液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの冷却方法
【課題】吐出ヘッドの温度上昇を防止することができ、機能液の消費量を削減し、生産性を向上させることができる液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの冷却方法を提供する。
【解決手段】複数のノズルが設けられたノズル面２１ａの各ノズルから機能液の液滴を吐出する吐出ヘッド２と、ノズル面２１ａをワイピングするワイプ部７０と、を備え、ワイプ部７０は、シートに無機材料の粉末を保持させたワイプ材７１を有する。
【解決手段】複数のノズルが設けられたノズル面２１ａの各ノズルから機能液の液滴を吐出する吐出ヘッド２と、ノズル面２１ａをワイピングするワイプ部７０と、を備え、ワイプ部７０は、シートに無機材料の粉末を保持させたワイプ材７１を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基材等の表面に液状体の液滴を吐出する液滴吐出装置が知られている。このような液滴吐出装置として、液滴吐出ヘッドのノズル近傍の温度を検出して吐出精度を向上させるものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、吐出ヘッドを払拭する払拭部を介してノズル開口面と熱伝導可能な温度センサが設けられ、払拭部によってノズル開口面の任意の位置の温度を検出することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４６７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の液滴吐出装置では、吐出ヘッドの温度上昇を防止できないという課題がある。液滴吐出装置では、液滴を吐出しない待機時に吐出ヘッド内のインク等の機能液の粘度が増加することを防止するため、吐出ヘッドの振動板を液滴吐出時よりも微小な振幅で微振動させている。このような微振動の周波数は例えば数十ｋＨｚ程度である。振動板の微振動を所定時間継続させていると、吐出ヘッドの温度が上昇する。
【０００５】
吐出ヘッドの温度上昇に伴って、吐出ヘッド内の機能液の温度も上昇する。吐出ヘッド内の機能液の温度上昇は、吐出ヘッドの液滴吐出性能に悪影響を及ぼす虞がある。そのため、従来の液滴吐出装置では、定期的に吐出ヘッドのノズルから機能液を吸引して吐出ヘッド内の機能液を排出し、外部から新たな機能液を補充することで吐出ヘッド内の機能液の温度を低下させていた。しかし、吸引によって吐出ヘッド内の機能液の温度を低下させる場合には、機能液の消費量が増加するだけでなく、吸引工程の増加により生産性が低下してしまうという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、液滴吐出ヘッド内の機能液の温度上昇を防止することができ、機能液の消費量を削減し、かつ、生産性を向上させることができる液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの冷却方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、複数のノズルが設けられたノズル面の各ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記ノズル面をワイピングするワイプ部と、を備えた液滴吐出装置であって、前記ワイプ部は、シートに無機材料の粉末を保持させたワイプ材を有することを特徴とする。
【０００８】
このように構成することで、ワイプ材を液滴吐出ヘッドのノズル面に接触させ、ノズル面の熱を吸熱し、ノズル面を冷却することができる。
ここで、ワイプ材としてシートを用いることで、ブレード状のワイプ材と比較してノズル面とワイプ材との接触面積が大きくなる。また、ワイプ材には無機材料の粉末が保持されているので、ノズル面の熱を無機材料の粉末に吸熱させることができる。また、ノズル面の熱を吸熱して温度が上昇したワイプ材をノズル面から離間させることで、ノズル面から吸収した熱を大気中に放熱させることができる。したがって、ワイプ材を用いてノズル面を冷却する際に、より効率よくノズル面を冷却することができる。
また、液滴吐出ヘッドのノズル面を冷却することで、液滴吐出ヘッド内部の機能液の温度を低下させることができる。そのため、従来のような機能液の温度を低下させるための吸引工程が不要になる。したがって、機能液の消費量を削減し、かつ、生産性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の液滴吐出装置は、前記無機材料は、窒化アルミニウムであることを特徴とする。
【００１０】
このように構成することで、無機材料の吸熱性を良好にして、より効率よくノズル面を冷却することができる。
【００１１】
また、本発明の液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドに対して冷却用の空気を供給する空気供給手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
このように構成することで、液滴吐出ヘッドの熱を空気によって奪い、液滴吐出ヘッドを冷却することができる。
【００１３】
また、本発明の液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドの表面に放熱シートが貼付されていることを特徴とする。
【００１４】
このように構成することで、液滴吐出ヘッドの熱を吸熱シートによって吸熱し、大気中に放熱することができる。
【００１５】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの冷却方法は、複数のノズルが設けられたノズル面の各ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの冷却方法であって、前記ノズル面に、シートに無機材料の粉末を保持させたワイプ材を接触させて冷却する冷却工程を有することを特徴とする。
【００１６】
このように冷却することで、ワイプ材を液滴吐出ヘッドのノズル面に接触させ、ノズル面の熱を吸熱し、ノズル面を冷却することができる。
ここで、ワイプ材としてシートを用いることで、ブレード状のワイプ材と比較してノズル面とワイプ材との接触面積の大きくなる。また、ワイプ材には無機材料の粉末が保持されているので、ノズル面の熱を無機材料の粉末に吸熱させることができる。また、ノズル面の熱を吸熱して温度が上昇したワイプ材をノズル面から離間させることで、ノズル面から吸収した熱を大気中に放熱させることができる。したがって、ワイプ材を用いてノズル面を冷却する際に、より効率よくノズル面を冷却することができる。
また、液滴吐出ヘッドのノズル面を冷却することで、液滴吐出ヘッド内部の機能液の温度を低下させることができる。そのため、従来のような機能液の温度を低下させるための吸引工程が不要になる。したがって、機能液の消費量を削減し、かつ、生産性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの冷却方法は、前記冷却工程は、前記ワイプ材によって前記ノズル面をワイピングするワイピング工程と同時に行うことを特徴とする。
【００１８】
このように冷却することで、液滴吐出ヘッドを冷却する際に、工程数が増加することを防止して、生産性を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの冷却方法は、前記液滴吐出ヘッドに空気を供給して冷却することを特徴とする。
