(57)【要約】【課題】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ヘッドを提供する。【解決手段】機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドであって、複数のノズル孔を有する第１プレートと、前記ノズル孔から吐出された前記液滴の吐出方向を規制する規制部を有する第２プレートと、を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドであって、
複数のノズル孔を有する第１プレートと、
前記ノズル孔から吐出された前記液滴の吐出方向を規制する規制部を有する第２プレートと、を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２プレートは、前記規制部によって前記液滴の吐出領域が規制された吐出規制領域を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記規制部には、斜面が設けられ、
前記第１プレートから前記第２プレートに向けて前記吐出規制領域が狭くなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記規制部は、
前記液滴の吐出方向を規制する第１の面と、
前記機能液を保持する第２の面と、を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第１の面には、撥液処理が施されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項４または５に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２の面には、親液処理が施されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記規制部には、前記機能液を保持する液溜り部を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備えた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、液滴吐出ヘッド、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。そして、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ヘッドは、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドであって、複数のノズル孔を有する第１プレートと、前記ノズル孔から吐出された前記液滴の吐出方向を規制する規制部を有する第２プレートと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、第１プレートのノズル孔から吐出された液滴が、第２プレートの規制部に接触して、当該液滴の吐出方向が規制される。換言すれば、規制部によ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。さらに、規制部によって液滴の吐出方向が規制されるため、いずれのノズル孔からの液滴吐出が可能となる。従って、例えば、カラーフィルターの製造に適用する場合では、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ヘッドの前記第２プレートは、前記規制部によって前記液滴の吐出領域が規制された吐出規制領域を有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、吐出規制領域内に液滴を確実に吐出させることができる。従って、例えば、カラーフィルター等の製造においては、高精細なパターン膜を描画させることが可能となる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドでは、前記規制部には、斜面が設けられ、前記第１プレートから前記第２プレートに向けて前記吐出規制領域が狭くなることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、第１プレートのノズル孔から吐出された液滴の一部は、斜面に倣って吐出方向が規制される。そして、吐出規制領域は、第１プレートから第２プレートに向かって狭くなっていく。換言すれば、漏斗のように吐出規制領域が徐々に狭まっていく。これにより、第１プレート側では、相対的に吐出規制領域が広いので、より多くのノズル孔から液滴の吐出が可能となる。また、第２プレート側では、吐出規制領域が狭くなるので、吐出された液滴が、狭い領域に集約される。従って、例えば、微細なパターン膜を効率よく形成することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドの前記規制部は、前記液滴の吐出方向を規制する第１の面と、前記機能液を保持する第２の面と、を有することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、ノズル孔から吐出された液滴は、規制部の第１の面に接触して、吐出方向が規制される。一方、液滴が第１の面に接触した際に、機能液の一部が規制部に付着する場合が想定される。この場合、付着した機能液が所望しない所に垂れ落ちてしまうおそれがある。そこで、第２の面で付着した機能液を保持することにより、機能液の垂れ落ち等の不具合を防止することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドの前記規制部の前記第１の面には、撥液処理が施されたことを特徴とする。
【００１５】
この構成よれば、ノズル孔から吐出された液滴が第１の面に接触した際、撥液効果によって液滴が弾かれやすくなる。これにより、円滑した液滴吐出を行うことができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドの前記規制部の前記第２の面には、親液処理が施されたことを特徴とする。
