液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びカラーフィルタの製造方法
【課題】ノズルのインク吐出量のバラツキを調整することで液滴吐出ヘッドを効率的に利用可能な、液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びカラーフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】機能液が収容された複数のキャビティ２４の各々から機能液を吐出させる複数のノズルＮを有する液滴吐出ヘッド５と、各ノズルＮから吐出される機能液の温度を調整して各ノズルＮにおける吐出量のばらつきを調整する吐出量調整手段ＰＺと、を備えた液滴吐出装置である。
【解決手段】機能液が収容された複数のキャビティ２４の各々から機能液を吐出させる複数のノズルＮを有する液滴吐出ヘッド５と、各ノズルＮから吐出される機能液の温度を調整して各ノズルＮにおける吐出量のばらつきを調整する吐出量調整手段ＰＺと、を備えた液滴吐出装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びカラーフィルタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、携帯型コンピュータなどといった電子機器の表示部に液晶装置、エレクトロルミネッセンス装置等の電気光学装置においてフルカラー表示が行われるようになっている。例えば、液晶装置によるフルカラー表示は、液晶層によって変調される光をカラーフィルタに通すことによって表示される。このようなカラーフィルタは、液滴吐出装置によってフィルタエレメント材料をガラス、プラスチックなどによって形成された基板の表面にドット状に吐出することで形成される。
【０００３】
ところで、一般的に、液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドは、複数のノズルのインク吐出量にバラツキがあり、形成されるカラーフィルタにスジムラが発生する可能性があった。そこで、このようなノズルにおけるインクの吐出量のバラツキに起因するカラーフィルタのスジムラを防止すべく、インクの吐出量のバラツキが多いノズル列の両端部のノズルにおいて吐出規制手段によりインクを吐出させないようにする技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、上述のようにノズル列の両端部に対応するノズルが使用されないため、液滴吐出ヘッドを有効活用しているとは言い難かった。そこで、各ノズルにおけるインク吐出量のバラツキを調整するとともに液滴吐出ヘッドを効率的に使用できる新たな技術の提供が望まれている。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ノズルのインク吐出量のバラツキを調整することで液滴吐出ヘッドを効率的に利用可能な、液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びカラーフィルタの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、機能液が収容された複数のキャビティの各々から前記機能液を吐出させる複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、前記各ノズルから吐出される前記機能液の温度を調整して前記各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整する吐出量調整手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の液滴吐出装置によれば、吐出量調整手段により各ノズルにおける吐出量のばらつきが調整されるので、液滴吐出ヘッドの全ノズルから均一な量の機能液を吐出することが可能となる。よって、液滴吐出ヘッドにおける未使用ノズルを無くすことで液滴吐出ヘッドを効率的に利用することができる。
【０００８】
また、上記液滴吐出装置においては、前記液滴吐出ヘッドは、印加される駆動信号に応じた圧力を前記各キャビティ内に発生させる複数の圧電体素子を有し、前記吐出量調整手段は前記圧電体素子により構成されるのが好ましい。
この構成によれば、例えば圧電体素子を用いることでキャビティ内に微振動を生じさせて機能液を加熱することができ、機能液の温度を調整する吐出量調整手段として有効に機能させることができる。
このとき、前記圧電体素子には、前記ノズルから前記機能液を吐出させない程度の微小な圧力を前記キャビティ内に発生させるとともに前記キャビティ内の前記機能液を加熱する微振動用駆動信号が印加されるのがより望ましい。
このような微振動用駆動信号を圧電体素子に印加することで、ノズルから機能液を吐出させることなく、各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整することができる。よって、吐出量調整時に機能液が無駄に使用されてしまうことを防止することができる。また、微振動用駆動信号を選択的に印加することで機能液を加熱或いは冷却できる。
【０００９】
また、上記液滴吐出装置においては、前記吐出量調整手段は、前記各キャビティ或いは複数のキャビティ毎に設けられたヒータを含むのが好ましい。
このように各キャビティ、或いは複数のキャビティ毎にヒータを設ける事でキャビティ内の機能液を良好に加熱することで温度調整を行うことができる。
【００１０】
また、上記液滴吐出装置においては、前記吐出量調整手段は、前記各キャビティ或いは複数のキャビティ毎に設けられた冷却機構を含むのが好ましい。
このように各キャビティ、或いは複数のキャビティ毎に冷却機構を設ける事でキャビティ内の機能液を良好に冷却することで温度調整を行うことができる。
【００１１】
本発明の液滴吐出方法においては、機能液が収容された複数のキャビティの各々から前記機能液を吐出させる複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出方法であって、前記各ノズルから前記機能液を吐出させる吐出ステップよりも前に、前記各ノズルから吐出される前記機能液の温度を調整して前記各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整する吐出量調整ステップを有することを特徴とするのが好ましい。
【００１２】
本発明の液滴吐出方法によれば、吐出ステップに先立って行われる吐出量調整ステップにより各ノズルにおける吐出量のばらつきが調整されるので、液滴吐出ヘッドの全ノズルから均一な量の機能液を吐出することが可能となる。よって、液滴吐出ヘッドにおける未使用ノズルを無くすことで効率的に液滴吐出ヘッドを利用可能な方法を提供できる。
【００１３】
また、上記液滴吐出方法においては、前記吐出量調整ステップにおいて、前記各キャビティに対応して設けられる圧電体素子に該キャビティ内の前記機能液を微振動させる微振動用駆動信号を印加するのが好ましい。
この構成によれば、微振動用駆動信号を圧電体素子に印加し、キャビティ内に微振動を生じさせて機能液を加熱することで機能液の温度調整を行うことができる。また、微振動用駆動信号を選択的に印加することでキャビティ内の機能液を加熱又は冷却することができる。
このとき、前記微振動用駆動信号は、前記ノズルから前記機能液を吐出させない程度の微小な圧力を前記キャビティ内に発生させるのがより望ましい。
このような微振動用駆動信号を印加することで、ノズルから機能液を吐出させることなく、各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整することができる。よって、吐出量調整ステップにて機能液が無駄に使用されてしまうのを防止できる。
【００１４】
また、上記液滴吐出方法においては、前記吐出量調整ステップにおいて、所定の前記キャビティに微振動を付与することで、該所定のキャビティに隣接する他のキャビティ内の前記機能液を間接的に加熱するのが好ましい。
この構成によれば、キャビティに付与できる加熱度合いの調整幅を広げることができ、ノズルからの機能液の吐出量をより厳密に調整することができる。
【００１５】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上記の液滴吐出装置、或いは上記の液滴吐出方法を用いて、基材上に設けられた所定領域に前記機能液を配置してカラーフィルタを形成することを特徴とすることを特徴とする。
【００１６】
本発明のカラーフィルタの製造方法によれば、上述したように全ノズルから均一な量の機能液が吐出されるので、スジムラの無い高品質なカラーフィルタ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】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明に係る液滴吐出装置、及び液滴吐出方法の一実施形態について説明する。以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がワークステージ２に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がワークステージ２に対して直交する方向に設定されている。図１中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪの概略構成図である。液滴吐出装置ＩＪは、例えばインクジェット方式によりカラーフィルタ基板（吐出対象物）の所定領域上にカラーフィルタ材料の液滴を吐出してカラーフィルタ層を形成する装置であり、本実施形態の液滴吐出方法を行うものでもある。
【００１９】
液滴吐出装置ＩＪは、装置架台１、ワークステージ２、ステージ移動装置３、キャリッジ４、液滴吐出ヘッド５、キャリッジ移動装置６、チューブ７、第１タンク８、第２タンク９、第３タンク１０及び制御装置１１を備えている。
【００２０】
装置架台１は、ワークステージ２及びステージ移動装置３の支持台である。ワークステージ２は、装置架台１上においてステージ移動装置３によってＸ軸方向に移動可能に設置されており、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送されるカラーフィルタ基板（基材）Ｐを、真空吸着機構によりＸＹ平面上に保持する。ステージ移動装置３は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備え、制御装置１１から入力される、ワークステージ２のＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ワークステージ２をＸ軸方向に移動させる。
【００２１】
