(57)【要約】【課題】  液滴吐出装置を用いて大型の基板上にインクを吐出し、ワイピング操作やフラッシング操作等の吐出回復操作を暫時行わない場合でも、インクの吐出不良及び吐出位置のズレを防止した、液滴吐出装置、電気光学装置、及び電子機器を提供する。【解決手段】  液状体を収容する貯留部１５と、圧力を貯留部１５に発生させる圧力発生素子と、貯留部１５に連通し、かつ液状体を吐出するためのノズル１８と、を有する液滴吐出ヘッド３４を備えた液滴吐出装置である。ノズル１８の吐出側開口部が、この吐出側開口からノズル１８の途中に形成された吐出口９に向かって漸次ノズル１８の内径を狭めるテーパー部Ｔとなっている。そして、吐出口９から液状体を吐出させることなくテーパー部Ｔまで押し出し、かつその状態から液状体を引きこませ、テーパー部Ｔに付着した液状体を回収する圧力を貯留部に発生させる、圧力発生素子とは別の圧力発生手段を備えている。【選択図】        図４
2006095361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状体を収容する貯留部と、該液状体を吐出するための圧力を前記貯留部に発生させる圧力発生素子と、前記貯留部に連通し、かつ前記圧力発生素子による圧力により前記液状体を吐出するためのノズルと、を有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、
前記ノズルの吐出側開口部が、該ノズルの吐出側開口から、ノズルの途中に形成された吐出口に向かって漸次ノズルの内径を狭めるテーパー部となっており、
前記吐出口から液状体を吐出させることなく前記テーパー部まで押し出し、かつその状態から液状体を引きこませ、前記テーパー部に付着した液状体を回収する圧力を前記貯留部に発生させる、前記圧力発生素子とは別の圧力発生手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記圧力発生手段は、前記ノズル内にて液状体が形成しているメニスカスの振動周期より長い時間をかけて前記液状体を押し出し、かつその状態から引き込ませ、さらに前記圧力発生素子が吐出口から吐出する量より多い液状体を前記吐出口から押し出させるよう、構成されてな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】
前記ノズルに形成されているテーパー部とノズルの吐出口とが、１階微分が連続するＣ１級の状態で連続す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】
前記テーパー部は、撥液性を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記圧力発生手段は、液滴吐出ヘッドが液状体の吐出を休止している期間に、前記液状体を吐出させないようにして前記吐出口から押し出し、かつ引き込ませることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液滴吐出装置によって製造されたことを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置、電気光学装置、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出装置として用いられているインクジェットプリンタは、圧力発生素子によりインクに対し瞬間的に圧力を掛け、ノズル開口からインクを液滴として記録媒体に飛翔させてドットを形成するように構成されている。
このようなインクジェットプリンタでインクを吐出すると、液滴が分裂した際に発生する微小な液滴（ミスト）がノズル開口の周辺部に付着し、やがて液滴に成長する。すると、インクを吐出する場合に吐出されたインクがこの液滴に引き寄せられて、飛行曲がりが起きることにより吐出精度が低下したり、ノズルの詰まりなどによる吐出不良が起こる問題があった。
【０００３】
このため、通常、一定時間連続してインクの吐出を行った際には、インクの吐出動作を一時中断させ、インクジェットヘッドの吐出面にキャッピングを行い、負圧にすることでインクを強制的に吐出させる吐出回復操作が行われている。そして、より一層の完全を期するために、液滴吐出ヘッドの吐出面を弾性板片により擦過して物理的に塵埃を払拭するワイピング操作や、この操作により破壊されたメニスカスを回復させるための空吐出、いわゆるフラッシング操作などを組み合わせる吐出回復操作によりノズル開口を正常な状態に保つことで、インクの吐出不良防止がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１６９６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特に大型の基板にインク（液状体）を吐出する場合、インクを吐出している間は前述したようなワイピング操作や、フラッシング操作等の吐出回復操作を行うことができず、基板へのインク吐出工程の途中で前述した液滴による吐出不良やインクの吐出精度の低下が起こる可能性がある。