(57)【要約】【課題】所望の位置に液滴を塗布させ、生産性を向上させるとともに、高精細なパターン膜を形成する液滴吐出装置を提供する。【解決手段】第１方向に向けて開口した第１開口部と第２方向に向けて開口した第２開口部とを有するノズル孔と、前記ノズル孔に対応して設けられ、前記ノズル孔から液滴を吐出させるために動作する素子と、前記第１開口部においてメニスカスを形成するとともに、前記第１開口部で前記液滴を吐出させる第１吐出パルスと、前記第２開口部においてメニスカスを形成するとともに、前記第２開口部で前記液滴を吐出させる第２吐出パルスと、を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記液滴を前記第１方向に吐出させる指令に基づいて、前記素子に対して前記第１吐出パルスを印加し、前記液滴を前記第２方向に吐出させる指令に基づいて、前記素子に対して前記第２吐出パルスを印加する印加制御部と、を備えた。【選択図】図２
2011191360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に向けて開口した第１開口部と第２方向に向けて開口した第２開口部とを有するノズル孔と、
前記ノズル孔に対応して設けられ、前記ノズル孔から液滴を吐出させるために動作する素子と、
前記第１開口部においてメニスカスを形成するとともに、前記第１開口部で前記液滴を吐出させる第１吐出パルスと、前記第２開口部においてメニスカスを形成するとともに、前記第２開口部で前記液滴を吐出させる第２吐出パルスと、を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記液滴を前記第１方向に吐出させる指令に基づいて、前記素子に対して前記第１吐出パルスを印加し、前記液滴を前記第２方向に吐出させる指令に基づいて、前記素子に対して前記第２吐出パルスを印加する印加制御部と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出装置において、
前記ノズル孔の前記第１及び第２開口部の壁面は、断面視において直線形状であることを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、カラーフィルター等の製造では、基板上にパターン膜等を形成する装置として、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置が用いられる。このような液滴吐出装置では、より高精細なパターン膜を形成するため、基板に対して液滴吐出ヘッドを傾け、走査方向に対して液滴吐出ヘッドのノズル孔のピッチが狭くなる状態で走査しながら液滴を吐出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３００６６４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、上記の方法では、液滴吐出ヘッドの傾き調整が困難であり、また、複数回の走査が必要であるため、生産性が低下してしまう、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる液滴吐出装置は、第１方向に向けて開口した第１開口部と第２方向に向けて開口した第２開口部とを有するノズル孔と、前記ノズル孔に対応して設けられ、前記ノズル孔から液滴を吐出させるために動作する素子と、前記第１開口部においてメニスカスを形成するとともに、前記第１開口部で前記液滴を吐出させる第１吐出パルスと、前記第２開口部においてメニスカスを形成するとともに、前記第２開口部で前記液滴を吐出させる第２吐出パルスと、を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記液滴を前記第１方向に吐出させる指令に基づいて、前記素子に対して前記第１吐出パルスを印加し、前記液滴を前記第２方向に吐出させる指令に基づいて、前記素子に対して前記第２吐出パルスを印加する印加制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、第１開口部においてメニスカスが形成された状態で第１吐出パルスを印加させることにより第１方向に向けて液滴が吐出される。また、第２開口部においてメニスカスが形成された状態で第２吐出パルスを印加させることにより第２方向に向けて液滴が吐出される。換言すれば、一のノズル孔において複数のメニスカスの形成が可能となり、複数の方向に液滴を吐出させることが可能となる。従って、液滴の吐出方向を制御して、所望の位置に機能液を塗布させることができる。