キャリッジ４は、液滴吐出ヘッド５を保持するものであり、キャリッジ移動装置６によってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に設けられている。液滴吐出ヘッド５は、図示略の複数のノズルを備えており、制御装置１１から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、カラーフィルタ材料の液滴を吐出する。この液滴吐出ヘッド５は、カラーフィルタ材料のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応して設けられており、それぞれの液滴吐出ヘッド５はキャリッジ４を介してチューブ７と連結されている。そして、Ｒ（赤）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第１タンク８からＲ（赤）用のカラーフィルタ材料の供給を受け、Ｇ（緑）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第２タンク９からＧ（緑）用のカラーフィルタ材料の供給を受け、また、Ｂ（青）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第３タンク１０からＢ（青）用のカラーフィルタ材料の供給を受けるようになっている。
【００２２】
キャリッジ移動装置６は、装置架台１を跨ぐ橋梁構造をしており、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対してボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備え、制御装置１１から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。
【００２３】
チューブ７は、第１タンク８、第２タンク９及び第３タンク１０とキャリッジ４（液滴吐出ヘッド５）とを連結するカラーフィルタ材料の供給用チューブである。第１タンク８は、Ｒ（赤）用のカラーフィルタ材料を貯蔵すると共に、チューブ７を介してＲ（赤）に対応する液滴吐出ヘッド５にカラーフィルタ材料を供給する。第２タンク９は、Ｇ（緑）用のカラーフィルタ材料を貯蔵すると共に、チューブ７を介してＧ（緑）に対応する液滴吐出ヘッド５にカラーフィルタ材料を供給する。第３タンク１０は、Ｂ（青）用のカラーフィルタ材料を貯蔵すると共に、チューブ７を介してＢ（青）に対応する液滴吐出ヘッド５にカラーフィルタ材料を供給する。
【００２４】
制御装置１１は、ステージ移動装置３にステージ位置制御信号を出力し、キャリッジ移動装置６にキャリッジ位置制御信号を出力すると共に、液滴吐出ヘッド５の駆動回路基板３０に描画データ及び駆動制御信号を出力して、液滴吐出ヘッド５による液滴吐出動作、ワークステージ２の移動によるカラーフィルタ基板Ｐの位置決め動作、キャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド５の位置決め動作の同期制御を行うことにより、カラーフィルタ基板Ｐ上の所定の位置にカラーフィルタ材料の液滴を吐出する。
【００２５】
図２は液滴吐出ヘッド５の概略構成図である。図２（ａ）は液滴吐出ヘッド５をワークステージ２側から見た平面図、図２（ｂ）は液滴吐出ヘッド５の部分斜視図、図２（ｃ）は液滴吐出ヘッド５の１ノズル分の部分断面図である。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、Ｙ軸方向に配列された複数（例えば１８０個）のノズルＮ１〜Ｎ１８０を備えている。ノズルＮ１〜Ｎ１８０によってノズル列ＮＡが形成されている。図２（ａ）では１列分のノズルを示したが、液滴吐出ヘッド５に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能であり、Ｙ軸方向に配列した１列分ノズルをＸ軸方向に複数列設けても良い。また、キャリッジ４内に配置する液滴吐出ヘッド５の数も任意に変更可能である。さらに、キャリッジ４をサブキャリッジ単位で複数設ける構成としても良い。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、チューブ７と連結される材料供給孔２０ａが設けられた振動板２０と、ノズルＮ１〜Ｎ１８０が設けられたノズルプレート２１と、振動板２０とノズルプレート２１との間に設けられた液溜まり２２と、複数の隔壁２３と、複数のキャビティ（液室）２４とを備えている。振動板２０上には、各ノズルＮ１〜Ｎ１８０に対応して圧電体素子（駆動素子）ＰＺ１〜ＰＺ１８０が配置されている。圧電体素子ＰＺ１〜ＰＺ１８０は、例えばピエゾ素子である。
【００２８】
リザーバ２２には、材料供給孔２０ａを介して供給される液状のカラーフィルタ材料（機能液）が充填されるようになっている。キャビティ２４は、振動板２０と、ノズルプレート２１と、１対の隔壁２３とによって囲まれるようにして形成されおり、各ノズルＮ１〜Ｎ１８０に１対１に対応して設けられている。また、各キャビティ２４には、一対の隔壁２３の間に設けられた供給口２４ａを介して、リザーバ２２からカラーフィルタ材料が導入されるようになっている。
【００２９】
図２（ｃ）に示すように、圧電体素子ＰＺ１は、圧電材料２５を一対の電極２６で挟持したものであり、一対の電極２６に駆動信号を印加すると圧電材料２５が収縮するよう構成されたものである。そして、このような圧電体素子ＰＺ１が配置されている振動板２０は、圧電体素子ＰＺ１と一体になって同時に外側（キャビティ２４の反対側）へ撓曲するようになっており、これによってキャビティ２４の容積が増大するようになっている。
【００３０】
したがって、キャビティ２４内に増大した容積分に相当するカラーフィルタ材料が、液溜まり２２から供給口２４ａを介して流入する。また、このような状態から圧電体素子ＰＺ１への駆動信号の印加を停止すると、圧電体素子ＰＺ１と振動板２０はともに元の形状に戻り、キャビティ２４も元の容積に戻ることから、キャビティ２４内のカラーフィルタ材料の圧力が上昇し、ノズルＮ１からカラーフィルタ基板Ｐに向けてカラーフィルタ材料の液滴Ｌが吐出される。
【００３１】
図３は、液滴吐出ヘッド５を用いてカラーフィルタ基板Ｐ上にカラーフィルタを形成する方法の説明図である。図３（ａ）は、機能液の吐出対象物であるカラーフィルタ基板Ｐの概略平面図である。図３（ｂ）は、カラーフィルタ基板Ｐの部分拡大平面図である。
【００３２】
図３（ａ）において、ガラス、プラスチック等によって形成された大面積のカラーフィルタ基板Ｐの表面には複数のパネル領域ＣＡが設定されている。各パネル領域ＣＡは、互いに分離（切断）されて個々のカラーフィルタ基板として提供される。各パネル領域ＣＡの内部には、図３（ｂ）に示すように、ドット状に配列された複数の画素ＰＸ（所定領域）が設けられている。画素ＰＸは各パネル領域ＣＡ内にマトリクス状に配列されており、それぞれの画素ＰＸ毎にカラーフィルタ層（着色層）ＣＦが形成される。
【００３３】
本実施形態では、図３（ｂ）の図示上下方向（矢印Ａ１及び矢印Ａ２で示す方向）を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向（図示左右方向）を副走査方向として、液滴吐出ヘッド５をカラーフィルタ基板Ｐ上に配置する。そして、カラーフィルタ基板Ｐを液滴吐出ヘッド５に対して主走査方向及び副走査方向に相対的に移動（走査）させながら、液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮから着色材料を含む機能液（カラーフィルタ材料）を吐出させ、カラーフィルタ基板Ｐ上の各画素ＰＸにカラーフィルタ層ＣＦを形成する。
【００３４】
液滴吐出ヘッド５の走査は、１つのパネル領域ＣＡに関して複数回行う。例えば、主走査方向に液滴吐出ヘッド５を走査した後、副走査方向に液滴吐出ヘッド５を移動（走査）し、再度主走査方向に走査を行う。１つのパネル領域ＣＡの左端から右端まで移動（副走査）したら、再びパネル領域ＣＡの左端に戻り、既に吐出を行った位置とは若干異なる位置で主走査方向に走査を行う。そして、このような走査を複数回行うことによって、パネル領域ＣＡ内の全ての画素ＰＸに所望の膜厚のカラーフィルタ層ＣＦを形成する。
【００３５】
なお、図３（ｂ）において液滴吐出ヘッド５が副走査方向に対して斜めに傾いているのは、液滴吐出ヘッド５のノズルＮのピッチを画素ＰＸのピッチに合わせるためである。ノズルＮのピッチと画素ＰＸのピッチとが所定の対応関係を満たして設定されていれば、液滴吐出ヘッド５を斜めに傾ける必要はない。
【００３６】
カラーフィルタ層ＣＦは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色をいわゆるストライプ配列、デルタ配列、モザイク配列等といった適宜の配列形態で配列することによって形成される。したがって、図３（ｂ）に示す機能液の吐出工程においては、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ材料を吐出する液滴吐出ヘッド５を、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分だけ予め用意する。
そして、これらの液滴吐出ヘッド５を順次に用いて１つのカラーフィルタ基板Ｐ上にＲ、Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルタ層ＣＦの配列を形成する。
【００３７】
次に、図４を参照して、本発明に係る液滴吐出装置ＩＪの電気的構成および動作について説明する。図４は、ヘッド駆動に係る液滴吐出装置の電気的構成（制御手段）を示す図である。なお、図４においては、図１〜図３に示した部材に相当するブロックには同一の符号を付してある。図４に示す通り、液滴吐出装置ＩＪを制御する制御手段は、制御コンピュータ５０、制御装置１１、及び駆動用集積回路６０を含んで構成される。
【００３８】
制御コンピュータ５０は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ(Read Only Memory）等の内部記憶装置、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶装置、並びに液晶表示装置又はＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示装置を含んで構成され、ＲＯＭ又はハードディスクに記憶されたプログラムに従って、液滴吐出装置ＩＪの動作を制御する制御信号を出力する。この制御コンピュータ５０は、例えばケーブル等を用いて図１に示す液滴吐出装置ＩＪに設けられる制御装置１１と接続されている。
【００３９】
制御装置１１は、演算制御部５２、駆動信号生成部５４、及びタイマ部５６を含んで構成される。演算制御部５２は、制御コンピュータ５０から入力された制御信号及び内部に予め記憶された制御プログラムに基づいて、キャリッジ移動装置６や不図示のキャッピングユニットに設けられたポンプの動作を制御する。