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、液滴吐出装置を用いて大型の基板上にインクを吐出し、ワイピング操作やフラッシング操作等の吐出回復操作を暫時行わない場合でも、インクの吐出不良及び吐出位置のズレを防止した、液滴吐出装置、電気光学装置、及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置では、液状体を収容する貯留部と、該液状体を吐出するための圧力を前記貯留部に発生させる圧力発生素子と、前記貯留部に連通し、かつ前記圧力発生素子による圧力により前記液状体を吐出するためのノズルと、を有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、前記ノズルの吐出側開口部が、該ノズルの吐出側開口から、ノズルの途中に形成された吐出口に向かって漸次ノズルの内径を狭めるテーパー部となっており、前記吐出口から液状体を吐出させることなく前記テーパー部まで押し出し、かつその状態から液状体を引きこませ、前記テーパー部に付着した液状体を回収する圧力を前記貯留部に発生させる、前記圧力発生素子とは別の圧力発生手段を備えたこと、を特徴とする。
【０００７】
本発明の液滴吐出装置によれば、圧力発生手段によって貯留部に発生させた圧力によって、貯留部内の液状体がこの貯留部に連通したノズル内を流れて、ノズルの吐出開口部のテーパー部まで押し出されるようになる。そして、ノズルの吐出口からテーパー部に押し出された液状体は、吐出されることなくこのテーパー部に付着した液状体を引き寄せ、その状態から引き込まれる。よって、テーパー部の周辺に付着した液状体を回収することでノズルの吐出口の詰まりや液状体の飛行曲がりによる吐出精度の低下を防止して、液状体の吐出信頼性を向上することができる。
【０００８】
また、前記圧力発生手段は、前記ノズル内にて液状体が形成しているメニスカスの振動周期より長い時間をかけて前記液状体を押し出し、かつその状態から引き込ませ、さらに前記圧力発生素子が吐出口から吐出する量より多い液状体を前記吐出口から押し出させるよう、構成されてなることが好ましい。
このようにすれば、前記圧力発生手段はメニスカスの振動周期より長い時間で液状体を押し出し、かつその状態から引き込ませるので、吐出口から液状体を吐出させることなく、液状体がテーパー部に濡れ拡がるようになる。また、前記圧力発生手段は圧力発生素子が吐出口から吐出する量より多い液状体を吐出口から押し出すので、液状体が前記テーパー部を広範囲に濡れ拡がり、該テーパー部に付着した液状体を確実に回収するようになる。
【０００９】
また、前記ノズルに形成されているテーパー部とノズルの吐出口とが、１階微分が連続するＣ１級の状態で連続することが好ましい。
このようにすれば、テーパー部とノズルの吐出口とがなめらかに連続しているので、液状体が吐出することなく押し出された際に、ノズルの吐出口からテーパー部まで液状体が均一に広がり、テーパー部に付着した液状体を確実に回収することができる。
【００１０】
また、前記テーパー部は、撥液性を備えることが好ましい。
このようにすれば、撥液性によりテーパー部に付着した液状体が濡れ広がらないようになっている。よって、吐出口から押し出された液状体によってテーパー部に付着した液状体を引き寄せ易くすることができる。
【００１１】
また、前記圧力発生手段は、液滴吐出ヘッドが液状体の吐出を休止している期間に、前記液状体を吐出させないようにして前記吐出口から押し出し、かつ引き込ませることが好ましい。
このようにすれば、例えば、大型の基板上に液状体を吐出しパターンを描画する場合に、液滴吐出ヘッドが基板の端まで到達しないと、ワイピング操作やフラッシング操作等の吐出回復操作を行うことで吐出口の周辺のテーパー部に付着した液状体を除去することができないが、本発明を採用すれば、パターンを描画している場合にも、前記液滴吐出ヘッドが液状体の吐出を休止している期間に、ノズルの吐出口から液状体を押し出し、かつ引きこませることで前記ノズルのテーパー部に付着した液状体を回収し、ノズルの詰まりや液状体の飛行曲がり等による吐出精度の低下を防止できる。
【００１２】
本発明の電気光学装置では、前記液滴吐出装置によって製造されたことを特徴としている。
このような電気光学装置によれば、ノズルの詰まりや、吐出精度の低下を防止した液滴吐出装置により製造されるので、信頼性が高いものとなる。
【００１３】
本発明の電子機器では、前記電気光学装置を備えたことを特徴としている。
このような電子機器によれば、信頼性の高い電気光学装置を備えているので、信頼性が高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の液滴吐出装置の一例を示す図であり、図１において符号３０は液滴吐出装置である。この液滴吐出装置３０は、ベース３１、基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３、液滴吐出ヘッド３４、液供給手段３５、前記液滴吐出ヘッド３４を制御するための制御装置４０等を有して構成されたものである。なお、液供給手段３５は、後述する圧力発生手段を備えており、図１中においては図略している。この液供給手段３５は、液状体を充填した液状体充填タンク４５と、この液状体充填タンク４５から液状体を供給するチューブ４６とからなっている。
前記ベース３１は、その上に前記基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３を設置したものである。
【００１５】
基板移動手段３２は、ベース３１上に設けられたもので、Ｙ軸方向に沿って配置されたガイドレール３６を有したものである。この基板移動手段３２は、例えばリニアモータ（図示せず）により、スライダ３７をガイドレール３６に沿って移動させるよう構成されたものである。
