液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置及びパターン形成方法
【課題】 一般に流通している既存の液滴吐出ヘッドを用いて、ノズル間ピッチ単位をフィルタエレメントや絵素ピクセル等の配列ピッチ単位と等しくなるようにして液滴吐出ヘッドの製作コストの低減を図ることができる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置及びパターン形成基板の製造方法を提供することにある。
【解決手段】 液滴吐出ヘッド２２を構成しているノズルプレート２９には、複数のノズル２７がノズル配列線ＮＬ上に配列されている。ノズル２７は、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ１をなす仮想線ＩＬ上に投影したときに一定となるピッチＦを持つようにノズル配列線ＮＬ上に配列する。
【解決手段】 液滴吐出ヘッド２２を構成しているノズルプレート２９には、複数のノズル２７がノズル配列線ＮＬ上に配列されている。ノズル２７は、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ１をなす仮想線ＩＬ上に投影したときに一定となるピッチＦを持つようにノズル配列線ＮＬ上に配列する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置及びパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴吐出ヘッドから基板に対して機能液を吐出してパターン形成基板としてのカラーフィルタのフィルタエレメントやＥＬ装置の絵素ピクセル等といったパターンを形成する場合において、前記液滴吐出ヘッドには、複数のノズルが均等間隔の配列で設けられていて、該ノズルから機能液を吐出してパターン形成を行う。ところで、液滴吐出ヘッドは、プリンタ製造において量産化されており、カラーフィルタ等のパターン形成のために液滴吐出ヘッドを製造しなくてもプリンタ用のヘッドを流用すれば設計や製造コストを大幅に削減できる。ここで、一般的に用いられるプリンタ用の液滴吐出ヘッドの設計はインチ単位で設計が行われているので、前記ノズルのピッチ単位は、インチ単位で構成される。一方、カラーフィルタやＥＬ装置は、ミリ単位で設計が行われているので、カラーフィルタのフィルタエレメント間ピッチ単位やＥＬ装置の絵素ピクセル間ピッチ単位は、ミリ単位で構成される。そこで、ノズルから機能液を正確に前記フィルタエレメント等内に吐出するためには、ノズル間ピッチがフィルタエレメント間ピッチと等しくなることが必要である。ところが、上記のようにノズル間ピッチとフィルタエレメント間ピッチは、互いにピッチ単位が異なるので、インチ単位であるノズル間ピッチをミリ単位へ変更しようとしても整数で割り切れず端数が生じてしまう。この端数は、機能液を吐出するフィルタエレメント位置に誤差分として位置ずれを起こす原因となり、その結果として、混色や色むら等の品質不具合が発生するという問題があった。
【０００３】
このような問題を解消するため、液滴吐出ヘッドをミリ単位で設計して、ノズル間ピッチを目的のフィルタエレメント間ピッチに合わせた液滴吐出ヘッドを製作するものや、既存のインチ単位で設計された液滴吐出ヘッドを用いて、フィルタエレメントの配列に対して液滴吐出ヘッドを回転させることによりノズル間ピッチとフィルタエレメント間ピッチとを一致させる方法が知られている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２７１７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記液滴吐出ヘッドは、新規製作となるので設計や製作コストが高くなってしまうという問題があった。また、異なるフィルタエレメント間ピッチを有するカラーフィルタの製造に対しては更に別に新規製作を行う必要が生ずる。また、フィルタエレメントの配列に対して液滴吐出ヘッドを回転させてノズル間ピッチとフィルタエレメント間ピッチとを一致させるためには、フィルタエレメント間ピッチが異なるごとに回転角度の調整や吐出制御の調整が必要となり作業効率が低下するという問題があった。さらに、キャリッジの走査方向に対してノズル列が直交せず斜めに配列されることになるので、キャリッジの位置タイミングに合わせてノズルの吐出タイミングを決める場合、ノズル毎にタイミングのずれ量を異ならせる必要があり、吐出制御内容が複雑になるという問題もあった。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであって、一般に流通している既存の液滴吐出ヘッドを用いて、ノズル間ピッチ単位をフィルタエレメントや絵素ピクセル等の配列ピッチ単位と等しくなるようにして液滴吐出ヘッドの製作コストの低減を図ることができる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置及びパターン形成基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、複数のノズルが配列された液滴吐出ヘッドであって、液体吐出ヘッドに、所定の間隔で配列された機能液室と、各機能液室に連通するノズルと、各機能室の配列中心線に対してずらして配列されたノズルが、配列中心線に対して所定の角度をなす仮想線上に投影したときに一定ピッチとなるように配列されてなることを要旨とする。
【０００８】
これによれば、ノズルを機能液室の配列中心線に対してずらして配列することにより機能液室の配列ピッチに制限されずに等間隔ピッチが得られるので、液滴吐出ヘッドを新規に製作する場合に比べ製作コストを低減することができる。
【０００９】
本発明の液滴吐出ヘッドのノズルは、機能液室の配列中心線に対して所定の角度をなすノズル配列線上に一定ピッチで一列に配列されてもよい。
【００１０】
これによれば、ノズルは一列に配列されるので、液滴吐出ヘッドの取り付け角度を変えても一定ピッチとなる。よって、目的に合わせて任意にピッチを変更することができる。
【００１１】
本発明の液滴吐出ヘッドのノズルは、機能液室の配列中心線に対してずらした複数の配列で構成してもよい。
【００１２】
これによれば、液滴吐出ヘッド内に複数のノズル配列が構成されるので、配列ごとに機能液の吐出を制御することができる。
【００１３】
本発明の液滴吐出ヘッドのノズルは、機能液室が配列された配列中心線に対して対称な分布または機能液室が配列された配列中心線に対して機能液溜り部から離れた分布となるように配列されてもよい。
【００１４】
これによれば、ノズル位置が液溜り部から離れて配列されるので、液滴吐出の精度を維持することができる。
【００１５】
本発明の液滴吐出ヘッドは、機能液室の配列ピッチがインチ単位である液滴吐出ヘッドをミリ単位ピッチとなるようにノズルを配列してもよい。
【００１６】
これによれば、インチピッチ単位で構成されている機能液室に対して、ミリ単位ピッチのノズル配列を構成するので、ミリ単位で構成されているパターン形成基板の配列ピッチへの液滴吐出に容易に対応することができる。
【００１７】
本発明の液滴吐出ヘッドは、仮想線上において両端に位置するノズルの投影点間の距離値が、ノズル数をＮとしたときに（Ｎ−１）で割り切れるようにノズルを配置してもよい。
【００１８】
これによれば、ノズルピッチがミリ単位で表したときに整数で割り切れて端数が出ることがない値となるので、液滴吐出プログラム上での計算が容易となる。
【００１９】
本発明の液体吐出装置は、液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドを走査させるための走査手段とを具備し、ノズルの配列方向と液滴吐出ヘッドの走査方向とが直交させてもよい。
【００２０】
これによれば、液滴吐出ヘッドの走査距離と各ノズルの移動距離が一致するので、操作性が容易となる。
【００２１】
本発明のパターン形成基板の製造方法は、基材に対して機能液を吐出してパターンを形成するパターン形成方法であって、基材に隔壁を形成する隔壁形成工程と、隔壁形成工程によって区画された区画領域に液滴吐出装置を用いて機能液を吐出する機能液吐出工程と、機能液を乾燥することによってパターンを形成する工程とを有することを要旨とする。
【００２２】
これによれば、基板に対して液体吐出ヘッドから吐出する機能液の吐出位置精度を高め、混色や色むらなどの不具合発生を低減させたパターン形成基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した第１実施形態および第２実施形態について図面に従って説明する。
【００２４】
[第１実施形態]
まず、液滴吐出ヘッドを用いて製造されるパターン形成基板としてのカラーフィルタについて説明する。図１（ａ）は、カラーフィルタの平面図であり、図１（ｂ）は、カラーフィルタの基礎となるマザー基板の平面図である。
【００２５】
カラーフィルタ１は、ガラスやプラスチック等によって形成された方形状の基板２の表面に複数のフィルタエレメント３をドットパターン状（本実施例では、ドット・マトリクス状）に形成されている。フィルタエレメント３は、透光性のない樹脂材料によって格子状のパターンに形成された隔壁６によって区画されて、ドット・マトリクス状に並んだ複数の方形状の領域を機能液で埋め、その後熱工程を経て固形化された機能膜によって形成される。また、これらのフィルタエレメント３は、それぞれが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のうちいずれか１色の機能膜によって形成され、それらの各色フィルタエレメント３が所定の配列に並べられている。この配列としては、例えば、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等が知られている。
【００２６】
図１（ａ）において、カラーフィルタ１の大きさは、例えば、１．８インチである。また、１個のフィルタエレメント３の大きさは、例えば３０μｍ×１００μｍである。また、各フィルタエレメント３の間隔（以下、フィルタエレメント間ピッチという）は、例えば、７５μｍである。
【００２７】
本実施形態のカラーフィルタ１をフルカラー表示のための光学要素として用いる場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの３個のフィルタエレメント３を１つのユニットとして１つの画素を形成し、１画素内のＲ、Ｇ、Ｂのいずれか１つまたはそれらの組み合わせに光を選択的に通過させることにより、フルカラー表示を行う。このとき、透過性のない樹脂材料によって形成された隔壁６はブラックマスクとして作用する。
【００２８】
上記のカラーフィルタ１は、例えば、図１（ｂ）に示すように大面積のマザー基板１２から切り出される。具体的には、まず、マザー基板１２内に設定された複数のカラーフィルタ形成領域１１のそれぞれの表面にカラーフィルタ１の１個分のパターンを形成し、さらにそれらのカラーフィルタ形成領域１１の周りに切断溝を形成し、さらにそれらの溝に沿ってマザー基板１２を切断することにより、個々のカラーフィルタ１が形成される。
【００２９】
次に、カラーフィルタ１の製造方法について説明する。図２は、カラーフィルタ１の製造方法を工程順に示した模式図である。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、まず、マザー基板１２の表面に透明性のない樹脂材料によって隔壁６を矢印Ａ方向から見て格子状パターンに形成する。格子状パターンの格子穴の部分はフィルタエレメント３が形成される領域、すなわちフィルタエレメント形成領域７である。この隔壁６によって形成される個々のフィルタエレメント形成領域７の矢印Ａ方向から見た場合の平面寸法は、例えば３０μｍ×１００μｍ程度に成形される。