【００４０】
また、演算制御部５２は、液滴吐出ヘッド５に設けられる複数の圧電体素子ＰＺ１〜ＰＺ１８０（以下、総称して圧電体素子ＰＺと称す場合もある）駆動する各種駆動信号を生成するための各種データ（駆動信号生成用データ）を駆動信号生成部５４に出力する。駆動信号生成用データとしては、予め計測された上述の液滴吐出ヘッド５におけるノズルＮ１〜Ｎ１８０（以下、総称してノズルＮと称す場合もある）間の吐出量のばらつきデータを含む。
【００４１】
さらに、演算制御部５２は、上記制御プログラムに基づいて選択データを生成して駆動用集積回路６０に設けられた切替信号生成部６２に出力する。この選択データは、駆動信号の印加対象となる圧電体素子ＰＺを指定するためのノズル選択データと圧電体素子ＰＺに印加する駆動信号を指定するための波形選択データとからなる。
【００４２】
駆動信号生成部５４は、上記の駆動信号生成用データに基づいて所定形状の各種駆動信号を生成してスイッチ回路６４に出力する。駆動信号生成部５４が生成する駆動信号は、例えば、後述する通常吐出用駆動信号Ｓ１〜Ｓ３、及び微振動用駆動信号Ｓ４がある。通常吐出用駆動信号Ｓ１〜Ｓ３は、各ノズルＮからそれぞれ所定量の機能液を吐出させるための駆動信号である。また、微振動用駆動信号Ｓ４は、ノズルＮから機能液を吐出させない程度の微小な圧力をキャビティ２４内に発生させて、キャビティ２４内の機能液を加熱するための駆動信号である。
【００４３】
駆動用集積回路６０は、液滴吐出ヘッド５内に設けられており、切替信号生成部６２及びスイッチ回路６４を含んで構成されている。切替信号生成部６２は、演算制御部５２から出力される選択データに基づいて各圧電体素子ＰＺへの駆動信号の導通／非導通を指示する切替信号を生成し、スイッチ回路６４に出力する。スイッチ回路６４は、各圧電体素子ＰＺにそれぞれ設けられており、切替信号によって指定された駆動信号を圧電体素子ＰＺに出力する。
【００４４】
ここで、駆動信号生成部５４が生成する駆動信号の一例、及び吐出ヘッドの動作について説明する。図５は、駆動信号生成部５４で生成される通常吐出用駆動信号Ｓ１の１周期分の波形及びこの波形による液滴吐出ヘッド５の動作を模式的に示す図である。
【００４５】
なお、図５（ａ）において、符号ＶＭ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）をそれぞれ示している。駆動電圧は、高電位ＶＨと低電位ＶＬとの電位差によって規定される。また、符号ｔ１は待機状態から充電状態までの時間（駆動電圧の立ち上がり時間）、符号ｔ２は充電状態を保持する時間（駆動電圧の保持時間）、符号ｔ３は充電状態から放電状態までの時間（駆動電圧の立ち下がり時間）をそれぞれ示している。
【００４６】
図５（ａ）に示されるように、通常吐出用駆動信号Ｓ１は、その電圧値が中間電位ＶＭからスタートした後（ホールドパルスＬ１）、時間ｔ１が経過するまでの間、充電状態の電位まで一定の傾きで上昇し（充電ホールパルスＬ２）、時間ｔ２が経過するまでの間、電位ＶＨを維持する（ホールドパルスＬ３）。次に、時間ｔ３が経過するまでの間、高電位から低電位まで一定の傾きで下降し（放電パルスＬ４）、低電位ＶＬを所定時間だけ維持する（ホールドパルスＬ５）。その後、電圧値は中間電位ＶＭまで一定の傾きで上昇する（充電パルスＬ６）。
【００４７】
以上説明した通常吐出用駆動信号Ｓ１が圧電体素子ＰＺに印加されると、圧電体素子ＰＺは図５（ｂ）〜（ｄ）に示す動作を行い、これにより対応するノズルＮから液状体を液滴として吐出させる。
【００４８】
まず、図５（ａ）に示されるように、通常吐出用駆動信号Ｓ１の電圧値が充電状態の電位まで一定の傾きで上昇する充電ホールパルスＬ２が圧電体素子ＰＺに印加されると、図５（ｂ）に示すように圧電体素子ＰＺがキャビティ２４の容積を緩やかに膨張させる方に撓みキャビティ２４に負圧が発生する。これによって、所定の液状体がリザーバ２２からキャビティ２４に供給される。また、図示のようにノズルＮの開口近傍に位置する液状粘性物も僅かにキャビティ２４内部方向へ引き込まれることで、メニスカスがノズルＮ内に引き込まれる。
【００４９】
次に、時刻ｔ２の間、通常吐出用駆動信号Ｓ１の電圧値を高電位ＶＨに保持するホールドパルスＬ３が圧電体素子ＰＺ１〜ＰＺ１８０に印加された後、時間ｔ３が経過する間に放電パルスＬ４が印加されると、圧電体素子ＰＺが急速にキャビティ２４の容積を収縮させる方向に撓み、キャビティ２４に正圧が発生する。これにより、図５（ｃ）に示す通り、ノズルＮ１〜Ｎ１８０から所定の液体が液滴Ｌとして吐出される。
【００５０】
液滴Ｌが吐出されると、所定時間の間、圧電体素子ＰＺには低電位ＶＬを維持するホールドパルスＬ５が印加され、その後、中間電位ＶＭまで一定の傾きで上昇する充電パルスＬ６が圧電体素子ＰＺに印加される。充電パルスＬ６が圧電体素子ＰＺに印加されると、圧電体素子ＰＺは図５（ｄ）に示すように変形し、キャビティ２４内に負圧が発生する。
【００５１】
これにより、液状体がリザーバ２２からキャビティ２４に供給されるとともに、ノズルＮの開口近傍に位置する所定の液体も僅かにキャビティ２４内部方向へ引き込まれ、図５（ｄ）に示す通り、メニスカスが一定の状態に維持される。
【００５２】
本説明では、通常吐出用駆動信号Ｓ１について説明したが通常吐出用駆動信号Ｓ２、Ｓ３が印加された圧電体素子ＰＺは、図５（ｂ）〜（ｄ）に示した同様の動作を行う。なお、通常吐出用駆動信号Ｓ２、Ｓ３は、通常吐出用駆動信号Ｓ１に対し、電位ＶＨがこの順に低く、また放電パルスＬ４の傾きがこの順に緩やかになっている。すなわち、通常吐出用駆動信号Ｓ２、Ｓ３が印加された場合、上記通常吐出用駆動信号Ｓ１が印加された場合に比べて、ノズルＮから吐出される液滴Ｌの１ドット当りの重量が小さくなる。
すなわち、本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪは、スイッチ回路６４が所定の駆動信号（通常吐出用駆動信号Ｓ１〜Ｓ３）を圧電体素子ＰＺに出力することでノズルＮからの液状体の吐出状況を変化させるようになっている。
【００５３】
続いて、通常吐出用駆動信号Ｓ１と微振動用駆動信号Ｓ４とについて比較する。図６は、通常吐出用駆動信号Ｓ１及び微振動用駆動信号Ｓ４の波形を模式的に示す図であって、図６（ａ）は通常吐出用駆動信号Ｓ１の波形の一例を示す図であり、（ｂ）は微振動用駆動信号Ｓ４の波形の一例を示す図である。本実施形態においては、図６（ａ）に示されるように、通常吐出用駆動信号Ｓ１の繰返周波数ｆを例えば１０ｋＨｚに設定し、図６（ｂ）に示されるように、微振動用駆動信号Ｓ４の繰返周波数ｆを例えば１００ｋＨｚに設定している。
【００５４】
この１００ｋＨｚ近傍の繰返周波数ｆは、圧電体素子ＰＺを十分に駆動（機械的変形）可能なものであると同時に、圧電体素子ＰＺを高速駆動することによって作動熱を応答性良く発生させる周波数となっている。また、微振動用駆動信号Ｓ４の振幅は、上述のようにノズルＮから液状体を吐出させない程度の大きさ、例えば通常吐出用駆動信号Ｓ１の振幅ＶＨＬ（図５（ａ）に示す高電位ＶＨと低電位ＶＬとの差）の半分（５０％）に設定されている。
なお、ここでは微振動用駆動信号Ｓ４の振幅が通常吐出用駆動信号Ｓ１の振幅ＶＨＬの半分に設定されている場合を例に挙げて説明するが、微振動用駆動信号Ｓ４の振幅は通常吐出用駆動信号Ｓ１の振幅ＶＨＬの半分以下であることが好ましい。
【００５５】
ところで、一般的に液滴吐出ヘッドにおいては、ノズル間で機能液の吐出特性（吐出量）に僅かながらばらつきが存在する。ノズル間で機能液の吐出量にばらつきがあると、これに起因して機能液の配置量がばらついてしまい、カラーフィルタにおけるスジ状の濃淡ムラを発生させる原因となってしまう。
【００５６】
特に本実施形態の液滴吐出ヘッド５は、例えば両端部においてリザーバ２２が鋭角状に窄まった形状となっている。そのため、ヘッド中央部におけるキャビティ２４内に機能液が流れ込む速度に比べ、ヘッド両端部のキャビティ２４内に機能液が流れ込む速度が速くなっている。よって、本実施形態の液滴吐出ヘッド５は、図７に示されるように両端部のノズルにおける機能液の吐出量が相対的に多くなる傾向がある。
【００５７】
このように本実施形態の液滴吐出ヘッド５においてもノズル間での機能液の吐出量にばらつきが生じている。なお、図７においては、横軸はノズル列ＮＡのノズル番号１〜１８０を示し、縦軸は各ノズル番号に対応するノズルの吐出量を示している。
【００５８】
本実施形態では、上述のような問題を解消すべく、液滴吐出装置ＩＪがノズルＮ１〜Ｎ１８０から吐出される機能液の温度をそれぞれ調整し、ノズルＮ１〜Ｎ１８０間における吐出量のばらつきを調整する吐出量調整手段を備えている。
【００５９】
具体的に本実施形態では、各ノズルＮ１〜Ｎ１８０から機能液を吐出させる液滴吐出ヘッド５の吐出ステップに先立ち、上記電気構成（制御コンピュータ５０、制御装置１１、及び駆動用集積回路６０）を用いることで圧電体素子ＰＺを上述の吐出量調整手段として利用し、ノズル間で生じている吐出量のばらつき（図７参照）を補正する吐出量調整ステップを行う。
【００６０】
具体的には、所定の圧電体素子ＰＺ、例えば、初期状態におけるインク吐出量が相対的に少ない領域（図７中、矢印Ａで示される領域）のノズルに対応する圧電体素子ＰＺに対して微振動用駆動信号Ｓ４を選択的に印加する。
【００６１】
微振動用駆動信号Ｓ４が印加された所定の圧電体素子ＰＺはキャビティ２４内の機能液を加熱することで、機能液の粘度を低下させ、所定のノズルＮからの吐出量を増加させることができる。なお、上記微振動用駆動信号Ｓ４は、上述したようにノズルＮから機能液を吐出させない程度の微小な圧力をキャビティ２４内に発生させるものであることから、液滴ＬがノズルＮから吐出されてしまうといったことが防止される。なお、微振動用駆動信号Ｓ４を印加する時間は、各圧電体素子ＰＺにおける吐出量のばらつき具合に基づいて上記電気構成（制御コンピュータ５０、制御装置１１、及び駆動用集積回路６０）が適宜変化させるのが望ましい。
【００６２】
このとき、所定のキャビティ２４に微振動を付与することで、このキャビティ２４に隣接する他のキャビティ２４内の機能液を間接的に加熱するようにしてもよい。これにより、キャビティ２４に付与できる加熱度合いの調整幅を増加させることができ、ノズルＮからの機能液の吐出量をより厳密に調整することができる。
【００６３】
一方、初期状態におけるインク吐出量が相対的に多い領域（図７中、矢印Ｂで示される領域）のノズルに対応する圧電体素子に対しては微振動用駆動信号Ｓ４を印加しない。よって、この領域（図７中、矢印Ｂで示される領域）のキャビティ２４内の機能液は冷却されることとなり、ノズルＮからの機能液の吐出量を減少させることができる。
【００６４】