【００２０】
このように冷却することで、液滴吐出ヘッドの熱を供給した空気によって奪い、液滴吐出ヘッドを冷却することができる。また、液滴を吐出する工程や上記のワイプ材による冷却工程と並行して液滴吐出ヘッドを冷却することが可能になる。したがって、より効率よく液滴吐出ヘッドを冷却してより効果的に機能液の温度上昇を防止することができる。
【００２１】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの冷却方法は、前記液滴吐出ヘッドの温度を測定し、前記温度を所定の温度に制御することを特徴とする。
【００２２】
このように冷却することで、液滴吐出ヘッドの温度が許容温度以上の温度に上昇することを防止して液滴の吐出性能が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態における液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における液滴吐出ヘッドを示す図であり、（ａ）は部分断面側面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】本発明の実施の形態における液滴吐出ヘッドの拡大断面図である。
【図４】図１に示す液滴吐出装置のステージの側面図である。
【図５】本発明の実施の形態における液滴吐出ヘッド及びワイプ部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、部材毎に縮尺を適宜変更している。以下では、基板の搬送方向をＸ軸方向、基板の上面に垂直な方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする直交座標系を用いて説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置１の一例を示す斜視図である。
図１に示すように、液滴吐出装置１は、インク等の機能液の液滴を吐出する吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）２と、基板Ｐを載置するステージ３と、吐出ヘッド２を移動させる第１駆動ユニット４と、ステージ３を移動させる第２駆動ユニット５と、吐出ヘッドに冷却用の空気を供給する空気供給装置（空気供給手段）６と、液滴吐出装置１全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。
【００２６】
図２（ａ）は、吐出ヘッド２の部分断面図である。図２（ｂ）は、吐出ヘッドの底面図である。図３は、図２（ａ）の拡大図である。
図２（ａ）に示すように、吐出ヘッド２は、ヘッド本体１０と、流路ユニット２０と、アクチュエーターユニット３０と、導入針ユニット４０と、空冷部５０と、を有している。
【００２７】
ヘッド本体１０は、図２（ａ）示すように中空箱状部材であり、ヘッド本体１０の内部には、流路１１及び収容室１２が形成されている。流路１１はヘッド本体１０を高さ方向に貫通するように形成されている。流路１１の上端はパッキン（図示略）を介して導入針ユニット４０内部の機能液供給路に連通されている。流路１１の下端は、流路ユニット２０内の共通インク室２５（図３参照）に連通されており、導入針ユニット４０から導入されたインク等の機能液が流路１１を通じて流路ユニット２０に供給されるようになっている。
流路ユニット２０の下端面（ノズル面２１ａ）には、図２（ｂ）に示すように、流路ユニット２０に供給された機能液を吐出する複数のノズル２２が形成されている。
【００２８】
流路ユニット２０は、図３に示すように、ノズルプレート２１、流路基板２３及び振動板２４を有している。これらノズルプレート２１、流路基板２３及び振動板２４はこの順に積層された状態になっており、不図示の接着剤で接合され一体化されている。
【００２９】
ノズルプレート２１は、吐出ヘッド２の下端に流路基板２３の下部を閉塞するように設けられている。ノズルプレート２１には複数のノズル２２がノズルプレート２１を貫通するように設けられ、下面のノズル面２１ａにそれぞれ開口されている（図２（ｂ）参照）。
【００３０】
流路基板２３は、内部に共通インク室２５、機能液供給口２６及び圧力室２７が形成されている。共通インク室２５は複数のノズル２２に共通して設けられ、流路１１から供給された機能液を貯留するようになっている。また、共通インク室２５は、機能液供給口２６を介して連通する圧力室２７の各々に機能液を供給するようになっている。圧力室２７はノズル２２毎に区画され、振動板２４の振動によって内部の容積が変化するようになっている。
【００３１】
振動板２４は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板２４の圧力室２７に対応する部分には、エッチングなどによって支持板を環状に除去することで、圧電駆動素子３１の先端面が接合される島部２８が形成されている。この島部２８は、ダイヤフラム部として機能する。
【００３２】
振動板２４は、圧電駆動素子３１の作動に応じて島部２８の周囲の弾性フィルムが弾性変形するように構成されている。流路基板２３の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部２９として機能するようにもなっている。このコンプライアンス部２９に相当する部分についてはダイヤフラム部と同様にエッチングなどにより支持板が除去され弾性フィルムだけが残った状態になっている。
【００３３】
アクチュエーターユニット３０は、ヘッド本体１０の収容室１２に収容され、櫛歯状に配列された複数の圧電駆動素子３１と、この圧電駆動素子３１が接合される固定板３２と、制御装置７からの駆動信号を圧電駆動素子３１に供給するフレキシブルケーブル３３とから構成される。圧電駆動素子３１は各々のノズル２２に対応して設けられ、一端が固定板３２上に接合されている。圧電駆動素子３１の他端は固定板３２の先端面よりも突出し、振動板２４の島部２８に固定されている。アクチュエーターユニット３０は、収容室１２の内壁面に固定板３２を接着することで収容室１２内に固定されている。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、導入針ユニット４０は、インク等の機能液を供給するチューブ４１が接続される機能液導入針４２を備えている。機能液導入針４２はチューブ４１に接続される先端部ほど径が細くなる先細の中空管状に設けられている。チューブを介して機能液導入針４２に供給されたインク等の機能液は、導入針ユニット４０内部の供給路（図示略）を介してヘッド本体１０の機能液供給流路１１に供給されるようになっている。
【００３５】
空冷部５０は、導入針ユニット４０とヘッド本体１０との間に設けられた中空部である。空冷部５０には、空冷部５０に冷却用の圧縮空気を供給すると共に、空冷部５０から排出された圧縮空気を回収する空気管５１が接続されている。空気管５１は、図１に示すように、空気供給部６に接続されている。空気供給部６は、制御装置７によって空気の供給量を制御できるようになっている。
【００３６】
図１及び図２（ａ）に示すように、吐出ヘッド２の側面には、放熱シート６０が貼付されている。放熱シート６０は、例えば放熱シリコーンゴムにより形成され、熱伝導性が良好な接着剤を介して直方体箱状の吐出ヘッド２の四方の側面の全てに貼付されている。放熱シート６０の熱伝導率は、例えば１．３Ｗ／ｍ・℃である。放熱シート６０の四隅には、例えば熱電対等の温度センサー６１が設けられている。温度センサー６１は、制御装置７に接続され、温度に応じた信号を制御装置７に伝送するようになっている。
