(57)【要約】      （修正有）【課題】突起を有する成膜対象物表面を薄膜で覆う。【解決手段】吐出ヘッド１４では、吐出室２４の一室当たり、複数個の吐出孔１８が設けられており、吐出室２４内に配置された一個の圧電素子２６によって、各吐出孔１８から一斉に吐出液を吐出させる。複数の吐出孔１８が配置された吐出孔領域１９は、二列千鳥に配置し、成膜対象物表面に吐出液が高密度に着弾するようにする。成膜対象物の突起上にも吐出液が着弾し、突起表面が吐出液で覆われる。【選択図】図４
2008290001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に配置された吐出液を吐出表面から吐出し、成膜対象物に着弾させる吐出ヘッドであって、
前記吐出ヘッドは、互いに区分けされた複数の吐出室と、
前記吐出室内に配置された圧力生成装置とを有し、
前記吐出表面には、複数の吐出孔が形成され、
前記各吐出室は、吐出室一個当たり複数個の前記吐出孔に接続された吐出ヘッド。
【請求項２】
前記各吐出孔が配置された領域は、前記吐出室毎に千鳥配置された請求項１記載の吐出ヘッド。
【請求項３】
前記成膜対象物を配置させる台と、
請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドと前記台とを相対的に移動させる移動機構とを有する吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出液を吐出する吐出ヘッドとそれを用いた吐出装置に係り、特に、成膜対象物表面に薄膜を形成する吐出ヘッドとそれを用いた吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微量の液滴を吐出するための吐出ヘッドは、吐出液のタンクから吐出液が供給される吐出室を複数有しており、各吐出室内には、それぞれ圧力生成装置が配置されている。各吐出室には、吐出室毎に一個の吐出孔がそれぞれ形成されており、圧力生成装置が動作すると、各吐出室内部の吐出液に圧力が加わり、吐出孔から吐出液が吐出されるように構成されている。
【０００３】
このような吐出ヘッドは、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録（形成）に多用されており、塗布対象物表面の、吐出液を塗布したい位置に吐出液を着弾させるために、所望の吐出孔からだけ吐出液を吐出させられるようになっている。
【０００４】
吐出ヘッドの材料としては、ステンレス（ＳＵＳ）、ニッケル、シリコンといった無機材料やポリイミド、ポリサルフォン等の樹脂材料が用いられており、吐出液を吐出するための吐出孔の穴径の精度を保つ層と、高い剛性を保つ層との二層構造が基材として用いられている（特開平１０−１１９３００）。
【０００５】
吐出孔を形成する加工手段としては、打ち抜き、ウエットおよびドライエッチング、レーザー加工、電鋳等の手段が用いられている。
圧力生成装置は、圧電素子等の電気機械変換素子、ヒータ等の電気熱変換素子、電極などの静電気力発生手段などからなるネルギー発生手段（アクチュエータ素子）等を用いることができる。
このような吐出ヘッドは、プリンタ等の画像記録装置の他、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）の製造手段としても利用されており、液晶の配向膜が吐出装置によって形成されている。
【０００６】
図７(ａ)の符号１３２は、平坦な基板１３１に着弾した吐出液を示しており、吐出液１３２は配向膜の原料液である。この吐出液１３２が拡がると、隣接する位置に着弾した原料液同士が接触し、熱処理されると、同図(ｂ)に示した様に、基板１３１上を覆う配向膜１３３が得られる。
【０００７】
