吐出装置
【課題】キャリッジの列を構成し、基板に機能液を吐出するヘッドを搭載した全てのキャリッジについて、そのヘッドからの吐出量を安定させるようにした、吐出装置を提供する。
【解決手段】ノズルを有するヘッドを搭載した正規のキャリッジ２１ａを複数、所定方向に配列してなり、正規のキャリッジ２１ａを基板に対して主走査方向及びこれに直交する副走査方向に相対的に移動させつつ、ヘッドのノズルから機能液を吐出することにより、基板Ｗに機能液を吐出配置する吐出装置１である。正規のキャリッジ２１ａの列の両方の外側に、ダミーのキャリッジ２１ｂを配設した。
【解決手段】ノズルを有するヘッドを搭載した正規のキャリッジ２１ａを複数、所定方向に配列してなり、正規のキャリッジ２１ａを基板に対して主走査方向及びこれに直交する副走査方向に相対的に移動させつつ、ヘッドのノズルから機能液を吐出することにより、基板Ｗに機能液を吐出配置する吐出装置１である。正規のキャリッジ２１ａの列の両方の外側に、ダミーのキャリッジ２１ｂを配設した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上にカラーフィルター等の機能性薄膜を形成する方法としては、スピンコート法やフレキソ印刷法が一般に用いられている。これに対して近年では、インク使用量削減や工程数削減に効果的であるとして、液滴吐出法が種々の薄膜形成に用いられるようになってきている。液滴吐出法を用いた薄膜の形成方法では、機能性材料（固形分）を溶媒（分散媒）に溶解又は分散させてなるインク（機能液）を液滴として基板上に吐出し、所望位置に配置した後、この配置したインクを乾燥してインク中の溶媒（分散媒）を除去することにより、機能性材料からなる薄膜を形成している。
【０００３】
ところで、工業的に形成するカラーフィルター等の機能性薄膜は、近年では益々精細化する傾向にあり、したがって液滴吐出法でこれら機能性薄膜を形成するにあたっては、より高い吐出精度が要求されるようになってきている。また、このような精細化とは別に、生産性の向上も要求されており、したがって機能性薄膜を形成する基板のサイズも、益々大型化している。
このような背景の基に、近年では、多数のノズルを有した吐出ヘッドを複数搭載したキャリッジを、さらに複数備えた液滴吐出装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９３５７０号公報
【特許文献２】特開２００８−１０４９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のキャリッジを複数備えた液滴吐出装置では、キャリッジを副走査方向に沿って整列させ、これらキャリッジに設けられた複数のヘッドによって基板の全幅に対応させ、さらにこれらキャリッジを基板に対して主走査方向に相対移動させることにより、基板の全面に機能液を吐出配置可能にしている。
ところが、このように大型の液滴吐出装置にあっては、特に複数が配列されてなるキャリッジの配列方向において、その両方の外側に配置された二つのキャリッジのヘッドからの吐出量が、内側に配置されたキャリッジのヘッドからの吐出量に比べて安定せず、したがって、吐出精度が低くなる傾向にある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、キャリッジの列を構成し、基板に機能液を吐出するヘッドを搭載した全てのキャリッジについて、そのヘッドからの吐出量を安定させるようにした、吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得た。
吐出量が安定しない外側の二つのキャリッジを調べたところ、内側のキャリッジに比べ、温度が数度（例えば２℃程度）低いことが分かった。これは、外側のキャリッジが環境中の空気により近く、例えばキャリッジの列が副走査方向に移動したときなどに、外側のキャリッジが風を受けることになるためであると考えられる。そして、温度が１℃異なると、機能液はその粘度が変化することなどで吐出量が約３％異なるようになり、したがって、温度が例えば２℃異なると、吐出量が約６％も異なることになってしまう。
このような知見のもとに、本発明者はさらに研究を重ねた結果、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明の吐出装置は、ノズルを有するヘッドを搭載した正規のキャリッジを複数、所定方向に配列してなり、前記正規のキャリッジを基板に対して主走査方向及びこれに直交する副走査方向に相対的に移動させつつ、前記ヘッドのノズルから機能液を吐出することにより、前記基板に前記機能液を吐出配置する吐出装置であって、
前記正規のキャリッジの列の両方の外側に、ダミーのキャリッジを配設したことを特徴としている。
【０００９】
この吐出装置によれば、正規のキャリッジの列の両方の外側に、ダミーのキャリッジを配設したので、これらダミーのキャリッジが風よけなどとして機能するようになる。したがって、これらダミーのキャリッジの内側に位置する正規のキャリッジは、極端な温度低下がなく、全てほぼ同じ温度になる。よって、これら正規のキャリッジに搭載されたヘッド間では、温度差に起因する吐出量のバラツキが抑制され、その吐出量が安定する。
【００１０】
また、前記吐出装置において、前記ダミーのキャリッジには、ノズルを有するヘッドが搭載されるとともに、該ヘッドには、機能液を供給する機能液供給手段が接続されているのが好ましい。
このようにすれば、ダミーのキャリッジにおけるヘッドも、正規のキャリッジにおけるヘッドと同様に動作可能となるため、その仕事量を同等にすることなどにより、正規のキャリッジにおけるヘッドと同等の発熱をなさせることが可能になる。したがって、ダミーのキャリッジに挟まれた正規のキャリッジの温度を、より安定させることが可能になる。
【００１１】
また、前記吐出装置においては、前記基板を載置するステージが備えられ、該ステージには、前記正規のキャリッジのヘッドのノズルから基板上に機能液を吐出する際に、前記ダミーのキャリッジのヘッドのノズルから吐出する機能液を受けるダミーのフラッシングエリアが設けられているのが好ましい。
このようにすれば、正規のキャリッジのヘッドのノズルから基板上に機能液を吐出する際に、ダミーのキャリッジについても、そのヘッドのノズルから機能液をダミーのフラッシングエリアに吐出させることが可能になる。したがって、ダミーのキャリッジにおけるヘッドの仕事量を、正規のキャリッジにおけるヘッドの仕事量と同等にすることができ、ダミーのキャリッジに挟まれた正規のキャリッジの温度を、より安定させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】吐出装置の構造を示す概略平面図である。
【図２】吐出装置の構造を示す概略側面図である。
【図３】キャリッジの列の模式図である。
【図４】（ａ）吐出ヘッドの概略斜視図、（ｂ）ノズルプレートの概略平面図である。
【図５】吐出ヘッドの配置を示す概略平面図である。
【図６】吐出装置の制御系を示すブロック図である。
【図７】液晶表示装置の構造を示す概略分解斜視図である。
【図８】カラーフィルターの製造方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、図１は吐出装置の構造を示す概略平面図、図２は吐出装置の構造を示す概略側面図である。
【００１４】
図１、図２に示すように本実施形態の吐出装置１は、基板Ｗが載置される吸着テーブル（ステージ）４１をＸ軸方向に移動させる主走査移動機構としてのＸ軸テーブル２２と、複数のキャリッジ２１をＸ軸テーブル２２の上方において、それぞれ独立してＹ軸方向に移動させる副走査移動機構としてのＹ軸テーブル２３と、を備えている。
【００１５】
Ｙ軸方向（副走査方向）に配列されたキャリッジ２１は、本実施形態では、図３に示すように１０基の正規なキャリッジ２１ａと、これら１０基の正規なキャリッジ２１ａの両側（外側）に配置された２基のダミーのキャリッジ２１ｂと、からなっている。正規なキャリッジ２１ａとダミーのキャリッジ２１ｂとは、本実施形態では、これらが搭載する吐出ヘッド（ヘッド）が、基板Ｗに対して機能液を吐出するか否か、との点でのみ異なり、その他は同じに構成されている。
【００１６】
すなわち、図示しないものの、正規のキャリッジ２１ａにおける吐出ヘッドには、これから吐出させる機能液を該吐出ヘッドに供給するための機能液供給手段が接続されているが、ダミーのキャリッジ２１ｂにおける吐出ヘッドにも、同じ構成の機能液供給手段が接続されている。したがって、該ダミーのキャリッジ２１ｂにおける吐出ヘッドからも、正規のキャリッジ２１ａにおける吐出ヘッドと同様に、機能液の吐出が行えるようになっている。なお、機能液供給手段は、機能液を貯留するタンクと、このタンクと吐出ヘッドとを接続してタンク内の機能液を吐出ヘッドに移送するフレキシブルチューブと、を備えて構成されている。