【００３７】
例えば吐出ヘッド２の長手方向の幅Ｗ１が３２ｍｍ、短手方向の幅Ｗ２が１３ｍｍ、高さＨが１２ｍｍである場合には、長手方向の側面の放熱シート６０の寸法は例えば１０ｍｍ×３０ｍｍ程度に形成する。また、短手方向の側面の放熱シートの寸法は、例えば１０ｍｍ×１３ｍｍ程度に形成する。
【００３８】
図１に示すように、第１駆動ユニット４は、吐出ヘッド２を支持する支持機構４Ａと、支持機構４Ａを介して吐出ヘッドを回転及び移動させるアクチュエーター４Ｂとを含む。第１駆動ユニット４は、吐出ヘッド２を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向に移動させることができるようになっている。また、吐出ヘッド２をＺ軸回りに回転させることができるようになっている。
【００３９】
図４は、ステージ３の側面図である。
ステージ３は、図１及び図４に示すようにスライド部材３Ａとホルダ部材３Ｂとにより構成されている。スライド部材３Ａは、ベース部材９上のＹ軸方向に延在するレール状のガイド部材８に沿ってスライド可能に設けられている。スライド部材３Ａ上には、基板Ｐを位置決めした状態で保持するホルダ部材３Ｂが設けらている。ホルダ部材３Ｂは、基板Ｐをその表面がＸＹ平面と略平行となるように保持する。
【００４０】
第２駆動ユニット５は、スライド部材３Ａをガイド部材８に沿ってスライドさせる第１駆動部５Ａと、ホルダ部材３Ｂをスライド部材３Ａ上で微動させる第２駆動部５Ｂとにより構成されている。第１駆動部５Ａは例えばリニアモータ等により構成されている。第２駆動部５Ｂは、例えばピエゾ素子等の複数のアクチュエータにより構成され、ホルダ部材３Ｂをスライド部材３Ａに対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向、及び各軸回りに微動させることができるようになっている。
制御装置７は、第１駆動ユニット４及び第２駆動ユニット５を制御することで、ステージ３上の所望の位置に吐出ヘッド２を配置させるようになっている。
【００４１】
図５（ａ）及び図５(ｂ)は、液滴吐出装置１のワイプ部７０を示す側面図である。
液滴吐出装置１は、図５（ａ）に示すワイプ部７０を備えている。なお、図１においてはワイプ部７０の図示を省略している。ワイプ部７０は、図１に示すベース部材９上に配置され、主に、吐出ヘッド２のノズル面２１ａをワイピングするワイプ材７１と、ワイプ材７１に張力を付与する一対のローラー７２，７３とにより構成されている。
【００４２】
ワイプ材７１は、例えばＰＥＴ等の樹脂材料の繊維により形成されたシートに、有機バインダー、無機粉末及び溶媒からなるスラリーを圧入して含浸させ、乾燥させることにより形成されている。これにより、ワイプ材７１は、シートの繊維間の隙間や表面に無機材料の粉末が保持された状態となっている。本実施形態では、無機材料として熱伝導率が高く熱伝導性が良好な窒化アルミニウムを用いている。
【００４３】
ワイプ材７１の有機バインダーとしては、アクリルエマルジョン。ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、水溶性フェノール等を用いることができる。
無機材料としては、窒化アルミニウム以外にも、カオリン、石英、長石、タルタ、セリサイト、フライアッシュ、炭酸カルシウム等を用いることができる。無機材料の粉末は、可能な限り比重の小さいものを用いることが望ましい。
【００４４】
無機材料として窒化アルミニウムを用いる場合には、窒化アルミニウムの粉末をスラリーの調整前に８００℃〜１０５０℃で仮焼きし、窒化アルミニウムの粉末の表面を酸化アルミニウムで被覆する。これにより、スラリー調整中の窒化アルミニウムの加水分解を抑制し、熱伝導性の高い粉末を得ることができる。
【００４５】
ワイプ材７１は、例えば、ローラー７２，７３によって張力を加えられ、図５（ａ）に示すように、側面視でステージ３をＸ軸方向に跨ぐように掛け渡されている。ワイプ材７１は、例えば、長さ６ｍ、幅３５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの帯状のものが筒状に巻かれたロールが用いられる。ワイプ材７１のロールは一方のローラー７２側に配置され、ロールから引き出されたワイプ材は７１、他方のローラー６３側に配置された巻取り部（図示略）によって巻き取られるようになっている。
【００４６】
ワイプ部７０と吐出ヘッド２とは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に相対的に移動可能に設けられている。本実施形態では、ワイプ部７０はベース部材９上に固定され、吐出ヘッド２を移動させることで、ワイプ部７０と吐出ヘッド２とを相対的に移動させる。これにより、図５（ｂ）に示すように、吐出ヘッド２のノズル面２１ａとワイプ材７１とを接触させることができるようになっている。
【００４７】
図１に示す液滴吐出装置１に液滴を吐出させて基板Ｐ上に配置させる液滴吐出工程では、制御装置７は、まず、不図示の機能液供給部からインク等の機能液を供給させ、図２（ａ）に示すチューブ４１を介してインク等の機能液を吐出ヘッド２の導入針ユニット４０の機能液導入針４２に供給する。機能液導入針４２に供給された機能液は、導入針ユニット４０内部の供給路（図示略）を介してヘッド本体１０の流路１１に供給される。流路１１に供給された機能液は、図３に示す流路ユニット２０の共通インク室２５を満たす。共通インク室２５に満たされた機能液は、各々の機能液供給口２６を介して各々の圧力室２７に導入される。次いで制御装置７によって予め吐出ヘッド２を基板Ｐ上の所定の位置に移動させる。
【００４８】
次に、制御装置７は各々の圧電駆動素子３１にフレキシブルケーブル３３を介して所定の電圧波形を印加して、各々の圧電駆動素子３１を電圧波形に応じて伸縮させる。これにより、振動板２４が振動し、圧力室２７の容積が変化する。圧力室２７の容積変化は圧力室２７内の圧力変化を生じさせる。この圧力変化に伴う各々の圧力室２７内の機能液の圧力上昇によって、各々のノズル２２から機能液の液滴Ｄが吐出される。制御装置７は、吐出ヘッド２を基板Ｐに対して移動させながら、基板Ｐ上の所定の位置に機能液の液滴Ｄを配置していく。
【００４９】
吐出ヘッド２に液滴Ｄを吐出させず待機させる際には、制御装置７によって圧電駆動素子３１に電圧波形として微振動波形を印加する。微振動波形は、例えば数十ｋＨｚの周波数で印加される。微振動波形が印加された圧電駆動素子３１は、振動板２４を微振動させるが、液滴Ｄが吐出されるほど圧力室２７の圧力は上昇しない。そのため、ノズル２２からは液滴Ｄが吐出されず、圧力室２７等に貯留された機能液が微振動する。振動板２４を微振動させ、圧力室２７等に貯留された機能液を微振動させることで、機能液の粘度が増加することを防止している。
【００５０】
圧電駆動素子３１へ微振動波形を印加すると、圧電駆動素子３１において熱が発生し、吐出ヘッド２の温度が上昇する。
制御装置７は、吐出ヘッド２の温度を温度センサー６１によって測定し、所定の温度以上の温度を検出した場合に、以下の冷却工程を実施する。
【００５１】
（冷却工程）