特に、例えば、カラーフィルターの製造に適用する場合において、液滴吐出ヘッドの傾き調整等が不要となり、また、より多くのノズル孔から液滴吐出することが可能となるため、生産性を向上させるとともに、高精細なカラーフィルターを製造することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる液滴吐出装置では、前記ノズル孔の前記第１及び第２開口部の壁面が、断面視において直線形状であることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、ノズル孔は、第１及び第２開口部の壁面が直線形状である。換言すれば、ノズル孔は複数のストレート部を有する。このため、各開口部において容易にメニスカスを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】液滴吐出装置の構成を示す斜視図。
【図２】液滴吐出ヘッドの構成を示す断面図。
【図３】液滴吐出装置の制御ブロック図。
【図４】ヘッド制御部の制御ブロック図。
【図５】駆動信号及びスイッチ制御情報を示す説明図。
【図６】液滴吐出動作を示す説明図。
【図７】液滴吐出動作を示す説明図。
【図８】液滴吐出動作を示す説明図。
【図９】カラーフィルターの製造に適用した場合の説明図。
【図１０】変形例にかかるノズル孔の形状を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材ごとに縮小を異ならせて図示している。
【００１２】
（液滴吐出装置の構成）
まず、液滴吐出装置の構成について説明する。図１は、液滴吐出装置の構成を示す斜視図である。図１に示すように、液滴吐出装置１には、直方体形状に形成される基台２が備えられている。本実施形態では、この基台２の長手方向をＹ方向とし、同Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。
【００１３】
基台２の上面２ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール３ａ，３ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台２の上側には、一対の案内レール３ａ，３ｂに対応する図示しない直動機構を備えた走査手段を構成するテーブル及びワーク移動テーブルとしてのステージ４が取り付けられている。そのステージ４の直動機構は、例えば案内レール３ａ，３ｂに沿ってＹ方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＹ軸モーター（図示しない）に連結されている。そして、所定のステップ数に相対する駆動信号がＹ軸モーターに入力されると、Ｙ軸モーターが正転又は逆転して、ステージ４が同ステップ数に相当する分だけ、Ｙ軸方向に沿って所定の速度で往動又は、復動する（Ｙ方向に走査する）ようになっている。
【００１４】
さらに、基台２の上面２ａには、案内レール３ａ，３ｂと平行に主走査位置検出装置５が配置され、ステージ４の位置が計測できるようになっている。
【００１５】
そのステージ４の上面には、載置面６が形成され、その載置面６には、図示しない吸引式の基材チャック機構が設けられている。そして、載置面６に基材７を載置すると、基材チャック機構によって、その基材７が載置面６の所定位置に位置決め固定されるようになっている。
【００１６】
基台２のＸ方向両側には、一対の支持台８ａ，８ｂが立設され、その一対の支持台８ａ，８ｂには、Ｘ方向に延びる案内部材９が架設されている。案内部材９は、その長手方向の幅がステージ４のＸ方向よりも長く形成され、その一端が支持台８ａ側に張り出すように配置されている。案内部材９の上側には、吐出する液体を供給可能に収容する収容タンク１０が配設されている。一方、その案内部材９の下側には、Ｘ方向に延びる案内レール１１がＸ方向全幅にわたり凸設されている。
【００１７】
案内レール１１に沿って移動可能に配置されるキャリッジ１２は、略直方体形状に形成されている。そのキャリッジ１２の直動機構は、例えば案内レール１１に沿ってＸ方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＸ軸モーター（図示しない）に連結されている。そして、所定のステップ数に相当する駆動信号をＸ軸モーターに入力すると、Ｘ軸モーターが正転又は逆転して、キャリッジ１２が同ステップ数に相当する分だけＸ方向に沿って往動又は復動する（Ｘ方向に走査する）。案内部材９とキャリッジ１２との間には、副走査位置検出装置１３が配置され、キャリッジ１２の位置が計測できるようになっている。そして、キャリッジ１２の下面（ステージ４側の面）には、ヘッドユニット１４が設置されている。ヘッドユニット１４は、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド１４ａと、液滴吐出ヘッド１４ａに対して駆動パルスを印加する印加制御部としてのヘッド制御部１４ｂとを備えている。