また、図３では、合計１２基のキャリッジ２１をＹ軸方向に平行に配列したが、これらキャリッジ２１の配列については、図３中二点鎖線で示すようにその列方向がＹ軸方向に沿っていれば、Ｙ軸方向に対して非平行になっていてもよい。
【００１７】
これらキャリッジ２１（２１ａ、２１ｂ）には、図４（ａ）に示すように、機能液を液滴として吐出する複数の吐出ヘッド６２が搭載されている。吐出ヘッド６２は、いわゆる２連のもので、２連の接続針７２を有する液導入部７１と、液導入部７１に連なるヘッド基板７３と、液導入部７１の上方に連なり、内部に機能液が満たされるヘッド内流路が形成されたヘッド本体７４とを備えている。接続針７２は、圧力調整弁等を介して前記機能液供給手段における機能液が貯留されたタンクに接続され、これにより、吐出ヘッド６２のヘッド内流路に機能液が供給されるようになっている。
【００１８】
ヘッド本体７４は、キャビティ８１と、ノズル面８２ａに複数のノズル８５からなる２本のノズル列８４を形成したノズルプレート８２とを有している。前記ヘッド基板７３には、２連のコネクタ７５が設けられており、各コネクタ７５は、フレキシブルフラットケーブルを介して後述するヘッドドライバに接続されている。ヘッドドライバは、圧電素子に駆動電圧を与えてキャビティ８１の体積を変化させるものである。これによって圧電素子は、キャビティ８１に充填された機能液を加圧し、ノズル８５から機能液を液滴として吐出させるようになっている。
【００１９】
図４（ｂ）に示すように、各ノズル列８４の長さは、例えば１インチ（略２５．４ｍｍ）であって、各ノズル列８４は１８０個のノズル８５が等しいピッチＰ１（略１４０μｍ）で並べられて構成されている。この場合、一方のノズル列８４は、他方のノズル列８４に対して、ノズル列方向に半ピッチ（７０μｍ）分ずれて設けられている。よって、各ノズル列方向と直交する方向から見ると３６０個のノズル８５がノズルピッチＰ２で配列した状態となっている。また、２つのノズル列８４から吐出された液滴のドット密度（解像度）は３６０ｄｐｉである。
【００２０】
なお、吐出ヘッド６２としては、圧電素子を備えたものに限らず、機能液を加圧するエネルギー発生手段として、振動板を静電吸着することによって振動させる電気機械変換素子や、機能液を加熱する発熱素子を備えたものであってもよい。
【００２１】
図５は、キャリッジ２１（２１ａ、２１ｂ）における吐出ヘッド６２の配置を示す概略平面図であり、詳しくは、Ｘ軸テーブル２２側から見た底面図である。
図５に示すようにキャリッジ２１には、合計１２個の吐出ヘッド６２が搭載されている。これら吐出ヘッド６２は、Ｘ軸方向に沿って６個の吐出ヘッド６２が階段状に配列し、２つのヘッド群６２Ｌ，６２Ｒを構成している。各ヘッド群６２Ｌ，６２Ｒは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルター形成材料を含む機能液が充填された３つの吐出ヘッド６２が、ＲＧＢの順に並列している。
【００２２】
そして、例えば、赤色（Ｒ）の機能液が充填された各ヘッドＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のノズル列８４が、Ｘ軸方向から見て１ノズルピッチＰ２を置いてＹ軸方向に並んでいる。他の緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）においても同様である。また、異なる色の機能液が充填されたヘッドＲ２とヘッドＧ２、ヘッドＧ２とヘッドＢ２とにおいて、ノズル列８４がノズル列８４の全長の１／３の距離でＹ軸方向に互いにずれた状態で配置されている。
【００２３】
図１、図２に示すように前記Ｘ軸テーブル２２には、キャリッジ２１に搭載された各吐出ヘッド６２から吐出される機能液を受けて、その重量を吐出ヘッド６２ごとに測定する重量測定機構９１と、重量計測機構９１に並列して吸着テーブル４１側に設けられたフラッシング部としてのフラッシングボックス１１４とが備えられている。この場合、Ｘ軸テーブル２２によって重量測定機構９１とフラッシングボックス１１４とが一体になり、Ｘ軸方向に移動可能になっている。
【００２４】
重量測定機構９１は、複数のキャリッジ２１に搭載された複数の吐出ヘッド６２から吐出描画可能な描画領域３１に対して、Ｘ軸方向に配設されている。そして、重量測定時には、各キャリッジ２１は描画領域３１における配列状態を維持した状態で、重量測定領域３３に相対移動するようになっている。
Ｘ軸テーブル２２をＹ軸方向に外れた位置には、吐出ヘッド６２のメンテナンスを行うメンテナンス機構１２が設けられている。Ｙ軸テーブル２３は、Ｘ軸テーブル２２に直交して延設されたもので、描画領域３１に配列した複数のキャリッジ２１を、メンテナンス機構１２が設けられたメンテナンス領域３２に移動させるようになっている。
【００２５】
メンテナンス機構１２は、吐出ヘッド６２内で増粘した機能液を吸引除去する吸引ユニット１１１と、吸引除去等によって吐出ヘッド６２の表面（ノズル面）に付着した機能液や異物をワイピングシート１１２ａにより拭き取りを行うワイピングユニット１１２とを備えている。吸引ユニット１１１は、複数のキャリッジ２１（１２ａ、２１ｂ）に対応して、Ｙ軸方向に複数配列した状態で設けられている。各吸引ユニット１１１とワイピングユニット１１２とは、アングル架台１１８上に配設されている。このような構成のもとにメンテナンス機構１２は、前記各吸引ユニット１１１とワイピングユニット１１２とにより、複数のキャリッジ２１に搭載された複数の吐出ヘッド６２のノズル目詰まり等を解消し、吐出機能を回復させるようになっている。
【００２６】
図２は、吐出装置１の構造を示す概略側面図であり、詳しくはメンテナンス機構１２側から見た側面図である。図２に示すようにＸ軸テーブル２２は、基台４０と、基台４０上に配設された一対のＸ軸ガイドレール４５と、一対のＸ軸ガイドレール４５に並設された一対のＸ軸リニアモーター（図示省略）とを備えている。さらに、一対のＸ軸ガイドレール４５によりガイドされ、Ｘ軸リニアモーターによってＸ軸方向にスライド自在に移動するＸ軸スライダ４４、４７と、Ｘ軸スライダ４４により支持されたテーブル支持部４３と、Ｘ軸スライダ４７によって支持された重量測定機構支持部４６と、を備えている。
【００２７】
テーブル支持部４３には、基板Ｗを吸着（エアー吸引）セットする吸着テーブル４１と、吸着テーブル４１を介して基板Ｗのθ位置を微調整するθ軸テーブル４２とが配設されている。一対のＸ軸リニアモーターを駆動すると、一対のＸ軸ガイドレール４５によりガイドされたＸ軸スライダ４４がＸ軸方向に移動し、吸着テーブル４１にセットされた基板ＷがＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２８】
また、吸着テーブル４１には、Ｘ軸方向に一対のＸ軸幅寄せ機構（図示せず）が設けられ、Ｙ軸方向に一対のＹ軸幅寄せ機構（図示せず）が設けられており、セットした基板Ｗを位置決め（プリアライメント）できるようになっている。セットされた基板Ｗは、Ｙ軸テーブル２３等に設けられたワーク認識カメラ（図示せず）により、画像認識されて最終的に位置決めされるようになっている。
【００２９】
重量測定機構支持部４６には、重量測定機構９１とフラッシングボックス１１４とが並列して配設されている。一対のＸ軸リニアモーターを駆動すると、一対のＸ軸ガイドレール４５によりガイドされたＸ軸スライダ４７がＸ軸方向に移動して、キャリッジ２１を重量測定機構９１またはフラッシングボックス１１４が配置された位置に移動させることができる。すなわち、複数のキャリッジ２１はその配列を維持した状態で、図１に示した重量測定領域３３上またはフラッシング領域３４上に、移動するようになっている。
【００３０】
図１、図２に示すように、吐出ヘッド６２の吐出機能を安定化させるため、Ｘ軸テーブル２２には、Ｙ軸方向に配列した複数のキャリッジユニット２１に対応して設けられたフラッシングボックス１１４のほかに、吸着テーブル４１のＸ軸方向の両端部に、２つの描画前フラッシングボックス１１５が備えられている。
図２に示すように、重量測定機構９１とフラッシングボックス１１４とは、その上面が吸着テーブル４１の上面とほぼ同じ高さとなるように重量測定機構支持部４６に配設されている。同様に、前記描画前フラッシングボックス１１５も、その上面が吸着テーブル４１の上面とほぼ同じ高さとなるように、吸着テーブル４１に配設されている。
【００３１】