制御装置７は、図５（ｂ）に示すように吐出ヘッド２を移動させて、ワイプ部７０のワイプ材７１と吐出ヘッド２のノズル面２１ａを接触させる。さらに不図示の巻取り部によってワイプ材７１を巻き取ることでワイプ材７１を吐出ヘッド２のノズル面２１ａに対して相対的に移動させる。このとき、吐出ヘッド２をワイプ材７１の巻き取り方向と逆の方向に移動させてワイプ材７１と吐出ヘッド２の相対速度を増加させるようにしてもよい。
【００５２】
ここで、本実施形態のワイプ材７１は、無機材料の粉末が保持されたシートであるため、ワイプ材７１をノズル面２１ａに接触させることで、ノズル面２１ａの熱をワイプ材７１によって吸熱し、ノズル面２１ａを冷却することができる。
【００５３】
また、ワイプ材７１を摩擦熱が問題にならない程度の速度でノズル面２１ａに対して相対的に移動させることで、ノズル面２１ａの熱を吸熱して温度が上昇したワイプ材７１をノズル面２１ａから離間させ、熱を吸収していない低温のワイプ材７１をノズル面２１ａに常に接触させることができる。
【００５４】
また、ノズル面２１ａの熱を吸熱して温度が上昇したワイプ材７１をノズル面２１ａから離間させることで、ノズル面２１ａから吸収した熱を大気中に放熱させることができる。したがって、ワイプ材７１を用いてノズル面２１ａを冷却する際に、より効率よくノズル面２１ａを冷却することができる。
【００５５】
また、ワイプ材７１としてシートを用いることで、ブレード状のワイプ材と比較してノズル面２１ａとワイプ材７１との接触面積が大きくなる。これにより、ワイプ材７１によってノズル面２１ａからより多くの熱を奪うことが可能になる。
【００５６】
また、ワイプ材７１には無機材料の粉末が保持されているので、ノズル面２１ａの熱を無機材料の粉末に吸熱させることができる。
また、ワイプ材７１に保持させる無機材料の粉末として、吸熱性が良好な窒化アルミニウムの粉末を用いることで、ワイプ材７１の吸熱性を良好にしてより効率よくノズル面２１ａを冷却することが可能になる。
【００５７】
ノズル面２１ａが冷却されると、図３に示すように、吐出ヘッド２内部の圧力室２７や共通インク室２５等に貯留された機能液の温度が低下する。そのため、従来、機能液の温度を低下させるために行っていた吸引工程が不要になるか、又は回数を減少させることが可能になる。したがって、機能液の消費量を削減し、かつ、生産性を向上させることができる。
【００５８】
本実施形態では、冷却工程は、ワイプ材７１によってノズル面２１ａを擦るようにワイピングし、ノズル面２１ａに付着して粘度が増加したインク等の機能液を除去するワイピング工程を兼ねている。このように冷却工程とワイピング工程を同時に実施することができるので、吐出ヘッド２を冷却する際の工程数の増加を防止でき、生産性を向上させることができる。
【００５９】
制御装置７は、ワイプ部７０によるノズル面２１ａの冷却と並行して、図１に示す空気供給部６によって吐出ヘッド２に対して冷却用の圧縮空気を供給する。空気供給部６によって供給された圧縮空気は図２（ａ）に示す空気管５１を介して吐出ヘッド２の空冷部５０に供給される。空冷部５０に供給された圧縮空気はヘッド本体１０の熱を奪いヘッド本体１０を冷却する。ヘッド本体１０を冷却して温度が上昇した圧縮空気は、空気管５１を介して空気供給部６に回収される。
【００６０】
このように、吐出ヘッド２の空冷部５０に圧縮空気を供給することで、ヘッド本体１０の温度が低下し、流路ユニット２０の温度も低下する。流路ユニット２０の温度が低下すると、共通インク室２５や圧力室２７に貯留された機能液の温度が低下する。このように、ワイプ部７０によるノズル面２１ａの冷却と並行して、圧縮空気によってヘッド本体１０を冷却することで、より効率よく吐出ヘッド２を冷却することが可能になる。圧縮空気によるヘッド本体１０の冷却は、ワイプ部７０によるノズル面２１ａの冷却と並行して行うだけでなく、吐出ヘッド２によって液滴を吐出する工程と並行して行ってもよい。
【００６１】
また、図１及び図２（ａ）に示すように、吐出ヘッド２の四方の側面の全てに放熱シート６０が貼付されている。これにより、吐出ヘッド２の熱を放熱シート６０によって吸熱し、大気中に放熱することができる。したがって、吐出ヘッド２をより効率よく冷却することが可能になる。また、放熱シート６０は長寿命であり、吐出ヘッド２の寿命が尽きるまで交換する必要が無い。
【００６２】
制御装置７は、温度センサー６１によって吐出ヘッド２の温度をモニタリングし、検出温度が所定の温度以下になれば、冷却工程を終了する。
このように、吐出ヘッド２の温度を温度センサー６１によって測定し、制御装置７によって吐出ヘッド２の温度を所定の温度に制御することで、吐出ヘッド２及び内部の機能液の温度が許容温度以上の温度に上昇することを防止することができる。これにより、液滴の吐出性能が低下することを防止できる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態の液滴吐出装置１及び吐出ヘッド２の冷却方法によれば、吐出ヘッド２内の機能液の温度上昇を防止することができ、機能液の消費量を削減し、かつ、液滴と出装置の生産性を向上させることができる。
【００６４】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、冷却工程はワイピング工程とは別に単独で行ってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１ 液滴吐出装置、２ 吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）、６ 空気供給部（空気供給手段）、２１ａ ノズル面、２２ ノズル、６０ 放熱シート、７０ ワイプ部、７１ ワイプ材、Ｄ 液滴
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基材等の表面に液状体の液滴を吐出する液滴吐出装置が知られている。このような液滴吐出装置として、液滴吐出ヘッドのノズル近傍の温度を検出して吐出精度を向上させるものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、吐出ヘッドを払拭する払拭部を介してノズル開口面と熱伝導可能な温度センサが設けられ、払拭部によってノズル開口面の任意の位置の温度を検出することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４６７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の液滴吐出装置では、吐出ヘッドの温度上昇を防止できないという課題がある。液滴吐出装置では、液滴を吐出しない待機時に吐出ヘッド内のインク等の機能液の粘度が増加することを防止するため、吐出ヘッドの振動板を液滴吐出時よりも微小な振幅で微振動させている。このような微振動の周波数は例えば数十ｋＨｚ程度である。振動板の微振動を所定時間継続させていると、吐出ヘッドの温度が上昇する。
【０００５】