ところで、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）方式の液晶表示装置の表示方式の一つとして、垂直配向膜と負の誘電率異方性を有するネガ型液晶材料を組み合わせて使用するＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）方式が知られている。このＶＡ方式では、他の方式に比ベコントラストが高く黒白レベル応答速度も速いといった特徴を有するが、その視角特性は十分ではないという欠点も有している。
【０００８】
そこで特開２００７−５２０４０号公報等により、ＶＡ方式のＴＦＴ液晶表示装置において、液晶材料を挟み込む電極基板に液晶配向用の突起を設け、前記突起構造物上に配向膜を設けることで視角特性を改善する方法が提案されている。
突起を有する塗布対象物表面を原料液で覆い、配向膜を形成しようとすると、塗布対象物である基板のサイズが小さい場合はスピンコーターによって液状材料の均一な塗布が可能であるが、大型基板では困難となるため、吐出ヘッドを用いた原料液の塗布が考えられる。
【０００９】
図８(ａ)の符号１３５は、基板１３１上に配置された突起であり、基板１３１の平坦な部分よりも小面積のため、配向膜の原料液を吐出し、着弾させると、基板１３１の平坦な部分には吐出液１３２ａが着弾するものの、突起１３５上には、吐出液１３２ｂが着弾した部分と、着弾しない部分が発生する。
【００１０】
このような吐出液１３２ａ，１３２ｂが拡がっても、突起１３５上に穴が開いた配向膜１３３しか得ることができない。
吐出孔の間隔を狭くすれば、突起１３５上にも満遍なく吐出液が着弾するようになるが、吐出孔の間隔は、吐出室や圧力生成装置の間隔よりも狭めることができない。
【特許文献１】特開２０００−２７０８９６号
【特許文献２】ＰＣＴ公開公報ＷＯ９５／２５１１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するために創作されたものであり、突起を有する成膜対象物表面に薄膜を形成できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、内部に配置された吐出液を吐出表面から吐出し、成膜対象物に着弾させる吐出ヘッドであって、前記吐出ヘッドは、互いに区分けされた複数の吐出室と、前記吐出室内に配置された圧力生成装置とを有し、前記吐出表面には、複数の吐出孔が形成され、前記各吐出室は、吐出室一個当たり複数個の前記吐出孔に接続された吐出ヘッドである。
また、本発明は、前記各吐出孔が配置された領域は、前記吐出室毎に千鳥配置された吐出ヘッドである。
また、本発明は、前記成膜対象物を配置させる台と、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドと前記台とを相対的に移動させる移動機構とを有する吐出装置である。
【発明の効果】
【００１３】
吐出位置を高密度にできるので、突起上に吐出液が着弾し、突起表面を薄膜で覆うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の吐出装置１１の概略側面図、図２は同装置の概略平面図である。
この吐出装置１１は、台１２と、台１２上に配置された移動枠１３と、移動枠１３の台１２に面する位置に取り付けられた吐出ヘッド１４とを有している。
【００１５】
吐出ヘッド１４は、移動枠１３に対して移動可能に取り付けられており、移動枠１３は、台１２に対して移動可能に設置されている。図２の符号１６は、吐出ヘッド１４や移動枠１３を移動させる移動機構を模式的に示している。
吐出ヘッド１４は板状であり、片側の表面が下方の台１２に向けられ、反対側の表面が鉛直上方に向けられている。台１２に面した表面を吐出表面とすると、図３はその吐出表面側の平面図であり、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。
吐出ヘッド１４はヘッド本体２０を有しており、ヘッド本体２０の内部には、吐出液循環路２５と、複数の吐出室２４が形成されている。
【００１６】