また、本実施形態では、これらフラッシングボックスとは別に、吸着テーブル（ステージ）４１の図１に示した描画領域３１となる位置に、ダミーのフラッシングボックス（ダミーのフラッシングエリア）１１６が一対設けられている。これらダミーのフラッシングボックス１１６は、描画領域３１のＹ軸方向における両側となる位置に設けられたもので、後述するように正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２から基板Ｗ上に機能液を吐出する際、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッド６２から吐出される機能液を受けるようになっている。
【００３２】
このような構成のもとに、吐出ヘッド６２のすべてのノズル８５（図４参照）から機能液を、フラッシングボックス１１４や描画前フラッシングボックス１１５に向けて定期的あるいは描画前に吐出するフラッシングを行うことにより、ノズル８５内の機能液のメニスカスを安定化させることができるようになっている。また、正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２から基板Ｗ上に機能液を吐出する際に、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッド６２からダミーのフラッシングボックス１１６に機能液を吐出させることにより、ダミーのキャリッジ２１ｂにおける吐出ヘッド６２の仕事量を、正規のキャリッジ２１ａにおける吐出ヘッド６２の仕事量と同等にすることができる。
【００３３】
一方、Ｙ軸テーブル２３は、基台４０から立設した一対の支持スタンド５６と、一対の支持スタンド５６上に架け渡された一対の柱状支持部材５５と、一対の柱状支持部材５５に併設された一対のＹ軸リニアモーター５４とを備えている。一対の柱状支持部材５５上には、一対のＹ軸ガイドレール５３と、一対のＹ軸ガイドレール５３にガイドされ、Ｙ軸リニアモーター５４によってＹ軸方向に自在に移動する複数のＹ軸スライダ５２とが設けられている。
【００３４】
Ｙ軸スライダ５２は、各キャリッジ２１にそれぞれ対応して設けられたもので、メインキャリッジ６３が吊設されたブリッジプレート５１を支持するものである。すなわち、１２基のブリッジプレート５１が、それぞれ独立したＹ軸スライダ５２に支持されている。このような構成のもとにＹ軸リニアモーター５４を駆動すると、一対のＹ軸ガイドレール５３によりガイドされたＹ軸スライダ５２がＹ軸方向に移動し、ブリッジプレート５１に吊設されたメインキャリッジ６３をＹ軸方向に移動させるようになる。
【００３５】
メインキャリッジ６３は、吐出ヘッド６２を保持するキャリッジ本体６６と、キャリッジ本体６６を吊設するとともに、キャリッジ本体６６の上部に連結され、キャリッジ本体６６を介して、ヘッドユニット６１のθ位置をモーター駆動で微調整可能なヘッドθ軸テーブル６７と、ヘッドθ軸テーブル６７の上部に連結され、ヘッドθ軸テーブル６７およびキャリッジ本体６６を介して、吐出ヘッド６２のＺ軸方向の位置をモーター駆動で微調整可能なヘッドＺ軸テーブル６８と、を有して構成されている。
また、このような構成からなる吐出装置１は、ヘッパユニット６を上部に備えたチャンバ５に収容され、その内部が所定のクリーン度、温度、湿度となるように空調された状態で用いられる。
【００３６】
次に、図６を参照して、吐出装置１全体の制御系について説明する。図６は、吐出装置の制御系を示すブロック図である。図６に示すように吐出装置（液滴吐出装置）１の制御系は、基本的に、上位コンピューター２と、吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）６２、Ｘ軸テーブル２２、Ｙ軸テーブル２３、メンテナンス機構１２、重量測定機構９１等を駆動する各種ドライバを有する駆動部１２１と、駆動部１２１を含め吐出装置１全体を統括制御する制御部１２２（コントローラー１３）と、を備えて構成されている。
【００３７】
上位コンピューター２は、コントローラー１３に接続されたコンピューター本体に、キーボードや、キーボードによる入力結果等を画像表示するディスプレイ等が接続されて構成されている。
駆動部１２１は、吐出ヘッド６２を吐出駆動制御するヘッドドライバ１３１と、Ｘ軸テーブル２２およびＹ軸テーブル２３の各リニアモーターをそれぞれ駆動制御する移動用ドライバ１３２と、メンテナンス機構１２の吸引ユニット１１１、ワイピングユニット１１２およびユニット昇降機構を駆動制御するメンテナンス用ドライバ１３３と、重量測定機構９１の電子天秤（図示せず）等を制御する重量測定用ドライバ１３４と、を備えて構成されている。
【００３８】
制御部１２２は、ＣＰＵ１４１と、ＲＯＭ１４２と、ＲＡＭ１４３と、Ｐ−ＣＯＮ１４４とを備え、これらは互いにバス１４５を介して接続されている。ＲＯＭ１４２は、ＣＰＵ１４１で処理する制御プログラム等を記憶する制御プログラム領域と、描画動作や重量測定を行うための制御データ等を記憶する制御データ領域を有している。
ＲＡＭ１４３は、各種レジスタ群のほか、基板Ｗに機能液の吐出を行うための描画データを記憶する描画データ記憶部、基板Ｗおよび吐出ヘッド６２の設計位置データを記憶する位置データ記憶部等の各種記憶部を有し、制御処理のための各種作業領域として使用される。
【００３９】
Ｐ−ＣＯＮ１４４には、駆動部１２１の各種ドライバのほか、基板Ｗの位置を認識するカメラ等が接続されており、ＣＰＵ１４１の機能を補うとともに、周辺回路とのインタフェース信号を取り扱うための論理回路が構成されて組み込まれている。このため、Ｐ−ＣＯＮ１４４は、上位コンピューター２からの各種指令等をそのままあるいは加工してバス１４５に取り込むとともに、ＣＰＵ１４１と連動して、ＣＰＵ１４１等からバス１４５に出力されたデータや制御信号を、そのままあるいは加工して駆動部１２１に出力するようになっている。
【００４０】
そして、ＣＰＵ１４１は、ＲＯＭ１４２内の制御プログラムに従って、Ｐ−ＣＯＮ１４４を介して各種検出信号、各種指令、各種データ等を入力し、ＲＡＭ１４３内の各種データ等を処理した後、Ｐ−ＣＯＮ１４４を介して駆動部１２１等に各種の制御信号を出力することにより、吐出装置１全体を制御している。例えば、ＣＰＵ１４１は、吐出ヘッド６２、Ｘ軸テーブル２２およびＹ軸テーブル２３を制御して、所定の液滴吐出条件および所定の移動条件で、吐出ヘッド６２から基板Ｗに機能液を液滴として吐出する描画を行うようになっている。
【００４１】
また、ＣＰＵ１４１は、Ｘ軸テーブル２２を制御して重量測定機構９１を移動させ、複数のキャリッジ２１を重量測定領域３３に配置し、これらキャリッジ２１に搭載された吐出ヘッド６２から機能液を液滴として吐出させ、電子天秤（図示せず）によって計測された機能液の重量に基づいて液滴の吐出量を演算するようになっている。この演算結果に基づき、各吐出ヘッド６２の圧電素子を駆動する駆動電圧を制御して、適正な量の液滴を吐出させるようになっている。
【００４２】
次に、このような構成からなる吐出装置１による機能液の吐出方法について、カラーフィルターの製造方法を例に説明する。
まず、カラーフィルターが用いられた電気光学装置の一つである液状表示装置について説明する。図７は、液晶表示装置の構造を示す概略分解斜視図である。
【００４３】
図７に示すように液晶表示装置５００は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）透過型の液晶表示パネル５２０と、液晶表示パネル５２０を照明する照明装置５１６とを備えている。液晶表示パネル５２０は、着色層としてのカラーフィルター５０５を有する対向基板５０１と、画素電極５１０に３端子のうちの１つが接続されたＴＦＴ素子５１１を有する素子基板５０８と、両基板５０１、５０８によって挟持された液晶（図示せず）と、を備えて構成されている。また、液晶表示パネル５２０の外面側となる両基板５０１、５０８の表面には、透過する光を偏向させる上偏光板５１４と下偏光板５１５とが配設される。
【００４４】
対向基板５０１は、透明なガラス等の材料からなり、液晶を挟む表面側に隔壁部５０４によってマトリクス状に区画された複数の着色領域に複数色の着色層としてＲＧＢ３色のカラーフィルタ５０５Ｒ、５０５Ｇ、５０５Ｂがストライプ状に形成されている。隔壁部５０４は、Ｃｒなどの遮光性を有する金属あるいはその酸化膜からなるブラックマトリクスと呼ばれる下層バンク５０２と、下層バンク５０２の上（図面では下向き）に形成された有機化合物からなる上層バンク５０３とにより構成されている。また、対向基板５０１は、隔壁部５０４とカラーフィルター５０５Ｒ、５０５Ｇ、５０５Ｂとを覆う平坦化層としてのオーバーコート層（ＯＣ層）５０６と、ＯＣ層５０６を覆うように形成されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜からなる対向電極５０７と、を備え構成されている。カラーフィルター５０５Ｒ、５０５Ｇ、５０５Ｂは、後述するカラーフィルターの製造方法を用いて製造されている。