吐出ヘッドの温度上昇に伴って、吐出ヘッド内の機能液の温度も上昇する。吐出ヘッド内の機能液の温度上昇は、吐出ヘッドの液滴吐出性能に悪影響を及ぼす虞がある。そのため、従来の液滴吐出装置では、定期的に吐出ヘッドのノズルから機能液を吸引して吐出ヘッド内の機能液を排出し、外部から新たな機能液を補充することで吐出ヘッド内の機能液の温度を低下させていた。しかし、吸引によって吐出ヘッド内の機能液の温度を低下させる場合には、機能液の消費量が増加するだけでなく、吸引工程の増加により生産性が低下してしまうという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、液滴吐出ヘッド内の機能液の温度上昇を防止することができ、機能液の消費量を削減し、かつ、生産性を向上させることができる液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの冷却方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、複数のノズルが設けられたノズル面の各ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記ノズル面をワイピングするワイプ部と、を備えた液滴吐出装置であって、前記ワイプ部は、シートに無機材料の粉末を保持させたワイプ材を有することを特徴とする。
【０００８】
このように構成することで、ワイプ材を液滴吐出ヘッドのノズル面に接触させ、ノズル面の熱を吸熱し、ノズル面を冷却することができる。
ここで、ワイプ材としてシートを用いることで、ブレード状のワイプ材と比較してノズル面とワイプ材との接触面積が大きくなる。また、ワイプ材には無機材料の粉末が保持されているので、ノズル面の熱を無機材料の粉末に吸熱させることができる。また、ノズル面の熱を吸熱して温度が上昇したワイプ材をノズル面から離間させることで、ノズル面から吸収した熱を大気中に放熱させることができる。したがって、ワイプ材を用いてノズル面を冷却する際に、より効率よくノズル面を冷却することができる。
また、液滴吐出ヘッドのノズル面を冷却することで、液滴吐出ヘッド内部の機能液の温度を低下させることができる。そのため、従来のような機能液の温度を低下させるための吸引工程が不要になる。したがって、機能液の消費量を削減し、かつ、生産性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の液滴吐出装置は、前記無機材料は、窒化アルミニウムであることを特徴とする。
【００１０】
このように構成することで、無機材料の吸熱性を良好にして、より効率よくノズル面を冷却することができる。
【００１１】
また、本発明の液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドに対して冷却用の空気を供給する空気供給手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
このように構成することで、液滴吐出ヘッドの熱を空気によって奪い、液滴吐出ヘッドを冷却することができる。
【００１３】
また、本発明の液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドの表面に放熱シートが貼付されていることを特徴とする。
【００１４】
このように構成することで、液滴吐出ヘッドの熱を吸熱シートによって吸熱し、大気中に放熱することができる。
【００１５】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの冷却方法は、複数のノズルが設けられたノズル面の各ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの冷却方法であって、前記ノズル面に、シートに無機材料の粉末を保持させたワイプ材を接触させて冷却する冷却工程を有することを特徴とする。
【００１６】
このように冷却することで、ワイプ材を液滴吐出ヘッドのノズル面に接触させ、ノズル面の熱を吸熱し、ノズル面を冷却することができる。
ここで、ワイプ材としてシートを用いることで、ブレード状のワイプ材と比較してノズル面とワイプ材との接触面積の大きくなる。また、ワイプ材には無機材料の粉末が保持されているので、ノズル面の熱を無機材料の粉末に吸熱させることができる。また、ノズル面の熱を吸熱して温度が上昇したワイプ材をノズル面から離間させることで、ノズル面から吸収した熱を大気中に放熱させることができる。したがって、ワイプ材を用いてノズル面を冷却する際に、より効率よくノズル面を冷却することができる。
また、液滴吐出ヘッドのノズル面を冷却することで、液滴吐出ヘッド内部の機能液の温度を低下させることができる。そのため、従来のような機能液の温度を低下させるための吸引工程が不要になる。したがって、機能液の消費量を削減し、かつ、生産性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの冷却方法は、前記冷却工程は、前記ワイプ材によって前記ノズル面をワイピングするワイピング工程と同時に行うことを特徴とする。
【００１８】
このように冷却することで、液滴吐出ヘッドを冷却する際に、工程数が増加することを防止して、生産性を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの冷却方法は、前記液滴吐出ヘッドに空気を供給して冷却することを特徴とする。
【００２０】
このように冷却することで、液滴吐出ヘッドの熱を供給した空気によって奪い、液滴吐出ヘッドを冷却することができる。また、液滴を吐出する工程や上記のワイプ材による冷却工程と並行して液滴吐出ヘッドを冷却することが可能になる。したがって、より効率よく液滴吐出ヘッドを冷却してより効果的に機能液の温度上昇を防止することができる。
【００２１】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの冷却方法は、前記液滴吐出ヘッドの温度を測定し、前記温度を所定の温度に制御することを特徴とする。
【００２２】
このように冷却することで、液滴吐出ヘッドの温度が許容温度以上の温度に上昇することを防止して液滴の吐出性能が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態における液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における液滴吐出ヘッドを示す図であり、（ａ）は部分断面側面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】本発明の実施の形態における液滴吐出ヘッドの拡大断面図である。
【図４】図１に示す液滴吐出装置のステージの側面図である。
【図５】本発明の実施の形態における液滴吐出ヘッド及びワイプ部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、部材毎に縮尺を適宜変更している。以下では、基板の搬送方向をＸ軸方向、基板の上面に垂直な方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする直交座標系を用いて説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置１の一例を示す斜視図である。
図１に示すように、液滴吐出装置１は、インク等の機能液の液滴を吐出する吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）２と、基板Ｐを載置するステージ３と、吐出ヘッド２を移動させる第１駆動ユニット４と、ステージ３を移動させる第２駆動ユニット５と、吐出ヘッドに冷却用の空気を供給する空気供給装置（空気供給手段）６と、液滴吐出装置１全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。
【００２６】
図２（ａ）は、吐出ヘッド２の部分断面図である。図２（ｂ）は、吐出ヘッドの底面図である。図３は、図２（ａ）の拡大図である。
