(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が弾性部材で形成される貯留室と、前記貯留室に連通し、前記貯留室内に液体を供給する供給孔と、前記貯留室内の液体を吐出する吐出孔とを形成する弾性吐出体と、前記貯留室の容積を増減させる作動手段と、前記貯留室に供給される液体の圧力が大気圧より大となるように液体に圧力を加える加圧手段と、前記貯留室に加圧された液体を供給するか否かを制御する供給制御手段と、前記作動手段の動作を制御する作動制御部とを備える液体吐出装置から液体を吐出させる液体吐出方法であって、
前記貯留室に液体を供給する供給源を前記貯留室より低い位置とする、または、液体を吐出しないときは、液体に加える圧力を停止し、若しくは、前記供給源が備える圧力調整室を大気圧よりも低い負圧にし、
前記作動制御部がｎ回（ｎは３以上の自然数）断続的に前記作動手段を動作させてｎ個の液体を吐出する動作を吐出動作群と定義した場合、
前記吐出動作群における最初の液体の吐出タイミングである第一タイミングと、前記供給制御手段が液体の供給を開始させるタイミングである開始タイミングとを関連させ、
前記吐出動作群における最初の液体の吐出タイミングである第一タイミングと前記第一タイミングの次の液体の吐出タイミングである第二タイミングとの間隔が、前記第二タイミングと前記第二タイミングの次の液体の吐出タイミングである第三タイミングとの間隔よりも長くなるように前記作動制御部は前記作動手段を制御する
液体吐出方法。
【請求項２】
前記第一タイミングから前記第二タイミングまで前記貯留室に供給される液体の圧力の変化を時間積分した値と、前記第二タイミングから前記第三タイミングまで前記圧力の変化を時間積分した値とが一致するように、前記作動制御部は前記作動手段を制御する請求項１に記載の液体吐出方法。
【請求項３】
前記吐出動作群における最後の液体の吐出タイミングである第ｎタイミングよりも、前記供給制御手段が液体の供給を終了させるタイミングである終了タイミングが早くなるように前記供給制御手段が液体の供給を制御し、
前記吐出動作群における第ｎタイミングと前記第ｎタイミングの一つ前の液体の吐出タイミングである第ｎ−１タイミングとの間隔が、前記第ｎ−１タイミングと前記第ｎ−１タイミングの一つ前の液体の吐出タイミングである第ｎ−２タイミングとの間隔よりも長くなるように前記作動制御部は前記作動手段を制御する
請求項１に記載の液体吐出方法。
【請求項４】
前記第ｎ−２タイミングから前記第ｎ−１タイミングまで前記貯留室に供給される液体の圧力の変化を時間積分した値と、前記第ｎ−１タイミングから前記第ｎタイミングまで前記圧力の変化を時間積分した値とが一致するように、前記作動制御部は前記作動手段を制御する請求項３に記載の液体吐出方法。
【請求項５】
前記作動制御部は前記圧力の値を逐次取得して時間積分をし、前記作動手段を制御する請求項２または４に記載の液体吐出方法。
【請求項６】
液体を液滴として吐出する吐出手段を備える液体吐出装置であって、
前記吐出手段は、
少なくとも一部が弾性部材で形成される貯留室と、前記貯留室に連通し、前記貯留室内に液体を供給する供給孔と、前記貯留室内の液体を吐出する吐出孔とを形成する弾性吐出体と、
前記貯留室の容積を増減させる作動手段と、
前記貯留室より低い位置に配置、または、液体を吐出しないときは、液体に加える圧力を停止し、若しくは、大気圧よりも低い負圧にする圧力調整室を有する前記貯留室に液体を供給する供給源を備え、
当該液体吐出装置はさらに、
前記貯留室に供給される液体の圧力が大気圧より大となるように液体に圧力を加える加圧手段と、
前記貯留室に加圧された液体を供給するか否かを制御する供給制御手段と、
前記作動手段の動作を制御する作動制御部と、
前記作動制御部がｎ回（ｎは３以上の自然数）断続的に前記作動手段を動作させてｎ個の液体を吐出する動作を吐出動作群と定義した場合、
前記吐出動作群における最初の液体の吐出タイミングである第一タイミングと、前記供給制御手段が液体の供給を開始させるタイミングである開始タイミングとを関連させる開始関連部と、
前記作動制御部は、前記吐出動作群における最初の液体の吐出タイミングである第一タイミングと前記第一タイミングの次の液体の吐出タイミングである第二タイミングとの間隔が、前記第二タイミングと前記第二タイミングの次の液体の吐出タイミングである第三タイミングとの間隔よりも長くなるように前記作動手段を制御する間隔調整部を備える
液体吐出装置。
【請求項７】
さらに、
前記加圧手段により加えられる圧力を検出する検出手段を備える
請求項６に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
さらに、
前記吐出動作群における最後の液体の吐出タイミングである第ｎタイミングと、前記供給制御手段が液体の供給を終了させるタイミングである終了タイミングとを関連させる終了関連部とを備える
請求項６に記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、液体を液滴状に吐出する液体吐出方法、および、液体吐出装置に関し、特に、固体を分散状態で含有する液体や、高粘度の液体にも適用でき、吐出量を正確に制御できる液体吐出方法、および、液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷技術のひとつとして、正確な位置にインクの液体を吐出させて紙面上に像を印刷するインクジェット技術がある。そして近年、当該インクジェット技術が、各種のデバイス製造過程におけるパターンの形成や均一薄膜の形成等に応用されてきている。