【００１８】
基台２の片側の一方（図中Ｘ方向の逆方向）には、保守用基台１５が配置されている。保守用基台１５の上面１５ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール１６ａ，１６ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その保守用基台１５の上側には、一対の案内レール１６ａ，１６ｂに対応する図示しない直動機構を備えた移動手段を構成する保守ステージ１７が取り付けられている。その保守ステージ１７の直動機構は、例えばステージ４と同様の直動機構であり、Ｙ方向に沿って往動又は、復動するようになっている。
【００１９】
保守ステージ１７の上には、メンテナンス部２１が配置されている。メンテナンス部２１は、フラッシングユニット１８、キャッピングユニット１９及びワイピングユニット２０を備えている。フラッシングユニット１８は、液滴吐出ヘッド１４ａのノズル部における機能液の乾燥（増粘）を防止するために機能液を空吐出させるためのものである。キャッピングユニット１９は、液滴吐出ヘッド１４ａのノズル部が目詰まりした際にノズル部から機能液を強制的に吸引して、機能液を排出させるものである。ワイピングユニット２０は、液滴吐出ヘッド１４ａのノズルプレート１１５の面を拭く装置である。
【００２０】
保守用基台１５と基台２との間には、重量測定装置２２が配置されている。重量測定装置２２には、電子天秤が設置され、電子天秤には、受け皿が配置されている。液滴が、液滴吐出ヘッド１４から受け皿に吐出され、電子天秤が液滴の重量を測定するようになっている。受け皿は、スポンジ状の吸収体を備え、吐出される液滴が、跳ねて、受け皿の外に出ないようになっている。電子天秤は、液滴吐出ヘッド１４が液滴を吐出する前後で、受け皿の重量を測定し、吐出前後の受け皿の重量の差分を測定している。
【００２１】
キャリッジ１２が、案内レール１１に沿って、Ｘ方向に移動することにより、ヘッドユニット１４は、メンテナンス部２１、重量測定装置２２、基材７と対向する場所に移動することができるように構成されている。
【００２２】
（液滴吐出ヘッドの構成）
図２は、液滴吐出ヘッドの構成を示し、同図（ａ）は断面図であり、同図（ｂ）は一部拡大図である。図２（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド１４ａは、複数のノズル孔１２０を有するノズルプレート１１５と、各ノズル孔１２０に対応して設けられ、ノズル孔１２０から液滴を吐出させるために動作する素子としての圧電素子１１３等を備えている。さらに詳細には、各ノズル孔１２０と相対する位置には、各ノズル孔１２０と連通するキャビティ１１１が形成されている。そして、収容タンク１０から機能液が供給されるように構成されている。当該キャビティ１１１の上側（Ｚ軸方向）には、上下方向（Ｚ方向：縦振動）に振動して、キャビティ１１１内の容積を拡大縮小する振動板１１４と、上下方向に伸縮して振動板１１４を振動させる圧電素子１１３が配設されている。そして、制御部から圧電素子１１３を駆動するための駆動信号を受けると、圧電素子１１３が伸張して、振動板１１４がキャビティ１１１内の容積を縮小する。その結果、ノズル孔１２０から機能液が液滴として吐出される。なお、液滴吐出ヘッド１４ａに適用される素子としては、本実施形態のおける縦振動型の圧電素子１１３の他に、撓み変形型の圧電素子を用いてもよい。また、圧力発生手段として、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用してもよい。さらには、発熱体を用いてノズル内に泡を発生させ、その泡によって機能液を液滴として吐出させる構成を有する吐出ヘッドであってもよい。
【００２３】
次に、ノズル孔１２０の構成について説明する。図２（ｂ）に示すように、ノズル孔１２０は、第１方向Ｄ１に向けて開口した第１開口部１２０ａと第２方向Ｄ２に向けて開口した第２開口部１２０ｂを有する。本実施形態では、さらに、第３方向Ｄ３に向けて開口した第３開口部１２０ｃを有する。また、各第１〜第３方向Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれの方向が異なっており、本実施形態では、第１方向Ｄ１は、Ｚ軸（負）方向（重力方向）であり、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１から角度θ１を有した方向であり、第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１から角度θ１とは反対方向に角度θ２を有した方向である。なお、第２及び第３方向Ｄ２，Ｄ３の角度θ１、θ２は、任意に設定可能である。例えば、第１方向Ｄ１（重力方向）を基準として０〜４５°の範囲で設定することができる。