図２（ａ）に示すように、吐出ヘッド２は、ヘッド本体１０と、流路ユニット２０と、アクチュエーターユニット３０と、導入針ユニット４０と、空冷部５０と、を有している。
【００２７】
ヘッド本体１０は、図２（ａ）示すように中空箱状部材であり、ヘッド本体１０の内部には、流路１１及び収容室１２が形成されている。流路１１はヘッド本体１０を高さ方向に貫通するように形成されている。流路１１の上端はパッキン（図示略）を介して導入針ユニット４０内部の機能液供給路に連通されている。流路１１の下端は、流路ユニット２０内の共通インク室２５（図３参照）に連通されており、導入針ユニット４０から導入されたインク等の機能液が流路１１を通じて流路ユニット２０に供給されるようになっている。
流路ユニット２０の下端面（ノズル面２１ａ）には、図２（ｂ）に示すように、流路ユニット２０に供給された機能液を吐出する複数のノズル２２が形成されている。
【００２８】
流路ユニット２０は、図３に示すように、ノズルプレート２１、流路基板２３及び振動板２４を有している。これらノズルプレート２１、流路基板２３及び振動板２４はこの順に積層された状態になっており、不図示の接着剤で接合され一体化されている。
【００２９】
ノズルプレート２１は、吐出ヘッド２の下端に流路基板２３の下部を閉塞するように設けられている。ノズルプレート２１には複数のノズル２２がノズルプレート２１を貫通するように設けられ、下面のノズル面２１ａにそれぞれ開口されている（図２（ｂ）参照）。
【００３０】
流路基板２３は、内部に共通インク室２５、機能液供給口２６及び圧力室２７が形成されている。共通インク室２５は複数のノズル２２に共通して設けられ、流路１１から供給された機能液を貯留するようになっている。また、共通インク室２５は、機能液供給口２６を介して連通する圧力室２７の各々に機能液を供給するようになっている。圧力室２７はノズル２２毎に区画され、振動板２４の振動によって内部の容積が変化するようになっている。
【００３１】
振動板２４は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板２４の圧力室２７に対応する部分には、エッチングなどによって支持板を環状に除去することで、圧電駆動素子３１の先端面が接合される島部２８が形成されている。この島部２８は、ダイヤフラム部として機能する。
【００３２】
振動板２４は、圧電駆動素子３１の作動に応じて島部２８の周囲の弾性フィルムが弾性変形するように構成されている。流路基板２３の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部２９として機能するようにもなっている。このコンプライアンス部２９に相当する部分についてはダイヤフラム部と同様にエッチングなどにより支持板が除去され弾性フィルムだけが残った状態になっている。
【００３３】
アクチュエーターユニット３０は、ヘッド本体１０の収容室１２に収容され、櫛歯状に配列された複数の圧電駆動素子３１と、この圧電駆動素子３１が接合される固定板３２と、制御装置７からの駆動信号を圧電駆動素子３１に供給するフレキシブルケーブル３３とから構成される。圧電駆動素子３１は各々のノズル２２に対応して設けられ、一端が固定板３２上に接合されている。圧電駆動素子３１の他端は固定板３２の先端面よりも突出し、振動板２４の島部２８に固定されている。アクチュエーターユニット３０は、収容室１２の内壁面に固定板３２を接着することで収容室１２内に固定されている。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、導入針ユニット４０は、インク等の機能液を供給するチューブ４１が接続される機能液導入針４２を備えている。機能液導入針４２はチューブ４１に接続される先端部ほど径が細くなる先細の中空管状に設けられている。チューブを介して機能液導入針４２に供給されたインク等の機能液は、導入針ユニット４０内部の供給路（図示略）を介してヘッド本体１０の機能液供給流路１１に供給されるようになっている。
【００３５】
空冷部５０は、導入針ユニット４０とヘッド本体１０との間に設けられた中空部である。空冷部５０には、空冷部５０に冷却用の圧縮空気を供給すると共に、空冷部５０から排出された圧縮空気を回収する空気管５１が接続されている。空気管５１は、図１に示すように、空気供給部６に接続されている。空気供給部６は、制御装置７によって空気の供給量を制御できるようになっている。
【００３６】
図１及び図２（ａ）に示すように、吐出ヘッド２の側面には、放熱シート６０が貼付されている。放熱シート６０は、例えば放熱シリコーンゴムにより形成され、熱伝導性が良好な接着剤を介して直方体箱状の吐出ヘッド２の四方の側面の全てに貼付されている。放熱シート６０の熱伝導率は、例えば１．３Ｗ／ｍ・℃である。放熱シート６０の四隅には、例えば熱電対等の温度センサー６１が設けられている。温度センサー６１は、制御装置７に接続され、温度に応じた信号を制御装置７に伝送するようになっている。
【００３７】
例えば吐出ヘッド２の長手方向の幅Ｗ１が３２ｍｍ、短手方向の幅Ｗ２が１３ｍｍ、高さＨが１２ｍｍである場合には、長手方向の側面の放熱シート６０の寸法は例えば１０ｍｍ×３０ｍｍ程度に形成する。また、短手方向の側面の放熱シートの寸法は、例えば１０ｍｍ×１３ｍｍ程度に形成する。
【００３８】
図１に示すように、第１駆動ユニット４は、吐出ヘッド２を支持する支持機構４Ａと、支持機構４Ａを介して吐出ヘッドを回転及び移動させるアクチュエーター４Ｂとを含む。第１駆動ユニット４は、吐出ヘッド２を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向に移動させることができるようになっている。また、吐出ヘッド２をＺ軸回りに回転させることができるようになっている。
【００３９】
図４は、ステージ３の側面図である。
ステージ３は、図１及び図４に示すようにスライド部材３Ａとホルダ部材３Ｂとにより構成されている。スライド部材３Ａは、ベース部材９上のＹ軸方向に延在するレール状のガイド部材８に沿ってスライド可能に設けられている。スライド部材３Ａ上には、基板Ｐを位置決めした状態で保持するホルダ部材３Ｂが設けらている。ホルダ部材３Ｂは、基板Ｐをその表面がＸＹ平面と略平行となるように保持する。
【００４０】
第２駆動ユニット５は、スライド部材３Ａをガイド部材８に沿ってスライドさせる第１駆動部５Ａと、ホルダ部材３Ｂをスライド部材３Ａ上で微動させる第２駆動部５Ｂとにより構成されている。第１駆動部５Ａは例えばリニアモータ等により構成されている。第２駆動部５Ｂは、例えばピエゾ素子等の複数のアクチュエータにより構成され、ホルダ部材３Ｂをスライド部材３Ａに対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向、及び各軸回りに微動させることができるようになっている。
制御装置７は、第１駆動ユニット４及び第２駆動ユニット５を制御することで、ステージ３上の所望の位置に吐出ヘッド２を配置させるようになっている。
【００４１】
図５（ａ）及び図５(ｂ)は、液滴吐出装置１のワイプ部７０を示す側面図である。
液滴吐出装置１は、図５（ａ）に示すワイプ部７０を備えている。なお、図１においてはワイプ部７０の図示を省略している。ワイプ部７０は、図１に示すベース部材９上に配置され、主に、吐出ヘッド２のノズル面２１ａをワイピングするワイプ材７１と、ワイプ材７１に張力を付与する一対のローラー７２，７３とにより構成されている。
【００４２】