【０００３】
さらに、インクジェット技術が、文字や図形などの印刷以外の分野に広く適用されるためには、いろいろな種類の液体を吐出することができるような液体吐出装置が必要となる。例えば、青色の発光ダイオードを光源として白色の光りを照射するためには、微細な固形の蛍光体が分散状態で含む透明な樹脂の層を発光ダイオードの表面に形成する必要があり、固形物を含有した液体を吐出するための液体吐出装置が必要となる。また、半導体デバイスの製造過程において、高粘度の熱硬化性樹脂を吐出する必要があり、高粘度の液体を正確な量で吐出する液体吐出装置が必要となる。
【０００４】
このようないろいろな種類の液体を吐出することができる装置の一つとして、例えば特許文献１に記載の発明を例示することができる。特許文献１に記載の液体吐出装置は、容積を変化させることができる貯留室であって、液体を供給するための供給孔と液体を吐出するための吐出孔とが連通状態で設けられた貯留室に吐出対象の液体を貯留し、貯留室の容積を短時間に減少させることで、前記吐出孔から液体を吐出するものである。
【０００５】
ところが、前記構造の液体吐出装置は、吐出孔の開口部ぎりぎりまで液体を充填することにより、一定量の液体を正確に吐出することができるが、液体の表面張力によって吐出孔を満たすため、吐出孔全体に液体が満たされるまでの時間が長くなるという課題を有している。また、大量の液体を吐出しようとして吐出孔の内容積等を大きくすれば、吐出孔に液体が満たされるまでの時間がさらに長くなるため、一定の時間内に大量の液体を吐出させることが困難であった。
【０００６】
一方、液体の充填を早めるために液体に圧力を与えて強制的に液体を供給すると、供給孔から貯留室を介して吐出孔まで一連となっている構造の前記液体吐出装置では、供給される液体の圧力により吐出孔から液体が漏れ出す危険性があり、安定した状態で高い吐出効率を得ることは困難であるとされてきた。
【０００７】
そこで、貯留室や吐出孔に供給する液体の圧力を高めた場合でも、適切な条件で液体に加える圧力を停止することで、吐出量の精度に与える悪影響を低減させて高速に液体を充填でき、かつ、液漏れなどの不具合の発生しない液体吐出装置、および、液体吐出方法を本願出願人は別途出願している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−３０７４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、前記液体吐出装置について本願発明者が鋭意実験と研究とを重ねた結果、複数回連続して液滴を一箇所に吐出し、これを複数の他の箇所に行った場合、液体を吐出するノズル面に液漏れが生じ、箇所毎に液滴の合計量に僅かながらばらつきが発生することを見出すに至った。
【００１０】
そしてさらに実験と研究とを重ねた結果、供給する液体に圧力を加えた際の過渡的な現象が前記ばらつきに影響することを見出すに至った。
【００１１】
本願発明は、前記知見に基づきなされたものであり、一箇所で連続的に吐出した液滴の合計量が所望の量となるように液体を高速に吐出することができ、複数箇所にわたっても液滴の合計量が均一となる液体吐出方法、および、液体吐出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本願発明にかかる液体吐出方法は、液体を液滴として吐出する吐出手段を備える液体吐出装置であって、前記吐出手段は、少なくとも一部が弾性部材で形成される貯留室と、前記貯留室に連通し、前記貯留室内に液体を供給する供給孔と、前記貯留室内の液体を吐出する吐出孔とを形成する弾性吐出体と、前記貯留室の容積を増減させる作動手段と、前記貯留室に供給される液体の圧力が大気圧より大となるように液体に圧力を加える加圧手段と、前記貯留室に加圧された液体を供給するか否かを制御する供給制御手段と、前記作動手段の動作を制御する作動制御部とを備える液体吐出装置から液体を吐出させる液体吐出方法であって、前記作動制御部がｎ回（ｎは３以上の自然数）断続的に前記作動手段を動作させてｎ個の液体を吐出する動作を吐出動作群と定義した場合、前記吐出動作群における最初の液体の吐出タイミングである第一タイミングと、前記供給制御手段が液体の供給を開始させるタイミングである開始タイミングとを関連させ、前記吐出動作群における最初の液体の吐出タイミングである第一タイミングと前記第一タイミングの次の液体の吐出タイミングである第二タイミングとの間隔が、前記第二タイミングと前記第二タイミングの次の液体の吐出タイミングである第三タイミングとの間隔よりも長くなるように前記作動制御部は前記作動手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
これにより、吐出動作群の初期段階において、所望の量の液体を安定して吐出することが可能となり、吐出動作群における液体の総吐出量を正確に見込むことが可能となる。
【００１４】
また、前記第一タイミングから前記第二タイミングまで前記貯留室に供給される液体の圧力の変化を時間積分した値と、前記第二タイミングから前記第三タイミングまで前記圧力の変化を時間積分した値とが一致するように、前記作動制御部は前記作動手段を制御するものでもよい。