【００４５】
素子基板５０８は、同じく透明なガラス等の材料からなり、液晶を挟む表面側に絶縁膜５０９を介してマトリクス状に形成された画素電極５１０と、画素電極５１０に対応して形成された複数のＴＦＴ素子５１１とを有している。ＴＦＴ素子５１１の３端子のうち、画素電極５１０に接続されない他の２端子は、互いに絶縁された状態で画素電極５１０を囲むように格子状に配設された走査線５１２とデータ線５１３とに接続されている。
【００４６】
照明装置５１６は、光源として白色のＬＥＤ、ＥＬ、冷陰極管等を用い、これらの光源からの光を液晶表示パネル５２０に向かって出射することができる導光板や拡散板、反射板等の構成を備えたものであれば、どのようなものでもよい。なお、液晶を挟む対向基板５０１と素子基板５０８の表面には、液晶の分子を所定の方向に配列させるための配向膜（図示せず）がそれぞれ形成されている。また、上下偏光板５１４、５１５は、視角依存性を改善する目的等で用いられる位相差フィルムなどの光学機能性フィルムと組み合わされたものでもよい。液晶表示パネル５２０は、アクティブ素子としてＴＦＴ素子に限らずＴＦＤ（Thin Film Diode）素子を有したものでもよく、さらには、少なくとも一方の基板にカラーフィルターを備えるものであれば、画素を構成する電極が互いに交差するように配置されるパッシブ型の液晶表示装置でもよい。
【００４７】
（カラーフィルターの製造方法）
図８は、カラーフィルターの製造方法を示す概略図である。本例のカラーフィルターの製造方法では、前記吐出装置１を用いてカラーフィルター材料を含む機能液を吐出する。なお、図８において、破線で示した各吐出ヘッド６２のＹ軸方向の幅は、有効ノズルから機能液を吐出可能な領域の幅を示している。
図８に示すように、前記液滴吐出装置１において、Ｙ軸方向に配列した複数のキャリッジ２１（２１ａ、２１ｂ）のうち、外側のダミーのキャリッジ２１ｂを除いた、内側の正規のキャリッジ２１ａに対して、ＲＧＢ３色の着色領域Ａのストライプ方向が平行となるように、基板Ｗを吸着テーブル４１にセットして位置決めする。
【００４８】
例えば、吐出ヘッド６２のうちのヘッドＲ１のＹ軸方向の端が、基板Ｗの赤色（Ｒ）の着色領域Ａの端と一致するように位置決めする。
そして、Ｘ軸テーブル２２を駆動し、複数（１０基）の正規のキャリッジ２１ａに対して基板ＷをＸ軸方向に相対移動させる間に、各正規のキャリッジ２１ａに搭載された各吐出ヘッド６２から着色領域Ａに向けてカラーフィルター形成材料を含む機能液を液滴として吐出する。また、このようにして正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２から基板Ｗ上に機能液を吐出する際に、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッド６２からは、ダミーのフラッシングボックス１１６に向けて機能液を吐出する。これにより、ダミーのキャリッジ２１ｂにおける吐出ヘッド６２の仕事量を、正規のキャリッジ２１ａにおける吐出ヘッドの仕事量と同等にすることができる。
【００４９】
このようにして正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２から基板Ｗ上に機能液を吐出すると、各キャリッジ２１ａには、Ｘ軸方向から見て同色の機能液を吐出する吐出ヘッド６２がＹ軸方向に４つ並んでいる。よって、同色の機能液をＹ軸方向に吐出可能な描画幅Ｅが連続するように、描画領域３１にキャリッジ２１ａを配列すれば、基板Ｗの幅に対応して同色の機能液を隙間を空けることなく付与することができる。当然のことながら着色領域Ａの端付近では、赤色（Ｒ）以外の緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）に対応する着色領域Ａに機能液が付与されない領域が発生する。よって、複数のヘッドユニット６１をＹ軸方向に移動させる副走査を行ってから、再び液滴を吐出する主走査を行うようにすれば、すべての着色領域Ａに所望の色の機能液を付与することができる。
【００５０】
また、この吐出装置１にあっては、正規のキャリッジ２１ａの列の両方の外側に、ダミーのキャリッジ２１ｂを配設したので、これらダミーのキャリッジ２１ｂが風よけなどとして機能するようになる。したがって、これらダミーのキャリッジ２１ｂの内側に位置する正規のキャリッジ２１ａは、極端な温度低下がなく、全てほぼ同じ温度になる。よって、これら正規のキャリッジ２１ａに搭載された吐出ヘッド３２間では、温度差に起因する吐出量のバラツキが抑制され、その吐出量が安定する。これにより、例えば形成するカラーフィルターにスジムラ（濃淡ムラ）などが発生するのが防止される。
【００５１】
また、ダミーのキャリッジ２１ｂに搭載された吐出ヘッド６２についても、正規のキャリッジ２１ａに搭載された吐出ヘッド６２と同様に、機能液を供給する機能液供給手段を接続しているので、これらダミーのキャリッジ２１ｂにおける吐出ヘッド６２についても、正規のキャリッジ２１ａにおける吐出ヘッド６２と同様に動作させることができる。これにより、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッド６２にも吐出動作に伴う発熱等を生じさせることができ、ダミーのキャリッジ２１ｂに挟まれた正規のキャリッジ２１ａの温度を、より安定させることができる。
【００５２】
また、吸着テーブル（ステージ）４１に、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッドから吐出される機能液を受けるダミーのフラッシングボックス（ダミーのフラッシングエリア）１１６を設けたので、正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２から基板Ｗ上に機能液を吐出する際、ダミーのキャリッジ２１ｂについても、その吐出ヘッド６２から機能液をダミーのフラッシングボックス１１６に吐出させることができる。したがって、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッド６２の仕事量を、正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２の仕事量と同等にして、ダミーのキャリッジ２１ｂにも発熱等を生じさせることができ、これにより、ダミーのキャリッジ２１ｂに挟まれた正規のキャリッジ２１ａの温度をより安定させ、吐出量が安定させることができる。
【００５３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、前記吐出装置において正規のキャリッジの数については、基板Ｗのサイズ等によって適宜変更可能である。
また、前記実施形態では、本発明の吐出装置を、カラーフィルターの製造に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、機能液の吐出配置を必要とする種々のものに適用することが可能である。具体的には、液晶表示装置において、その配向膜を液滴吐出法で形成する場合にも、本発明の吐出装置を適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１…吐出装置、２１…キャリッジ、２１ａ…正規のキャリッジ、２１ｂ…ダミーのキャリッジ、４１…吸着テーブル（ステージ）、６２…吐出ヘッド（ヘッド）、１１６…ダミーのフラッシングボックス（ダミーのフラッシングエリア）、８４…ノズル列、８５…ノズル、Ｗ…基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上にカラーフィルター等の機能性薄膜を形成する方法としては、スピンコート法やフレキソ印刷法が一般に用いられている。これに対して近年では、インク使用量削減や工程数削減に効果的であるとして、液滴吐出法が種々の薄膜形成に用いられるようになってきている。液滴吐出法を用いた薄膜の形成方法では、機能性材料（固形分）を溶媒（分散媒）に溶解又は分散させてなるインク（機能液）を液滴として基板上に吐出し、所望位置に配置した後、この配置したインクを乾燥してインク中の溶媒（分散媒）を除去することにより、機能性材料からなる薄膜を形成している。
【０００３】