吐出装置１１は吐出液循環装置１５を有しており、吐出液循環装置１５は吐出液循環路２５に接続され、吐出液循環装置１５から吐出ヘッド１４に供給された吐出液は、吐出ヘッド１４内部の吐出液循環路２５を流れ、吐出液循環装置１５に戻るように構成されている。
【００１７】
各吐出室２４はそれぞれ吐出液循環路２５に接続されており、吐出液循環装置１５から供給され、吐出液循環路２５内を流れる吐出液は各吐出室２４内に進入し、各吐出室２４は吐出液によって充満される。
各吐出室２４は、ヘッド本体２０の内部で互いに離間され、ヘッド本体２０の長手方向に沿って二列に等間隔に配置されている。
各吐出室２４は、円筒形形状であり、吐出表面とは垂直に配置され、一底面が吐出表面の近くに位置している。
【００１８】
図５は、吐出表面の拡大図であり、符号２１は、吐出室２４の壁面を延長した円筒曲面と吐出表面とが交叉する閉曲線であって、この閉曲線２１で囲まれた吐出孔領域１９内では、ヘッド本体２０の厚みは薄くなっている。
【００１９】
吐出孔領域１９の真下には、吐出室２４の底面が位置しており、各吐出領域１９毎に、吐出領域１９よりも小径の複数の吐出孔１８が配置されている。各吐出孔１８は、真裏位置の吐出室２４に達しており、各吐出室２４は、一室当たり複数個の吐出孔１８によって、吐出ヘッド外部の空間に接続されている。ここでは吐出室２４は円筒形であり、吐出孔領域１９は円形である。吐出孔１８も円筒形でありその開口は、円形である。各吐出孔１８は互いに離間している。
【００２０】
各吐出室２４の、吐出表面とは反対側の位置には、圧力生成装置２６が配置されている。この圧力生成装置２６は圧電素子であり、吐出ヘッドの外部に配置された制御装置１７によって動作し、吐出液が充満された吐出室２４内に圧力を生成するように構成されている。
吐出室２４内の圧力が高まると、吐出液は、その吐出室２４に接続された複数の吐出孔１８から液滴となって吐出される。
【００２１】
吐出孔１８が配置された各吐出孔領域１９の直径Ｄは等しく、また、隣接する吐出孔領域１９の外縁間の距離Ｓも等しく形成されている。
各吐出孔領域１９は、図３、図５に示すように、吐出ヘッドの長手方向に沿って二列に配置されている。
【００２２】
符号Ｌ1、Ｌ2は、吐出孔１８の中心を二列に結ぶ直線を示している。この直線Ｌ1、Ｌ2は平行であり、吐出ヘッド１４は、直線Ｌ1、Ｌ2に対して水平面内で垂直な方向に移動する。従って、吐出ヘッド１４が一方向に移動中は、二列のうち、一方の列が先頭側になり、他方の列が後尾側となる。
【００２３】
各吐出室２４内の圧力生成装置２６は、制御装置１７によって制御され、二列のうち、いずれか一方の列、又は両方の列に配置された吐出孔領域１９内の吐出孔１８から、吐出液を一斉に吐出できるように構成されている。
【００２４】
二列の吐出孔領域１９は、千鳥状に交互に配置にされており、先ず、先頭側の列に位置する吐出孔１８は、吐出ヘッド１４が、吐出孔領域１９の直径Ｄと同程度の距離だけ移動する毎に吐出液を吐出し、後尾側の列に位置する吐出孔１８は、先頭側の列が吐出液を吐出した位置に到達する毎に吐出液を吐出すると、先頭側の列から吐出された吐出液が着弾しない範囲に、後尾側の列から吐出された吐出液を着弾させることができる。着弾した範囲の一部が重複するように吐出してもよい。
【００２５】
次に、図６(ａ)の符号１０は、配向膜を形成する成膜対象物であり、基板３１を有している。基板３１の表面には突起３５が設けられている。
この成膜対象物１０の突起表面に配向膜を形成する工程を説明すると、先ず、成膜対象物１０を、該突起３５を上方に向け、台１２上に配置する。
吐出液循環装置１５には、配向膜の原料が予め充填されており、吐出ヘッド１４は、吐出孔領域１９が並べられた直線Ｌ1，Ｌ2が移動方向と垂直になるように配置されている。
【００２６】
吐出ヘッド１４を成膜対象物１０の外側に位置させておき、移動機構１６によって、移動枠１３を成膜対象物１０が位置する方向に移動させ、成膜対象物１０の上方位置に進入したところで、二列の吐出孔領域１９内の各吐出孔１８から上述したように吐出液を吐出させ、成膜対象物１０の表面に着弾させる。