このように所定の圧電体素子ＰＺに微振動用駆動信号Ｓ４を選択的に印加することで図７に示したように初期状態においてノズルＮ間で生じていた機能液の吐出量のばらつきを図８に示すように略平均化することができる。なお、図８においては、横軸はノズル列ＮＡの各ノズルＮ１〜Ｎ１８０のノズル番号１〜１８０を示し、縦軸は各ノズル番号１〜１８０に対応するノズルの吐出量を示している。
【００６５】
このようにノズルＮ間における吐出量のばらつきを補正した後、液滴吐出ヘッド５の吐出ステップを行う。具体的には、図３に示したように液滴吐出ヘッド５からカラーフィルタ基板Ｐ上の各画素ＰＸに着色材料を含む機能液（カラーフィルタ材料）を吐出する。なお、機能液の吐出を行うノズルＮに対応する圧電体素子ＰＺにはスイッチ回路６４によって通常吐出用駆動信号Ｓ１が入力される。
【００６６】
このとき、上述の吐出量調整ステップによって図８に示したように各ノズルＮからの吐出量が均一化されているので、液滴吐出ヘッド５のノズル列方向に配置されている各画素ＰＸに均一量の機能液を配置することができる。よって、液滴吐出ヘッド５に生じていたノズルＮ間の吐出量ばらつきを原因として、カラーフィルタにスジムラが発生するのを防止することができる。
このように本実施形態においては、全ノズルＮの吐出量を均一化することで液滴吐出ヘッド５の未使用ノズルを無くしている。よって、液滴吐出ヘッド５を効率的に利用することができる。このようにノズル列ＮＡの全てのノズルＮを使用することで未使用ノズルにおいて機能液の吐出不良等の問題が生じるのを防止でき、液滴吐出ヘッド５のクリーニング頻度等を少なくすることができる。
【００６７】
ところで、例えば液滴吐出ヘッド５を連続駆動すると、キャビティ２４内の温度が高い状態で保持される。これにより、各ノズルＮ間の吐出ばらつきを最適化するための微振動用駆動信号Ｓ４の最適値が変化する可能性がある。この場合、制御装置１１を構成する演算制御部５２内に予め記憶された制御プログラムに基づいて算出された微振動用駆動信号Ｓ４では、ノズルＮ間の吐出量のばらつきを良好に補正することができない
【００６８】
そこで、本実施形態では微振動用駆動信号Ｓ４を印加したにも係わらず、規定値以上の吐出ばらつきを生じさせるノズルが検出された場合、演算制御部５２内の微振動用駆動信号Ｓ４の波形、或いは微振動用駆動信号Ｓ４の周波数等を補正することができる。なお、ノズルＮからの機能液の吐出状況を検出する方法としては、例えばカラーフィルタ基板Ｐ上に吐出される機能液の着弾径を不図示の画像観察手段（例えば、ＣＣＤ等）により検出し、着弾径が規定値以上よりも大きく或いは小さくなった場合（すなわち、ノズルからの吐出量がばらついた場合）、微振動用駆動信号Ｓ４の波形を各ノズルからの機能液の吐出量が平均化されるように補正する。これにより、連続駆動時における液滴吐出ヘッド５の機能液吐出能力の信頼性を向上させることができ、スジムラの無い高品質なカラーフィルタを製造することができる。
【００６９】
なお、例えば小さい画素ＰＸを有するカラーフィルタ基板Ｐに機能液を吐出する場合、各ノズルＮから吐出される機能液の量を少なくする必要がある。この場合、液滴吐出装置ＩＪは、スイッチ回路６４によって圧電体素子ＰＺに出力する上記通常吐出用駆動信号Ｓ１から通常吐出用駆動信号Ｓ２，Ｓ３のいずれかに切り替えるようにすればよい。このように本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪによれば、圧電体素子ＰＺに出力する駆動信号を切り替えることで容易に各ノズルＮから吐出される機能液の量を調整することができる。
【００７０】
本発明は上述の実施形態に限定されることはない。例えば、上述の実施形態では、吐出量が相対的に多いノズルＮに対応するキャビティ２４に対しては圧電体素子ＰＺにより微振動を付与し、吐出量が相対的に少ないノズルＮに対応するキャビティ２４に対しては圧電体素子ＰＺによる微振動を付与しない構成について説明したが、本発明の吐出量調整手段は、吐出量が相対的に多いノズルＮに対応するキャビティ２４を選択的に冷却する冷却機構と、吐出量が相対的に少ないノズルＮに対応するキャビティ２４を選択的に加熱するヒータとを含むものである。
【００７１】
冷却機構としては、例えばキャビティ２４の外部に設けられるフィン形状を有する放熱部材によって構成することができる。また、図９（ａ）に示すように内部に冷却水が循環する冷却部材Ｒをキャビティ２４内に設けるようにしてもよい。
【００７２】
ヒータＨについても、図９（ａ）に示すように、例えば公知の半導体加工技術を用いることで各キャビティ２４を構成する壁部にそれぞれ作り込むことができる。よって、液滴吐出装置ＩＪにおける上述の制御装置１１及び駆動用集積回路６０により各キャビティ２４内に設けられたヒータＨを個別に制御することで機能液の粘度を低下させることができ、これによりノズルＮからの吐出量を増加させることができる。
【００７３】
なお、これら冷却部材Ｒ及びヒータＨと上述の圧電体素子ＰＺによる微振動の有無を組み合わせることでノズルＮ間の吐出量のばらつきを調整する吐出量調整手段を構成するようにしてもよい。
【００７４】
また、吐出量調整手段として、図９（ｂ）に示すようにペルチェ素子４５をキャビティ２４毎に形成（例えば、振動板２０に形成）するようにしてもよい。ペルチェ素子４５は熱電変換素子の一種であり、２種類の金属の接合部に電流を流すと片方の金属からもう片方の金属へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した板状の半導体素子である。ペルチェ素子４５は電流の極性を反転させることにより冷却素子にも加熱素子にもなることができ、通電する電流の大きさによって移動する熱量が制御できることから、高精度の温度制御に適している。また、可動部がなく、機械的な振動が発生しないことから、安定した注入動作が可能である。また、公知の半導体加工技術を用いることで各キャビティ２４に対応した微細なパターンに形成することができる。
このようなペルチェ素子４５を吐出量調整手段として利用することで各キャビティ２４内の機能液を良好に加熱または冷却することができ、各ノズルＮから吐出される機能液の温度を精度良く調整することができ、ノズルＮ間の吐出量のばらつきを良好に調整することができる。
【００７５】
なお、上記実施形態では、ノズル間の吐出量のばらつきが調整された液滴吐出装置ＩＪを用いてカラーフィルタを製造する方法に用いる場合について説明したが、本発明の液滴吐出装置ＩＪはカラーフィルタの製造だけでなく、均一な膜厚を必要とされ、スジムラの形成が問題となる成膜工程においても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】液滴吐出装置の概略構成図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの概略構成図である。
【図３】カラーフィルタ基板上にカラーフィルタを形成する方法の説明図である。
【図４】液滴吐出装置の電気的構成を示す図である。
【図５】液滴吐出ヘッドの動作を模式的に示す図である。
【図６】通常吐出用駆動信号及び微振動用駆動信号の波形を模式的に示す図である。
【図７】吐出ばらつき調整前の液滴吐出ヘッドの吐出特性を示す図である。
【図８】吐出ばらつき調整後の液滴吐出ヘッドの吐出特性を示す図である。
【図９】液滴吐出ヘッドの変形例に係る構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
ＩＪ…液滴吐出装置、Ｎ…ノズル、ＰＺ…圧電体素子、Ｓ４…微振動用駆動信号、Ｐ…カラーフィルタ基板（基材）、Ｈ…ヒータ（吐出量調整手段）、Ｒ…冷却部材（吐出量調整手段）、５…液滴吐出ヘッド、２４…キャビティ、４５…ペルチェ素子（吐出量調整手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びカラーフィルタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、携帯型コンピュータなどといった電子機器の表示部に液晶装置、エレクトロルミネッセンス装置等の電気光学装置においてフルカラー表示が行われるようになっている。例えば、液晶装置によるフルカラー表示は、液晶層によって変調される光をカラーフィルタに通すことによって表示される。このようなカラーフィルタは、液滴吐出装置によってフィルタエレメント材料をガラス、プラスチックなどによって形成された基板の表面にドット状に吐出することで形成される。
【０００３】
ところで、一般的に、液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドは、複数のノズルのインク吐出量にバラツキがあり、形成されるカラーフィルタにスジムラが発生する可能性があった。そこで、このようなノズルにおけるインクの吐出量のバラツキに起因するカラーフィルタのスジムラを防止すべく、インクの吐出量のバラツキが多いノズル列の両端部のノズルにおいて吐出規制手段によりインクを吐出させないようにする技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、上述のようにノズル列の両端部に対応するノズルが使用されないため、液滴吐出ヘッドを有効活用しているとは言い難かった。そこで、各ノズルにおけるインク吐出量のバラツキを調整するとともに液滴吐出ヘッドを効率的に使用できる新たな技術の提供が望まれている。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ノズルのインク吐出量のバラツキを調整することで液滴吐出ヘッドを効率的に利用可能な、液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びカラーフィルタの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、機能液が収容された複数のキャビティの各々から前記機能液を吐出させる複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、前記各ノズルから吐出される前記機能液の温度を調整して前記各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整する吐出量調整手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の液滴吐出装置によれば、吐出量調整手段により各ノズルにおける吐出量のばらつきが調整されるので、液滴吐出ヘッドの全ノズルから均一な量の機能液を吐出することが可能となる。よって、液滴吐出ヘッドにおける未使用ノズルを無くすことで液滴吐出ヘッドを効率的に利用することができる。
【０００８】
また、上記液滴吐出装置においては、前記液滴吐出ヘッドは、印加される駆動信号に応じた圧力を前記各キャビティ内に発生させる複数の圧電体素子を有し、前記吐出量調整手段は前記圧電体素子により構成されるのが好ましい。