【００１５】
これによれば、各タイミングにおける液体の吐出量を測定することなく、吐出動作群の各吐出量を簡易的に安定させることが可能となる。
【００１６】
また、前記吐出動作群における最後の液体の吐出タイミングである第ｎタイミングよりも、前記供給制御手段が液体の供給を終了させるタイミングである終了タイミングが早くなるように前記供給制御手段が液体の供給を制御し、前記吐出動作群における第ｎタイミングと前記第ｎタイミングの一つ前の液体の吐出タイミングである第ｎ−１タイミングとの間隔が、前記第ｎ−１タイミングと前記第ｎ−１タイミングの一つ前の液体の吐出タイミングである第ｎ−２タイミングとの間隔よりも長くなるように前記作動制御部は前記作動手段を制御してもよい。
【００１７】
これによれば、次の吐出動作群の関係において、第ｎタイミングよりも終了タイミングが早くなる場合であっても、吐出動作群の最後まで所望の量の液体を安定して吐出することが可能となる。
【００１８】
また、作動制御部は前記圧力の値を逐次取得して時間積分をし、前記作動手段を制御するものでもよい。
【００１９】
これによれば、リアルタイムで、吐出タイミングを調整し、液体の吐出量を安定させることが可能となる。従って、液体吐出装置の設置環境（例えば温度）の変化によって、液体の状態（例えば粘度）が変化した場合でも、安定した吐出量を維持することが可能となる。
【００２０】
また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる液体吐出装置は、液体を液滴として吐出する吐出手段を備える液体吐出装置であって、前記吐出手段は、少なくとも一部が弾性部材で形成される貯留室と、前記貯留室に連通し、前記貯留室内に液体を供給する供給孔と、前記貯留室内の液体を吐出する吐出孔とを形成する弾性吐出体と、前記貯留室の容積を増減させる作動手段とを備え、当該液体吐出装置はさらに、前記貯留室に供給される液体の圧力が大気圧より大となるように液体に圧力を加える加圧手段と、前記貯留室に加圧された液体を供給するか否かを制御する供給制御手段と、前記作動手段の動作を制御する作動制御部と、前記作動制御部がｎ回（ｎは３以上の自然数）断続的に前記作動手段を動作させてｎ個の液体を吐出する動作を吐出動作群と定義した場合、前記吐出動作群における最初の液体の吐出タイミングである第一タイミングと、前記供給制御手段が液体の供給を開始させるタイミングである開始タイミングとを関連させる開始関連部と、前記作動制御部は、前記吐出動作群における最初の液体の吐出タイミングである第一タイミングと前記第一タイミングの次の液体の吐出タイミングである第二タイミングとの間隔が、前記第二タイミングと前記第二タイミングの次の液体の吐出タイミングである第三タイミングとの間隔よりも長くなるように前記作動手段を制御する間隔調整部を備えることを特徴とする。
【００２１】
これにより、吐出動作群の初期段階において、所望の量の液体を安定して吐出することが可能となり、吐出動作群における液体の総吐出量を正確に見込むことが可能となる。
【００２２】
さらに、前記加圧手段により加えられる圧力を検出する検出手段を備えてもよい。
【００２３】
これによれば、検出手段で圧力をリアルタイムに測定することで、吐出タイミングを調整し、液体の吐出量を安定させることが可能となる。従って、液体吐出装置の設置環境（例えば温度）の変化によって、液体の状態（例えば粘度）が変化した場合でも、安定した吐出量を維持することが可能となる。
【００２４】
なお、前記液体吐出方法が含む各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを実施することも本願発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本願発明の実施に該当する。
【発明の効果】
【００２５】
本願発明によれば、液体を加圧しつつ供給し、複数回にわたって断続的に前記液体を液滴として吐出した場合でも、加圧開始から終了に至るまで液体の吐出量を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、液体吐出装置の概略構成を示す斜示図である。
【図２】図２は、液体吐出装置の液体の吐出に関わる部分の概略構成を分解状態で示す斜示図である。
【図３】図３は、液体吐出装置の液体の吐出に関わる部分の外観を概略的に示す斜示図である。
【図４】図４は、液体吐出装置の液体の吐出に関わる部分の概略構成を一部断面で示す図である。
【図５】図５は、液体吐出装置の液体の吐出に関わる部分の機能構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、液体の吐出動作の際の吐出手段を模式的に断面で示す図であり（ａ）は、吐出直前の状態、（ｂ）は吐出直後の状態を示している。
【図７】図７は、作動制御部と供給制御部との制御タイミング、および、液体の圧力の状態を示す図である。
【図８】図８は、作動制御部と供給制御部との制御タイミング、および、液体の圧力の状態の別例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本願発明に係る液体吐出方法、および、液体吐出装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る液体吐出装置、および、液体吐出方法の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。