【００３１】
隔壁６は、フィルタエレメント形成領域７に供給される機能液としてのフィルタエレメント材料１３の流動を阻止する機能およびブラックマスクの機能を併せて有する。また、隔壁６は任意のパターニング手法、例えば、フォトリソグラフィー法によって形成され、さらに必要に応じてヒータによって加熱されて形成される。
【００３２】
隔壁６の形成後、図２（ｂ）に示すように、フィルタエレメント材料１３の液滴８を各フィルタエレメント形成領域７に供給することにより、各フィルタエレメント形成領域７を埋める。図２（ｂ）において、符号１３ＲはＲ（赤）の色を有するフィルタエレメント材料を示し、符号１３ＧはＧ（緑）の色を有するフィルタエレメント材料を示し、符号１３ＢはＢ（青）の色を有するフィルタエレメント材料を示している。
【００３３】
各フィルタエレメント形成領域７に所定量のフィルタエレメント材料１３が充填されると、ヒータによってマザー基板１２を例えば７０℃程度に加熱して、フィルタエレメント材料１３の溶媒を蒸発させる。
【００３４】
この蒸発により、図２（ｃ）に示すように、フィルタエレメント材料１３の体積が減少し、平坦化する。なお、体積の減少が著しい場合には、図２（ｂ）の工程に戻って、カラーフィルタとして十分な膜厚が得られるまで、フィルタエレメント材料１３の液滴８の供給とフィルタエレメント材料１３の加熱とを繰返して実行する。以上の処理により、最終的にフィルタエレメント材料の固形分のみが残留して膜化し、これにより、希望する各色フィルタエレメント３が形成される。
【００３５】
以上によりフィルタエレメント３が形成された後、それらのフィルタエレメント３を完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間の加熱処理を実行する。その後、図２（ｄ）に示すように、フィルタエレメント３と隔壁６の表面に保護膜４を形成する。保護膜４の形成方法は、例えば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法またはインクジェット法等といった適宜の手法により形成される。なお保護膜４は、フィルタエレメント３等の保護膜およびカラーフィルタ１の表面を平坦化するために形成される。
【００３６】
次に、フィルタエレメント材料１３の供給処理を行う液滴吐出装置について説明する。図３は、液滴吐出装置の構成を示す斜視図である。
【００３７】
液滴吐出装置１６は、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち１色、例えばＲ色のフィルタエレメント材料１３を液滴８として、マザー基板１２（図１（ｂ）参照）内の各カラーフィルタ形成領域１１内の所定位置に吐出して付着させるための装置である。Ｇ色のフィルタエレメント材料およびＢ色のフィルタエレメント材料のための液滴吐出装置もそれぞれに用意できるが、それらの構造は図３と同じにすることができるので、それらについての説明は省略する。
【００３８】
図３において、液滴吐出装置１６は、液滴吐出ヘッド２２を備えたキャリッジ２６と、液滴吐出ヘッド２２の位置を制御するヘッド位置制御装置１７と、テーブル４９に載置されたマザー基板１２の位置を制御する基板位置制御装置１８と、液滴吐出ヘッド２２をマザー基板１２に対して主走査移動させる主走査駆動装置１９と、液滴吐出ヘッド２２をマザー基板１２に対して副走査移動させる副走査駆動装置２１と、マザー基板１２を液滴吐出装置１６内の所定の作業位置へ供給する基板供給装置２３と、液滴吐出装置１６の全般の制御を司るコントロール装置２４で構成されている。
【００３９】
ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、そして副走査駆動装置２１の各装置はベース９の上に設置される。また、それらの装置は必要に応じてカバー１４によって覆われている。
【００４０】
基板供給装置２３は、マザー基板１２を収容する基板収容部５７と、マザー基板１２を搬送するロボット５８を有している。ロボット５８は、床、地面等といった設置面に置かれる基台５９と、基台５９に対して昇降移動する昇降軸６１と、昇降軸６１を中心として回転する第１アーム６２と、第１アーム６２に対して回転する第２アーム６３と、第２アーム６３の先端下面に設けられた吸着パッド６４とを有する。吸着パッド６４は、空気吸引力等によってマザー基板１２を吸着できる。
【００４１】
主走査駆動装置１９によって駆動されて主走査移動する液滴吐出ヘッド２２の軌道下にあって副走査駆動装置２１の一方の脇位置に、キャッピング装置７６およびクリーニング装置７７が配置される。また、他方の脇位置に電子天秤７８が配置されている。クリーニング装置７７は液滴吐出ヘッド２２を洗浄するための装置である。電子天秤７８は、後述する液滴吐出ヘッド２２に設けられたノズル２７から吐出されるフィルタエレメント材料１３の液滴８の重量を測定する機器である。そして、キャッピング装置７６は液滴吐出ヘッド２２が待機状態にあるときノズル２７の乾燥を防止するための装置である。
【００４２】
液滴吐出ヘッド２２の近傍には、その液滴吐出ヘッド２２と一体に移動する関係でヘッド用カメラ８１が配置されている。また、ベース９上に設けられた支持装置（図示せず）に支持された基板用カメラ８２がマザー基板１２を撮影できる位置に配置される。
【００４３】
コントロール装置２４は、プロセッサを収容したコンピュータ本体部６６と、入力装置としてのキーボード６７と、表示装置としてのＣＲＴ等のディスプレイ６８とを有する。
【００４４】
図４は、液滴吐出装置１６の電気制御ブロック図である。図４において、プロセッサとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（演算処理装置）６９と、各種情報を記憶するメモリすなわち情報記憶媒体７１とを有する。
【００４５】
ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、副走査駆動装置２１、液滴吐出ヘッド２２を駆動するヘッド駆動回路７２の各機器は、入出力インターフェース７３およびバス７４を介してＣＰＵ６９およびメモリ７１に接続されている。また、基板供給装置２３、入力装置６７、ディスプレイ６８、電子天秤７８、クリーニング装置７７およびキャッピング装置７６の各機器も入出力インターフェース７３およびバス７４を介してＣＰＵ６９およびメモリ７１に接続されている。
【００４６】
メモリ７１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリや、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り、機能的には、液滴吐出装置１６の動作の制御手順が記述されたプログラムソフトを記憶する記憶領域や、Ｒ、Ｇ、Ｂのうちの１色のマザー基板１２内における吐出位置を座標データとして記憶するための記憶領域や、副走査方向Ｙへのマザー基板１２の副走査移動量を記憶するための記憶領域や、ＣＰＵ６９のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する領域や、その他各種の記憶領域が設定される。
【００４７】
ＣＰＵ６９は、メモリ７１内に記憶されたプログラムソフトに従って、マザー基板１２の表面の所定位置にフィルタエレメント材料１３を液滴吐出するための制御を行うものであり、具体的な機能実現部として、クリーニング処理を実現するための演算を行うクリーニング演算部と、キャッピング処理を実現するためのキャッピング演算部と、電子天秤７８を用いた重量測定を実現するための演算を行う重量測定演算部と、液滴吐出ヘッド２２によってフィルタエレメント材料１３を吐出するための演算を行う吐出演算部とを有する。
【００４８】
吐出演算部を詳しく分割すれば、液滴吐出ヘッド２２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演算部と、液滴吐出ヘッド２２を主走査方向Ｘへ所定の速度で走査移動させるための制御を演算する主走査制御演算部と、マザー基板１２を副走査方向Ｙへ所定の副走査量を移動するための制御を演算する副走査制御演算部と、液滴吐出ヘッド２２内の複数あるノズル２７のうちのいずれを作動させてフィルタエレメント材料１３を吐出するかを制御するための演算を行うノズル吐出制御演算部等といった各種の機能演算部を有する。
【００４９】
なお、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵ６９を用いてソフト的に実現することとしたが、上記の各機能がＣＰＵを用いない単独の電子回路によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。
【００５０】
次に、以上のように構成された液滴吐出装置１６に備えられた液滴吐出ヘッド２２について説明する。図５（ａ）は、液滴吐出ヘッド２２の一部破断した斜視図であり、図５（ｂ）は、液滴吐出ヘッド２２の一部を示した側断面図である。
【００５１】
図５（ａ）において、液滴吐出ヘッド２２は、例えば、ステンレス製のノズルプレート２９と、それの対向面に振動板３１と、それらを互いに接合する複数の仕切部材３２とを有する。ノズルプレート２９と振動板３１との間には、仕切部材３２によって複数の機能液室３３と機能液溜り部３４とが形成されている。複数の機能液室３３と機能溜り部３４とは通路３８を介して互いに連通している。機能液室３３は、仕切部材３２によって区画され、均等間隔で配列して形成されている。
【００５２】
振動板３１の適所には機能液供給孔３６が形成され、この機能液供給孔３６に機能液供給装置３７が接続される。機能液供給装置３７は、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち１色、例えばＲ色のフィルタエレメント材料Ｍを機能液供給孔３６へ供給する。供給されたフィルタエレメント材料Ｍは機能液溜り部３４に充満し、さらに通路３８を通って機能液室３３に充満する。
【００５３】
ノズルプレート２９には、機能液室３３からフィルタエレメント材料Ｍをジェット状に噴射するためのノズル２７が設けられている。また、振動板３１の機能液室３３を形成する面の裏面には、該機能液室３３に対応させて機能液加圧体３９が取り付けられている。この機能液加圧体３９は、図５（ｂ）に示すように、圧電素子材４１とこれを狭持する一対の電極４２ａおよび４２ｂを有する。圧電素子材４１は、電極４２ａおよび４２ｂへの通電によって矢印Ｂで示す外側へ突出するように撓み変形し、これにより機能液室３３の容積が増大する。すると、増大した容量分に相当するフィルタエレメント材料Ｍが機能液溜り部３４から通路３８を通って機能液室３３へ流入する。
【００５４】
次に、圧電素子材４１への通電を解除すると、該圧電素子材４１と振動板３１は共に元の形状へ戻る。これにより、機能液室３３も元の容積に戻るため機能液室３３の内部にあるフィルタエレメント材料Ｍの圧力が上昇し、ノズル２７からマザー基板１２へ向けてフィルタエレメント材料Ｍが液滴８となって噴射する。なお、ノズル２７の周辺部には、液滴８の飛行曲がりやノズル２７の孔詰まり等を防止するために、例えばＮｉ−テトラフルオロエチレン共析メッキ層からなる撥機能液層４３が設けられている。
【００５５】
次に、ノズルプレート２９にあるノズル２７の配列について説明する。図６は、液滴吐出ヘッド２２をノズルプレート２９の面方向から見たときの平面図である。
【００５６】
