２１は線状をなしている。本実施形態では、発熱体８２１の横断面は、円形をなしている。
発熱体８２１が線状をなしていると、発熱体８２１が管体８１の可撓性を阻害するのを防止することができる。なお、発熱体８２１の横断面形状は、円形に限らず、楕円形、正方形、長方形等であってもよい。また、発熱体８２１は、帯状をなしていてもよい（横断面形状が扁平形状であってもよい）。

また、本実施形態では、発熱体８２１は、管体８１の外周に沿って螺旋状に巻回されている。これにより、管体８１内の液状材料Ｌを均一に加熱することができる。また、発熱体８２１が管体８１の特定の方向のみの可撓性を阻害するのを防止することができる。したがって、第２の移動機構５０による液滴吐出ヘッド４０の移動に伴って、管体８１（供給管８０全体）を曲げ変形させることができる。

なお、発熱体８２１を管体８１の周方向での特定の位置に偏在させてもよい。この場合、管体８１の特定の方向での可撓性を向上させることができる。これにより、第２の移動機構５０による液滴吐出ヘッド４０の移動に伴って管体８１が曲げ変形する際に、管体８１の曲げ方向を特定の方向に限定することができる。そのため、例えば、供給管８０と他の物体との不本意な接触を防止し、供給管８０の損傷を防止することができる。

このような発熱体８２１の構成材料としては、発熱体８２１が通電により発熱することができれば、特に限定されないが、例えば、カーボン系材料、ニッケル、クロム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。
また、発熱体８２１の構成材料として、カーボン系材料等、自己温度調節機能（ＰＴＣ）を有する材料を用いると、温度センサや複雑な制御手段を用いなくても、発熱体８２１の発熱量を所定範囲内に維持することができる。その結果、液滴吐出装置１の構成を簡単化することができる。

また、自己温度調節機能を有する材料は、電圧を印加すると、ジュール熱により、当該材料自体の温度が上昇するが、一旦所定温度に到達すると電気抵抗が急激に高くなり、すなわち、電流が抑えられ、所定温度を維持することができる。したがって、発熱体８２１の過昇温を防止し、その結果、液状材料Ｌの劣化、管体８１の損傷等を防止することができる。

また、発熱体８２１の直径は、発熱体８２１の構成材料や発熱体８２１に必要な発熱量などによって適宜選択され、特に限定されないが、例えば、１０μｍ〜２ｍｍであるのが好ましい。
また、発熱体８２１の直径または横断面積は、発熱体８２１の長手方向での全域において一定であってもよいし、異なる部分を有していてもよい。発熱体８２１の直径または横断面積が発熱体８２１の長手方向での全域において一定である場合、ヒータ８２をその長手方向全域に亘って均一に発熱させることができる。一方、発熱体８２１の直径または横断面積が発熱体８２１の長手方向での全域において異なる部分を有する場合、ヒータ８２をその長手方向での特定部位の発熱量を高めたり低めたりすることができる。

また、螺旋状に巻回された発熱体８２１の螺旋のピッチは、発熱体８２１の長手方向での全域において一定であってもよいし、異なる部分を有していてもよい。発熱体８２１の螺旋のピッチが発熱体８２１の長手方向での全域において一定である場合、ヒータ８２をその長手方向全域に亘って均一に発熱させることができる。一方、発熱体８２１の螺旋のピッチが発熱体８２１の長手方向での全域において異なる部分を有する場合、ヒータ８２をその長手方向での特定部位の発熱量を高めたり低めたりすることができる。

このような発熱体８２１の外表面（外周面）上には、耐熱性および絶縁性を有する被覆層８２２が設けられている。これにより、発熱体８２１の発熱による管体８１の損傷、液状材料Ｌの変質・劣化、発熱体８２１のショート等の問題の発生を防止することができる。
このような被覆層８２２の構成材料としては、発熱体８２１の発熱に耐え得るとともに絶縁性を有していれば、特に限定されず、各種無機材料や各種有機材料を用いることができるが、シリコーン樹脂等が好適に用いられる。なお、被覆層８２２は、発熱体８２１の配置、管体８１の構成材料等によっては、省略してもよい。

また、被覆層８２２の形成方法としては、例えば、スプレー熱分解法、スパッタリング、ディッピング法等を用いてもよいし、管状の被覆層（チューブ）８２２を予め用意（形成）し、その内部に発熱体８２１を挿入（挿通）させることによって形成してもよい。
また、被覆層８２２の厚さは、前述したような絶縁性を発揮することができれば、特に限定されないが、例えば、１〜１０００μｍであるのが好ましい。