スライダ３７上にはステージ３９が固定されている。よって、基板移動手段３２がステージ３９の移動軸となる。このステージ３９は、基板Ｓを位置決めし保持するためのものである。すなわち、このステージ３９は、公知の吸着保持手段（図示せず）を有し、この吸着保持手段を作動させることにより、基板Ｓをステージ３９の上に吸着保持するようになっている。基板Ｓは、例えばステージ３９の位置決めピン（図示せず）により、ステージ３９上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。
【００１６】
前記ヘッド移動手段３３は、ベース３１の後部側に立てられた一対の架台３３ａ、３３ａと、これら架台３３ａ、３３ａ上に設けられた走行路３３ｂとを備えてなるもので、該走行路３３ｂをＸ軸方向、すなわち前記の基板移動手段３２のＹ軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路３３ｂは、架台３３ａ、３３ａ間に渡された保持板３３ｃと、この保持板３３ｃ上に設けられた一対のガイドレール３３ｄ、３３ｄとを有して形成されたもので、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向に液滴吐出ヘッド３４を搭載するキャリッジ４２を移動可能に保持したものである。キャリッジ４２は、リニアモータ（図示せず）等の作動によってガイドレール３３ｄ、３３ｄ上を走行し、これにより液滴吐出ヘッド３４をＸ軸方向に移動させるよう構成されたものである。
【００１７】
ここで、このキャリッジ４２は、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向、すなわちＸ軸方向に例えば１μｍ単位で移動が可能になっており、このような移動は制御装置４０によって制御されるようになっている。液滴吐出ヘッド３４は、前記キャリッジ４２に取付部４３を介して回動可能に取り付けられたものである。取付部４３にはモータ４４が設けられており、液滴吐出ヘッド３４はその支持軸（図示せず）がモータ４４に連結している。このような構成のもとに、液滴吐出ヘッド３４はその周方向に回動可能となっている。また、モータ４４も前記制御装置４０に接続されており、これによって液滴吐出ヘッド３４はその周方向への回動も、制御装置４０によって制御されるようになっている。
【００１８】
図２（ａ）、（ｂ）は、前記液滴吐出装置３０が備えた液滴吐出ヘッド３４の概略構成を説明するための図である。前記液滴吐出ヘッド３４は、図２（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数のキャビティ（貯留部）１５とリザーバ１６とが形成されており、これらキャビティ１５とリザーバ１６とは流路１７を介して連通している。
【００１９】
各キャビティ１５とリザーバ１６は、その内部に液状体を満たしてこれを収容するようになっており、これらの間の流路１７はリザーバ１６からキャビティ１５に液状体を供給する供給口として機能するようになっている。また、ノズルプレート１２には、キャビティ１５から液状体を吐出するための孔状のノズル１８が縦横に整列した状態で複数形成されている。
【００２０】
一方、振動板１３には、リザーバ１６内に開口する孔１９が形成されており、この孔１９には液供給手段３５のチューブ４６が接続されていて、液状体充填タンク４５から液状体が供給されるようになっている。
前記チューブ４６には、圧力発生手段５０が設けられていて、この圧力発生手段５０が後述するように液状体を吐出させることなくノズル１８の吐出側開口部に形成されたテーパー部に押し出し、かつ引き込ませるようにしている。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、前記ノズル１８は、ノズルプレート１２に形成されていて、前記キャビティ１５の側がテーパ形状になっており、キャビティ１５側に行くに連れて漸次拡径したものとなっている。また、キャビティ１５と反対の側の開口部は、液状体を吐出するための吐出側開口部となっていて、その内側に液状体を吐出するための吐出口９が形成されている。
【００２２】
また、振動板１３のキャビティ１５側に向く面と反対の側の面上には、圧力発生素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧力発生素子２０は、液滴吐出ヘッド３４において液状体を吐出する手段として機能するもので、一対の電極２１、２１間に挟持され、液滴吐出装置３０が備えている制御装置４０によって外側に突出するようにして撓ませるように構成されたものである。
【００２３】
このような構成のもとに圧力発生素子２０が接合された振動板１３は、圧力発生素子２０が撓曲すると、これと一体になって同時に外側へ撓曲し、これによりキャビティ１５の容積を増大させる。すると、キャビティ１５内とリザーバ１６内とが連通しており、リザーバ１６内に液状体が充填されている場合には、キャビティ１５内に増大した容積分に相当する液状体が、リザーバ１６から流路１７を介して流入する。
そして、このような状態から圧力発生素子２０への通電を解除すると、圧力発生素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。よって、キャビティ１５も元の容積に戻ることから、キャビティ１５内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル１８の吐出口９から液状体が液滴２２となって吐出される。