【００２７】
同図(ｂ)の符号３２ａは、基板３１の表面上に着弾した吐出液を示しており、符号３２ｂは、突起３５の先端上に着弾した吐出液を示している。着弾した吐出液３２ａ，３２ｂは、基板３１上と突起３５上でそれぞれ拡がり、突起３５上の吐出液３２ｂが突起３５上から基板３１上に流れ落ちると、突起３５の側面も吐出液で覆われ、突起３５上の吐出液と基板３１上の吐出液が接触して一体となる。
【００２８】
このような吐出液を熱処理し、配向膜を形成すると、同図(ｃ)に示すように、基板３１表面や、突起３５の表面及び側面は、配向膜３３によって覆われる。
なお、吐出孔１８が配置された領域の長さが、基板３１の幅よりも短かった場合、吐出ヘッド１４を、移動枠１３に沿って移動させ、熱処理をする前に、吐出液が着弾していない領域に吐出液を着弾させ、成膜対象物１０表面を吐出液で覆った後、熱処理して配向膜３３を形成すればよい。
【００２９】
なお、上記実施例では、成膜対象物１０が静止し、吐出ヘッド１４が移動したが、成膜対象物１０が移動してもよい。要するに、成膜対象物１０の表面に満遍なく吐出液が着弾するために、吐出ヘッド１４と成膜対象物１０とが少なくとも吐出孔領域１９が配置された直線Ｌ1，Ｌ2と垂直方向に相対的に移動できればよい。
【００３０】
本発明の吐出孔１８は円筒形でありその開口の直径は例えば１０μｍである。吐出ヘッド１４の相対移動方向とは垂直方向に、等間隔(ここでは吐出孔１８の中心間の距離が吐出孔の直径と等しい大きさ)で配置されており、相対移動に沿った方向には、ランダムな距離で配置されている。
【００３１】
吐出孔領域１９の直径は０．５ｍｍであり、１個の吐出孔領域１９内には、３０個以上が配置されている。隣接する吐出孔領域１９の中心間の距離(＝Ｄ＋Ｓ)は０．７５ｍｍに設定されている。
従来技術の吐出ヘッドの場合、吐出孔の直径は２７μｍ、その間隔は０．７５ｍｍであり、本発明の吐出ヘッド１４と比べ、非常に低密度でまばらである。
【００３２】
本発明の吐出ヘッド１４は、吐出孔１８が高密度に配置されており、従来技術では配向膜を形成できなかった幅２．５μｍ、高さ１．５μｍの突起も配向膜で覆うことができている。
なお、本発明の吐出ヘッド１４は、図４に示すように、ヘッド本体２０を金属部分２３とシリコン薄板２２とで構成させ、吐出室２４を金属部分２３に形成し、微細な吐出孔１８をシリコン薄板２２に形成することができる。
【００３３】
その際、シリコン薄板２２の表面である吐出表面に、パーフルオロアルキル基を含み、撥水性を有する撥水被膜を形成しておくと、吐出液が吐出表面に付着しなくなって都合がよい。その撥水被膜は吐出孔１８の内周面や吐出室２４の内周面には形成しない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の吐出装置の概略側面図
【図２】その概略平面図
【図３】吐出ヘッドの吐出表面の平面図
【図４】そのＡ−Ａ線截断断面図
【図５】吐出孔と吐出孔領域の関係を説明するための図面
【図６】(ａ)〜(ｃ)：本発明の吐出ヘッドを用いて突起表面に配向膜を形成する工程を説明するための図
【図７】(ａ)、(ｂ)：従来技術の吐出ヘッドを用いて基板表面に配向膜を形成する工程を説明するための図
【図８】(ａ)、(ｂ)：従来技術の吐出ヘッドを用いて突起表面に配向膜を形成する工程を説明するための図
【符号の説明】
【００３５】
１０……成膜対象物
１２……台
１４……吐出ヘッド
１６……移動機構
１８……吐出孔
２４……吐出室
【図１】
2008290001.tif 000003
【図２】
2008290001.tif 000004
【図３】
2008290001.tif 000005
【図４】
2008290001.tif 000006
【図５】
2008290001.tif 000007
【図６】
2008290001.tif 000008
【図７】
2008290001.tif 000009
【図８】
2008290001.tif 000010