図６において、液滴吐出ヘッド２２を構成しているノズルプレート２９には、複数のノズル２７が配列されている。ここで、複数配列された機能液室３３の長手方向に対する中心点を結んだ線を機能液室配列中心線ＦＬとし、ノズル２７の中心点を結んだ線をノズル配列線ＮＬとする。また、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ１を成す線を仮想線ＩＬと設定する。この場合において、ノズル２７の配列位置は、ノズル配列線ＮＬに配置されたノズル２７を前記仮想線ＩＬに投影したときに一定となるノズル間ピッチＦとなるようにノズル配列線ＮＬ上に配列されている。ここで、仮想線ＩＬは、機能液室配列中心線ＦＬに対する角度によって、機能液室３３の外形寸法内にノズル２７が形成され得る範囲において任意に角度設定することができ、ノズル間ピッチを設定することができる。
【００５７】
例えば、ノズル２７の総数が１８１個（Ｎ＝１８１）とするノズル２７ａが、機能液室配列中心線ＦＬ上に配列された両端に位置するノズル２７ａ間の距離Ｄを２５４００μｍ（１インチ）とした場合に、ノズル２７ａ間のピッチは、Ｎ−１で求めた１８０で除してピッチＣを求めることができる。しかし、上記の計算では上記１８０で割り切れず、無限小数となってしまう（Ｃ＝１４１．１１１・・・μｍ）。これは、もともと液滴吐出ヘッド２２の設計がインチ単位で行われているため、ミリ単位に対応できないためである。
【００５８】
そこで、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度、例えば、０．２０３３６６６８０６°を設けた仮想線ＩＬを設定し、この仮想線ＩＬ上にノズル２７を投影すると、ノズル２７の両端の距離Ｅは２５４００．１６μｍとなる。この距離Ｅを上記１８０で除すると、ノズル２７の総数で割り切れる１４１．１１２μｍが得られる。すなわち、ノズル間ピッチＦは１４１．１１２μｍとなる。
【００５９】
また、機能液室３３の外形寸法を考慮して、まず、ノズル２７を機能液室３３内に設定できる機能液室配列中心線ＦＬから傾け距離Ｇを設定し、既知の数値から機能液室配列中心線ＦＬに対する仮想線ＩＬとの角度を求めてからノズル２７の配列を行ってもよい。例えば、距離Ｇに９０．１５５６μｍと設定すれば上記説明内容と同じノズル２７間ピッチが得られる。以上説明した演算は、設計プログラム上で行うものの他に簡単な電子計算機を用いて演算してもよい。
【００６０】
上記のように、ノズル２７を設けたノズルプレート２９は、図５（ａ）に示すように液滴吐出ヘッド２２の所定位置に取り付けられる。
【００６１】
図７は、液滴吐出ヘッド２２とキャリッジ２６の組み図である。図７において、キャリッジ２６に液滴吐出ヘッド２２が取り付けられている。液滴吐出ヘッド２２のノズル配列線ＮＰが、キャリッジ２６の主走査方向Ｘに対して直交となるように取り付けられている。キャリッジ２６には、例えば、ノズル配列線ＮＬに対する位置決め基準となりうるピン等が設けられていて、その位置決め基準に合わせて液滴吐出ヘッド２２を取り付けて固定する。よって、液滴吐出ヘッド２２自体は、キャリッジ２６に対して斜めになって取り付けられることになる。
【００６２】
以下、上記のように構成された液滴吐出ヘッド２２を備えた液滴吐出装置１６の作用について図８を用いて説明する。図８は、液滴吐出装置１６の動作を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、オペレータによる電源投入によって液滴吐出装置１６が作動すると、初期設定が実行される（ステップＳ１）。具体的には、キャリッジ２６や基板供給装置２３やコントロール装置２４等が予め決められた初期状態にセットされる。
【００６４】
次に、重量測定タイミングが到来すれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、液滴吐出ヘッド２２を主走査駆動装置１９によって電子天秤７８の所まで移動させて（ステップＳ３）、ノズル２７から吐出されるフィルタエレメント材料１３の量を電子天秤７８を用いて測定する（ステップＳ４）。そして、個々のノズル２７のフィルタエレメント材料１３の吐出特性に合わせて、各ノズル２７に対応する圧電素子材４１に印加する電圧を調節する（ステップＳ５）。
【００６５】
次に、クリーニングタイミングが到来すれば（ステップＳ６でＹＥＳ）、液滴吐出ヘッド２２を主走査駆動装置１９によってクリーニング装置７７の所まで移動させて（ステップＳ７）、そのクリーニング装置７７によって液滴吐出ヘッド２２をクリーニングする（ステップＳ８）。
【００６６】
重量測定タイミングやクリーニングタイミングが到来しない場合（ステップＳ２及びＳ６でＮＯ）、あるいはそれらの処理が終了した場合には、ステップＳ１からステップＳ９に移行する。ステップＳ９において、基板供給装置２３を作動させてマザー基板をテーブル４９へ供給する。具体的には、基板収容部５７内のマザー基板１２を吸着パッド６４によって吸着保持し、次に、昇降軸６１、第１アーム６２及び第２アーム６３を移動させてマザー基板１２をテーブル４９まで搬送し、さらにテーブル４９の適所に予め設けてある位置決めピン（図示しない）等に押し付け、マザー基板１２の作業位置を固定する。なお、テーブル４９上におけるマザー基板１２の位置ズレを防止するため、空気吸引等の手段によってマザー基板１２をテーブル４９に固定することが望ましい。
【００６７】
次に、基板用カメラ８２によってマザー基板１２を観察しながら基板位置制御装置１８にあるθモータの出力軸を回転させることによりテーブル４９に固定されたマザー基板１２位置決めを行う（ステップＳ１０）。ヘッド用カメラ８１によってマザー基板１２を観察しながら液滴吐出ヘッド２２によって吐出を開始する位置を演算によって決定し（ステップＳ１１）、主走査駆動装置１９および副走査駆動装置２１を適宜に作動させて液滴吐出ヘッド２２を吐出開始位置へ移動する（ステップＳ１２）。
【００６８】
このとき、液滴吐出ヘッド２２にあるノズル２７のノズル配列線ＮＬは、図７に示したようにキャリッジ２６の主走査方向Ｘに対して直交の方向となるようにセットされている。すなわち、ノズル配列線ＮＬは、マザー基板１２に対して主走査方向Ｘにも直交しているので、特に、液滴吐出ヘッド２２やキャリッジ２６を主走査方向Ｘに対して角度を調整する作業を必要としない。
【００６９】
次に、Ｘ方向への主走査が開始され、同時にフィルタエレメント材料１３の吐出が開始される（ステップＳ１３）。具体的には、主走査駆動装置１９が作動して液滴吐出ヘッド２２が主走査方向Ｘへ一定の速度で直線的に走査移動し、その移動途中でフィルタエレメント形成領域７に対応するノズル２７が到達したときに、ノズル吐出制御演算部によって演算された機能液吐出信号に基づいてそのノズル２７からフィルタエレメント材料１３が吐出される。また、ノズル配列は１列なので基板１２のフィルタエレメント形成領域７の１列分に対して同時にフィルタエレメント材料１３を吐出する。
【００７０】
液滴吐出ヘッド２２は、マザー基板１２に対する１回の主走査が終了すると（ステップＳ１４でＹＥＳ）、反転移動して初期位置へ復帰する（ステップＳ１５）。そしてさらに、液滴吐出ヘッド２２は、副走査駆動装置２１によって駆動され副走査方向Ｙへ予め決められた副走査方向Ｙ成分だけ移動する（ステップＳ１６）。次に、主走査およびインク吐出が繰返し行われる（ステップＳ１７でＮＯ、ステップＳ１３へ移行）。
【００７１】
以上のような液滴吐出ヘッド２２によるフィルタエレメント３の吐出作業がマザー基板１２の全領域に対して完了すると（ステップＳ１７でＹＥＳ）、基板供給装置２３によって、マザー基板１２が外部に排出される（ステップＳ１８）。その後、オペレータによって処理終了の指示がなされない限り（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ２へ戻って別のマザー基板１２に対するＲ、Ｇ、Ｂのうちの１色に関するインク吐出作業を繰り返して行う。
【００７２】
オペレータから作業終了の指示があると（ステップＳ１９でＹＥＳ）、液滴吐出ヘッド２２は主走査駆動装置１９によってキャッピング装置７６の所まで搬送して、そのキャッピング装置７６によって液滴吐出ヘッド２２に対してキャッピングする（ステップＳ２０）。
【００７３】
以上により、カラーフィルタを構成するＲ、Ｇ、Ｂの３色のうち第１色、例えばＲ色についてのパターン形成が終了し、その後、マザー基板１２をＲ、Ｇ、Ｂの第２色、例えばＧ色をフィルタエレメント材料１３とする液滴吐出装置１６へ搬送してＧ色のパターン形成を行い、さらに最終的にＲ、Ｇ、Ｂの第３色、例えばＢ色をフィルタエレメント材料１３とする液滴吐出装置１６へ搬送してＢ色のパターン形成を行う。これにより、ストライプ配列等といった希望のＲ、Ｇ、Ｂのドット配列を有するカラーフィルタ１が複数個形成されたマザー基板１２が製造される。
【００７４】
その後、熱乾燥工程を行うことにより、フィルタエレメント材料１３を熱乾燥して固形化した機能膜としてのフィルタエレメント３を形成する。
【００７５】
次に、隔壁６とフィルタエレメント３の表面を保護するために保護膜４を形成する保護膜形成工程が行われる。
【００７６】
そして、マザー基板１２をカラーフィルタ形成領域１１ごとに切断することにより、１個のカラーフィルタ１が複数個切り出される。
【００７７】
従って、本実施形態によれば以下に示す効果がある。
【００７８】
（１）機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ１を成す仮想線ＩＬ上に投影したときに一定のノズル間ピッチＮＰとなるようにノズルプレート２９上にノズル２７の位置を設定するので、液滴吐出ヘッド全体を新規に製作する場合に比べ製作コストを低減することができる。すなわち、ノズルプレート２９以外は部品を共有化し、ノズルプレート２９のみ新規に製作すればよい。
【００７９】
（２）ノズル配列線ＮＬ上に配列されたノズル間ピッチＦは、機能液室配列中心線ＦＬに対して角度θ１分ずらしているので、機能液室配列中心線上ＦＬに配列されたノズル２７ａ間のピッチＣに比べノズル間ピッチを広くすることができる。
【００８０】
（３）ノズル２７の配列分布は、機能液室配列中心線ＦＬに対して対称な分布または機能液室配列中心線ＦＬに対して機能液溜り部３４から離れた分布となるように配列されているので、フィルタエレメント１３の吐出精度を維持することができる。
【００８１】
（４）ノズル２７の配列は、機能液室配列中心線ＦＬに対して角度θ１分ずらすことができるので、インチピッチ単位で構成されているノズル２７ａのピッチＣをミリ単位ピッチＦのノズル配列を構成することができる。よって、カラーフィルタ１のフィルタエレメント３を構成する配列ピッチはミリ単位であるので、ピッチ単位が同じとなり、フィルタエレメント材料１３の吐出位置精度を向上させることができる。
【００８２】
（５）ノズル間ピッチＦがミリ単位で表したときに整数で割り切れて端数が出ることがない値となるので、メモリ７１のプログラムソフトにおける計算が容易となる。
【００８３】
（６）液滴吐出ヘッド２２は、ノズル配列線ＮＬをキャリッジ２６の主走査方向Ｘに対して直交するようにキャリッジ２６に取り付けたので、液滴吐出ヘッド２２の回転角度調整などの作業工数を削減することができる。また、フィルタエレメント材料１３の吐出制御を簡易化することがでる。
【００８４】
（７）上記液滴吐出液滴吐出ヘッド２２を用いることにより、フィルタエレメント材料１３の吐出位置精度を高め、混色や色むらなどの不具合を低減したカラーフィルタ１を製造することができる。
【００８５】
[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態のパターン形成としてのカラーフィルタの構造および製造方法、装置構造は、第１実施形態と同じなので省略し、本実施形態のヘッドを具体的に説明する。
【００８６】