【００１７】
この構成よれば、ノズル孔から吐出された液滴が規制部に接触した際に付着した機能液が、親液効果によって第２の面に濡れ広がる。これにより、機能液が保持され、機能液の垂れ落ち等の不具合を防止することができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドの前記規制部には、前記機能液を保持する液溜り部を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、ノズル孔から吐出された液滴が規制部に接触した際に付着した機能液が、液溜り部によって保持される。これにより、確実に機能液の垂れ落ち等の不具合を防止することができる。
【００２０】
［適用例８］本適用例にかかる液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、生産性に優れ、高精細なパターンを形成することができる液滴吐出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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説明図。
【図３】他の液滴吐出ヘッドの構成を示す断面図。
【図４】パターン膜形成の適用例を示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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にワーク７を載置すると、基材チャック機構によって、そのワーク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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、液滴吐出ヘッド１４が設置されている。
【００３０】
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。
【００３１】
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１４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１４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１４のノズルプレートを拭く装置である。
【００３２】
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。
【００３３】
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、液滴吐出ヘッド１４は、メンテナンス部２１、重量測定装置２２、ワーク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。
【００３４】
（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す説明図であり、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は平面図、同図（ｃ）は一部拡大断面図である。液滴吐出ヘッド１４は、機能液を液滴として吐出するものであり、図２（ａ）に示すように、複数のノズル孔３１を有する第１プレート３０と、ノズル孔３１から吐出された液滴Ｄの吐出方向を規制する規制部４１を有する第２プレート４０を備えている。
【００３５】
第１プレート３０の上側（Ｚ軸方向）であって各ノズル孔３１と相対する位置には、各ノズル孔３１と連通するキャビティ（不図示）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、キャビティ内の容積を拡大縮小する振動板（不図示）と、上下方向に伸縮して振動板を振動させる加圧手段としての圧電素子（不図示）が配設されている。そして、図示しない制御部から圧電素子を制御駆動するための駆動信号を受けると、圧電素子が伸張して、振動板がキャビティ内の容積を縮小する。その結果、ノズル孔３１から機能液が液滴Ｄとして吐出される。なお、液滴吐出ヘッド１４に適用される圧電素子としては、縦振動型の圧電素子の他に、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。
【００３６】
第２プレート４０は、第１プレート３０のノズル孔３１から液滴Ｄが吐出される吐出方向側に設けられている。第２プレート４０の規制部４１は、第１プレート３０のノズル孔３１から吐出された液滴Ｄの吐出方向を規制するものであり、図２（ｂ）に示すように、規制部４１によって区画された吐出規制領域４２を有している。吐出規制領域４２の平面視における広さや形状は、例えば、所望するパターン膜の大きさや形状等に応じて適宜設定することができる。なお、本実施形態の吐出規制領域４２の平面視における形状は、矩形で示している。
【００３７】
規制部４１は、液滴Ｄの吐出方向（負側Ｚ軸方向）を規制する第１の面４１ａと、機能液を保持する第２の面４１ｂを有している。そして、第１の面４１ａは、吐出規制領域４２が第１プレート３０から第２プレート４０に向けて狭くなるように形成された傾斜面である。従って、吐出規制領域４２は、漏斗形状を有し、複数のノズル孔３１から吐出された液滴Ｄを狭い領域に塗布させることが可能となる。
【００３８】
第１の面４１ａの表面は、機能液に対して撥液効果を有する撥液処理が施されている。一方、第２の面４１ｂの表面は、機能液に対して親液効果を有する親液処理が施されている。
【００３９】
さらに、規制部４１には、機能液を保持する液溜り部４１ｃが設けられている。本実施形態では、規制部４１の負側Ｚ軸方向の末端部に、ノズル孔３１から液滴Ｄが吐出される吐出方向と直交する方向に凸部を有する液溜り部４１ｃが設けられている。
【００４０】