ワイプ材７１は、例えばＰＥＴ等の樹脂材料の繊維により形成されたシートに、有機バインダー、無機粉末及び溶媒からなるスラリーを圧入して含浸させ、乾燥させることにより形成されている。これにより、ワイプ材７１は、シートの繊維間の隙間や表面に無機材料の粉末が保持された状態となっている。本実施形態では、無機材料として熱伝導率が高く熱伝導性が良好な窒化アルミニウムを用いている。
【００４３】
ワイプ材７１の有機バインダーとしては、アクリルエマルジョン。ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、水溶性フェノール等を用いることができる。
無機材料としては、窒化アルミニウム以外にも、カオリン、石英、長石、タルタ、セリサイト、フライアッシュ、炭酸カルシウム等を用いることができる。無機材料の粉末は、可能な限り比重の小さいものを用いることが望ましい。
【００４４】
無機材料として窒化アルミニウムを用いる場合には、窒化アルミニウムの粉末をスラリーの調整前に８００℃〜１０５０℃で仮焼きし、窒化アルミニウムの粉末の表面を酸化アルミニウムで被覆する。これにより、スラリー調整中の窒化アルミニウムの加水分解を抑制し、熱伝導性の高い粉末を得ることができる。
【００４５】
ワイプ材７１は、例えば、ローラー７２，７３によって張力を加えられ、図５（ａ）に示すように、側面視でステージ３をＸ軸方向に跨ぐように掛け渡されている。ワイプ材７１は、例えば、長さ６ｍ、幅３５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの帯状のものが筒状に巻かれたロールが用いられる。ワイプ材７１のロールは一方のローラー７２側に配置され、ロールから引き出されたワイプ材は７１、他方のローラー６３側に配置された巻取り部（図示略）によって巻き取られるようになっている。
【００４６】
ワイプ部７０と吐出ヘッド２とは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に相対的に移動可能に設けられている。本実施形態では、ワイプ部７０はベース部材９上に固定され、吐出ヘッド２を移動させることで、ワイプ部７０と吐出ヘッド２とを相対的に移動させる。これにより、図５（ｂ）に示すように、吐出ヘッド２のノズル面２１ａとワイプ材７１とを接触させることができるようになっている。
【００４７】
図１に示す液滴吐出装置１に液滴を吐出させて基板Ｐ上に配置させる液滴吐出工程では、制御装置７は、まず、不図示の機能液供給部からインク等の機能液を供給させ、図２（ａ）に示すチューブ４１を介してインク等の機能液を吐出ヘッド２の導入針ユニット４０の機能液導入針４２に供給する。機能液導入針４２に供給された機能液は、導入針ユニット４０内部の供給路（図示略）を介してヘッド本体１０の流路１１に供給される。流路１１に供給された機能液は、図３に示す流路ユニット２０の共通インク室２５を満たす。共通インク室２５に満たされた機能液は、各々の機能液供給口２６を介して各々の圧力室２７に導入される。次いで制御装置７によって予め吐出ヘッド２を基板Ｐ上の所定の位置に移動させる。
【００４８】
次に、制御装置７は各々の圧電駆動素子３１にフレキシブルケーブル３３を介して所定の電圧波形を印加して、各々の圧電駆動素子３１を電圧波形に応じて伸縮させる。これにより、振動板２４が振動し、圧力室２７の容積が変化する。圧力室２７の容積変化は圧力室２７内の圧力変化を生じさせる。この圧力変化に伴う各々の圧力室２７内の機能液の圧力上昇によって、各々のノズル２２から機能液の液滴Ｄが吐出される。制御装置７は、吐出ヘッド２を基板Ｐに対して移動させながら、基板Ｐ上の所定の位置に機能液の液滴Ｄを配置していく。
【００４９】
吐出ヘッド２に液滴Ｄを吐出させず待機させる際には、制御装置７によって圧電駆動素子３１に電圧波形として微振動波形を印加する。微振動波形は、例えば数十ｋＨｚの周波数で印加される。微振動波形が印加された圧電駆動素子３１は、振動板２４を微振動させるが、液滴Ｄが吐出されるほど圧力室２７の圧力は上昇しない。そのため、ノズル２２からは液滴Ｄが吐出されず、圧力室２７等に貯留された機能液が微振動する。振動板２４を微振動させ、圧力室２７等に貯留された機能液を微振動させることで、機能液の粘度が増加することを防止している。
【００５０】
圧電駆動素子３１へ微振動波形を印加すると、圧電駆動素子３１において熱が発生し、吐出ヘッド２の温度が上昇する。
制御装置７は、吐出ヘッド２の温度を温度センサー６１によって測定し、所定の温度以上の温度を検出した場合に、以下の冷却工程を実施する。
【００５１】
（冷却工程）
制御装置７は、図５（ｂ）に示すように吐出ヘッド２を移動させて、ワイプ部７０のワイプ材７１と吐出ヘッド２のノズル面２１ａを接触させる。さらに不図示の巻取り部によってワイプ材７１を巻き取ることでワイプ材７１を吐出ヘッド２のノズル面２１ａに対して相対的に移動させる。このとき、吐出ヘッド２をワイプ材７１の巻き取り方向と逆の方向に移動させてワイプ材７１と吐出ヘッド２の相対速度を増加させるようにしてもよい。
【００５２】
ここで、本実施形態のワイプ材７１は、無機材料の粉末が保持されたシートであるため、ワイプ材７１をノズル面２１ａに接触させることで、ノズル面２１ａの熱をワイプ材７１によって吸熱し、ノズル面２１ａを冷却することができる。
【００５３】
また、ワイプ材７１を摩擦熱が問題にならない程度の速度でノズル面２１ａに対して相対的に移動させることで、ノズル面２１ａの熱を吸熱して温度が上昇したワイプ材７１をノズル面２１ａから離間させ、熱を吸収していない低温のワイプ材７１をノズル面２１ａに常に接触させることができる。
【００５４】
また、ノズル面２１ａの熱を吸熱して温度が上昇したワイプ材７１をノズル面２１ａから離間させることで、ノズル面２１ａから吸収した熱を大気中に放熱させることができる。したがって、ワイプ材７１を用いてノズル面２１ａを冷却する際に、より効率よくノズル面２１ａを冷却することができる。
【００５５】
また、ワイプ材７１としてシートを用いることで、ブレード状のワイプ材と比較してノズル面２１ａとワイプ材７１との接触面積が大きくなる。これにより、ワイプ材７１によってノズル面２１ａからより多くの熱を奪うことが可能になる。
【００５６】
また、ワイプ材７１には無機材料の粉末が保持されているので、ノズル面２１ａの熱を無機材料の粉末に吸熱させることができる。
また、ワイプ材７１に保持させる無機材料の粉末として、吸熱性が良好な窒化アルミニウムの粉末を用いることで、ワイプ材７１の吸熱性を良好にしてより効率よくノズル面２１ａを冷却することが可能になる。
【００５７】
ノズル面２１ａが冷却されると、図３に示すように、吐出ヘッド２内部の圧力室２７や共通インク室２５等に貯留された機能液の温度が低下する。そのため、従来、機能液の温度を低下させるために行っていた吸引工程が不要になるか、又は回数を減少させることが可能になる。したがって、機能液の消費量を削減し、かつ、生産性を向上させることができる。
【００５８】
本実施形態では、冷却工程は、ワイプ材７１によってノズル面２１ａを擦るようにワイピングし、ノズル面２１ａに付着して粘度が増加したインク等の機能液を除去するワイピング工程を兼ねている。このように冷却工程とワイピング工程を同時に実施することができるので、吐出ヘッド２を冷却する際の工程数の増加を防止でき、生産性を向上させることができる。
【００５９】