ところで、工業的に形成するカラーフィルター等の機能性薄膜は、近年では益々精細化する傾向にあり、したがって液滴吐出法でこれら機能性薄膜を形成するにあたっては、より高い吐出精度が要求されるようになってきている。また、このような精細化とは別に、生産性の向上も要求されており、したがって機能性薄膜を形成する基板のサイズも、益々大型化している。
このような背景の基に、近年では、多数のノズルを有した吐出ヘッドを複数搭載したキャリッジを、さらに複数備えた液滴吐出装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９３５７０号公報
【特許文献２】特開２００８−１０４９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のキャリッジを複数備えた液滴吐出装置では、キャリッジを副走査方向に沿って整列させ、これらキャリッジに設けられた複数のヘッドによって基板の全幅に対応させ、さらにこれらキャリッジを基板に対して主走査方向に相対移動させることにより、基板の全面に機能液を吐出配置可能にしている。
ところが、このように大型の液滴吐出装置にあっては、特に複数が配列されてなるキャリッジの配列方向において、その両方の外側に配置された二つのキャリッジのヘッドからの吐出量が、内側に配置されたキャリッジのヘッドからの吐出量に比べて安定せず、したがって、吐出精度が低くなる傾向にある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、キャリッジの列を構成し、基板に機能液を吐出するヘッドを搭載した全てのキャリッジについて、そのヘッドからの吐出量を安定させるようにした、吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得た。
吐出量が安定しない外側の二つのキャリッジを調べたところ、内側のキャリッジに比べ、温度が数度（例えば２℃程度）低いことが分かった。これは、外側のキャリッジが環境中の空気により近く、例えばキャリッジの列が副走査方向に移動したときなどに、外側のキャリッジが風を受けることになるためであると考えられる。そして、温度が１℃異なると、機能液はその粘度が変化することなどで吐出量が約３％異なるようになり、したがって、温度が例えば２℃異なると、吐出量が約６％も異なることになってしまう。
このような知見のもとに、本発明者はさらに研究を重ねた結果、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明の吐出装置は、ノズルを有するヘッドを搭載した正規のキャリッジを複数、所定方向に配列してなり、前記正規のキャリッジを基板に対して主走査方向及びこれに直交する副走査方向に相対的に移動させつつ、前記ヘッドのノズルから機能液を吐出することにより、前記基板に前記機能液を吐出配置する吐出装置であって、
前記正規のキャリッジの列の両方の外側に、ダミーのキャリッジを配設したことを特徴としている。
【０００９】
この吐出装置によれば、正規のキャリッジの列の両方の外側に、ダミーのキャリッジを配設したので、これらダミーのキャリッジが風よけなどとして機能するようになる。したがって、これらダミーのキャリッジの内側に位置する正規のキャリッジは、極端な温度低下がなく、全てほぼ同じ温度になる。よって、これら正規のキャリッジに搭載されたヘッド間では、温度差に起因する吐出量のバラツキが抑制され、その吐出量が安定する。
【００１０】
また、前記吐出装置において、前記ダミーのキャリッジには、ノズルを有するヘッドが搭載されるとともに、該ヘッドには、機能液を供給する機能液供給手段が接続されているのが好ましい。
このようにすれば、ダミーのキャリッジにおけるヘッドも、正規のキャリッジにおけるヘッドと同様に動作可能となるため、その仕事量を同等にすることなどにより、正規のキャリッジにおけるヘッドと同等の発熱をなさせることが可能になる。したがって、ダミーのキャリッジに挟まれた正規のキャリッジの温度を、より安定させることが可能になる。
【００１１】
また、前記吐出装置においては、前記基板を載置するステージが備えられ、該ステージには、前記正規のキャリッジのヘッドのノズルから基板上に機能液を吐出する際に、前記ダミーのキャリッジのヘッドのノズルから吐出する機能液を受けるダミーのフラッシングエリアが設けられているのが好ましい。
このようにすれば、正規のキャリッジのヘッドのノズルから基板上に機能液を吐出する際に、ダミーのキャリッジについても、そのヘッドのノズルから機能液をダミーのフラッシングエリアに吐出させることが可能になる。したがって、ダミーのキャリッジにおけるヘッドの仕事量を、正規のキャリッジにおけるヘッドの仕事量と同等にすることができ、ダミーのキャリッジに挟まれた正規のキャリッジの温度を、より安定させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】吐出装置の構造を示す概略平面図である。
【図２】吐出装置の構造を示す概略側面図である。
【図３】キャリッジの列の模式図である。
【図４】（ａ）吐出ヘッドの概略斜視図、（ｂ）ノズルプレートの概略平面図である。
【図５】吐出ヘッドの配置を示す概略平面図である。
【図６】吐出装置の制御系を示すブロック図である。
【図７】液晶表示装置の構造を示す概略分解斜視図である。
【図８】カラーフィルターの製造方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、図１は吐出装置の構造を示す概略平面図、図２は吐出装置の構造を示す概略側面図である。
【００１４】
図１、図２に示すように本実施形態の吐出装置１は、基板Ｗが載置される吸着テーブル（ステージ）４１をＸ軸方向に移動させる主走査移動機構としてのＸ軸テーブル２２と、複数のキャリッジ２１をＸ軸テーブル２２の上方において、それぞれ独立してＹ軸方向に移動させる副走査移動機構としてのＹ軸テーブル２３と、を備えている。
【００１５】
Ｙ軸方向（副走査方向）に配列されたキャリッジ２１は、本実施形態では、図３に示すように１０基の正規なキャリッジ２１ａと、これら１０基の正規なキャリッジ２１ａの両側（外側）に配置された２基のダミーのキャリッジ２１ｂと、からなっている。正規なキャリッジ２１ａとダミーのキャリッジ２１ｂとは、本実施形態では、これらが搭載する吐出ヘッド（ヘッド）が、基板Ｗに対して機能液を吐出するか否か、との点でのみ異なり、その他は同じに構成されている。
【００１６】
すなわち、図示しないものの、正規のキャリッジ２１ａにおける吐出ヘッドには、これから吐出させる機能液を該吐出ヘッドに供給するための機能液供給手段が接続されているが、ダミーのキャリッジ２１ｂにおける吐出ヘッドにも、同じ構成の機能液供給手段が接続されている。したがって、該ダミーのキャリッジ２１ｂにおける吐出ヘッドからも、正規のキャリッジ２１ａにおける吐出ヘッドと同様に、機能液の吐出が行えるようになっている。なお、機能液供給手段は、機能液を貯留するタンクと、このタンクと吐出ヘッドとを接続してタンク内の機能液を吐出ヘッドに移送するフレキシブルチューブと、を備えて構成されている。
また、図３では、合計１２基のキャリッジ２１をＹ軸方向に平行に配列したが、これらキャリッジ２１の配列については、図３中二点鎖線で示すようにその列方向がＹ軸方向に沿っていれば、Ｙ軸方向に対して非平行になっていてもよい。
【００１７】
これらキャリッジ２１（２１ａ、２１ｂ）には、図４（ａ）に示すように、機能液を液滴として吐出する複数の吐出ヘッド６２が搭載されている。吐出ヘッド６２は、いわゆる２連のもので、２連の接続針７２を有する液導入部７１と、液導入部７１に連なるヘッド基板７３と、液導入部７１の上方に連なり、内部に機能液が満たされるヘッド内流路が形成されたヘッド本体７４とを備えている。接続針７２は、圧力調整弁等を介して前記機能液供給手段における機能液が貯留されたタンクに接続され、これにより、吐出ヘッド６２のヘッド内流路に機能液が供給されるようになっている。
【００１８】
ヘッド本体７４は、キャビティ８１と、ノズル面８２ａに複数のノズル８５からなる２本のノズル列８４を形成したノズルプレート８２とを有している。前記ヘッド基板７３には、２連のコネクタ７５が設けられており、各コネクタ７５は、フレキシブルフラットケーブルを介して後述するヘッドドライバに接続されている。ヘッドドライバは、圧電素子に駆動電圧を与えてキャビティ８１の体積を変化させるものである。これによって圧電素子は、キャビティ８１に充填された機能液を加圧し、ノズル８５から機能液を液滴として吐出させるようになっている。
【００１９】