上記した液滴吐出ヘッド１４では、液滴吐出ヘッド１４の駆動信号に基づき、第１プレート３０のノズル孔３１から液滴Ｄが吐出される。すると、図２（ｃ）に示すように、あるノズル孔３１から吐出された液滴Ｄは、第２プレート４０の規制部４１に接触する。さらに、具体的には、吐出された液滴Ｄが、規制部４１の傾斜面となっている第１の面４１ａに接触する。接触した液滴Ｄは、第１の面４１ａに倣って滑って、或いは、第１の面４１ａを弾くことにより、液滴Ｄの吐出方向が規制される。そして、これらの液滴Ｄは、吐出規制領域４２内に集約され、ワーク７等の表面に塗布される。
【００４１】
なお、上記実施形態における規制部４１の形状等に限定されない。図３は、他の液滴吐出ヘッドの構成を示す断面図である。図３（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド１４ａは、矩形の断面形状を有する規制部５１を有する第２プレート５０を備えている。そして、規制部５１によって区画された吐出規制領域４２ａが形成される。なお、第１プレート３０の構成は、上記の実施形態の構成と同様なので説明を省略する。このようにしても、液滴Ｄの吐出方向を規制することができる。また、図３（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド１４ｂは、三角形の断面形状を有する規制部６１を有する第２プレート６０を備えている。そして、規制部６１によって区画された吐出規制領域４２ｂが形成される。そして、吐出規制領域４２ｂが第１プレート３０から第２プレート６０に向けて狭くなるように、規制部６１に傾斜面が配置される。このようにしても、液滴Ｄの吐出方向を規制することができる。また、図３（ｃ）に示す液滴吐出ヘッド１４ｃでは、上記の実施形態における液滴吐出ヘッド１４の第２プレート４０の規制部４１の第２の面４１ｂに凹凸部７２が形成された規制部７１を有する第２プレート７０を備えている。そして、規制部７１によって区画された吐出規制領域４２ｃが形成される。このようにしても、液滴Ｄの吐出方向を規制することができるとともに、機能液を第２の面４１ｂに設けられた凹凸部７２により、さらに、機能液の保持性を向上させることができる。なお、上記の液滴吐出ヘッド１４，１４ａ〜１４ｃは、適宜設定すればよく、また、それぞれ組み合わせて使用することもできる。
【００４２】
次に、上記の液滴吐出ヘッド１４（１４ａ〜１４ｃ）、或いは、液滴吐出ヘッド１４（１４ａ〜１４ｃ）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４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。
【００４３】
まず、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塗布し、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。
【００４４】
そこで、まず、図４（ａ）に示すように、区画部１０１上に対応する位置に第２プレート４０の規制部４１を配置する。この例では、規制部４１によって区画された吐出規制領域４２の広さが、区画部１０１によって区画された区画領域１０２の広さよりも狭くなるように設定する。
【００４５】
次に、図４（ｂ）に示すように、区画領域１０２に向けて液滴吐出ヘッド１４から液滴Ｄを吐出する。そうすると、一部の液滴Ｄは規制部４１によって吐出方向が規制され、吐出規制領域４２に吐出される。そして、区画領域１０２内に着弾する。この際、規制部４１が区画部１０１上に配置されているため、液滴Ｄの区画部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、一部の液滴Ｄは、規制部４１によって吐出方向が規制されるため、より多くのノズル孔３１から液滴Ｄの吐出が可能となり、生産性を向上させることができる。
【００４６】
次に、塗布された機能液Ｄ’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。
【００４７】
なお、上記の実施形態では、液滴吐出ヘッド１４または液滴吐出ヘッド１４を備えた液滴吐出装置を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。
【００４８】
従って、上記実施形態によれば、以下に示す効果がある。
【００４９】
（１）第１プレート３０のノズル孔３１から吐出される液滴Ｄの吐出方向に、規制部４１を有する第２プレート４０を備えた。これにより、吐出された液滴Ｄは、第２プレートの規制部に接触して、当該液滴の吐出方向が規制される。従って、所望の位置に機能液を塗布させることができる。
【００５０】
（２）規制部４１の第１の面４１ａには撥液処理を施し、第２の面４１ｂには親液処理を施した。従って、吐出された液滴Ｄは、第１の面４１ａに接触した際、撥液効果により、弾かれ、円滑な液滴吐出が可能となる。また、液滴Ｄが規制部４１に付着した場合は、第２の面４１ｂで保持されるため、不要な箇所に機能液が垂れ落ちることを防止することができる。さらに、液溜り部４１ｃを設けることにより、さらに、確実に液垂れを防止することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…液滴吐出装置、１４，１４ａ〜１４ｃ…液滴吐出ヘッド、３０…第１プレート、３１…ノズル孔、４０，５０，６０，７０…第２プレート、４１，５１，６１，７１…規制部、４１ａ…第１の面、４１ｂ…第２の面、４１ｃ…液溜り部、４２，４２ａ〜４２ｃ…吐出規制領域、７２…凹凸部、１００…基板、１０１…区画部、１０２…区画領域、１１０…パターン膜形成部材としてのカラーフィルター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011156506.tif 000005
【図４】
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