制御装置７は、ワイプ部７０によるノズル面２１ａの冷却と並行して、図１に示す空気供給部６によって吐出ヘッド２に対して冷却用の圧縮空気を供給する。空気供給部６によって供給された圧縮空気は図２（ａ）に示す空気管５１を介して吐出ヘッド２の空冷部５０に供給される。空冷部５０に供給された圧縮空気はヘッド本体１０の熱を奪いヘッド本体１０を冷却する。ヘッド本体１０を冷却して温度が上昇した圧縮空気は、空気管５１を介して空気供給部６に回収される。
【００６０】
このように、吐出ヘッド２の空冷部５０に圧縮空気を供給することで、ヘッド本体１０の温度が低下し、流路ユニット２０の温度も低下する。流路ユニット２０の温度が低下すると、共通インク室２５や圧力室２７に貯留された機能液の温度が低下する。このように、ワイプ部７０によるノズル面２１ａの冷却と並行して、圧縮空気によってヘッド本体１０を冷却することで、より効率よく吐出ヘッド２を冷却することが可能になる。圧縮空気によるヘッド本体１０の冷却は、ワイプ部７０によるノズル面２１ａの冷却と並行して行うだけでなく、吐出ヘッド２によって液滴を吐出する工程と並行して行ってもよい。
【００６１】
また、図１及び図２（ａ）に示すように、吐出ヘッド２の四方の側面の全てに放熱シート６０が貼付されている。これにより、吐出ヘッド２の熱を放熱シート６０によって吸熱し、大気中に放熱することができる。したがって、吐出ヘッド２をより効率よく冷却することが可能になる。また、放熱シート６０は長寿命であり、吐出ヘッド２の寿命が尽きるまで交換する必要が無い。
【００６２】
制御装置７は、温度センサー６１によって吐出ヘッド２の温度をモニタリングし、検出温度が所定の温度以下になれば、冷却工程を終了する。
このように、吐出ヘッド２の温度を温度センサー６１によって測定し、制御装置７によって吐出ヘッド２の温度を所定の温度に制御することで、吐出ヘッド２及び内部の機能液の温度が許容温度以上の温度に上昇することを防止することができる。これにより、液滴の吐出性能が低下することを防止できる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態の液滴吐出装置１及び吐出ヘッド２の冷却方法によれば、吐出ヘッド２内の機能液の温度上昇を防止することができ、機能液の消費量を削減し、かつ、液滴と出装置の生産性を向上させることができる。
【００６４】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、冷却工程はワイピング工程とは別に単独で行ってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１ 液滴吐出装置、２ 吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）、６ 空気供給部（空気供給手段）、２１ａ ノズル面、２２ ノズル、６０ 放熱シート、７０ ワイプ部、７１ ワイプ材、Ｄ 液滴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが設けられたノズル面の各ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記ノズル面をワイピングするワイプ部と、を備えた液滴吐出装置であって、
前記ワイプ部は、シートに無機材料の粉末を保持させたワイプ材を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記無機材料は、窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記液滴吐出ヘッドに対して冷却用の空気を供給する空気供給手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記液滴吐出ヘッドの表面に放熱シートが貼付されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
複数のノズルが設けられたノズル面の各ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの冷却方法であって、
前記ノズル面に、シートに無機材料の粉末を保持させたワイプ材を接触させて冷却する冷却工程を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの冷却方法。
【請求項６】
前記冷却工程は、前記ワイプ材によって前記ノズル面をワイピングするワイピング工程と同時に行うことを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの冷却方法。
【請求項７】
前記液滴吐出ヘッドに空気を供給して冷却することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの冷却方法。
【請求項８】
前記液滴吐出ヘッドの温度を測定し、前記温度を所定の温度に制御することを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの冷却方法。
【請求項１】
複数のノズルが設けられたノズル面の各ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記ノズル面をワイピングするワイプ部と、を備えた液滴吐出装置であって、
前記ワイプ部は、シートに無機材料の粉末を保持させたワイプ材を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記無機材料は、窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記液滴吐出ヘッドに対して冷却用の空気を供給する空気供給手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記液滴吐出ヘッドの表面に放熱シートが貼付されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
複数のノズルが設けられたノズル面の各ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの冷却方法であって、
前記ノズル面に、シートに無機材料の粉末を保持させたワイプ材を接触させて冷却する冷却工程を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの冷却方法。
【請求項６】
前記冷却工程は、前記ワイプ材によって前記ノズル面をワイピングするワイピング工程と同時に行うことを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの冷却方法。
【請求項７】
前記液滴吐出ヘッドに空気を供給して冷却することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの冷却方法。
【請求項８】
前記液滴吐出ヘッドの温度を測定し、前記温度を所定の温度に制御することを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの冷却方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２０１３８３（Ｐ２０１０−２０１３８３Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１６１１（Ｐ２００９−５１６１１）
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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