図９は、液滴吐出ヘッド２２をノズルプレート２９面の位置方向から見たときの平面図である。なお、液滴吐出ヘッド２２の内部構造については、第１実施形態と同じなので説明を省略する。
【００８７】
図９において、液滴吐出ヘッド２２を構成しているノズルプレート２９には、複数のノズル２７が配列されている。ここで、複数配列された機能液室３３の長手方向に対する中心点を結んだ線を機能液室配列中心線ＦＬとし、ノズル２７の中心点を結んだ線をノズル配列線ＮＬとする。また、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ２を成す線を仮想線ＩＬと設定する。ノズル配列線ＮＬは複数個あり、例えば、図９に示すように、ノズル２７が３個毎に１つのノズル配列線ＮＬ１〜ＮＬｎ上に配列されている。この場合において、ノズル２７の配列位置は、ノズル配列線ＮＬに配置されたノズル２７を前記仮想線ＩＬに投影したときに一定のノズル間ピッチＨとなるようにノズル配列線ＮＬ上に配列されている。ここで、仮想線ＩＬは、機能液室配列中心線ＦＬに対する角度θ２によって、機能液室３３の外形寸法内にノズル２７が形成され得る範囲において任意に角度設定することができ、ノズル間ピッチを設定することができる。
【００８８】
上記のように、ノズル２７を設けたノズルプレート２９は、図５（ａ）に示すように液滴吐出ヘッド２２の所定の位置に取り付けられる。
【００８９】
以上のように構成された液滴吐出ヘッド２２は、図示しないが、第１実施形態の図７で説明したようにキャリッジ２６に液滴吐出ヘッド２２に取り付けられている。すなわち、ノズル配列線ＮＬが、キャリッジ２６の主走査方向Ｘに対して直交となるように取り付けられる。キャリッジ２６には、例えば、ノズル配列に対する位置決め基準となりうるピン等が設けられていて、その位置決め基準に合わせて液滴吐出ヘッド２２を取り付けて固定する。よって、液滴吐出ヘッド２２自体は、キャリッジに対し図９に示した角度θ２分だけ斜めになって取り付けられることになる。
【００９０】
以下、上記のように構成された本実施形態の液滴吐出ヘッド２２を備えた液滴吐出装置１６の作用について図８および図９を用いて説明する。なお、図８に示すステップＳ１〜Ｓ１２およびステップＳ１４〜Ｓ２０は、第１実施形態と同じなので説明を省略する。
【００９１】
図８のステップＳ１２において、主走査駆動装置１９および副走査駆動装置２１を適宜に作動させて液滴吐出ヘッド２２を吐出開始位置へ移動する。
【００９２】
このとき、液滴吐出ヘッド２２にあるノズル２７のノズル配列線ＮＬは、上記説明したようにキャリッジ２６の主走査方向Ｘに対して直交の方向となるように取り付けられている。すなわち、ノズル配列線ＮＬは、マザー基板１２に対して主走査方向Ｘにも直交しているので、特に、液滴吐出ヘッド２２やキャリッジ２６を主走査方向Ｘに対して角度を調整する作業を必要としない。
【００９３】
次に、Ｘ方向への主走査が開始され、同時にフィルタエレメント材料１３の吐出が開始される（ステップＳ１３）。具体的には、主走査駆動装置１９が作動して液滴吐出ヘッド２２が主走査方向Ｘへ一定の速度で直線的に走査移動し、その移動途中でフィルタエレメント形成領域７に対応するノズル２７が到達したときに、ノズル吐出制御演算部によって演算された機能液吐出信号に基づいてそのノズル２７からフィルタエレメント材料１３が吐出され、該領域７が埋められてフィルタエレメント３が形成される。ステップＳ１４以降のフローの説明は省略する。
【００９４】
従って、本実施形態によれば以下に示す効果がある。
【００９５】
（１）一の液滴吐出ヘッド２２に対して複数のノズル配列線ＮＬが設けられ、該ノズル配列線ＮＬ上にノズル２７が備えられる。この場合において、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ２をなす仮想線ＩＬ上にノズル２７を投影したノズル２７のピッチは、等間隔となるピッチを得ることができる。
【００９６】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。
【００９７】
（変形例１）図１０に示すように、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ３をもった仮想線ＩＬ上にノズル２７の位置を投影したときに、ノズル配列線ＩＬ上に設けられたノズル２７の位置が他のノズル２７の位置と重なり合ってもよい。この場合でも、インク吐出制御演算部によって制御することができるので、一定のノズル間ピッチＩでフィルタエレメント材料１３を吐出することができる。
【００９８】
（変形例２）図１１に示すように、複数個の液滴吐出ヘッド２２を一体として用いてもよい。この場合でも、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ４をなす仮想線ＩＬ上にノズル２７を投影したノズル２７のピッチは、等間隔となるノズル間ピッチＪを得ることができる。また、各ヘッドに分離されているので、ヘッド毎に別々の色のフィルタエレメント材料１３を吐出することができる。
【００９９】
（変形例３）上記実施形態において、ノズル２７は、直線をなすノズル配列線ＮＬ上に設けられているが、これに限定されない。ノズル２７が、直線上に配置されず、任意に機能液室２９のもとに配置されてあれば、仮想線をＩＬ上にノズル２７を投影したノズル２７のピッチを一定にすることができる。
【０１００】
（変形例４）本実施形態では、フィルタエレメント材料１３としてＲ、Ｇ、Ｂを用いたが、これらに限定されることなく、例えば、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）を採用してもよい。この場合でも、Ｒ、Ｇ、Ｂのフィルタエレメント材料に代えて、Ｃ、Ｍ、Ｙの色を有するフィルタエレメント材料を用いることにより、フィルタエレメントを吐出することができる。
【０１０１】
（変形例５）本実施形態では、機能液としてフィルタエレメント材料１３を例として説明したが、これに限定されることなく、例えば、ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ―ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光材料、シリカガラス前駆体、金属化合物等の導電材料、誘電体材料等の材料が選択可能である。この場合でも、基板上のパターンの形成を行うことができる。
【０１０２】
（変形例６）本実施形態では、パターン形成基板としてのカラーフィルタの製造装置及び製造方法を説明したが、これに限定されることなく、例えば、ＥＬ装置の製造方法及び製造装置、各種半導体素子（薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード等）、各種配線パターン、及び絶縁膜の形成等にも用いることができる。
【０１０３】
（変形例７）本実施形態では、パターン形成基板としてのカラーフィルタ製造装置を説明したが、これに限定されることなく、例えば、印刷装置にも用いることができる。
【０１０４】
（変形例８）本実施形態では、圧電方式の液滴吐出ヘッド２２を用いたが、これに限定されない。例えば、サーマルインクジェット方式や静電方式の液滴吐出ヘッドを用いてもよい。この場合でも、ノズルが設けられているノズルプレートを改変することにより、液滴吐出ヘッド全体を新規に製作する場合に比べ製作コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】（ａ）は、フィルタエレメントの平面図、（ｂ）は、マザー基板の平面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、フィルタエレメントの製造過程を模式的に示した断面図。
【図３】液滴吐出装置を示す斜視図。
【図４】液滴吐出装置の電気制御ブロック図。
【図５】（ａ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す一部断面の斜視図、（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの側断面図。
【図６】第１実施形態における液滴吐出ヘッドの底面図。
【図７】液滴吐出ヘッドとキャリッジの取り付け図。
【図８】液滴吐出装置の動作を示すフローチャート図。
【図９】第２実施形態における液滴吐出ヘッドの底面図。
【図１０】他の実施形態を示す液滴吐出ヘッドの底面図。
【図１１】他の実施形態を示す液滴吐出ヘッドの底面図。
【符号の説明】
【０１０６】
１…パターン形成基板としてのカラーフィルタ、２…基板、３…フィルタエレメント、４…保護膜、６…隔壁、７…フィルタエレメント形成領域、１１…カラーフィルタ形成領域、１２…マザー基板、１３…機能液としてのフィルタエレメント材料、１６…液滴吐出装置、１７…ヘッド位置制御装置、１８…基板位置制御装置、１９…主走査駆動装置、２１…副走査駆動装置、２２…液滴吐出ヘッド、２３…基板供給装置、２４…コントロール装置、２６…キャリッジ、２７、２７ａ…ノズル、２９…ノズルプレート、３３…機能液室、３４…機能液溜り部、３６…機能液供給孔、３７…機能液供給装置、３９…機能液加圧体、４１…圧電素子材、４９…テーブル、７６…キャッピング装置、７７…クリーニング装置、７８…電子天秤、８１…ヘッド用カメラ、８２…基板用カメラ、Ｍ…フィルタエレメント材料、Ｘ…主走査方向、Ｙ…副走査方向、ＦＬ…機能液室配列中心線、ＮＬ…ノズル配列線、ＩＬ…仮想線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置及びパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴吐出ヘッドから基板に対して機能液を吐出してパターン形成基板としてのカラーフィルタのフィルタエレメントやＥＬ装置の絵素ピクセル等といったパターンを形成する場合において、前記液滴吐出ヘッドには、複数のノズルが均等間隔の配列で設けられていて、該ノズルから機能液を吐出してパターン形成を行う。ところで、液滴吐出ヘッドは、プリンタ製造において量産化されており、カラーフィルタ等のパターン形成のために液滴吐出ヘッドを製造しなくてもプリンタ用のヘッドを流用すれば設計や製造コストを大幅に削減できる。ここで、一般的に用いられるプリンタ用の液滴吐出ヘッドの設計はインチ単位で設計が行われているので、前記ノズルのピッチ単位は、インチ単位で構成される。一方、カラーフィルタやＥＬ装置は、ミリ単位で設計が行われているので、カラーフィルタのフィルタエレメント間ピッチ単位やＥＬ装置の絵素ピクセル間ピッチ単位は、ミリ単位で構成される。そこで、ノズルから機能液を正確に前記フィルタエレメント等内に吐出するためには、ノズル間ピッチがフィルタエレメント間ピッチと等しくなることが必要である。ところが、上記のようにノズル間ピッチとフィルタエレメント間ピッチは、互いにピッチ単位が異なるので、インチ単位であるノズル間ピッチをミリ単位へ変更しようとしても整数で割り切れず端数が生じてしまう。この端数は、機能液を吐出するフィルタエレメント位置に誤差分として位置ずれを起こす原因となり、その結果として、混色や色むら等の品質不具合が発生するという問題があった。
【０００３】