【００２８】
図１は、液体吐出装置の概略構成を示す斜示図である。
【００２９】
この本実施の形態に係る液体吐出装置１００は、被塗布体２０４上の所望の位置に液体２０１を複数個吐出し、異なる位置に液体２０１を複数個吐出することを連続して実行することができる装置であって、ヘッド２２１と、被塗布体２０４を支持するステージ２３１とを備えている。
【００３０】
ヘッド２２１は、１または複数の吐出手段１０１（後述）が設けられ、装置基台２０６に支持されたヘッド移動装置２０２によって主走査方向（図１に示すＸ軸方向）に往復移動する。ステージ２３１は、同じく装置基台２０６に支持されたステージ移動装置２０３によって副走査方向（図１に示すＹ軸方向）に往復移動する。
【００３１】
液体吐出装置１００は、この構成によって、ヘッド２２１とステージ２３１上の被塗布体２０４とを相対移動させながら、ヘッド２２１に備えられた吐出手段１０１から被塗布体２０４に向かって液体２０１を断続的に吐出し、被塗布体２０４上の複数箇所に複数個の液滴で形成されるパターンや膜等を形成する。
【００３２】
図２は、液体吐出装置の液体の吐出に関わる部分の概略構成を分解状態で示す斜示図である。
【００３３】
図３は、液体吐出装置の液体の吐出に関わる部分の外観を概略的に示す斜示図である。
【００３４】
図４は、液体吐出装置の液体の吐出に関わる部分の概略構成を一部断面で示す図である。
【００３５】
図５は、液体吐出装置の液体の吐出に関わる部分の機能構成を示すブロック図である。
【００３６】
これらの図に示すように、液体吐出装置１００は、所望の液体２０１を液滴として所定の量だけ断続的に吐出することができる装置であって、吐出手段１０１と、加圧手段１０２と、供給制御手段１０３と、作動制御部１０４と、供給源２１０と、関連部１９１とを備えている。
【００３７】
吐出手段１０１は、弾性吐出体１０５と作動手段１１４とを備えており、弾性吐出体１０５の内部に形成される貯留室１１０に充填された液体２０１を、貯留室１１０の容積を短時間で縮小させることにより液滴として吐出することができるものである。本実施の形態の場合、弾性吐出体１０５は、第一部材１１１と、第二部材１１２と、弾性部材１１３とにより形成されている。
【００３８】
第一部材１１１は、弾性吐出体１０５の一部であって貯留室１１０の一部を形成する部材である。第一部材１１１は、液体２０１の供給路１１５としての機能も果たす管体であり、先端部には、先端面（Ｚ軸上、第二部材１１２側）に向かって徐々に面積が広がる円錐形状（テーパ形状）の凹部が形成されている。当該凹部は貯留室１１０の一部（一方の部材）に該当する。また、円錐形状の凹部の頂点に対応する部分には、供給路１１５と貯留室１１０とを連通させるオリフィス状の供給孔１１６が設けられている。第一部材１１１は、第二部材１１２とにより弾性部材１１３を圧縮する部材である。
【００３９】
第二部材１１２は、貯留室１１０の他の部分（他方の部材）を形成し、貯留室１１０内の液体２０１を吐出する吐出孔１１７が設けられる部材である。本実施の形態の場合、第二部材１１２は、吐出孔１１７から第一部材１１１側に向かって徐々に面積が広がるテーパ形状の凹部を備えており、第一部材１１１の凹部と第二部材１１２の凹部とを対向させた状態で配置することで、貯留室１１０を形成する。第二部材１１２は、第一部材１１１と対向して弾性部材１１３を圧縮する部材である。
【００４０】
弾性部材１１３は、第一部材１１１と第二部材１１２との間に配置され、貯留室１１０の容積を変化させるための部材である。本実施の形態の場合、弾性部材１１３は薄い板状の円環形状となっており、前記二つの凹部（第一部材１１１と第二部材１１２との間）に挟まれる部分は二つの前記凹部に連通するように対応した形状の孔が厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通状態で設けられている。弾性部材１１３は、詳しくは作動手段１１４により第一部材１１１と第二部材１１２との距離を縮めることができる柔軟性と、貯留室１１０を構成する第一部材１１１と第二部材１１２との合わせ面の液漏れを防止できるシール性と、貯留室１１０内の液体２０１の圧力に抗することのできる強度と、液体２０１の吐出を複数回行うことができる復元性とを備えた部材であり、例えばフッ素ゴムやシリコンゴム等の弾性と耐薬品性とを有する部材によって形成される。
【００４１】
なお、液体２０１を供給するオリフィス状の供給孔１１６と吐出孔１１７は、液体２０１への抵抗が小さくなるように直線上（同軸上）に配置されているが、これに限定されるものではなく、供給孔１１６の管軸と吐出孔１１７の管軸とが離れていてもかまわない。
【００４２】
作動手段１１４は、通常の状態（貯留室１１０へ液体２０１を供給することが可能な平常時）ではＺ軸方向に貯留室１１０を伸ばして容積を広げ（図６（ａ）参照）、液体２０１を吐出する際に第一部材１１１と第二部材１１２との距離を相対的に縮めて（図６（ｂ）参照）弾性部材１１３を圧縮し貯留室１１０の容積を減少させる力を発生させるアクチュエータである。作動手段１１４としては、第一部材１１１と第二部材とをエアーの圧力により作動させるものや電磁的に作動させるものなどが考えられるが、装置の大きさや応答速度を勘案すれば圧電素子が好適である。特に、作動手段１１４としては積層型圧電体が好適である。