また、第１方向Ｄ１に向けて開口した第１開口部１２０ａの壁部１３０ａは、図２（ｂ）に示すように、断面視において直線形状である。同様にして、第２及び第３開口部１２０ｂ，１２０ｃの壁部１３０ｂ，１３０ｃも断面視において直線形状を有している。すなわち、ノズル孔１２０は、複数の方向に開口した第１〜第３開口部１２０ａ〜１２０ｃを有するとともに、複数の直線形状からなる壁部１３０ａ〜１３０ｃを有している。このようなノズル孔１２０を備えたノズルプレート１１５は、例えば、第１方向Ｄ１に向けて開口した第１開口部１２０ａを有する第１ノズルプレート１１５ａと、第２方向Ｄ２に向けて開口した第２開口部１２０ｂを有する第２ノズルプレート１１５ｂと、第３方向Ｄ３に向けて開口した第３開口部１２０ｃを有する第３ノズルプレート１１５ｃと、を積層するとともに、各第１〜第３ノズルプレート１１５ａ〜１１５ｃを接着することにより形成することができる。
【００２４】
（液滴吐出装置の電気制御の構成）
図３は、液滴吐出装置の制御ブロック図である。図３において、液滴吐出装置１はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（演算処理装置）４０と、各種情報を記憶するメモリー４１を有する。
【００２５】
主走査駆動装置４２、副走査駆動装置４３、主走査位置検出装置５、副走査位置検出装置１３、ヘッドユニット１４は、入出力インターフェース４５およびバス４６を介してＣＰＵ４０に接続されている。さらに、入力装置４７、ディスプレイ４８、重量測定装置２２を構成する電子天秤４９、フラッシングユニット１８、キャッピングユニット１９、ワイピングユニット２０も入出力インターフェース４５およびバス４６を介してＣＰＵ４０に接続されている。
【００２６】
主走査駆動装置４２は、ステージ４の移動を制御する装置であり、移動部としての副走査駆動装置４３は、キャリッジ１２の移動を制御する装置である。主走査位置検出装置５が、ステージ４の位置を認識し、主走査駆動装置４２が、ステージ４の移動を制御することにより、ステージ４を所望の位置に移動及び停止することが可能になっている。同じく、副走査位置検出装置１３が、キャリッジ１２の位置を認識し、副走査駆動装置４３が、キャリッジ１２の移動を制御することにより、キャリッジ１２を所望の位置に移動及び停止することが可能になっている。
【００２７】
入力装置４７は、液滴を吐出する各種加工条件を入力する装置であり、例えば、基材７に液滴を吐出する座標を図示しない外部装置から受信し、入力する装置である。ディスプレイ４８は、加工条件や、作業状況を表示する装置であり、操作者は、ディスプレイ４８に表示される情報を基に、入力装置４７を用いて操作を行う。
【００２８】
電子天秤４９は、液滴吐出ヘッド１４ａが吐出する液滴を受ける、受け皿の重量を測定する装置である。液滴が吐出される前後の受け皿の重量を測定して、測定値をＣＰＵ４０に送信する。図１に示す重量測定装置２２は、受け皿と電子天秤４９などから構成される。
【００２９】
メモリー４１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、液滴吐出装置１における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト５１を記憶する記憶領域や、基材７内における吐出位置の座標データである吐出位置データ５２を記憶するための記憶領域が設定される。さらに、基材７を主走査方向（Ｙ方向）へ移動する主走査移動量と、キャリッジ１２を副走査方向（Ｘ方向）へ移動する副走査移動量とを記憶するための記憶領域や、ＣＰＵ４０のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００３０】
ＣＰＵ４０は、メモリー４１内に記憶されたプログラムソフト５１にしたがって、基材７における表面の所定位置に機能液を液滴吐出するための制御を行うものである。
【００３１】
ＣＰＵ４０は、例えば、液滴吐出ヘッド１４ａを液滴吐出のための初期位置へセットするための吐出開始位置を演算したり、基材７を主走査方向（Ｙ方向）へ所定の速度で走査移動させるための制御を演算したり、液滴吐出ヘッド１４ａを副走査方向（Ｘ方向）へ所定の副走査量で移動させるための制御を演算したり、液滴吐出ヘッド１４ａ内の複数あるノズルのうちのいずれを作動させて機能液を吐出するかを制御するための演算を行う。
【００３２】