このような問題を解消するため、液滴吐出ヘッドをミリ単位で設計して、ノズル間ピッチを目的のフィルタエレメント間ピッチに合わせた液滴吐出ヘッドを製作するものや、既存のインチ単位で設計された液滴吐出ヘッドを用いて、フィルタエレメントの配列に対して液滴吐出ヘッドを回転させることによりノズル間ピッチとフィルタエレメント間ピッチとを一致させる方法が知られている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２７１７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記液滴吐出ヘッドは、新規製作となるので設計や製作コストが高くなってしまうという問題があった。また、異なるフィルタエレメント間ピッチを有するカラーフィルタの製造に対しては更に別に新規製作を行う必要が生ずる。また、フィルタエレメントの配列に対して液滴吐出ヘッドを回転させてノズル間ピッチとフィルタエレメント間ピッチとを一致させるためには、フィルタエレメント間ピッチが異なるごとに回転角度の調整や吐出制御の調整が必要となり作業効率が低下するという問題があった。さらに、キャリッジの走査方向に対してノズル列が直交せず斜めに配列されることになるので、キャリッジの位置タイミングに合わせてノズルの吐出タイミングを決める場合、ノズル毎にタイミングのずれ量を異ならせる必要があり、吐出制御内容が複雑になるという問題もあった。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであって、一般に流通している既存の液滴吐出ヘッドを用いて、ノズル間ピッチ単位をフィルタエレメントや絵素ピクセル等の配列ピッチ単位と等しくなるようにして液滴吐出ヘッドの製作コストの低減を図ることができる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置及びパターン形成基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、複数のノズルが配列された液滴吐出ヘッドであって、液体吐出ヘッドに、所定の間隔で配列された機能液室と、各機能液室に連通するノズルと、各機能室の配列中心線に対してずらして配列されたノズルが、配列中心線に対して所定の角度をなす仮想線上に投影したときに一定ピッチとなるように配列されてなることを要旨とする。
【０００８】
これによれば、ノズルを機能液室の配列中心線に対してずらして配列することにより機能液室の配列ピッチに制限されずに等間隔ピッチが得られるので、液滴吐出ヘッドを新規に製作する場合に比べ製作コストを低減することができる。
【０００９】
本発明の液滴吐出ヘッドのノズルは、機能液室の配列中心線に対して所定の角度をなすノズル配列線上に一定ピッチで一列に配列されてもよい。
【００１０】
これによれば、ノズルは一列に配列されるので、液滴吐出ヘッドの取り付け角度を変えても一定ピッチとなる。よって、目的に合わせて任意にピッチを変更することができる。
【００１１】
本発明の液滴吐出ヘッドのノズルは、機能液室の配列中心線に対してずらした複数の配列で構成してもよい。
【００１２】
これによれば、液滴吐出ヘッド内に複数のノズル配列が構成されるので、配列ごとに機能液の吐出を制御することができる。
【００１３】
本発明の液滴吐出ヘッドのノズルは、機能液室が配列された配列中心線に対して対称な分布または機能液室が配列された配列中心線に対して機能液溜り部から離れた分布となるように配列されてもよい。
【００１４】
これによれば、ノズル位置が液溜り部から離れて配列されるので、液滴吐出の精度を維持することができる。
【００１５】
本発明の液滴吐出ヘッドは、機能液室の配列ピッチがインチ単位である液滴吐出ヘッドをミリ単位ピッチとなるようにノズルを配列してもよい。
【００１６】
これによれば、インチピッチ単位で構成されている機能液室に対して、ミリ単位ピッチのノズル配列を構成するので、ミリ単位で構成されているパターン形成基板の配列ピッチへの液滴吐出に容易に対応することができる。
【００１７】
本発明の液滴吐出ヘッドは、仮想線上において両端に位置するノズルの投影点間の距離値が、ノズル数をＮとしたときに（Ｎ−１）で割り切れるようにノズルを配置してもよい。
【００１８】
これによれば、ノズルピッチがミリ単位で表したときに整数で割り切れて端数が出ることがない値となるので、液滴吐出プログラム上での計算が容易となる。
【００１９】
本発明の液体吐出装置は、液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドを走査させるための走査手段とを具備し、ノズルの配列方向と液滴吐出ヘッドの走査方向とが直交させてもよい。
【００２０】
これによれば、液滴吐出ヘッドの走査距離と各ノズルの移動距離が一致するので、操作性が容易となる。
【００２１】
本発明のパターン形成基板の製造方法は、基材に対して機能液を吐出してパターンを形成するパターン形成方法であって、基材に隔壁を形成する隔壁形成工程と、隔壁形成工程によって区画された区画領域に液滴吐出装置を用いて機能液を吐出する機能液吐出工程と、機能液を乾燥することによってパターンを形成する工程とを有することを要旨とする。
【００２２】
これによれば、基板に対して液体吐出ヘッドから吐出する機能液の吐出位置精度を高め、混色や色むらなどの不具合発生を低減させたパターン形成基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した第１実施形態および第２実施形態について図面に従って説明する。
【００２４】
[第１実施形態]
まず、液滴吐出ヘッドを用いて製造されるパターン形成基板としてのカラーフィルタについて説明する。図１（ａ）は、カラーフィルタの平面図であり、図１（ｂ）は、カラーフィルタの基礎となるマザー基板の平面図である。
【００２５】
カラーフィルタ１は、ガラスやプラスチック等によって形成された方形状の基板２の表面に複数のフィルタエレメント３をドットパターン状（本実施例では、ドット・マトリクス状）に形成されている。フィルタエレメント３は、透光性のない樹脂材料によって格子状のパターンに形成された隔壁６によって区画されて、ドット・マトリクス状に並んだ複数の方形状の領域を機能液で埋め、その後熱工程を経て固形化された機能膜によって形成される。また、これらのフィルタエレメント３は、それぞれが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のうちいずれか１色の機能膜によって形成され、それらの各色フィルタエレメント３が所定の配列に並べられている。この配列としては、例えば、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等が知られている。
【００２６】
図１（ａ）において、カラーフィルタ１の大きさは、例えば、１．８インチである。また、１個のフィルタエレメント３の大きさは、例えば３０μｍ×１００μｍである。また、各フィルタエレメント３の間隔（以下、フィルタエレメント間ピッチという）は、例えば、７５μｍである。
【００２７】
本実施形態のカラーフィルタ１をフルカラー表示のための光学要素として用いる場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの３個のフィルタエレメント３を１つのユニットとして１つの画素を形成し、１画素内のＲ、Ｇ、Ｂのいずれか１つまたはそれらの組み合わせに光を選択的に通過させることにより、フルカラー表示を行う。このとき、透過性のない樹脂材料によって形成された隔壁６はブラックマスクとして作用する。
【００２８】
上記のカラーフィルタ１は、例えば、図１（ｂ）に示すように大面積のマザー基板１２から切り出される。具体的には、まず、マザー基板１２内に設定された複数のカラーフィルタ形成領域１１のそれぞれの表面にカラーフィルタ１の１個分のパターンを形成し、さらにそれらのカラーフィルタ形成領域１１の周りに切断溝を形成し、さらにそれらの溝に沿ってマザー基板１２を切断することにより、個々のカラーフィルタ１が形成される。
【００２９】
次に、カラーフィルタ１の製造方法について説明する。図２は、カラーフィルタ１の製造方法を工程順に示した模式図である。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、まず、マザー基板１２の表面に透明性のない樹脂材料によって隔壁６を矢印Ａ方向から見て格子状パターンに形成する。格子状パターンの格子穴の部分はフィルタエレメント３が形成される領域、すなわちフィルタエレメント形成領域７である。この隔壁６によって形成される個々のフィルタエレメント形成領域７の矢印Ａ方向から見た場合の平面寸法は、例えば３０μｍ×１００μｍ程度に成形される。
【００３１】
隔壁６は、フィルタエレメント形成領域７に供給される機能液としてのフィルタエレメント材料１３の流動を阻止する機能およびブラックマスクの機能を併せて有する。また、隔壁６は任意のパターニング手法、例えば、フォトリソグラフィー法によって形成され、さらに必要に応じてヒータによって加熱されて形成される。
【００３２】
隔壁６の形成後、図２（ｂ）に示すように、フィルタエレメント材料１３の液滴８を各フィルタエレメント形成領域７に供給することにより、各フィルタエレメント形成領域７を埋める。図２（ｂ）において、符号１３ＲはＲ（赤）の色を有するフィルタエレメント材料を示し、符号１３ＧはＧ（緑）の色を有するフィルタエレメント材料を示し、符号１３ＢはＢ（青）の色を有するフィルタエレメント材料を示している。
【００３３】
各フィルタエレメント形成領域７に所定量のフィルタエレメント材料１３が充填されると、ヒータによってマザー基板１２を例えば７０℃程度に加熱して、フィルタエレメント材料１３の溶媒を蒸発させる。
【００３４】
この蒸発により、図２（ｃ）に示すように、フィルタエレメント材料１３の体積が減少し、平坦化する。なお、体積の減少が著しい場合には、図２（ｂ）の工程に戻って、カラーフィルタとして十分な膜厚が得られるまで、フィルタエレメント材料１３の液滴８の供給とフィルタエレメント材料１３の加熱とを繰返して実行する。以上の処理により、最終的にフィルタエレメント材料の固形分のみが残留して膜化し、これにより、希望する各色フィルタエレメント３が形成される。
【００３５】
以上によりフィルタエレメント３が形成された後、それらのフィルタエレメント３を完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間の加熱処理を実行する。その後、図２（ｄ）に示すように、フィルタエレメント３と隔壁６の表面に保護膜４を形成する。保護膜４の形成方法は、例えば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法またはインクジェット法等といった適宜の手法により形成される。なお保護膜４は、フィルタエレメント３等の保護膜およびカラーフィルタ１の表面を平坦化するために形成される。
【００３６】
次に、フィルタエレメント材料１３の供給処理を行う液滴吐出装置について説明する。図３は、液滴吐出装置の構成を示す斜視図である。
【００３７】
液滴吐出装置１６は、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち１色、例えばＲ色のフィルタエレメント材料１３を液滴８として、マザー基板１２（図１（ｂ）参照）内の各カラーフィルタ形成領域１１内の所定位置に吐出して付着させるための装置である。Ｇ色のフィルタエレメント材料およびＢ色のフィルタエレメント材料のための液滴吐出装置もそれぞれに用意できるが、それらの構造は図３と同じにすることができるので、それらについての説明は省略する。
【００３８】
図３において、液滴吐出装置１６は、液滴吐出ヘッド２２を備えたキャリッジ２６と、液滴吐出ヘッド２２の位置を制御するヘッド位置制御装置１７と、テーブル４９に載置されたマザー基板１２の位置を制御する基板位置制御装置１８と、液滴吐出ヘッド２２をマザー基板１２に対して主走査移動させる主走査駆動装置１９と、液滴吐出ヘッド２２をマザー基板１２に対して副走査移動させる副走査駆動装置２１と、マザー基板１２を液滴吐出装置１６内の所定の作業位置へ供給する基板供給装置２３と、液滴吐出装置１６の全般の制御を司るコントロール装置２４で構成されている。