この構成によれば、例えば圧電体素子を用いることでキャビティ内に微振動を生じさせて機能液を加熱することができ、機能液の温度を調整する吐出量調整手段として有効に機能させることができる。
このとき、前記圧電体素子には、前記ノズルから前記機能液を吐出させない程度の微小な圧力を前記キャビティ内に発生させるとともに前記キャビティ内の前記機能液を加熱する微振動用駆動信号が印加されるのがより望ましい。
このような微振動用駆動信号を圧電体素子に印加することで、ノズルから機能液を吐出させることなく、各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整することができる。よって、吐出量調整時に機能液が無駄に使用されてしまうことを防止することができる。また、微振動用駆動信号を選択的に印加することで機能液を加熱或いは冷却できる。
【０００９】
また、上記液滴吐出装置においては、前記吐出量調整手段は、前記各キャビティ或いは複数のキャビティ毎に設けられたヒータを含むのが好ましい。
このように各キャビティ、或いは複数のキャビティ毎にヒータを設ける事でキャビティ内の機能液を良好に加熱することで温度調整を行うことができる。
【００１０】
また、上記液滴吐出装置においては、前記吐出量調整手段は、前記各キャビティ或いは複数のキャビティ毎に設けられた冷却機構を含むのが好ましい。
このように各キャビティ、或いは複数のキャビティ毎に冷却機構を設ける事でキャビティ内の機能液を良好に冷却することで温度調整を行うことができる。
【００１１】
本発明の液滴吐出方法においては、機能液が収容された複数のキャビティの各々から前記機能液を吐出させる複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出方法であって、前記各ノズルから前記機能液を吐出させる吐出ステップよりも前に、前記各ノズルから吐出される前記機能液の温度を調整して前記各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整する吐出量調整ステップを有することを特徴とするのが好ましい。
【００１２】
本発明の液滴吐出方法によれば、吐出ステップに先立って行われる吐出量調整ステップにより各ノズルにおける吐出量のばらつきが調整されるので、液滴吐出ヘッドの全ノズルから均一な量の機能液を吐出することが可能となる。よって、液滴吐出ヘッドにおける未使用ノズルを無くすことで効率的に液滴吐出ヘッドを利用可能な方法を提供できる。
【００１３】
また、上記液滴吐出方法においては、前記吐出量調整ステップにおいて、前記各キャビティに対応して設けられる圧電体素子に該キャビティ内の前記機能液を微振動させる微振動用駆動信号を印加するのが好ましい。
この構成によれば、微振動用駆動信号を圧電体素子に印加し、キャビティ内に微振動を生じさせて機能液を加熱することで機能液の温度調整を行うことができる。また、微振動用駆動信号を選択的に印加することでキャビティ内の機能液を加熱又は冷却することができる。
このとき、前記微振動用駆動信号は、前記ノズルから前記機能液を吐出させない程度の微小な圧力を前記キャビティ内に発生させるのがより望ましい。
このような微振動用駆動信号を印加することで、ノズルから機能液を吐出させることなく、各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整することができる。よって、吐出量調整ステップにて機能液が無駄に使用されてしまうのを防止できる。
【００１４】
また、上記液滴吐出方法においては、前記吐出量調整ステップにおいて、所定の前記キャビティに微振動を付与することで、該所定のキャビティに隣接する他のキャビティ内の前記機能液を間接的に加熱するのが好ましい。
この構成によれば、キャビティに付与できる加熱度合いの調整幅を広げることができ、ノズルからの機能液の吐出量をより厳密に調整することができる。
【００１５】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上記の液滴吐出装置、或いは上記の液滴吐出方法を用いて、基材上に設けられた所定領域に前記機能液を配置してカラーフィルタを形成することを特徴とすることを特徴とする。
【００１６】
本発明のカラーフィルタの製造方法によれば、上述したように全ノズルから均一な量の機能液が吐出されるので、スジムラの無い高品質なカラーフィルタ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】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明に係る液滴吐出装置、及び液滴吐出方法の一実施形態について説明する。以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がワークステージ２に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がワークステージ２に対して直交する方向に設定されている。図１中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪの概略構成図である。液滴吐出装置ＩＪは、例えばインクジェット方式によりカラーフィルタ基板（吐出対象物）の所定領域上にカラーフィルタ材料の液滴を吐出してカラーフィルタ層を形成する装置であり、本実施形態の液滴吐出方法を行うものでもある。
【００１９】
液滴吐出装置ＩＪは、装置架台１、ワークステージ２、ステージ移動装置３、キャリッジ４、液滴吐出ヘッド５、キャリッジ移動装置６、チューブ７、第１タンク８、第２タンク９、第３タンク１０及び制御装置１１を備えている。
【００２０】
装置架台１は、ワークステージ２及びステージ移動装置３の支持台である。ワークステージ２は、装置架台１上においてステージ移動装置３によってＸ軸方向に移動可能に設置されており、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送されるカラーフィルタ基板（基材）Ｐを、真空吸着機構によりＸＹ平面上に保持する。ステージ移動装置３は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備え、制御装置１１から入力される、ワークステージ２のＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ワークステージ２をＸ軸方向に移動させる。
【００２１】
キャリッジ４は、液滴吐出ヘッド５を保持するものであり、キャリッジ移動装置６によってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に設けられている。液滴吐出ヘッド５は、図示略の複数のノズルを備えており、制御装置１１から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、カラーフィルタ材料の液滴を吐出する。この液滴吐出ヘッド５は、カラーフィルタ材料のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応して設けられており、それぞれの液滴吐出ヘッド５はキャリッジ４を介してチューブ７と連結されている。そして、Ｒ（赤）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第１タンク８からＲ（赤）用のカラーフィルタ材料の供給を受け、Ｇ（緑）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第２タンク９からＧ（緑）用のカラーフィルタ材料の供給を受け、また、Ｂ（青）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第３タンク１０からＢ（青）用のカラーフィルタ材料の供給を受けるようになっている。
【００２２】
キャリッジ移動装置６は、装置架台１を跨ぐ橋梁構造をしており、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対してボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備え、制御装置１１から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。
【００２３】
チューブ７は、第１タンク８、第２タンク９及び第３タンク１０とキャリッジ４（液滴吐出ヘッド５）とを連結するカラーフィルタ材料の供給用チューブである。第１タンク８は、Ｒ（赤）用のカラーフィルタ材料を貯蔵すると共に、チューブ７を介してＲ（赤）に対応する液滴吐出ヘッド５にカラーフィルタ材料を供給する。第２タンク９は、Ｇ（緑）用のカラーフィルタ材料を貯蔵すると共に、チューブ７を介してＧ（緑）に対応する液滴吐出ヘッド５にカラーフィルタ材料を供給する。第３タンク１０は、Ｂ（青）用のカラーフィルタ材料を貯蔵すると共に、チューブ７を介してＢ（青）に対応する液滴吐出ヘッド５にカラーフィルタ材料を供給する。
【００２４】
制御装置１１は、ステージ移動装置３にステージ位置制御信号を出力し、キャリッジ移動装置６にキャリッジ位置制御信号を出力すると共に、液滴吐出ヘッド５の駆動回路基板３０に描画データ及び駆動制御信号を出力して、液滴吐出ヘッド５による液滴吐出動作、ワークステージ２の移動によるカラーフィルタ基板Ｐの位置決め動作、キャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド５の位置決め動作の同期制御を行うことにより、カラーフィルタ基板Ｐ上の所定の位置にカラーフィルタ材料の液滴を吐出する。
【００２５】
図２は液滴吐出ヘッド５の概略構成図である。図２（ａ）は液滴吐出ヘッド５をワークステージ２側から見た平面図、図２（ｂ）は液滴吐出ヘッド５の部分斜視図、図２（ｃ）は液滴吐出ヘッド５の１ノズル分の部分断面図である。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、Ｙ軸方向に配列された複数（例えば１８０個）のノズルＮ１〜Ｎ１８０を備えている。ノズルＮ１〜Ｎ１８０によってノズル列ＮＡが形成されている。図２（ａ）では１列分のノズルを示したが、液滴吐出ヘッド５に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能であり、Ｙ軸方向に配列した１列分ノズルをＸ軸方向に複数列設けても良い。また、キャリッジ４内に配置する液滴吐出ヘッド５の数も任意に変更可能である。さらに、キャリッジ４をサブキャリッジ単位で複数設ける構成としても良い。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、チューブ７と連結される材料供給孔２０ａが設けられた振動板２０と、ノズルＮ１〜Ｎ１８０が設けられたノズルプレート２１と、振動板２０とノズルプレート２１との間に設けられた液溜まり２２と、複数の隔壁２３と、複数のキャビティ（液室）２４とを備えている。振動板２０上には、各ノズルＮ１〜Ｎ１８０に対応して圧電体素子（駆動素子）ＰＺ１〜ＰＺ１８０が配置されている。圧電体素子ＰＺ１〜ＰＺ１８０は、例えばピエゾ素子である。