このような管体８１およびヒータ８２（発熱体８２１）を一括して外側から覆うように、断熱性を有する断熱層（断熱チューブ）８３が設けられている。これにより、管体８１内の液状材料Ｌの温度変動をより確実に抑制することができる。
このような断熱層８３の構成材料としては、断熱層８３が断熱性を有するとともに発熱体８２１の発熱に耐え得る耐熱性を有するものであれば、特に限定されず、各種有機材料、各種無機材料を用いることができる。

また、断熱層８３は、断熱性向上のため、微細な多数の空孔が形成された多孔質体で構成されてもよいし、断熱層８３の内周面付近に熱反射性を有する金属薄膜が形成されていてもよい。また、断熱層８３は、織物または編み物、あるいは、不織布のような形態をなすものであってもよく、この場合、樹脂材料またはゴム材料に含浸させてもよい。
また、断熱層８３は、遮光性を有するのが好ましい。すなわち、断熱層８３が、遮光性を有する遮光層を兼ねているのが好ましい。管体８１の外周側を覆うように遮光性を有する遮光層が設けられていると、液状材料Ｌが光硬化性を有する場合、管体８１内の液状材料Ｌの不本意な硬化を防止することができる。この場合、断熱層８３の構成材料としては、液状材料Ｌが光硬化する光の波長に関し遮光性を有していれば、透明性を有していてもいなくてもよい。

また、断熱層８３の厚さは、前述したような断熱性を発揮することができれば、特に限定されないが、例えば、０．１〜３ｍｍであるのが好ましい。
このようなヒータ８２の発熱体８２１は、電源回路等の通電手段８４に電気的に接続され、通電手段８４からの通電により発熱するようになっている。より具体的には、通電手段８４は、発熱体８２１の長手方向での両端部間に電圧を印加することで、発熱体８２１の長手方向でのほぼ全域に亘って発熱させるようになっている。

また、通電手段８４は、制御手段６０に接続され、温度センサ４６の検出温度に基づいて制御手段６０によって駆動制御される。これにより、管体８１から液滴吐出ヘッド４０に供給される液状材料Ｌの温度を所望の温度範囲以内に維持することができる。
このように、発熱体８２１の発熱量を調整することで、管体８１から液滴吐出ヘッド４０に供給される液状材料Ｌの温度を所定温度範囲以内に維持することができるように構成されていると、液滴吐出ヘッド４０に供給される液状材料Ｌの粘度変動をより確実に抑えることができる。

また、制御手段６０は、液滴吐出ヘッド４０の単位時間当たりの液滴吐出量に基づいて、通電手段８４の作動を制御するのが好ましい。例えば、制御手段６０は、前述した記憶手段６２に格納された描画パターンデータに基づいて、ベタ画像を形成する場合のような液滴吐出量が比較的多い場合には、通電手段８４の通電量を増やし、線画や文字を形成する場合のような液滴吐出が比較的少ない場合には、通電手段８４の通電量を少なくするのが好ましい。これにより、管体８１内の液状材料Ｌの流速の変化に応じて、発熱体８２１の発熱量を調整することができる。そのため、管体８１内の液状材料Ｌの流速が変化しても、管体８１内の液状材料Ｌの温度変動を抑えることができる。

以上説明したような第１実施形態にかかる液滴吐出装置１によれば、管体８１内の液状材料Ｌを加熱することで低粘度化することができる。また、通電手段８４の通電量を調整することで発熱体８２１の発熱量を迅速かつ正確に制御することができるので、管体８１内の液状材料Ｌの温度変動を抑えることができる。このようなことから、液滴吐出ヘッド４０に供給される液状材料Ｌを所望の粘度に安定的に（粘度変動を抑えつつ）低粘度化することができる。その結果、本発明に係る液滴吐出装置１は、高精度な液滴吐出を実現することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の液滴吐出装置の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態にかかる供給管の拡大横断面図である。
本実施形態にかかる液滴吐出装置は、供給管の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかる液滴吐出装置と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の液滴吐出装置に関し、第１実施形態の液滴吐出装置との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

本実施形態の液滴吐出装置に備えられた供給管８０Ａは、図６に示すように、管体８１と、管体８１の外周側に設けられたヒータ８２Ａとを有している。
ヒータ８２Ａは、管体８１内の液状材料Ｌを加熱するものである。
このヒータ８２Ａは、管体８１の外表面を覆うように層状をなす発熱体８２１Ａと、発熱体８２１Ａの外表面を覆うように設けられた被覆層８２２Ａとを有している。
このように発熱体８２１Ａが管体８１の外表面を覆うように層状をなすものであると、管体８１内の液状材料Ｌを均一に加熱することができる。また、発熱体８２１Ａを遮光層として機能させることができる。そのため、液状材料Ｌが光硬化性を有する場合、管体８１内の液状材料Ｌの不本意な硬化を防止することができる。