次に、ヘッド制御部１４ｂの構成について説明する。図４は、ヘッド制御部の構成を示すブロック図である。ヘッド制御部１４ｂは、液滴を第１方向Ｄ１に吐出させる指令に基づいて、素子としての圧電素子１１３に対して第１吐出パルスを印加させ、液滴を第２方向Ｄ２に吐出させる指令に基づいて、素子としての圧電素子１１３に対して第２吐出パルスを印加させるものである。なお、本実施形態のヘッド制御部１４ｂでは、さらに、液滴を第３方向Ｄ３に吐出させる指令に基づいて、素子としての圧電素子１１３に対して第３吐出パルスを印加させるものである。すなわち、ヘッド制御部１４ｂは、液滴吐出動作時において、ドット形成データに含まれる吐出方向データ（ＳＩ）に基づいて、駆動信号生成部７０において生成された駆動信号（ＣＯＭ）における必要な部分を選択して圧電素子１１３に印加させている。
【００３３】
図４に示すように、ヘッド制御部１４ｂは、シフトレジスター（ＳＲ）１４１と、ラッチ回路（ＬＡＴ）１４２と、デコーダー１４３と、スイッチ（ＳＷ）１４４と、制御ロジック１４５とを有する。そして、これらの中で、制御ロジック１４５を除いた各部は、各圧電素子１１３に対応して設けられている。
【００３４】
ヘッド制御部１４ｂの制御は、次のように行われる。まず、シフトレジスター１４１には、吐出方向データ（ＳＩ）がクロック信号（ＣＬＫ）に同調してセットされる。そして、  ラッチ回路１４２は、シフトレジスター１４１にセットされたデータをラッチする。ラッチされたデータは、デコーダー１４３へ入力される。
【００３５】
制御ロジック１４５は、スイッチ１４４の制御に用いられるスイッチ制御情報ｑ０〜ｑ３を記憶する。スイッチ制御情報ｑ０〜ｑ３は、スイッチ１４４を動作させる際に用いられる。デコーダー１４３は、制御ロジック１４５から出力されるスイッチ制御情報ｑ０〜ｑ３の中から、必要なスイッチ制御情報ｑ０〜ｑ３を吐出方向データＳＩに応じて選択し、スイッチ１４４に出力する。例えば、デコーダー１４３は、「吐出なし」に対応する吐出方向データＳＩに対応して、スイッチ制御情報ｑ０を選択する。そして、スイッチ制御情報ｑ０をスイッチ１４４に出力する。また、デコーダー１４３は、「第１方向吐出」に対応する吐出方向データＳＩに対応して、スイッチ制御情報ｑ１を選択する。そして、スイッチ制御情報ｑ１をスイッチ１４４に出力する。また、デコーダー１４３は、「第２方向吐出」に対応する吐出方向データＳＩに対応して、スイッチ制御情報ｑ２を選択する。そして、スイッチ制御情報ｑ２をスイッチ１４４に出力する。また、デコーダー１４３は、「第３方向吐出」に対応する吐出方向データＳＩに対応して、スイッチ制御情報ｑ３を選択する。そして、スイッチ制御情報ｑ３をスイッチ１４４に出力する。
【００３６】
スイッチ１４４は、駆動信号ＣＯＭの圧電素子１１３への印加を制御する。本実施形態におけるスイッチ１４４は、アナログスイッチによって構成されている。そして、入力されたスイッチ制御情報（デコーダー１４３で選択された後のスイッチ制御情報）がＨレベルの場合にオン状態となり、入力されたスイッチ制御情報がＬレベルの場合にオフ状態となる。そして、スイッチ１４４は、オン状態の期間に亘って対応する駆動信号を圧電素子１１３に印加する。また、オフ状態の期間に亘って対応する駆動信号を遮断する。
【００３７】
次に、駆動信号生成部７０について説明する。駆動信号生成部７０は、第１開口部１２０ａにおいてメニスカスを形成するとともに、第１開口部１２０ａで液滴を吐出させる第１吐出パルスＰＳ１と、第２開口部１２０ｂにおいてメニスカスを形成するとともに、第２開口部１２０ｂで液滴を吐出させる第２吐出パルスＰＳ２と、を含む駆動信号ＣＯＭを生成する。なお、本実施形態の駆動信号生成部では、さらに、第３開口部１２０ｃにおいてメニスカスを形成するとともに、第３開口部１２０ｃで液滴を吐出させる第３吐出パルスＰＳ３と、を含む駆動信号ＣＯＭを生成する。
【００３８】
図５は、駆動信号及びスイッチ制御情報を示す説明図である。図５（ａ）に示すように、駆動信号ＣＯＭは、繰り返し単位でもある吐出期間Ｔ毎に繰り返し生成される。本実施形態における駆動信号ＣＯＭは３つの吐出パルス（ＰＳ１〜ＰＳ３）を含む。ここで、吐出パルスとは、圧電素子１１３に所定の動作をさせるためのパルスを含むものである。
【００３９】
駆動信号ＣＯＭは、期間Ｔ１１内に生成される第１吐出パルスＰＳ１と、期間Ｔ１２内に生成される第２吐出パルスＰＳ２と、期間Ｔ１３内に生成される第３吐出パルスＰＳ３とを含んで構成されている。これらの第１〜第３吐出パルスＰＳ１〜ＰＳ３はいずれも、圧電素子１１３に液滴を吐出させるための所定の動作を行わせる。本実施形態では、液滴の吐出方向に応じて圧電素子１１３に印加する吐出パルスを特定している。具体的には、第１方向Ｄ１への吐出指令としての吐出方向データ（ＳＩ）に対応して、第１吐出パルスＰＳ１を圧電素子１１３に印加する。これにより、第１方向Ｄ１に液滴が吐出される。また、第２方向Ｄ２への吐出指令としての吐出方向データ（ＳＩ）に対応して、第２吐出パルスＰＳ２を圧電素子１１３に印加する。これにより、第２方向Ｄ２に液滴が吐出される。第３方向Ｄ３への吐出指令としての吐出方向データ（ＳＩ）に対応して、第３吐出パルスＰＳ３を圧電素子１１３に印加する。これにより、第３方向Ｄ３に液滴が吐出される。