図４（ｂ）に示すように、各ノズル列８４の長さは、例えば１インチ（略２５．４ｍｍ）であって、各ノズル列８４は１８０個のノズル８５が等しいピッチＰ１（略１４０μｍ）で並べられて構成されている。この場合、一方のノズル列８４は、他方のノズル列８４に対して、ノズル列方向に半ピッチ（７０μｍ）分ずれて設けられている。よって、各ノズル列方向と直交する方向から見ると３６０個のノズル８５がノズルピッチＰ２で配列した状態となっている。また、２つのノズル列８４から吐出された液滴のドット密度（解像度）は３６０ｄｐｉである。
【００２０】
なお、吐出ヘッド６２としては、圧電素子を備えたものに限らず、機能液を加圧するエネルギー発生手段として、振動板を静電吸着することによって振動させる電気機械変換素子や、機能液を加熱する発熱素子を備えたものであってもよい。
【００２１】
図５は、キャリッジ２１（２１ａ、２１ｂ）における吐出ヘッド６２の配置を示す概略平面図であり、詳しくは、Ｘ軸テーブル２２側から見た底面図である。
図５に示すようにキャリッジ２１には、合計１２個の吐出ヘッド６２が搭載されている。これら吐出ヘッド６２は、Ｘ軸方向に沿って６個の吐出ヘッド６２が階段状に配列し、２つのヘッド群６２Ｌ，６２Ｒを構成している。各ヘッド群６２Ｌ，６２Ｒは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルター形成材料を含む機能液が充填された３つの吐出ヘッド６２が、ＲＧＢの順に並列している。
【００２２】
そして、例えば、赤色（Ｒ）の機能液が充填された各ヘッドＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のノズル列８４が、Ｘ軸方向から見て１ノズルピッチＰ２を置いてＹ軸方向に並んでいる。他の緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）においても同様である。また、異なる色の機能液が充填されたヘッドＲ２とヘッドＧ２、ヘッドＧ２とヘッドＢ２とにおいて、ノズル列８４がノズル列８４の全長の１／３の距離でＹ軸方向に互いにずれた状態で配置されている。
【００２３】
図１、図２に示すように前記Ｘ軸テーブル２２には、キャリッジ２１に搭載された各吐出ヘッド６２から吐出される機能液を受けて、その重量を吐出ヘッド６２ごとに測定する重量測定機構９１と、重量計測機構９１に並列して吸着テーブル４１側に設けられたフラッシング部としてのフラッシングボックス１１４とが備えられている。この場合、Ｘ軸テーブル２２によって重量測定機構９１とフラッシングボックス１１４とが一体になり、Ｘ軸方向に移動可能になっている。
【００２４】
重量測定機構９１は、複数のキャリッジ２１に搭載された複数の吐出ヘッド６２から吐出描画可能な描画領域３１に対して、Ｘ軸方向に配設されている。そして、重量測定時には、各キャリッジ２１は描画領域３１における配列状態を維持した状態で、重量測定領域３３に相対移動するようになっている。
Ｘ軸テーブル２２をＹ軸方向に外れた位置には、吐出ヘッド６２のメンテナンスを行うメンテナンス機構１２が設けられている。Ｙ軸テーブル２３は、Ｘ軸テーブル２２に直交して延設されたもので、描画領域３１に配列した複数のキャリッジ２１を、メンテナンス機構１２が設けられたメンテナンス領域３２に移動させるようになっている。
【００２５】
メンテナンス機構１２は、吐出ヘッド６２内で増粘した機能液を吸引除去する吸引ユニット１１１と、吸引除去等によって吐出ヘッド６２の表面（ノズル面）に付着した機能液や異物をワイピングシート１１２ａにより拭き取りを行うワイピングユニット１１２とを備えている。吸引ユニット１１１は、複数のキャリッジ２１（１２ａ、２１ｂ）に対応して、Ｙ軸方向に複数配列した状態で設けられている。各吸引ユニット１１１とワイピングユニット１１２とは、アングル架台１１８上に配設されている。このような構成のもとにメンテナンス機構１２は、前記各吸引ユニット１１１とワイピングユニット１１２とにより、複数のキャリッジ２１に搭載された複数の吐出ヘッド６２のノズル目詰まり等を解消し、吐出機能を回復させるようになっている。
【００２６】
図２は、吐出装置１の構造を示す概略側面図であり、詳しくはメンテナンス機構１２側から見た側面図である。図２に示すようにＸ軸テーブル２２は、基台４０と、基台４０上に配設された一対のＸ軸ガイドレール４５と、一対のＸ軸ガイドレール４５に並設された一対のＸ軸リニアモーター（図示省略）とを備えている。さらに、一対のＸ軸ガイドレール４５によりガイドされ、Ｘ軸リニアモーターによってＸ軸方向にスライド自在に移動するＸ軸スライダ４４、４７と、Ｘ軸スライダ４４により支持されたテーブル支持部４３と、Ｘ軸スライダ４７によって支持された重量測定機構支持部４６と、を備えている。
【００２７】
テーブル支持部４３には、基板Ｗを吸着（エアー吸引）セットする吸着テーブル４１と、吸着テーブル４１を介して基板Ｗのθ位置を微調整するθ軸テーブル４２とが配設されている。一対のＸ軸リニアモーターを駆動すると、一対のＸ軸ガイドレール４５によりガイドされたＸ軸スライダ４４がＸ軸方向に移動し、吸着テーブル４１にセットされた基板ＷがＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２８】
また、吸着テーブル４１には、Ｘ軸方向に一対のＸ軸幅寄せ機構（図示せず）が設けられ、Ｙ軸方向に一対のＹ軸幅寄せ機構（図示せず）が設けられており、セットした基板Ｗを位置決め（プリアライメント）できるようになっている。セットされた基板Ｗは、Ｙ軸テーブル２３等に設けられたワーク認識カメラ（図示せず）により、画像認識されて最終的に位置決めされるようになっている。
【００２９】
重量測定機構支持部４６には、重量測定機構９１とフラッシングボックス１１４とが並列して配設されている。一対のＸ軸リニアモーターを駆動すると、一対のＸ軸ガイドレール４５によりガイドされたＸ軸スライダ４７がＸ軸方向に移動して、キャリッジ２１を重量測定機構９１またはフラッシングボックス１１４が配置された位置に移動させることができる。すなわち、複数のキャリッジ２１はその配列を維持した状態で、図１に示した重量測定領域３３上またはフラッシング領域３４上に、移動するようになっている。
【００３０】
図１、図２に示すように、吐出ヘッド６２の吐出機能を安定化させるため、Ｘ軸テーブル２２には、Ｙ軸方向に配列した複数のキャリッジユニット２１に対応して設けられたフラッシングボックス１１４のほかに、吸着テーブル４１のＸ軸方向の両端部に、２つの描画前フラッシングボックス１１５が備えられている。
図２に示すように、重量測定機構９１とフラッシングボックス１１４とは、その上面が吸着テーブル４１の上面とほぼ同じ高さとなるように重量測定機構支持部４６に配設されている。同様に、前記描画前フラッシングボックス１１５も、その上面が吸着テーブル４１の上面とほぼ同じ高さとなるように、吸着テーブル４１に配設されている。
【００３１】
また、本実施形態では、これらフラッシングボックスとは別に、吸着テーブル（ステージ）４１の図１に示した描画領域３１となる位置に、ダミーのフラッシングボックス（ダミーのフラッシングエリア）１１６が一対設けられている。これらダミーのフラッシングボックス１１６は、描画領域３１のＹ軸方向における両側となる位置に設けられたもので、後述するように正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２から基板Ｗ上に機能液を吐出する際、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッド６２から吐出される機能液を受けるようになっている。
【００３２】
このような構成のもとに、吐出ヘッド６２のすべてのノズル８５（図４参照）から機能液を、フラッシングボックス１１４や描画前フラッシングボックス１１５に向けて定期的あるいは描画前に吐出するフラッシングを行うことにより、ノズル８５内の機能液のメニスカスを安定化させることができるようになっている。また、正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２から基板Ｗ上に機能液を吐出する際に、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッド６２からダミーのフラッシングボックス１１６に機能液を吐出させることにより、ダミーのキャリッジ２１ｂにおける吐出ヘッド６２の仕事量を、正規のキャリッジ２１ａにおける吐出ヘッド６２の仕事量と同等にすることができる。
【００３３】
一方、Ｙ軸テーブル２３は、基台４０から立設した一対の支持スタンド５６と、一対の支持スタンド５６上に架け渡された一対の柱状支持部材５５と、一対の柱状支持部材５５に併設された一対のＹ軸リニアモーター５４とを備えている。一対の柱状支持部材５５上には、一対のＹ軸ガイドレール５３と、一対のＹ軸ガイドレール５３にガイドされ、Ｙ軸リニアモーター５４によってＹ軸方向に自在に移動する複数のＹ軸スライダ５２とが設けられている。