【００３９】
ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、そして副走査駆動装置２１の各装置はベース９の上に設置される。また、それらの装置は必要に応じてカバー１４によって覆われている。
【００４０】
基板供給装置２３は、マザー基板１２を収容する基板収容部５７と、マザー基板１２を搬送するロボット５８を有している。ロボット５８は、床、地面等といった設置面に置かれる基台５９と、基台５９に対して昇降移動する昇降軸６１と、昇降軸６１を中心として回転する第１アーム６２と、第１アーム６２に対して回転する第２アーム６３と、第２アーム６３の先端下面に設けられた吸着パッド６４とを有する。吸着パッド６４は、空気吸引力等によってマザー基板１２を吸着できる。
【００４１】
主走査駆動装置１９によって駆動されて主走査移動する液滴吐出ヘッド２２の軌道下にあって副走査駆動装置２１の一方の脇位置に、キャッピング装置７６およびクリーニング装置７７が配置される。また、他方の脇位置に電子天秤７８が配置されている。クリーニング装置７７は液滴吐出ヘッド２２を洗浄するための装置である。電子天秤７８は、後述する液滴吐出ヘッド２２に設けられたノズル２７から吐出されるフィルタエレメント材料１３の液滴８の重量を測定する機器である。そして、キャッピング装置７６は液滴吐出ヘッド２２が待機状態にあるときノズル２７の乾燥を防止するための装置である。
【００４２】
液滴吐出ヘッド２２の近傍には、その液滴吐出ヘッド２２と一体に移動する関係でヘッド用カメラ８１が配置されている。また、ベース９上に設けられた支持装置（図示せず）に支持された基板用カメラ８２がマザー基板１２を撮影できる位置に配置される。
【００４３】
コントロール装置２４は、プロセッサを収容したコンピュータ本体部６６と、入力装置としてのキーボード６７と、表示装置としてのＣＲＴ等のディスプレイ６８とを有する。
【００４４】
図４は、液滴吐出装置１６の電気制御ブロック図である。図４において、プロセッサとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（演算処理装置）６９と、各種情報を記憶するメモリすなわち情報記憶媒体７１とを有する。
【００４５】
ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、副走査駆動装置２１、液滴吐出ヘッド２２を駆動するヘッド駆動回路７２の各機器は、入出力インターフェース７３およびバス７４を介してＣＰＵ６９およびメモリ７１に接続されている。また、基板供給装置２３、入力装置６７、ディスプレイ６８、電子天秤７８、クリーニング装置７７およびキャッピング装置７６の各機器も入出力インターフェース７３およびバス７４を介してＣＰＵ６９およびメモリ７１に接続されている。
【００４６】
メモリ７１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリや、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り、機能的には、液滴吐出装置１６の動作の制御手順が記述されたプログラムソフトを記憶する記憶領域や、Ｒ、Ｇ、Ｂのうちの１色のマザー基板１２内における吐出位置を座標データとして記憶するための記憶領域や、副走査方向Ｙへのマザー基板１２の副走査移動量を記憶するための記憶領域や、ＣＰＵ６９のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する領域や、その他各種の記憶領域が設定される。
【００４７】
ＣＰＵ６９は、メモリ７１内に記憶されたプログラムソフトに従って、マザー基板１２の表面の所定位置にフィルタエレメント材料１３を液滴吐出するための制御を行うものであり、具体的な機能実現部として、クリーニング処理を実現するための演算を行うクリーニング演算部と、キャッピング処理を実現するためのキャッピング演算部と、電子天秤７８を用いた重量測定を実現するための演算を行う重量測定演算部と、液滴吐出ヘッド２２によってフィルタエレメント材料１３を吐出するための演算を行う吐出演算部とを有する。
【００４８】
吐出演算部を詳しく分割すれば、液滴吐出ヘッド２２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演算部と、液滴吐出ヘッド２２を主走査方向Ｘへ所定の速度で走査移動させるための制御を演算する主走査制御演算部と、マザー基板１２を副走査方向Ｙへ所定の副走査量を移動するための制御を演算する副走査制御演算部と、液滴吐出ヘッド２２内の複数あるノズル２７のうちのいずれを作動させてフィルタエレメント材料１３を吐出するかを制御するための演算を行うノズル吐出制御演算部等といった各種の機能演算部を有する。
【００４９】
なお、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵ６９を用いてソフト的に実現することとしたが、上記の各機能がＣＰＵを用いない単独の電子回路によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。
【００５０】
次に、以上のように構成された液滴吐出装置１６に備えられた液滴吐出ヘッド２２について説明する。図５（ａ）は、液滴吐出ヘッド２２の一部破断した斜視図であり、図５（ｂ）は、液滴吐出ヘッド２２の一部を示した側断面図である。
【００５１】
図５（ａ）において、液滴吐出ヘッド２２は、例えば、ステンレス製のノズルプレート２９と、それの対向面に振動板３１と、それらを互いに接合する複数の仕切部材３２とを有する。ノズルプレート２９と振動板３１との間には、仕切部材３２によって複数の機能液室３３と機能液溜り部３４とが形成されている。複数の機能液室３３と機能溜り部３４とは通路３８を介して互いに連通している。機能液室３３は、仕切部材３２によって区画され、均等間隔で配列して形成されている。
【００５２】
振動板３１の適所には機能液供給孔３６が形成され、この機能液供給孔３６に機能液供給装置３７が接続される。機能液供給装置３７は、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち１色、例えばＲ色のフィルタエレメント材料Ｍを機能液供給孔３６へ供給する。供給されたフィルタエレメント材料Ｍは機能液溜り部３４に充満し、さらに通路３８を通って機能液室３３に充満する。
【００５３】
ノズルプレート２９には、機能液室３３からフィルタエレメント材料Ｍをジェット状に噴射するためのノズル２７が設けられている。また、振動板３１の機能液室３３を形成する面の裏面には、該機能液室３３に対応させて機能液加圧体３９が取り付けられている。この機能液加圧体３９は、図５（ｂ）に示すように、圧電素子材４１とこれを狭持する一対の電極４２ａおよび４２ｂを有する。圧電素子材４１は、電極４２ａおよび４２ｂへの通電によって矢印Ｂで示す外側へ突出するように撓み変形し、これにより機能液室３３の容積が増大する。すると、増大した容量分に相当するフィルタエレメント材料Ｍが機能液溜り部３４から通路３８を通って機能液室３３へ流入する。
【００５４】
次に、圧電素子材４１への通電を解除すると、該圧電素子材４１と振動板３１は共に元の形状へ戻る。これにより、機能液室３３も元の容積に戻るため機能液室３３の内部にあるフィルタエレメント材料Ｍの圧力が上昇し、ノズル２７からマザー基板１２へ向けてフィルタエレメント材料Ｍが液滴８となって噴射する。なお、ノズル２７の周辺部には、液滴８の飛行曲がりやノズル２７の孔詰まり等を防止するために、例えばＮｉ−テトラフルオロエチレン共析メッキ層からなる撥機能液層４３が設けられている。
【００５５】
次に、ノズルプレート２９にあるノズル２７の配列について説明する。図６は、液滴吐出ヘッド２２をノズルプレート２９の面方向から見たときの平面図である。
【００５６】
図６において、液滴吐出ヘッド２２を構成しているノズルプレート２９には、複数のノズル２７が配列されている。ここで、複数配列された機能液室３３の長手方向に対する中心点を結んだ線を機能液室配列中心線ＦＬとし、ノズル２７の中心点を結んだ線をノズル配列線ＮＬとする。また、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ１を成す線を仮想線ＩＬと設定する。この場合において、ノズル２７の配列位置は、ノズル配列線ＮＬに配置されたノズル２７を前記仮想線ＩＬに投影したときに一定となるノズル間ピッチＦとなるようにノズル配列線ＮＬ上に配列されている。ここで、仮想線ＩＬは、機能液室配列中心線ＦＬに対する角度によって、機能液室３３の外形寸法内にノズル２７が形成され得る範囲において任意に角度設定することができ、ノズル間ピッチを設定することができる。
【００５７】
例えば、ノズル２７の総数が１８１個（Ｎ＝１８１）とするノズル２７ａが、機能液室配列中心線ＦＬ上に配列された両端に位置するノズル２７ａ間の距離Ｄを２５４００μｍ（１インチ）とした場合に、ノズル２７ａ間のピッチは、Ｎ−１で求めた１８０で除してピッチＣを求めることができる。しかし、上記の計算では上記１８０で割り切れず、無限小数となってしまう（Ｃ＝１４１．１１１・・・μｍ）。これは、もともと液滴吐出ヘッド２２の設計がインチ単位で行われているため、ミリ単位に対応できないためである。
【００５８】
そこで、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度、例えば、０．２０３３６６６８０６°を設けた仮想線ＩＬを設定し、この仮想線ＩＬ上にノズル２７を投影すると、ノズル２７の両端の距離Ｅは２５４００．１６μｍとなる。この距離Ｅを上記１８０で除すると、ノズル２７の総数で割り切れる１４１．１１２μｍが得られる。すなわち、ノズル間ピッチＦは１４１．１１２μｍとなる。
【００５９】
また、機能液室３３の外形寸法を考慮して、まず、ノズル２７を機能液室３３内に設定できる機能液室配列中心線ＦＬから傾け距離Ｇを設定し、既知の数値から機能液室配列中心線ＦＬに対する仮想線ＩＬとの角度を求めてからノズル２７の配列を行ってもよい。例えば、距離Ｇに９０．１５５６μｍと設定すれば上記説明内容と同じノズル２７間ピッチが得られる。以上説明した演算は、設計プログラム上で行うものの他に簡単な電子計算機を用いて演算してもよい。
【００６０】
上記のように、ノズル２７を設けたノズルプレート２９は、図５（ａ）に示すように液滴吐出ヘッド２２の所定位置に取り付けられる。
【００６１】
図７は、液滴吐出ヘッド２２とキャリッジ２６の組み図である。図７において、キャリッジ２６に液滴吐出ヘッド２２が取り付けられている。液滴吐出ヘッド２２のノズル配列線ＮＰが、キャリッジ２６の主走査方向Ｘに対して直交となるように取り付けられている。キャリッジ２６には、例えば、ノズル配列線ＮＬに対する位置決め基準となりうるピン等が設けられていて、その位置決め基準に合わせて液滴吐出ヘッド２２を取り付けて固定する。よって、液滴吐出ヘッド２２自体は、キャリッジ２６に対して斜めになって取り付けられることになる。
【００６２】
以下、上記のように構成された液滴吐出ヘッド２２を備えた液滴吐出装置１６の作用について図８を用いて説明する。図８は、液滴吐出装置１６の動作を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、オペレータによる電源投入によって液滴吐出装置１６が作動すると、初期設定が実行される（ステップＳ１）。具体的には、キャリッジ２６や基板供給装置２３やコントロール装置２４等が予め決められた初期状態にセットされる。
【００６４】