【００２４】
図３は、前記液滴吐出ヘッド３４のノズル１８を模式的に示した拡大図である。
ノズルプレート１２に形成されたノズル１８の吐出側開口部は、このノズル１８の吐出開口（吐出側開口）１から、ノズル１８の途中に形成された吐出口９に向かって漸次ノズル１８の内径を狭めるようなテーパー部Ｔとなっている。したがって、ノズル１８は、キャビティ１５側と吐出開口部の両側にテーパー形状を備えた構造となっている。
また、ノズルプレート１２のテーパー部Ｔの表面には、液状体に対して撥液性を備えた例えば共析メッキ等からなる撥液膜１０が形成されていて、この撥液膜１０は、吐出口９からノズル１８の内壁面まで潜り込んだ状態となっている。このように、吐出口９まで潜り込んで形成された撥液膜１０によって、ノズル１８内において液状体が形成するメニスカスの形状が安定するようになっている。
【００２５】
本実施形態では、テーパー部Ｔは吐出開口１の中心と、ノズル１８の中心とを通る軸が一致するような円錐形状となっている。なお、図３中に示すようなノズル１８の中心を通る軸とテーパー部Ｔの表面とがなすテーパー角Ａが小さいと、液状体を吐出する際の液滴２２に影響を及ぼす場合があるので、前記テーパー角Ａは１５度以上８５度以下であることが好ましい。本実施形態においては、従来のワイピング処理をノズル１８に対して併用できるようするため、テーパー部Ｔのテーパー角Ａを７０度とした。
【００２６】
このようなテーパー部Ｔの形成方法としては、従来公知の方法で形成することができる。例えば、ノズルプレート１２となるステンレス板にノズル１８の孔を穿孔する際に、円錐台座で受けたり、直接円錐形状に切削した後、研磨することで形成する方法が考えられる。また、円錐形状のレジストを形成し、このレジストの周りに薄膜（撥液性の膜の材料）を形成した後、前記薄膜をノズルプレート１２に転写することでテーパー部Ｔを形成する方法や、円錐形状の絶縁物を形成しメッキ法で形成した膜をノズルプレート１２に転写することでテーパー部Ｔを形成する方法等がある。なお、テーパー部Ｔは、正確な円錐形でなくてもよく、例えば、球面の一部のように湾曲していてもよい。
ただし、テーパー部Ｔの形状によらず、このテーパー部Ｔとノズル１８の吐出口９とは、１階微分が連続するＣ１級の状態となるようになめらかに連続させている。このように、テーパー部Ｔと吐出口９とがなめらかに連続することで、後述するように吐出口９から押し出された液状体がテーパー部Ｔに濡れ拡がり易くなる。
実際には、ノズルプレート１２にバリがでないようにして形成した際のテーパー部Ｔと、吐出口９との接続部のエッジが、丸くなる程度のなめらかさであれば十分である。
【００２７】
前記圧力発生手段５０は、図２（ａ）に示したように液滴吐出ヘッド３４に液状体を供給するためのチューブ４６の外側に設けられていて、例えば、１ｍ秒以内に２０００Ｐａの圧力でチューブ４６を加圧して、チューブ４６内からキャビティ１５内に液状体を流し込むことで、このキャビティ１５内に圧力を発生させることができる構造となっている。また、前記圧力発生手段５０は、液滴吐出装置３０の制御装置４０によって、発生させる圧力と、圧力の変化率と、圧力の持続時間とが制御されることで駆動されるようになっている。なお、前記圧力発生手段５０は、後述するようにノズル１８内にて液状体が形成しているメニスカスの振動周期Ｔｍより長い時間をかけて液状体をテーパー部Ｔまで押し出し、かつその状態から液状体を引き込ませるような圧力を発生する。また、前記圧力発生手段５０は、液滴吐出ヘッド３４の圧力発生素子（ピエゾ素子）２０が吐出口９から吐出できる液状体の量（液滴２２）より多い液状体を吐出口９から押し出すようにしている。
【００２８】
本実施形態においては、圧力発生手段５０として、空気圧を用いた電磁バルブ制御でチューブ４６を加圧する機構を採用している。すなわち、空気圧による加圧で、液状体をチューブ４６内からリザーバ１６へ、そしてキャビティ１５内へ流し込むことで、キャビティ１５内に圧力を発生させることで、液状体を吐出口９からテーパー部Ｔに押し出させるようにしている。
なお、このようにしてチューブ４６を加圧すると、液状体は液状体充填タンク４５側にも流れてしまい、圧力発生手段５０による液状体を押し出す力を効率的に利用することができない。そこで、例えば液状体充填タンク４５側に設けられた電磁バルブを閉じ、液状体充填タンク４５側から液滴吐出ヘッド３４側に向けてチューブ４６を絞るようにして加圧し、液状体充填タンク４５側に液状体が流れないようにすることで、圧力発生手段５０による力を効率的に利用するようにしている。また、チューブ４６への加圧を徐々に小さくしていくと、テーパー部Ｔに押し出されていた液状体は再びノズル１８内に引き込まれるようになる。
【００２９】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、圧力発生手段５０を駆動した際のノズル１８の状態説明図である。なお、図４において、ノズル１８は模式的に示しているので、テーパー部Ｔに形成された撥液膜１０については図示を省略している。
図４（ａ）に示すようにノズル１８のテーパー部Ｔに後述するように液状体の微小液滴が付着している場合に、前記圧力発生手段５０を駆動する。このとき、このテーパー部Ｔの表面には前述したように撥液膜１０（図略）が形成されているので、微小液滴はテーパー部Ｔ上で濡れ拡がることはない。
【００３０】
まず、図４（ｂ）に示すように前記圧力発生手段５０によってチューブ４６を加圧しキャビティ１５内の液状体に圧力を発生させると、液状体をノズル１８の吐出口９からテーパー部Ｔまで押し出される。