【００４０】
第１〜第３吐出パルスＰＳ１〜ＰＳ３の圧電素子１１３への印加は、各期間Ｔ１１〜Ｔ１３を単位とするスイッチ１４４のオン・オフ制御によって行われる。すなわち、第１吐出パルスＰＳ１の印加は、期間Ｔ１１に亘ってスイッチ１４４をオン状態にすることでなされ、第２吐出パルスＰＳ２の印加は、期間Ｔ１２に亘ってスイッチ１４４をオン状態にすることでなされ、第３吐出パルスＰＳ３の印加は、期間Ｔ１３に亘ってスイッチ１４４をオン状態にすることでなされる。
【００４１】
前述したように、スイッチ１４４の制御は、スイッチ制御情報ｑ０〜ｑ３によってなされる。スイッチ制御情報ｑ０〜ｑ３のうち、スイッチ制御情報ｑ０は、吐出なしの吐出方向データ（ＳＩ）に対するスイッチ１４４の制御パターンを示し、スイッチ制御情報ｑ１は、第１方向Ｄ１への吐出方向データ（ＳＩ）に対するスイッチ１４４の制御パターンを示し、スイッチ制御情報ｑ２は、第２方向Ｄ２への吐出方向データ（ＳＩ）に対するスイッチ１４４の制御パターンを示し、スイッチ制御情報ｑ３は、第３方向Ｄ３への吐出方向データ（ＳＩ）に対するスイッチ１４４の制御パターンを示す。これらのスイッチ制御情報ｑ０〜ｑ３は、いずれも３ビットのデジタルデータで構成されている。そして、３ビットのうち最上位ビットは、期間Ｔ１１におけるスイッチ１４４のオン・オフ状態を示し、中間のビットは、期間Ｔ１２におけるスイッチ１４４のオン・オフ状態を示し、最下位ビットは、期間Ｔ１３におけるスイッチ１４４のオン・オフ状態を示す。そして、各ビットには、オン状態を示すデータ［１］か、オフ状態を示すデータ［０］が与えられる。
【００４２】
図５（ｂ）に示すように、吐出なしの指令の場合、第１〜第３吐出パルスＰＳ１〜ＰＳ３のいずれにも圧電素子１１３へは印加されない。従って、スイッチ制御情報ｑ０はデータ［０００］とされる。この場合、いずれの期間Ｔ１１〜Ｔ１３においても、スイッチ１４４はオフ状態となる。第１方向Ｄ１への吐出指令の場合、第１吐出パルスＰＳ１が圧電素子１１３に印加される。このため、対応するスイッチ制御情報ｑ１はデータ［１００］とされる。これにより、期間Ｔ１１に亘って駆動信号ＣＯＭが圧電素子１１３に印加される。第２方向Ｄ２への吐出指令の場合、第２吐出パルスＰＳ２が圧電素子１１３に印加される。このため、対応するスイッチ制御情報ｑ２はデータ［０１０］とされる。これにより、期間Ｔ１２に亘って駆動信号ＣＯＭが圧電素子１１３に印加される。第３方向Ｄ３への吐出指令の場合、第３吐出パルスＰＳ３が圧電素子１１３に印加される。このため、対応するスイッチ制御情報ｑ３はデータ［００１］とされる。これにより、期間Ｔ１３に亘って駆動信号ＣＯＭが圧電素子１１３に印加される。
【００４３】
次に、液滴の吐出動作について説明する。図６〜図８は、液滴の吐出動作を示す説明図である。図６は、第１吐出パルスＰＳ１の印加による吐出動作を示している。図６（ａ）は、第１吐出パルスＰＳ１における電圧変化パターンを示し、図６（ｂ）〜図６（ｅ）は、液滴の吐出動作を示している。
【００４４】
図６（ａ）において、符号ＶCは待機状態の電位（中間電位）、ＶHは充電状態の電位（高電位）、ＶLは放電状態の電位（低電位）を示している。そして、符号ｔ１は、待機状態から充電状態までの期間であり、ｔ２は充電状態を保持する期間であり、ｔ３は充電状態から放電状態までの期間を示している。
【００４５】
そして、待機状態では、図６（ｂ）に示すように、ノズル孔１２０のノズルプレート１１５の面の付近においてメニスカス（機能液の液面）が形成される。待機状態から充電状態までの期間ｔ１では、キャビティ１１１の容積が増大する。これにより、メニスカスがＺ軸方向に移動する。そして、図６（ｃ）に示すように、ノズル孔１２０の第１開口部１２０ａにおいてメニスカスが形成される。充電状態から放電状態までの期間ｔ３では、キャビティ１１１の容積が減少する。これにより、図６（ｄ），（ｅ）に示すように、ノズル孔１２０の第１開口部１２０ａにおいて液滴１２１が吐出される。ここで、第１開口部１２０ａにおいて吐出された液滴１２１は第１方向Ｄ１に吐出される。本実施形態では、Ｚ軸（負）方向に開口された第１開口部１２０ａから、Ｚ軸（負）方向に向けて液滴１２１が吐出される。
【００４６】
図７は、第２吐出パルスＰＳ２の印加による吐出動作を示している。図７（ａ）は、第２吐出パルスＰＳ２における電圧変化パターンを示し、図７（ｂ）〜図７（ｅ）は、液滴の吐出動作を示している。図７（ａ）において、待機状態の電位（中間電位）、充電状態の電位（高電位）、放電状態の電位（低電位）及び期間ｔ１〜ｔ３における待機状態、充電状態、放電状態の説明については、図６と同様なので説明を省略する。
【００４７】