また、本実施形態では、発熱体８２１Ａは、管体８１の長手方向でのほぼ全域に亘って設けられている。これにより、管体８１の長手方向での全域に亘って均一に液状材料Ｌを加熱することができる。
このような発熱体８２１Ａの構成材料としては、前述した第１実施形態における発熱体８２１と同様の材料を用いることができる。

また、発熱体８２１Ａの厚さは、発熱体８２１Ａの構成材料や発熱体８２１Ａに必要な発熱量などによって適宜選択され、特に限定されないが、例えば、１〜５００μｍであるのが好ましい。
このような発熱体８２１Ａ上に設けられた被覆層８２２Ａは、前述した第１実施形態の被覆層８２２と同様の機能を有するものである。

また、被覆層８２２Ａの構成材料としては、前述した第１実施形態の被覆層８２２と同様の材料を用いることができるが、断熱性を有するのが好ましい。すなわち、被覆層８２２Ａは、断熱層を兼ねているのが好ましい。これにより、管体８１内の液状材料Ｌの温度変動をより確実に抑制することができる。この場合、被覆層８２２Ａは、前述した第１実施形態の断熱層８３と同様の構成とすればよい。
以上説明したような第２実施形態にかかる液滴吐出装置によっても、前述した第１実施形態の液滴吐出装置１と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明の液滴吐出装置について、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、本発明の液滴吐出装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、例えば、本発明の液滴吐出装置は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
また、前述した実施形態では、発熱体が管体の外周面よりも外側に設けられている場合を説明したが、発熱体が管体の管壁内部に埋め込まれているような形態であってもよい。

１……液滴吐出装置 １０……装置本体 １１……基台 １２……柱体 １３……キャッピングユニット １４……クリーニングユニット ２０……ステージ ２１…穴 ３０……第１の移動機構 ３１……ガイドレール ３２……スライダ ３３……調整機構 ４０……液滴吐出ヘッド ４１……ノズル基板 ４１１……ノズル ４２……キャビティ基板 ４２１……キャビティ ４２２……リザーバ ４３……振動板 ４４……圧電素子 ４５……カバー基板 ４５１……供給孔 ４６……温度センサ ５０……第２の移動機構 ５１……ガイドレール ５２……スライダ ５３……調整機構 ６０……制御手段 ６１……入力バッファメモリ ６２……記憶手段 ６３……処理部 ６４……走査駆動部 ６５……ヘッド駆動部 ６６……ヒータ駆動部 ６７……ヘッド位置検出手段 ６８……ステージ位置検出手段 ７０……タンク ７１……貯留部 ７２……ヒータ ７３……通電手段 ８０、８０Ａ……供給管 ８１……管体 ８２、８２Ａ……ヒータ ８２１、８２１Ａ……発熱体 ８２２、８２２Ａ……被覆層 ８３……断熱層 ８４……通電手段 Ｌ……液状材料 Ｄ……液滴

Claims (13)

1. 液状材料を液滴として吐出するノズルを備える液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴吐出ヘッドに接続され、前記液滴吐出ヘッドに前記液状材料を供給する管体と、
   前記管体の外周側または管壁内に設けられ、通電により発熱する発熱体と、
   前記発熱体に通電する通電手段とを有することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記発熱体の発熱量を調整することで、前記管体から前記液滴吐出ヘッドに供給される前記液状材料の温度を所定温度範囲以内に維持するように構成されている請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記管体と前記液滴吐出ヘッドとの接続部付近の前記液状材料の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサの検出温度に基づいて、前記通電手段の作動を制御する制御手段とを有する請求項２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記管体を介して前記液滴吐出ヘッドに接続され、前記液状材料を貯留する貯留部を有し、前記貯留部に貯留された前記液状材料を加熱し所定温度範囲内に維持するように構成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
5. 前記液滴吐出ヘッドの単位時間当たりの液滴吐出量に基づいて、前記通電手段の作動を制御するように構成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
6. 前記発熱体は、自己温度調整機能を有する材料で構成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
7. 前記発熱体は、前記管体の長手方向における少なくとも前記液滴吐出ヘッド側の端部に設けられている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
8. 前記発熱体は、線状または帯状をなしている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
9. 前記発熱体は、前記管体の外周に沿って螺旋状に巻回されている請求項８に記載の液滴吐出装置。
10. 前記発熱体は、前記管体の外表面を覆うように層状をなしている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
11. 前記発熱体の外表面上には、耐熱性および絶縁性を有する被覆層が設けられている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
12. 前記管体および前記発熱体を一括して外側から覆うように設けられ、断熱性を有する断熱層を有する請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
13. 前記管体の外周側を覆うように設けられ、遮光性を有する遮光層を有する請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。

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