【００３４】
Ｙ軸スライダ５２は、各キャリッジ２１にそれぞれ対応して設けられたもので、メインキャリッジ６３が吊設されたブリッジプレート５１を支持するものである。すなわち、１２基のブリッジプレート５１が、それぞれ独立したＹ軸スライダ５２に支持されている。このような構成のもとにＹ軸リニアモーター５４を駆動すると、一対のＹ軸ガイドレール５３によりガイドされたＹ軸スライダ５２がＹ軸方向に移動し、ブリッジプレート５１に吊設されたメインキャリッジ６３をＹ軸方向に移動させるようになる。
【００３５】
メインキャリッジ６３は、吐出ヘッド６２を保持するキャリッジ本体６６と、キャリッジ本体６６を吊設するとともに、キャリッジ本体６６の上部に連結され、キャリッジ本体６６を介して、ヘッドユニット６１のθ位置をモーター駆動で微調整可能なヘッドθ軸テーブル６７と、ヘッドθ軸テーブル６７の上部に連結され、ヘッドθ軸テーブル６７およびキャリッジ本体６６を介して、吐出ヘッド６２のＺ軸方向の位置をモーター駆動で微調整可能なヘッドＺ軸テーブル６８と、を有して構成されている。
また、このような構成からなる吐出装置１は、ヘッパユニット６を上部に備えたチャンバ５に収容され、その内部が所定のクリーン度、温度、湿度となるように空調された状態で用いられる。
【００３６】
次に、図６を参照して、吐出装置１全体の制御系について説明する。図６は、吐出装置の制御系を示すブロック図である。図６に示すように吐出装置（液滴吐出装置）１の制御系は、基本的に、上位コンピューター２と、吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）６２、Ｘ軸テーブル２２、Ｙ軸テーブル２３、メンテナンス機構１２、重量測定機構９１等を駆動する各種ドライバを有する駆動部１２１と、駆動部１２１を含め吐出装置１全体を統括制御する制御部１２２（コントローラー１３）と、を備えて構成されている。
【００３７】
上位コンピューター２は、コントローラー１３に接続されたコンピューター本体に、キーボードや、キーボードによる入力結果等を画像表示するディスプレイ等が接続されて構成されている。
駆動部１２１は、吐出ヘッド６２を吐出駆動制御するヘッドドライバ１３１と、Ｘ軸テーブル２２およびＹ軸テーブル２３の各リニアモーターをそれぞれ駆動制御する移動用ドライバ１３２と、メンテナンス機構１２の吸引ユニット１１１、ワイピングユニット１１２およびユニット昇降機構を駆動制御するメンテナンス用ドライバ１３３と、重量測定機構９１の電子天秤（図示せず）等を制御する重量測定用ドライバ１３４と、を備えて構成されている。
【００３８】
制御部１２２は、ＣＰＵ１４１と、ＲＯＭ１４２と、ＲＡＭ１４３と、Ｐ−ＣＯＮ１４４とを備え、これらは互いにバス１４５を介して接続されている。ＲＯＭ１４２は、ＣＰＵ１４１で処理する制御プログラム等を記憶する制御プログラム領域と、描画動作や重量測定を行うための制御データ等を記憶する制御データ領域を有している。
ＲＡＭ１４３は、各種レジスタ群のほか、基板Ｗに機能液の吐出を行うための描画データを記憶する描画データ記憶部、基板Ｗおよび吐出ヘッド６２の設計位置データを記憶する位置データ記憶部等の各種記憶部を有し、制御処理のための各種作業領域として使用される。
【００３９】
Ｐ−ＣＯＮ１４４には、駆動部１２１の各種ドライバのほか、基板Ｗの位置を認識するカメラ等が接続されており、ＣＰＵ１４１の機能を補うとともに、周辺回路とのインタフェース信号を取り扱うための論理回路が構成されて組み込まれている。このため、Ｐ−ＣＯＮ１４４は、上位コンピューター２からの各種指令等をそのままあるいは加工してバス１４５に取り込むとともに、ＣＰＵ１４１と連動して、ＣＰＵ１４１等からバス１４５に出力されたデータや制御信号を、そのままあるいは加工して駆動部１２１に出力するようになっている。
【００４０】
そして、ＣＰＵ１４１は、ＲＯＭ１４２内の制御プログラムに従って、Ｐ−ＣＯＮ１４４を介して各種検出信号、各種指令、各種データ等を入力し、ＲＡＭ１４３内の各種データ等を処理した後、Ｐ−ＣＯＮ１４４を介して駆動部１２１等に各種の制御信号を出力することにより、吐出装置１全体を制御している。例えば、ＣＰＵ１４１は、吐出ヘッド６２、Ｘ軸テーブル２２およびＹ軸テーブル２３を制御して、所定の液滴吐出条件および所定の移動条件で、吐出ヘッド６２から基板Ｗに機能液を液滴として吐出する描画を行うようになっている。
【００４１】
また、ＣＰＵ１４１は、Ｘ軸テーブル２２を制御して重量測定機構９１を移動させ、複数のキャリッジ２１を重量測定領域３３に配置し、これらキャリッジ２１に搭載された吐出ヘッド６２から機能液を液滴として吐出させ、電子天秤（図示せず）によって計測された機能液の重量に基づいて液滴の吐出量を演算するようになっている。この演算結果に基づき、各吐出ヘッド６２の圧電素子を駆動する駆動電圧を制御して、適正な量の液滴を吐出させるようになっている。
【００４２】
次に、このような構成からなる吐出装置１による機能液の吐出方法について、カラーフィルターの製造方法を例に説明する。
まず、カラーフィルターが用いられた電気光学装置の一つである液状表示装置について説明する。図７は、液晶表示装置の構造を示す概略分解斜視図である。
【００４３】
図７に示すように液晶表示装置５００は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）透過型の液晶表示パネル５２０と、液晶表示パネル５２０を照明する照明装置５１６とを備えている。液晶表示パネル５２０は、着色層としてのカラーフィルター５０５を有する対向基板５０１と、画素電極５１０に３端子のうちの１つが接続されたＴＦＴ素子５１１を有する素子基板５０８と、両基板５０１、５０８によって挟持された液晶（図示せず）と、を備えて構成されている。また、液晶表示パネル５２０の外面側となる両基板５０１、５０８の表面には、透過する光を偏向させる上偏光板５１４と下偏光板５１５とが配設される。
【００４４】
対向基板５０１は、透明なガラス等の材料からなり、液晶を挟む表面側に隔壁部５０４によってマトリクス状に区画された複数の着色領域に複数色の着色層としてＲＧＢ３色のカラーフィルタ５０５Ｒ、５０５Ｇ、５０５Ｂがストライプ状に形成されている。隔壁部５０４は、Ｃｒなどの遮光性を有する金属あるいはその酸化膜からなるブラックマトリクスと呼ばれる下層バンク５０２と、下層バンク５０２の上（図面では下向き）に形成された有機化合物からなる上層バンク５０３とにより構成されている。また、対向基板５０１は、隔壁部５０４とカラーフィルター５０５Ｒ、５０５Ｇ、５０５Ｂとを覆う平坦化層としてのオーバーコート層（ＯＣ層）５０６と、ＯＣ層５０６を覆うように形成されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜からなる対向電極５０７と、を備え構成されている。カラーフィルター５０５Ｒ、５０５Ｇ、５０５Ｂは、後述するカラーフィルターの製造方法を用いて製造されている。
【００４５】
素子基板５０８は、同じく透明なガラス等の材料からなり、液晶を挟む表面側に絶縁膜５０９を介してマトリクス状に形成された画素電極５１０と、画素電極５１０に対応して形成された複数のＴＦＴ素子５１１とを有している。ＴＦＴ素子５１１の３端子のうち、画素電極５１０に接続されない他の２端子は、互いに絶縁された状態で画素電極５１０を囲むように格子状に配設された走査線５１２とデータ線５１３とに接続されている。
【００４６】
照明装置５１６は、光源として白色のＬＥＤ、ＥＬ、冷陰極管等を用い、これらの光源からの光を液晶表示パネル５２０に向かって出射することができる導光板や拡散板、反射板等の構成を備えたものであれば、どのようなものでもよい。なお、液晶を挟む対向基板５０１と素子基板５０８の表面には、液晶の分子を所定の方向に配列させるための配向膜（図示せず）がそれぞれ形成されている。また、上下偏光板５１４、５１５は、視角依存性を改善する目的等で用いられる位相差フィルムなどの光学機能性フィルムと組み合わされたものでもよい。液晶表示パネル５２０は、アクティブ素子としてＴＦＴ素子に限らずＴＦＤ（Thin Film Diode）素子を有したものでもよく、さらには、少なくとも一方の基板にカラーフィルターを備えるものであれば、画素を構成する電極が互いに交差するように配置されるパッシブ型の液晶表示装置でもよい。
【００４７】
（カラーフィルターの製造方法）