待機状態では、図７（ｂ）に示すように、ノズル孔１２０のノズルプレート１１５の面の付近においてメニスカス（機能液の液面）が形成される。待機状態から充電状態までの期間ｔ１では、キャビティ１１１の容積が増大する。これにより、メニスカスがＺ軸方向に移動する。そして、図７（ｃ）に示すように、ノズル孔１２０の第２開口部１２０ｂにおいてメニスカスが形成される。充電状態から放電状態までの期間ｔ３では、キャビティ１１１の容積が減少する。これにより、図７（ｄ），（ｅ）に示すように、ノズル孔１２０の第２開口部１２０ｂにおいて液滴１２１が吐出される。ここで、第２開口部１２０ｂにおいて吐出された液滴１２１は第２方向Ｄ２に吐出される。本実施形態では、Ｚ軸（負）成分方向であってＸ軸（負）成分方向に開口された第２開口部１２０ｂから、Ｚ軸（負）成分方向であってＸ軸（負）成分方向に向けて液滴１２１が吐出される。
【００４８】
図８は、第３吐出パルスＰＳ３の印加による吐出動作を示している。図８（ａ）は、第３吐出パルスＰＳ３における電圧変化パターンを示し、図８（ｂ）〜図８（ｅ）は、液滴の吐出動作を示している。図８（ａ）において、待機状態の電位（中間電位）、充電状態の電位（高電位）、放電状態の電位（低電位）及び期間ｔ１〜ｔ３における待機状態、充電状態、放電状態の説明については、図６と同様なので説明を省略する。
【００４９】
待機状態では、図８（ｂ）に示すように、ノズル孔１２０のノズルプレート１１５の面の付近においてメニスカス（機能液の液面）が形成される。待機状態から充電状態までの期間ｔ１では、キャビティ１１１の容積が増大する。これにより、メニスカスがＺ軸方向に移動する。そして、図８（ｃ）に示すように、ノズル孔１２０の第３開口部１２０ｃにおいてメニスカスが形成される。充電状態から放電状態までの期間ｔ３では、キャビティ１１１の容積が減少する。これにより、図８（ｄ），（ｅ）に示すように、ノズル孔１２０の第３開口部１２０ｃにおいて液滴１２１が吐出される。ここで、第３開口部１２０ｃにおいて吐出された液滴１２１は第３方向Ｄ３に吐出される。本実施形態では、Ｚ軸（負）成分方向であってＸ軸（正）成分方向に開口された第３開口部１２０ｃから、Ｚ軸（負）成分方向であってＸ軸（正）成分方向に向けて液滴１２１が吐出される。
【００５０】
以上のように、図６〜図８によれば、各第１〜第３吐出パルスＰＳ１〜ＰＳ３毎に異なった中間電位ＶCと高電位ＶHとの差（ＶHC）を設けることにより、ノズル孔１２０の各第１〜第３開口部１２０ａ〜１２０ｃの位置に合わせて、メニスカスの移動量を設定させることができる。本実施形態では、ノズルプレート１１５の面から、第３開口部１２０ｃ、第２開口部１２０ｂ、第１開口部１２０ａの順で距離が離れる（長くなる）。すなわち、第１開口部１２０ａでは最も機能液を大きく引き込む必要がある。そこで、第３開口部１２０ｃ、第２開口部１２０ｂ、第１開口部１２０ａに対応する順に中間電位ＶCと高電位ＶHとの差（ＶHC）の差を大きく設けている。
【００５１】
次に、上記のヘッドユニット１４を備えた液滴吐出装置１を用いて、パターン膜形成部材の製造方法に適用した例について説明する。図９は、パターン膜形成部材に適用した例を示した説明図である。なお、本実施形態では、パターン膜形成部材としてのカラーフィルターの製造方法に適用した例について説明する。
【００５２】
カラーフィルターの製造方法は、例えば、基板１００上に形成された区画部１０１（ブラックマトリクス）によって区画された区画領域１０２内に、色素膜の材料を含む機能液を液滴として吐出し、機能液を基板１００上に塗布する。そして、塗布された機能液を固化することによりカラーフィルター１１０が形成される。
【００５３】
そこで、まず、図９（ａ）に示すように、基板１００をステージ４の載置面６に載置する。また、ヘッドユニット１４と基板１００とが対向する位置に移動させる。そして、ノズル孔１２０毎に液滴の吐出方向を制御する。具体的には、第１開口部１２０ａにおいてメニスカスを形成するとともに、第１開口部１２０ａで液滴Ｄを吐出させる第１吐出パルスＰＳ１と、第２開口部１２０ｂで液滴Ｄを吐出させる第２吐出パルスＰＳ２と、第３開口部１２０ｃで液滴Ｄを吐出させる第３吐出パルスＰＳ３と、を含む駆動信号ＣＯＭが形成され、ノズル孔１２０のうち、ノズル孔１２０−Ｑには、液滴１２１を第１方向Ｄ１に吐出させる指令に基づいて圧電素子１１３に第１吐出パルスＰＳ１を印加させ、ノズル孔１２０−Ｒには、液滴１２１を第２方向Ｄ２に吐出させる指令に基づいて圧電素子１１３に第２吐出パルスＰＳ２を印加させ、ノズル孔１２０−Ｓには、液滴１２１を第３方向Ｄ３に吐出させる指令に基づいて圧電素子１１３に第３吐出パルスＰＳ３を印加させる。
【００５４】