【００２８】
リザーバ２２には、材料供給孔２０ａを介して供給される液状のカラーフィルタ材料（機能液）が充填されるようになっている。キャビティ２４は、振動板２０と、ノズルプレート２１と、１対の隔壁２３とによって囲まれるようにして形成されおり、各ノズルＮ１〜Ｎ１８０に１対１に対応して設けられている。また、各キャビティ２４には、一対の隔壁２３の間に設けられた供給口２４ａを介して、リザーバ２２からカラーフィルタ材料が導入されるようになっている。
【００２９】
図２（ｃ）に示すように、圧電体素子ＰＺ１は、圧電材料２５を一対の電極２６で挟持したものであり、一対の電極２６に駆動信号を印加すると圧電材料２５が収縮するよう構成されたものである。そして、このような圧電体素子ＰＺ１が配置されている振動板２０は、圧電体素子ＰＺ１と一体になって同時に外側（キャビティ２４の反対側）へ撓曲するようになっており、これによってキャビティ２４の容積が増大するようになっている。
【００３０】
したがって、キャビティ２４内に増大した容積分に相当するカラーフィルタ材料が、液溜まり２２から供給口２４ａを介して流入する。また、このような状態から圧電体素子ＰＺ１への駆動信号の印加を停止すると、圧電体素子ＰＺ１と振動板２０はともに元の形状に戻り、キャビティ２４も元の容積に戻ることから、キャビティ２４内のカラーフィルタ材料の圧力が上昇し、ノズルＮ１からカラーフィルタ基板Ｐに向けてカラーフィルタ材料の液滴Ｌが吐出される。
【００３１】
図３は、液滴吐出ヘッド５を用いてカラーフィルタ基板Ｐ上にカラーフィルタを形成する方法の説明図である。図３（ａ）は、機能液の吐出対象物であるカラーフィルタ基板Ｐの概略平面図である。図３（ｂ）は、カラーフィルタ基板Ｐの部分拡大平面図である。
【００３２】
図３（ａ）において、ガラス、プラスチック等によって形成された大面積のカラーフィルタ基板Ｐの表面には複数のパネル領域ＣＡが設定されている。各パネル領域ＣＡは、互いに分離（切断）されて個々のカラーフィルタ基板として提供される。各パネル領域ＣＡの内部には、図３（ｂ）に示すように、ドット状に配列された複数の画素ＰＸ（所定領域）が設けられている。画素ＰＸは各パネル領域ＣＡ内にマトリクス状に配列されており、それぞれの画素ＰＸ毎にカラーフィルタ層（着色層）ＣＦが形成される。
【００３３】
本実施形態では、図３（ｂ）の図示上下方向（矢印Ａ１及び矢印Ａ２で示す方向）を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向（図示左右方向）を副走査方向として、液滴吐出ヘッド５をカラーフィルタ基板Ｐ上に配置する。そして、カラーフィルタ基板Ｐを液滴吐出ヘッド５に対して主走査方向及び副走査方向に相対的に移動（走査）させながら、液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮから着色材料を含む機能液（カラーフィルタ材料）を吐出させ、カラーフィルタ基板Ｐ上の各画素ＰＸにカラーフィルタ層ＣＦを形成する。
【００３４】
液滴吐出ヘッド５の走査は、１つのパネル領域ＣＡに関して複数回行う。例えば、主走査方向に液滴吐出ヘッド５を走査した後、副走査方向に液滴吐出ヘッド５を移動（走査）し、再度主走査方向に走査を行う。１つのパネル領域ＣＡの左端から右端まで移動（副走査）したら、再びパネル領域ＣＡの左端に戻り、既に吐出を行った位置とは若干異なる位置で主走査方向に走査を行う。そして、このような走査を複数回行うことによって、パネル領域ＣＡ内の全ての画素ＰＸに所望の膜厚のカラーフィルタ層ＣＦを形成する。
【００３５】
なお、図３（ｂ）において液滴吐出ヘッド５が副走査方向に対して斜めに傾いているのは、液滴吐出ヘッド５のノズルＮのピッチを画素ＰＸのピッチに合わせるためである。ノズルＮのピッチと画素ＰＸのピッチとが所定の対応関係を満たして設定されていれば、液滴吐出ヘッド５を斜めに傾ける必要はない。
【００３６】
カラーフィルタ層ＣＦは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色をいわゆるストライプ配列、デルタ配列、モザイク配列等といった適宜の配列形態で配列することによって形成される。したがって、図３（ｂ）に示す機能液の吐出工程においては、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ材料を吐出する液滴吐出ヘッド５を、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分だけ予め用意する。
そして、これらの液滴吐出ヘッド５を順次に用いて１つのカラーフィルタ基板Ｐ上にＲ、Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルタ層ＣＦの配列を形成する。
【００３７】
次に、図４を参照して、本発明に係る液滴吐出装置ＩＪの電気的構成および動作について説明する。図４は、ヘッド駆動に係る液滴吐出装置の電気的構成（制御手段）を示す図である。なお、図４においては、図１〜図３に示した部材に相当するブロックには同一の符号を付してある。図４に示す通り、液滴吐出装置ＩＪを制御する制御手段は、制御コンピュータ５０、制御装置１１、及び駆動用集積回路６０を含んで構成される。
【００３８】
制御コンピュータ５０は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ(Read Only Memory）等の内部記憶装置、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶装置、並びに液晶表示装置又はＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示装置を含んで構成され、ＲＯＭ又はハードディスクに記憶されたプログラムに従って、液滴吐出装置ＩＪの動作を制御する制御信号を出力する。この制御コンピュータ５０は、例えばケーブル等を用いて図１に示す液滴吐出装置ＩＪに設けられる制御装置１１と接続されている。
【００３９】
制御装置１１は、演算制御部５２、駆動信号生成部５４、及びタイマ部５６を含んで構成される。演算制御部５２は、制御コンピュータ５０から入力された制御信号及び内部に予め記憶された制御プログラムに基づいて、キャリッジ移動装置６や不図示のキャッピングユニットに設けられたポンプの動作を制御する。
【００４０】
また、演算制御部５２は、液滴吐出ヘッド５に設けられる複数の圧電体素子ＰＺ１〜ＰＺ１８０（以下、総称して圧電体素子ＰＺと称す場合もある）駆動する各種駆動信号を生成するための各種データ（駆動信号生成用データ）を駆動信号生成部５４に出力する。駆動信号生成用データとしては、予め計測された上述の液滴吐出ヘッド５におけるノズルＮ１〜Ｎ１８０（以下、総称してノズルＮと称す場合もある）間の吐出量のばらつきデータを含む。
【００４１】
さらに、演算制御部５２は、上記制御プログラムに基づいて選択データを生成して駆動用集積回路６０に設けられた切替信号生成部６２に出力する。この選択データは、駆動信号の印加対象となる圧電体素子ＰＺを指定するためのノズル選択データと圧電体素子ＰＺに印加する駆動信号を指定するための波形選択データとからなる。
【００４２】
駆動信号生成部５４は、上記の駆動信号生成用データに基づいて所定形状の各種駆動信号を生成してスイッチ回路６４に出力する。駆動信号生成部５４が生成する駆動信号は、例えば、後述する通常吐出用駆動信号Ｓ１〜Ｓ３、及び微振動用駆動信号Ｓ４がある。通常吐出用駆動信号Ｓ１〜Ｓ３は、各ノズルＮからそれぞれ所定量の機能液を吐出させるための駆動信号である。また、微振動用駆動信号Ｓ４は、ノズルＮから機能液を吐出させない程度の微小な圧力をキャビティ２４内に発生させて、キャビティ２４内の機能液を加熱するための駆動信号である。
【００４３】
駆動用集積回路６０は、液滴吐出ヘッド５内に設けられており、切替信号生成部６２及びスイッチ回路６４を含んで構成されている。切替信号生成部６２は、演算制御部５２から出力される選択データに基づいて各圧電体素子ＰＺへの駆動信号の導通／非導通を指示する切替信号を生成し、スイッチ回路６４に出力する。スイッチ回路６４は、各圧電体素子ＰＺにそれぞれ設けられており、切替信号によって指定された駆動信号を圧電体素子ＰＺに出力する。
【００４４】
ここで、駆動信号生成部５４が生成する駆動信号の一例、及び吐出ヘッドの動作について説明する。図５は、駆動信号生成部５４で生成される通常吐出用駆動信号Ｓ１の１周期分の波形及びこの波形による液滴吐出ヘッド５の動作を模式的に示す図である。
【００４５】
なお、図５（ａ）において、符号ＶＭ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）をそれぞれ示している。駆動電圧は、高電位ＶＨと低電位ＶＬとの電位差によって規定される。また、符号ｔ１は待機状態から充電状態までの時間（駆動電圧の立ち上がり時間）、符号ｔ２は充電状態を保持する時間（駆動電圧の保持時間）、符号ｔ３は充電状態から放電状態までの時間（駆動電圧の立ち下がり時間）をそれぞれ示している。
【００４６】
図５（ａ）に示されるように、通常吐出用駆動信号Ｓ１は、その電圧値が中間電位ＶＭからスタートした後（ホールドパルスＬ１）、時間ｔ１が経過するまでの間、充電状態の電位まで一定の傾きで上昇し（充電ホールパルスＬ２）、時間ｔ２が経過するまでの間、電位ＶＨを維持する（ホールドパルスＬ３）。次に、時間ｔ３が経過するまでの間、高電位から低電位まで一定の傾きで下降し（放電パルスＬ４）、低電位ＶＬを所定時間だけ維持する（ホールドパルスＬ５）。その後、電圧値は中間電位ＶＭまで一定の傾きで上昇する（充電パルスＬ６）。
【００４７】
以上説明した通常吐出用駆動信号Ｓ１が圧電体素子ＰＺに印加されると、圧電体素子ＰＺは図５（ｂ）〜（ｄ）に示す動作を行い、これにより対応するノズルＮから液状体を液滴として吐出させる。
【００４８】
まず、図５（ａ）に示されるように、通常吐出用駆動信号Ｓ１の電圧値が充電状態の電位まで一定の傾きで上昇する充電ホールパルスＬ２が圧電体素子ＰＺに印加されると、図５（ｂ）に示すように圧電体素子ＰＺがキャビティ２４の容積を緩やかに膨張させる方に撓みキャビティ２４に負圧が発生する。これによって、所定の液状体がリザーバ２２からキャビティ２４に供給される。また、図示のようにノズルＮの開口近傍に位置する液状粘性物も僅かにキャビティ２４内部方向へ引き込まれることで、メニスカスがノズルＮ内に引き込まれる。
【００４９】