次に、重量測定タイミングが到来すれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、液滴吐出ヘッド２２を主走査駆動装置１９によって電子天秤７８の所まで移動させて（ステップＳ３）、ノズル２７から吐出されるフィルタエレメント材料１３の量を電子天秤７８を用いて測定する（ステップＳ４）。そして、個々のノズル２７のフィルタエレメント材料１３の吐出特性に合わせて、各ノズル２７に対応する圧電素子材４１に印加する電圧を調節する（ステップＳ５）。
【００６５】
次に、クリーニングタイミングが到来すれば（ステップＳ６でＹＥＳ）、液滴吐出ヘッド２２を主走査駆動装置１９によってクリーニング装置７７の所まで移動させて（ステップＳ７）、そのクリーニング装置７７によって液滴吐出ヘッド２２をクリーニングする（ステップＳ８）。
【００６６】
重量測定タイミングやクリーニングタイミングが到来しない場合（ステップＳ２及びＳ６でＮＯ）、あるいはそれらの処理が終了した場合には、ステップＳ１からステップＳ９に移行する。ステップＳ９において、基板供給装置２３を作動させてマザー基板をテーブル４９へ供給する。具体的には、基板収容部５７内のマザー基板１２を吸着パッド６４によって吸着保持し、次に、昇降軸６１、第１アーム６２及び第２アーム６３を移動させてマザー基板１２をテーブル４９まで搬送し、さらにテーブル４９の適所に予め設けてある位置決めピン（図示しない）等に押し付け、マザー基板１２の作業位置を固定する。なお、テーブル４９上におけるマザー基板１２の位置ズレを防止するため、空気吸引等の手段によってマザー基板１２をテーブル４９に固定することが望ましい。
【００６７】
次に、基板用カメラ８２によってマザー基板１２を観察しながら基板位置制御装置１８にあるθモータの出力軸を回転させることによりテーブル４９に固定されたマザー基板１２位置決めを行う（ステップＳ１０）。ヘッド用カメラ８１によってマザー基板１２を観察しながら液滴吐出ヘッド２２によって吐出を開始する位置を演算によって決定し（ステップＳ１１）、主走査駆動装置１９および副走査駆動装置２１を適宜に作動させて液滴吐出ヘッド２２を吐出開始位置へ移動する（ステップＳ１２）。
【００６８】
このとき、液滴吐出ヘッド２２にあるノズル２７のノズル配列線ＮＬは、図７に示したようにキャリッジ２６の主走査方向Ｘに対して直交の方向となるようにセットされている。すなわち、ノズル配列線ＮＬは、マザー基板１２に対して主走査方向Ｘにも直交しているので、特に、液滴吐出ヘッド２２やキャリッジ２６を主走査方向Ｘに対して角度を調整する作業を必要としない。
【００６９】
次に、Ｘ方向への主走査が開始され、同時にフィルタエレメント材料１３の吐出が開始される（ステップＳ１３）。具体的には、主走査駆動装置１９が作動して液滴吐出ヘッド２２が主走査方向Ｘへ一定の速度で直線的に走査移動し、その移動途中でフィルタエレメント形成領域７に対応するノズル２７が到達したときに、ノズル吐出制御演算部によって演算された機能液吐出信号に基づいてそのノズル２７からフィルタエレメント材料１３が吐出される。また、ノズル配列は１列なので基板１２のフィルタエレメント形成領域７の１列分に対して同時にフィルタエレメント材料１３を吐出する。
【００７０】
液滴吐出ヘッド２２は、マザー基板１２に対する１回の主走査が終了すると（ステップＳ１４でＹＥＳ）、反転移動して初期位置へ復帰する（ステップＳ１５）。そしてさらに、液滴吐出ヘッド２２は、副走査駆動装置２１によって駆動され副走査方向Ｙへ予め決められた副走査方向Ｙ成分だけ移動する（ステップＳ１６）。次に、主走査およびインク吐出が繰返し行われる（ステップＳ１７でＮＯ、ステップＳ１３へ移行）。
【００７１】
以上のような液滴吐出ヘッド２２によるフィルタエレメント３の吐出作業がマザー基板１２の全領域に対して完了すると（ステップＳ１７でＹＥＳ）、基板供給装置２３によって、マザー基板１２が外部に排出される（ステップＳ１８）。その後、オペレータによって処理終了の指示がなされない限り（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ２へ戻って別のマザー基板１２に対するＲ、Ｇ、Ｂのうちの１色に関するインク吐出作業を繰り返して行う。
【００７２】
オペレータから作業終了の指示があると（ステップＳ１９でＹＥＳ）、液滴吐出ヘッド２２は主走査駆動装置１９によってキャッピング装置７６の所まで搬送して、そのキャッピング装置７６によって液滴吐出ヘッド２２に対してキャッピングする（ステップＳ２０）。
【００７３】
以上により、カラーフィルタを構成するＲ、Ｇ、Ｂの３色のうち第１色、例えばＲ色についてのパターン形成が終了し、その後、マザー基板１２をＲ、Ｇ、Ｂの第２色、例えばＧ色をフィルタエレメント材料１３とする液滴吐出装置１６へ搬送してＧ色のパターン形成を行い、さらに最終的にＲ、Ｇ、Ｂの第３色、例えばＢ色をフィルタエレメント材料１３とする液滴吐出装置１６へ搬送してＢ色のパターン形成を行う。これにより、ストライプ配列等といった希望のＲ、Ｇ、Ｂのドット配列を有するカラーフィルタ１が複数個形成されたマザー基板１２が製造される。
【００７４】
その後、熱乾燥工程を行うことにより、フィルタエレメント材料１３を熱乾燥して固形化した機能膜としてのフィルタエレメント３を形成する。
【００７５】
次に、隔壁６とフィルタエレメント３の表面を保護するために保護膜４を形成する保護膜形成工程が行われる。
【００７６】
そして、マザー基板１２をカラーフィルタ形成領域１１ごとに切断することにより、１個のカラーフィルタ１が複数個切り出される。
【００７７】
従って、本実施形態によれば以下に示す効果がある。
【００７８】
（１）機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ１を成す仮想線ＩＬ上に投影したときに一定のノズル間ピッチＮＰとなるようにノズルプレート２９上にノズル２７の位置を設定するので、液滴吐出ヘッド全体を新規に製作する場合に比べ製作コストを低減することができる。すなわち、ノズルプレート２９以外は部品を共有化し、ノズルプレート２９のみ新規に製作すればよい。
【００７９】
（２）ノズル配列線ＮＬ上に配列されたノズル間ピッチＦは、機能液室配列中心線ＦＬに対して角度θ１分ずらしているので、機能液室配列中心線上ＦＬに配列されたノズル２７ａ間のピッチＣに比べノズル間ピッチを広くすることができる。
【００８０】
（３）ノズル２７の配列分布は、機能液室配列中心線ＦＬに対して対称な分布または機能液室配列中心線ＦＬに対して機能液溜り部３４から離れた分布となるように配列されているので、フィルタエレメント１３の吐出精度を維持することができる。
【００８１】
（４）ノズル２７の配列は、機能液室配列中心線ＦＬに対して角度θ１分ずらすことができるので、インチピッチ単位で構成されているノズル２７ａのピッチＣをミリ単位ピッチＦのノズル配列を構成することができる。よって、カラーフィルタ１のフィルタエレメント３を構成する配列ピッチはミリ単位であるので、ピッチ単位が同じとなり、フィルタエレメント材料１３の吐出位置精度を向上させることができる。
【００８２】
（５）ノズル間ピッチＦがミリ単位で表したときに整数で割り切れて端数が出ることがない値となるので、メモリ７１のプログラムソフトにおける計算が容易となる。
【００８３】
（６）液滴吐出ヘッド２２は、ノズル配列線ＮＬをキャリッジ２６の主走査方向Ｘに対して直交するようにキャリッジ２６に取り付けたので、液滴吐出ヘッド２２の回転角度調整などの作業工数を削減することができる。また、フィルタエレメント材料１３の吐出制御を簡易化することがでる。
【００８４】
（７）上記液滴吐出液滴吐出ヘッド２２を用いることにより、フィルタエレメント材料１３の吐出位置精度を高め、混色や色むらなどの不具合を低減したカラーフィルタ１を製造することができる。
【００８５】
[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態のパターン形成としてのカラーフィルタの構造および製造方法、装置構造は、第１実施形態と同じなので省略し、本実施形態のヘッドを具体的に説明する。
【００８６】
図９は、液滴吐出ヘッド２２をノズルプレート２９面の位置方向から見たときの平面図である。なお、液滴吐出ヘッド２２の内部構造については、第１実施形態と同じなので説明を省略する。
【００８７】
図９において、液滴吐出ヘッド２２を構成しているノズルプレート２９には、複数のノズル２７が配列されている。ここで、複数配列された機能液室３３の長手方向に対する中心点を結んだ線を機能液室配列中心線ＦＬとし、ノズル２７の中心点を結んだ線をノズル配列線ＮＬとする。また、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ２を成す線を仮想線ＩＬと設定する。ノズル配列線ＮＬは複数個あり、例えば、図９に示すように、ノズル２７が３個毎に１つのノズル配列線ＮＬ１〜ＮＬｎ上に配列されている。この場合において、ノズル２７の配列位置は、ノズル配列線ＮＬに配置されたノズル２７を前記仮想線ＩＬに投影したときに一定のノズル間ピッチＨとなるようにノズル配列線ＮＬ上に配列されている。ここで、仮想線ＩＬは、機能液室配列中心線ＦＬに対する角度θ２によって、機能液室３３の外形寸法内にノズル２７が形成され得る範囲において任意に角度設定することができ、ノズル間ピッチを設定することができる。
【００８８】
上記のように、ノズル２７を設けたノズルプレート２９は、図５（ａ）に示すように液滴吐出ヘッド２２の所定の位置に取り付けられる。
【００８９】
以上のように構成された液滴吐出ヘッド２２は、図示しないが、第１実施形態の図７で説明したようにキャリッジ２６に液滴吐出ヘッド２２に取り付けられている。すなわち、ノズル配列線ＮＬが、キャリッジ２６の主走査方向Ｘに対して直交となるように取り付けられる。キャリッジ２６には、例えば、ノズル配列に対する位置決め基準となりうるピン等が設けられていて、その位置決め基準に合わせて液滴吐出ヘッド２２を取り付けて固定する。よって、液滴吐出ヘッド２２自体は、キャリッジに対し図９に示した角度θ２分だけ斜めになって取り付けられることになる。
【００９０】
以下、上記のように構成された本実施形態の液滴吐出ヘッド２２を備えた液滴吐出装置１６の作用について図８および図９を用いて説明する。なお、図８に示すステップＳ１〜Ｓ１２およびステップＳ１４〜Ｓ２０は、第１実施形態と同じなので説明を省略する。
【００９１】
図８のステップＳ１２において、主走査駆動装置１９および副走査駆動装置２１を適宜に作動させて液滴吐出ヘッド２２を吐出開始位置へ移動する。
【００９２】
このとき、液滴吐出ヘッド２２にあるノズル２７のノズル配列線ＮＬは、上記説明したようにキャリッジ２６の主走査方向Ｘに対して直交の方向となるように取り付けられている。すなわち、ノズル配列線ＮＬは、マザー基板１２に対して主走査方向Ｘにも直交しているので、特に、液滴吐出ヘッド２２やキャリッジ２６を主走査方向Ｘに対して角度を調整する作業を必要としない。
【００９３】
次に、Ｘ方向への主走査が開始され、同時にフィルタエレメント材料１３の吐出が開始される（ステップＳ１３）。具体的には、主走査駆動装置１９が作動して液滴吐出ヘッド２２が主走査方向Ｘへ一定の速度で直線的に走査移動し、その移動途中でフィルタエレメント形成領域７に対応するノズル２７が到達したときに、ノズル吐出制御演算部によって演算された機能液吐出信号に基づいてそのノズル２７からフィルタエレメント材料１３が吐出され、該領域７が埋められてフィルタエレメント３が形成される。ステップＳ１４以降のフローの説明は省略する。
【００９４】
従って、本実施形態によれば以下に示す効果がある。
【００９５】