すると、吐出口９とテーパー部Ｔとはなめらかに連続しているので、図４（ｃ）に示すようにテーパー部Ｔに液状体が濡れ広がって、テーパー部Ｔに付着している微小液滴を吸収する。
【００３１】
そして、一定時間テーパー部Ｔに液状体が押し出された状態を保持した後、圧力発生手段５０によるチューブ６０への加圧を初期の状態まで減圧していき、図４（ｄ）に示すようにテーパー部Ｔに濡れ拡がっている液状体を吐出口９からノズル１８に引き込ませる）。
すると、液状体が形成するメニスカスは初期の位置に戻りノズル１８のテーパー部Ｔに付着した微小液滴を回収するようになる。このとき、図４（ｄ）に示したようにノズル１８の吐出口９から遠く離れた位置に微小液滴が残って付着していても、液滴２２を吐出する際に影響を与えることはない。
【００３２】
なお、前記圧力発生手段５０としては、液状体充填タンク４５を直接加圧したり、モータなどの機械的な力で前記チューブ４６や、キャビティ１５内の一部を押したり、液滴吐出ヘッド３４に例えば自己封止弁（排圧調整機構）を設けたり、リザーバー１６上の振動板１３を押すなどの機構を採用することもできる。
また、このような圧力発生手段５０にあっては、液滴吐出ヘッド３４の全ノズル１８やノズル１８列毎に加圧するようになっている。
また、圧力発生手段５０を設ける場所は、ノズル１８から液状体充填タンク４５までの間のいずれでもよいが、液状体や液滴吐出ヘッド３４内の液状体の流路１７の弾性及び慣性等によって圧力発生手段５０による圧力への応答が遅れるのを防止するため、前記圧力発生手段５０は液滴吐出ヘッド３４の近傍とするのが望ましい。
【００３３】
次に、液滴吐出装置３０において、液滴吐出ヘッド３４から液状体を吐出する場合について説明する。
前記液滴吐出ヘッド３４は、前述したように圧力発生素子２０に電圧が印加されることで前記圧力発生素子２０が撓曲する。前記圧力発生素子２０が撓曲することで、キャビティ１５内の容積を増加し、これによって所定量の液状体を引き込む。そして、液状体を前記キャビティ１５内に引き込んだ後、その状態を保持する。その後、前記圧力発生素子２０の撓曲した状態を開放することで、キャビティ１５内を加圧することで液状体が押し出されてくる。このとき、前記圧力発生素子２０による液状体の押し出し時の液状体の流速が早く液状体がノズル１８のテーパー部Ｔに回り込むことはなく、図２（ａ）中２点鎖線に示したように吐出口９から押し出される。そして、前述したように吐出口９とテーパー部Ｔとはなめらかに連続しているので、この連続部で液状体が引っかかることなく液滴２２となってノズル１８の吐出口９から吐出される。なお、液滴吐出ヘッド３４から液状体を吐出する場合には、前記圧力発生手段５０は駆動しないものとなっている。
【００３４】
このようにして、液滴吐出ヘッド３４から液状体を吐出すると、ノズル１８のテーパー部Ｔには液滴２２が分裂した際に発生する微小液滴（ミスト）が付着してしまう。このような微小液滴は、液滴吐出ヘッド３４から液状体を吐出する際に吐出不良を起こす場合がある。
そこで、液滴吐出装置３０が備えた圧力発生手段５０によって、ノズル１８のテーパー部Ｔに付着した微小液滴を回収機構について説明する。
【００３５】
まず、前記圧力発生手段５０を駆動する方法について説明する。
なお、この圧力発生手段５０を駆動させるのは、後述するように液滴吐出ヘッド３４が液状体の吐出を休止している期間となっている。
本実施形態においては、例えば、図５に示す駆動波形ＶＷによって圧力発生手段５０を駆動した。図５において、縦軸は圧力発生手段５０の加圧による液状体の押し出し体積を表し、横軸は前記圧力発生手段５０による加圧時間を表している。なお、押し出し体積は各ノズル１８での値を表している。
【００３６】
本実施形態の液滴吐出ヘッド３４では、ノズル１８の非テーパー部分（円柱部分）におけるノズル半径ｒ＝１２μｍ、テーパー部Ｔに押し出される液状体量Ｖ＝５０ピコリットル、液状体の流速ｖ＝１ｍ／ｓ以下とした。また、圧力発生手段５０による発生圧力は最大で２０００Ｐａとした。
圧力発生手段５０が液状体を押し出すことのできる最大流速ｖ＝１ｍ／ｓでノズル１８の吐出口９から押し出す場合の駆動時間ｔは、Ｖ＝ｖＳｔと、Ｓ＝πｒ２との関係から求めると、約１００μ秒となる。しかし、駆動波形ＶＷでは、図４（ｃ）に示した状態である液状体をテーパー部Ｔに押し出す押出部（押し出し工程）ｈ１＝３００μ秒と、液状体を押し出した状態を保持する保持部（保持工程）ｈ２＝１００μ秒と、図４（ｃ）に示したように液状体をテーパー部Ｔから引き込む引込部（引き込み工程）ｈ３＝３００μ秒とからなる７００μ秒の周期の波形としている。
なお、３００μ秒（押出部ｈ１）でノズル１８の吐出口９から液状体が押し出されるので、液状体がテーパー部Ｔに押し出される。
【００３７】
ところで、圧力発生手段５０による液状体の押し出し、かつ引き込ませる周期が短い、つまり液状体の速度が速いと、ノズル１８内で液状体が形成しているメニスカスを破壊したり、液状体を吐出してしまうおそれがある。よって、前記駆動波形ＶＷは、ノズル１８内の液状体が形成しているメニスカスの振動周期Ｔｍより長い時間をかけて液状体を押し出し、かつ引き込ませるようになっている。よって、液状体がノズル１８の吐出口９から吐出されることはない。なお、メニスカスの振動周期Ｔｍは、ノズル１８の直径、液状体の表面張力、液状体の密度等の、液滴吐出ヘッド３４と吐出する液状体のパラメータにより定まる。
【００３８】