【００４３】
本実施の形態の場合、作動手段１１４は、電圧を供給することにより第一部材１１１と第二部材１１２との間の距離が伸びる方向（Ｚ軸方向）に力が発生するものとなっており、伸縮方向（Ｚ軸方向）の一端（上端）は、第一部材１１１の外周面に接着剤などにより固定的に強固に接続され、他端（下端）は、第二部材１１２の一部と弾性部材１１３を介して接続されている。なお、本実施の形態の場合、作動手段１１４の他端（下端）は、後述の筐体１１９に保持された第二部材１１２の一部と弾性部材１１３を介して接続されており、接着剤などで固定的に接続されているものではない。
【００４４】
具体的に作動手段１１４は、電極１１８に電圧が印加されることによって、図６（ａ）に示すように、Ｚ軸方向の長さを伸長させておき、電圧の印加を解除して、図６（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向に縮ませることにより第一部材１１１により液体２０１が充填されている貯留室１１０、および、貯留室１１０の一部を構成する弾性部材１１３を圧縮し、貯留室１１０の容積を変化させ、液体２０１を吐出させることができるものとなっている。
【００４５】
本実施の形態の場合、吐出手段１０１はさらに、筐体１１９と、付勢手段１２０とを備えている。
【００４６】
筐体１１９は、作動手段１１４と固定的に接続される第一部材１１１、および、作動手段１１４と第二部材１１２とを弾性部材１１３を挟む位置に配置されるものであり、分解可能に構成されている。
【００４７】
付勢手段１２０は、筐体１１９を介して作動手段１１４を第二部材１１２に押しつける方向の付勢力を備えるものである。本実施の形態の場合、付勢手段１２０は、皿バネである。
【００４８】
供給源２１０は、貯留室１１０に供給する液体２０１を保持するものであり、本実施の形態の場合、シリンジ２１１とプランジャ２１２と、検出手段２１９とを備えている。
【００４９】
シリンジ２１１は、液体２０１を内方に保持し、プランジャ２１２を移動させることにより液体２０１を一定の圧力で貯留室１１０に供給することができる筒状の容器であり、液体２０１を保持する保持室２１３と、プランジャ２１２に対し保持室２１３の反対側に密閉状の圧力調整室２１４とを備えている。
【００５０】
プランジャ２１２は、シリンジ２１１の内方にシリンジ２１１に対し摺動自在に配置され、シリンジ２１１内の液体２０１を押し出すことができるピストンである。
【００５１】
以上の態様の供給源２１０は、液体２０１を供給するポンプ構造などに比べ脈動が発生しないため好ましい。
【００５２】
加圧手段１０２は、貯留室１１０に供給される液体２０１の圧力が大気圧より大となるように液体２０１に圧力を加える装置である。本実施の形態の場合、供給源２１０がシリンジ２１１とプランジャ２１２とにより構成されるものであるため、加圧手段１０２は、供給源２１０の圧力調整室２１４に加圧されたエアーを導入することのできる装置となっている。また本実施の形態の場合、供給源２１０は、吐出手段１０１より高い位置にあるが、供給源２１０を低い位置に配置してもよい。これにより、液体２０１の吐出手段１０１への大気圧以上での加圧供給が容易に行える。以上のように加圧手段１０２は、圧力調整室２１４に加圧されたエアーを導入することで、プランジャ２１２をシリンジ２１１に対し摺動させ、液体２０１を加圧するものとなっている。
【００５３】
なお、加圧手段１０２は、加圧エアーを発生させるエアコンプレッサのような装置ばかりでなく、機械的にプランジャ２１２をシリンジ２１１に対して移動させる装置でもかまわない。
【００５４】
検出手段２１９は、加圧手段１０２により加えられる圧力を検出するセンサである。本実施の形態の場合、検出手段２１９は、第一弁１３１とシリンジ２１１の間に配置され、シリンジ２１１の圧力調整室２１４内の空気圧を検出するものとなっている。検出手段２１９は特に限定されるものではないが、例えば、ダイアフラムの変位をロードセルで読み取るようなセンサを挙示することができる。
【００５５】
なお、検出手段２１９は、保持室２１３や供給路１１５内の液体２０１の圧力を検出するものでもかまわない。また、加圧手段１０２の機械的出力（例えばトルクなど）や投入電力量などを測定し、当該値を圧力として扱ってもかまわない。
【００５６】
供給制御手段１０３は、貯留室１１０に加圧された液体２０１を供給するか否かを制御する装置である。本実施の形態の場合、供給制御手段１０３は、第一弁１３１と、供給制御部１３２とを備えている（図４、図５参照）。
【００５７】
第一弁１３１は、加圧手段１０２（エアコンプレッサ、工場エアー源など）と圧力調整室２１４とを接続するエアー経路に設けられる弁体であり、圧力調整室２１４に加圧エアーを導入するか否かを弁の開閉で制御できるものとなっている。
【００５８】
本実施の形態の場合、第一弁１３１は、３ポート弁となっている（図４参照）。つまり、第一弁１３１を閉の状態とすれば、加圧手段１０２から圧力調整室２１４に供給される加圧エアーが遮断されるとともに、圧力調整室２１４が他の経路と連通するように切り替わる。他の経路は大気圧に開放されている。
【００５９】
本実施の形態の場合、供給制御手段１０３は、加圧手段１０２を制御し、液体２０１に圧力を加えることで貯留室１１０に液体２０１を供給し、加圧を停止することで液体２０１の供給を停止している。また、供給源２１０を吐出手段１０１より低い位置に配置することで、液体２０１の大気圧以上での供給および停止が効率的に行える。