次に、時刻ｔ２の間、通常吐出用駆動信号Ｓ１の電圧値を高電位ＶＨに保持するホールドパルスＬ３が圧電体素子ＰＺ１〜ＰＺ１８０に印加された後、時間ｔ３が経過する間に放電パルスＬ４が印加されると、圧電体素子ＰＺが急速にキャビティ２４の容積を収縮させる方向に撓み、キャビティ２４に正圧が発生する。これにより、図５（ｃ）に示す通り、ノズルＮ１〜Ｎ１８０から所定の液体が液滴Ｌとして吐出される。
【００５０】
液滴Ｌが吐出されると、所定時間の間、圧電体素子ＰＺには低電位ＶＬを維持するホールドパルスＬ５が印加され、その後、中間電位ＶＭまで一定の傾きで上昇する充電パルスＬ６が圧電体素子ＰＺに印加される。充電パルスＬ６が圧電体素子ＰＺに印加されると、圧電体素子ＰＺは図５（ｄ）に示すように変形し、キャビティ２４内に負圧が発生する。
【００５１】
これにより、液状体がリザーバ２２からキャビティ２４に供給されるとともに、ノズルＮの開口近傍に位置する所定の液体も僅かにキャビティ２４内部方向へ引き込まれ、図５（ｄ）に示す通り、メニスカスが一定の状態に維持される。
【００５２】
本説明では、通常吐出用駆動信号Ｓ１について説明したが通常吐出用駆動信号Ｓ２、Ｓ３が印加された圧電体素子ＰＺは、図５（ｂ）〜（ｄ）に示した同様の動作を行う。なお、通常吐出用駆動信号Ｓ２、Ｓ３は、通常吐出用駆動信号Ｓ１に対し、電位ＶＨがこの順に低く、また放電パルスＬ４の傾きがこの順に緩やかになっている。すなわち、通常吐出用駆動信号Ｓ２、Ｓ３が印加された場合、上記通常吐出用駆動信号Ｓ１が印加された場合に比べて、ノズルＮから吐出される液滴Ｌの１ドット当りの重量が小さくなる。
すなわち、本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪは、スイッチ回路６４が所定の駆動信号（通常吐出用駆動信号Ｓ１〜Ｓ３）を圧電体素子ＰＺに出力することでノズルＮからの液状体の吐出状況を変化させるようになっている。
【００５３】
続いて、通常吐出用駆動信号Ｓ１と微振動用駆動信号Ｓ４とについて比較する。図６は、通常吐出用駆動信号Ｓ１及び微振動用駆動信号Ｓ４の波形を模式的に示す図であって、図６（ａ）は通常吐出用駆動信号Ｓ１の波形の一例を示す図であり、（ｂ）は微振動用駆動信号Ｓ４の波形の一例を示す図である。本実施形態においては、図６（ａ）に示されるように、通常吐出用駆動信号Ｓ１の繰返周波数ｆを例えば１０ｋＨｚに設定し、図６（ｂ）に示されるように、微振動用駆動信号Ｓ４の繰返周波数ｆを例えば１００ｋＨｚに設定している。
【００５４】
この１００ｋＨｚ近傍の繰返周波数ｆは、圧電体素子ＰＺを十分に駆動（機械的変形）可能なものであると同時に、圧電体素子ＰＺを高速駆動することによって作動熱を応答性良く発生させる周波数となっている。また、微振動用駆動信号Ｓ４の振幅は、上述のようにノズルＮから液状体を吐出させない程度の大きさ、例えば通常吐出用駆動信号Ｓ１の振幅ＶＨＬ（図５（ａ）に示す高電位ＶＨと低電位ＶＬとの差）の半分（５０％）に設定されている。
なお、ここでは微振動用駆動信号Ｓ４の振幅が通常吐出用駆動信号Ｓ１の振幅ＶＨＬの半分に設定されている場合を例に挙げて説明するが、微振動用駆動信号Ｓ４の振幅は通常吐出用駆動信号Ｓ１の振幅ＶＨＬの半分以下であることが好ましい。
【００５５】
ところで、一般的に液滴吐出ヘッドにおいては、ノズル間で機能液の吐出特性（吐出量）に僅かながらばらつきが存在する。ノズル間で機能液の吐出量にばらつきがあると、これに起因して機能液の配置量がばらついてしまい、カラーフィルタにおけるスジ状の濃淡ムラを発生させる原因となってしまう。
【００５６】
特に本実施形態の液滴吐出ヘッド５は、例えば両端部においてリザーバ２２が鋭角状に窄まった形状となっている。そのため、ヘッド中央部におけるキャビティ２４内に機能液が流れ込む速度に比べ、ヘッド両端部のキャビティ２４内に機能液が流れ込む速度が速くなっている。よって、本実施形態の液滴吐出ヘッド５は、図７に示されるように両端部のノズルにおける機能液の吐出量が相対的に多くなる傾向がある。
【００５７】
このように本実施形態の液滴吐出ヘッド５においてもノズル間での機能液の吐出量にばらつきが生じている。なお、図７においては、横軸はノズル列ＮＡのノズル番号１〜１８０を示し、縦軸は各ノズル番号に対応するノズルの吐出量を示している。
【００５８】
本実施形態では、上述のような問題を解消すべく、液滴吐出装置ＩＪがノズルＮ１〜Ｎ１８０から吐出される機能液の温度をそれぞれ調整し、ノズルＮ１〜Ｎ１８０間における吐出量のばらつきを調整する吐出量調整手段を備えている。
【００５９】
具体的に本実施形態では、各ノズルＮ１〜Ｎ１８０から機能液を吐出させる液滴吐出ヘッド５の吐出ステップに先立ち、上記電気構成（制御コンピュータ５０、制御装置１１、及び駆動用集積回路６０）を用いることで圧電体素子ＰＺを上述の吐出量調整手段として利用し、ノズル間で生じている吐出量のばらつき（図７参照）を補正する吐出量調整ステップを行う。
【００６０】
具体的には、所定の圧電体素子ＰＺ、例えば、初期状態におけるインク吐出量が相対的に少ない領域（図７中、矢印Ａで示される領域）のノズルに対応する圧電体素子ＰＺに対して微振動用駆動信号Ｓ４を選択的に印加する。
【００６１】
微振動用駆動信号Ｓ４が印加された所定の圧電体素子ＰＺはキャビティ２４内の機能液を加熱することで、機能液の粘度を低下させ、所定のノズルＮからの吐出量を増加させることができる。なお、上記微振動用駆動信号Ｓ４は、上述したようにノズルＮから機能液を吐出させない程度の微小な圧力をキャビティ２４内に発生させるものであることから、液滴ＬがノズルＮから吐出されてしまうといったことが防止される。なお、微振動用駆動信号Ｓ４を印加する時間は、各圧電体素子ＰＺにおける吐出量のばらつき具合に基づいて上記電気構成（制御コンピュータ５０、制御装置１１、及び駆動用集積回路６０）が適宜変化させるのが望ましい。
【００６２】
このとき、所定のキャビティ２４に微振動を付与することで、このキャビティ２４に隣接する他のキャビティ２４内の機能液を間接的に加熱するようにしてもよい。これにより、キャビティ２４に付与できる加熱度合いの調整幅を増加させることができ、ノズルＮからの機能液の吐出量をより厳密に調整することができる。
【００６３】
一方、初期状態におけるインク吐出量が相対的に多い領域（図７中、矢印Ｂで示される領域）のノズルに対応する圧電体素子に対しては微振動用駆動信号Ｓ４を印加しない。よって、この領域（図７中、矢印Ｂで示される領域）のキャビティ２４内の機能液は冷却されることとなり、ノズルＮからの機能液の吐出量を減少させることができる。
【００６４】
このように所定の圧電体素子ＰＺに微振動用駆動信号Ｓ４を選択的に印加することで図７に示したように初期状態においてノズルＮ間で生じていた機能液の吐出量のばらつきを図８に示すように略平均化することができる。なお、図８においては、横軸はノズル列ＮＡの各ノズルＮ１〜Ｎ１８０のノズル番号１〜１８０を示し、縦軸は各ノズル番号１〜１８０に対応するノズルの吐出量を示している。
【００６５】
このようにノズルＮ間における吐出量のばらつきを補正した後、液滴吐出ヘッド５の吐出ステップを行う。具体的には、図３に示したように液滴吐出ヘッド５からカラーフィルタ基板Ｐ上の各画素ＰＸに着色材料を含む機能液（カラーフィルタ材料）を吐出する。なお、機能液の吐出を行うノズルＮに対応する圧電体素子ＰＺにはスイッチ回路６４によって通常吐出用駆動信号Ｓ１が入力される。
【００６６】
このとき、上述の吐出量調整ステップによって図８に示したように各ノズルＮからの吐出量が均一化されているので、液滴吐出ヘッド５のノズル列方向に配置されている各画素ＰＸに均一量の機能液を配置することができる。よって、液滴吐出ヘッド５に生じていたノズルＮ間の吐出量ばらつきを原因として、カラーフィルタにスジムラが発生するのを防止することができる。
このように本実施形態においては、全ノズルＮの吐出量を均一化することで液滴吐出ヘッド５の未使用ノズルを無くしている。よって、液滴吐出ヘッド５を効率的に利用することができる。このようにノズル列ＮＡの全てのノズルＮを使用することで未使用ノズルにおいて機能液の吐出不良等の問題が生じるのを防止でき、液滴吐出ヘッド５のクリーニング頻度等を少なくすることができる。
【００６７】
ところで、例えば液滴吐出ヘッド５を連続駆動すると、キャビティ２４内の温度が高い状態で保持される。これにより、各ノズルＮ間の吐出ばらつきを最適化するための微振動用駆動信号Ｓ４の最適値が変化する可能性がある。この場合、制御装置１１を構成する演算制御部５２内に予め記憶された制御プログラムに基づいて算出された微振動用駆動信号Ｓ４では、ノズルＮ間の吐出量のばらつきを良好に補正することができない
【００６８】
そこで、本実施形態では微振動用駆動信号Ｓ４を印加したにも係わらず、規定値以上の吐出ばらつきを生じさせるノズルが検出された場合、演算制御部５２内の微振動用駆動信号Ｓ４の波形、或いは微振動用駆動信号Ｓ４の周波数等を補正することができる。なお、ノズルＮからの機能液の吐出状況を検出する方法としては、例えばカラーフィルタ基板Ｐ上に吐出される機能液の着弾径を不図示の画像観察手段（例えば、ＣＣＤ等）により検出し、着弾径が規定値以上よりも大きく或いは小さくなった場合（すなわち、ノズルからの吐出量がばらついた場合）、微振動用駆動信号Ｓ４の波形を各ノズルからの機能液の吐出量が平均化されるように補正する。これにより、連続駆動時における液滴吐出ヘッド５の機能液吐出能力の信頼性を向上させることができ、スジムラの無い高品質なカラーフィルタを製造することができる。
【００６９】
なお、例えば小さい画素ＰＸを有するカラーフィルタ基板Ｐに機能液を吐出する場合、各ノズルＮから吐出される機能液の量を少なくする必要がある。この場合、液滴吐出装置ＩＪは、スイッチ回路６４によって圧電体素子ＰＺに出力する上記通常吐出用駆動信号Ｓ１から通常吐出用駆動信号Ｓ２，Ｓ３のいずれかに切り替えるようにすればよい。このように本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪによれば、圧電体素子ＰＺに出力する駆動信号を切り替えることで容易に各ノズルＮから吐出される機能液の量を調整することができる。
【００７０】
本発明は上述の実施形態に限定されることはない。例えば、上述の実施形態では、吐出量が相対的に多いノズルＮに対応するキャビティ２４に対しては圧電体素子ＰＺにより微振動を付与し、吐出量が相対的に少ないノズルＮに対応するキャビティ２４に対しては圧電体素子ＰＺによる微振動を付与しない構成について説明したが、本発明の吐出量調整手段は、吐出量が相対的に多いノズルＮに対応するキャビティ２４を選択的に冷却する冷却機構と、吐出量が相対的に少ないノズルＮに対応するキャビティ２４を選択的に加熱するヒータとを含むものである。
【００７１】
冷却機構としては、例えばキャビティ２４の外部に設けられるフィン形状を有する放熱部材によって構成することができる。また、図９（ａ）に示すように内部に冷却水が循環する冷却部材Ｒをキャビティ２４内に設けるようにしてもよい。