図６は、本発明の液滴吐出装置３０が前述したような液滴吐出ヘッド３４のノズル１８の吐出回復操作を行う場面を示した図である。なお、液滴吐出ヘッド３４が液状体の吐出を休止している期間（休止期間）とは、例えば液滴吐出ヘッド３４が配線パターンを形成しない領域や異なる液状体を吐出するための吐出領域を通過している場合のように、液滴吐出ヘッド３４のノズル１８から液状体を吐出しない期間である。
【００３９】
図６に示すように、液状体を吐出するための基板等からなる被吐出体１５０には、液状体を吐出してパターンを描画するための描画領域１００と、液滴吐出ヘッド３４の休止期間であるパターンを描画しない非描画領域１１０とがある。また、被吐出体１５０の外には、フラッシングやワイピング操作等の吐出回復操作を行うための吐出回復領域Ｆが設けられていてもよい。
従来、大型の基板Ｓにパターンを描画し始めると液滴吐出ヘッド３４のノズル１８の周辺部に付着した液状体を回収するためのフラッシングやワイピング操作などのノズル１８の吐出回復操作を行うことができず、基板Ｓの外に設けた吐出回復領域Ｆに液滴吐出ヘッド３４が到達するまで吐出回復処理を行うことができない。そこで、本発明の液滴吐出装置３０の駆動方法を採用することで、図６中矢印に示す非描画領域１１０上を液滴吐出ヘッド３４が通過する間に前述した圧力発生手段５０によって液状体をノズル１８の吐出口９からテーパー部Ｔ上に押し出し、そして引き込ませることで、テーパー部Ｔの周辺に付着した微小液滴を回収してノズル１８における吐出回復処理を行うことができる。パターンの描画前には、通常通りノズル１８を吸引したり、ワイピング操作や、フラッシング、メニスカスの微振動を行い、ノズル１８の状態を維持する。
また、被吐出体１５０の端まで描画が終わると、吐出回復領域Ｆにフラッシングを行うこともでき、必要ならばワイピング操作を行うことができる。なお、本発明の液滴吐出装置３０の駆動方法では、フラッシングやワイピング操作等の吐出回復操作自体を減らすことも可能となり、これによって液状体の使用量を減らすことも可能である。
【００４０】
次に、本発明の液滴吐出装置３０によって電気光学装置である液晶表示装置を製造する場合について説明する。なお、前記液滴吐出装置３０は、後述する液晶表示装置を構成するカラーフィルタ基板２２０にカラーフィルタ１２０を形成する際に用いている。
【００４１】
（液晶表示装置）
まず始めに、本発明の液滴吐出装置３０によって得られた液晶表示装置の構造について説明する。
図７（ａ）は、液晶表示装置の平面図を示すもので図中符号２００は、液晶表示装置である。なお、図７（ａ）においては、カラーフィルタ基板２２０の一部の図示を省略している。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＨ−Ｈ′線矢視による液晶表示装置２００の側断面図である。
図７（ｂ）に示すように、液晶表示装置２００はＴＦＴアレイ基板２１０とカラーフィルタ基板２２０とシール材２５２とによって形成される空間に、液晶２５０を封入したものである。
【００４２】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、前記ＴＦＴアレイ基板２１０は、ガラスからなる基板の表面に、各画素のスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成したものである。各ＴＦＴのゲート電極からのびる複数の走査線は、基板周縁部に形成された走査線駆動回路２０４に接続されている。また、各ＴＦＴの上方には層間絶縁膜が形成され、その表面に複数のデータ線が形成されている。そして、各ＴＦＴのソースはスルーホールを介してデータ線に接続され、各データ線は基板周縁部に形成されたデータ線駆動回路２０１に接続されている。なお、走査線駆動回路２０４及びデータ線駆動回路２０１を外部に接続するための端子２０２が、基板周縁部に形成されている。さらに、データ線の上方には層間絶縁膜が形成され、その表面に画素電極が形成されている。そして、各ＴＦＴのドレインは、スルーホールを介して画素電極に接続されている。加えて、画素電極の上方には、液晶分子の配向膜が形成されている。
【００４３】
そして、図７（ａ）に示したように、ＴＦＴアレイ基板２１０の画像表示領域を取り囲むように、熱硬化性樹脂等からなるシール材２５２が形成されている。なお、シール材２５２はＴＦＴアレイ基板２１０の全周に形成されている。そして、このシール材２５２の内側には、前述したように液晶２５０が封入されたものとなっている。さらに、このシール材２５２を介して、ＴＦＴアレイ基板２１０とカラーフィルタ基板２２０とが貼り合わされている。これにより、ＴＦＴアレイ基板２１０及びカラーフィルタ基板２２０と、シール材２５２とによって形成される空間内に、液晶２５０が封入される。加えて、ＴＦＴアレイ基板２１０及びカラーフィルタ基板２２０の外側表面に偏光フィルムを形成すれば、液晶表示装置２００が構成される。なお、液晶表示装置２００の画像表示領域には、複数の画素がマトリクス状に形成されている。
【００４４】
図８は、前記カラーフィルタ基板２２０の側断面図である。
図８に示すように、前記カラーフィルタ基板２２０は、基板Ｓと、この基板Ｓの上に形成された隔壁２５５とを備えている。隔壁２５５に囲まれた各領域には、画素領域１１８（１１８Ｒ、１１８Ｇ、１１８Ｂ）が形成されていて、この画素領域１１８には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ１２０（１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ）が形成されている。また、基板Ｓを平坦化し、且つカラーフィルタ基板２２０を保護するために、前記カラーフィルタ１２０と隔壁２５５とを覆う保護膜２５６が、基板Ｓ上に形成されている。