【００６０】
供給制御部１３２は、液体吐出装置１００が備えるコンピュータなどの主制御装置１０９により実現される処理部であり、第一弁１３１の開閉を制御する処理部である。
【００６１】
なお、加圧手段１０２がポンプなどの場合、供給制御手段１０３は、弁の開閉で液体２０１の供給を制御するのではなく、ポンプの動作と非動作とを制御することで、液体２０１の供給を制御してもかまわない。
【００６２】
作動制御部１０４は、作動手段１１４の動作を制御する処理部である。本実施の形態の場合、作動手段１１４が圧電素子により構成されるものであるため、作動手段１１４が備える二つの電極１１８に電圧を印加するか否かを制御することにより、作動手段１１４の動作を制御している。なお、作動制御部１０４は、作動手段１１４に印加する電圧を変化させることにより作動手段１１４の動作を制御してもよい。
【００６３】
また、作動制御部１０４は、間隔調整部１４１を備えている。間隔調整部１４１は、作動制御部１０４が作動手段１１４を動作させる間隔を調整する処理部である。間隔調整部１４１は予め設定された値（予め実験値、または、理論値などから求めた値）に基づいた間隔で作動手段１１４を動作させてもよく、また、検出手段２１９からの値に基づきリアルタイムで作動手段１１４の動作タイミングを調整しても良い。
【００６４】
関連部１９１は、弾性吐出体１０５の吐出孔１１７から液体２０１を吐出させるタイミングと、加圧された液体２０１を貯留室１１０に供給するタイミングとを調整する処理部であり、作動制御部１０４と供給制御部１３２との間でそれぞれ情報を授受することによりタイミングの調整を図っている。具体的に関連部１９１は、開始関連部１９２と、終了関連部１９３とを備えている。
【００６５】
開始関連部１９２は、断続的に液体２０１を吐出する一連の動作である吐出動作群における最初の液体の吐出タイミングと、供給制御部１３２が液体の供給を開始させるタイミングとを関連させる処理部である。
【００６６】
終了関連部１９３は、吐出動作群における最後の液体の吐出タイミングと、供給制御部１３２が液体の供給を終了させるタイミングとを関連させる処理部である
次に、上記構成の液体吐出装置１００の動作について説明する。
【００６７】
図７は、作動制御部と供給制御部との制御タイミング、および、液体の圧力の状態を示す図である。
【００６８】
同図に示すように、作動制御部１０４がｎ回（ｎは３以上の自然数）断続的に作動手段１１４を動作させてｎ個の液滴（液体２０１）を吐出する。本実施の形態の場合、作動手段１１４の一連の動作群を吐出動作群と定義している。吐出動作群は、液体２０１に圧力を加え始めてから終わるまでの間における複数回の作動手段１１４を動作、つまり、複数回の吐出動作の集合でもある。
【００６９】
開始関連部１９２により、吐出動作群における最初の液体の吐出タイミングである第一タイミング１と、供給制御手段１０３の供給制御部１３２が液体２０１の供給を開始させるタイミングである開始タイミングとを関連させている。本実施の形態の場合、第一タイミング１と開始タイミングとは同期している。
【００７０】
液体２０１の吐出動作の具体例を詳細に説明する。
【００７１】
まず、作動制御部１０４は、あらかじめ所定の電圧（例えば２０Ｖ）を作動手段１１４に印加することにより、Ｚ軸方向に作動手段１１４を伸長させ、貯留室１１０の容積を増加させる（図６（ａ）の状態）。
【００７２】
次に、容積が大となっている貯留室１１０内、および、吐出孔１１７に、液体２０１の供給入り口であり貯留室１１０内へ入る直前に流路径を一旦狭めている供給孔１１６を介して液体２０１を充填する。液体２０１の充填は供給制御部１３２が第一弁１３１を動作させて、シリンジ２１１内の液体２０１に圧力を加えることにより行われる。
【００７３】
開始関連部１９２は供給制御部１３２による第一弁１３１の動作に作動制御部１０４を同期させ、作動制御部１０４は、あらかじめ作動手段１１４に印加されている電圧をきわめて短い時間（例えば１０μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ）解除する。このことによって、作動手段１１４は、瞬間的にＺ軸方向に収縮する（図６（ｂ）の状態）。
【００７４】
以上によって、液体２０１が貯留室１１０の液体２０１の供給口である供給孔１１６より背圧抵抗（吐出孔１１７側の吐出抵抗）が少ない吐出孔１１７から吐出され、被塗布体２０４に向かって液滴として一滴吐出される。液滴は被塗布体２０４の上面にドット状に付着する。
【００７５】
ここで、吐出動作群ｍは、吐出動作群ｍ−１の終了後、貯留室１１０内、および、吐出孔１１７に、液体２０１が十分に充填され、かつ、吐出孔１１７に発生するメニスカスも安定した状態で開始しているため、第一タイミング１で吐出される液体２０１の量は所望の量に近いものとなっている。
【００７６】
次に、前記と同じ動作により第二タイミング２で液体２０１を吐出する。貯留室１１０内、および、吐出孔１１７に充填される液体２０１の圧力（圧力調整室２１４内の空気圧も直線的な比例関係にあると思われる）は過渡状態であるため、第一タイミング１から第二タイミング２までの時間であるＴ１は、貯留室１１０内、および、吐出孔１１７に、液体２０１が十分に充填され、かつ、吐出孔１１７に発生するメニスカスも安定した状態となるであろう時間Ｔ１が設定されており、作動制御部１０４の間隔調整部１４１はＴ１に基づき作動手段１１４を制御している。