【００７２】
ヒータＨについても、図９（ａ）に示すように、例えば公知の半導体加工技術を用いることで各キャビティ２４を構成する壁部にそれぞれ作り込むことができる。よって、液滴吐出装置ＩＪにおける上述の制御装置１１及び駆動用集積回路６０により各キャビティ２４内に設けられたヒータＨを個別に制御することで機能液の粘度を低下させることができ、これによりノズルＮからの吐出量を増加させることができる。
【００７３】
なお、これら冷却部材Ｒ及びヒータＨと上述の圧電体素子ＰＺによる微振動の有無を組み合わせることでノズルＮ間の吐出量のばらつきを調整する吐出量調整手段を構成するようにしてもよい。
【００７４】
また、吐出量調整手段として、図９（ｂ）に示すようにペルチェ素子４５をキャビティ２４毎に形成（例えば、振動板２０に形成）するようにしてもよい。ペルチェ素子４５は熱電変換素子の一種であり、２種類の金属の接合部に電流を流すと片方の金属からもう片方の金属へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した板状の半導体素子である。ペルチェ素子４５は電流の極性を反転させることにより冷却素子にも加熱素子にもなることができ、通電する電流の大きさによって移動する熱量が制御できることから、高精度の温度制御に適している。また、可動部がなく、機械的な振動が発生しないことから、安定した注入動作が可能である。また、公知の半導体加工技術を用いることで各キャビティ２４に対応した微細なパターンに形成することができる。
このようなペルチェ素子４５を吐出量調整手段として利用することで各キャビティ２４内の機能液を良好に加熱または冷却することができ、各ノズルＮから吐出される機能液の温度を精度良く調整することができ、ノズルＮ間の吐出量のばらつきを良好に調整することができる。
【００７５】
なお、上記実施形態では、ノズル間の吐出量のばらつきが調整された液滴吐出装置ＩＪを用いてカラーフィルタを製造する方法に用いる場合について説明したが、本発明の液滴吐出装置ＩＪはカラーフィルタの製造だけでなく、均一な膜厚を必要とされ、スジムラの形成が問題となる成膜工程においても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】液滴吐出装置の概略構成図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの概略構成図である。
【図３】カラーフィルタ基板上にカラーフィルタを形成する方法の説明図である。
【図４】液滴吐出装置の電気的構成を示す図である。
【図５】液滴吐出ヘッドの動作を模式的に示す図である。
【図６】通常吐出用駆動信号及び微振動用駆動信号の波形を模式的に示す図である。
【図７】吐出ばらつき調整前の液滴吐出ヘッドの吐出特性を示す図である。
【図８】吐出ばらつき調整後の液滴吐出ヘッドの吐出特性を示す図である。
【図９】液滴吐出ヘッドの変形例に係る構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
ＩＪ…液滴吐出装置、Ｎ…ノズル、ＰＺ…圧電体素子、Ｓ４…微振動用駆動信号、Ｐ…カラーフィルタ基板（基材）、Ｈ…ヒータ（吐出量調整手段）、Ｒ…冷却部材（吐出量調整手段）、５…液滴吐出ヘッド、２４…キャビティ、４５…ペルチェ素子（吐出量調整手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能液が収容された複数のキャビティの各々から前記機能液を吐出させる複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、
前記各ノズルから吐出される前記機能液の温度を調整して前記各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整する吐出量調整手段と、を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記液滴吐出ヘッドは、印加される駆動信号に応じた圧力を前記各キャビティ内に発生させる複数の圧電体素子を有し、
前記吐出量調整手段は前記圧電体素子により構成されることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記圧電体素子には、前記ノズルから前記機能液を吐出させない程度の微小な圧力を前記キャビティ内に発生させるとともに前記キャビティ内の前記機能液を加熱する微振動用駆動信号が印加されることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記吐出量調整手段は、前記各キャビティ或いは複数のキャビティ毎に設けられたヒータを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記吐出量調整手段は、前記各キャビティ或いは複数のキャビティ毎に設けられた冷却機構を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
機能液が収容された複数のキャビティの各々から前記機能液を吐出させる複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出方法であって、
前記各ノズルから前記機能液を吐出させる吐出ステップよりも前に、前記各ノズルから吐出される前記機能液の温度を調整して前記各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整する吐出量調整ステップを有することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項７】
前記吐出量調整ステップにおいて、前記各キャビティに対応して設けられる圧電体素子に該キャビティ内の前記機能液を微振動させる微振動用駆動信号を印加することを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出方法。
【請求項８】
前記微振動用駆動信号は、前記ノズルから前記機能液を吐出させない程度の微小な圧力を前記キャビティ内に発生させることを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出方法。
【請求項９】
前記吐出量調整ステップにおいて、所定の前記キャビティに微振動を付与することで、該所定のキャビティに隣接する他のキャビティ内の前記機能液を間接的に加熱することを特徴とする請求項７又は８に記載の液滴吐出方法。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の液滴吐出装置、或いは請求項６〜９のいずれか一項に記載の液滴吐出方法を用いて、基材上に設けられた所定領域に前記機能液を配置してカラーフィルタを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項１】
機能液が収容された複数のキャビティの各々から前記機能液を吐出させる複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、
前記各ノズルから吐出される前記機能液の温度を調整して前記各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整する吐出量調整手段と、を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記液滴吐出ヘッドは、印加される駆動信号に応じた圧力を前記各キャビティ内に発生させる複数の圧電体素子を有し、
前記吐出量調整手段は前記圧電体素子により構成されることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記圧電体素子には、前記ノズルから前記機能液を吐出させない程度の微小な圧力を前記キャビティ内に発生させるとともに前記キャビティ内の前記機能液を加熱する微振動用駆動信号が印加されることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記吐出量調整手段は、前記各キャビティ或いは複数のキャビティ毎に設けられたヒータを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記吐出量調整手段は、前記各キャビティ或いは複数のキャビティ毎に設けられた冷却機構を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
機能液が収容された複数のキャビティの各々から前記機能液を吐出させる複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出方法であって、
前記各ノズルから前記機能液を吐出させる吐出ステップよりも前に、前記各ノズルから吐出される前記機能液の温度を調整して前記各ノズルにおける吐出量のばらつきを調整する吐出量調整ステップを有することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項７】
前記吐出量調整ステップにおいて、前記各キャビティに対応して設けられる圧電体素子に該キャビティ内の前記機能液を微振動させる微振動用駆動信号を印加することを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出方法。
【請求項８】
前記微振動用駆動信号は、前記ノズルから前記機能液を吐出させない程度の微小な圧力を前記キャビティ内に発生させることを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出方法。
【請求項９】
前記吐出量調整ステップにおいて、所定の前記キャビティに微振動を付与することで、該所定のキャビティに隣接する他のキャビティ内の前記機能液を間接的に加熱することを特徴とする請求項７又は８に記載の液滴吐出方法。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の液滴吐出装置、或いは請求項６〜９のいずれか一項に記載の液滴吐出方法を用いて、基材上に設けられた所定領域に前記機能液を配置してカラーフィルタを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１４５６７８（Ｐ２０１０−１４５６７８Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２１９１２（Ｐ２００８−３２１９１２）
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【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７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]