図８は、カラーフィルターの製造方法を示す概略図である。本例のカラーフィルターの製造方法では、前記吐出装置１を用いてカラーフィルター材料を含む機能液を吐出する。なお、図８において、破線で示した各吐出ヘッド６２のＹ軸方向の幅は、有効ノズルから機能液を吐出可能な領域の幅を示している。
図８に示すように、前記液滴吐出装置１において、Ｙ軸方向に配列した複数のキャリッジ２１（２１ａ、２１ｂ）のうち、外側のダミーのキャリッジ２１ｂを除いた、内側の正規のキャリッジ２１ａに対して、ＲＧＢ３色の着色領域Ａのストライプ方向が平行となるように、基板Ｗを吸着テーブル４１にセットして位置決めする。
【００４８】
例えば、吐出ヘッド６２のうちのヘッドＲ１のＹ軸方向の端が、基板Ｗの赤色（Ｒ）の着色領域Ａの端と一致するように位置決めする。
そして、Ｘ軸テーブル２２を駆動し、複数（１０基）の正規のキャリッジ２１ａに対して基板ＷをＸ軸方向に相対移動させる間に、各正規のキャリッジ２１ａに搭載された各吐出ヘッド６２から着色領域Ａに向けてカラーフィルター形成材料を含む機能液を液滴として吐出する。また、このようにして正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２から基板Ｗ上に機能液を吐出する際に、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッド６２からは、ダミーのフラッシングボックス１１６に向けて機能液を吐出する。これにより、ダミーのキャリッジ２１ｂにおける吐出ヘッド６２の仕事量を、正規のキャリッジ２１ａにおける吐出ヘッドの仕事量と同等にすることができる。
【００４９】
このようにして正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２から基板Ｗ上に機能液を吐出すると、各キャリッジ２１ａには、Ｘ軸方向から見て同色の機能液を吐出する吐出ヘッド６２がＹ軸方向に４つ並んでいる。よって、同色の機能液をＹ軸方向に吐出可能な描画幅Ｅが連続するように、描画領域３１にキャリッジ２１ａを配列すれば、基板Ｗの幅に対応して同色の機能液を隙間を空けることなく付与することができる。当然のことながら着色領域Ａの端付近では、赤色（Ｒ）以外の緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）に対応する着色領域Ａに機能液が付与されない領域が発生する。よって、複数のヘッドユニット６１をＹ軸方向に移動させる副走査を行ってから、再び液滴を吐出する主走査を行うようにすれば、すべての着色領域Ａに所望の色の機能液を付与することができる。
【００５０】
また、この吐出装置１にあっては、正規のキャリッジ２１ａの列の両方の外側に、ダミーのキャリッジ２１ｂを配設したので、これらダミーのキャリッジ２１ｂが風よけなどとして機能するようになる。したがって、これらダミーのキャリッジ２１ｂの内側に位置する正規のキャリッジ２１ａは、極端な温度低下がなく、全てほぼ同じ温度になる。よって、これら正規のキャリッジ２１ａに搭載された吐出ヘッド３２間では、温度差に起因する吐出量のバラツキが抑制され、その吐出量が安定する。これにより、例えば形成するカラーフィルターにスジムラ（濃淡ムラ）などが発生するのが防止される。
【００５１】
また、ダミーのキャリッジ２１ｂに搭載された吐出ヘッド６２についても、正規のキャリッジ２１ａに搭載された吐出ヘッド６２と同様に、機能液を供給する機能液供給手段を接続しているので、これらダミーのキャリッジ２１ｂにおける吐出ヘッド６２についても、正規のキャリッジ２１ａにおける吐出ヘッド６２と同様に動作させることができる。これにより、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッド６２にも吐出動作に伴う発熱等を生じさせることができ、ダミーのキャリッジ２１ｂに挟まれた正規のキャリッジ２１ａの温度を、より安定させることができる。
【００５２】
また、吸着テーブル（ステージ）４１に、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッドから吐出される機能液を受けるダミーのフラッシングボックス（ダミーのフラッシングエリア）１１６を設けたので、正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２から基板Ｗ上に機能液を吐出する際、ダミーのキャリッジ２１ｂについても、その吐出ヘッド６２から機能液をダミーのフラッシングボックス１１６に吐出させることができる。したがって、ダミーのキャリッジ２１ｂの吐出ヘッド６２の仕事量を、正規のキャリッジ２１ａの吐出ヘッド６２の仕事量と同等にして、ダミーのキャリッジ２１ｂにも発熱等を生じさせることができ、これにより、ダミーのキャリッジ２１ｂに挟まれた正規のキャリッジ２１ａの温度をより安定させ、吐出量が安定させることができる。
【００５３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、前記吐出装置において正規のキャリッジの数については、基板Ｗのサイズ等によって適宜変更可能である。
また、前記実施形態では、本発明の吐出装置を、カラーフィルターの製造に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、機能液の吐出配置を必要とする種々のものに適用することが可能である。具体的には、液晶表示装置において、その配向膜を液滴吐出法で形成する場合にも、本発明の吐出装置を適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１…吐出装置、２１…キャリッジ、２１ａ…正規のキャリッジ、２１ｂ…ダミーのキャリッジ、４１…吸着テーブル（ステージ）、６２…吐出ヘッド（ヘッド）、１１６…ダミーのフラッシングボックス（ダミーのフラッシングエリア）、８４…ノズル列、８５…ノズル、Ｗ…基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを有するヘッドを搭載した正規のキャリッジを複数、所定方向に配列してなり、前記正規のキャリッジを基板に対して主走査方向及びこれに直交する副走査方向に相対的に移動させつつ、前記ヘッドのノズルから機能液を吐出することにより、前記基板に前記機能液を吐出配置する吐出装置であって、
前記正規のキャリッジの列の両方の外側に、ダミーのキャリッジを配設したことを特徴とする吐出装置。
【請求項２】
前記ダミーのキャリッジには、ノズルを有するヘッドが搭載されるとともに、該ヘッドには、機能液を供給する機能液供給手段が接続されていることを特徴とする請求項１記載の吐出装置。
【請求項３】
前記基板を載置するステージが備えられ、該ステージには、前記正規のキャリッジのヘッドのノズルから基板上に機能液を吐出する際に、前記ダミーのキャリッジのヘッドのノズルから吐出する機能液を受けるダミーのフラッシングエリアが設けられていることを特徴とする請求項２記載の吐出装置。
【請求項１】
ノズルを有するヘッドを搭載した正規のキャリッジを複数、所定方向に配列してなり、前記正規のキャリッジを基板に対して主走査方向及びこれに直交する副走査方向に相対的に移動させつつ、前記ヘッドのノズルから機能液を吐出することにより、前記基板に前記機能液を吐出配置する吐出装置であって、
前記正規のキャリッジの列の両方の外側に、ダミーのキャリッジを配設したことを特徴とする吐出装置。
【請求項２】
前記ダミーのキャリッジには、ノズルを有するヘッドが搭載されるとともに、該ヘッドには、機能液を供給する機能液供給手段が接続されていることを特徴とする請求項１記載の吐出装置。
【請求項３】
前記基板を載置するステージが備えられ、該ステージには、前記正規のキャリッジのヘッドのノズルから基板上に機能液を吐出する際に、前記ダミーのキャリッジのヘッドのノズルから吐出する機能液を受けるダミーのフラッシングエリアが設けられていることを特徴とする請求項２記載の吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２６４４１１（Ｐ２０１０−２６４４１１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１９５４９（Ｐ２００９−１１９５４９）
【出願日】平成２１年５月１８日（２００９．５．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１８日（２００９．５．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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