【００７７】
次に、前記と同じ動作により第三タイミング３で液体２０１を吐出する。貯留室１１０内、および、吐出孔１１７に充填される液体２０１の圧力は未だ過渡状態であるが、ほぼ所望の圧力に近いため、第二タイミング２から第三タイミング３までの時間であるＴ２は、Ｔ１よりも短い値に設定されており、作動制御部１０４の間隔調整部１４１はＴ２に基づき作動手段１１４を制御している。
【００７８】
次に、前記と同じ動作により第四タイミング４で液体２０１を吐出する。貯留室１１０内、および、吐出孔１１７に充填される液体２０１の圧力は所望の圧力に到達しているため、第三タイミング３から第四タイミング４までの時間であるＴ３は、Ｔ２よりも短い値に設定されており、作動制御部１０４の間隔調整部１４１はＴ３に基づき作動手段１１４を制御している。
【００７９】
次に、液体２０１の圧力が安定している状態における、第五タイミング（図示せず）から第ｎ−１タイミングでの液体２０１の吐出の間隔Ｔ４〜Ｔｎ−２は、Ｔ３と同じ間隔に設定されており、作動制御部１０４の間隔調整部１４１はＴ４〜Ｔｎ−２に基づき作動手段１１４を制御している。
【００８０】
以上のように、吐出間隔Ｔ１、Ｔ２等を時間の経過と共に徐々に短く調整することで、吐出間隔を等間隔とした場合に発生する不具合を回避することが可能となる。
【００８１】
ここで、吐出間隔を等間隔とした場合の不具合は以下に示す現象によって発生すると考えられる。すなわち、吐出間隔を等間隔とすると、特に第二タイミング２における液体２０１の吐出量が第一タイミング１における吐出量より少なくなる。吐出量が規定量より少なくなると、液体２０１の吐出速度が遅くなり、ノズル孔１１７の開口部近傍のノズル面に液体２０１が濡れた状態で残存する。そしてノズル面に残存する液体２０１が第三タイミング３における液体２０１の吐出に不具合（悪影響）が発生する。具体的な不具合（吐出不良）としては次の様なものが挙示できる、例えば、吐出した液体２０１（液滴）の直進性悪化、吐出した液体２０１（液滴）の飛行速度の低下、液滴以外の飛沫の発生などである。
【００８２】
なお、本実施の形態では、液体２０１の圧力の立ち上がりが遅い場合（図７参照）、例えば、シリンジ２１１の圧力調整室２１４の容積が大きい（空気量が多い）場合には、吐出間隔をＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３となるように調整する形態を説明したが、液体２０１の圧力の立ち上がりが早い場合（図８参照）、例えば、シリンジ２１１の圧力調整室２１４の容積が小さい（空気量が少ない）場合には、吐出間隔をＴ１＞Ｔ２＝Ｔ３となるように調整してもかまわない。
【００８３】
ここで、Ｔ１〜Ｔｎ−１の値は、次の様にして求められる。
【００８４】
例えば、実際に第一タイミング１から第ｎタイミングｎまで吐出される液体２０１の量をそれぞれ事前に測定し、各吐出量が安定するように間隔Ｔ１〜Ｔｎ−１を調整することにより、Ｔ１〜Ｔｎ−１の値を求めれば良い。
【００８５】
また、本願発明者は上記測定の課程において次の様な知見を得ている。すなわち、図７の最下段に示すように、検出手段２１９により得られる圧力の値をＴ１〜Ｔｎ−１の間隔でそれぞれ時間積分した値が一致すれば、各タイミングにおける吐出量も安定することを見出している。
【００８６】
従って、Ｔ１〜Ｔｎ−１の値は、液体２０１の各吐出量を測定することなく、貯留室１１０に加圧された液体２０１を供給する際、また、その供給を停止する際の検出手段２１９による圧力の測定値を取得し、圧力の変化の時間積分が同じになるように間隔Ｔ１〜Ｔｎ−１を算出してもかまわない。
【００８７】
そして、測定により、または、計算により得られた間隔Ｔ１〜Ｔｎ−１を作動制御部１０４の間隔調整部１４１が取得することにより、作動手段１１４を動作させる間隔を調整すれば良い。
【００８８】
さらに、検出手段２１９の値をリアルタイム（逐次）で取得し、かつ、逐次時間積分をすることで、間隔調整部１４１が、第一タイミング１からの積分値が閾値を超えるか否かを判断し前記閾値を超えれば第二タイミング２として次の作動手段１１４を動作可能とする判断を行い、当該判断を順次繰り返すことで、間隔Ｔ１〜Ｔｎ−１をリアルタイムに決定し、作動手段１１４を制御してもかまわない。
【００８９】
吐出動作群ｍの最後として、終了関連部１９３により、吐出動作群における最後の液体２０１の吐出タイミングである第ｎタイミングｎと、供給制御手段１０３の供給制御部１３２が液体２０１の供給を終了させるタイミングである終了タイミングとを関連させている。
【００９０】
本願発明者は次の知見を得ている。例えば、シリンジ２１１内の圧力調整室２１４の容積が比較的大きい場合などは、液体２０１の圧力の立ち下がりが遅くなる（図７参照）。このような状態で、吐出動作群ｍの最後の液体２０１の吐出タイミングである第ｎタイミングｎよりも液体２０１の供給を終了するタイミングである終了タイミングを例えば遅くした場合、最後の吐出後にも液体２０１が供給されるため、液体２０１の供給量が過剰となり、ノズル面が濡れた状態となる。従って、次の吐出動作群ｍ＋１の最初の液体２０１の吐出の際に不具合（濡れた液体２０１による悪影響）が発生する。また、ノズル面が濡れた状態が解消されメニスカスが安定するまでには長い時間が必要となる。