そして、図９（ｂ）に示すように、ノズル孔１２０−Ｑからは、第１方向Ｄ１に向けて液滴１２１が吐出される。ノズル孔１２０−Ｒからは、第２方向Ｄ２に向けて液滴１２１が吐出される。ノズル孔１２０−Ｓからは、第３方向Ｄ３に向けて液滴１２１が吐出される。吐出された液滴１２１は区画領域１０２内に着弾する。また、液滴１２１の吐出方向は、区画領域１０２の中央部に向けられているため、液滴１２１も区画領域１０２の中央部に着弾する。このため、液滴１２１が区画部１０１上への乗り上げが抑制される。すなわち、隣接する区画領域１０２に塗布された機能液同士が接触することがない。従って、不均一なパターン形状の形成を防止することができる。また、混色を防止することができる。さらに、液滴１２１は、吐出制御によって吐出方向が制御されるため、より多くのノズル孔１２０から液滴１２１の吐出が可能となり、生産性を向上させることができる。
【００５５】
次に、塗布された機能液１２１’を固化することによりパターン膜としての色素膜１０５が形成される。このようにして、カラーフィルター１１０が形成される。
【００５６】
なお、上記の実施形態では、パターン膜形成部材としてのカラーフィルター１１０の製造方法に適用したが、これに限定されない。例えば、他のパターン膜形成部材として、有機ＥＬ、金属配線等にも適宜適用することができる。このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。
【００５７】
従って、上記実施形態によれば、以下に示す効果がある。
【００５８】
ノズル孔１２０に、第１方向Ｄ１に向けて開口した第１開口部１２０ａと、第２方向Ｄ２に向けて開口した第２開口部１２０ｂと、第３方向Ｄ３に向けて開口した第３開口部１２０ｃと、を設け、第１〜第３方向Ｄ１〜Ｄ３に応じて、駆動信号ＣＯＭに含まれる第１〜第３吐出パルスＰＳ１〜ＰＳ３を圧電素子１１３に印加させた。第１吐出パルスＰＳ１を印加させた場合、第１方向Ｄ１に向けて開口した第１開口部１２０ａにおいてメニスカスを形成させるとともに、第１開口部１２０ａで液滴１２１が吐出される。これにより、第１方向Ｄ１に向けて液滴１２１を吐出させることができる。第２吐出パルスＰＳ２を印加させた場合、第２方向Ｄ２に向けて開口した第２開口部１２０ｂにおいてメニスカスを形成させるとともに、第２開口部１２０ｂで液滴１２１が吐出される。これにより、第２方向Ｄ２に向けて液滴１２１を吐出させることができる。第３吐出パルスＰＳ３を印加させた場合、第３方向Ｄ３に向けて開口した第３開口部１２０ｃにおいてメニスカスを形成させるとともに、第３開口部１２０ｃで液滴１２１が吐出される。これにより、第３方向Ｄ３に向けて液滴１２１を吐出させることができる。このように、液滴Ｄの吐出方向が制御され、所望の位置に機能液を塗布させることができる。さらに、このようなヘッドユニット１４を備えた液滴吐出装置１を用いて、例えば、カラーフィルターの製造に用いた場合には、各ノズル孔１２０から吐出される液滴１２１の吐出方向が制御されるため、確実に区画領域１０２内に液滴１２１を吐出することができる。これにより、区画部１０１上への機能液の塗布が低減し、隣接する区画領域１０２内に塗布された機能液の接触がなくなり、混色を防止することができる。
【００５９】
なお、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が挙げられる。
【００６０】
（変形例）上記実施形態では、一のノズル孔１２０に、第１〜第３方向Ｄ１〜Ｄ３に対応して、３つの開口部（第１〜第３開口部１２０ａ〜１２０ｃ）を設けたが、これに限定されない。例えば、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、一のノズル孔１２０において、２つの開口部を備えたものであってもよい。このようにしても、それぞれことなる２方向に液滴１２１を吐出することが可能となり、所望の箇所に機能液を塗布させることができる。また、図１０（ｄ）に示すように、第１〜第３方向Ｄ１〜Ｄ３に対応する開口部（第１〜第３開口部１２０ａ〜１２０ｃ）の配置位置が異なってもよい。この場合、各開口部の位置に対応して、圧電素子１１３に吐出パルスを印加させればよい。このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…液滴吐出装置、１４…ヘッドユニット、１４ａ…液滴吐出ヘッド、１４ｂ…印加制御部としてのヘッド制御部、４０…ＣＰＵ、４１…メモリー、７０…駆動信号生成部、１１３…圧電素子、１１５…ノズルプレート、１２０…ノズル孔、１２０ａ…第１開口部、１２０ｂ…第２開口部、１２０ｃ…第３開口部、１２１…液滴、１３０ａ〜１３０ｃ…壁部。
【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】
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【図１０】
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