【００４５】
図９は、カラーフィルタを構成するための大型の基板Ｓの一部を示す平面図である。
前記基板Ｓには、カラーフィルタ基板２２０が複数形成されている。そして、液滴吐出装置３０によりカラーフィルタ基板２２０上にカラーフィルタ１２０を形成した後、前記基板Ｓをダイシング等によって液晶表示装置２００を構成するためのカラーフィルタ基板２２０の大きさに切断する。
図９中符号Ｒ、Ｇ、Ｂはカラーフィルタ１２０を構成するＲＧＢの各色を表したものである。
前記カラーフィルタ基板２２０には、隔壁２５５によりマトリックス状に区切って形成される平面視で長方形状の画素領域１１８が設けられている。
このとき、カラーフィルタ１２０は、画素領域１１８の長辺方向に描画するようになっていて、図中矢印方向に基板Ｓを移動させることで各画素領域１１８内にカラーフィルタ１２０の材料となる液状材料（液状体）２３を液滴吐出装置３０を用いて吐出する。
【００４６】
図１０（ａ）は、図９に示した基板Ｓ上に形成されたカラーフィルタ基板２２０の側断面図を示している。
まず、図１０（ａ）に示すように、大型の基板Ｓの全面上にスピンコート法によって例えば感光性樹脂を付着させ、続いてフォトレジスト法及びエッチング法により、図９に示したような各ＲＧＢに対応するカラーフィルタ１２０に対応する部分すなわち画素領域１１８の樹脂を除去する。前記樹脂としては、例えばウレタン系あるいはアクリル系の光硬化型樹脂が用いられる。
このようにしてパターニングすることにより、平面視した状態で基板Ｓ上をマトリックス状に区切る隔壁２５５と、この隔壁２５５によって平面視矩形（長方形）状のＲＧＢ各色に対応した画素領域１１８を形成する。このとき、前記隔壁２５５は撥液性を有することが好ましい。また、隔壁２５５はブラックマトリクスとして機能することが好ましい。
【００４７】
このようにして、基板Ｓ上に隔壁２５５を形成したら、液滴吐出装置３０のステージ３９に基板Ｓを保持する。なお、液滴吐出装置３０は、各画素領域１１８のＲ、Ｇ、Ｂに対応した液状材料２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを液滴吐出ヘッド３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂにより吐出する。
図１０（ｂ）に示すように液滴吐出装置３０の液滴吐出ヘッド３４Ｒによって隔壁２５５内の画素領域１１８Ｒに赤（Ｒ）のカラーフィルタ１２０を構成するための液状材料２３Ｒを吐出してカラーフィルタ１２０Ｒを形成する。
このとき、赤（Ｒ）の液状材料２３Ｒを吐出した液滴吐出ヘッド３４Ｒのノズル１８は、緑（Ｇ）の画素領域１１８Ｇと青（Ｂ）の画素領域１１８及び隔壁２５５上を通過する間は吐出を行うことはない。そこで、液状材料２３Ｒを吐出した液滴吐出ヘッド３４Ｒのノズル１８に対して前記圧力発生手段５０によるノズル１８の吐出回復処理を行い、次の画素領域１１８Ｒに液状材料２３Ｒを吐出するまでに液滴吐出ヘッド３４Ｒのノズル１８のテーパー部Ｔに付着した微小液滴を回収することができ、液滴吐出の信頼性を向上できる。
【００４８】
本実施形態では、図９に示したように各画素領域１１８の短辺方向の幅が例えば、１００μｍ、隔壁２５５の幅Ｍが２０μｍとなっている。また、各カラーフィルタ基板２２０の間には、前述したようにダイシングのために画素領域１１８が形成されていない非吐出領域があって液滴吐出ヘッド３４が暫く吐出を休止する休止期間となっている。この休止期間に該当する非吐出領域の幅Ｌは５ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましく、本実施形態では１０ｍｍとなっている。基板Ｓを移動させる送り速度を２４０ｍｍ／ｓとすると、ＧとＢにおける画素領域１１８上を液状材料２３Ｒを吐出する液滴吐出ヘッド３４が相対的に通過する間に、液状材料２３Ｒの吐出を休止している時間は１０００μ秒である。
【００４９】
したがって、液滴吐出ヘッド３４Ｒに対して図５に示した駆動波形ＶＷで圧力発生手段５０を駆動して、ノズル１８のテーパー部Ｔに付着した微小液滴を回収する。よって、液滴吐出ヘッド３４Ｒのノズル１８の吐出回復操作を行うことができる。また、図１０（ｂ）に示すように、液状材料２３Ｇ、２３Ｂを吐出するための液滴吐出ヘッド３４Ｇ、３４Ｂに対しても同様にして他の画素領域１１８上を通過する休止期間に、吐出回復処理を行うことができる。
また、吐出する液状材料２３Ｒの量については、図１０（ｃ）に示すように加熱工程における体積減少を考慮した十分な量とする。なお、前述したように基板Ｓの端まで行った際にワイピング操作やフラッシング等の吐出回復操作を行うようにしてもよい。
【００５０】
また、１０ｍｍの非吐出区間を液滴吐出ヘッド３４が通過する際には、全てのノズル１８が液状体の吐出を休止している。よって、前記非吐出領域を通過するのに約４０ｍ秒の休止期間があるので、十分にノズル１８の吐出回復処理を行うことができ、圧力発生手段５０によって、全てのノズル１８から液状体を押し出し、かつ引き込ませることで全てのノズル１８に対して吐出回復処理を行うことができる。なお、液状体を吐出しない期間が長いので、基板Ｓの送り速度を上げることで生産性を向上するようにしてよい。