【００９１】
従って本実施の形態の場合、最後の液体２０１の吐出タイミングである第ｎタイミングｎよりも液体２０１の供給を終了するタイミングである終了タイミングが僅かに早くなるように関連付けて制御する。
【００９２】
これにより、吐出動作群ｍが終了し、次の吐出動作群ｍ＋１が開始するまでの圧力の時間積分の値ＩをＴｎ−２やＴｎ−１における時間積分の値と一致させることができ、吐出動作群ｍ＋１の最初の吐出に発生する不具合を可及的に抑制することができる。
【００９３】
また、第ｎタイミングｎよりも終了タイミングが早くなるように制御しているため、第ｎタイミングｎと第ｎ−１タイミングｎ−１との間隔であるＴｎ−１は、第ｎ−１タイミングｎ−１と第ｎ−２タイミングｎ−２との間隔であるＴｎ−２よりも長くなるように作動制御部１０４の間隔調整部１４１は作動手段１１４を制御している。
【００９４】
これにより、終了タイミングを第ｎタイミングｎより早めたことによる液体２０１の供給量不足を補い、液体２０１の吐出量の安定化を図っている。
【００９５】
以上により、吐出動作群ｍが終了する。吐出動作群ｍにおいて、第一タイミング１から第ｎタイミングｎに至るまでの全ての液体２０１の吐出量は、間隔Ｔ１〜Ｔｎ−１を調整することにより所望の量であって安定させることができる。従って、吐出動作群ｍによって吐出される総吐出量は、所望の吐出量のｎ倍となる。また、同様の条件で吐出動作群ｍ−１や吐出動作群ｍ＋１を行うことで、吐出動作群間の総吐出量も安定させることが可能となる。
【００９６】
一方、例えば、シリンジ２１１内の圧力調整室２１４の容積が比較的小さい場合などは、液体２０１の圧力の立ち下がりが早くなる（図８参照）。このような状態で、吐出動作群ｍの最後の液体２０１の吐出タイミングである第ｎタイミングｎよりも液体２０１の供給を終了するタイミングである終了タイミングを例えば早くした場合、液体２０１の供給量が不足してしまう。
【００９７】
従って、最後の液体２０１の吐出タイミングである第ｎタイミングｎよりも液体２０１の供給を終了するタイミングである終了タイミングが僅かに遅くなるように関連付けて制御する。
【００９８】
なお、第ｎタイミングｎ後から終了タイミングまでの時間は、吐出動作群ｍが終了し、次の吐出動作群ｍ＋１が開始するまでの圧力の時間積分の値ＩがＴｎ−１における時間積分の値と一致するように調整する。
【００９９】
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない
範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
【０１００】
例えば、貯留室１１０に液体２０１を供給しない場合、圧力調整室２１４を大気開放するものとして、実施例を説明したが、本願発明はこれに限定されるわけではなく、例えば、液体２０１を供給しない場合は、圧力調整室２１４を大気圧よりも低い負圧にするものでもかまわない。
【０１０１】
また、吐出動作群ｍが終了し、次の吐出動作群ｍ＋１が開始するまでの圧力の時間積分の値がＴｎ−１における時間積分の値と一致せず、不足する場合、吐出動作群ｍ＋１における吐出動作群ｍ＋１の第一タイミング１よりも液体２０１の供給の開始タイミングが早くなるように関連させて、Ｔｎ−１における時間積分の値と、吐出動作群ｍが終了し、次の吐出動作群ｍ＋１が開始するまでの圧力の時間積分の値の合計とを一致させても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本願発明は、液体の種類によらず、正確な量の液滴を高速に吐出することができるため、例えば液晶パネルや回路基板、ＬＥＤ素子等の各種デバイスの製造のために、種々のパターンや均一薄膜を形成する工程に適用することができる。また、ＬＥＤ素子などの蛍光体塗布工程において固形の蛍光体が分散した液体を吐出して、単色の発光体から白色光を発光させる膜を形成する工程に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  液体吐出装置
１０１  吐出手段
１０２  加圧手段
１０３  供給制御手段
１０４  作動制御部
１０５  弾性吐出体
１０９  主制御装置
１１０  貯留室
１１１  第一部材
１１２  第二部材
１１３  弾性部材
１１４  作動手段
１１５  供給路
１１６  供給孔
１１７  吐出孔
１１８  電極
１１９  筐体
１２０  付勢手段
１３１  第一弁
１３２  供給制御部
１４１  間隔調整部
１９１  関連部
１９２  始関連部
１９３  終了関連部
２０１  液体
２０２  ヘッド移動装置
２０３  ステージ移動装置
２０４  被塗布体
２０６  装置基台
２１０  供給源
２１１  シリンジ
２１２  プランジャ
２１３  保持室
２１４  圧力調整室
２１９  検出手段
２２１  ヘッド
２３１  ステージ
【図１】
0005903653.tif 000002
【図２】
0005903653.tif 000003
【図３】
0005903653.tif 000004
【図４】
0005903653.tif 000005
【図５】
0005903653.tif 000006
【図６】
0005903653.tif 000007
【図７】
0005903653.tif 000008
【図８】
0005903653.tif 000009