（１）一の液滴吐出ヘッド２２に対して複数のノズル配列線ＮＬが設けられ、該ノズル配列線ＮＬ上にノズル２７が備えられる。この場合において、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ２をなす仮想線ＩＬ上にノズル２７を投影したノズル２７のピッチは、等間隔となるピッチを得ることができる。
【００９６】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。
【００９７】
（変形例１）図１０に示すように、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ３をもった仮想線ＩＬ上にノズル２７の位置を投影したときに、ノズル配列線ＩＬ上に設けられたノズル２７の位置が他のノズル２７の位置と重なり合ってもよい。この場合でも、インク吐出制御演算部によって制御することができるので、一定のノズル間ピッチＩでフィルタエレメント材料１３を吐出することができる。
【００９８】
（変形例２）図１１に示すように、複数個の液滴吐出ヘッド２２を一体として用いてもよい。この場合でも、機能液室配列中心線ＦＬに対して所定の角度θ４をなす仮想線ＩＬ上にノズル２７を投影したノズル２７のピッチは、等間隔となるノズル間ピッチＪを得ることができる。また、各ヘッドに分離されているので、ヘッド毎に別々の色のフィルタエレメント材料１３を吐出することができる。
【００９９】
（変形例３）上記実施形態において、ノズル２７は、直線をなすノズル配列線ＮＬ上に設けられているが、これに限定されない。ノズル２７が、直線上に配置されず、任意に機能液室２９のもとに配置されてあれば、仮想線をＩＬ上にノズル２７を投影したノズル２７のピッチを一定にすることができる。
【０１００】
（変形例４）本実施形態では、フィルタエレメント材料１３としてＲ、Ｇ、Ｂを用いたが、これらに限定されることなく、例えば、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）を採用してもよい。この場合でも、Ｒ、Ｇ、Ｂのフィルタエレメント材料に代えて、Ｃ、Ｍ、Ｙの色を有するフィルタエレメント材料を用いることにより、フィルタエレメントを吐出することができる。
【０１０１】
（変形例５）本実施形態では、機能液としてフィルタエレメント材料１３を例として説明したが、これに限定されることなく、例えば、ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ―ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光材料、シリカガラス前駆体、金属化合物等の導電材料、誘電体材料等の材料が選択可能である。この場合でも、基板上のパターンの形成を行うことができる。
【０１０２】
（変形例６）本実施形態では、パターン形成基板としてのカラーフィルタの製造装置及び製造方法を説明したが、これに限定されることなく、例えば、ＥＬ装置の製造方法及び製造装置、各種半導体素子（薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード等）、各種配線パターン、及び絶縁膜の形成等にも用いることができる。
【０１０３】
（変形例７）本実施形態では、パターン形成基板としてのカラーフィルタ製造装置を説明したが、これに限定されることなく、例えば、印刷装置にも用いることができる。
【０１０４】
（変形例８）本実施形態では、圧電方式の液滴吐出ヘッド２２を用いたが、これに限定されない。例えば、サーマルインクジェット方式や静電方式の液滴吐出ヘッドを用いてもよい。この場合でも、ノズルが設けられているノズルプレートを改変することにより、液滴吐出ヘッド全体を新規に製作する場合に比べ製作コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】（ａ）は、フィルタエレメントの平面図、（ｂ）は、マザー基板の平面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、フィルタエレメントの製造過程を模式的に示した断面図。
【図３】液滴吐出装置を示す斜視図。
【図４】液滴吐出装置の電気制御ブロック図。
【図５】（ａ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す一部断面の斜視図、（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの側断面図。
【図６】第１実施形態における液滴吐出ヘッドの底面図。
【図７】液滴吐出ヘッドとキャリッジの取り付け図。
【図８】液滴吐出装置の動作を示すフローチャート図。
【図９】第２実施形態における液滴吐出ヘッドの底面図。
【図１０】他の実施形態を示す液滴吐出ヘッドの底面図。
【図１１】他の実施形態を示す液滴吐出ヘッドの底面図。
【符号の説明】
【０１０６】
１…パターン形成基板としてのカラーフィルタ、２…基板、３…フィルタエレメント、４…保護膜、６…隔壁、７…フィルタエレメント形成領域、１１…カラーフィルタ形成領域、１２…マザー基板、１３…機能液としてのフィルタエレメント材料、１６…液滴吐出装置、１７…ヘッド位置制御装置、１８…基板位置制御装置、１９…主走査駆動装置、２１…副走査駆動装置、２２…液滴吐出ヘッド、２３…基板供給装置、２４…コントロール装置、２６…キャリッジ、２７、２７ａ…ノズル、２９…ノズルプレート、３３…機能液室、３４…機能液溜り部、３６…機能液供給孔、３７…機能液供給装置、３９…機能液加圧体、４１…圧電素子材、４９…テーブル、７６…キャッピング装置、７７…クリーニング装置、７８…電子天秤、８１…ヘッド用カメラ、８２…基板用カメラ、Ｍ…フィルタエレメント材料、Ｘ…主走査方向、Ｙ…副走査方向、ＦＬ…機能液室配列中心線、ＮＬ…ノズル配列線、ＩＬ…仮想線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが配列された液滴吐出ヘッドであって、
前記液体吐出ヘッドに、所定の間隔で配列された機能液室と、
前記各機能液室に連通する前記ノズルと、
前記各機能室の配列中心線に対してずらして配列された前記ノズルが、前記配列中心線に対して所定の角度をなす仮想線上に投影したときに一定ピッチとなるように配列されてなる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、
前記ノズルは、前記機能液室の配列中心線に対して所定の角度をなすノズル配列線上に一定ピッチで一列に配列されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルは、前記機能液室の配列中心線に対してずらした複数の配列で構成された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、
前記ノズルの配列分布は、前記機能液室が配列された配列中心線に対して対称な分布または前記機能液室が配列された配列中心線に対して機能液溜り部から離れた分布となるように配列されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記機能液室の配列ピッチがインチ単位である前記液滴吐出ヘッドをミリ単位ピッチとなるように前記ノズルを配列したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記仮想線上において両端に位置する前記ノズルの投影点間の距離が、ノズル数をＮとしたときに（Ｎ−１）で割り切れるように前記ノズルを配置し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と、
前記液滴吐出ヘッドを走査させるための走査手段とを具備し、
前記ノズルの配列方向と前記液滴吐出ヘッドの走査方向とが直交することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
基材に対して機能液を吐出してパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記基材に隔壁を形成する隔壁形成工程と、
前記隔壁形成工程によって区画された区画領域に請求項７に記載の液滴吐出装置を用いて前記機能液を吐出する機能液吐出工程と、
前記機能液を熱乾することによって前記パターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１】
複数のノズルが配列された液滴吐出ヘッドであって、
前記液体吐出ヘッドに、所定の間隔で配列された機能液室と、
前記各機能液室に連通する前記ノズルと、
前記各機能室の配列中心線に対してずらして配列された前記ノズルが、前記配列中心線に対して所定の角度をなす仮想線上に投影したときに一定ピッチとなるように配列されてなる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、
前記ノズルは、前記機能液室の配列中心線に対して所定の角度をなすノズル配列線上に一定ピッチで一列に配列されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルは、前記機能液室の配列中心線に対してずらした複数の配列で構成された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、
前記ノズルの配列分布は、前記機能液室が配列された配列中心線に対して対称な分布または前記機能液室が配列された配列中心線に対して機能液溜り部から離れた分布となるように配列されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記機能液室の配列ピッチがインチ単位である前記液滴吐出ヘッドをミリ単位ピッチとなるように前記ノズルを配列したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記仮想線上において両端に位置する前記ノズルの投影点間の距離が、ノズル数をＮとしたときに（Ｎ−１）で割り切れるように前記ノズルを配置し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と、
前記液滴吐出ヘッドを走査させるための走査手段とを具備し、
前記ノズルの配列方向と前記液滴吐出ヘッドの走査方向とが直交することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
基材に対して機能液を吐出してパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記基材に隔壁を形成する隔壁形成工程と、
前記隔壁形成工程によって区画された区画領域に請求項７に記載の液滴吐出装置を用いて前記機能液を吐出する機能液吐出工程と、
前記機能液を熱乾することによって前記パターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−６１８６７（Ｐ２００６−６１８６７Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４９５９６（Ｐ２００４−２４９５９６）
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【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１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【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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