【００５１】
このようにして基板Ｓ上の全ての画素領域１１８に液状材料２３を充填したら、ヒータ（図示せず）を用いて基板Ｓが所定の温度（例えば７０℃程度）となるように加熱処理する。この加熱処理により、図１１（ａ）に示すように、液状材料２３の溶媒が蒸発して液状材料２３の体積が減少する。このとき、体積の減少が大きい場合には、カラーフィルタ１２０として十分な膜厚が得られるまで、液滴吐出工程と加熱工程とを繰り返す。この処理により、液状材料２３に含まれる溶媒が蒸発して、最終的に液状材料２３に含まれる固形分のみが残留して膜化し、図１１（ａ）に示したようなカラーフィルタ１２０となる。次いで、基板Ｓを平坦化し、且つカラーフィルタ１２０を保護するために、図１１（ｂ）に示すようにカラーフィルタ１２０や隔壁２５５を覆って基板Ｓ上に保護膜２５６を形成する。この保護膜２５６の形成にあたっては、カラーフィルタ１２０の形成方法と同様に、液滴吐出法により行うことができる。また、液滴吐出法の代わりに、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法などの方法を用いてもよい。以上の工程によりカラーフィルタ基板２２０が得られる。
【００５２】
本発明の液滴吐出装置３０によれば、圧力発生手段５０によってキャビティ１５に発生させた圧力によって、キャビティ１５内の液状体がこのキャビティ１５に連通したノズル１８内を流れて、ノズル１８の吐出開口部のテーパー部Ｔまで押し出す。そして、ノズル１８の吐出口９からテーパー部Ｔに押し出された液状体は、吐出されることなくこのテーパー部Ｔに付着した液状体を引き寄せ、その状態から引き込む。よって、テーパー部Ｔの周辺に付着した液状体を回収することでノズル１８の吐出口９の詰まりや液状体の飛行曲がりによる吐出精度の低下を防止して、信頼性の高い液滴吐出が可能となる。
また、大型の基板Ｓなど液状体を吐出してパターンを描画する場合のように、長時間ノズル１８の吐出回復処理を行うことが出来ない場合に、本発明の液滴吐出装置３０を用いることで、ノズル１８の吐出状態を正常に保つことができ、基板Ｓのパターン描画時の歩留まりを向上することができる。
【００５３】
なお、本発明においては、圧力発生素子２０（ピエゾ素子）を用いた液滴吐出ヘッド３４を備えた液滴吐出装置３０について説明したが、これに限定されることなくバブルジェット（登録商標）方式や静電方式などの液滴吐出ヘッドに対しても応用することができる。
【００５４】
また、本発明の電子機器は、電気光学装置として前記液晶表示装置２００を備えたものである。
図１２は、電子機器として、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１２において、携帯電話本体６００は、前記液晶表示装置２００からなる表示部６０１を備えている。
本発明の電子機器によれば、歩留まりを向上した電気光学装置を備えているので、これを備えた電子機器も信頼性が高いものとなる。
【００５５】
なお、前記実施形態では、液滴吐出装置３０によって電気光学装置としての液晶表示装置２００を製造する場合について説明したが、有機ＥＬ装置やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）やＦＥＤ（電子放出ディスプレイ）等の電気光学装置を製造する際に用いてもよい。例えば、有機ＥＬ装置の発光層を形成したり、ＰＤＰやＦＥＤの配線部分を液滴吐出装置３０によって形成することで、信頼性の高い電気光学装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の液滴吐出装置の斜面図。
【図２】（ａ）は、液滴吐出ヘッドの斜視図、（ｂ）は、（ａ）の側断面図。
【図３】液滴吐出ヘッドの要部拡大図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、ノズルにおける液状体の状態説明図。
【図５】圧力発生手段の駆動時の説明図。
【図６】液滴吐出装置を利用する場面を示した図。
【図７】(ａ)は、液晶表示装置の平面図、（ｂ）は、液晶表示装置の側断面図。
【図８】カラーフィルタ基板の構成を説明する側面図。
【図９】カラーフィルタを製造するための基板の平面図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、カラーフィルタの製造工程の説明図。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、カラーフィルタの製造工程の説明図。。
【図１２】本発明の電子機器である携帯電話を示した斜視図。
【符号の説明】
【００５７】
１…吐出開口（吐出側開口）、９…吐出口、１５…キャビティ（貯留部）、１８…ノズル、２０…圧電素子（圧力発生素子）、２２…液滴（液状体）、３０…液滴吐出装置、３４…液滴吐出ヘッド、５０…圧力発生手段、２００…液晶表示装置（電気光学装置）、２２０…カラーフィルタ基板、６００…携帯電話（電子機器）、Ｔ…テーパー部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006095361.tif 000011
【図１０】
2006095361.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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